光周波数分割多重伝送システム
【課題】周波数配置と偏波配置とを適切に組み合わせてＦＷＭ雑音光を効果的に低減することが可能な光周波数分割多重伝送システムを提供する。
【解決手段】 光ファイバ１３を介して、光の周波数の異なる複数のチャンネルの光信号を多重化して伝送する光周波数分割多重伝送システムにおいて、複数のチャンネルに含まれ連続するＮチャンネルからなるＭ個のベースユニットＵを備え、複数のチャンネルにおける周波数配置を、反復不等間隔配置、等間隔反復不等間隔配置、不等間隔反復不等間隔配置の何れか１つとするとともに、複数のチャンネルにおける偏波配置を、隣接するチャンネル間で偏波直交する配置、各ベースユニットＵ内のチャンネルの偏波一定かつ隣接するベースユニットＵ間で偏波直交する配置、光ファイバ１３の零分散周波数を境界として偏波直交する配置の何れか１つとする。
【解決手段】 光ファイバ１３を介して、光の周波数の異なる複数のチャンネルの光信号を多重化して伝送する光周波数分割多重伝送システムにおいて、複数のチャンネルに含まれ連続するＮチャンネルからなるＭ個のベースユニットＵを備え、複数のチャンネルにおける周波数配置を、反復不等間隔配置、等間隔反復不等間隔配置、不等間隔反復不等間隔配置の何れか１つとするとともに、複数のチャンネルにおける偏波配置を、隣接するチャンネル間で偏波直交する配置、各ベースユニットＵ内のチャンネルの偏波一定かつ隣接するベースユニットＵ間で偏波直交する配置、光ファイバ１３の零分散周波数を境界として偏波直交する配置の何れか１つとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光周波数分割多重伝送システム、特に四光波混合により発生する雑音光を低減することが可能な光周波数分割多重伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムは、光信号を光周波数領域で高密度多重化し伝送する光周波数分割多重（Frequency Division Multiplexing：ＦＤＭ）伝送方式によって伝送容量が飛躍的に増大した。ところが、光ファイバ中で長距離にわたり光信号を伝送させるため、光ファイバの非線形効果が顕著に現われるようになった。特に、四光波混合（Four Wave Mixing：ＦＷＭ）により発生するＦＷＭ雑音光が伝送に与える影響は大きく、ＦＷＭ雑音光の発生を抑制する必要がある。ここで、四光波混合とは、３つ異なる光周波数ｆｐ，ｆｑ，ｆｒ（ｒ≠ｐ，ｑ）の光から、光ファイバの３次非線形光学効果により、光周波数ｆＦＷＭ ＝ｆｐ＋ｆｑ−ｆｒの光が発生する現象である。
【０００３】
ＦＷＭ雑音光は、光周波数配置が等間隔（ＥＳ）配置の時に最も大きくなることが知られている。そこで、光周波数配置を、任意の光信号間の光周波数間隔を不等間隔とする不等間隔（ＵＳ）配置、不等間隔（ＵＳ）配置の光周波数群を光周波数軸上に等間隔に配置する反復不等間隔（ＲＵＳ）配置、不等間隔（ＲＵＳ）配置の光周波数群を光周波数軸上に隣接する光周波数群間における周波数間隔を等間隔に配置する等間隔ＲＵＳ（ＥＲＵＳ）配置、不等間隔（ＲＵＳ）配置の光周波数群を光周波数軸上に隣接する光周波数群間における周波数間隔を不等間隔に配置する不等間隔ＲＵＳ（ＵＲＵＳ）配置とすることにより、ＦＷＭ雑音光を低減することが提案されている（非特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ＦＷＭ雑音光は、偏波配置によっても低減することが知られている。例えば、ＦＷＭ雑音光の発生効率が、発生に関わる光信号の偏波が一致した場合に高く、直交した場合には低くなることが知られている（特許文献１の段落００１０参照。）。
【特許文献１】特開平２００１−１０３０３７号公報
【非特許文献１】Ｓ．Ｋｏｊｉｍａ ａｎｄ Ｔ．Ｎｕｍａｉ， Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｖｏｌ．２４， Ｎｏ．２４， ｐｐ．２７８６−２７９７，ＪＵＬＹ ２００６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、周波数配置と偏波配置とを適切に組み合わせてＦＷＭ雑音光を効果的に低減することが可能な光周波数分割多重伝送システムは提案されていない。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、周波数配置と偏波配置とを適切に組み合わせてＦＷＭ雑音光を効果的に低減することが可能な光周波数分割多重伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の光周波数分割多重伝送システムは、光ファイバを介して、光の周波数の異なる複数のチャンネルの光信号を多重化して伝送する光周波数分割多重伝送システムにおいて、前記複数のチャンネルにおける周波数配置を、隣接するチャンネルの周波数間隔が等しい等間隔配置とするとともに、前記複数のチャンネルにおける偏波配置を、前記複数のチャンネルに含まれ連続するＮチャンネルからなるＭ個のベースユニット（Ｎ、Ｍはともに２以上の整数）の各ベースユニットにおける偏波を一定とするとともに隣接する前記ベースユニット間で偏波が直交するように配置、または、前記光ファイバの零分散周波数を境界として偏波が直交するように配置することを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の光周波数分割多重伝送システムは、光ファイバを介して、光の周波数の異なる複数のチャンネルの光信号を多重化して伝送する光周波数分割多重伝送システムにおいて、前記複数のチャンネルに含まれ連続するＮチャンネルからなるＭ個のベースユニット（Ｎ、Ｍはともに２以上の整数）を備え、前記複数のチャンネルにおける周波数配置を、各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに前記ベースユニット内のチャンネルの最大周波数が当該ベースユニットと隣接するベースユニット内のチャンネルの最小周波数とが等しくなるように配置する反復不等間隔配置、各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに隣接するベースユニット間における周波数間隔が等しくなるように配置する等間隔反復不等間隔配置、各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに隣接するベースユニット間における周波数間隔が全て異なるように配置する不等間隔反復不等間隔配置、の何れか１つとするとともに、前記複数のチャンネルにおける偏波配置を、隣接する前記チャンネル間で偏波が直交するように配置、各前記ベースユニット内のチャンネルの偏波を一定とするとともに隣接する前記ベースユニット間で偏波が直交するように配置、前記光ファイバの零分散周波数を境界として偏波が直交するように配置、の何れか１つとすることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の光周波数分割多重伝送システムによれば、周波数配置を等間隔配置とするとき、従来の如く複数のチャンネルにおける偏波を一定とするように偏波配置する場合に比べて、四光波混合により発生する雑音光を低減することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の光周波数分割多重伝送システムによれば、従来の如く複数のチャンネルにおける偏波を一定に偏波配置し周波数配置を等間隔配置、不等間隔配置、反復等間隔（ＲＵＳ）配置、等間隔ＲＵＳ配置、不等間隔ＲＵＳ配置の何れか１つとする場合に比べて、四光波混合により発生する雑音光を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る光周波数分割多重伝送システムについて、図面に基づき説明する。まず、本発明に係る光周波数分割多重伝送システムに関する基本原理について説明する。３つ異なる光周波数ｆｐ，ｆｑ，ｆｒ（ｒ≠ｐ，ｑ）の光から、四光波混合（Four Wave Mixing：ＦＷＭ）により発生するＦＷＭ光のＦＷＭ光の光周波数ｆＦＷＭは、
【数１】
である。光信号とＦＷＭ光は単色光であり、光波伝送モードは基本モードであり、光はｚ軸に沿って伝送し、電界はｘ軸に沿って振動していると仮定すると、非線形分極ＰＮＬ は、
【数２】
で与えられる。ここで、Ｅｐ，Ｅｑ，Ｅｒは光ファイバ内を伝送する光信号の電界、Ｘ１１１１ は非線形感受率である。Ｄは縮退係数であり、ｆｐ＝ｆｑ＝ｆｒのときＤ＝１、ｆｐ＝ｆｑ≠ｆｒのときＤ＝３、ｆｐ≠ｆｑ≠ｆｒのときＤ＝６の値となる。
【００１２】
位置ｚにおける光信号の電界Ｅｌ（ｚ）は、
【数３】
で与えられる。ここで、αは光吸収係数、ｋｌは光信号の波数である。そこで、ＦＷＭ光の電界Ｅ（ｚ）は、
【数４】
となる。ここで、ｉは虚数単位、ω＝２πｆｐｑｒ はＦＷＭ光の角周波数、ｎｒ は光ファイバの実効屈折率、ｃは真空中の光速である。また、光ファイバ端ではｚ＝０であり、波数差△βは、
【数５】
で表される。ここで、ｋ＝ｎｒω／ｃはＦＷＭ光の波数である。
【００１３】
ところで、時間平均ＦＷＭ光強度Ｉは、
【数６】
で与えられる。なお、積分は光ファイバの全長にわたって行われる。光強度Ｉｐ，Ｉｑ，Ｉｒを用いると式（６）は、
【数７】
と書き換えられる。ここで、Ａｃｆｆは光ファイバの実効コア面積である。
【数８】
で規定される効率η（０≦η≦１）を導入すると、時間平均ＦＷＭ光強度Ｉは、
【数９】
で与えられる。
【００１４】
式（５）より、波数差△βは、ＦＷＭ光周波数ｆ＝ｆｐｑｒ における波数β（ｆ）を用いて、
【数１０】
で表される。ここで、ｆｐ，ｆｑ，ｆｒは信号の光周波数である。波数差△βが十分に小さいとき、β（ｆ）は零分散周波数ｆ０の周りに展開することができ、波数差△βは、
【数１１】
で与えられる。ここで、λはＦＷＭ光の波長、ｄＤｃ／ｄλは光ファイバの微分分散係数である。本明細書においては、式（８）、式（９）および式（１１）を数値計算のために用いた。零分散周波数ｆ０の周辺の光周波数に着目した理由は、ＦＷＭによる雑音が零分散周波数ｆ０周りの光周波数にて最も大きいためである。
【００１５】
次に、Ｉｐ＝Ｉｑ＝ＩｒおよびｄＤｃ／ｄλが一定であると仮定する。その結果、時間平均光強度Ｉは、効率ηと縮退係数Ｄとによって与えられる。時間平均光強度Ｉは、
【数１２】
と表される。ここで、
【数１３】
である。
【００１６】
チャンネルｎの光周波数と同じ光周波数ｆｎをもつＦＷＭ光は雑音となる。一般的に、光信号の光周波数を有する複数のＦＷＭ光が存在し、ＦＭＷ光周波数ｆｎは、
【数１４】
で表される。ここで、ｍは正整数である。光周波数ｆｎをもつＦＷＭ光の全効率ηｎＦＷＭは、
【数１５】
で与えられる。ここで、ηｎＦＷＭ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・ｍ）はＦＷＭ光効率であり、式（１２）によって与えられる。
【００１７】
強度変調／直接検出方式（Intensity Modulated/Direct Detection：ＩＭ／ＤＤ）における非零復帰（Non Return to Zero：ＮＲＺ）信号のビットエラーレート（ビット誤り率、Bit Error Rate：ＢＥＲ）が計算される。ガウス近似を用いてＩＭ／ＤＤ伝送における光ファイバＦＷＭのビットエラーレートＰｅ及びパワーペナルティを求めることができる。ガウス近似を用いると、ビットエラーレートＰｅは、
【数１６】
で表され、
【数１７】
なお、
【数１８】
【数１９】
【数２０】
【数２１】
である。ここで、ＰＳは光信号の入射ピークパワー、ＰＳ０はＦＷＭが無いときに、システムで要求されるＢＥＲを実現するための光信号の入射ピークパワー、ηは検知器の量子効率、ｅは電気素量、ｈはプランク定数、ｆは光周波数、Ｎｔｈは熱雑音パワー、Ｎｓｈはショット雑音パワー、Ｑ０はシステムで要求されるＢＥＲに対応するＱ値である。そして、ｋ＝２ＢＭｘで定められる。ここで、Ｂは電気フィルターのバンド幅、Ｍはアバランシェフォトダイオード（Avalanche Photo Diode：ＡＰＤ）の増幅率、ｘはＡＰＤ過剰雑音である。
【００１８】
そして、ＡＰＤの量子効率ηを８０％、光ファイバとＡＰＤとの光結合効率を−６ｄＢと仮定する。チャンネル数ＮＣを１９とし、ＣＩＭ（ｍ）における選択チャンネルｓを１０とする。光ファイバの零分散周波数は光信号の全バンド幅の中間点に一致するとする。受信器パラメータをＢ＝２．５ＧＨｚ×０．７，５．０ＧＨｚ×０．７，１０．０ＧＨｚ×０．７、Ｍ＝１５、ｘ＝０．７とすると、非線形係数κは、
【数２２】
で与えられ、κ＝５．８４×１０−６ｍ−２Ｗ−２となる。
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第１の構成について図１に基いて説明する。この構成は、光周波数多重送信局１１、光周波数多重受信局１２、伝送用の光ファイバ１３、光増幅器１４，１５とからなっている。光周波数多重送信局１１は、第１〜第ｎチャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎと、各光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力された光信号の偏波状態をそれぞれ変化させるｎ個の偏波状態制御器Ｐと、１つの合波器１６とを備えている。光送信機Ｔ１〜Ｔｎはそれぞれ光周波数ｆ１〜ｆｎの光信号を出力する。光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力された各光信号は偏波状態が偏波状態制御器Ｐによって変化させられて合波器１６に入射される。合波器１６によって合波された光周波数多重信号は、光周波数多重送信局１１の外部に出力される。光周波数多重送信局１１から出力された光周波数多重信号は、光増幅器１４で増幅され、光ファイバ１３を伝送して、光増幅器１５で再び増幅されて光周波数多重受信局１２に入射される。光周波数多重受信局１２は、第１〜第ｎチャンネルの光受信機Ｒ１〜Ｒｎと分波器１７とを備えている。光周波数多重送信局１２に入射された光周波数多重信号は、分波器１７によって分波され、光受信機Ｒ１〜Ｒｎによってそれぞれ受信される。
【００２０】
次に、本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第２の構成について図２に基いて説明する。この構成は、図１に示した第１の構成における光周波数多重送信局１１とは異なり、連続するＮチャンネルをそれぞれユニット化したＭ個のベースユニットＵ１〜ＵＭを光周波数多重送信局２１は有している（Ｎ，Ｍは２以上の整数）。ｋ番目のベースユニットＵｋは、当該ベースユニットＵｋ内における第１〜第Ｎチャンネルの光送信機ＴＮ（ｋ−１）＋１〜ＴＮｋと、各光送信機ＴＮ（ｋ−１）＋１〜ＴＮｋから出力された光信号の偏波状態をそれぞれ変化させるＮ個の偏波状態制御器Ｐと、１つの合波器２２とを備えている。光送信機Ｔ１〜Ｔｎはそれぞれ光周波数ｆ１〜ｆｎの光信号を出力する。光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力された各光信号は偏波状態が偏波状態制御器Ｐによって変化させられてベースユニットＵ１〜ＵＭごとに各合波器２２に入射され、各合波器２２から出力された光周波数多重信号は合波器２３に入射される。合波器２３によって合波された光周波数多重信号は、光周波数多重送信局２１の外部に出力される。なお、各ベースユニットＵ内のチャンネル数は互いに異なるものであってもよい。
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムにおいて用いられる、あるいは関連する周波数配置について図３から図７に基いて説明する。まず、等間隔（Equally Spaced：ＥＳ）配置は、図３に示すように、隣接するチャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力される光信号間の光周波数間隔が等間隔である周波数配置である。ＥＳ配置は、上記第１または第２の構成の何れにも用いることができる。チャンネル数Ｎｃ（＝ｎ）が１９である場合のＥＳ配置の一例が図３に示されている。ここで、チャンネル周波数Ｆｃ＝ｆｉ−ｆ１であり、周波数間隔△ｆｃ＝ｆｉ＋１−ｆｉである。
【００２２】
不等間隔（Unequally Spaced：ＵＳ）配置は、図４に示すように、各チャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力される任意の２つの光信号間の光周波数間隔が不等間隔である周波数配置である。ＵＳ配置は、上記第１または第２の構成の何れにも用いることができる。
【００２３】
反復不等間隔（Repeated Unequally Spaced：ＲＵＳ）配置は、図５に示すように、各ベースユニットＵに含まれる光送信機Ｔから出力される光信号の光周波数配置をＵＳ配置するとともに、各ベースユニットＵから出力される光信号の光周波数群を光周波数軸上に等間隔に配置する周波数配置である。ＲＵＳ配置は、上記第２の構成にのみ用いることができる。チャンネル数Ｎｃ（＝ｎ）が１９、ユニット数ＮＵ（＝ｍ）が４である場合のＲＵＳ配置の一例が図５に示されている。
【００２４】
等間隔ＲＵＳ（Equally Spaced ＲＵＳ：ＥＲＵＳ）配置は、図６に示すように、各ベースユニットＵに含まれる光送信機Ｔから出力される光信号の光周波数配置をＵＳ配置するとともに、各ベースユニットＵから出力される光信号の光周波数群を光周波数軸上に隣接するベースユニットＵ間における周波数間隔を等間隔△ｆＳに配置する周波数配置である。これにより、ベースユニットＵ内におけるチャンネルの最大周波数が当該ベースユニットＵと隣接するベースユニットＵ内におけるチャンネルの最小周波数が等しくなるように配置される。ＥＲＵＳ配置は、上記第２の構成にのみ用いることができる。チャンネル数Ｎｃ（＝ｎ）が１９、ユニット数ＮＵ（＝ｍ）が３である場合のＥＲＵＳ配置の一例が図６に示されている。
【００２５】
不等間隔ＲＵＳ（Unequally Spaced ＲＵＳ：ＵＲＵＳ）配置は、図７に示すように、各ベースユニットＵに含まれる光送信機Ｔから出力される光信号の光周波数配置をＵＳ配置するとともに、各ベースユニットＵから出力される光信号の光周波数群を光周波数軸上に隣接するベースユニットＵ間における周波数間隔を不等間隔に配置する周波数配置である。ＵＲＵＳ配置は、上記第２の構成にのみ用いることができる。チャンネル数Ｎｃ（＝ｎ）が１９、ユニット数ＮＵ（＝ｍ）が３である場合のＲＵＳ配置の一例が図７に示されている。
【００２６】
次に、本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第１または第２の構成において用いられる偏波配置について図８（ａ）から図８（ｄ）に基いて説明する。なお、各チャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力される光信号の偏波状態は、各チャンネルの偏波状態制御器Ｐが必要に応じて変化させる。まず、第１の偏波配置は、図８（ａ）に示すように、各チャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力される全て光信号の偏波が一定となるように偏波が配置される。第２の偏波配置は、図８（ｂ）に示すように、隣接するチャンネルの光送信機Ｔから出力される光信号の偏波が直交するように偏波が配置される。第３の偏波配置は、図８（ｃ）に示すように、ベースユニットＵ内の各光送信機Ｔから出力される光信号の偏波が一定となるようにするとともに隣接するベースユニットＵ間から出力される光信号で偏波が直交するように偏波が配置される。さらに、第４の偏波配置は、図８（ｄ）に示すように、各チャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力される光信号の偏波が光ファイバ１３の零分散周波数ｆ０を境界として直交するように偏波が配置される。
【００２７】
以下、本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第１または第２の構成において、周波数配置と偏波配置とを組み合わせて行った数値計算について図９から図１に基いて説明する。図９は、周波数配置と偏波配置とを組み合わせて式（８）から平均ＦＭＷ光効率ηを数値計算した結果を示すグラフである。入射信号光強度は０．５ｍＷ（−３ｄＢ）とした。周波数配置はＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とし、図３、図５から図７に示した各周波数配置の配置例を用いた。偏波配置は上記の第１から第４の偏波配置を用いた。図９から分かるように、第１の偏波配置とした場合に比べて、第２から第４の偏波配置とした場合の方が上記全ての周波数配置において平均ＦＭＷ光効率が低減している。また、ＥＳ配置とした場合に比べて、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とした場合の方が上記全ての偏波配置において平均ＦＭＷ光効率が低減している。平均ＦＭＷ光効率の最大値はＥＳ配置かつ第１の偏波配置とした場合における９．４ｄＢであり、平均ＦＭＷ光効率の最大値はＵＲＵＳ配置かつ第４の偏波配置とした場合における−３０．６ｄＢであって最大値よりも４０ｄＢ低減している。
【００２８】
図１０および図１１は、周波数配置と偏波配置とを組み合わせて式（１６）から伝送速度１０Ｇｂ／ｓにおけるビットエラーレートＰｅを数値計算した結果を示すグラフである。これらの図には、周波数配置をＥＳ配置とし偏波配置を上記第１の偏波配置とした場合と、周波数配置をＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とし偏波配置を上記第４の偏波配置とした場合が表されている。なお、周波数配置は図３、図５から図７に示した各周波数配置の配置例を用い、チャンネル１０におけるビットエラーレートＰｅを式（１６）から計算した。図１０から分かるように、周波数配置をＥＳ配置とし偏波配置を第１の偏波配置とした場合に比べて、周波数配置をＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とし偏波配置を上記第４の偏波配置とした場合の方が全ての周波数配置においてビットレートエラーＰｅが低減している。また、第４の偏波配置と周波数配置との組み合わせでは、ＥＳ配置と組み合わせた場合に比べて、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置と組み合わせた場合の方がビットレートエラーＰｅが低減している。第４の偏波配置とＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とを組み合わせた場合、ほぼビットレートエラーＰｅが同一であるが、図１１から分かるように、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置との順にビットレートエラーＰｅが低減している。
【００２９】
図１２および図１３は、第１の偏波配置と各周波数配置とを組み合わせてパワーペナルティを式（２１）から数値計算した結果を示すグラフである。これらの図には、周波数配置をＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とし偏波配置を上記第４の偏波配置とした場合が表されている。なお、周波数配置は図３、図５から図７に示した各周波数配置の配置例を用いた。図１２から分かるように、周波数配置をＥＳ配置とした場合に比べて、周波数配置をＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とした場合の方がパワーペナルティが大幅に低減している。ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置ではほぼパワーペナルティがほぼ０で同一であるが、図１３から分かるように、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置との順にパワーペナルティが低減している。
【００３０】
上記の数値計算の結果から分かるように、周波数配置をＥＳ配置としたとき、偏波配置を第１または第２の偏波配置とする場合に比べて、偏波配置を第３または第４の偏波配置とする場合の方が、ＦＷＭ光が低減する。また、周波数配置をＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置の何れかとしたとき、偏波配置を第１の偏波配置とする場合に比べて、偏波配置を第２から第４の偏波配置とする場合の方が、ＦＷＭ光が低減する。そして、周波数配置をＵＲＵＳ配置とし偏波配置を第４の偏波配置とした場合、ＦＷＭ光が最も低減する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第２の構成を示すブロック図である。
【図３】ＥＳ配置の説明図と配置例を示す表である。
【図４】ＵＳ配置の説明図である。
【図５】ＲＵＳ配置の説明図と配置例を示す表である。
【図６】ＥＲＵＳ配置の説明図と配置例を示す表である。
【図７】ＵＲＵＳ配置の説明図と配置例を示す表である。
【図８】偏波配置の説明図であり、（ａ）は第１の偏波配置を、（ｂ）は第２の偏波配置を（ｃ）は第３の偏波配置を（ｄ）は第４の偏波配置をそれぞれ示す。
【図９】平均ＦＭＷ光効率特性を示すグラフである。
【図１０】ビットエラーレート特性を示すグラフである。
【図１１】ビットエラーレート特性を示すグラフである。
【図１２】パワーペナルティ特性を示すグラフである。
【図１３】パワーペナルティ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１１、２１ 光周波数多重送信局
１２ 光周波数多重受信局
１３ 光ファイバ
１４、１５光増幅器
１６、２２、２３合波器
１７ 分波器
Ｐ 偏波状態制御器
Ｒ１〜Ｒｎ 光受信機
Ｔ１〜Ｔｎ 光送信機
Ｕ１〜Ｕｓ ベースユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光周波数分割多重伝送システム、特に四光波混合により発生する雑音光を低減することが可能な光周波数分割多重伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムは、光信号を光周波数領域で高密度多重化し伝送する光周波数分割多重（Frequency Division Multiplexing：ＦＤＭ）伝送方式によって伝送容量が飛躍的に増大した。ところが、光ファイバ中で長距離にわたり光信号を伝送させるため、光ファイバの非線形効果が顕著に現われるようになった。特に、四光波混合（Four Wave Mixing：ＦＷＭ）により発生するＦＷＭ雑音光が伝送に与える影響は大きく、ＦＷＭ雑音光の発生を抑制する必要がある。ここで、四光波混合とは、３つ異なる光周波数ｆｐ，ｆｑ，ｆｒ（ｒ≠ｐ，ｑ）の光から、光ファイバの３次非線形光学効果により、光周波数ｆＦＷＭ ＝ｆｐ＋ｆｑ−ｆｒの光が発生する現象である。
【０００３】
ＦＷＭ雑音光は、光周波数配置が等間隔（ＥＳ）配置の時に最も大きくなることが知られている。そこで、光周波数配置を、任意の光信号間の光周波数間隔を不等間隔とする不等間隔（ＵＳ）配置、不等間隔（ＵＳ）配置の光周波数群を光周波数軸上に等間隔に配置する反復不等間隔（ＲＵＳ）配置、不等間隔（ＲＵＳ）配置の光周波数群を光周波数軸上に隣接する光周波数群間における周波数間隔を等間隔に配置する等間隔ＲＵＳ（ＥＲＵＳ）配置、不等間隔（ＲＵＳ）配置の光周波数群を光周波数軸上に隣接する光周波数群間における周波数間隔を不等間隔に配置する不等間隔ＲＵＳ（ＵＲＵＳ）配置とすることにより、ＦＷＭ雑音光を低減することが提案されている（非特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ＦＷＭ雑音光は、偏波配置によっても低減することが知られている。例えば、ＦＷＭ雑音光の発生効率が、発生に関わる光信号の偏波が一致した場合に高く、直交した場合には低くなることが知られている（特許文献１の段落００１０参照。）。
【特許文献１】特開平２００１−１０３０３７号公報
【非特許文献１】Ｓ．Ｋｏｊｉｍａ ａｎｄ Ｔ．Ｎｕｍａｉ， Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｖｏｌ．２４， Ｎｏ．２４， ｐｐ．２７８６−２７９７，ＪＵＬＹ ２００６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、周波数配置と偏波配置とを適切に組み合わせてＦＷＭ雑音光を効果的に低減することが可能な光周波数分割多重伝送システムは提案されていない。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、周波数配置と偏波配置とを適切に組み合わせてＦＷＭ雑音光を効果的に低減することが可能な光周波数分割多重伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の光周波数分割多重伝送システムは、光ファイバを介して、光の周波数の異なる複数のチャンネルの光信号を多重化して伝送する光周波数分割多重伝送システムにおいて、前記複数のチャンネルにおける周波数配置を、隣接するチャンネルの周波数間隔が等しい等間隔配置とするとともに、前記複数のチャンネルにおける偏波配置を、前記複数のチャンネルに含まれ連続するＮチャンネルからなるＭ個のベースユニット（Ｎ、Ｍはともに２以上の整数）の各ベースユニットにおける偏波を一定とするとともに隣接する前記ベースユニット間で偏波が直交するように配置、または、前記光ファイバの零分散周波数を境界として偏波が直交するように配置することを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の光周波数分割多重伝送システムは、光ファイバを介して、光の周波数の異なる複数のチャンネルの光信号を多重化して伝送する光周波数分割多重伝送システムにおいて、前記複数のチャンネルに含まれ連続するＮチャンネルからなるＭ個のベースユニット（Ｎ、Ｍはともに２以上の整数）を備え、前記複数のチャンネルにおける周波数配置を、各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに前記ベースユニット内のチャンネルの最大周波数が当該ベースユニットと隣接するベースユニット内のチャンネルの最小周波数とが等しくなるように配置する反復不等間隔配置、各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに隣接するベースユニット間における周波数間隔が等しくなるように配置する等間隔反復不等間隔配置、各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに隣接するベースユニット間における周波数間隔が全て異なるように配置する不等間隔反復不等間隔配置、の何れか１つとするとともに、前記複数のチャンネルにおける偏波配置を、隣接する前記チャンネル間で偏波が直交するように配置、各前記ベースユニット内のチャンネルの偏波を一定とするとともに隣接する前記ベースユニット間で偏波が直交するように配置、前記光ファイバの零分散周波数を境界として偏波が直交するように配置、の何れか１つとすることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の光周波数分割多重伝送システムによれば、周波数配置を等間隔配置とするとき、従来の如く複数のチャンネルにおける偏波を一定とするように偏波配置する場合に比べて、四光波混合により発生する雑音光を低減することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の光周波数分割多重伝送システムによれば、従来の如く複数のチャンネルにおける偏波を一定に偏波配置し周波数配置を等間隔配置、不等間隔配置、反復等間隔（ＲＵＳ）配置、等間隔ＲＵＳ配置、不等間隔ＲＵＳ配置の何れか１つとする場合に比べて、四光波混合により発生する雑音光を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る光周波数分割多重伝送システムについて、図面に基づき説明する。まず、本発明に係る光周波数分割多重伝送システムに関する基本原理について説明する。３つ異なる光周波数ｆｐ，ｆｑ，ｆｒ（ｒ≠ｐ，ｑ）の光から、四光波混合（Four Wave Mixing：ＦＷＭ）により発生するＦＷＭ光のＦＷＭ光の光周波数ｆＦＷＭは、
【数１】
である。光信号とＦＷＭ光は単色光であり、光波伝送モードは基本モードであり、光はｚ軸に沿って伝送し、電界はｘ軸に沿って振動していると仮定すると、非線形分極ＰＮＬ は、
【数２】
で与えられる。ここで、Ｅｐ，Ｅｑ，Ｅｒは光ファイバ内を伝送する光信号の電界、Ｘ１１１１ は非線形感受率である。Ｄは縮退係数であり、ｆｐ＝ｆｑ＝ｆｒのときＤ＝１、ｆｐ＝ｆｑ≠ｆｒのときＤ＝３、ｆｐ≠ｆｑ≠ｆｒのときＤ＝６の値となる。
【００１２】
位置ｚにおける光信号の電界Ｅｌ（ｚ）は、
【数３】
で与えられる。ここで、αは光吸収係数、ｋｌは光信号の波数である。そこで、ＦＷＭ光の電界Ｅ（ｚ）は、
【数４】
となる。ここで、ｉは虚数単位、ω＝２πｆｐｑｒ はＦＷＭ光の角周波数、ｎｒ は光ファイバの実効屈折率、ｃは真空中の光速である。また、光ファイバ端ではｚ＝０であり、波数差△βは、
【数５】
で表される。ここで、ｋ＝ｎｒω／ｃはＦＷＭ光の波数である。
【００１３】
ところで、時間平均ＦＷＭ光強度Ｉは、
【数６】
で与えられる。なお、積分は光ファイバの全長にわたって行われる。光強度Ｉｐ，Ｉｑ，Ｉｒを用いると式（６）は、
【数７】
と書き換えられる。ここで、Ａｃｆｆは光ファイバの実効コア面積である。
【数８】
で規定される効率η（０≦η≦１）を導入すると、時間平均ＦＷＭ光強度Ｉは、
【数９】
で与えられる。
【００１４】
式（５）より、波数差△βは、ＦＷＭ光周波数ｆ＝ｆｐｑｒ における波数β（ｆ）を用いて、
【数１０】
で表される。ここで、ｆｐ，ｆｑ，ｆｒは信号の光周波数である。波数差△βが十分に小さいとき、β（ｆ）は零分散周波数ｆ０の周りに展開することができ、波数差△βは、
【数１１】
で与えられる。ここで、λはＦＷＭ光の波長、ｄＤｃ／ｄλは光ファイバの微分分散係数である。本明細書においては、式（８）、式（９）および式（１１）を数値計算のために用いた。零分散周波数ｆ０の周辺の光周波数に着目した理由は、ＦＷＭによる雑音が零分散周波数ｆ０周りの光周波数にて最も大きいためである。
【００１５】
次に、Ｉｐ＝Ｉｑ＝ＩｒおよびｄＤｃ／ｄλが一定であると仮定する。その結果、時間平均光強度Ｉは、効率ηと縮退係数Ｄとによって与えられる。時間平均光強度Ｉは、
【数１２】
と表される。ここで、
【数１３】
である。
【００１６】
チャンネルｎの光周波数と同じ光周波数ｆｎをもつＦＷＭ光は雑音となる。一般的に、光信号の光周波数を有する複数のＦＷＭ光が存在し、ＦＭＷ光周波数ｆｎは、
【数１４】
で表される。ここで、ｍは正整数である。光周波数ｆｎをもつＦＷＭ光の全効率ηｎＦＷＭは、
【数１５】
で与えられる。ここで、ηｎＦＷＭ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・ｍ）はＦＷＭ光効率であり、式（１２）によって与えられる。
【００１７】
強度変調／直接検出方式（Intensity Modulated/Direct Detection：ＩＭ／ＤＤ）における非零復帰（Non Return to Zero：ＮＲＺ）信号のビットエラーレート（ビット誤り率、Bit Error Rate：ＢＥＲ）が計算される。ガウス近似を用いてＩＭ／ＤＤ伝送における光ファイバＦＷＭのビットエラーレートＰｅ及びパワーペナルティを求めることができる。ガウス近似を用いると、ビットエラーレートＰｅは、
【数１６】
で表され、
【数１７】
なお、
【数１８】
【数１９】
【数２０】
【数２１】
である。ここで、ＰＳは光信号の入射ピークパワー、ＰＳ０はＦＷＭが無いときに、システムで要求されるＢＥＲを実現するための光信号の入射ピークパワー、ηは検知器の量子効率、ｅは電気素量、ｈはプランク定数、ｆは光周波数、Ｎｔｈは熱雑音パワー、Ｎｓｈはショット雑音パワー、Ｑ０はシステムで要求されるＢＥＲに対応するＱ値である。そして、ｋ＝２ＢＭｘで定められる。ここで、Ｂは電気フィルターのバンド幅、Ｍはアバランシェフォトダイオード（Avalanche Photo Diode：ＡＰＤ）の増幅率、ｘはＡＰＤ過剰雑音である。
【００１８】
そして、ＡＰＤの量子効率ηを８０％、光ファイバとＡＰＤとの光結合効率を−６ｄＢと仮定する。チャンネル数ＮＣを１９とし、ＣＩＭ（ｍ）における選択チャンネルｓを１０とする。光ファイバの零分散周波数は光信号の全バンド幅の中間点に一致するとする。受信器パラメータをＢ＝２．５ＧＨｚ×０．７，５．０ＧＨｚ×０．７，１０．０ＧＨｚ×０．７、Ｍ＝１５、ｘ＝０．７とすると、非線形係数κは、
【数２２】
で与えられ、κ＝５．８４×１０−６ｍ−２Ｗ−２となる。
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第１の構成について図１に基いて説明する。この構成は、光周波数多重送信局１１、光周波数多重受信局１２、伝送用の光ファイバ１３、光増幅器１４，１５とからなっている。光周波数多重送信局１１は、第１〜第ｎチャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎと、各光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力された光信号の偏波状態をそれぞれ変化させるｎ個の偏波状態制御器Ｐと、１つの合波器１６とを備えている。光送信機Ｔ１〜Ｔｎはそれぞれ光周波数ｆ１〜ｆｎの光信号を出力する。光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力された各光信号は偏波状態が偏波状態制御器Ｐによって変化させられて合波器１６に入射される。合波器１６によって合波された光周波数多重信号は、光周波数多重送信局１１の外部に出力される。光周波数多重送信局１１から出力された光周波数多重信号は、光増幅器１４で増幅され、光ファイバ１３を伝送して、光増幅器１５で再び増幅されて光周波数多重受信局１２に入射される。光周波数多重受信局１２は、第１〜第ｎチャンネルの光受信機Ｒ１〜Ｒｎと分波器１７とを備えている。光周波数多重送信局１２に入射された光周波数多重信号は、分波器１７によって分波され、光受信機Ｒ１〜Ｒｎによってそれぞれ受信される。
【００２０】
次に、本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第２の構成について図２に基いて説明する。この構成は、図１に示した第１の構成における光周波数多重送信局１１とは異なり、連続するＮチャンネルをそれぞれユニット化したＭ個のベースユニットＵ１〜ＵＭを光周波数多重送信局２１は有している（Ｎ，Ｍは２以上の整数）。ｋ番目のベースユニットＵｋは、当該ベースユニットＵｋ内における第１〜第Ｎチャンネルの光送信機ＴＮ（ｋ−１）＋１〜ＴＮｋと、各光送信機ＴＮ（ｋ−１）＋１〜ＴＮｋから出力された光信号の偏波状態をそれぞれ変化させるＮ個の偏波状態制御器Ｐと、１つの合波器２２とを備えている。光送信機Ｔ１〜Ｔｎはそれぞれ光周波数ｆ１〜ｆｎの光信号を出力する。光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力された各光信号は偏波状態が偏波状態制御器Ｐによって変化させられてベースユニットＵ１〜ＵＭごとに各合波器２２に入射され、各合波器２２から出力された光周波数多重信号は合波器２３に入射される。合波器２３によって合波された光周波数多重信号は、光周波数多重送信局２１の外部に出力される。なお、各ベースユニットＵ内のチャンネル数は互いに異なるものであってもよい。
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムにおいて用いられる、あるいは関連する周波数配置について図３から図７に基いて説明する。まず、等間隔（Equally Spaced：ＥＳ）配置は、図３に示すように、隣接するチャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力される光信号間の光周波数間隔が等間隔である周波数配置である。ＥＳ配置は、上記第１または第２の構成の何れにも用いることができる。チャンネル数Ｎｃ（＝ｎ）が１９である場合のＥＳ配置の一例が図３に示されている。ここで、チャンネル周波数Ｆｃ＝ｆｉ−ｆ１であり、周波数間隔△ｆｃ＝ｆｉ＋１−ｆｉである。
【００２２】
不等間隔（Unequally Spaced：ＵＳ）配置は、図４に示すように、各チャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力される任意の２つの光信号間の光周波数間隔が不等間隔である周波数配置である。ＵＳ配置は、上記第１または第２の構成の何れにも用いることができる。
【００２３】
反復不等間隔（Repeated Unequally Spaced：ＲＵＳ）配置は、図５に示すように、各ベースユニットＵに含まれる光送信機Ｔから出力される光信号の光周波数配置をＵＳ配置するとともに、各ベースユニットＵから出力される光信号の光周波数群を光周波数軸上に等間隔に配置する周波数配置である。ＲＵＳ配置は、上記第２の構成にのみ用いることができる。チャンネル数Ｎｃ（＝ｎ）が１９、ユニット数ＮＵ（＝ｍ）が４である場合のＲＵＳ配置の一例が図５に示されている。
【００２４】
等間隔ＲＵＳ（Equally Spaced ＲＵＳ：ＥＲＵＳ）配置は、図６に示すように、各ベースユニットＵに含まれる光送信機Ｔから出力される光信号の光周波数配置をＵＳ配置するとともに、各ベースユニットＵから出力される光信号の光周波数群を光周波数軸上に隣接するベースユニットＵ間における周波数間隔を等間隔△ｆＳに配置する周波数配置である。これにより、ベースユニットＵ内におけるチャンネルの最大周波数が当該ベースユニットＵと隣接するベースユニットＵ内におけるチャンネルの最小周波数が等しくなるように配置される。ＥＲＵＳ配置は、上記第２の構成にのみ用いることができる。チャンネル数Ｎｃ（＝ｎ）が１９、ユニット数ＮＵ（＝ｍ）が３である場合のＥＲＵＳ配置の一例が図６に示されている。
【００２５】
不等間隔ＲＵＳ（Unequally Spaced ＲＵＳ：ＵＲＵＳ）配置は、図７に示すように、各ベースユニットＵに含まれる光送信機Ｔから出力される光信号の光周波数配置をＵＳ配置するとともに、各ベースユニットＵから出力される光信号の光周波数群を光周波数軸上に隣接するベースユニットＵ間における周波数間隔を不等間隔に配置する周波数配置である。ＵＲＵＳ配置は、上記第２の構成にのみ用いることができる。チャンネル数Ｎｃ（＝ｎ）が１９、ユニット数ＮＵ（＝ｍ）が３である場合のＲＵＳ配置の一例が図７に示されている。
【００２６】
次に、本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第１または第２の構成において用いられる偏波配置について図８（ａ）から図８（ｄ）に基いて説明する。なお、各チャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力される光信号の偏波状態は、各チャンネルの偏波状態制御器Ｐが必要に応じて変化させる。まず、第１の偏波配置は、図８（ａ）に示すように、各チャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力される全て光信号の偏波が一定となるように偏波が配置される。第２の偏波配置は、図８（ｂ）に示すように、隣接するチャンネルの光送信機Ｔから出力される光信号の偏波が直交するように偏波が配置される。第３の偏波配置は、図８（ｃ）に示すように、ベースユニットＵ内の各光送信機Ｔから出力される光信号の偏波が一定となるようにするとともに隣接するベースユニットＵ間から出力される光信号で偏波が直交するように偏波が配置される。さらに、第４の偏波配置は、図８（ｄ）に示すように、各チャンネルの光送信機Ｔ１〜Ｔｎから出力される光信号の偏波が光ファイバ１３の零分散周波数ｆ０を境界として直交するように偏波が配置される。
【００２７】
以下、本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第１または第２の構成において、周波数配置と偏波配置とを組み合わせて行った数値計算について図９から図１に基いて説明する。図９は、周波数配置と偏波配置とを組み合わせて式（８）から平均ＦＭＷ光効率ηを数値計算した結果を示すグラフである。入射信号光強度は０．５ｍＷ（−３ｄＢ）とした。周波数配置はＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とし、図３、図５から図７に示した各周波数配置の配置例を用いた。偏波配置は上記の第１から第４の偏波配置を用いた。図９から分かるように、第１の偏波配置とした場合に比べて、第２から第４の偏波配置とした場合の方が上記全ての周波数配置において平均ＦＭＷ光効率が低減している。また、ＥＳ配置とした場合に比べて、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とした場合の方が上記全ての偏波配置において平均ＦＭＷ光効率が低減している。平均ＦＭＷ光効率の最大値はＥＳ配置かつ第１の偏波配置とした場合における９．４ｄＢであり、平均ＦＭＷ光効率の最大値はＵＲＵＳ配置かつ第４の偏波配置とした場合における−３０．６ｄＢであって最大値よりも４０ｄＢ低減している。
【００２８】
図１０および図１１は、周波数配置と偏波配置とを組み合わせて式（１６）から伝送速度１０Ｇｂ／ｓにおけるビットエラーレートＰｅを数値計算した結果を示すグラフである。これらの図には、周波数配置をＥＳ配置とし偏波配置を上記第１の偏波配置とした場合と、周波数配置をＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とし偏波配置を上記第４の偏波配置とした場合が表されている。なお、周波数配置は図３、図５から図７に示した各周波数配置の配置例を用い、チャンネル１０におけるビットエラーレートＰｅを式（１６）から計算した。図１０から分かるように、周波数配置をＥＳ配置とし偏波配置を第１の偏波配置とした場合に比べて、周波数配置をＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とし偏波配置を上記第４の偏波配置とした場合の方が全ての周波数配置においてビットレートエラーＰｅが低減している。また、第４の偏波配置と周波数配置との組み合わせでは、ＥＳ配置と組み合わせた場合に比べて、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置と組み合わせた場合の方がビットレートエラーＰｅが低減している。第４の偏波配置とＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とを組み合わせた場合、ほぼビットレートエラーＰｅが同一であるが、図１１から分かるように、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置との順にビットレートエラーＰｅが低減している。
【００２９】
図１２および図１３は、第１の偏波配置と各周波数配置とを組み合わせてパワーペナルティを式（２１）から数値計算した結果を示すグラフである。これらの図には、周波数配置をＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とし偏波配置を上記第４の偏波配置とした場合が表されている。なお、周波数配置は図３、図５から図７に示した各周波数配置の配置例を用いた。図１２から分かるように、周波数配置をＥＳ配置とした場合に比べて、周波数配置をＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置とした場合の方がパワーペナルティが大幅に低減している。ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置ではほぼパワーペナルティがほぼ０で同一であるが、図１３から分かるように、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置との順にパワーペナルティが低減している。
【００３０】
上記の数値計算の結果から分かるように、周波数配置をＥＳ配置としたとき、偏波配置を第１または第２の偏波配置とする場合に比べて、偏波配置を第３または第４の偏波配置とする場合の方が、ＦＷＭ光が低減する。また、周波数配置をＥＳ配置、ＲＵＳ配置、ＥＲＵＳ配置、ＵＲＵＳ配置の何れかとしたとき、偏波配置を第１の偏波配置とする場合に比べて、偏波配置を第２から第４の偏波配置とする場合の方が、ＦＷＭ光が低減する。そして、周波数配置をＵＲＵＳ配置とし偏波配置を第４の偏波配置とした場合、ＦＷＭ光が最も低減する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光周波数分割多重伝送システムの第２の構成を示すブロック図である。
【図３】ＥＳ配置の説明図と配置例を示す表である。
【図４】ＵＳ配置の説明図である。
【図５】ＲＵＳ配置の説明図と配置例を示す表である。
【図６】ＥＲＵＳ配置の説明図と配置例を示す表である。
【図７】ＵＲＵＳ配置の説明図と配置例を示す表である。
【図８】偏波配置の説明図であり、（ａ）は第１の偏波配置を、（ｂ）は第２の偏波配置を（ｃ）は第３の偏波配置を（ｄ）は第４の偏波配置をそれぞれ示す。
【図９】平均ＦＭＷ光効率特性を示すグラフである。
【図１０】ビットエラーレート特性を示すグラフである。
【図１１】ビットエラーレート特性を示すグラフである。
【図１２】パワーペナルティ特性を示すグラフである。
【図１３】パワーペナルティ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１１、２１ 光周波数多重送信局
１２ 光周波数多重受信局
１３ 光ファイバ
１４、１５光増幅器
１６、２２、２３合波器
１７ 分波器
Ｐ 偏波状態制御器
Ｒ１〜Ｒｎ 光受信機
Ｔ１〜Ｔｎ 光送信機
Ｕ１〜Ｕｓ ベースユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを介して、光の周波数の異なる複数のチャンネルの光信号を多重化して伝送する光周波数分割多重伝送システムにおいて、
前記複数のチャンネルにおける周波数配置を、隣接するチャンネルの周波数間隔が等しい等間隔配置とするとともに、
前記複数のチャンネルにおける偏波配置を、
前記複数のチャンネルに含まれ連続するＮチャンネルからなるＭ個のベースユニット（Ｎ、Ｍはともに２以上の整数）の各ベースユニットにおける偏波を一定とするとともに隣接する前記ベースユニット間で偏波が直交するように配置、
または、前記光ファイバの零分散周波数を境界として偏波が直交するように配置することを特徴とする光周波数分割多重伝送システム。
【請求項２】
光ファイバを介して、光の周波数の異なる複数のチャンネルの光信号を多重化して伝送する光周波数分割多重伝送システムにおいて、
前記複数のチャンネルに含まれ連続するＮチャンネルからなるＭ個のベースユニット（Ｎ、Ｍはともに２以上の整数）を備え、
前記複数のチャンネルにおける周波数配置を、
各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに前記ベースユニット内のチャンネルの最大周波数が当該ベースユニットと隣接するベースユニット内のチャンネルの最小周波数とが等しくなるように配置する反復不等間隔配置、
各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに隣接するベースユニット間における周波数間隔が等しくなるように配置する等間隔反復不等間隔配置、
各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに隣接するベースユニット間における周波数間隔が全て異なるように配置する不等間隔反復不等間隔配置、
の何れか１つとするとともに、
前記複数のチャンネルにおける偏波配置を、
隣接する前記チャンネル間で偏波が直交するように配置、
各前記ベースユニット内のチャンネルの偏波を一定とするとともに隣接する前記ベースユニット間で偏波が直交するように配置、
前記光ファイバの零分散周波数を境界として偏波が直交するように配置、
の何れか１つとすることを特徴とする光周波数分割多重伝送システム。
【請求項１】
光ファイバを介して、光の周波数の異なる複数のチャンネルの光信号を多重化して伝送する光周波数分割多重伝送システムにおいて、
前記複数のチャンネルにおける周波数配置を、隣接するチャンネルの周波数間隔が等しい等間隔配置とするとともに、
前記複数のチャンネルにおける偏波配置を、
前記複数のチャンネルに含まれ連続するＮチャンネルからなるＭ個のベースユニット（Ｎ、Ｍはともに２以上の整数）の各ベースユニットにおける偏波を一定とするとともに隣接する前記ベースユニット間で偏波が直交するように配置、
または、前記光ファイバの零分散周波数を境界として偏波が直交するように配置することを特徴とする光周波数分割多重伝送システム。
【請求項２】
光ファイバを介して、光の周波数の異なる複数のチャンネルの光信号を多重化して伝送する光周波数分割多重伝送システムにおいて、
前記複数のチャンネルに含まれ連続するＮチャンネルからなるＭ個のベースユニット（Ｎ、Ｍはともに２以上の整数）を備え、
前記複数のチャンネルにおける周波数配置を、
各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに前記ベースユニット内のチャンネルの最大周波数が当該ベースユニットと隣接するベースユニット内のチャンネルの最小周波数とが等しくなるように配置する反復不等間隔配置、
各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに隣接するベースユニット間における周波数間隔が等しくなるように配置する等間隔反復不等間隔配置、
各前記ベースユニット内のチャンネルの周波数間隔が全て異なる不等間隔配置とするとともに隣接するベースユニット間における周波数間隔が全て異なるように配置する不等間隔反復不等間隔配置、
の何れか１つとするとともに、
前記複数のチャンネルにおける偏波配置を、
隣接する前記チャンネル間で偏波が直交するように配置、
各前記ベースユニット内のチャンネルの偏波を一定とするとともに隣接する前記ベースユニット間で偏波が直交するように配置、
前記光ファイバの零分散周波数を境界として偏波が直交するように配置、
の何れか１つとすることを特徴とする光周波数分割多重伝送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２２７７５３（Ｐ２００８−２２７７５３Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６０８２５（Ｐ２００７−６０８２５）
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
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