JP3269713B2 - 光伝送システム - Google Patents
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- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
- H04B10/2519—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using Bragg gratings
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- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
- H04B10/2525—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using dispersion-compensating fibres
- H04B10/25253—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using dispersion-compensating fibres with dispersion management, i.e. using a combination of different kind of fibres in the transmission system
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- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2543—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to fibre non-linearities, e.g. Kerr effect
- H04B10/255—Self-phase modulation [SPM]
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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- Nonlinear Science (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信の一方
式であるＩＭ（強度変調）方式の光伝送シテムにかかわ
るものである。
式であるＩＭ（強度変調）方式の光伝送シテムにかかわ
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の光ファイバ通信においては、伝送
信号の高速化や、伝送距離の長距離化が急激に進展して
いる。このような超高速／長距離伝送の伝送距離を制限
する最も大きな要因は、光ファイバの「分散」である。
分散とは、波長の異なる光が光ファイバ中で異なる速度
で伝送される現象である。高速で変調された光信号の光
スペクトルは異なる波長成分を含み、これらの各波長の
成分は分散の影響によりそれぞれ異なった時刻に受信端
に到着する。その結果、伝送後の光波形は大きな波形歪
を引き起こすことが知られている。このような分散の影
響を回避する一手法として、分散補償という手法が考え
られている。これは伝送路の途中に伝送路と逆符号の分
散特性を持つ媒体（光ファイバやグレーティング）を挿
入し、伝送路の平均の分散量がほぼ零となるように補償
することにより、伝送後の波形歪を避ける方式である。
信号の高速化や、伝送距離の長距離化が急激に進展して
いる。このような超高速／長距離伝送の伝送距離を制限
する最も大きな要因は、光ファイバの「分散」である。
分散とは、波長の異なる光が光ファイバ中で異なる速度
で伝送される現象である。高速で変調された光信号の光
スペクトルは異なる波長成分を含み、これらの各波長の
成分は分散の影響によりそれぞれ異なった時刻に受信端
に到着する。その結果、伝送後の光波形は大きな波形歪
を引き起こすことが知られている。このような分散の影
響を回避する一手法として、分散補償という手法が考え
られている。これは伝送路の途中に伝送路と逆符号の分
散特性を持つ媒体（光ファイバやグレーティング）を挿
入し、伝送路の平均の分散量がほぼ零となるように補償
することにより、伝送後の波形歪を避ける方式である。
【０００３】一方、光ファイバ通信の伝送距離を制限す
る別の要因として、光ファイバの非線形効果が知られて
いる。特に、強度変調方式の光伝送においては、光ファ
イバの非線形効果の一つである自己位相変調効果（Self
Phase Modulation:ＳＰＭ）が大きな問題となる。ＳＰ
Ｍとは光信号の強度変化に比例して光ファイバの屈折率
が変動し、その結果、光信号が光ファイバ中で自分自身
に余分な位相変調、すなわち周波数チャープ（光周波数
の変動）を重畳してしまう現象である。このような周波
数チャープを持った光信号は、光ファイバの持つ分散の
影響により伝送後に大きな波形変化を起こす。このよう
なＳＰＭの影響については、「Nonlinear Fiber Optic
s」, Academic Press, 1992, (ISBN 0-12-045140-9)、ま
た、菊池他、信学技報，ＯＣＳ９２−５２，電子通信
情報学会（1992)等に報告されている。
る別の要因として、光ファイバの非線形効果が知られて
いる。特に、強度変調方式の光伝送においては、光ファ
イバの非線形効果の一つである自己位相変調効果（Self
Phase Modulation:ＳＰＭ）が大きな問題となる。ＳＰ
Ｍとは光信号の強度変化に比例して光ファイバの屈折率
が変動し、その結果、光信号が光ファイバ中で自分自身
に余分な位相変調、すなわち周波数チャープ（光周波数
の変動）を重畳してしまう現象である。このような周波
数チャープを持った光信号は、光ファイバの持つ分散の
影響により伝送後に大きな波形変化を起こす。このよう
なＳＰＭの影響については、「Nonlinear Fiber Optic
s」, Academic Press, 1992, (ISBN 0-12-045140-9)、ま
た、菊池他、信学技報，ＯＣＳ９２−５２，電子通信
情報学会（1992)等に報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、ＳＰＭの影響の
大きな場合についても、分散補償を実施した例がいくつ
か報告されているが、従来通り単純に伝送路全体の分散
量が零となるように分散補償を行うに過ぎないものであ
った。また、ＳＰＭが分散補償伝送に与える影響もほと
んど検討されていない。
大きな場合についても、分散補償を実施した例がいくつ
か報告されているが、従来通り単純に伝送路全体の分散
量が零となるように分散補償を行うに過ぎないものであ
った。また、ＳＰＭが分散補償伝送に与える影響もほと
んど検討されていない。
【０００５】本発明の目的は、ＳＰＭの影響を考慮した
分散補償方式を有する光伝送システムを提供することに
ある。
分散補償方式を有する光伝送システムを提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、光送信機か
ら距離ｚの点Ｚにおける光ファイバ中の光強度をP(z)、
点Ｚから光受信機までの分散量（光分散補償器の分散量
を含む）をD(z)とするとき、積P(z)・D(z)をｚ＝０から
Ｌまで積分した値が略、零となるように光分散補償器の
位置及び、分散量を設定することにより達成できる。
ら距離ｚの点Ｚにおける光ファイバ中の光強度をP(z)、
点Ｚから光受信機までの分散量（光分散補償器の分散量
を含む）をD(z)とするとき、積P(z)・D(z)をｚ＝０から
Ｌまで積分した値が略、零となるように光分散補償器の
位置及び、分散量を設定することにより達成できる。
【０００７】とくに複数の光分散補償器を用いる場合に
は、送信側からｉ番目の光分散補償器の直後の点をＺi
とし、点ＺからＺi間の分散量（光分散補償器の分散量
を含む）をDi(z)とするとき、積P(z)・Di(z)をｚ＝０か
らＺiまで積分した値がすべてのｉについて略、零とな
るように、各光分散補償器の位置及び、分散量を設定す
ることによって達成できる。
は、送信側からｉ番目の光分散補償器の直後の点をＺi
とし、点ＺからＺi間の分散量（光分散補償器の分散量
を含む）をDi(z)とするとき、積P(z)・Di(z)をｚ＝０か
らＺiまで積分した値がすべてのｉについて略、零とな
るように、各光分散補償器の位置及び、分散量を設定す
ることによって達成できる。
【０００８】さらに光分散補償器が光受信機の手前に配
置される場合には、該分散補償器の分散量Ｃを伝送路の
分散量Ｂの略｛１／（ａＬ）−（Ｎ＋１）／（２Ｎ）｝
倍（ただしａは光ファイバの損失係数、Ｌは総伝送距
離、Ｎは中継区間数）となるように設定することで達成
できる。
置される場合には、該分散補償器の分散量Ｃを伝送路の
分散量Ｂの略｛１／（ａＬ）−（Ｎ＋１）／（２Ｎ）｝
倍（ただしａは光ファイバの損失係数、Ｌは総伝送距
離、Ｎは中継区間数）となるように設定することで達成
できる。
【０００９】また受信端付近の分散補償器の配置間隔を
送信端付近より小さくすることによって達成できる。と
くに各分散補償器の直前での波形劣化量が該一致するよ
うな位置に分散補償器を配置することによりさらに効果
的に達成することができる。また、各中継区間の分散量
や各光中継器の光出力強度がほぼ一定であり、ＳＰＭの
影響が大きな場合、該光送信機と１番目の分散補償器の
間隔をｌ1とすると、ｉ番目とｉ＋１番目の分散補償器
の間隔ｌiをｌ1の略√ｉ−√(i-1)倍に設定することに
よって達成できる。
送信端付近より小さくすることによって達成できる。と
くに各分散補償器の直前での波形劣化量が該一致するよ
うな位置に分散補償器を配置することによりさらに効果
的に達成することができる。また、各中継区間の分散量
や各光中継器の光出力強度がほぼ一定であり、ＳＰＭの
影響が大きな場合、該光送信機と１番目の分散補償器の
間隔をｌ1とすると、ｉ番目とｉ＋１番目の分散補償器
の間隔ｌiをｌ1の略√ｉ−√(i-1)倍に設定することに
よって達成できる。
【００１０】また光送信機直後と光受信機の直前の２ヵ
所に分散補償器を配置し、最初の分散補償器で光波形幅
を、送信光波形幅より充分に拡大してから伝送すること
によっても達成できる。
所に分散補償器を配置し、最初の分散補償器で光波形幅
を、送信光波形幅より充分に拡大してから伝送すること
によっても達成できる。
【００１１】また各中継区間を構成する光ファイバの分
散量がある範囲の統計的なばらつきをもつ場合には、伝
送路中の分散補償器も含めた総分散量の期待値が正分散
（異常分散）となるように分散補償を行うことで達成で
きる。具体的には、各光ファイバ区間の分散量がすべて
最小値で、かつ分散補償量を０とした場合の伝送可能距
離をＬとし、各光ファイバ区間の分散量がすべて最大値
の場合に距離Ｌだけ伝送可能とする正の分散補償量をＣ
とするとき、該光分散補償器の分散補償量を０からＣの
間に設定することによって達成できる。とくに各光ファ
イバの分散値がすべて最小値をとる場合と、各光ファイ
バの分散値がすべて最大値をとるような２つの場合に、
伝送後の波形劣化が略一致するように分散補償量を設定
することによってもっとも効果的に達成することができ
る。
散量がある範囲の統計的なばらつきをもつ場合には、伝
送路中の分散補償器も含めた総分散量の期待値が正分散
（異常分散）となるように分散補償を行うことで達成で
きる。具体的には、各光ファイバ区間の分散量がすべて
最小値で、かつ分散補償量を０とした場合の伝送可能距
離をＬとし、各光ファイバ区間の分散量がすべて最大値
の場合に距離Ｌだけ伝送可能とする正の分散補償量をＣ
とするとき、該光分散補償器の分散補償量を０からＣの
間に設定することによって達成できる。とくに各光ファ
イバの分散値がすべて最小値をとる場合と、各光ファイ
バの分散値がすべて最大値をとるような２つの場合に、
伝送後の波形劣化が略一致するように分散補償量を設定
することによってもっとも効果的に達成することができ
る。
【００１２】また、伝送路の零分散波長を用いて伝送を
行う場合でも、分散補償を行うことによって達成するこ
とが可能である。これによって伝送路の分散値の偏りを
打ち消すことによって達成できる。例えば、該光送信機
から距離ｚの点Ｚにおける光ファイバ中の光強度をP
(z)、点Ｚから該光受信機までの分散量（該光分散補償
器の分散量を含む）をD(z)とするとき、積P(z)・D(z)を
ｚ＝０からＬまで積分した値が略、零となるように、光
分散補償器の位置及び、分散量を設定することによって
達成できる。また分散値にある範囲の統計的なばらつき
がある場合、正分散側の分散補償を行うことによって達
成できる。さらに、伝送路の前半部分の伝送区間が最小
の分散量を、後半部が最大の分散量をとる場合に受信波
形の波形劣化量が略一致するように分散補償量を設定す
ることによって、効果的に達成することが可能である。
行う場合でも、分散補償を行うことによって達成するこ
とが可能である。これによって伝送路の分散値の偏りを
打ち消すことによって達成できる。例えば、該光送信機
から距離ｚの点Ｚにおける光ファイバ中の光強度をP
(z)、点Ｚから該光受信機までの分散量（該光分散補償
器の分散量を含む）をD(z)とするとき、積P(z)・D(z)を
ｚ＝０からＬまで積分した値が略、零となるように、光
分散補償器の位置及び、分散量を設定することによって
達成できる。また分散値にある範囲の統計的なばらつき
がある場合、正分散側の分散補償を行うことによって達
成できる。さらに、伝送路の前半部分の伝送区間が最小
の分散量を、後半部が最大の分散量をとる場合に受信波
形の波形劣化量が略一致するように分散補償量を設定す
ることによって、効果的に達成することが可能である。
【００１３】
【作用】ＳＰＭによって発生する周波数チャープは、伝
送路の全長にわたり分布的に発生し、発生点以降の分散
を受けて、波形劣化を引き起こす。伝送路全体で平均す
るとＳＰＭの発生点の中心は、中継区間数Ｎが充分大き
い場合、ほぼ伝送路の中央付近となる。したがって伝送
路の分散量の略半分ほど分散補償することにより、ＳＰ
Ｍの受ける分散量を等価的に零とすることが可能とな
る。これにより例えば、光アンプの光出力強度が変化し
ても、受信波形が変化しないようにすることが可能であ
る。
送路の全長にわたり分布的に発生し、発生点以降の分散
を受けて、波形劣化を引き起こす。伝送路全体で平均す
るとＳＰＭの発生点の中心は、中継区間数Ｎが充分大き
い場合、ほぼ伝送路の中央付近となる。したがって伝送
路の分散量の略半分ほど分散補償することにより、ＳＰ
Ｍの受ける分散量を等価的に零とすることが可能とな
る。これにより例えば、光アンプの光出力強度が変化し
ても、受信波形が変化しないようにすることが可能であ
る。
【００１４】またＳＰＭによって生じる周波数チャープ
は伝送中に累積されるため、伝送路の後半付近の光波形
の方が分散の影響によって、容易に波形変化を引き起こ
す。そこで複数の分散補償器を配置する場合、受信端付
近ほど配置間隔を小さくすることにより、分散補償効果
を高めることが可能である。またＳＰＭの影響を考慮し
た分散補償を行う場合、伝送中に波形が大きく変動する
と分散補償後にも元の波形を復元することができなくな
る。しかしながら、分散補償器の数を必要以上に多くす
るとコスト面で不利となる。そこで伝送後の波形劣化が
ある一定量に達するごとに分散補償器を挿入することに
より、分散補償器の数を最適化することが可能となる。
は伝送中に累積されるため、伝送路の後半付近の光波形
の方が分散の影響によって、容易に波形変化を引き起こ
す。そこで複数の分散補償器を配置する場合、受信端付
近ほど配置間隔を小さくすることにより、分散補償効果
を高めることが可能である。またＳＰＭの影響を考慮し
た分散補償を行う場合、伝送中に波形が大きく変動する
と分散補償後にも元の波形を復元することができなくな
る。しかしながら、分散補償器の数を必要以上に多くす
るとコスト面で不利となる。そこで伝送後の波形劣化が
ある一定量に達するごとに分散補償器を挿入することに
より、分散補償器の数を最適化することが可能となる。
【００１５】またＳＰＭによる波形劣化は、伝送波形の
持つ強度変調成分の大きさに比例しているので、光送信
機の直後に分散補償器を挿入し、光波形の幅を送信光波
形幅より充分拡大したのちに伝送を行うことにより、Ｓ
ＰＭの影響を抑圧することが可能となる。
持つ強度変調成分の大きさに比例しているので、光送信
機の直後に分散補償器を挿入し、光波形の幅を送信光波
形幅より充分拡大したのちに伝送を行うことにより、Ｓ
ＰＭの影響を抑圧することが可能となる。
【００１６】また各中継区間を構成する光ファイバの分
散量がある範囲の統計的なばらつきをもつ場合、通常伝
送系の最低伝送距離は伝送路の分散がすべて負分散側に
ばらついた場合に制限されている。したがって、伝送路
の総分散量の期待値が正分散（異常分散）となるように
分散補償を行うことで伝送系の最低伝送距離を拡大する
ことが可能になる。特に各光ファイバの分散値がすべて
最小値をとる場合と、各光ファイバの分散値がすべて最
大値をとるような２つの場合に、伝送後の波形劣化が略
一致するように分散補償量を設定することで、伝送系の
最低伝送距離を最大にすることができる。
散量がある範囲の統計的なばらつきをもつ場合、通常伝
送系の最低伝送距離は伝送路の分散がすべて負分散側に
ばらついた場合に制限されている。したがって、伝送路
の総分散量の期待値が正分散（異常分散）となるように
分散補償を行うことで伝送系の最低伝送距離を拡大する
ことが可能になる。特に各光ファイバの分散値がすべて
最小値をとる場合と、各光ファイバの分散値がすべて最
大値をとるような２つの場合に、伝送後の波形劣化が略
一致するように分散補償量を設定することで、伝送系の
最低伝送距離を最大にすることができる。
【００１７】また、伝送路の零分散波長を用いて伝送を
行う場合でも、分散補償によって伝送路の分散値の偏り
を打ち消すことで、ＳＰＭによる波形劣化を低減し、伝
送距離が拡大できる。また分散値にある範囲の統計的な
ばらつきがある場合でも、正分散側の分散補償により、
伝送系の最低伝送距離を拡大することが可能である。
行う場合でも、分散補償によって伝送路の分散値の偏り
を打ち消すことで、ＳＰＭによる波形劣化を低減し、伝
送距離が拡大できる。また分散値にある範囲の統計的な
ばらつきがある場合でも、正分散側の分散補償により、
伝送系の最低伝送距離を拡大することが可能である。
【００１８】
【実施例】図１は本発明の第一の実施例を示す構成図で
ある。光送信機１００より送出された強度変調光は、光
ファイバ１０１と光アンプを用いた光中継器１０２を交
互に配置した伝送路を伝送される。伝送路の途中にはひ
とつ又は複数の分散補償器１０３が配置されており、伝
送された光信号は光受信機１０４で受信される。図は２
つの分散補償器１０３を配置した例である。従来の分散
補償伝送においては、各分散補償器の分散補償量Ｃは、
それぞれ直前の分散補償器までの光ファイバ分散量を打
消し、分散補償器も含めた伝送路の総分散量が零となる
ように設定する。このような従来の分散補償伝送におい
てはＳＰＭによる波形劣化の影響は考慮されていない。
これに対し本発明においては、送信端から距離ｚの点Ｚ
における光ファイバ中の光強度をP(z)、点Ｚから光受信
機１０４までの伝送路の分散量（分散補償器の分散量を
含む）をD(z)とするとき、積P(z)・D(z)をｚ＝０からＬ
まで積分値が略、零となるようにＣの値と位置を設定す
る。このようにすることで、光ファイバ中で発生する非
線形効果であるＳＰＭの影響を近似的に打ち消した伝送
が可能になる。この理由は、以下のように説明できる。
ある。光送信機１００より送出された強度変調光は、光
ファイバ１０１と光アンプを用いた光中継器１０２を交
互に配置した伝送路を伝送される。伝送路の途中にはひ
とつ又は複数の分散補償器１０３が配置されており、伝
送された光信号は光受信機１０４で受信される。図は２
つの分散補償器１０３を配置した例である。従来の分散
補償伝送においては、各分散補償器の分散補償量Ｃは、
それぞれ直前の分散補償器までの光ファイバ分散量を打
消し、分散補償器も含めた伝送路の総分散量が零となる
ように設定する。このような従来の分散補償伝送におい
てはＳＰＭによる波形劣化の影響は考慮されていない。
これに対し本発明においては、送信端から距離ｚの点Ｚ
における光ファイバ中の光強度をP(z)、点Ｚから光受信
機１０４までの伝送路の分散量（分散補償器の分散量を
含む）をD(z)とするとき、積P(z)・D(z)をｚ＝０からＬ
まで積分値が略、零となるようにＣの値と位置を設定す
る。このようにすることで、光ファイバ中で発生する非
線形効果であるＳＰＭの影響を近似的に打ち消した伝送
が可能になる。この理由は、以下のように説明できる。
【００１９】図２は、光ファイバ伝送路中の光強度分布
Ｐ(z)を示した図である。ＳＰＭによって光ファイバの
途中で発生する周波数チャープの大きさは、光ファイバ
中の光強度に比例するため図２のように分布する。これ
らの周波数チャープが発生点ｚから光受信機１０４間の
分散量Ｄ(z)の影響によって伝送後の波形劣化を引き起
こすと考えることができる。前掲の文献に示す手法に
従えば、伝送後の波形劣化はＰ(z)とＤ(z)の積を送信端
から受信端まで積分した量に比例すると考えられる。し
たがってこの量がほぼ０となるように分散補償を行うこ
とでＳＰＭによる波形劣化をほぼ０に抑圧することが可
能になる。この条件は（数１）のように表記することが
可能である。
Ｐ(z)を示した図である。ＳＰＭによって光ファイバの
途中で発生する周波数チャープの大きさは、光ファイバ
中の光強度に比例するため図２のように分布する。これ
らの周波数チャープが発生点ｚから光受信機１０４間の
分散量Ｄ(z)の影響によって伝送後の波形劣化を引き起
こすと考えることができる。前掲の文献に示す手法に
従えば、伝送後の波形劣化はＰ(z)とＤ(z)の積を送信端
から受信端まで積分した量に比例すると考えられる。し
たがってこの量がほぼ０となるように分散補償を行うこ
とでＳＰＭによる波形劣化をほぼ０に抑圧することが可
能になる。この条件は（数１）のように表記することが
可能である。
【００２０】
【数１】
【００２１】この式の左辺を光ファイバ中の平均光強度
で割った値は、ＳＰＭによって生じる周波数チャープの
平均的な中心（重心点）から受信端までの分散量を表す
値となる。（数１）はこの値が０、すなわちＳＰＭによ
る周波数チャープの受ける平均的な分散量が０となるよ
うに補償することを示している。このように分散補償を
行うことにより、ＳＰＭの影響を近似的に打ち消すこと
が可能になる。
で割った値は、ＳＰＭによって生じる周波数チャープの
平均的な中心（重心点）から受信端までの分散量を表す
値となる。（数１）はこの値が０、すなわちＳＰＭによ
る周波数チャープの受ける平均的な分散量が０となるよ
うに補償することを示している。このように分散補償を
行うことにより、ＳＰＭの影響を近似的に打ち消すこと
が可能になる。
【００２２】図３は本発明の第２の実施例であり、分散
補償器１０３の数が一つで光受信機１０４の手前に配置
される例である。本実施例においては、分散補償器１０
３の分散補償量Ｃの値は、伝送路の総分散量をＢとする
と、略（数２）で与えられる。
補償器１０３の数が一つで光受信機１０４の手前に配置
される例である。本実施例においては、分散補償器１０
３の分散補償量Ｃの値は、伝送路の総分散量をＢとする
と、略（数２）で与えられる。
【００２３】
【数２】
【００２４】ただしａは光ファイバの損失係数、Ｌは総
伝送距離、Ｎは中継区間数である。上式は、光送信機１
００及び光アンプ１０２の光出力強度がほぼ等しいとし
て、数（１）を解いて得られる近似解である。例えば、
ａ＝0.25dB/km、Ｌ＝1000km、Ｎ＝10の場合、本実施例
における分散補償量は、伝送路の総分散量のおよそ５３
％（符号は逆）となる。図４に分散補償量をパラメータ
とした場合の、光アンプの光出力強度に対する受信波形
のアイ開口劣化の変化の様子を示す。本計算では、ビッ
トレート5Gbps、総伝送距離Ｌ＝1000km、Ｎ＝10、光フ
ァイバの分散値Ｄ＝-3.5ps/nm/kmと仮定した。図中の３
本のグラフは、分散補償無、５３％補償（本方式）、及
び、１００％補償（従来方式）の効果を示している。分
散補償を行った２つの例は、分散補償を行わない場合に
くらべ、光出力強度が大（ＳＰＭの影響大）の領域でも
伝送後のアイ開口劣化が小さく抑えられていることが確
認できる。この図からは、１００％補償を行った例の方
が５３％補償の場合よりアイ開口劣化が小さくなってい
るように見えるが、これは１００％補償の場合にはＳＰ
Ｍの影響が打ち消されておらず、ＳＰＭの効果によって
伝送波形の圧縮が起こっているためである。この様子
は、図５に示す受信波形のアイパターンから確認するこ
とができる。i)は従来方式の１００％補償の例であり、
(a)，(b)はそれぞれ光出力強度-3dBmと+3dBmにおける受
信波形のアイパターンであり、光出力が大となると大き
な波形圧縮が起こり、受信波形が大きく変化しているこ
とが確認できる。これに対し、本方式であるii)５３％
補償の例では、ＳＰＭの影響が近似的に打ち消されてい
るため、光強度を変化させた場合にも受信波形は殆ど変
化していないことが確認できる。このように、本方式で
は光出力強度を変化させても受信波形が変化しないた
め、光受信機の識別レベルの設定が容易で、また受信波
形の位相マージンも大きくなるという利点がある。図６
に分散補償量と伝送波形の位相マージンの関係を示す。
位相マージンは本方式の分散補償量５３％の付近で最大
となっていることが確認できる。また本発明は、およそ
分散補償量２０％から８０％の範囲で有効であることが
確認できる。
伝送距離、Ｎは中継区間数である。上式は、光送信機１
００及び光アンプ１０２の光出力強度がほぼ等しいとし
て、数（１）を解いて得られる近似解である。例えば、
ａ＝0.25dB/km、Ｌ＝1000km、Ｎ＝10の場合、本実施例
における分散補償量は、伝送路の総分散量のおよそ５３
％（符号は逆）となる。図４に分散補償量をパラメータ
とした場合の、光アンプの光出力強度に対する受信波形
のアイ開口劣化の変化の様子を示す。本計算では、ビッ
トレート5Gbps、総伝送距離Ｌ＝1000km、Ｎ＝10、光フ
ァイバの分散値Ｄ＝-3.5ps/nm/kmと仮定した。図中の３
本のグラフは、分散補償無、５３％補償（本方式）、及
び、１００％補償（従来方式）の効果を示している。分
散補償を行った２つの例は、分散補償を行わない場合に
くらべ、光出力強度が大（ＳＰＭの影響大）の領域でも
伝送後のアイ開口劣化が小さく抑えられていることが確
認できる。この図からは、１００％補償を行った例の方
が５３％補償の場合よりアイ開口劣化が小さくなってい
るように見えるが、これは１００％補償の場合にはＳＰ
Ｍの影響が打ち消されておらず、ＳＰＭの効果によって
伝送波形の圧縮が起こっているためである。この様子
は、図５に示す受信波形のアイパターンから確認するこ
とができる。i)は従来方式の１００％補償の例であり、
(a)，(b)はそれぞれ光出力強度-3dBmと+3dBmにおける受
信波形のアイパターンであり、光出力が大となると大き
な波形圧縮が起こり、受信波形が大きく変化しているこ
とが確認できる。これに対し、本方式であるii)５３％
補償の例では、ＳＰＭの影響が近似的に打ち消されてい
るため、光強度を変化させた場合にも受信波形は殆ど変
化していないことが確認できる。このように、本方式で
は光出力強度を変化させても受信波形が変化しないた
め、光受信機の識別レベルの設定が容易で、また受信波
形の位相マージンも大きくなるという利点がある。図６
に分散補償量と伝送波形の位相マージンの関係を示す。
位相マージンは本方式の分散補償量５３％の付近で最大
となっていることが確認できる。また本発明は、およそ
分散補償量２０％から８０％の範囲で有効であることが
確認できる。
【００２５】また、特に各中継区間の分散値や区間長等
が一定でない場合には、必要な分散補償量は、（数３）
から計算できる。
が一定でない場合には、必要な分散補償量は、（数３）
から計算できる。
【００２６】
【数３】
【００２７】式中、Ｐiは送信側から数えてｉ番目のフ
ァイバ区間に入力される光強度、ＤiおよびＬiはi番目
の区間のファイバの分散値及び区間長である。
ァイバ区間に入力される光強度、ＤiおよびＬiはi番目
の区間のファイバの分散値及び区間長である。
【００２８】また、図７は本発明の第３の実施例であ
り、複数の分散補償器１０４を伝送路中に分散配置した
例である。この場合、各分散補償器はその直後でそれぞ
れ、上記ＳＰＭがキャンセルされる条件が成立するよう
に設定するのが最も効果的である。すなわち、分散補償
器の個数をＭ，光送信機１００から数えてｉ番目の分散
補償器の位置（送信端からの距離）をｚi，補償量を
Ｃi、また、送信端から距離ｚの点Ｚにおける光ファイ
バ中の光強度をP(z)、点Ｚから点ｚi間の分散量をDi(z)
とするとき、積P(z)・Di(z)をｚ＝０からｚiまで積分し
た値がすべてのiについて略、零となるようにＣiの値と
位置を設定する。このようにすることで、光ファイバ中
で発生する非線形効果であるＳＰＭの影響を近似的に打
ち消した伝送が可能になる。
り、複数の分散補償器１０４を伝送路中に分散配置した
例である。この場合、各分散補償器はその直後でそれぞ
れ、上記ＳＰＭがキャンセルされる条件が成立するよう
に設定するのが最も効果的である。すなわち、分散補償
器の個数をＭ，光送信機１００から数えてｉ番目の分散
補償器の位置（送信端からの距離）をｚi，補償量を
Ｃi、また、送信端から距離ｚの点Ｚにおける光ファイ
バ中の光強度をP(z)、点Ｚから点ｚi間の分散量をDi(z)
とするとき、積P(z)・Di(z)をｚ＝０からｚiまで積分し
た値がすべてのiについて略、零となるようにＣiの値と
位置を設定する。このようにすることで、光ファイバ中
で発生する非線形効果であるＳＰＭの影響を近似的に打
ち消した伝送が可能になる。
【００２９】本発明で用いる分散補償器としては、分散
特性を持つ光素子であれば何でも使用可能である。この
ような光素子の例としては、グレーティングペアやグレ
ーティングによる反射を用いた光素子、ファブリーペロ
ー，マッハツェンダ干渉計等を用いた光素子、光半導体
の吸収端の分散特性等を用いた素子などがある。また、
伝送路と逆の分散特性を持った光ファイバを分散補償素
子として用いることも可能である。特に１．５５μｍを
伝送波長とする場合、１．３μｍ等に零分散波長を持つ
光ファイバを分散補償ファイバとして用いるのが有効で
ある。本発明の第４の実施例（図８）、第５の実施例
（図９）は、分散補償ファイバ１０５自体を伝送路や中
継区間の一部もしくは全体の構成要素として用いた例で
ある。本方式は、分散補償ファイバ内部のＳＰＭの影響
が無視できない場合にも有効であり、上記と同一の方法
で分散補償量を計算することができる。
特性を持つ光素子であれば何でも使用可能である。この
ような光素子の例としては、グレーティングペアやグレ
ーティングによる反射を用いた光素子、ファブリーペロ
ー，マッハツェンダ干渉計等を用いた光素子、光半導体
の吸収端の分散特性等を用いた素子などがある。また、
伝送路と逆の分散特性を持った光ファイバを分散補償素
子として用いることも可能である。特に１．５５μｍを
伝送波長とする場合、１．３μｍ等に零分散波長を持つ
光ファイバを分散補償ファイバとして用いるのが有効で
ある。本発明の第４の実施例（図８）、第５の実施例
（図９）は、分散補償ファイバ１０５自体を伝送路や中
継区間の一部もしくは全体の構成要素として用いた例で
ある。本方式は、分散補償ファイバ内部のＳＰＭの影響
が無視できない場合にも有効であり、上記と同一の方法
で分散補償量を計算することができる。
【００３０】図１０は本発明の第６の実施例であり、分
散補償器の最適な配置法を示している。図は３つの分散
補償器を配置した例である。本図では光中継器は省略さ
れている。従来の手法では、分散補償器の間隔は一定と
するものと考えられていた。しかしながら本実施例では
光送信機から１番目の分散補償器までの間隔をｌ1、１
番目と２番目の分散補償器の間隔をｌ2、２番目と３番
目の分散補償器の間隔をｌ3と定義し、ｌ1≧ｌ2≧ｌ3と
なるように分散補償器１０６、１０７、１０８を配置し
ている。この理由は、例えば各分散補償器で伝送後の波
形劣化が零となるように分散補償をした場合を考えて
も、波形劣化は補償できても、ＳＰＭによる周波数チャ
ープは消去できずに伝送中に積算されていく。したがっ
て、受信端ほど分散補償器の間隔を密にすることで、必
要な分散補償器の数を減らすことができる。この場合、
各分散補償器の補償量は直前の伝送ファイバ区間の分散
量を１００％補償するようにも、また本発明の前記の実
施例のようにＳＰＭの影響をキャンセルするようにも設
定することができる。
散補償器の最適な配置法を示している。図は３つの分散
補償器を配置した例である。本図では光中継器は省略さ
れている。従来の手法では、分散補償器の間隔は一定と
するものと考えられていた。しかしながら本実施例では
光送信機から１番目の分散補償器までの間隔をｌ1、１
番目と２番目の分散補償器の間隔をｌ2、２番目と３番
目の分散補償器の間隔をｌ3と定義し、ｌ1≧ｌ2≧ｌ3と
なるように分散補償器１０６、１０７、１０８を配置し
ている。この理由は、例えば各分散補償器で伝送後の波
形劣化が零となるように分散補償をした場合を考えて
も、波形劣化は補償できても、ＳＰＭによる周波数チャ
ープは消去できずに伝送中に積算されていく。したがっ
て、受信端ほど分散補償器の間隔を密にすることで、必
要な分散補償器の数を減らすことができる。この場合、
各分散補償器の補償量は直前の伝送ファイバ区間の分散
量を１００％補償するようにも、また本発明の前記の実
施例のようにＳＰＭの影響をキャンセルするようにも設
定することができる。
【００３１】分散補償器の数を最適化する場合には、各
分散補償器の直前での波形劣化量が該一致するように分
散補償器を配置するのが最も適当である。すなわち、光
ファイバ伝送路中の波形劣化量が所定の値となった距離
で最初の分散補償器を配置して波形劣化を回復し、その
後再び所定の値に達した点で次の分散補償器を挿入する
ことを繰り返すことで、分散補償器の数を一定としたと
き最長の伝送距離を得ることが可能である。波形劣化量
の評価法としては、例えば受信波形の幅が１０％拡がっ
た点や、アイ開口劣化量が1dBとなる点とすることがで
きる。特にＳＰＭによる波形劣化が伝送距離を制限する
場合、ｉ番目の分散補償器の間隔ｌiをｌ1の該√ｉ−√
(i-1)倍に設定することで配置を最適化できる。
分散補償器の直前での波形劣化量が該一致するように分
散補償器を配置するのが最も適当である。すなわち、光
ファイバ伝送路中の波形劣化量が所定の値となった距離
で最初の分散補償器を配置して波形劣化を回復し、その
後再び所定の値に達した点で次の分散補償器を挿入する
ことを繰り返すことで、分散補償器の数を一定としたと
き最長の伝送距離を得ることが可能である。波形劣化量
の評価法としては、例えば受信波形の幅が１０％拡がっ
た点や、アイ開口劣化量が1dBとなる点とすることがで
きる。特にＳＰＭによる波形劣化が伝送距離を制限する
場合、ｉ番目の分散補償器の間隔ｌiをｌ1の該√ｉ−√
(i-1)倍に設定することで配置を最適化できる。
【００３２】図１１は本発明の第７の実施例であり、最
初のうちはほぼ分散補償器をほぼ等間隔に配置し、途中
から分散補償器の間隔を小さく配置した例である。ファ
イバ伝送路の始めの部分では波形劣化は、ＳＰＭよりむ
しろ分散によって発生するので分散補償器をほぼ等間隔
に、ＳＰＭの影響が大きくなってからは間隔を小さく配
置している。なお、実際の分散補償器の配置位置は、光
中継器の位置や中継間隔によって、ある程度前後する可
能性がある。
初のうちはほぼ分散補償器をほぼ等間隔に配置し、途中
から分散補償器の間隔を小さく配置した例である。ファ
イバ伝送路の始めの部分では波形劣化は、ＳＰＭよりむ
しろ分散によって発生するので分散補償器をほぼ等間隔
に、ＳＰＭの影響が大きくなってからは間隔を小さく配
置している。なお、実際の分散補償器の配置位置は、光
中継器の位置や中継間隔によって、ある程度前後する可
能性がある。
【００３３】また、従来より伝送路のファイバをわずか
に正常分散とし、周期的に異常分散のファイバによって
分散補償を行うことで、伝送路の波形劣化と４光波混合
等の非線形効果をともに抑圧して伝送する方式が提案さ
れている。本発明における分散補償器の配置法は、この
ような分散補償伝送における分散補償ファイバの配置に
も適用することが可能である。
に正常分散とし、周期的に異常分散のファイバによって
分散補償を行うことで、伝送路の波形劣化と４光波混合
等の非線形効果をともに抑圧して伝送する方式が提案さ
れている。本発明における分散補償器の配置法は、この
ような分散補償伝送における分散補償ファイバの配置に
も適用することが可能である。
【００３４】図１２は本発明の第８の実施例を示す構成
図である。本実施例では、光送信機１００直後と光受信
機１０４の直前の２ヵ所に、それぞれ分散補償器１０
６、１０７が配置されている。分散補償器１０６は伝送
される光波形に大きな分散を与え、光波形を充分に変形
させ、強度変化を低減させたのちに伝送ファイバに入力
する効果を持っている。このため、伝送波形に対するＳ
ＰＭの影響を大きく低減させることが可能である。本手
法では、例えば送信波形の幅を１．５倍以上に拡大して
送信することによってＳＰＭの抑圧効果が得られる。受
信端では、分散補償器１０７によって分散補償器１０
６、もしくは分散補償器１０６と伝送路の分散量を補償
してから受信することにより、送信波形を回復すること
が可能となる。これらの分散補償器は伝送路中にいくつ
かに分割し、分散配置することも可能である。
図である。本実施例では、光送信機１００直後と光受信
機１０４の直前の２ヵ所に、それぞれ分散補償器１０
６、１０７が配置されている。分散補償器１０６は伝送
される光波形に大きな分散を与え、光波形を充分に変形
させ、強度変化を低減させたのちに伝送ファイバに入力
する効果を持っている。このため、伝送波形に対するＳ
ＰＭの影響を大きく低減させることが可能である。本手
法では、例えば送信波形の幅を１．５倍以上に拡大して
送信することによってＳＰＭの抑圧効果が得られる。受
信端では、分散補償器１０７によって分散補償器１０
６、もしくは分散補償器１０６と伝送路の分散量を補償
してから受信することにより、送信波形を回復すること
が可能となる。これらの分散補償器は伝送路中にいくつ
かに分割し、分散配置することも可能である。
【００３５】図１３は本発明の第９の実施例を示す構成
図である。本実施例においては、各中継区間を構成する
光ファイバ１１０，１１１，１１２の分散量はある範囲
のばらつきをもつものと仮定している。従来の分散補償
伝送においては、光ファイバの分散量のばらつきの影響
はまったく考慮していない。分散補償を行わない場合、
このような伝送系ではすべての光ファイバの分散値が最
小（負分散側）となったときの伝送距離が最低伝送距離
となってしまう。これに対し、本手法で伝送路中の分散
補償器も含めた総分散量の期待値が正分散（異常分散）
となるように分散補償を行う。これにより伝送後の波形
が圧縮方向の波形歪をうけるため、最低伝送距離を拡大
することが可能になる。伝送路の平均分散値がたまたま
正分散（異常分散）側にある場合には、該分散補償によ
り伝送距離は逆に短くなってしまうこともありうるが、
この値が伝送路の最低伝送距離以上であれば問題はな
い。このような分散補償量の最適値は、各光ファイバの
分散値がすべて最小値をとる場合と、各光ファイバの分
散値がすべて最大値をとるような２つの場合で、伝送後
の波形劣化が略一致するような値である。このとき、最
低伝送距離を最大とすることが可能となる。
図である。本実施例においては、各中継区間を構成する
光ファイバ１１０，１１１，１１２の分散量はある範囲
のばらつきをもつものと仮定している。従来の分散補償
伝送においては、光ファイバの分散量のばらつきの影響
はまったく考慮していない。分散補償を行わない場合、
このような伝送系ではすべての光ファイバの分散値が最
小（負分散側）となったときの伝送距離が最低伝送距離
となってしまう。これに対し、本手法で伝送路中の分散
補償器も含めた総分散量の期待値が正分散（異常分散）
となるように分散補償を行う。これにより伝送後の波形
が圧縮方向の波形歪をうけるため、最低伝送距離を拡大
することが可能になる。伝送路の平均分散値がたまたま
正分散（異常分散）側にある場合には、該分散補償によ
り伝送距離は逆に短くなってしまうこともありうるが、
この値が伝送路の最低伝送距離以上であれば問題はな
い。このような分散補償量の最適値は、各光ファイバの
分散値がすべて最小値をとる場合と、各光ファイバの分
散値がすべて最大値をとるような２つの場合で、伝送後
の波形劣化が略一致するような値である。このとき、最
低伝送距離を最大とすることが可能となる。
【００３６】図１４は本発明の第１０の実施例であり、
とくに光受信機１０４の手前にひとつだけ分散補償器１
０６を配置した例である。図１５は分散補償器１０６の
分散量を変化させたとき伝送可能距離の変化を示したも
のである。計算では、ビットレート5Gbps、中継間隔ｌ
＝100km、光ファイバの分散値は｜Ｄ｜≦3.5ps/nm/kmの
範囲でばらつきを持つものと仮定し、また伝送限界は伝
送後の波形が約２５％拡がった点と定義した。図中の２
本の線は光ファイバがすべて−3.5ps/nm/kmの分散値を
持つ場合と、すべて＋3.5ps/nm/kmの分散値を持つ場合
の伝送限界であり、他の場合はすべて、このどちらかの
場合より伝送可能距離が長くなる。したがって両線より
下の領域が、ファイバの分散値がどのようにばらついて
も伝送を保証できる距離となる。図から、分散補償を行
わない場合には最低伝送距離は約700kmであるが、異常
分散側（図では右側）に分散補償を行うことにより、最
短伝送距離が長くなることが確認できる。特に両線が交
わる（図１５では2000ps/nm付近）に分散補償量を設定
することで、最低伝送距離を最も長くすることができる
ことがわかる。これはちょうど、各光ファイバの分散値
がすべて最小値をとる場合と、各光ファイバの分散値が
すべて最大値をとるような２つの場合で、伝送後の波形
劣化が略一致するような分散補償量である。
とくに光受信機１０４の手前にひとつだけ分散補償器１
０６を配置した例である。図１５は分散補償器１０６の
分散量を変化させたとき伝送可能距離の変化を示したも
のである。計算では、ビットレート5Gbps、中継間隔ｌ
＝100km、光ファイバの分散値は｜Ｄ｜≦3.5ps/nm/kmの
範囲でばらつきを持つものと仮定し、また伝送限界は伝
送後の波形が約２５％拡がった点と定義した。図中の２
本の線は光ファイバがすべて−3.5ps/nm/kmの分散値を
持つ場合と、すべて＋3.5ps/nm/kmの分散値を持つ場合
の伝送限界であり、他の場合はすべて、このどちらかの
場合より伝送可能距離が長くなる。したがって両線より
下の領域が、ファイバの分散値がどのようにばらついて
も伝送を保証できる距離となる。図から、分散補償を行
わない場合には最低伝送距離は約700kmであるが、異常
分散側（図では右側）に分散補償を行うことにより、最
短伝送距離が長くなることが確認できる。特に両線が交
わる（図１５では2000ps/nm付近）に分散補償量を設定
することで、最低伝送距離を最も長くすることができる
ことがわかる。これはちょうど、各光ファイバの分散値
がすべて最小値をとる場合と、各光ファイバの分散値が
すべて最大値をとるような２つの場合で、伝送後の波形
劣化が略一致するような分散補償量である。
【００３７】また特に各光ファイバ区間の分散量がすべ
て最小値（負分散もしくは正常分散側）で、かつ分散補
償量を０とした場合の伝送可能距離をＬ（図１５では70
0km）とし、また、各光ファイバ区間の分散量がすべて
最大値の場合に距離Ｌだけ伝送可能とする正の分散補償
量をＣ（図１では約3500ps/nm）とするとき、該光分散
補償器の分散補償量を０からＣの間に設定することで最
低伝送距離を拡大することが可能になる。
て最小値（負分散もしくは正常分散側）で、かつ分散補
償量を０とした場合の伝送可能距離をＬ（図１５では70
0km）とし、また、各光ファイバ区間の分散量がすべて
最大値の場合に距離Ｌだけ伝送可能とする正の分散補償
量をＣ（図１では約3500ps/nm）とするとき、該光分散
補償器の分散補償量を０からＣの間に設定することで最
低伝送距離を拡大することが可能になる。
【００３８】また、図１３のように多数の分散補償器が
含まれる場合には、各分散補償器の分散補償量は以下の
ように決定することができる。すなわち、各分散補償器
の直後で、光送信機１００から該分散補償器までの全光
ファイバ区間の分散量がすべて最小値をとる場合の波形
劣化量と、該分散量がすべて最大値をとる場合の波形劣
化量が略一致するように、該分散補償器の分散補償量Ｃ
が決定できる。光送信機１００に近い側の分散補償器か
ら順に上記のように補償量Ｃを決定することですべての
補償量が矛盾無く定まり、またこのとき最低伝送距離を
最長とすることができる。分散補償器の配置は等間隔で
も、また前記のように受信端に近いほど間隔小とするよ
うな不等間隔配置としても構わない。
含まれる場合には、各分散補償器の分散補償量は以下の
ように決定することができる。すなわち、各分散補償器
の直後で、光送信機１００から該分散補償器までの全光
ファイバ区間の分散量がすべて最小値をとる場合の波形
劣化量と、該分散量がすべて最大値をとる場合の波形劣
化量が略一致するように、該分散補償器の分散補償量Ｃ
が決定できる。光送信機１００に近い側の分散補償器か
ら順に上記のように補償量Ｃを決定することですべての
補償量が矛盾無く定まり、またこのとき最低伝送距離を
最長とすることができる。分散補償器の配置は等間隔で
も、また前記のように受信端に近いほど間隔小とするよ
うな不等間隔配置としても構わない。
【００３９】また、光ファイバ伝送においては伝送路の
分散値が平均的に０になる零分散波長を選んで伝送をお
こなう、零分散波長伝送という方式も検討されている。
このような零分散波長伝送においては、従来分散補償を
行うことは考慮されていない。この理由は、従来零分散
波長を用いて伝送を行うことによって受信波形の劣化を
無くすことができると考えられていたからである。これ
に対し、文献菊池他、信学技報，ＯＣＳ９３−２４，
電子通信情報学会（1993)においては、伝送路の分散値
にばらつきがある場合にはＳＰＭの影響によって受信波
形に大きな劣化が生じることが示されている。このよう
な波形劣化は伝送路の分散値の偏りによって生じるた
め、分散補償器を挿入することにより打ち消すことが可
能となる。分散補償器の補償量は前記（数１）を満たす
値が最も適切であるが、０から（数１）の値の２倍程度
の範囲で効果がある。
分散値が平均的に０になる零分散波長を選んで伝送をお
こなう、零分散波長伝送という方式も検討されている。
このような零分散波長伝送においては、従来分散補償を
行うことは考慮されていない。この理由は、従来零分散
波長を用いて伝送を行うことによって受信波形の劣化を
無くすことができると考えられていたからである。これ
に対し、文献菊池他、信学技報，ＯＣＳ９３−２４，
電子通信情報学会（1993)においては、伝送路の分散値
にばらつきがある場合にはＳＰＭの影響によって受信波
形に大きな劣化が生じることが示されている。このよう
な波形劣化は伝送路の分散値の偏りによって生じるた
め、分散補償器を挿入することにより打ち消すことが可
能となる。分散補償器の補償量は前記（数１）を満たす
値が最も適切であるが、０から（数１）の値の２倍程度
の範囲で効果がある。
【００４０】上記零分散波長伝送において、光ファイバ
の分散量がある範囲でばらつきを持つ場合でも、分散補
償を用いることによって最低伝送距離を拡大することが
できる。零分散波長伝送の場合には、図１６のように、
a)伝送路の前半部分の伝送区間が最大の分散量を、後半
部分が最小の分散量をとる場合と、b)伝送路の前半部分
の伝送区間が最小の分散量を、後半部が最大の分散量を
とる場合の２つが最悪の分散配置であり、他の場合には
少なくともa)，b)いずれかよりは伝送距離が長くなる。
したがってa)，b)の２つの場合の伝送距離、もしくは伝
送後の波形劣化が等しくなるように分散補償器１０６の
補償量を設定することにより、最低伝送距離を最大にす
ることができる。本方式においても、複数の分散補償器
を用いることが可能である。
の分散量がある範囲でばらつきを持つ場合でも、分散補
償を用いることによって最低伝送距離を拡大することが
できる。零分散波長伝送の場合には、図１６のように、
a)伝送路の前半部分の伝送区間が最大の分散量を、後半
部分が最小の分散量をとる場合と、b)伝送路の前半部分
の伝送区間が最小の分散量を、後半部が最大の分散量を
とる場合の２つが最悪の分散配置であり、他の場合には
少なくともa)，b)いずれかよりは伝送距離が長くなる。
したがってa)，b)の２つの場合の伝送距離、もしくは伝
送後の波形劣化が等しくなるように分散補償器１０６の
補償量を設定することにより、最低伝送距離を最大にす
ることができる。本方式においても、複数の分散補償器
を用いることが可能である。
【００４１】
【発明の効果】分散補償器の分散補償量を（数１）を満
たすように設定することにより、ＳＰＭの影響がキャン
セルできるので、光出力強度を変化させても受信波形が
変化せず、光受信機の識別レベルの設定が容易になり、
また受信波形の位相マージンも大きくなるという効果が
ある。また、ＳＰＭの効果を無視できるため伝送系の設
計が容易となるという効果もある。
たすように設定することにより、ＳＰＭの影響がキャン
セルできるので、光出力強度を変化させても受信波形が
変化せず、光受信機の識別レベルの設定が容易になり、
また受信波形の位相マージンも大きくなるという効果が
ある。また、ＳＰＭの効果を無視できるため伝送系の設
計が容易となるという効果もある。
【００４２】また受信端付近の分散補償器の配置間隔を
送信端付近より小さくすることにより、伝送中に積算さ
れたＳＰＭによって生じる受信端付近の波形劣化を効率
良く補償することができるので、伝送距離を拡大する効
果がある。さらに各分散補償器の直前での波形劣化量が
該一致するような位置に分散補償器を配置することによ
り、必要な分散補償器の数を最小とする効果がある。
送信端付近より小さくすることにより、伝送中に積算さ
れたＳＰＭによって生じる受信端付近の波形劣化を効率
良く補償することができるので、伝送距離を拡大する効
果がある。さらに各分散補償器の直前での波形劣化量が
該一致するような位置に分散補償器を配置することによ
り、必要な分散補償器の数を最小とする効果がある。
【００４３】また光送信機直後と光受信機の直前の２ヵ
所に分散補償器を配置し、最初の分散補償器で光波形を
充分に変形させてから伝送することにより、伝送波形の
強度変化を低減させることができるので、ＳＰＭの影響
を低減する効果がある。
所に分散補償器を配置し、最初の分散補償器で光波形を
充分に変形させてから伝送することにより、伝送波形の
強度変化を低減させることができるので、ＳＰＭの影響
を低減する効果がある。
【００４４】また各中継区間を構成する光ファイバの分
散量がある範囲のばらつきをもつ場合には、伝送路中の
分散補償器も含めた総分散量の期待値が正分散（異常分
散）となるように分散補償を行う。通常伝送路の最低伝
送距離は伝送路の分散がすべて負分散側にばらついた場
合に制限されているので、正分散側の分散補償により伝
送系の最低伝送距離を拡大することが可能になる。特に
各光ファイバの分散値がすべて最小値をとる場合と、各
光ファイバの分散値がすべて最大値をとるような２つの
場合に、伝送後の波形劣化が略一致するように分散補償
量を設定することで、伝送系の最低伝送距離を最大にす
る効果がある。
散量がある範囲のばらつきをもつ場合には、伝送路中の
分散補償器も含めた総分散量の期待値が正分散（異常分
散）となるように分散補償を行う。通常伝送路の最低伝
送距離は伝送路の分散がすべて負分散側にばらついた場
合に制限されているので、正分散側の分散補償により伝
送系の最低伝送距離を拡大することが可能になる。特に
各光ファイバの分散値がすべて最小値をとる場合と、各
光ファイバの分散値がすべて最大値をとるような２つの
場合に、伝送後の波形劣化が略一致するように分散補償
量を設定することで、伝送系の最低伝送距離を最大にす
る効果がある。
【００４５】また、伝送路の零分散波長を用いて伝送を
行う場合でも、分散補償によって伝送路の分散値の偏り
を打ち消すことで、ＳＰＭによる波形劣化を低減し、伝
送距離を拡大する効果がある。また分散値にある範囲の
ばらつきがある場合でも、正分散側の分散補償により、
伝送系の最低伝送距離を拡大する効果がある。
行う場合でも、分散補償によって伝送路の分散値の偏り
を打ち消すことで、ＳＰＭによる波形劣化を低減し、伝
送距離を拡大する効果がある。また分散値にある範囲の
ばらつきがある場合でも、正分散側の分散補償により、
伝送系の最低伝送距離を拡大する効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。
【図２】光ファイバ伝送路中の光強度分布を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２の実施例を示す構成図である。
【図４】光アンプの光出力と受信波形のアイ開口劣化の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図５】受信波形のアイパターンを示す図である。
【図６】分散補償量と受信波形の位相マージンの関係を
示す図である。
示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例を示す構成図である。
【図８】本発明の第４の実施例を示す構成図である。
【図９】本発明の第５の実施例を示す構成図である。
【図１０】本発明の第６の実施例を示す構成図である。
【図１１】本発明の第７の実施例を示す構成図である。
【図１２】本発明の第８の実施例を示す構成図である。
【図１３】本発明の第９の実施例を示す構成図である。
【図１４】本発明の第１０の実施例を示す構成図であ
る。
る。
【図１５】分散補償量と伝送距離の関係を示す図であ
る。
る。
【図１６】零分散波長伝送における最悪の分散配置を示
す図である。
す図である。
100…光送信機、101…光ファイバ、102…光増幅器、103
…光分散補償器、104…光受信機、105…分散補償ファイ
バ、106,107,108,109…光分散補償器、110,111,112…光
ファイバ。
…光分散補償器、104…光受信機、105…分散補償ファイ
バ、106,107,108,109…光分散補償器、110,111,112…光
ファイバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08
Claims (3)
- 【請求項１】光ファイバ伝送路の一端側には強度変調さ
れた光信号を送出する光送信機が設けられ、前記光ファ
イバ伝送路の他端側には光受信機が設けられ、前記光フ
ァイバ伝送路の経路の途中には１つ以上の光分散補償器
が挿入され、前記光ファイバ伝送路の前記一端側から前
記他端側までの区間では前記光送信機よりの光信号は途
中で電気信号に変換して信号中継されることなく、光信
号の状態を保って前記光受信機に受信されるものであ
り、 前記光ファイバ伝送路の前記一端側から前記他端側まで
の前記光ファイバ伝送路の総伝送距離をＬとするとき、
前記光送信機から距離ｚの点Ｚにおける光ファイバ中の
光強度をP(z)、点Ｚから該光受信機までの分散量（光分
散補償器の分散量を含む）をD(z)とするとき、積P(z)・
D(z)をｚ＝０からＬまで積分した値が略、零となるよう
に、前記光分散補償器の位置及び、前記光分散補償器の
分散量を設定することを特徴とした光伝送システム。 - 【請求項２】前記Lの区間内に設けられた前記光分散補
償器の数をnとしたとき、前記光送信機からの距離ｚの
点Ｚにおける光ファイバ中の光強度をP(z)、送信側から
ｉ番目（1≦ｉ≦n）の光分散補償器の直後の点をＺi、
点ＺからＺi間の分散量（光分散補償器の分散量を含
む）をDi(z)とするとき、積P(z)・Di(z)をｚ＝０からＺ
iまで積分した値がすべてのｉについて略、零となるよ
うに、各光分散補償器の位置及び、分散量を設定するこ
とを特徴とした請求項１記載の光伝送システム。 - 【請求項３】前記光送信機より送出される光信号は、そ
の光信号の波長が前記光ファイバ伝送路の平均の零分散
波長に略一致した強度変調光であることを特徴とする請
求項１または２記載の光伝送システム。
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|---|---|---|---|
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-
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1998
- 1998-07-10 US US09/113,549 patent/US5995278A/en not_active Expired - Lifetime
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