JPH06132895A - 光パワー変化補償回路及び光伝送装置 - Google Patents
光パワー変化補償回路及び光伝送装置Info
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- JPH06132895A JPH06132895A JP4281362A JP28136292A JPH06132895A JP H06132895 A JPH06132895 A JP H06132895A JP 4281362 A JP4281362 A JP 4281362A JP 28136292 A JP28136292 A JP 28136292A JP H06132895 A JPH06132895 A JP H06132895A
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- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
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Abstract
(57)【要約】
【目的】波長多重光伝送システムにて問題となるクロス
位相変調に起因する伝送特性劣化を低減する。 【構成】波長多重光伝送装置における光送信装置内に、
波長多重光信号の光パワー変化を検出する手段と、該変
化を補償する光信号を発生する手段と、該補償光信号を
波長多重光信号に合波して光ファイバに送出する手段と
を設ける。 【効果】光ファイバ内における光パワーを一定に保つこ
とができるので、光パワー変化に起因するクロス位相変
調を低減でき、その結果、伝送特性の劣化を低減でき
る。
位相変調に起因する伝送特性劣化を低減する。 【構成】波長多重光伝送装置における光送信装置内に、
波長多重光信号の光パワー変化を検出する手段と、該変
化を補償する光信号を発生する手段と、該補償光信号を
波長多重光信号に合波して光ファイバに送出する手段と
を設ける。 【効果】光ファイバ内における光パワーを一定に保つこ
とができるので、光パワー変化に起因するクロス位相変
調を低減でき、その結果、伝送特性の劣化を低減でき
る。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、波長多重を用いた光フ
ァイバ伝送装置に係わり、特に、光ファイバ中の非線形
光学現象の一つであるクロス位相変調に起因する伝送特
性劣化の低減に有効な光伝送装置に関する。
ァイバ伝送装置に係わり、特に、光ファイバ中の非線形
光学現象の一つであるクロス位相変調に起因する伝送特
性劣化の低減に有効な光伝送装置に関する。
【従来の技術】クロス位相変調に起因する伝送特性劣化
という問題は、例えば、文献 G. Agrawal著, “Nonline
ar Fiber Optics,”にて指摘されているが、解決方法に
ついての提案は未だない。
という問題は、例えば、文献 G. Agrawal著, “Nonline
ar Fiber Optics,”にて指摘されているが、解決方法に
ついての提案は未だない。
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、クロ
ス位相変調に起因する伝送特性劣化という問題を解決す
ることにある。
ス位相変調に起因する伝送特性劣化という問題を解決す
ることにある。
【課題を解決するための手段】クロス位相変調とは、波
長多重光ファイバ伝送において、ある波長の光信号が、
波長多重光信号（主信号）の光パワーにほぼ比例した位
相変調を受ける現象である。本発明では、光送信装置に
おいて主信号の光パワー変化を検出し、該変化を補償す
る補償光信号を発生し、該補償光信号を主信号に合波
し、光ファイバに入力する光パワーを一定に保つことに
より、光パワー変動に起因するクロス位相変調を低減す
るものである。
長多重光ファイバ伝送において、ある波長の光信号が、
波長多重光信号（主信号）の光パワーにほぼ比例した位
相変調を受ける現象である。本発明では、光送信装置に
おいて主信号の光パワー変化を検出し、該変化を補償す
る補償光信号を発生し、該補償光信号を主信号に合波
し、光ファイバに入力する光パワーを一定に保つことに
より、光パワー変動に起因するクロス位相変調を低減す
るものである。
【作用】Ｎ波長の波長多重光ファイバ伝送システムを考
える。各波長の光パワーはＰ1〜ＰN とし、最大パワー
ＰMax および最小パワーＰMin はすべて等しいものとす
る。この時、クロス位相変調によりｊ番目の波長（以
下、チャネルｊと呼ぶ、ｊ＝１〜Ｎ）に生ずる位相変化
φj は、前記文献の第７章にて導出されており、次式に
て表される。
える。各波長の光パワーはＰ1〜ＰN とし、最大パワー
ＰMax および最小パワーＰMin はすべて等しいものとす
る。この時、クロス位相変調によりｊ番目の波長（以
下、チャネルｊと呼ぶ、ｊ＝１〜Ｎ）に生ずる位相変化
φj は、前記文献の第７章にて導出されており、次式に
て表される。
【数１】 上式において、γは光ファイバの非線形定数であり、Ｌ
effは光ファイバの有効長である。上式によれば、位相
変化はチャネルｊ自身の光パワーＰjと他のチャネルの
光パワーの２倍の和２ΣＰn （但し、n＝１〜Ｎ、n≠
ｊ）に比例して時間的に変化する。位相変化量の最大値
は、各波長の光信号が同時に最大パワーとなった場合の
位相変化と最小パワーとなった場合の位相変化の差であ
り、次式となる。
effは光ファイバの有効長である。上式によれば、位相
変化はチャネルｊ自身の光パワーＰjと他のチャネルの
光パワーの２倍の和２ΣＰn （但し、n＝１〜Ｎ、n≠
ｊ）に比例して時間的に変化する。位相変化量の最大値
は、各波長の光信号が同時に最大パワーとなった場合の
位相変化と最小パワーとなった場合の位相変化の差であ
り、次式となる。
【数２】 Δφj＝φj（最大値）−φj（最小値） ＝γＬeff［ＰMax＋２（Ｎ−１）ＰMax］ −γＬeff［ＰMin＋２（Ｎ−１）ＰMin］ ＝γＬeff（２Ｎ−１）（ＰMax−ＰMin） （２） ここで、全チャネルの光パワーの和をＰSUM （＝ΣＰ
n 、ｎ＝１〜Ｎ）で表し、補償光信号の光パワーＰC を
次式のように設定する。
n 、ｎ＝１〜Ｎ）で表し、補償光信号の光パワーＰC を
次式のように設定する。
【数３】 ＰC＝ＮＰMax−ＰSUM （３） 数（３）の補償光信号を波長多重光信号に合波（波長多
重）すると、クロス位相変調によりチャネルｊの位相に
生ずる変化φj'は次式となる。
重）すると、クロス位相変調によりチャネルｊの位相に
生ずる変化φj'は次式となる。
【数４】 数（４）によると、位相変化φj'はＮＰMax およびＰj
に依存するが、ＮＰMaxは定数であり、従って、ＮＰ
Max に起因する位相変化（数（４）第１項）も定数とな
り、時間的に変化しない。一方、Ｐj は時間的に変化す
るため、Ｐj に起因する位相変化（数（４）第２項）も
時間的に変化する。従って、伝送特性に影響を及ぼす位
相変化は数（４）における第２項のγＬeffＰjのみであ
り、位相変化量の最大値は次式となる。
に依存するが、ＮＰMaxは定数であり、従って、ＮＰ
Max に起因する位相変化（数（４）第１項）も定数とな
り、時間的に変化しない。一方、Ｐj は時間的に変化す
るため、Ｐj に起因する位相変化（数（４）第２項）も
時間的に変化する。従って、伝送特性に影響を及ぼす位
相変化は数（４）における第２項のγＬeffＰjのみであ
り、位相変化量の最大値は次式となる。
【数５】 Δφj'＝φj'（最大値）−φj'（最小値） ＝γＬeffＰMax−γＬeffＰMin ＝γＬeff（ＰMax−ＰMin） （５） 以上をまとめると、補償光信号を用いない場合と用いた
場合それぞれの位相変化量の最大値は数（２）および数
（５）にて与えられる。位相偏移量の最大値が小さけれ
ば、伝送特性がクロス位相変調により受ける劣化も小さ
い。そこで、数（２）に対する数（５）の比を求めると
次式を得る。
場合それぞれの位相変化量の最大値は数（２）および数
（５）にて与えられる。位相偏移量の最大値が小さけれ
ば、伝送特性がクロス位相変調により受ける劣化も小さ
い。そこで、数（２）に対する数（５）の比を求めると
次式を得る。
【数６】 数（６）より、補償光信号を合波することにより、位相
変化量は１／（２Ｎ−１）に低減されるていることがわ
かる。即ち、補償光信号を用いた本発明により、クロス
位相変調を低減でき、伝送特性劣化を低減できるという
効果を得る。
変化量は１／（２Ｎ−１）に低減されるていることがわ
かる。即ち、補償光信号を用いた本発明により、クロス
位相変調を低減でき、伝送特性劣化を低減できるという
効果を得る。
【実施例】図１には、本発明を実現するための光送信装
置の第１実施例を示す。データ１〜データＮはそれぞれ
波長が異なるレーザ（送信用レーザ）にて光信号に変換
した後に合波する。合波器は、例えば光カプラやグレー
ティングを用いた光フィルタ等にて実現できる。合波器
出力として得られる波長多重光信号（主信号）は光アン
プにて増幅される。該光送信装置から出力した主信号
は、光パワー変化補償回路２−１に入力する。該補償回
路では、まず主信号を分岐器により２分岐する。分岐に
より得られた第１の主信号の光パワーをＰSUM とし（最
大値はＮＰMax）、第２の主信号の光パワーをｋＰSUM
とする（最大値はｋＮＰMax 、ｋは分岐器により決まる
定数）。第１の主信号の光パワーの波形例を図２（ａ）
に示す。第２の主信号は受光器に入力する。該受光器は
光パワーに比例する電圧（あるいは電流）信号Ｖｐ（＝
ｋＫＰSUM 、Ｋは受光器により決まる定数）を出力す
る。減算器では基準信号Ｖｏから信号Ｖｐを減算し、そ
の差信号ΔＶ（＝Ｖｏ−Ｖｐ）を出力する。Ｖｏの値と
しては、例えば、信号Ｖｐの最大値ｋＫＮＰMax に設定
すればよい。このとき、差信号ΔＶはｋＫ（ＮＰMax −
ＰSUM）に等しくなる。加算器では、差信号ΔＶにバイ
アス信号Ｖｂを加算し、信号（Ｖｂ＋ΔＶ）をドライブ
回路に入力する。ドライブ回路は信号（Ｖｂ＋ΔＶ）に
比例する電流で補償用レーザを駆動する。例えば、信号
Ｖｂをレーザの閾値電流に対応する値に設定すれば、レ
ーザは差信号ΔＶに比例する光パワーｋＫＬ（ＮＰMax
−ＰＳＵＭ）の光信号を出力する（Ｌはレーザにより決
まる定数）。ここで補償用レーザの波長は送信用レーザ
とは異なる値に設定するものとする。補償用レーザから
の光信号は光アンプにて増幅し、光パワーｇｋＫＬ（Ｎ
ＰＭａｘ −ＰSUM）の補償光信号として出力する（ｇ
は光アンプの利得）。ここで、定数の積ｇｋＫＬが１に
等しくなるように各定数ｇ、ｋ、Ｋ、Ｌを設定すれば、
該光アンプから出力される補償光信号のパワーは数
（３）のＰCに等しくなる（図２（ｂ）に波形例を示
す）。従って、この補償光信号を上記第１の主信号に合
波すると、図２（ｃ）に示すような光パワー一定の光信
号を得ることができ、その結果、位相変化量を数（６）
に示すように１／（２Ｎ−１）に低減することができ
る。即ち、本実施例によりクロス位相変調を低減でき、
伝送特性劣化を低減できるという効果を得る。なお、１
−１は本実施例の光送信装置全体を表している。なお、
図３には主信号および補償光信号のスペクトル配置例を
示す。同図に示すように、補償光信号を主信号（チャネ
ル１〜チャネルＮ）より短波長側に配置しても（同図
（ａ））、長波長側に配置しても（同図（ｂ））、ま
た、主信号を構成するチャネルとチャネルの間に配置し
ても（同図（ｃ）ではチャネルｎとチャネルｎ＋１の
間、但し、１≦ｎ≦Ｎ）、上記効果を得ることができ
る。図４には、本発明を実現するための光送信装置の第
２実施例を示す。本実施例と第１実施例との相違は、主
信号の光パワーに生ずる変化を、電気信号（データ１〜
データＮ）の検出により間接的に求めるものである。図
４に示すように、各データ信号はレーザを変調する前に
２分岐され、一方はレーザの変調に用い、他方は光パワ
ー変化補償回路に入力する。各レーザからの出力光信号
は、第１実施例と同様に合波器にて多重され、光アンプ
にて増幅された後に主信号として出力される（波形は図
２（ａ）と同じ）。一方、該光パワー変化補償回路に入
力したデータ１〜データＮは、加算器にて加算された後
に、減算器に入力し、基準値（例えばＮ）との差を検出
する。その後段の加算器では該減算器の出力にバイアス
値を加算して、ドライブ回路に入力する。該ドライブ回
路は補償用レーザを駆動し、補償光信号（波形図２
（ｂ））を出力する。最後に上記主信号と上記補償光信
号とは合波器にて合波されて、光ファイバへと送出され
る。このとき、該補償光信号の波形は、主信号の変化を
補償する波形となっているので、主信号と補償光信号の
和は一定値となる。即ち、図２（ｃ）の波形の光信号が
光ファイバに送出されるので、数（６）にて示されるよ
うに、クロス位相変調に起因する位相変化を１／（２Ｎ
−１）に抑圧することができるという効果を得る。な
お、図中の１−２は本実施例の光送信装置全体を表して
いる。なお、本実施例では、各データ信号間のビット同
期がとれている場合には、上記分岐データの加算はさら
に容易となる。なお、上記第１及び第２実施例では、レ
ーザの直接変調により光信号への変調（光強度変調、光
振幅変調、光周波数変調等）を実現しているが、光の変
調器を用いて光信号への変調を実現してもよい。変調器
は、例えば、電界吸収型やマッハツェンダ型の変調器に
て実現することができる。変調器はレーザから出力する
パワー一定の光を入力とし、該入力光に対して、変調器
に印加される電気信号に応じた変調（光強度変調、光振
幅変調、光位相変調等）を施して出力する。上記変調器
を用いると、光強度変調（あるいは光振幅変調）時にレ
ーザの直接変調により生ずるチャーピングに起因する伝
送特性劣化を避けることができるという効果を得られ
る。図５には本発明を実現するための光送信装置の第３
実施例を示す。本実施例では、光信号の変調にマッハツ
ェンダ型の変調器を用いている。マッハツェンダ型変調
器（ＭＺ型変調器）は原理的に２つの出力ポートを有
し、２つの出力ポートからの光パワーの和は一定値とな
る。即ち、第１のポートからの出力には、データに対応
した変調が施されており、第２出力ポートからは、該一
定値から第１出力ポートからのパワーを減算した残りの
光パワー（補信号）が出力されている。従って、各チャ
ネルの第２出力ポートからの光パワーの合計と、各チャ
ネルの第１出力ポートからの光パワーの合計（主信号の
パワーに比例）の和もやはり一定値となる。従って、第
２ポートからの出力パワーの合計に比例する光パワーの
信号を補償光信号とし、主信号に合波すると、上記第１
及び第２実施例の場合と同様に、光パワー一定の光信号
を光ファイバに送出することができ、クロス位相変調を
低減することができる。以上の原理を実現するため、図
５では、各変調器の第１出力ポートからの出力は合波器
に入力した後に増幅して主信号とし、第２出力ポートか
らの出力は他の合波器にて合波した後にそのパワーを受
光器にて検出している。さらに、該検出信号をドライブ
回路に入力し、該ドライブ回路は補償用変調器を変調し
ている。該変調器には、補償用レーザからの出力光が入
力している。該変調器からの出力光信号は光アンプにて
増幅され、補償光信号として出力され、合波器にて主信
号に合波され、光ファイバには光パワー一定の光信号が
送出される。本発明によれば第１実施例と同様の効果を
得ると同時に、チャーピングに起因する伝送特性劣化を
避けることができ、且つ、第１実施例の光パワー変化補
償回路に必要とされた減算器および加算器を省略できる
という効果も得る。図中の１−３は本実施例の光送信装
置全体を表している。なお、上記受光器により検出され
た信号は、第１及び第２実施例の場合と同様に、バイア
ス信号を加算し、ドライブ回路を用いて補償用レーザを
直接変調してもよい。なお、上記光送信装置１−１、
２、３において、光アンプは必要に応じて省略してもよ
い。図６には、図１、図４あるいは図５に示す光送信装
置１を用いた光ファイバ伝送システムの第１実施例を示
す。データ１〜データＮは該光送信装置により補償光信
号を合波した主信号に変換され、光ファイバに送出され
る。送出された光信号は図２（ｃ）に示すように一定の
光パワーを有している。光信号は、光ファイバを伝搬
後、光アンプ（エルビウムドープ光ファイバアンプ、半
導体アンプ等）にて増幅されて、後段の光ファイバにて
再び伝送される。このとき、チャネル１〜Ｎの光信号と
補償光信号の波長を光アンプの帯域内に設定しておけ
ば、各信号は同じ利得にて増幅されるため、該光アンプ
からの出力光信号のパワーもまた一定値となる。即ち、
クロス位相変調に起因する位相変化を１／（２Ｎ−１）
に抑圧することができるという効果を得る。光受信装置
では、光信号を光アンプにて増幅した後に分波器にて各
波長に分波し、各受信器にてデータ１〜データＮにそれ
ぞれ変換する。本実施例によれば、光中継増幅を用いた
光伝送システムにおいてもクロス位相変調低減の効果を
得ることができる。なお、本発明は、図６記載の構成の
みに限定されない。即ち、光アンプの段数はシステムに
要求される伝送距離により適宜偏光することができる。
例えば、短距離伝送の場合には、光アンプを用いなくて
もよい。また、光信号を途中で分岐あるいは分波して、
複数の光受信器に分配しても上記効果を得ることができ
る。図７（ａ）（ｂ）には、図１、図４あるいは図５に
示す光送信装置を用いた光ファイバ伝送システムの第２
実施例を示す。本実施例は、光パワー変化補償回路を光
アンプ（図中では、光パワー変化補償回路付光アンプ４
と表記）にも適用した伝送システムの実施例である。光
ファイバは波長分散を有するため、波長多重信号である
主信号を長距離伝送すると、チャネルごとに異なる伝搬
遅延を受ける。この結果、長距離伝送後の主信号の光パ
ワーの波形は、光送信装置における波形とは異なったも
のとなる。補償光信号は、光送信装置における主信号波
形を補償する波形を有しているため、長距離伝送後には
主信号波形変化を正確に補償することができない。本実
施例では、光中継増幅器にて主信号の波形変化に対応し
た新たな補償光信号を主信号に合波するものであり、光
ファイバに分散があってもクロス位相変調低減の効果を
有する。上記原理を実現するため、同図（ａ）の光パワ
ー変化補償回路付光アンプ４−１では、まず、送られて
きた光信号から主信号を光フィルタ（あるいは分波器）
にて分離し、主信号のみを光アンプにて増幅する。増幅
された主信号は、例えば、図１と同じ構成の光パワー変
化補償回路２−１にて、光パワー変化を補償する補償光
信号と合波され、パワー一定の光信号として光ファイバ
に送出される。なお、光フィルタと光アンプの順番は逆
でもよい。後段にも同様の構成の光パワー変化補償回路
付光アンプを用いれば、光ファイバによる伝送距離が長
距離化して、分散により主信号の波形が変化を受けて
も、光アンプ毎に新たな補償光信号を合波でき、光パワ
ーを一定に保てる。即ち、クロス位相変調を低減できる
という効果を得ることができる。なお、光パワー変化補
償回路の構成は、主信号のパワー変化を補償する補償光
信号を合波して出力できるのであれば、２−１以外の構
成であってもかまわない。図８（ａ）には、４−１に設
けた光フィルタの通過特性例を示す。同図のように、主
信号（チャネル１〜チャネルＮ）のみが光フィルタの帯
域内となっている。なお、光フィルタのかわりに分波器
を用いれば、補償用光信号も抽出でき、補償用光信号に
載せた情報（制御情報、監視信号、等）を検出すること
もできる。なお、図８（ｂ）に示すように、補償光信号
を光アンプの帯域外に設定しておけば、図７の分波器は
省略することができ、光パワー変化補償回路付光アンプ
の構成を簡易化できるという効果も得る。この場合の伝
送システムおよび光パワー変化補償回路付光アンプ４−
２の構成例を図７（ｂ）に示す。光送信装置および光受
信装置は、同図（ａ）の場合と同様である。
置の第１実施例を示す。データ１〜データＮはそれぞれ
波長が異なるレーザ（送信用レーザ）にて光信号に変換
した後に合波する。合波器は、例えば光カプラやグレー
ティングを用いた光フィルタ等にて実現できる。合波器
出力として得られる波長多重光信号（主信号）は光アン
プにて増幅される。該光送信装置から出力した主信号
は、光パワー変化補償回路２−１に入力する。該補償回
路では、まず主信号を分岐器により２分岐する。分岐に
より得られた第１の主信号の光パワーをＰSUM とし（最
大値はＮＰMax）、第２の主信号の光パワーをｋＰSUM
とする（最大値はｋＮＰMax 、ｋは分岐器により決まる
定数）。第１の主信号の光パワーの波形例を図２（ａ）
に示す。第２の主信号は受光器に入力する。該受光器は
光パワーに比例する電圧（あるいは電流）信号Ｖｐ（＝
ｋＫＰSUM 、Ｋは受光器により決まる定数）を出力す
る。減算器では基準信号Ｖｏから信号Ｖｐを減算し、そ
の差信号ΔＶ（＝Ｖｏ−Ｖｐ）を出力する。Ｖｏの値と
しては、例えば、信号Ｖｐの最大値ｋＫＮＰMax に設定
すればよい。このとき、差信号ΔＶはｋＫ（ＮＰMax −
ＰSUM）に等しくなる。加算器では、差信号ΔＶにバイ
アス信号Ｖｂを加算し、信号（Ｖｂ＋ΔＶ）をドライブ
回路に入力する。ドライブ回路は信号（Ｖｂ＋ΔＶ）に
比例する電流で補償用レーザを駆動する。例えば、信号
Ｖｂをレーザの閾値電流に対応する値に設定すれば、レ
ーザは差信号ΔＶに比例する光パワーｋＫＬ（ＮＰMax
−ＰＳＵＭ）の光信号を出力する（Ｌはレーザにより決
まる定数）。ここで補償用レーザの波長は送信用レーザ
とは異なる値に設定するものとする。補償用レーザから
の光信号は光アンプにて増幅し、光パワーｇｋＫＬ（Ｎ
ＰＭａｘ −ＰSUM）の補償光信号として出力する（ｇ
は光アンプの利得）。ここで、定数の積ｇｋＫＬが１に
等しくなるように各定数ｇ、ｋ、Ｋ、Ｌを設定すれば、
該光アンプから出力される補償光信号のパワーは数
（３）のＰCに等しくなる（図２（ｂ）に波形例を示
す）。従って、この補償光信号を上記第１の主信号に合
波すると、図２（ｃ）に示すような光パワー一定の光信
号を得ることができ、その結果、位相変化量を数（６）
に示すように１／（２Ｎ−１）に低減することができ
る。即ち、本実施例によりクロス位相変調を低減でき、
伝送特性劣化を低減できるという効果を得る。なお、１
−１は本実施例の光送信装置全体を表している。なお、
図３には主信号および補償光信号のスペクトル配置例を
示す。同図に示すように、補償光信号を主信号（チャネ
ル１〜チャネルＮ）より短波長側に配置しても（同図
（ａ））、長波長側に配置しても（同図（ｂ））、ま
た、主信号を構成するチャネルとチャネルの間に配置し
ても（同図（ｃ）ではチャネルｎとチャネルｎ＋１の
間、但し、１≦ｎ≦Ｎ）、上記効果を得ることができ
る。図４には、本発明を実現するための光送信装置の第
２実施例を示す。本実施例と第１実施例との相違は、主
信号の光パワーに生ずる変化を、電気信号（データ１〜
データＮ）の検出により間接的に求めるものである。図
４に示すように、各データ信号はレーザを変調する前に
２分岐され、一方はレーザの変調に用い、他方は光パワ
ー変化補償回路に入力する。各レーザからの出力光信号
は、第１実施例と同様に合波器にて多重され、光アンプ
にて増幅された後に主信号として出力される（波形は図
２（ａ）と同じ）。一方、該光パワー変化補償回路に入
力したデータ１〜データＮは、加算器にて加算された後
に、減算器に入力し、基準値（例えばＮ）との差を検出
する。その後段の加算器では該減算器の出力にバイアス
値を加算して、ドライブ回路に入力する。該ドライブ回
路は補償用レーザを駆動し、補償光信号（波形図２
（ｂ））を出力する。最後に上記主信号と上記補償光信
号とは合波器にて合波されて、光ファイバへと送出され
る。このとき、該補償光信号の波形は、主信号の変化を
補償する波形となっているので、主信号と補償光信号の
和は一定値となる。即ち、図２（ｃ）の波形の光信号が
光ファイバに送出されるので、数（６）にて示されるよ
うに、クロス位相変調に起因する位相変化を１／（２Ｎ
−１）に抑圧することができるという効果を得る。な
お、図中の１−２は本実施例の光送信装置全体を表して
いる。なお、本実施例では、各データ信号間のビット同
期がとれている場合には、上記分岐データの加算はさら
に容易となる。なお、上記第１及び第２実施例では、レ
ーザの直接変調により光信号への変調（光強度変調、光
振幅変調、光周波数変調等）を実現しているが、光の変
調器を用いて光信号への変調を実現してもよい。変調器
は、例えば、電界吸収型やマッハツェンダ型の変調器に
て実現することができる。変調器はレーザから出力する
パワー一定の光を入力とし、該入力光に対して、変調器
に印加される電気信号に応じた変調（光強度変調、光振
幅変調、光位相変調等）を施して出力する。上記変調器
を用いると、光強度変調（あるいは光振幅変調）時にレ
ーザの直接変調により生ずるチャーピングに起因する伝
送特性劣化を避けることができるという効果を得られ
る。図５には本発明を実現するための光送信装置の第３
実施例を示す。本実施例では、光信号の変調にマッハツ
ェンダ型の変調器を用いている。マッハツェンダ型変調
器（ＭＺ型変調器）は原理的に２つの出力ポートを有
し、２つの出力ポートからの光パワーの和は一定値とな
る。即ち、第１のポートからの出力には、データに対応
した変調が施されており、第２出力ポートからは、該一
定値から第１出力ポートからのパワーを減算した残りの
光パワー（補信号）が出力されている。従って、各チャ
ネルの第２出力ポートからの光パワーの合計と、各チャ
ネルの第１出力ポートからの光パワーの合計（主信号の
パワーに比例）の和もやはり一定値となる。従って、第
２ポートからの出力パワーの合計に比例する光パワーの
信号を補償光信号とし、主信号に合波すると、上記第１
及び第２実施例の場合と同様に、光パワー一定の光信号
を光ファイバに送出することができ、クロス位相変調を
低減することができる。以上の原理を実現するため、図
５では、各変調器の第１出力ポートからの出力は合波器
に入力した後に増幅して主信号とし、第２出力ポートか
らの出力は他の合波器にて合波した後にそのパワーを受
光器にて検出している。さらに、該検出信号をドライブ
回路に入力し、該ドライブ回路は補償用変調器を変調し
ている。該変調器には、補償用レーザからの出力光が入
力している。該変調器からの出力光信号は光アンプにて
増幅され、補償光信号として出力され、合波器にて主信
号に合波され、光ファイバには光パワー一定の光信号が
送出される。本発明によれば第１実施例と同様の効果を
得ると同時に、チャーピングに起因する伝送特性劣化を
避けることができ、且つ、第１実施例の光パワー変化補
償回路に必要とされた減算器および加算器を省略できる
という効果も得る。図中の１−３は本実施例の光送信装
置全体を表している。なお、上記受光器により検出され
た信号は、第１及び第２実施例の場合と同様に、バイア
ス信号を加算し、ドライブ回路を用いて補償用レーザを
直接変調してもよい。なお、上記光送信装置１−１、
２、３において、光アンプは必要に応じて省略してもよ
い。図６には、図１、図４あるいは図５に示す光送信装
置１を用いた光ファイバ伝送システムの第１実施例を示
す。データ１〜データＮは該光送信装置により補償光信
号を合波した主信号に変換され、光ファイバに送出され
る。送出された光信号は図２（ｃ）に示すように一定の
光パワーを有している。光信号は、光ファイバを伝搬
後、光アンプ（エルビウムドープ光ファイバアンプ、半
導体アンプ等）にて増幅されて、後段の光ファイバにて
再び伝送される。このとき、チャネル１〜Ｎの光信号と
補償光信号の波長を光アンプの帯域内に設定しておけ
ば、各信号は同じ利得にて増幅されるため、該光アンプ
からの出力光信号のパワーもまた一定値となる。即ち、
クロス位相変調に起因する位相変化を１／（２Ｎ−１）
に抑圧することができるという効果を得る。光受信装置
では、光信号を光アンプにて増幅した後に分波器にて各
波長に分波し、各受信器にてデータ１〜データＮにそれ
ぞれ変換する。本実施例によれば、光中継増幅を用いた
光伝送システムにおいてもクロス位相変調低減の効果を
得ることができる。なお、本発明は、図６記載の構成の
みに限定されない。即ち、光アンプの段数はシステムに
要求される伝送距離により適宜偏光することができる。
例えば、短距離伝送の場合には、光アンプを用いなくて
もよい。また、光信号を途中で分岐あるいは分波して、
複数の光受信器に分配しても上記効果を得ることができ
る。図７（ａ）（ｂ）には、図１、図４あるいは図５に
示す光送信装置を用いた光ファイバ伝送システムの第２
実施例を示す。本実施例は、光パワー変化補償回路を光
アンプ（図中では、光パワー変化補償回路付光アンプ４
と表記）にも適用した伝送システムの実施例である。光
ファイバは波長分散を有するため、波長多重信号である
主信号を長距離伝送すると、チャネルごとに異なる伝搬
遅延を受ける。この結果、長距離伝送後の主信号の光パ
ワーの波形は、光送信装置における波形とは異なったも
のとなる。補償光信号は、光送信装置における主信号波
形を補償する波形を有しているため、長距離伝送後には
主信号波形変化を正確に補償することができない。本実
施例では、光中継増幅器にて主信号の波形変化に対応し
た新たな補償光信号を主信号に合波するものであり、光
ファイバに分散があってもクロス位相変調低減の効果を
有する。上記原理を実現するため、同図（ａ）の光パワ
ー変化補償回路付光アンプ４−１では、まず、送られて
きた光信号から主信号を光フィルタ（あるいは分波器）
にて分離し、主信号のみを光アンプにて増幅する。増幅
された主信号は、例えば、図１と同じ構成の光パワー変
化補償回路２−１にて、光パワー変化を補償する補償光
信号と合波され、パワー一定の光信号として光ファイバ
に送出される。なお、光フィルタと光アンプの順番は逆
でもよい。後段にも同様の構成の光パワー変化補償回路
付光アンプを用いれば、光ファイバによる伝送距離が長
距離化して、分散により主信号の波形が変化を受けて
も、光アンプ毎に新たな補償光信号を合波でき、光パワ
ーを一定に保てる。即ち、クロス位相変調を低減できる
という効果を得ることができる。なお、光パワー変化補
償回路の構成は、主信号のパワー変化を補償する補償光
信号を合波して出力できるのであれば、２−１以外の構
成であってもかまわない。図８（ａ）には、４−１に設
けた光フィルタの通過特性例を示す。同図のように、主
信号（チャネル１〜チャネルＮ）のみが光フィルタの帯
域内となっている。なお、光フィルタのかわりに分波器
を用いれば、補償用光信号も抽出でき、補償用光信号に
載せた情報（制御情報、監視信号、等）を検出すること
もできる。なお、図８（ｂ）に示すように、補償光信号
を光アンプの帯域外に設定しておけば、図７の分波器は
省略することができ、光パワー変化補償回路付光アンプ
の構成を簡易化できるという効果も得る。この場合の伝
送システムおよび光パワー変化補償回路付光アンプ４−
２の構成例を図７（ｂ）に示す。光送信装置および光受
信装置は、同図（ａ）の場合と同様である。
【発明の効果】本発明によれば、光ファイバ中を伝搬す
る光信号のパワーを一定にできるので、クロス位相変調
を低減でき、伝送特性劣化を低減できるという効果を得
る。
る光信号のパワーを一定にできるので、クロス位相変調
を低減でき、伝送特性劣化を低減できるという効果を得
る。
【図１】本発明の光送信装置の第１実施例。
【図２】本発明の光送信装置各部における光パワーの波
形。
形。
【図３】本発明における主信号および補償光信号のスペ
クトル配置例。
クトル配置例。
【図４】本発明の光送信装置の第２実施例。
【図５】本発明の光送信装置の第３実施例。
【図６】本発明の伝送システムの第１実施例。
【図７】本発明の伝送システムの第２実施例。
【図８】図７における光フィルタ通過域特性および光ア
ンプ帯域特性の例。
ンプ帯域特性の例。
１…光送信装置、２…光パワー変化補償回路、３…光受
信装置、４…光パワー変化補償回路付光アンプ。
信装置、４…光パワー変化補償回路付光アンプ。
Claims (16)
- 【請求項１】波長多重光信号（主信号）を入力とし、該
主信号の光パワーの変化分ΔＰを検出する手段と、該主
信号とは異なる波長を有し、且つ、光パワーが略（Ｐ0
−ΔＰ）である補償光信号（Ｐ0は定数、Ｐ0≧ΔＰ）を
出力する手段と、該主信号と該補償光信号を合波して、
光パワーが一定値Ｐ0である光信号を出力する手段とか
ら構成されることを特徴とする光パワー変化補償回路。 - 【請求項２】波長多重光信号（主信号）を第１および第
２主信号に分岐する分岐器と、第２主信号を入力とし
て、該主信号の光パワーに比例する電気信号を出力する
受光器と、基準信号から該電気信号を減算する減算器
と、該減算器からの出力信号にバイアス信号を加算する
加算器と、該加算器からの出力信号に比例する電流にて
レーザを駆動するドライブ回路と、該ドライブ回路によ
り駆動されて、ドライブ電流から閾値電流を差し引いた
電流にほぼ比例するパワーの光信号（補償光信号）を出
力するレーザと、該補償光信号と上記第１主信号とを合
波する合波器とから構成され、該合波器からの出力光信
号は略一定の光パワーを有することを特徴とする光パワ
ー変化補償回路。 - 【請求項３】波長多重光信号（主信号）を第１および第
２主信号に分岐する分岐器と、第２主信号を入力とし
て、該主信号の光パワーに比例する電気信号を出力する
受光器と、該電気信号に比例する電圧あるいは電流信号
により補償用変調器を変調して補償光信号を出力する変
調器と、上記主信号とは異なる波長を有し、且つ、該変
調器に光を入力する半導体レーザと、該補償光信号と上
記第１主信号とを合波する合波器とから構成され、該合
波器からの出力光信号は略一定の光パワーを有すること
を特徴とする光パワー変化補償回路。 - 【請求項４】波長がそれぞれ異なり、且つ、電気信号に
より直接変調されて光信号を出力する複数台の半導体レ
ーザと、該レーザからの光信号を合波して波長多重信号
（主信号）を出力する合波器と、該波長多重信号を入力
とする請求項１乃至３記載のいずれかの光パワー変化補
償回路とから構成されることを特徴とする光送信装置。 - 【請求項５】波長がそれぞれ異なる複数台の半導体レー
ザと、該レーザからの出力光にそれぞれ変調を施して光
信号を出力する変調器と、該レーザからの光信号を合波
して波長多重信号（主信号）を出力する合波器と、該波
長多重信号を入力とする請求項１乃至３記載のいずれか
の光パワー変化補償回路とから構成されることを特徴と
する光送信装置。 - 【請求項６】複数の電気信号をそれぞれ第１および第２
電気信号に分岐する分岐器と、波長がそれぞれ異なり、
且つ、該第１電気信号によりそれぞれ直接変調されて光
信号を出力する複数の半導体レーザと、該レーザからの
光信号を合波して波長多重信号（主信号）を出力する合
波器と、該第２電気信号を加算する加算器と、基準値か
ら該加算値を減算する減算器と、該減算器からの出力信
号にバイアス信号を加算する加算器と、該加算器からの
出力信号に比例する電流にてレーザを駆動するドライブ
回路と、該ドライブ回路により駆動されて、ドライブ電
流から閾値電流を差し引いた電流にほぼ比例するパワー
の補償光信号を出力するレーザと、該補償光信号と上記
主信号とを合波する合波器とから構成され、該合波器か
らの出力光信号は略一定の光パワーを有することを特徴
とする光送信装置。 - 【請求項７】複数の電気信号をそれぞれ第１および第２
電気信号に分岐する分岐器と、波長がそれぞれ異なる複
数台の半導体レーザと、該レーザからの出力光に上記第
１電気信号によりそれぞれ変調を施して光信号を出力す
る変調器と、該変調器からの光信号を合波して波長多重
信号（主信号）を出力する合波器と、該第２電気信号を
加算する加算器と、基準値から該加算値を減算する減算
器と、該減算器からの出力信号に比例する電圧あるいは
電流信号により補償用変調器を変調して補償光信号を出
力する変調器と、上記主信号とは異なる波長を有し、且
つ、該変調器に光を入力する半導体レーザと、該補償光
信号と上記主信号とを合波する合波器とから構成され、
該合波器からの出力光信号は略一定の光パワーを有する
ことを特徴とする光送信装置。 - 【請求項８】波長がそれぞれ異なる複数台の半導体レー
ザと、該レーザからの出力光に変調を施した光信号とそ
の補信号を出力するマッハツェンダ型変調器と、該レー
ザからの光信号を合波して波長多重信号（主信号）を出
力する第１合波器と、該補信号を合波する第２合波器
と、該第２合波器からの出力信号の光パワーに比例する
電気信号を出力する受光器と、該受光器からの出力信号
に比例する電圧あるいは電流信号により補償用変調器を
変調して補償光信号を出力する変調器と、上記主信号と
は異なる波長を有し、且つ、該変調器に光を入力する半
導体レーザと、該補償光信号と上記第１主信号とを合波
する合波器とから構成され、該合波器からの出力光信号
は略一定の光パワーを有することを特徴とする光送信装
置。 - 【請求項９】上記主信号および補償光信号を増幅する光
アンプを有することを特徴とする請求項４乃至８記載の
いずれかの光送信装置。 - 【請求項１０】請求項４乃至９記載のいずれかの光送信
装置と、該光送信装置からの出力信号を伝送する光ファ
イバと、該光ファイバからの出力信号を各波長に分波す
る分波器と、分波された各波長の光信号を電気信号にそ
れぞれ変換する受信器とから構成されることを特徴とす
る光伝送装置。 - 【請求項１１】請求項４乃至９記載のいずれかの光送信
装置と、該光送信装置からの出力信号を伝送する光ファ
イバと、該光ファイバからの出力信号を増幅する光アン
プと、該光アンプからの出力信号を伝送する光ファイバ
と、該光ファイバからの出力信号を各波長に分波する分
波器と、分波された各波長の光信号を電気信号にそれぞ
れ変換する受信器とから構成されることを特徴とする光
伝送装置。 - 【請求項１２】請求項４乃至９記載のいずれかの光送信
装置と、該光送信装置からの出力信号を伝送する光ファ
イバと、該光ファイバからの出力信号を中継増幅する光
アンプと、該光アンプからの出力信号を伝送する光ファ
イバと、該光ファイバからの出力信号を増幅する光アン
プと、該光アンプからの出力信号を各波長に分波する分
波器と、分波された各波長の光信号を電気信号にそれぞ
れ変換する受信器とから構成されることを特徴とする光
伝送装置。 - 【請求項１３】補償光信号が合波されている波長多重信
号（主信号）から主信号を抽出する光フィルタと、抽出
された主信号を増幅する光アンプと、増幅された主信号
を入力とする請求項１乃至３記載のいずれかの光パワー
変化補償回路とから構成されることを特徴とする光パワ
ー変化補償回路付光アンプ。 - 【請求項１４】補償光信号が合波されている波長多重信
号（主信号）を入力とし、且つ、該主信号は帯域内で、
しかも、該補償光信号は帯域外となる増幅帯域を有する
光アンプと、増幅された主信号を入力とする請求項１乃
至３記載のいずれかの光パワー変化補償回路とから構成
されることを特徴とする光パワー変化補償回路付光アン
プ。 - 【請求項１５】請求項１２記載の中継増幅光アンプとし
て、請求項１３乃至１４記載のいずれかの光パワー変化
補償回路付光アンプを用いることを特徴とする光伝送装
置。 - 【請求項１６】請求項６記載の電気信号はそれぞれビッ
ト同期がとれていることを特徴とする光送信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4281362A JPH06132895A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 光パワー変化補償回路及び光伝送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4281362A JPH06132895A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 光パワー変化補償回路及び光伝送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132895A true JPH06132895A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17638060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4281362A Pending JPH06132895A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 光パワー変化補償回路及び光伝送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06132895A (ja) |
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