JP2001268010A - 光信号の信号品質を改善するための方法、伝送システムおよび送信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高ビットレート信号の光伝送では、伝送ファ
イバの物理的特性による制限があり、特に偏波モード分
散（ＰＭＤ）効果によるものは、環境温度で変動する。
この問題を解決するものとして、偏波制御装置を用いた
方法があるが複雑であった。 【解決手段】 本発明による方法および伝送システム
は、ＰＭＤの問題に対して、偏波面の変調によってＰＭ
Ｄの効果が統計的に分配され、伝送する全ての光信号が
平均された、改善された伝送性能を得ることである。送
信機１は、電気／光変換器２および偏波変調器４からな
っている。入力端に発生する電気信号２０は、電気／光
変換器内で、光信号２１に変換される。この光信号は、
特定の偏波状態を有している。偏波変調器４は偏波変調
を備えた光出力信号２２を形成するために、光信号２１
の偏波状態を変調する。電気／光変換器は、レーザダイ
オードからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、独立請求項のプリ
アンブルに記載の、光信号の信号品質を改善するための
方法、光信号を伝送するための伝送システム、および光
信号を送信するための送信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】データ転送速度１０ギガビット／秒〜４
０ギガビット／秒での高ビットレート信号の光伝送で
は、伝送ファイバの物理的特性による制限がある。減衰
および波長分散に起因する問題は、ファイバ増幅器、分
散シフトファイバおよび分散補償技法を用いることによ
って解決されるが、単モードファイバを使用しても、偏
波モード分散（ＰＭＤ）効果が、依然としてファイバの
長さおよびデータ転送速度を制限している。ＰＭＤには
複屈折効果が有り、信号が２つの異なる経路を伝播し、
そのために信号が歪む主な原因になっている。ＰＭＤに
よる歪みは、統計的性質の歪みであり、常に変化する。
特に、環境温度が異なると、ＰＭＤが変動する。このよ
うな分散効果にもかかわらず、解析可能な信号を得るた
めに、多くの様々な種類のＰＭＤ補償またはフィルタリ
ングが、光信号用受信機に使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば、Ｈ．Ｂｕｌｏ
ｗによる概説論文「Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆＢ
ｉｔ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ
Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓ
ｉｏｎ」（ＮＯＣ９７、Ａｎｔｗｅｒｐ、ｐ６５−７
２）には、いくつかの可能性が記述されており、それに
よると、偏波モード分散を修正することが可能である。
偏波モード分散に関連する問題を解決する可能性の１つ
は、偏波制御装置を受信機内で動作させ、光信号の偏波
を、伝送リンクの偏波分散に適合可能に整合させること
である。伝送リンクの偏波分散に関する情報は、バック
チャンネルを介して提供される。このような偏波制御は
複雑であり、各光信号波長に対して個別に実施しなけれ
ばならない。これは、光信号が、波長分割多重信号から
構成される信号の場合、特に問題である。特に高ビット
レートデータ伝送システムでは、様々な波長信号から信
号が構成されることが多い。このＷＤＭ（波長分割多重
方式）プロセスは、周波数が異なるいくつかの変調光搬
送波上を伝送されるデータ伝送を容易にしている。まさ
にこのような場合、複数の個別に動作するレーザが、光
信号源として並列に動作する場合は、個々の信号の偏波
面の積極的な適合（active adaptation）は不可能であ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】比較すると、本発明によ
る方法および伝送システムの利点は、偏波モード分散の
問題に対して、伝送システムを積極的に適合させるので
はなく、偏波面の変調によって、偏波モード分散の効果
が統計的に分配され、伝送する全ての光信号が平均され
た、改善された伝送性能を得ることができることであ
る。特定の信号偏波設定値、および、特定の偏波モード
分散を用いて、伝送システムを極めて高いビット誤り率
に導き、かつ、変調によってこの状態から抜け出すこと
は有利である。一方、事実上、誤りのない状態で伝送シ
ステムが動作する偏波状態を、システムに持たせること
ができる。変調は、システムが、全くの負伝送状態に留
まることを防止し、同時にシステムは、限られた時間の
間のみ、正伝送状態を維持する。変調の結果、常に検査
される光信号の偏波状態により、正および負信号伝送性
能の統計的分散が改善される。

【０００５】本発明による方法および伝送システムの手
段の、さらなる改良については、従属クレイムに詳細に
説明されている。

【０００６】波長分割多重方式は、単チャンネルシステ
ム用伝送システムにも、有利に使用することができる。
このような波長分割多重方式伝送システムには、同様
に、偏波変調器が１つだけ有れば良い。

【０００７】伝送システムにＦＥＣ（順方向誤り訂正）
プロセスを用いると、さらに有利である。実際、ＦＥＣ
アルゴリズムと、変調による短期間のビット誤り率との
組合せは、特に有利な伝送値をもたらしている。光信号
の偏波状態の変調は、ＦＥＣフレーム周波数範囲内では
あるが、ビットレートより小さい周波数で、有利に生じ
る。伝送システムおよび方法をさらに改善するために
は、ＰＭＤ等化器を、受信機内で用いなければならな
い。

【０００８】本発明の可能な実施形態を図面に示し、以
下に、さらに詳細に説明する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図２は、本発明による最も簡単な
送信機の構造を示したものである。送信機１は、電気／
光変換器２および偏波変調器４からなっている。入力端
に発生する電気信号２０は、電気／光変換器２内で、光
信号２１に変換される。この光信号２１は、特定の偏波
状態を有している。偏波変調器４は偏波変調を備えた光
出力信号２２を形成するために、光信号２１の偏波状態
を変調する。変調発生器は、この図面には個別に図示さ
れていない。電気／光変換器は、レーザダイオードから
なり、レーザダイオードは、直接、変調されるか、ある
いは、その光が外部変調器を通過するかのいずれかであ
る。

【００１０】図３に示す実施形態における送信機は、波
長分割多重方式用として機能する。複数の電気／光変換
器２が使用されており、これらの電気／光変換器２は、
電気入力信号２０を、様々な波長の光信号２１に変換し
ている。光入力信号は、波長分割マルチプレクサ３に加
えられており、波長分割マルチプレクサ３の出力信号２
３は、様々な波長チャンネルに関する、あらゆる情報を
含んでいる。様々な電気／光変換器２の様々な偏波状態
を含んだこの信号は、偏波変調器４内で、その偏波状態
が追加変調される。この偏波変調光信号２２が、伝送リ
ンクに供給される。特に、この種の波長分割多重方式伝
送プロセスの場合、システムを、高ビット誤り率が生成
されるチャンネルの偏波状態にしておかないことが重要
である。いくつかのケースでは、伝送システムが、高ビ
ット誤り率が生成されるチャンネルの偏波状態に留まる
と、波長チャンネル全体の故障に繋がる。変調の結果、
チャンネルは、著しく改善されたビット誤り率をもたら
す伝送特性を有する偏波状態になる。

【００１１】さらに改善した方法を図１に示す。図１
は、光信号のための完全な伝送システムを示している。
送信機１が、伝送リンク８に接続されており、伝送リン
ク８は受信機１２で終端している。図１に示す送信機１
は、図３で説明した送信機と比較すると、構成要素が追
加されている。電気入力信号は、先ずＦＥＣユニット６
に加えられ、ＦＥＣユニット６の出力から電気／光変換
器２の入力に移る。電気／光変換器２の出力は、波長分
割マルチプレクサ３の入力端に接続されている。この例
示的実施形態では、波長分割マルチプレクサの出力は、
増幅器７に接続されている。増幅器７は、偏波変調器４
に接続され、さらに別の増幅器７に接続されている。偏
波変調器４は、変調周波数用の発生器５に接続されてい
る。増幅器７の信号は、伝送リンク８上を通過する。信
号は受信機１２の入力に加えられる。この場合、増幅器
７が、再び第１の入力段を形成する。この場合増幅器７
の出力は、波長分割デマルチプレクサ９に接続されてお
り、波長分割デマルチプレクサ９の出力は、光／電気変
換器１０の入力にそれぞれ接続されている。光／電気変
換器１０の出力は、ＦＥＣ再生器１１に接続されてい
る。このような伝送システムにおける光信号の伝送の場
合、例えば１０ギガビット／秒の光信号の偏波は、高い
周波数で変調される。変調周波数は、例えば４０ＭＨｚ
に達する。偏波モード分散を有する伝送システムは、特
定条件下における妨害に特に弱い。例えば、差動グルー
プの遅延時間が、正確に１ビット周期に達し、２つの直
交偏波モードにおける出力が等しくなる状況が生じ得
る。このような場合、たとえＦＥＣプロセスを使用して
も、良好な信号回復の結果を期待することはできない。
偏波が変調されるために、システムは、このような状態
から「変調」される。光信号の偏波は、高い周波数で変
調される。この周波数は、ＦＥＣプロセスによるビット
誤り訂正を可能にするために、十分な大きさの周波数で
なければならない。高い周波数での変調および偏波モー
ド分散の平均化の結果、ビット誤り率は、短時間スケー
ルで発生する。その結果得られるビット誤り率を、ＦＥ
Ｃプロセスによって、さらに低減することができる。平
均化効果は、非変調システムと比較して、伝送システム
の性能を改善する。

【００１２】他の実施形態は、受信機１２内に、ＰＭＤ
等化器を使用している。このフィルタは、例えばドイツ
連邦共和国出願第１９９３６２５４．８号に記載されて
いるような電子フィルタ１３で実施される。電子等化器
１３は、例として、光／電気変換器１０の外側に示され
ている。他の実施形態では、等化器は、光／電気変換器
自体に組み込まれている。電子ＰＭＤフィルタを使用す
る場合、フィルタの反応時間が十分速く、偏波の変調に
確実に追従させなければならない。

【００１３】他の実施形態では、受信機１２内で、光／
電気変換の前に、光ＰＭＤフィルタを使用している。他
の実施形態では、受信機１２内で、光信号を変換する前
に、光ＰＭＤフィルタを使用し、変換の後に、電子ＰＭ
Ｄ等化器を使用している。

【００１４】図４は、ＷＤＭ伝送システムの、他の例示
的改善型実施形態を示したものである。この実施形態で
は、誤り／消去アルゴリズムを使用している。高速フィ
ルタ１３と組み合わせた、この知られているアルゴリズ
ムは、バースト誤りの長さを２倍にし、光受信機のＰＭ
Ｄ許容差を改善している。ドイツ連邦共和国出願第１９
９９３６２５４．８号によるトランスバーサル等化器の
実施形態が、例えばフィルタ１３として使用されてい
る。このフィルタは、フィルタ１３の制御パラメータか
ら引き出される誤り／消去方式の使用に関する情報を供
給している。このフィルタは、後段の誤り／消去信号処
理をサポートするために、信号中の誤りの位置に関する
情報を供給しなければならない。

【００１５】伝送システムの設計には、個々の構成要素
を適合させなければならない。図１および図４に関して
説明した形態は、例示的実施形態を代表するものであ
り、本発明の原理の応用を実施するために必要な、構成
要素の特定の組合せではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＷＤＭ伝送システムを示す図である。

【図２】光送信機を示す図である。

【図３】波長分割多重方式のための送信機を示す図であ
る。

【図４】ＷＤＭ伝送システムのための第２の例示的実施
形態を示す図である。

【符号の説明】

ＦＥＣ 順方向誤り訂正 ＰＭＤ 偏波モード分散 ＷＤＭ 波長分割多重方式 １ 送信機 ２ 電気／光変換器 ３ マルチプレクサ ４ 偏波変調器 ５ 発生器 ６、１１ 順方向誤り訂正のための構成要素再生器 ７ 増幅器 ８ 伝送リンク ９ デマルチプレクサ １０ 光／電気変換器 １２ 受信機 １３ フィルタ ２０ 波長分割多重信号 ２１ 光信号 ２２、２３ 光出力信号

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信機（１）と、受信機（１２）とを備
   えた伝送リンク（８）を介して光信号を伝送するための
   伝送システムであって、光信号（２１）が、送信機端の
   偏波変調器（４）を通過することを特徴とする伝送シス
   テム。
2. 【請求項２】 光信号（２１）が、波長分割多重信号
   （２０）の信号から構成されることを特徴とする請求項
   １に記載の伝送システム。
3. 【請求項３】 ＦＥＣ（順方向誤り訂正）のための構成
   要素（６、１１）を備えていることを特徴とする請求項
   １に記載の伝送システム。
4. 【請求項４】 受信機（１２）が、ＰＭＤ効果を補償す
   るためのフィルタ（１３）を備えていることを特徴とす
   る請求項１に記載の伝送システム。
5. 【請求項５】 少なくとも１つの電気／光変換器と、恒
   久的に設定できる周波数をもつ発生器（５）に接続され
   た偏波変調器とを備えたガラスファイバ伝送リンクを介
   して光データを送信するための送信機。
6. 【請求項６】 異なる波長の光信号を多重化するための
   マルチプレクサ（３）を備えている請求項５に記載の送
   信機。
7. 【請求項７】 ＦＥＣ構成要素（６）を備えている請求
   項５に記載の送信機。
8. 【請求項８】 偏波モード分散のために歪んだ光信号の
   信号品質を改善するための方法であって、伝送リンク上
   で伝送する前に、光信号をその偏波方向において変化さ
   せる方法。
9. 【請求項９】 光信号を、その偏波方向において周期的
   に、さらに変化させ、その周波数が、ＦＥＣプロセスを
   使用することができるように十分な大きさである請求項
   ８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 デマルチプレクサ（９）と、光受信機
    （１２）と、電子等化器（１３）と、ＦＥＣ再生器（１
    １）とを含んでいる、請求項１に記載の伝送システムに
    おいて使用するための受信機（１２）。
11. 【請求項１１】 誤り／消去再生器が、線形等化器に接
    続されている請求項１０に記載の受信機。