JPH08316910A - 光伝送装置 - Google Patents

光伝送装置

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JPH08316910A
JPH08316910A JP7116003A JP11600395A JPH08316910A JP H08316910 A JPH08316910 A JP H08316910A JP 7116003 A JP7116003 A JP 7116003A JP 11600395 A JP11600395 A JP 11600395A JP H08316910 A JPH08316910 A JP H08316910A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な手法で、偏波スクランブル処理を行わず
にPHBを抑制する。 【構成】互いに波長の異なる直線偏波の光信号を送出す
る複数の光送信器111〜11nと、複数の光送信器1
11〜11nの出力光信号を共に一本に結合する光結合
器12と、この光結合器12で結合された光信号を光フ
ァイバケーブルにより伝送する光ファイバ伝送路13
と、この光ファイバ伝送路13中に介在され、光ファイ
バケーブルの挿入損失を補償する複数の光増幅器131
1〜131mと、前記光ファイバ伝送路13の受信側で
個別に各波長の光信号を受信する複数の光受信器141
〜14nとを具備し、光結合器12で複数の光送信器1
11〜11nの任意の出力光信号を対にして互いに偏波
方向が直交するように、かつ同一振幅レベルとなるよう
にして結合するようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば長距離光ファ
イバ通信システムに用いられる長距離光伝送装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】現在、世界中に10000km級の光増
幅器を用いた長距離光ファイバ通信システムの設置が行
われている。しかしながら、最近になって、光増幅器で
信号光と直交する偏波の雑音光が強く発生することが報
告されている。これはエルビウム原子の二つの励振密度
の存在に起因して、一方が一つの偏波の光と相互作用
し、他方がそれと直交偏波の光と相互作用するためであ
ると考えられている。すなわち、信号光がエルビウム原
子の一つの励起状態と強く相互作用するように偏光して
いると、他方の励起状態が強く反転分布し、結果的に多
量のノイズが放出されることになるといわれている。
【0003】このようなエルビウムドープ光ファイバ増
幅器における偏波依存性は偏波ホールバーニング(Pola
rization Hole Burning :以下、PHBと記す)と呼ば
れ、長距離光ファイバ通信システムに多大な信号対雑音
比の劣化をもたらす。
【0004】従来では、偏波スクランブル処理によって
PHBを抑えている。すなわち、伝送前に信号光の偏波
状態をエルビウム原子の平均寿命(1ms程度)より速
く、二つの直交する偏波状態に切り替えることで、PH
Bを抑制し、信号対雑音比の改善を図っている。このよ
うな偏波スクランブラは、偏波依存位相変調器またはフ
ァラデー回転子で実現できる。
【0005】しかしながら、偏波スクランブル処理を行
うと、他の効果によって信号が劣化する。すなわち、偏
波をスクランブルすると、光ファイバと光増幅器におけ
る偏波依存性ロス(Polarization Dependant Loss :以
下、PDLと記す)によって受信信号の振幅が変動して
しまう。
【0006】この問題を防ぐためには、受信帯域より数
倍高い周波数でスクランブルする必要がある。しかし、
高い周波数で偏波をスクランブルするために必要となる
高振幅の電気信号の発生が困難である。また、光スペク
トルも広がることから、波長多重を用いるシステムで
は、チャネル間のクロストークも増加してしまい、波長
分散などによる信号劣化も発生してしまう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の光伝送装置において、PHBを抑制するために偏波
スクランブルを行うと、受信信号の振幅変動または光ス
ペクトルの広がりが発生して信号劣化の起因となり、新
たな問題が生じてしまう。
【0008】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、簡単な手法で、偏波スクランブル処理を
行わずにPHBを抑制することのできる光伝送装置を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第1の発明は、互いに波長の異なる直線偏波の光信号
を送出する複数の光送信器と、前記複数の光送信器の出
力光信号を共に一本に結合する光結合器と、この光結合
器で結合された光信号を光ファイバケーブルにより伝送
する光ファイバ伝送路と、この光ファイバ伝送路中に介
在され、前記光ファイバケーブルの挿入損失を補償する
複数の光増幅器と、前記光ファイバ伝送路の受信側で個
別に各波長の光信号を受信する複数の光受信器とを具備
し、前記光ファイバ伝送路中の全偏波モード分散が被伝
送光信号の光周波数スペクトルの標準偏差の逆数より大
きくなるようにしたことを特徴とする。
【0010】第2の発明は、互いに波長の異なる直線偏
波の光信号を送出する複数の光送信器と、前記複数の光
送信器の出力光信号を共に一本に結合する光結合器と、
この光結合器で結合された光信号を光ファイバケーブル
により伝送する光ファイバ伝送路と、この光ファイバ伝
送路中に介在され、前記光ファイバケーブルの挿入損失
を補償する複数の光増幅器と、前記光ファイバ伝送路の
受信側で個別に各波長の光信号を受信する複数の光受信
器と、前記光ファイバ伝送路中の全偏波モード分散が被
伝送光信号の光周波数スペクトルの標準偏差の逆数より
大きくなるように、前記光ファイバ伝送路中に分散配置
される複数の偏波モード分散素子とを具備したことを特
徴とする。
【0011】第3の発明は、互いに波長の異なる直線偏
波の光信号を送出する複数の光送信器と、前記複数の光
送信器の出力光信号を共に一本に結合する光結合器と、
この光結合器で結合された光信号を光ファイバケーブル
により伝送する光ファイバ伝送路と、この光ファイバ伝
送路中に介在され、前記光ファイバケーブルの挿入損失
を補償する複数の光増幅器と、前記光ファイバ伝送路の
受信側で個別に各波長の光信号を受信する複数の光受信
器とを具備し、前記光結合器で前記複数の光送信器の任
意の出力光信号を対にして互いに偏波方向が直交するよ
うに、かつ同一振幅レベルとなるようにして結合するよ
うにしたことを特徴とする。この手法は、特に偏波モー
ド分散が低い光ファイバケーブルを用いる場合に有効で
ある。
【0012】
【作用】第1の発明に係る光伝送装置では、光ファイバ
伝送路中の全偏波モード分散が被伝送光信号の光周波数
スペクトルの標準偏差の逆数より大きくなるようにする
ことで、伝送中に波長毎に異なって変動し、光信号全体
の偏光度が下がり、これによってPHBを抑制する。
【0013】第2の発明に係る光伝送装置では、光ファ
イバ伝送路中に複数の偏波モード分散素子を分散配置す
ることで、光ファイバ伝送路中の全偏波モード分散が被
伝送光信号の光周波数スペクトルの標準偏差の逆数より
大きくなるようにし、これによってPHBを抑制する。
【0014】第3の発明に係る光伝送装置では、光結合
器で複数の光送信器の任意の出力光信号を対にして互い
に偏波方向が直交するように、かつ同一振幅レベルとな
るようにして結合することで、対となった光信号の周波
数差により偏波状態を回転させ、高い周波数で偏波スク
ランブルした場合と等価にし、これによってPHBを抑
制する。
【0015】
【実施例】まず、図3を参照してこの発明の動作原理を
説明する。図3は互いに波長の異なる直線偏波の二つの
光信号を結合した場合の光出力偏波の状態変化を示すも
のである。
【0016】いま、λ1、λ2の直線偏波の光信号を光
結合する場合を考える。初めに、図3(a)に示すよう
に、それぞれの偏波状態が一致しているものとすると、
結合した光信号の偏波状態も同じになる。しかし、図3
(b)に示すように、λ1とλ2の偏波状態が直交して
いると、結合した信号の偏波状態は、各瞬間で直線とな
るが、その向きは光信号の光周波数に応じて回転する。
このため、光信号全体の時間平均の偏光度をゼロ(無偏
光)にすることができる。
【0017】例えば、1550nm領域で、波長が1n
m離れた互いに直交する二つの直線偏波の光信号を結合
した場合、振幅が同一であるものと仮定すれば、結合し
た光信号の偏波状態は126GHzで回転することにな
る。すなわち、光信号を126GHzで偏波スクランブ
ルした場合と結果的に同じになる。
【0018】この効果は、長距離光伝送におけるPHB
の抑制に利用可能である。特に、偏波スクランブラを用
いずに、各波長の光信号の偏波状態が直交していると、
エルビウム原子の2つの励振密度の反転分布を抑圧でき
ることから、PHBを抑制できる。そして、各光信号の
光スペクトルが広がらないため、クロストークの発生は
生じない。
【0019】但し、この効果は光ファイバ伝送路の全偏
波モード分散PMDの値tdが比較的小さい場合に限定
される。図1は上記の効果を利用した光伝送装置の実施
例の構成を示すもので、111〜11nはそれぞれ互い
に異なる波長λ1〜λnの直線偏波の光信号を同一振幅
で出力する光送信器である。これらの光送信器111〜
11nから出力される光信号はそれぞれ光結合器12に
送出され、1本に結合される。
【0020】ここで、各光送信器111〜11nの光信
号出力端は偏波保持ファイバを通じて光結合器12と接
続されており、各光信号は他の光信号と対になって互い
に偏波の向きが直交するように調整される。
【0021】光結合器12で結合された光信号は光ファ
イバ伝送路13に入力される。この光ファイバ伝送路1
3は光ファイバケーブルの複数箇所(約30km毎)に
エルビウムドープ光ファイバ増幅器(以下、EDFAと
記す)1311〜131mを介在するようにしたもの
で、EDFA1311〜131mにより光ファイバケー
ブルの挿入損失を補償するようになっている。但し、光
ファイバ伝送路13の全偏波モード分散PMDの値td
は使用波長域で十分小さいものとする。
【0022】光ファイバ伝送路13を通じて伝送された
光信号は光ファイバ端末でn系統に分岐されてn個の光
受信器141〜14nに入力される。各光受信器141
〜14nはそれぞれ互いに異なる波長λ1〜λnの光信
号を受信する機能を有する。
【0023】すなわち、上記構成による光伝送装置で
は、被伝送光信号がそれぞれ対となって互いに偏波方向
が直交するように結合されているため、結合した光信号
の偏波状態が伝送中にその周波数差に応じて回転し、偏
波スクランブルした場合と結果的に同じになる。
【0024】したがって、上記構成によれば、偏波スク
ランブラを用いずに、各波長の光信号の偏波状態が直交
させているため、エルビウム原子の2つの励振密度の反
転分布を抑圧でき、これによってPHBを抑制できる。
このとき、各光信号の光スペクトルが広がらないため、
クロストークの発生は生じない。
【0025】ところで、図1の構成において、光ファイ
バ伝送路13の全偏波モード分散PMDの値tdが大き
い場合、その影響で偏波が伝送中に波長毎に異なって変
動する。すなわち、光ファイバの入力で異なる波長の信
号光の偏波状態が一致していても、伝送中に偏波は直交
したりするので、PHBによる多重雑音の発生をある程
度抑制できる。
【0026】そこで、異なる波長の光を偏光を気にせず
に組み合わせ、光ファイバ伝送路13での偏波モード分
散の値を十分大きくさせ、伝送中に異なる波長の偏波状
態の変動も異ならせる。
【0027】いま、図4に示すように、光ファイバ伝送
路13の入力偏波状態を同じにしてみると、光の波長に
よって出力では偏波状態が異なる。すなわち、互いに振
幅と偏光が同じで、光周波数の差がdfの光信号を、偏
波モード分散tdを持つ光ファイバで伝送すると、一次
近似ではtd≧2/dfの場合、それぞれの偏波状態が
無相関になる。言い換えれば、全体の信号が無偏光にな
る。
【0028】EDFA1311〜131mと他の部品の
波長依存性を考慮にいれて、伝送距離による光信号の平
均パワースペクトルの例を図5に示す。この場合、光波
長と周波数の平均と標準偏差は下記の式で得られる。
【0029】
【数1】
【0030】ここで、λavは平均波長、λは波長、P
(λ)はパワースペクトル密度、οは波長標準偏差、ο
avは光周波数標準偏差、οf はEDFAの許容帯域を示
している。
【0031】すなわち、もし、偏波モード分散が光ファ
イバ伝送路13に平均に分散しているとすれば、td≧
1/οf となり、PHBを抑制することができる。以上
のことから、送信波長と、ファイバ及び光増幅器と他の
偏波モード分散を持つ部品の偏波モード分散の選択によ
って、受信側で劣化が少ない信号を受信できることは明
らかである。
【0032】図2は上記の効果を利用したこの発明に係
る光伝送装置の第2の実施例の構成を示すものである。
但し、図2において、図1と同一部分には同一符号を付
して示し、ここでは異なる部分について説明する。
【0033】すなわち、この実施例では、光ファイバ伝
送路13の伝送路中に多数の偏波モード分散素子132
1〜132kを平均に配置して、光伝送路の全偏波モー
ド分散PMDの値tdを増加させている。偏波モード分
散素子の挿入方法としては、光ファイバ自体の特性を変
えるようにしてもよいが、図6に示すように、複数の複
屈折率結晶21を利用してもよい。尚、図6において、
22,23はレンズ、24,25はそれぞれ入力用光フ
ァイバ、出力用光ファイバを示している。
【0034】このように、この発明の長距離光伝送装置
では、偏波ホールバーニングを抑えて、信号のスペクト
ル広がりによる信号劣化、またはチャネル間のクロスト
ークなしで、長距離に光を伝送することができる。
【0035】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、簡単な
手法で、偏波スクランブル処理を行わずにPHBを抑制
することのできる光伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る光伝送装置の第1の実施例の構
成を示すブロック図である。
【図2】この発明に係る光伝送装置の第2の実施例の構
成を示すブロック図である。
【図3】この発明の動作原理を説明するための図であ
る。
【図4】この発明の動作原理を説明するための図であ
る。
【図5】図4の動作における伝送距離による光信号の平
均パワースペクトルの例を示す図である。
【図6】第2の実施例の偏波モード分散素子の一例を示
す図である。
【符号の説明】
111〜11n…光送信器 12…光結合器 13…光ファイバ伝送路 1311〜131m…エルビウムドープ光ファイバ増幅
器(EDFA) 1321〜132k…偏波モード分散素子 141〜14n…光受信器 21…複屈折率結晶 22,23…レンズ 24,25…光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04J 14/02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに波長の異なる直線偏波の光信号を送
    出する複数の光送信器と、 前記複数の光送信器の出力光信号を共に一本に結合する
    光結合器と、 この光結合器で結合された光信号を光ファイバケーブル
    により伝送する光ファイバ伝送路と、 この光ファイバ伝送路中に介在され、前記光ファイバケ
    ーブルの挿入損失を補償する複数の光増幅器と、 前記光ファイバ伝送路の受信側で個別に各波長の光信号
    を受信する複数の光受信器とを具備し、 前記光ファイバ伝送路中の全偏波モード分散が被伝送光
    信号の光周波数スペクトルの標準偏差の逆数より大きく
    なるようにしたことを特徴とする光伝送装置。
  2. 【請求項2】互いに波長の異なる直線偏波の光信号を送
    出する複数の光送信器と、 前記複数の光送信器の出力光信号を共に一本に結合する
    光結合器と、 この光結合器で結合された光信号を光ファイバケーブル
    により伝送する光ファイバ伝送路と、 この光ファイバ伝送路中に介在され、前記光ファイバケ
    ーブルの挿入損失を補償する複数の光増幅器と、 前記光ファイバ伝送路の受信側で個別に各波長の光信号
    を受信する複数の光受信器と、 前記光ファイバ伝送路中の全偏波モード分散が被伝送光
    信号の光周波数スペクトルの標準偏差の逆数より大きく
    なるように、前記光ファイバ伝送路中に分散配置される
    複数の偏波モード分散素子とを具備したことを特徴とす
    る光伝送装置。
  3. 【請求項3】互いに波長の異なる直線偏波の光信号を送
    出する複数の光送信器と、 前記複数の光送信器の出力光信号を共に一本に結合する
    光結合器と、 この光結合器で結合された光信号を光ファイバケーブル
    により伝送する光ファイバ伝送路と、 この光ファイバ伝送路中に介在され、前記光ファイバケ
    ーブルの挿入損失を補償する複数の光増幅器と、 前記光ファイバ伝送路の受信側で個別に各波長の光信号
    を受信する複数の光受信器とを具備し、 前記光結合器で前記複数の光送信器の任意の出力光信号
    を対にして互いに偏波方向が直交するように、かつ同一
    振幅レベルとなるようにして結合するようにしたことを
    特徴とする光伝送装置。
  4. 【請求項4】前記複数の光送信器と前記結合器との接続
    に偏波保持ファイバを用いることを特徴とする請求項3
    記載の光伝送装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998037396A1 (en) * 1997-02-25 1998-08-27 Mci Communications Corporation A method and system for simulating pmd using incremental delay switching
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