JP5712935B2 - 波長分散を検出する方法及び装置並びに波長分散を補償する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、光通信における波長分散の測定と補償とに関し、特に、光ファイバ通信システムでデータ伝送を行いながら同時に波長分散を測定するいわゆるインサービス(in-service)での波長分散測定と、その波長分散測定結果を利用した分散補償とに関する。

光ファイバを用いて信号を伝送する光ファイバ通信システムでのデータ伝送速度はさらに向上しつつある。光ファイバ通信システムにおいては、伝送路である光ファイバはその特性として波長分散を有しており、その波長分散によって光信号に生じる波形歪が、伝送速度や伝送距離を制限する要因となっている。したがって、伝送路である光ファイバでの波長分散を精度よく測定し、その測定結果に応じ、波長分散を実質的に零とするように調整を行う技術が必要となる。波長分散を実質的に零にする調整技術は、例えば、等化あるいは分散補償として知られるものである。以下の説明においては、波長分散のことを単に「分散」とよぶこともある。

一般に光ファイバ通信システムでは伝送路の両端が離れた場所にあり、また、光ファイバの分散は温度や外圧に応じて変化するため、分散の測定および調整は、遠端すなわち光信号の受信端において、システム運用中に行われる必要がある。

これらの要求を満たす第１の関連技術として、遠端での測定法としてＰＭ−ＡＭ変換法を用い、システム運用中に伝送路の分散を検出するために、信号伝送と異なる波長のモニタ光を用いるものがある。ＰＭ−ＡＭ変換法は、位相変調されたモニタ光を送信すると、分散の影響によって、位相変調（ＰＭ）されたモニタ光が振幅変調（ＡＭ）に変換されるという原理を利用するものである。第１の関連技術は、例えば、桑原 昭一郎ほか，“ＰＭ−ＡＭ変換効果を用いた分散変動検出による適応分散等化方式の検討”，１９９８年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会予稿集，ｐ．４１７，電子情報通信学会、１９９８年（非特許文献１）に示されている。ここでは、桑原らの文献に基づいて、第１の関連技術を説明する。

図１は、桑原らによって示されたシステムを示している。このシステムの送信端においては、ビットレートの大きなデータ信号を印加した光送信機（ＴＸ）１４００からの信号光とモニタ光とを光カプラ（ＣＰＬ）１４１２が合波され、合波された光が光ファイバなどの伝送路１４０４に送出される。モニタ光を発生するために、信号光とは異なる波長のレーザ光源１４０１と正弦波発振器（ＳＩＮＥ ＧＥＮ）１４０２と位相変調器（ＰＨＡＳＥ ＭＯＤ）１４０３が設けられている。位相変調器１４０３において、レーザ光源１４０１からの光を正弦波発振器１４０２からの正弦波信号によって位相変調することにより、モニタ光が生成される。

伝送路１４０４では、信号光と信号光とは異なる波長のモニタ光とが伝搬する。伝送路１４０４を伝搬したこれら２つの光は、受信端において波長分波器（ＣＰＬ）１４０５に入射する。波長分波器１４０５は、受信した光を信号光とモニタ光とに分波する。このうち信号光は光受信機（ＲＸ）１４０６に入射し、これによって信号光からデータ信号が再生される。一方、モニタ光は、分散補償器（ＣＤ ＣＯＭＰ）１４０７を伝搬した後、光検出器（ＰＤ）１４０８に入射する。光検出器１４０８はモニタ光の自乗検波を行うので、光検出器１４０８の出力は、モニタ光における振幅変調成分に比例することになる。光検出器１４０８の出力には、平均値測定回路（ＡＶＧ）１４１１及び帯域通過フィルタ（バンド・パス・フィルタ；ＢＰＦ）１４１０が設けられており、これらにより、光検出器１４０８での検出信号の平均レベルと、送信側で位相変調に用いた正弦波信号の周波数成分の強度とが求められる。制御回路１４０９は、検出信号の平均レベルと正弦波信号の周波数成分の強度との比から、伝送路１４０４における分散の値を求め、送信側にフィードバックされることとなる制御信号を発生する。

このシステムでは、その運用前に、信号光の波長での分散が零となるように公知の手法によって調整が行われる。このとき、分散の波長依存性により、信号光の波長とは異なるモニタ光波長での分散は一般には零とはならない。そこで、モニタ光波長での分散も零とするために、信号光から分離されたモニタ光に関し、分散補償器１４０７における補償量を調節する。

運用前にこのように信号光とモニタ光とに関してそれぞれ分散が零となるように調整を行ったとして、運用時に、伝送路１４０４の分散が零からずれると、位相変調されているモニタ信号が分散によって強度変調に変換されるので、受信側の光検出器１４０８の自乗検波出力に、位相変調に用いた正弦波信号の周波数成分が現れる。そこで制御回路１４０９は、検出信号の平均レベルと正弦波信号の周波数成分の強度との比に基いて、モニタ光に関して分散が零からずれたかどうかを判断する。分散が零からずれたことを検出すると、制御回路１４０９は、送信側に制御信号を送信することによって、モニタ光に関して光検出器１４０８で検出される分散が零となるように、モニタ光の波長を変化させる制御を開始する。

モニタ光の波長を変化させて光検出器１４０８での検出信号の中の正弦波信号周波数成分が零となると、そこでモニタ光における伝送路分散が零となるので、ここでモニタ光の波長制御を停止する。次に、このときのモニタ光の波長をずらした量だけ、信号光の波長をずらす。これにより、信号光に関しても分散を再び零にすることができる。このようにして、第１の関連技術によれば、モニタ光の分散が零からずれたことを検出することにより、信号光波長の分散を零とするように制御することが可能になる。

また、本発明に関する第２の関連技術として、特開２０００−３４６７４８号公報（特許文献１）には、異なる２つの波長を用いて波長多重によりデータ信号を伝送する際に、多重後の光信号に対して分散測定用の信号を重畳させ、受信端で、その測定用の信号を検出することにより、分散値を監視することが開示されている。この第２の関連技術では、データ伝送に用いるインサービス信号として強度変調信号を用いてこの強度変調信号を波長多重している。そして分散検出用信号として、擬似ランダム符号で位相変調された正弦波信号を用いており、波長多重後の光信号に対し、分散検出信号で駆動される微小な強度変調を印加することによって、信号の重畳を行っている。波長分散がある場合には、信号伝送に用いる２つの波長の間で分散検出用信号の受信側への到着時刻が異なることになるので、受信側において２つの波長のそれぞれで分散検出用信号を復調し、復調された符号における時間差を検出することにより、分散を検出することができる。またこの技術は、擬似ランダム符号を用いているので、分散検出用の信号の重畳レベルを大きくできない場合においても、検出精度が低下しない、という利点を有する。

本発明の第３の関連技術として、特開２００３−１３４０４７号公報（特許文献２）には、波長多重を行う光伝送システムにおいて、各波長チャネルのデータ信号が有するフレームを常時あるいは短い繰り返し時間で検出し、波長チャネルごとのフレーム位相を相対的に比較することによって、伝送路の伝送遅延の波長依存性を測定し、波長分散を求めることが示されている。

特開２０００−３４６７４８号公報 特開２００３−１３４０４７号公報 ＷＯ２００７／００４３３８ 特開２００６−３４５５４１号公報

桑原 昭一郎ほか，"ＰＭ−ＡＭ変換効果を用いた分散変動検出による適応分散等化方式の検討"，１９９８年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会予稿集，ｐ．４１７，電子情報通信学会、１９９８年 E. Le Taillandier de Gabory, et al., "Pseudo-Return-to-Zero Modulation Scheme: Application to Compensation of Intra-Polarization Skew for PolMux Signals," ECOC 2009, paper 3.4.4 (2009) S. Sohma, et al., "40λ WDM Channel-by-Channel and Flexible Dispersion Compensation at 40 Gb/s Using Multi-channel and Flexible Dispersion Compensation at 40 Gb/s Using Multi-channel Tunable Optical Dispersion Compensator," ECOC 2009, paper 3.3.1 (2009)

しかしながら、上述した関連技術のうち第１の関連技術では、分散測定に用いるモニタ光のために特定の波長領域を用いており、また、測定精度を上げるためには、モニタ光の光強度が比較的大きなことが必要である。その結果、モニタ光用の波長領域を信号光伝送に使用することができなくなり、伝送路全体として見たときに伝送帯域が減少するという問題が生じる。

また第２の関連技術では、分散検出用の信号が強度変調によりデータ伝送に対して無条件で重畳されてしまうため、分散検出用の信号の重畳による主信号成分への劣化を避けることが難しい。主信号成分とは、データ伝送に用いられる信号成分のことである。また、分散の測定精度を上げるためには、分散検出用の信号として高周波を用いる必要があるが、その一方で、分散の検出範囲を広げる場合には低周波の信号を用いる必要があり、第２の関連技術を用いる場合には、広範囲かつ精度の高い測定が困難である。

第３の関連技術では、波長多重が行われていることを前提とするものであるので、波長多重が行われない光伝送システムには適用することができないという課題がある。また、波長多重システムであっても、送信側において波長チャネルごとのデータ信号のフレーム位相が厳密に揃っていないシステムにおいては、分散を測定することができない。

本発明の例示的な目的は、光伝送路において起こり得る広範囲の波長分散を検出することができる方法と装置とを提供し、これにより、波長分散を制御するための方法と装置を提供することにある。本発明の他の目的は、実際のデータ伝送を行いつつ波長分散を検出して制御できる方法と装置を提供することにある。

本発明の例示的な態様によれば、波長分散をモニタする方法は、光信号を伝送する際に波長分散をモニタする方法であって、シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出することと、伝送路を伝送してきた光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出することと、検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成することと、を有する。

本発明の別の例示的な態様によれば、波長分散を等化する方法は、光信号を伝送する際に波長分散を等化する方法であって、シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出することと、伝送路を伝送してきた光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出することと、検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成することと、モニタ信号によって表される値が最小となるように、光信号を等化する等化器を制御することと、を有する。

本発明のさらに別の例示的な態様によれば、波長分散をモニタする装置は、光信号を伝送する際に波長分散をモニタする装置であって、シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出する送信機と、伝送路を伝送してきた光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出し、検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成する分散モニタと、を有する。

本発明のまたさらに別の例示的な態様によれば、波長分散を等化する装置は、光信号を伝送する際に波長分散を等化する装置であって、シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出する送信機と、伝送路を伝送してきた光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出し、検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成する分散モニタと、モニタ信号が表す値が最小となるように、伝送路から受信される光信号を等化する波長分散等化器と、を有する。

本発明では、受信側において波長分散を検出できるようにするために、例えば、送信側において、シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調あるいは擬似ＲＺフォーマットにより、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出する。通常のＲＺ変調を行う場合に比べ、擬似ＲＺ変調では、ディップにおいて光信号の強度が極小となっている時間の長さが極めて短いので、このようなディップを光信号に加えたとしても、データ伝送の観点からは光信号の品質は維持される。したがって、現にデータ伝送を行いながら、しかもそのデータ伝送に用いている波長を用いて、受信側において波長分散の検出が可能となり、この検出結果に基づいて、残留波長分散がゼロになるように光信号の等化を行うことが可能になる。このような方法によれば、波長分散の検出のために、データ伝送用の帯域幅が狭くなることはない。

ＰＭ−ＡＭ変換法により波長分散が測定される光伝送システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の例示実施形態における送信機の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の例示実施形態における分散モニタの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の例示実施形態における送信機の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の例示実施形態における分散モニタの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の例示実施形態における、波長チャネルごとに自動波長分散等化を行うようにした光送受信システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第４の例示実施形態における、複数の波長チャネルに対して一括して自動波長分散等化を行うようにした光送受信システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第５の例示実施形態における、自動波長分散等化機能を備えるトランスポンダの構成の一例を示すブロック図である。 波長分散を検出できる光伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。 波長分散を検出できる光伝送システムの構成の別の例を示すブロック図である。 波長分散を検出して等化することができる光伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。 ５５ギガビット／秒(Gb/s)のＮＲＺ−ＱＰＳＫ信号を示す波形図である。 ５５ギガビット／秒の擬似ＲＺ−ＱＰＳＫ信号の波形を示す波形図である。 ５５ギガビット／秒の擬似ＲＺ−ＱＰＳＫ信号の波形を示す波形図である。 １１０ギガビット／秒の擬似ＲＺ−ＱＰＳＫ信号の波形を示す波形図である。 ５６ギガビット／秒のデータレートであるＮＲＺ−ＱＰＳＫ信号の強度スペクトルをシミュレーションした結果を示すグラフである。 ５６ギガビット／秒のデータレートであるＰＲＺ−ＱＰＳＫ信号の強度スペクトルをシミュレーションした結果を示すグラフである。 ５６ギガビット／秒のデータレートであるＲＺ−ＱＰＳＫ信号の強度スペクトルをシミュレーションした結果を示すグラフである。 擬似ＲＺ変調で印加された周波数成分の強度が波長分散に応じてどのように変化するかをシミュレーションした結果を示すグラフである。 擬似ＲＺ変調で印加された周波数成分の強度が波長分散に応じてどのように変化するかをシミュレーションした結果を示すグラフである。 擬似ＲＺ変調で印加された周波数成分の強度が波長分散に応じてどのように変化するかをシミュレーションした結果を示すグラフである。 擬似ＲＺ変調で印加された周波数成分の強度が波長分散に応じてどのように変化するかをシミュレーションした結果を示すグラフである。 擬似ＲＺ変調で印加された周波数成分の強度が波長分散に応じてどのように変化するかをシミュレーションした結果を示すグラフである。

図２及び図３は本発明の第１の例示実施形態に基づく光伝送システムを説明するものであり、図２は、この光伝送システムにおいて用いられる送信機１００の構成を示し、図３は、送信機１００と対をなして用いることができる分散モニタ（ＣＤ ＭＯＮ）２００の構成を示している。

図２及び図３に示される光伝送システムは、光ファイバなどからなる伝送路を介して、送信機１００から受信端に対して光データ伝送を行うものであり、光データ伝送を行っている際に伝送路での波長分散を受信端で検出できるようにしたものである。受信端には、光信号の復調などを行ってデータ信号を生成する受信機と、受信した光信号における波長分散の程度をモニタする分散モニタ２００とが設けられる。

図２に示すように、送信機１００は、単一偏波擬似ＲＺ(return-to-zero)信号を伝送路に送出するものであり、光キャリア１５０の光源であるレーザ１１０と、光キャリア１５０に対して変調を行う変調器（ＭＯＤ）１１１と、変調後の光信号１５１に対し、光パルス・カービング(pulse carving)を行ってその光信号でのｎシンボルごとにディップを印加する擬似ＲＺカーバー(carver)（ＰＲＺ（ｎ））１１２と、伝送されるべきデータを示す電気信号すなわちデータ信号１０１を符号化して変調用のデジタルデータ１６０を生成する符号化器（コーダー(coder)）１２０と、デジタルデータ１６０に基づいて変調器１１１を駆動するドライバ１２１と、を備えている。ｎは、２以上の任意の整数であり、例えば、４、８あるいは１６である。ドライバ１２１は、デジタルデータ信号１６０を適切な電圧の信号１６１に変換して変調器１１１の変調入力に供給することにより、変調器１１１を駆動する。これにより変調器１１１は、電圧信号１６１に基づいて、光キャリア１５０を変調する。

この送信機１００の構成では、符号化器１２０から、信号のシンボルレート（すなわちボーレート）と同じ周波数ｆのクロック信号１７０が擬似ＲＺカーバー１１２に与えられており、このクロック信号１７０を用いることによって、擬似ＲＺカーバー１１２は、変調後の光信号１５１に対し、ｎシンボルごとにディップを印加する。ディップは、ごく短時間の間、光信号１５１の強度を極小にする、例えば光信号の強度をゼロにするものである。擬似ＲＺカーバーは、例えばE. Le Taillandier de Gabory, et al., "Pseudo-Return-to-Zero Modulation Scheme: Application to Compensation of Intra-Polarization Skew for PolMux Signals," ECOC 2009, paper 3.4.4 (2009)（非特許文献１）に説明されているように、クロック信号ｆをｎ分周する分周器と、分周器の出力をＤ入力としクロック信号ｆをクロック入力とするＤ型フリップフロップと、Ｄ型フリップフロップの出力によって光信号を位相変調する位相変調器（ＰＳＫ）と、によって構成することができる。

パルス・カービングの技術によってｎシンボルごとにディップを加えることにより、そのディップの位置において光出力を極小となるので、これは、光信号におけるゼロ復帰(return-to-zero)とみなすことができる。一般的なＲＺ信号では、１シンボルの継続時間の半分の長さにわたって、信号の強度または極性をデータ値“０”に対応する強度または極性とするが、本例示実施形態では、１シンボルの継続時間に比べて十分に時間長の短いディップを加えることとしている。このため、パルスカービング技術を用いこのような幅の狭いディップを光信号に印加することをここでは擬似ＲＺ変調と呼んでいる。なお、ＷＯ２００７／００４３３８（特許文献３）には、擬似ＲＺ変調を用いることにより、光信号からクロック信号を容易に抽出できるようにした技術が示されている。同様に、特開２００６−３４５５４１号公報（特許文献４）には、ＮＲＺ（非ゼロ復帰；non-return-to-zero）変調の光信号を擬似ＲＺ変調の光信号に変換することによって、クロック信号を容易に抽出できるようにした技術が示されている。

送信機１００からは、電気信号であるデータ信号１０１により変調器１１１によって変調され、擬似ＲＺカーバー１１２によりｎシンボルごとに擬似ＲＺ変調によるディップが印加された光信号１０２が出力され、この光信号が伝送路を介して受信端に送られる。

図２に示すものにおいて、送信機１００は、例えば、５５ギガビット／秒(Gb/s)のＰＲＺ（８）−ＱＰＳＫ（直交位相変調(quadrature phase shift keying)）送信機である。ここで「ＰＲＺ（８）」は、擬似ＲＺ(Pseudo-RZ)方式により、８シンボルごとにディップが印加されていることを示している。以下、データ信号１０１のビットレートが５５ＧＨｚであるとして、送信機１００の具体的な構成例を説明する。

データ信号１０１がパラレル信号であるとして、電圧信号１６１は、それぞれ、Ｉ（同相：(in-phase）成分とＱ（直交：quadrature）成分に対応する２７．５ＧＨｚの電気信号であり、Ｉ成分及びＱ成分が並列に変調器１１１に供給されることになる。変調器１１１はＱＰＳＫ変調器であり、ＱＰＳＫでは２ビットで１シンボルが構成されるので、符号化器１２０から擬似ＲＺカーバー１１２に供給されるクロック信号の周波数も２７．５ＧＨｚとなる。擬似ＲＺカーバー１１２は、８シンボルごとに信号の強度にディップを印加する。すなわちこの例では、ｎ＝８である。

変調器１１１から出力された直後の、ＱＰＳＫ変調された光信号１５１の強度波形が、図１２Ａのグラフ１１１０に示されている。この段階では、光信号１５１はＮＲＺの形態の信号である。各シンボルの継続時間が３６．３６ｐｓであることが示されている。これに対し、擬似ＲＺカーバー１１２からの光信号は、図１２Ｃにおいてグラフ１１３０により示されている。擬似ＲＺによるディップは、グラフ１１３０において符号１１３１で示されている。グラフ１１３０におけるディップ間の間隔の２９０．９１ｐｓは、８シンボル分の継続時間に相当する。

ここで述べる例では、光信号１０２は、５５ギガビット／秒のＰＲＺ（８）−ＱＰＳＫ信号である。５５ギガビット／秒のことは、グラフでは、“５５Ｇ”と表記されている。このような光信号の強度スペクトルについてシミュレーションを行った結果が、図１３Ａのグラフ１２０１に示されている。シンボルレートのクロック成分により、２８ＧＨｚ付近に強度ピークが見られ、２８ＧＨｚ付近の周波数成分は、周りの周波数領域に比べ、３０ｄＢ以上強勢である。また、擬似ＲＺにより８シンボルごとにディップを加えたことによって、シンボルレートの８分の１の周波数すなわち３．４４ＧＨｚと、そのハーモニック（高調波）周波数とにおいても強度ピークが見られる。これらの強度ピークは、周りの周波数成分より２０ｄＢ以上強勢である。

これに対し、５６ギガビット／秒のＮＲＺ−ＱＰＳＫ信号の強度スペクトルについてシミュレーションを行った結果が図１３Ｂのグラフ１２０２である。ここでは、シンボルレートに対応する２８ＧＨｚ付近のピークは観察されるが、それより低い周波数領域にはピークが存在しないので、２８ＧＨｚより低い周波数成分をこの信号から直接取り出して検出することは難しい。

また、通常のＲＺフォーマットによる５６ギガビット／秒のＲＺ−ＱＰＳＫ信号の強度スぺクトルについてのシミュレーション結果が図１３Ｃのグラフ１２０３に示されている。ここでも２８ＧＨｚ付近のピークは観察されるが、それより低い周波数領域にはピークが存在しないので、２８ＧＨｚより低い周波数成分をこの信号から直接取り出して検出することは難しい。また、２８ＧＨｚ付近にはピークが存在するものの、このピークの近傍の周波数領域では、他の周波数領域に比べて強度が小さくなっている。

次に、受信端に設けられる分散モニタ２００について説明する。分散モニタ２００は、入射した光信号から、擬似ＲＺ変調により印加された周波数成分を検出して、波長分散値を表す電気信号２０２を生成するものである。

図３に示すように、分散モニタ２００は、入力した光信号２０１を受光して電気信号２５０に変換するフォトダイオード（ＰＤ）２１０と、フォトダイオード２１０からの出力される電気信号２５０を２つの信号２５１，２６１に分岐させる分岐器（ＤＩＶ）２１１と、信号２５１を入力とする帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２１５と、信号２６１と帯域通過フィルタ２１５の出力信号２５５とに基づいて波長分散値を算出するモニタ回路２３０と、を備えている。受光素子であるフォトダイオード２１０に入射する光信号２０１は、送信側での擬似ＲＺ変調によりディップを印加された光信号である。フォトダイオード２１０は、光信号２０１の強度を表す電気信号２５０を出力し、この電気信号２５０は、分岐器２１１を経て信号２６１としてモニタ回路２３０に与えられるとともに、信号２５１として帯域通過フィルタ２１５に供給される。分岐器２１１における２信号２５１，２６１間の分岐比率は、一定値に固定されている。フォトダイオードの代わりに他種類の受光素子を用いることもできる。

帯域通過フィルタ２１５は、ｋを１以上の自然数とし、ｆを送信機１００でのクロック信号１７０の周波数すなわち光信号２０１におけるシンボルレートとして、信号２５１から、周波数がｋ×ｆ／ｎで表される周波数成分を取り出し、その取り出した周波数成分の強度を表す信号２５５を生成する。ここでｎは、送信機１００において擬似ＲＺによりｎシンボルごとにディップを挿入していることに対応している。光信号２０１の強度スペクトルには、上述したように、シンボルレートｆの１／ｎの周波数をディップ周波数と呼ぶことにすると、ディップ周波数とその高調波周波数においてピークがあるから、帯域通過フィルタ２１５は、光信号２０１における、ディップ周波数（ｋ＝１の場合）またはそのｋ次の高調波成分（ｋ＞１の場合）を取り出すことになる。

ところで、波長分散量が変化すると、光信号２０１の全体に対するディップ周波数成分の強度比が変化する。この強度比の波長分散量に対する変化は、例えば、シミュレーションによって算出することができる。逆に言えば、光信号２０１を受光して発生した電気信号２５０の全体の強度に対するディップ周波数成分（あるいはそのハーモニック成分）の強度の比を求めることができれば、波長分散量を決定できることになる。

そこでモニタ回路２３０は、光信号２０１における全帯域に相当する信号２６１の強度に対する、ディップ周波数成分に対応する信号２５５の強度の比を求め、その比の値に基づいて、光信号２０１の伝送における波長分散値を算出する。実際には、シミュレーション結果に基づくルックアップテーブルを使用して、計算された強度比に基づいて波長分散値を決定するようにすればよい。ルックアップテーブルは、モニタ回路２３０に内蔵された、不揮発性半導体メモリなどの記憶媒体内に格納される。もちろん、信号２６１の強度が常に一定値であることがわかっているならば、言いかえれば光信号２０１の強度が常に一定であることがわかっているならば、信号２６１を用いずに、信号２５５だけから波長分散値を算出することもできる。なお、光信号２０１の平均パワーが一定でないような場合には、モニタ回路２３０は、信号２６１を使用して光信号２０１の平均パワーを計算し、その平均パワーに基づいて波長分散値を算出する。

例えば、光信号２０１が、５６ギガビット／秒のＰＲＺ（４）−ＱＰＳＫ信号であるとすれば、ｎ＝４であって、シンボルレートｆは２８ＧＨｚとなる。ここでｋ＝１の場合、すなわちディップ周波数の基本波成分を帯域通過フィルタ２１５が抽出するとすると、分散モニタ２００は、シンボルレートの１／４の周波数の成分により、分散値を求めてその分散値を表す信号２０２を出力する。図１４Ａのグラフ１３１０は、波長分散ＣＤの値に対して、ディップ周波数成分の強度比がどのように変化するかを求めたシミュレーション結果を示している。

波長分散が−４００〜０ｐｓ／ｎｍの範囲において強度比は単調に変化し、また、０〜＋４００ｐｓ／ｎｍの範囲でも単調に変化する。したがって、波長分散の絶対値は分からなくても符号なら分かっている場合であれば、モニタ回路２３０は、±４００ｐｓ／ｎｍという広範囲で波長分散をモニタすることができる。また、波長分散を意図的に正方向あるいは負方向に変化させてそのときに信号２０２がどのように変化するかを見れば、波長分散の符号を知ることができるから、結局、モニタ回路２３０を用いて波長分散の実際の値を求めることができるようになる。

次に、本発明の第２の例示実施形態を説明する。上述した第１の例示実施形態は、単一偏波の光信号を伝送する場合に関するものであるが、第２の例示実施形態では、偏波多重を用いて光信号を伝送する場合を説明する。図４は、第２の例示実施形態において用いられる送信機であって、偏波多重擬似ＲＺ光信号を出力する送信機の構成を示し、図５は、第２の例示実施形態において用いられる分散モニタであって、偏波多重擬似ＲＺ光信号を受光し、擬似ＲＺフォーマットで印加された複数の周波数成分を検出して、波長分散値を表す信号を生成する分散モニタの構成を示している。

まず、図４を用いて、第２の例示実施形態における送信機３００の構成を説明する。

送信機３００は、擬似ＲＺ変調されてディップが付加されたの偏波多重信号を出力するものである。送信機３００は、発信する光キャリア３５０の光源であるレーザ３１０と、偏波を保存しながら光キャリア３５０を分岐する偏波保存カプラ（ＰＭ ＣＰＬ）３１３と、偏波保存カプラ３１３からの一方の分岐に設けられた変調器（ＭＯＤ）３１１と、変調器３１１によって変調された光信号３５１に対してディップを印加する擬似ＲＺカーバー（ＰＲＺ（ｎ））３１２と、偏波保存カプラ３１３からの他方の分岐に設けられた変調器（ＭＯＤ）３１６と、変調器３１６によって変調された光信号３５６に対してディップを印加する擬似ＲＺカーバー３１７と、擬似ＲＺカーバー３１７から出力される信号光３５７の偏波面を回転させる偏光回転子（Ｐｏｌ Ｒｏｔ）３１５と、擬似ＲＺカーバー３１２からの光信号３５２と偏光回転子３１５からの光信号３５５とを、偏波を保ったまま合成する偏波合成器（Ｐｏｌ ＣＭＢ）３１６と、を備えている。さらにこの送信機３００は、変調のために、符号化器３２０とドライバ３２１，３２２を備えている。

この構成では、偏波保存カプラ３１３が光キャリア３５０を２分岐して、同じ偏波状態である２つの光キャリア３５３，３５４を生成する。符号化器３２０は、伝送されるべきデータを示す電気信号すなわちデータ信号３０１から、各偏波のための変調用のデジタルデータ３６０，３６２を生成し、ドライバ３２１，３２２は、デジタルデータ３６０，３６２をそれぞれ適切な電圧の電圧信号３６１，３６３に変換する。変調器３１１，３１６は、それぞれ、電圧信号３６１，３６３に基づいて光キャリア３５３，３５４を変調して光信号３５１，３５６として出力する。符号化器３２０は、シンボルレートと同じ周波数のクロック信号３７０，３７１をぞれぞれ擬似ＲＺカーバー３１２，３１７に供給する。

ｎ，ｍをいずれも２以上の相互に異なる整数であるとして、擬似ＲＺカーバー３１２は、擬似ＲＺ変調により、光信号３５１に対してｎシンボルごとにディップを印加し、擬似ＲＺカーバー３１７は、光信号３５６に対してｍシンボルごとにディップを印加する。

偏波回転子３１５は、擬似ＲＺカーバー３１７からの光信号３５７の偏波が擬似ＲＺカーバー３１２からの光信号３５２の偏波と直交するように、光信号３５７の偏波を回転させて光信号３５５として出力する制御を行う。その結果、光信号３５２と光信号３５５とは相互に直交偏波状態にあり、これらは、偏波合成器３１６により偏波多重されて光信号３０２として出力される。したがって、送信機３００が出力する光信号３０２は、データ信号３０１により変調器３１１，３１６によって変調され、擬似ＲＺカーバー３１２，３１７により各偏波にそれぞれｎ、ｍシンボルごとに擬似ＲＺのディップが印加され、偏波多重された信号である。

図４に示すものにおいて、送信機３００は、１１０ギガビット／秒のＰＲＺ（４，８）−ＱＰＳＫ送信機である。以下、データ信号３０１のデータレートが１１０ＧＨｚであり、ｎ＝８、ｍ＝４であるとして、送信機３００の具体的な構成例を説明する。

データ信号３０１がパラレル信号であるとして、電気信号３６１は、一方の偏波に対応したＩ成分信号とＱ成分信号からなる２７．５ＧＨｚの電気信号であり、同様に電気信号３６３は、他方の偏波に対応したＩ成分信号とＱ成分信号からなる２７．５ＧＨｚの電気信号である。変調器３１１，３１６は、いずれもＩ成分信号とＱ成分信号とを入力とするＱＰＳＫ変調器である。符号化器３２０から擬似ＲＺカーバー３１２，３１７に対し、いずれも周波数が２７．５ＧＨｚであるクロック信号３７０，３７１が供給されている。

擬似ＲＺカーバー３１２は、８シンボルごとに、光信号３５１の強度にディップを印加し、擬似ＲＺカーバー３１７は、４シンボルごとに、光信号３５６の強度にディップを印加する。変調器３１１，３１６によりＱＰＳＫ変調された光信号３５１，３５６の強度波形は、上述の図１２Ａのグラフ１１１０に示したものである。また、擬似ＲＺカーバー３１２からの光信号３５２の強度波形は図１２Ｃのグラフ１１３０に示されており、ここでのディップは、符号１１２１で示されている。擬似ＲＺカーバー３１７からの光信号３５５の強度波形は図１２Ｂのグラフ１１２０に示されており、ここでのディップは符号１１２１で示されている。

図１２Ｂのグラフ１１２０と図１２Ｃのグラフ１１３０にそれぞれ強度波形が示されている２つの光信号３５１，３５６を偏波多重して偏波多重信号３０２を生成することにより、偏波多重信号３０２の強度波形は、図１２Ｄのグラフ１１４０に示すようになる。グラフ１１４０において、符号１１４１は、４シンボルごとのディップ（ＰＲＺ（４））と８シンボルごとのディップ（ＰＲＺ（８））が重なった結果の深いディップを示し、符号１１４２は、４シンボルごとのディップを示している。

次に、図５を用いて、第２の例示実施形態における分散モニタの構成を説明する。

分散モニタ（ＣＤ ＭＯＮ）４００は、入射する光信号４０１から、擬似ＲＺ変調によって印加された複数の周波数成分を検出して、波長分散値を表す電気信号４０２を生成するものである。光信号４０１は、擬似ＲＺフォーマットに基づくディップが付加された信号であり、例えば、図４に示した送信機３００によって生成され、光ファイバなどの伝送路を伝送してきた光信号である。もっとも、複数の周波数成分によるディップが擬似ＲＺにより印加された信号であれば、光信号４０１は、図４に示すもの以外の送信機によって生成されたものであってもよい。

分散モニタ４００は、ｋを２以上の整数として、光信号４０１が入射してこの光信号を電気信号に変換するフォトダイオード４１０と、ｋ＋１個の分岐器４２０〜４２ｋと、ｋ個の帯域通過フィルタ４５１〜４５ｋと、分散測定値を表す電気信号を実際に生成するモニタ回路４１１とを備えている。ｋは、光信号４０１が何種類の周波数成分によってディップを印加されているかを示している。帯域通過フィルタ４５１〜４５ｋは、それぞれ、相互に異なる周波数ｆ１〜ｆｋの成分を抽出するものである。以下、周波数ｆ１〜ｆｋの成分を、それぞれ、ｆ１周波数成分〜ｆｋ周波数成分と呼ぶことにする。

光信号４０１を受信して受光素子であるフォトダイオード４１０が光信号４０１の強度を表す電気信号４０３を発生すると、この電気信号４０３は、初段の分岐器（ＤＩＶ）４２０に入力し、信号４３０と信号４３１とに分岐される。信号４３０は、モニタ回路４１１に直接与えられる。これに対し信号４３１は、次の分岐器（ＤＩＶ１）４２１に入力し、信号４４１と信号４３２とに分岐される。

信号４４１は、帯域通過フィルタ４５１に供給され、帯域通過フィルタ４５１は、信号４４１からｆ１周波数成分を取り出し、その成分の強度を表す信号４６１を生成する。周波数ｆ１は、信号４０１において擬似ＲＺにより印加されているディップの周波数である。一方、信号４３２は、次の分岐器（ＤＩＶ２）４２２に入力し、信号４４２と信号４３３とに分岐される。このうち信号４４２は帯域通過フィルタ４５２に供給され、信号４３３はさらに次の分岐器（ＤＩＶ３）４２３に入力する。帯域通過フィルタ４５２は、信号４４２からｆ２周波数成分を取り出し、その成分の強度を表す信号４６２を生成する。周波数ｆ２も、信号４０１において擬似ＲＺにより印加されているディップの周波数である。

以下同様にして、最終段の分岐器４２ｋは、信号４３ｋを入力とし、ｆｋ周波数成分を取り出してその成分の強度を表す信号４６ｋを生成するｋ番目の帯域通過フィルタ４５ｋに対し、信号４４ｋを出力する。なお、分岐器４２ｋの次にはもはや分岐器がないので、最終段の分岐器４２ｋを設けずに、信号４３ｋが信号４６ｋとして帯域通過フィルタ４５ｋに直接供給されるようにしてもよい。

以上のような構成により、それぞれｆ１周波数成分〜ｆｋ周波数成分の強度を示す電気信号４６１〜４６ｋが生成され、これらの電気信号は、信号４３０とともにモニタ回路４１１に供給される。

モニタ回路４１１は、信号４３０の強度に対する、信号４６１〜４６ｋの強度の比に基づいて、光信号４０１の伝送における波長分散値を計算する。実際には計算を行うのではなく、例えば、ルックアップテーブルを用いることにより波長分散値を求めることが好ましい。ここでの波長分散値を求めるための原理は、第１の例示実施形態の場合と同様である。なお、光信号４０１の平均パワーが一定でない場合には、モニタ回路４１１は信号４３０を使用して、光信号４０１の平均パワーを計算し、計算された平均パワーと信号４６１〜４６ｋの強度とにより、波長分散値の計算における受信パワー依存性をなくすことができる。もちろん、光信号４０１の受信パワーが常に一定であることが分かっているならば、信号４３０を用いることなく信号４６１〜４６ｋの強度から波長分散値を決定することができる。

例えば、光信号４０１が偏波多重１１２ギガビット／秒のＰＲＺ（４，８）−ＱＰＳＫ信号であるとすると、シンボルレートｆはｆ＝２８ＧＨｚになり、ｆ１＝ｆ／４と選び、ｆ２＝ｆ／８を選ぶことができる。すなわち、図４に示した送信機によって達成されるように、４シンボルごとにディップが挿入し、さらに８シンボルごとにディップが挿入されているとすることができる。このような場合におけるｆ１周波数成分及びｆ２周波数成分の波長分散に対する変化をシミュレーションした結果が図１４Ａ〜図１４Ｅに示されている。

図１４Ｂのグラフ１３２０は、信号４３０に対するｆ１周波数成分の信号４６１の強度比が波長分散に対してどのように変化するかを示し、図１４Ｃのグラフ１３３０は、信号４３０に対するｆ２周波数成分の信号４６２の強度比が波長分散に対してどのように変化するかを示している。

波長分散量の符号が正負のいずれかであるかが分かっている場合、信号４６２の強度比の変化が単調であるので、±１０００ｐｓ／ｎｍといった高範囲の波長分散の検出に信号４６２を使用することができ、波長分散をモニタすることができる。また、波長分散が±４００ｐｓ／ｎｍの範囲内にある場合には、波長分散に対してより大きな変化量を示すグラフ１３２０を使用して、さらに高精度に波長分散のモニタを行うことができる。

また、波長分散が±４００ｐｓ／ｎｍの範囲内にあるときは、ｆ１周波数成分に関するグラフ１３２０に示される結果とｆ２周波数成分に関するグラフ１３３０による結果の両方を用い、これら２つの結果を使用するルックアップテーブルに基づいて、モニタ回路４１１が高精度な波長分散値を表す電気信号４０２を生成するようにしてもよい。

±２０００ｐｓ／ｎｍといったさらに広い範囲で波長分散をモニタする場合は、シミュレーション結果を示す図１４Ｄのグラフ１３４０から分かるように、擬似ＲＺ（１６）を適用した光信号４０１を用いて、すなわち、１６シンボルごとにもディップが適用された光信号４０１を用いて、ｆ３＝ｆ／１６として、ｆ３周波数成分の強度から波長分散を求めるようにすればよい。その場合には、モニタ回路４１１から出力される信号４０２は、±２０００ｐｓ／ｎｍまでの波長分散を表すことができる。

別の例として、光信号４０１が５６ギガビット／秒のＰＲＺ（８）−ＱＰＳＫであれば、シンボルレートはｆ＝２８ＧＨｚになり、このとき、信号４６１に対応するｆ１周波数成分としてｆ１＝ｆ／８、信号４６２に対応してｆ２＝ｆ／４、信号４６３に対応してｆ３＝ｆ／２と選ぶことができる。図１４Ｅのグラフ１３５０は、波長分散に対するこれら信号４６１〜４６３の強度についてのシミュレーション結果を示したものである。曲線１３５１は信号４６１についての結果を表し、曲線１３５２は信号４６２についての結果を表し、曲線１３５３は信号４６３についてのシミュレーション結果を示す。

波長分散の符号が分かる場合、信号４６１を用いると、波長分散に対して信号強度が単調に変化するので、±１０００ｐｓ／ｎｍの広い範囲で波長分散をモニタすることができる。また、波長分散が±４００ｐｓ／ｎｍの範囲内にあるときは信号４６２を使用して、また、波長分散が±１００ｐｓ／ｎｍの範囲内にあるときは信号４６３を使用して、波長分散をモニタすることもできる。

次に本発明の第３の例示実施形態について説明する。ここでは、上述したようなモニタ方法によって波長分散を検出し、その検出結果に基づいて、波長チャネルごとに自動波長分散等化を実行できるようにした光送受信システムを説明する。図６は、第３の例示実施形態における光送受信システムを示している。

トランスポンダ５００は、送信部（ＴＸ ＰＲＺ）５０１と受信部（ＲＸ）５０２と分散モニタ（ＣＤ ＭＯＮ）５０３とカプラ（ＣＰＬ）５０４とを含んでいる。送信部５０１は、送信すべきデータを示す電気信号５１１によって光キャリアを変調し、さらに変調後の光キャリアに対し、擬似ＲＺによりキャリアの強度にディップを印加して、光信号５１２を送信する。このような送信部５０１としては、例えば、図２を用いて説明した送信機１００を用いて説明した送信機１００、あるいは図４を用いて説明した送信機３００を使用することができる。

トランスポンダ５００が受信した光信号５１６は、カプラ５０４によって２つに分岐され、一方は受信部５０２に分配され、他方は分散モニタ５０３に分配される。ここで光信号５１６には、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとにディップが印加されているものとする。受信部５０２は、入射した光信号を受信し、復調して電気信号５１７に変換する。分散モニタ５０３は、受信した光信号の波長分散をモニタし、波長分散の値を示す電気信号すなわちモニタ信号５２１を生成する。分散モニタ５０３としては、例えば、図３を用いて説明した分散モニタ２００、あるいは図５を用いて説明した分散モニタ４００を用いることができる。

さらにこの光送受信システムには、トランスポンダ５００と同様の装置であるトランスポンダ５３０が設けられている。ただし、トランスポンダ５３０は、送信すべきデータを示す電気信号５４１に基づいて、光信号５１２とは異なる波長の光信号５４２を出力する。また、このトランスポンダ５３０が受信する光信号５４６の波長も光信号５１６とは異なっている。トランスポンダ５３０は、受信した光信号５４６に基づいて、受信データを示す電気信号５４７を生成するとともに、光信号５４６に含まれる波長分散を表すモニタ信号５５１を出力する。

トランスポンダ５００，５３０からそれぞれ送信された光信号５１２，５４２を波長多重する光マルチプレクサ（ＭＵＸ）５６０が設けられており、波長多重された光信号５１３が伝送路に送出される。さらに多くのトランスポンダを設けてそれらのトランスポンダからの光信号を光マルチプレクサ５６０において波長多重してもよい。

伝送路からは、トランスポンダ５００，５３０と同様のトランスポンダで発生して波長多重された光信号５１４が送られてくる。光信号５１４を波長ごとに分離する光デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）５６１が設けられており、各波長ごとに分離された光信号５１５，５４５は、それぞれ、可変波長分散等化器（ＶＡＲ ＣＤ ＣＯＭＰ）５２０，５５０を通って等化され、光信号５１６，５４６としてマルチプレクサ５００，５３０によって受信される。ここで可変波長分散等化器５２０は、マルチプレクサ５００からのモニタ信号５２１によって制御され、可変波長分散等化器５５０は、マルチプレクサ５３０からのモニタ信号５５１によって制御される。

以下、図６に示した光送受信システムの具体例について説明する。

第１の例において、トランスポンダ５００の送信部５０１は、図２に示した擬似ＲＺ変調による送信機１００と同一構成であって、５６ギガビット／秒のＰＲＺ（８）−ＱＰＳＫ信号を発生する。また、分散モニタ５０３は、図３に示した分散モニタ２００と同一構成であって、シンボルレートの周波数をｆとして、ｆ／ｎ＝ｆ／８と設定されている。トランスポンダ５３０も、同様の送信機及び分散モニタから構成されていてよい。

可変波長分散等化器５２０は、波長分散を示すモニタ信号５２１が最小になるように制御される。図１４Ｃのグラフ１３３０に示されるように、デマルチプレクサ５６１からの光信号５１５における残留波長分散が±１０００ｐｓ／ｎｍ以内にあれば、分散量を正確に決定することができ、これに基づいて可変波長分散等化器５２０を制御することにより、受信部５０２が受信する光信号における残留波長分散をゼロにすることができる。したがって、受信部５０２から出力されるデータ信号５１７の品質は最適になる。ここでデータ信号５１７は電気信号である。また、伝送路からの光信号５１４において、伝送中にその波長分散が変化しても、光信号５１５における残留波長分散の等化が可能である。同様の制御を可変波長分散等化器５５０に対して実行することにより、光信号５４５における残留波長分散も等化できる。

第２の例において、トランスポンダ５００の送信部５０１は、図２に示した擬似ＲＺ変調による送信機１００と同一構成であって、５６ギガビット／秒のＰＲＺ（８）−ＱＰＳＫ信号を発生する。分散モニタ５０３は、図５に示した分散モニタ４００と同一構成であって、ｆ１＝ｆ／８、ｆ２＝ｆ／４及びｆ３＝ｆ／２と設定されている。トランスポンダ５３０も、同様の送信機及び分散モニタから構成されていてよい。

この場合も、波長分散を示すモニタ信号５２１が最小になるように、可変波長分散等化器５２０が制御される。図１４Ｅのグラフ１３５０に示されるように、光信号５１５における残留波長分散が±１０００ｐｓ／ｎｍ以内にあれば、分散量を正確に決定することができ、これに基づいて基づいて可変波長分散等化器５２０を制御することにより、受信部５０２が受信する光信号における残留波長分散をゼロにすることができ、データ信号５１７の品質を最適なものとすることができる。このような制御を実行するために、制御の初期段階においてｆ１周波数成分からの情報を使用してモニタ信号５２１を生成し、まず、残留波長分散を±４００ｐｓ／ｎｍ以内に抑えるようにする。次に、ｆ２周波数成分からの情報を基にしてモニタ信号５２１を生成して、波長分散を±１００ｐｓ／ｎｍに抑える。その後、ｆ３周波数成分の情報を用いて、残留波長分散における微小な変化のトラッキングなどを行えば、高精度に波長分散を補償することができるようになる。このようなレンジ切り替えを採用することによって、波長分散の等化のための最適なダイナミックレンジを選ぶことができる。また伝送路から受信した光信号５１４において、経時的に波長分散が変化する場合においても、光信号５１５における残留波長分散の等化が可能である。同様の制御を可変波長分散等化器５５０に対して実行することにより、光信号５４５における残留波長分散も等化できる。

第３の例において、トランスポンダ５００の送信部５０１は、図４に示した偏波多重擬似ＲＺ送信機３００と同一構成であって、偏波多重１１２ギガビット／秒のＰＲＺ（４，８）−ＱＰＳＫ信号を発生する。分散モニタ５０３は、図５に示した分散モニタ４００と同一構成であって、ｆ１＝ｆ／８，ｆ２＝ｆ／４と設定されている。トランスポンダ５３０も、同様の送信機及び分散モニタから構成されていてよい。

この場合も、波長分散を示すモニタ信号５２１が最小になるように、可変波長分散等化器５２０が制御される。図１４Ｅのグラフ１３５０に示されるように、光信号５１５での残留波長分散が±１０００ｐｓ／ｎｍ以内にあれば、分散量を正確に決定できて残留波長分散をゼロにすることができ、データ信号５１７の品質を最適なものとすることができる。このような制御の実行のために、制御の初期段階にはｆ１周波数成分からの情報を使用してモニタ信号５２１を生成し、まず、残留波長分散を±４００ｐｓ／ｎｍ以内に抑えるようにする。そして、ｆ２周波数成分からの情報を基にしてモニタ信号５２１を生成し、より細かな制御を行う。このようなレンジ切り替えを採用することによって、最適なダイナミックレンジを選ぶことができる。伝送路から受信した光信号５１４において、経時的に波長分散が変化する場合においても、光信号５１５における残留波長分散の等化が可能である。同様の制御を可変波長分散等化器５５０に対して実行することにより、光信号５４５における残留波長分散も等化できる。

次に本発明の第４の例示実施形態について説明する。ここでは、上述したようなモニタ方法によって波長分散を検出し、その検出結果に基づいて、複数の波長チャネルに対して一括して自動波長分散等化を実行できるようにした光送受信システムを説明する。図７は、第４の例示実施形態における光送受信システムを示している。

トランスポンタ６００は、図６に示したトランスポンダ５００と同様の構成のものであり、相手方に送信すべきデータを示す電気信号６１１によって光キャリアを変調し、変調後の光キャリアに対し、擬似ＲＺによりキャリアの強度にディップを印加して、光信号５１２を送信し、さらに、相手側からの光信号６１５を受信して電気信号としてデータ信号６１７を出力する。トランスポンダ６００からは、測定された分散値を示すモニタ信号６６０も出力している。また、トランスポンダ６００と同様の装置であるトランスポンダ６３０も設けられている。ただしトランスポンダ６３０は、送信すべきデータを示す電気信号６４１に基づいて、光信号６１２とは異なる波長の光信号６４２を出力する。またトランスポンダ６３０は、光信号６１５とは波長が異なる光信号６４５を受信し、これに基づいて受信データを示す電気信号６４７を生成するとともに、光信号６４５に含まれる波長分散を表すモニタ信号６６１を出力する。

トランスポンダ６００，６３０からそれぞれ送信された光信号６１２，６４２を波長多重する光マルチプレクサ（ＭＵＸ）６６０が設けられており、波長多重された光信号６１３が伝送路に送出される。さらに多くのトランスポンダを設けてそれらのトランスポンダからの光信号を光マルチプレクサ６６０において波長多重してもよい。

伝送路からは、トランスポンダ６００，６３０と同様のトランスポンダで発生して波長多重された光信号６３３が送られてくる。光信号６３３を波長ごとに分離する光デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）６６１が設けられており、各波長ごとに分離された光信号６１５，６４５は、それぞれ、マルチプレクサ６００，６３０によって受信される。

この例示実施形態では、デマルチプレクサ６５１と伝送路との間に、可変波長分散等化器（ＶＡＲ ＣＤ ＣＯＭＰ）６６４が設けられており、伝送路からの光信号６３３は、可変波長分散等化器６６４を通ることにより、複数の波長チャネルに関して一括して波長分散の補償がなされる。このような可変波長分散等化器６６４としては、例えば、S. Sohma, et al., "40λ WDM Channel-by-Channel and Flexible Dispersion Compensation at 40 Gb/s Using Multi-channel and Flexible Dispersion Compensation at 40 Gb/s Using Multi-channel Tunable Optical Dispersion Compensator," ECOC 2009, paper 3.3.1 (2009)（非特許文献２）に開示されたものを使用することができる。

可変波長分散等化器６６４を制御するために制御回路６６２が設けられている。制御回路６６２は、トランスポンダ６００からのモニタ信号６６０とトランスポンタ６３０からのモニタ信号６６１とに基づき、トランスポンダ６００の受信光信号の波長とトランスポンダ６３０の受信光信号の波長との両方の波長で残留波長分散がゼロになるように、制御信号６６３によって可変波長分散等化器６６４を制御する。

以下、図７に示した光送受信システムの具体例について説明する。

第１の例において、トランスポンダ６００の送信部は、図２に示した擬似ＲＺ変調による送信機１００と同一構成であって、５６ギガビット／秒のＰＲＺ（１６）−ＱＰＳＫ信号を発生する。トランスポンダ６００の分散モニタは、図３に示した分散モニタ２００と同一構成であって、シンボルレートの周波数をｆとして、ｆ／ｎ＝ｆ／１６と設定されている。トランスポンダ６３０も、同様の送信機及び分散モニタから構成されていてよい。

この場合、波長分散を示すモニタ信号６６１が最小になるように、制御回路６６２は制御信号６６３を生成して、可変波長分散等化器６６４を制御する。図１４Ｄのグラフ１３４０により、光信号６１５における残留波長分散が±２０００ｐｓ／ｎｍ以内にあれば、分散量を正確に決定することができ、これに基づいて可変波長分散等化器６６４を制御することにより、残留波長分散をゼロをすることができて、データ信号６１７の品質を最適なものとすることができる。また、伝送路からの光信号６３３において、伝送中にその波長分散が変化しても、光信号６１５における残留波長分散の等化が可能である。同様の制御を実行することにより、光信号６４５における残留波長分散も等化できる。

第２の例において、トランスポンダ６００の送信部は、図２に示した擬似ＲＺ変調による送信機１００と同一構成であって、５６ギガビット／秒のＰＲＺ（８）−ＱＰＳＫ信号を発生する。トランスポンダ６００の分散モニタは、図５に示した分散モニタ４００と同一構成であって、ｆ１＝ｆ／８、ｆ２＝ｆ／４及びｆ３＝ｆ／２と設定されている。トランスポンダ６３０も、同様の送信機及び分散モニタから構成されていてよい。

この場合も、モニタ信号６６０が最小になるように、可変波長分散等化器６６４を制御する。図１４Ｅのグラフ１３５０に示されるように、光信号６１５での残留波長分散が±１０００ｐｓ／ｎｍ以内にあれば、分散量を正確に決定できて残留波長分散をゼロにすることができ、データ信号６１７の品質を最適なものとすることができる。このような制御を実行するために、制御の初期段階においてｆ１周波数成分からの情報を使用してモニタ信号６６０を生成し、まず、残留波長分散が±４００ｐｓ／ｎｍ以内に抑えるようにする。次に、ｆ２周波数成分からの情報を基にしてモニタ信号６６０を生成して、波長分散を±１００ｐｓ／ｎｍに抑える。その後、ｆ３周波数成分の情報を用いて、残留波長分散における微小な変化のトラッキングなどを行えば、高精度に波長分散を補償することができるようになる。このようなレンジ切り替えを採用することによって、波長分散の等化のための最適なダイナミックレンジを選ぶことができる。また伝送路から受信した光信号６３３において、経時的に波長分散が変化する場合においても、光信号６１５における残留波長分散の等化が可能である。同様の制御を実行することにより、光信号６４５における残留波長分散も等化できる。

第３の例において、トランスポンダ６００の送信部は、図４に示した偏波多重擬似ＲＺ送信機３００と同一構成であって、偏波多重１１２ギガビット／秒のＰＲＺ（４，８）−ＱＰＳＫ信号を発生する。トランスポンダ６００の分散モニタは、図５に示した分散モニタ４００と同一構成であって、ｆ１＝ｆ／８及びｆ２＝ｆ／４と設定されている。トランスポンダ６３０も、同様の送信機及び分散モニタから構成されていてよい。

この場合も、波長分散を示すモニタ信号６６１が最小になるように、可変波長分散等化器６６４は制御される。図１４Ｅのグラフ１３５０に示されるように、光信号６１５での残留波長分散が±１０００ｐｓ／ｎｍ以内にあれば、分散量を正確に決定できて残留波長分散をゼロにすることができ、データ信号６１７の品質を最適なものとすることができる。このような制御の実行のために、制御の初期段階にはｆ１周波数成分からの情報を使用してモニタ信号６６０を生成し、まず、残留波長分散を±４００ｐｓ／ｎｍ以内に抑えるようにする。そして、ｆ２周波数成分からの情報を基にしてモニタ信号６６０を生成し、より細かな制御を行う。このようなレンジ切り替えを採用することによって、最適なダイナミックレンジを選ぶことができる。伝送路から受信した光信号６３３において、経時的に波長分散が変化する場合においても、光信号６１５における残留波長分散の等化が可能である。同様の制御を可変波長分散等化器６６４に対して実行することにより、光信号６４５における残留波長分散も等化できる。

次に、本発明の第５の例示実施形態として、自動波長分散等化機能を備えるトランスポンダの構成の一例を説明する。図８は、この例示実施形態におけるトランスポンダの構成の一例を示している。

トランスポンダ７００は、大別すると、送信部（ＴＸ ＰＲＺ）７０１と受信部７０２とを含んでいる。送信部７０１は、送信すべきデータを示す電気信号であるデータ信号７１１によって光キャリアを変調し、変調後の光キャリアに対し、擬似ＲＺ変調の手法を用いることにより、光キャリアの強度にディップを印加して光信号７１２を生成し、光信号７１２を送信するものである。受信部７０２は、光信号７１６を受信してこれをコヒーレント検波し、復調し、受信データとして電気信号７１７を出力するとともに、光信号７１６における波長分散をモニタしてその結果に基づいて波長分散の等化を行うものである。このような受信部は、コヒーレント受信モジュール（ＣＯＨ ＲＸ）７５０と、局部発振器（ＬＯ）として設けられるレーザ７５１と、コヒーレント受信モジュール７５０から出力されるアナログ電気信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）７５２と、デジタル化された受信信号に対して信号処理を御子なるデジタル信号処理ユニット７５２と、を備えている。受信部７０２が受信する光信号７１６には、上述の各例示実施形態の場合と同様に、擬似ＲＺ変調の手法を用いることによって、ｎシンボルごとに、強度にディップが印加されている。

コヒーレント受信モジュール７５０は、９０度ハイブリッドと４個のバランスド・フォトダイオードと備えており、入射した光信号７１６は、レーザ７５１からの局部発振光と混合されて、コヒーレント検波される。コヒーレント受信モジュール７５０からの４本の出力アナログ信号すなわち受信信号は、アナログ／デジタル変換器７５２によってデジタル信号に変換されて、デジタル信号処理ユニット７６０に供給される。

デジタル信号処理ユニット７６０は、ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタ計算によって波長分散の補償を行う分散補償部（ＣＤ ＣＯＭＰ）７２０と、分散補償部７２０からの出力に基づいて波長分散を検出する波長分散モニタ部７０３と、分散補償部７２０からの出力に対して偏波分離計算を行う偏波分離計算部（ＣＭＡ）７６１と、偏波分離計算部７６１の出力に接続して偏波分離後の信号からクロック抽出を行うクロック抽出部（ＣＲ）７６２と、クロック抽出後の信号に対してキャリア周波数差の補償を行う周波数差補償部（ＣＰＥ）７６３と、キャリア周波数差の補償が行われた信号の復調を行う復調部（ＤＥＣ）７６４と、を備えている。分散補償部７２０の出力は分岐して波長分散モニタ部７０３と偏波分離計算部７６１とに与えられている。偏波分離計算部７６１は、ＣＭＡ（コンスタント・モジュラス・アルゴリズム(Constant Modulus Algorithm)）により、偏波分離計算を実行する。周波数差補償部７６３は、ＣＰＥ（キャリア位相推定(Carrier Phase Estimation)）アルゴリズムにより、局部発振光７５１と受信した光信号７１６とのキャリア周波数差の補償を実行する。復調部７６４からの出力が、受信したデータを表す電気信号であるデータ信号７１７である。

ここで、波長分散モニタ部７０３について詳しく説明する。波長分散モニタ部７０３は、残留波長分散を検出し、残留分散値を表すモニタ信号７３３を生成し、このモニタ信号７３３によって分散補償部７２０における波長分散補償を制御するものである。モニタ信号７３３によって表される残留分散値が最小になるように、分散補償部７２０内のＦＩＲフィルタのタップ係数が設定される。また、モニタ信号７３３と同じ信号が、モニタ信号７３２として、トランスポンダ７００の外部に供給されている。モニタ信号７３２は、例えば、トランスポンダ７００の外部で波長分散補償を行ったりするために用いることができる。この構成において波長分散モニタ部７０３は、絶対値を計算する絶対値計算部（ＭＯＤＵＬＵＳ）７３０と、絶対値計算部７３０の出力に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)）による解析を行い、モニタ信号７３３を生成するＦＦＴ解析部（ＦＦＴ）７３１とを備えている。まず絶対値計算部７３０が、波長分散モニタ部７０３に入力した信号の絶対値を計算する。この計算された値は、入力した光信号７１６の振幅を表す。その後、ＦＦＴ解析部７３１は、絶対値計算部７３０の出力に対してＦＦＴアルゴリズムによりフーリエ変換を施し、光信号７１６に印加されている擬似ＲＺ変調によるディップの周波数と同じ周波数成分あるいはその高調波の周波数成分の強度を計算し、上述の例示実施形態と同様の手順により、波長分散の値を算出し、モニタ信号７３３を生成する。ＦＦＴ解析部７３１は、波長分散の大きさと選択した周波数成分の強度との関係を示すルックアップテーブルを保持し、選択した周波数成分の強度からこのルックアップテーブルを検索して、残留波長分散の値を求めるようにすればよい。ルックアップテーブルは、例えば、デジタル信号処理ユニット７６０に付属するメモリ装置などの記憶媒体内に格納されている。

波長分散モニタ部７０３から分散補償部７２０に供給されるモニタ信号７３２の値が最小になるように、分散補償部７２０内のＦＩＲフィルタのタップ係数の設定を行うと、復調の対象となる信号において、残留波長分散の影響がゼロになり、その結果、復調部７６４から出力されるデータ信号７１７の品質が最適なものとなる。

このようなトランスポンダ７００は、例えば、図６に示す光送受信システムでのトランスポンダ５００，５３０として用いることができ、また、図７に示す光送受信システムでのトランスポンダ６００，６３０として用いることもできる。

以上、本発明の例示実施形態に基づく送信機、分散モニタ及びトラスポンダなどを説明した。送信側においてこれらの送信機またはトランスポンダを配置し、受信側において分散モニタあるいはトランスポンダを配置し、受信側と送信側との間を光ファイバなどの伝送路で接続することにより、伝送路で発生する波長分散を受信側で検出できる光伝送システムを構成することができる。

図９は、このように伝送路で発生し得る波長分散を検出できる光伝送システムの構成の一例を示している。

送信側には、送信機（ＴＸ ＰＲＺ）８１０が設けられている。送信機８１０は、送信すべきデータを表す電気信号８０１によって光キャリアを変調し、さらに、変調後の光キャリアに対し、上述と同様に擬似ＲＺ変調によりｎシンボルごとにディップを印加する。そのように変調されディップが印加された光信号８２０が、伝送路８２１を介して受信側に送信される。なお、送信機８１０は、その送出する光信号８２０における送信波長すなわち光キャリアの波長を変化させることができるように構成されている。このような送信機８１０としては、例えば、図２に示した送信機１００あるいは図４に示した送信機３００などを使用することができる。

伝送路８２１は直列に接続された１または複数のスパンを含み、そのようなスパンを代表するものとして、符号８３ｋが用いられている。各スパン８３ｋは、光ファイバ８４ｋと、光ファイバ８４ｋを伝送してきた光信号を光増幅して受信側に向けて伝送させる光増幅器８５ｋとを含んでいる。

受信側には、伝送路８２１を伝送してきた光信号８２２を２つの光信号８０３，８０４に分岐するカプラ（ＣＰＬ）８１１と、光信号８０４を受光して波長分散を検出し、検出した値に応じたモニタ信号８０２を出力する分散モニタ（ＣＤ ＭＯＮ）８１２と、を備えている。光信号８０３は、光信号を受光して復調しデータ信号８５１を出力する受信機（ＲＸ）８５０などに供給される。受信機８５０は、光通信システムあるいは光通信ネットワークにおいて一般的に用いられるものであるので、ここではその詳細な構成については説明しない。あるいは光信号８０３は、さらに別の伝送路を介して伝送されてもよい。分散モニタ８１２としては、図３に示した分散モニタ２００あるいは図５に示した分散モニタ４００などを使用することができる。

伝送路８２１を監視するオペレータあるいはシステムは、モニタ信号８０２を使用して、伝送路の運用、最適化あるいは監視を行うことができる。送信機８１０として送信波長は可変であるものを使用することにより、各波長での波長分散に関する情報を得ることができる。

図１０は、伝送路で発生し得る波長分散を検出できる光伝送システムの構成の別の例を示している。図１０に示す光伝送システムは、図９に光伝送システムにおいて、受信側の構成のみを変更したものであり、送信側及び伝送路８２１の構成は、図９に示すものと同一である。

受信側には、伝送路８２１を伝送してきた光信号８２２を２つの光信号９０３，９０４に分岐するカプラ（ＣＰＬ）９１１と、光信号９０４における波長分散を補償する可変波長分散等化器（ＶＡＲ ＣＤ ＣＯＭＰ）９１３と、可変波長分散等化器９１３からの出力光信号９０５を受光して波長分散を検出し、検出した値に応じたモニタ信号９０６を出力する分散モニタ（ＣＤ ＭＯＮ）９１２と、を備えている。光信号９０３は、図９の場合と同様に、受信機に供給されてもよいし、あるいは、他の伝送路に送出されてもよい。分散モニタ９１２としては、図３に示した分散モニタ２００あるいは図５に示した分散モニタ４００などを使用することができる。分散モニタ９１２は、波長分散を示すモニタ信号９０６が最小になるように、可変波長分散等化器９１３を制御する。可変波長分散等化器９１３における設定値は、波長分散値を示す信号９０２として外部に出力される。伝送路８２１を監視するオペレータあるいはシステムは、信号９０２を使用して、伝送路の運用、最適化あるいは監視を行うことができる。

図１１は、伝送路で発生し得る波長分散を検出し、この波長分散を等化することができる光伝送システムの構成の一例を示している。図１１に示す光伝送システムは、図９に示す光伝送システムにおいて、受信側の構成のみを変更したものであり、送信側及び伝送路８２１の構成は、図９に示すものと同一である。

受信側において、伝送路８２１を等化してきた光信号８２２には、まず、波長分散等化器（ＶＡＲ ＣＤ ＣＯＭＰ）１０１３に送られる。波長分散等化器１０１３からの出力光信号１０２３は、次に、カプラ（ＣＰＬ）１０１１に入力して、光信号１００３と光信号１００４とに分岐される。光信号１００３は、図９に示したものと同様に、受信機に供給されてもよいし、あるいは、他の伝送路に送出されてもよい。一方、光信号１００４は、光信号１００４を受光して波長分散を検出し、検出した値に応じたモニタ信号１００２を出力する分散モニタ（ＣＤ ＭＯＮ）１０１２に送られる。分散モニタ１０１２としては、図３に示した分散モニタ２００あるいは図５に示した分散モニタ４００などを使用することができる。分散モニタ１０１２は、波長分散を示すモニタ信号１００６が最小になるように、波長分散等化器１０１３を制御する。その結果は、伝送路８２１を伝送してきた光信号８２３に関し、波長分散等化器１０１３の出力での残留波長分散はゼロになる。その結果、カプラ１０１１から出力される光信号１００３においても、伝送路８２１による中継波長分散の影響がゼロになることを保証することができる。

次に、上記の例示実施形態を説明する際に用いた図１２Ａ〜図１２Ｄ、図１３Ａ〜図１３Ｃ及び図１４Ａ〜図１４Ｅに示すグラフについて、さらに詳しく説明する。

図１２Ａ〜図１２Ａは、５５ギガビット／秒のＮＲＺ−ＱＰＳＫ信号と同じく５５ギガビット／秒の擬似ＲＺ−ＱＰＳＫ信号の波形を示すためのものである。図１２Ａのグラフ１１１０は、５５ギガビット／秒のＮＲＺ−ＱＰＳＫ信号を示している。図１２Ｂのグラフ１１２０は、５５ギガビット／秒の擬似ＲＺ（４）−ＱＰＳＫ信号を示しており、ここでは、４シンボルごとに、擬似ＲＺ変調により光強度にディップ１１２１が印加されている。図１２Ｃのグラフ１１３０は、５５ギガビットの擬似ＲＺ（８）−ＱＰＳＫ信号を示しており、ここでは、８シンボルごとに、擬似ＲＺ変調によりディップ１１３１が印加されている。図１２Ｄは、グラフ１１４０は、グラフ１１２０に示す波形の信号とグラフ１１３０に示す波形の信号とを偏波多重して得られる信号の波形を示している。したがってグラフ１１４０は、１１０ギガビット／秒の擬似ＲＺ（４，８）−ＱＰＳＫ信号の波形を示していることになる。グラフ１１４０において、より深いディップ１１４１は、擬似ＲＺ（４）フォーマットによるディップと擬似ＲＺ（８）フォーマットによるディップとが同期した場所に現れている。これに対し、相対的に浅いディップ１１４２は、擬似ＲＺ（４）フォーマットのみによるディップである。

擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに、信号での光強度に対し、時間幅に狭いディップが印加される。このようなディップの印加は、シンボルレートの１／ｎのクロックで駆動された通常のＲＺとは異なるフォーマットによるものである上に、シンボルレートよりも低い周波数成分を光信号に加えることになる。その一方で、低周波数で光信号の強度変調を行う場合とは異なって、このようなディップの印加では、信号の品質劣化は発生しない。

図１３Ａ〜図１３Ｃは、それぞれ、いずれも５６ギガビット／秒のデータレートである、ＮＲＺ−ＱＰＳＫ信号、ＰＲＺ−ＱＰＳＫ信号及びＲＺ−ＱＰＳＫ信号に関し、強度スペクトルをシミュレーションした結果を示すグラフを表している。いずれのグラフにおいても、縦軸はスペクトルパワー密度（ＳＰＤ）で表されている。図１３Ａのグラフ１２０１は５６ギガビット／秒の擬似ＲＺ（８）−ＱＰＳＫの信号を直接受信して得られる電気信号の強度スペクトルのシミュレーション結果を表している。擬似ＲＺ（８）変調を行ったことにより、シンボルレートの１／８の周波数成分が強くなっている。この周波数は、擬似ＲＺ変調によるディップの発生周波数である。なお、ディップとして時間幅の狭いものを用いていることにより、ディップ周波数の高調波成分も大きな強度で現れている。

図１３Ｂのグラフ１２０２は、比較として、５６ギガビット／秒のＮＲＺ−ＱＰＳＫ信号についての強度スペクトルのシミュレーション結果を示している。シンボルレートの周波数成分は強く現れているが、それより低周波数側では、特にスペクトルが強くなっているところはない。図１３Ｃのグラフ１２０３は５６ギガビット／秒のＲＺ−ＱＰＳＫ信号についての同様のシミュレーション結果を示している。ここでもシンボルレートの周波数成分は強く現れているが、それより低周波数側では、特にスペクトルが強くなっているところはない。

図１４Ａ〜図１４Ｅは、いずれも、擬似ＲＺフォーマットで印加された周波数成分の強度が波長分散に応じてどのように変化するかをシミュレーションした結果を示すグラフを表している。これらのグラフにおいて縦軸は、信号の値を、正規化されたクロックのピーク間電圧（Ｖｐｐ）によって示している。

図１４Ａのグラフ１３１０は、５６ギガビット／秒の擬似ＲＺ（４）−ＱＰＳＫ信号が伝送中に波長分散の影響を受けたとして、そのような光信号を図３に示した分散モニタ２００で受信した場合の、分散モニタ２００から出力されるモニタ信号２０２の変化を示している。ここでは、シンボルレートの１／４の周波数の成分の強度を用いてモニタ信号２０２を発生させている。波長分散が±４００ｐｓ／ｎｍ以内である場合には、モニタ信号２０２における唯一の最小点は、波長分散がゼロのときである。モニタ信号２０２は、波長分散に関し、ゼロ分散点を中心にして対称な変化を示している。したがって、グラフ１３１０に表される信号に関し、その信号が最小となるような制御を行えば、残留波長分散がゼロ分散となるような波長分散制御を行うことが可能である。また、モニタ信号の値から波長分散の絶対値を求めることもできる。波長分散の符号が既知であれば、モニタ信号の値から波長分散値の実際の値を求めることもできる。

図１４Ｂのグラフ１３２０は、グラフ１３１０の場合と同じく、５６ギガビット／秒の擬似ＲＺ（４）−ＱＰＳＫ信号に関し、分散モニタ２００から出力されるモニタ信号２０２の波長分散による変化を示しているが、波長分散の範囲がグラフ１３１０とは異なっている。グラフ１３２０では、正の波長分散でのより広い範囲でのモニタ信号の変化が示されている。

グラフ１３１０，１３２０の結果からわかるように、分散モニタ２００からのモニタ信号２０２を用いることにより、±４００ｐｓ／ｎｍといった広範囲での波長分散の制御が可能となる。

図１４Ｃのグラフ１３３０は、５６ギガビット／秒の擬似ＲＺ（８）−ＱＰＳＫ信号が伝送中に波長分散の影響を受けたとして、そのような光信号を図３に示した分散モニタ２００で受信した場合の、モニタ信号２０２の変化を示している。シンボルレートの１／８の周波数の成分の強度を用いてモニタ信号２０２を発生させている。モニタ信号の強度の変化は、グラフ１３２０に示すものと同様である。グラフ１３３０には、波長分散が正の領域しか示されていないが、波長分散に対するモニタ信号の変化は、ゼロ分散点をはさんで対称な形状であった。グラフ１３３０から分かるように、擬似ＲＺ（８）−ＱＰＳＫ信号であれば、モニタ信号２０２を用いて、±１０００ｐｓ／ｎｍといったさらに広い範囲で波長分散の制御を行うことが可能になる。

図１４Ｄのグラフ１３４０は、５６ギガビット／秒の擬似ＲＺ（１６）−ＱＰＳＫ信号が伝送中に波長分散の影響を受けたとして、そのような光信号を図３に示した分散モニタ２００で受信した場合の、モニタ信号２０２の変化を示している。シンボルレートの１／１６の周波数の成分の強度を用いてモニタ信号２０２を発生させている。モニタ信号の強度の変化は、グラフ１３２０に示すものと同様である。グラフ１３３０には、波長分散が正の領域しか示されていないが、波長分散に対するモニタ信号の変化は、ゼロ分散点をはさんで対称な形状であった。グラフ１３４０から分かるように、擬似ＲＺ（１６）−ＱＰＳＫ信号であれば、モニタ信号２０２を用いて、±２０００ｐｓ／ｎｍといったさらに広い範囲で波長分散の制御を行うことが可能になる。

またさらに広い範囲で波長分散の検出を行いたい場合には、擬似ＲＺ変調によりｎシンボルごとに光信号にディップを加えるとして、ｎの値を１６よりもさらに大きくすればよい。モニタ信号の発生には、そのようなｎの大きな場合のディップ周波数の成分の強度を用いればよい。

図１４Ｅのグラフ１３５０は、５６ギガビット／秒の擬似ＲＺ（８）−ＱＰＳＫ信号が伝送中に波長分散の影響を受けたとして、そのような光信号を図５に示した分散モニタ４００で受信した場合の、モニタ信号４０２の変化を示している。この場合のディップ周波数はシンボルレートの１／８である。分散モニタ４００では複数の周波数成分に基づいてモニタ信号を生成できることにより、ここでは、モニタ信号の生成に、ディップ周波数成分（すなわちシンボルレートの１／８）と、その２次及び４次の高調波成分（シンボルレートの１／４の成分とシンボルレートの１／２の成分）との３種類を用いるものとする。グラフ１３５０では、これらの周波数成分ごとにモニタ信号の強度の変化が示されている。シンボルレートの１／８の周波数成分による信号は曲線１３５１で示され、シンボルレートの１／４の周波数成分による信号は曲線１３５２で示され、シンボルレートの１／２の周波数成分による信号は曲線１３５３で示されている。いずれの信号も、その変化の形状は上述したグラフ１３２０における形状と同じであり、また、ゼロ分散点に対して対称な形状で変化する。

グラフ１３５０に示されるように、曲線１３５１を用いて、すなわち、ディップ周波数成分を用いてモニタ信号を生成すれば、波長分散の制御範囲を広く設定することができる。しかしながらこの場合、ゼロ分散の近傍でモニタ信号の変化率が小さいため、ゼロ分散の近傍で細かい制御を行うことが難しい。ゼロ分散の近傍での変化率が大きいのは、波形１３５３に示されるように、ディップ周波数の４次の高調波を用いて生成されるモニタ信号である。そこで、モニタ信号を生成するときにどの周波数成分を用いるかを選択することにより、制御範囲ごとに適切なダイナミックレンジを設定することでき、広範囲かつ高精度での波長分散の制御を行うことが可能になる。

以上、例示実施形態を説明した。以下、本発明の例示的な技術的な特徴を付記する。

［付記１］ 光信号を伝送する際に波長分散をモニタする方法であって、
シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出することと、
前記伝送路を伝送してきた前記光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出することと、
前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成することと、
を有する方法。

［付記２］ 帯域通過フィルタを用いて前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出する、付記１に記載の方法。

［付記３］ 前記伝送路から前記光信号を受信して得られる受信信号をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号に対してデジタル信号処理を行って前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出する、付記１に記載の方法。

［付記４］ 前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出する際に相異なる複数個の整数ｋを用いて複数の周波数成分のそれぞれごとに強度を検出し、
前記複数の周波数成分のそれぞれごとに前記モニタ信号を生成する、付記１乃至３のいずれか１項に記載の方法。

［付記５］ 光信号を伝送する際に波長分散を等化する方法であって、
シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出することと、
前記伝送路を伝送してきた前記光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出することと、
前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成することと、
前記モニタ信号によって表される値が最小となるように、前記光信号を等化する等化器を制御することと、
を有する方法。

［付記６］ 波長の異なる複数の光信号のそれぞれに対して前記ディップを印加し、
前記ディップが印加された前記複数の光信号を波長多重して前記伝送路に送出し、
受信した光信号を波長分離して波長ごとに前記モニタ信号を生成し、波長ごとに前記光信号を等化する、
付記５に記載の方法。

［付記７］ 波長の異なる複数の光信号のそれぞれに対して前記ディップを印加し、
前記ディップが印加された前記複数の光信号を波長多重して前記伝送路に送出し、
波長ごとに前記モニタ信号を生成し、
受信した光信号を波長分離して波長ごとの前記モニタ信号が表す値が最小となるように、前記波長分離を行う前の前記伝送路から受信した光信号を等化する、
付記５に記載の方法。

［付記８］ 偏波状態が異なる複数の光信号のそれぞれに対して、異なる繰り返し周波数でディップを印加し、
前記ディップが印加された前記複数の光信号を偏波多重して前記伝送路に送出し、
前記異なる繰り返し周波数ごとに前記モニタ信号を生成する、
付記５に記載の方法。

［付記９］ 帯域通過フィルタを用いて前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出する、付記５乃至８のいずれか１項に記載の方法。

［付記１０］ 前記伝送路から前記光信号を受信して得られる受信信号をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号に対してデジタル信号処理を行って前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出する、付記５乃至８のいずれか１項に記載の方法。

［付記１１］ 前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出する際に相異なる複数個の整数ｋを用いて複数の周波数成分のそれぞれごとに強度を検出し、
前記複数の周波数成分のそれぞれごとに前記モニタ信号を生成する、付記５乃至１０のいずれか１項に記載の方法。

［付記１２］ 前記複数の周波数成分のそれぞれごとの前記モニタ信号のうちのいずれか１つのモニタ信号を用いて前記等化器を制御する、付記１１に記載の方法。

［付記１３］ 波長分散量に応じ、前記複数の周波数成分のそれぞれごとの前記モニタ信号を切り替えて前記等化器を制御する、付記１１に記載の方法。

［付記１４］ 波長分散量と前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度との関係を表すルックアップテーブルを予め用意し、検出された強度に基づいて前記ルックアップテーブルを検索することにより、前記モニタ信号を生成する、付記１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。

［付記１５］ 光信号を伝送する際に波長分散をモニタする装置であって、
シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出する送信機と、
前記伝送路を伝送してきた前記光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出し、前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成する分散モニタと、
を有する装置。

［付記１６］ 前記送信機は、伝送すべきデータを示す信号によって光キャリアを変調する変調器と、変調後の光信号に対して前記ディップを印加する擬似ＲＺカーバーと、を備える、付記１５に記載の装置。

［付記１７］ 前記分散モニタは、前記伝送路から前記光信号を受信する受光素子と、前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出する帯域通過フィルタと、前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成するモニタ回路と、を備える、付記１５または１６に記載の装置。

［付記１８］ 前記分散モニタは、前記伝送路から前記光信号を受信して得られる受信信号をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号に対してデジタル信号処理を行って前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出し、前記モニタ信号を生成するデジタル信号処理ユニットを備える、付記１５または１６に記載の装置。

［付記１９］ 光信号を伝送する際に波長分散を等化する装置であって、
シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出する送信機と、
前記伝送路を伝送してきた前記光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出し、前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成する分散モニタと、
前記モニタ信号が表す値が最小となるように、前記伝送路から受信される光信号を等化する波長分散等化器と、
を有する装置。

［付記２０］ 前記送信機は、伝送すべきデータを示す信号によって光キャリアを変調する変調器と、変調後の光信号に対して前記ディップを印加する擬似ＲＺカーバーと、を備える、付記１９に記載の装置。

［付記２１］ 前記分散モニタは、前記伝送路から前記光信号を受信する受光素子と、前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出する帯域通過フィルタと、前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成するモニタ回路と、を備える、付記１９または２０に記載の装置。

［付記２２］ 前記分散モニタは、前記伝送路から前記光信号を受信して得られる受信信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、前記デジタル信号に対してデジタル信号処理を行って前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出し、前記モニタ信号を生成するデジタル信号処理ユニットを備える、付記１９または２０に記載の装置。

［付記２３］ 前記分散モニタは、波長分散量と前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度との関係を表すルックアップテーブルを備え、検出された強度に基づいて前記ルックアップテーブルを検索することにより、前記モニタ信号を生成する、付記１９乃至２２のいずれか１項に記載の装置。

［付記２４］ 光信号を伝送路に送出する送信機であって、
伝送すべきデータを示す信号によって光キャリアを変調する変調器と、
ｎを２以上の整数として、前記変調後の光信号に対し、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加する擬似ＲＺカーバーと、
を有する送信機。

［付記２５］ 伝送路を受信してきた光信号における波長分散をモニタする分散モニタであって、
前記光信号にはｎシンボルごとに擬似ＲＺ変調により光強度におけるディップが印加されており、
前記光信号を受光して受信信号に変換する受光素子と、
前記受信信号から、ｋを１以上の整数として、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出する帯域通過フィルタと、
前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成するモニタ回路と、
を有する分散モニタ。

［付記２６］ 伝送路を受信してきた光信号における波長分散をモニタする分散モニタであって、
前記光信号にはｎシンボルごとに擬似ＲＺ変調により光強度におけるディップが印加されており、
前記光信号を受光して受信信号に変換する受光素子と、
前記受信信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
前記デジタル信号に対してデジタル信号処理を行って前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出し、前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成するデジタル信号処理ユニットと、
を有する分散モニタ。

以上、例示実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の例示実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１０年１月５日に出願された日本国特許出願：特願２０１０−０００４９７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てを参照によりここに取り込む。

Claims (10)

1. 光信号を伝送する際に波長分散をモニタする方法であって、
   シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出することと、
   前記伝送路を伝送してきた前記光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出することと、
   前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成することと、
   を有する方法。
2. 光信号を伝送する際に波長分散を等化する方法であって、
   シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出することと、
   前記伝送路を伝送してきた前記光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出することと、
   前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成することと、
   前記モニタ信号によって表される値が最小となるように、前記光信号の波長分散を等化する等化器を制御することと、
   を有する方法。
3. 前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出する際に相異なる複数個の整数ｋを用いて複数の周波数成分のそれぞれごとに強度を検出し、
   前記複数の周波数成分のそれぞれごとに前記モニタ信号を生成する、請求項１または２に記載の方法。
4. 波長の異なる複数の光信号のそれぞれに対して前記ディップを印加し、
   前記ディップが印加された前記複数の光信号を波長多重して前記伝送路に送出し、
   受信した光信号を波長分離して波長ごとに前記モニタ信号を生成し、波長ごとに前記光信号の波長分散を等化する、
   請求項２または３に記載の方法。
5. 波長の異なる複数の光信号のそれぞれに対して前記ディップを印加し、
   前記ディップが印加された前記複数の光信号を波長多重して前記伝送路に送出し、
   波長ごとに前記モニタ信号を生成し、
   受信した光信号を波長分離して波長ごとの前記モニタ信号が表す値が最小となるように、前記波長分離を行う前の前記伝送路から受信した光信号の波長分散を等化する、
   請求項２または３に記載の方法。
6. 偏波状態が異なる複数の光信号のそれぞれに対して、異なる繰り返し周波数でディップを印加し、
   前記ディップが印加された前記複数の光信号を偏波多重して前記伝送路に送出し、
   前記異なる繰り返し周波数ごとに前記モニタ信号を生成する、
   請求項２または３に記載の方法。
7. 波長分散量と前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度との関係を表すルックアップテーブルを予め用意し、検出された強度に基づいて前記ルックアップテーブルを検索することにより、前記モニタ信号を生成する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 光信号を伝送する際に波長分散をモニタする装置であって、
   シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出する送信機と、
   前記伝送路を伝送してきた前記光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出し、前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成する分散モニタと、
   を有する装置。
9. 光信号を伝送する際に波長分散を等化する装置であって、
   シンボルレートがｆである光信号に対し、ｎを２以上の整数として、擬似ＲＺ変調により、ｎシンボルごとに光強度にディップを印加し、ディップが印加された光信号を伝送路に送出する送信機と、
   前記伝送路を伝送してきた前記光信号を受信し、ｋを１以上の整数として、受信した信号から、ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度を検出し、前記検出した強度に基づいて、波長分散量を表すモニタ信号を生成する分散モニタと、
   前記モニタ信号が表す値が最小となるように、前記伝送路から受信される光信号の波長分散を等化する波長分散等化器と、
   を有する装置。
10. 前記分離モニタは、波長分散量と前記ｋ×ｆ／ｎの周波数成分の強度との関係を表すルックアップテーブルを備え、検出された強度に基づいて前記ルックアップテーブルを検索することにより前記モニタ信号を生成する、請求項８または９に記載の装置。

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