JPH10154962A - 光伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分散補償ファイバを複数の光受信装置におい
て共用化することができ、コストを低減する。 【解決手段】 光送信装置２-１、第１光ファイバ４-１
-０、スターカップラ５-１-１、複数の第２光ファイバ
(４-１-１-１ないし４-１-Ｍ-Ｎ)、複数の光受信装置
(７-１-１ないし７-１-Ｎ)から構成されるパッシブ光ネ
ットワークにおいて、光送信装置２-１と第１光ファイ
バ４-１-０の間に分散補償ファイバ３-１を設け、分散
補償ファイバ３-１の分散補償量を光送信装置と複数の
光受信装置間の光ファイバにおける波長分散量の平均値
Dの逆分散量-Dとすることにより、複数の光受信装置に
おいて分散補償ファイバを共用化することができ、コス
ト低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光ファイバにおけ
る波長分散を分散補償デバイスを用いて補償する光伝送
システムに関し、一つの光送信装置に対して複数の光受
信装置から構成される光伝送システム(以下、パッシブ
光ネットワークと呼ぶ)において、分散補償ファイバを
複数の光受信装置において共用化したことを特徴とする
光伝送システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】波長分散のある光ファイバを用いた光伝
送システムにおいては、"Dispersion-Induced Composit
e Second-Order Distortion at １.５５μｍ", (IEEE P
HOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol.３, pp.５９-６１,
１９９１)に記載のように、光ファイバの波長分散によ
り光ファイバ伝送後の信号波形に歪みが生じる。光ファ
イバ伝送後の信号波形歪みは、波長チャーピングと呼ば
れる半導体レーザ等の光源の波長変動による光ファイバ
伝搬速度の波長依存性に起因する。波長分散による信号
波形歪みにより、信号源として映像等のアナログ信号を
用いた場合、所要の歪み特性(複合２次歪み等)を満足す
る観点から伝送距離が制限されるという問題が生じる。
また、デジィタル信号のような光パルスを伝送した場
合、光ファイバ出射端において光パルス幅に広がりが生
じるため、光ファイバ入力光信号のパルス間隔が制限さ
れ、伝送帯域が制限されるといった問題が生じる。後者
の伝送帯域制限については、"Analysis Dyanamic Spect
ral Width of Dynamic-Single-Mode (DSM) Laser and R
elated Transmission Bandwidth of Single-Mode Fiber
s",(IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, Vol.QE-２
１, pp.２９２-２９７,１９８５)に記載がある。

【０００３】光ファイバ波長分散による信号波形歪み量
の低減においては、波長チャーピングの低減、分散補償
デバイスを用いる方式、分散シフトファイバの適用等に
より、光伝送システム全体における全波長分散量の低減
をはかる必要がある。

【０００４】極低損失、光増幅が可能となる１.５５μ
ｍ帯の長距離光伝送では、分散補償デバイスを用いて光
ファイバで生じる波長分散量を補償する方式が適用され
ており、光ファイバの分散量と逆分散特性をもつ分散補
償ファイバを光伝送路に挿入し、２０００km以上の光伝
送を行った報告("１０Gbit/s dispersion-compensated
transmission over ２２４５km conventional fibers i
n a recirculating loop"（ELECTRONICS LETTERS, Vol.
３１, pp.３７５-３７６, １９９５)）がなされてい
る。

【０００５】しかしながら、パッシブ光ネットワークへ
の分散補償デバイスの適用については、未だ十分な議論
されていない。ただし、"１５０ch AM/QAMハイブリッド
信号の１２８光分配システムの検討"（電子情報通信学
会 信学技報 OCS９４-２, pp.9-１５, １９９４-０５)
には、通常分散ファイバに替えて、零分散となる波長を
１.３μｍから１.５５μｍにシフトさせた分散シフトフ
ァイバを用いた光伝送システムの報告がなされている。
しかし、一光加入者線路に対してそれぞれ分散シフトフ
ァイバを適用した光伝送システムでは、コストが高くな
る問題がある。ここでは、光信号波長で分散のないファ
イバを、ゼロ分散ファイバと呼ぶ。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、光加
入者伝送路においては、多数のユーザが接続されるため
に設備コストの低減が最重要課題である。光加入者伝送
路それぞれにおいて、光ファイバの波長分散を低減する
ために分散補償ファイバを用いた場合、コストが高くな
るという問題がある。また、各光伝送路において分散補
償量が異なるために設計が複雑になるといった問題が生
じる。

【０００７】本発明の第１の目的は、上述した問題点を
なくし、ファイバの分散補償を低コストで実現すること
にある。また本発明の第２の目的は、各光伝送路におい
て分散補償量が異なる場合の設計方法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、光送信装置
から、共通の光伝送路である第１光ファイバを通して伝
送された光信号をスターカップラにより光分岐し、複数
の第２光ファイバを通して複数の光受信装置に光分配す
る光伝送システム(パッシブ光ネットワーク)において、
光送信装置とスターカップラの間に分散補償ファイバを
設置し、光送信装置と各光受信装置間の波長分散量の平
均値Dの逆分散量−Dを分散補償ファイバの分散補償量と
することにより、分散補償ファイバを複数の光受信装置
で共用化することにより、上記課題を達成する。

【０００９】また、本発明ではパッシブ光ネットワーク
において、ゼロ分散ファイバ（１.５μm帯では分散シフ
トファイバと呼ぶ）を、利用することによって分散補償
ファイバの長さを短縮できる。

【００１０】さらに、本発明では、多段のスターカップ
ラを用いた伝送システム、上り信号伝送システム、双方
向伝送システムにおいて、適切な分散補償ファイバの分
散補償量と設置位置を求めることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１ないし図５を用いて説明する。 （実施例１）図１は、本発明の実施例１の光伝送システ
ムの構成を説明する図である。図１において、光送信装
置２-１から、共通の光伝送路である光ファイバ４-１-
０を通して伝送された光信号を、スターカップラ５-１-
１-１ないし５-１-Ｍ-Pと光ファイバ４-１-１-１ないし
４-１-Ｍ-ＮによりＮ台の光受信装置に光分配した構成
としており、光送信装置２-１と光ファイバ４-１-０の
間に分散補償ファイバ３-１を設置し、光送信装置２-１
と各光受信装置７-１-１ないし７-１-Ｎ間の波長分散量
の平均値の逆分散量を分散補償ファイバ３-１の補償量
とし、分散補償ファイバ３-１を共用化したものであ
る。

【００１２】以下、構成を詳細に述べる。図１は、入力
信号を光信号に変換する光送信装置２-１と、波長分散
を補償するための分散補償ファイバ３-１と、光送信装
置２-１とスターカップラ５-１-１間を接続し、共通の
光伝送路となる光ファイバ４-１-０と、光ファイバ４-
１-０からの出力光を各光受信装置に光分配するための
スターカップラ５-１-１-１ないし５-１-Ｍ-Pと、スタ
ーカップラ間およびスターカップラと光受信装置間を接
続する光ファイバ４-１-１-１ないし４-１-Ｍ-Ｎと、ス
ターカップラによる光分岐によって低下する光信号電力
を補償するための光増幅器６-１-０、６-１-１-１…
と、光信号をそれぞれの電気信号に変換するＮ台の光受
信装置７-１-１ないし７-１-Ｎから構成している。スタ
ーカップラの接続数、分岐数、スターカップラ間および
スターカップラと光受信装置間を接続する光ファイバの
数量、長さはスターカップラ、光受信装置の設置位置に
よりそれぞれ異なるものとする。

【００１３】分散補償ファイバの分散補償量は以下に従
って設定する。図１における光受信装置７-１-１に入力
される光信号は、光ファイバ４-１-０、４-１-１-１な
いし４-１-Ｍ-１により波長分散(分散量D０+D１１+…+D
Ｍ１)を受ける。以下、同様に他の光受信装置７-１-２
ないし７-１-Ｎに入力される光信号に対しても光ファイ
バの波長分散量は定まり、光送信装置から各光受信装置
に入力されるまでに経由した光ファイバによりその値は
異なる。光送信装置と各光受信装置７-１-１ないし７-
１-Ｎ間において光ファイバで生じる波長分散量の平均
値Dの逆分散量−Dを分散補償ファイバ３-１の分散補償
量に設定する。

【００１４】

【表１】

【００１５】以下に実際の光伝送システムにおける分散
補償量の測定、設定法の一例を信号処理に従って述べ
る。光ファイバにおいて生じる波長分散量は、光の波長
と光ファイバ長から求めることができる。光送信装置か
ら短い光パルス信号を送信し、送信した光パルス信号
と、光受信装置からの反射戻り光パルス信号の時間遅延
量から光ファイバ長を測定することができる(Optical T
ime Domain Reflectrometry法)。図１の実施例におい
て、光送信装置から送信した光パルス信号は、スターカ
ップラにより光分岐され、スターカップラから各光受信
装置までそれぞれ長さの異なる光ファイバを経由し、各
光受信装置において反射される。各光受信装置において
反射された光パルス信号は、再びスターカップラで光合
波され、光送信装置に反射光として戻る。光送信装置か
ら送信した光信号と各光受信装置からの反射戻り光信号
の時間遅延量の平均値を測定することにより、光送信装
置から各光受信装置までの平均の光ファイバ長が計算に
より求められる。求めた平均の光ファイバ長から、光送
信装置と各光受信装置間の平均の波長分散量Dを求め、
逆分散量−Dを分散補償ファイバの分散補償量に設定す
る。

【００１６】本実施例では、光送信装置２-１とスター
カップラ５-１-１間に分散補償ファイバを設置し、光送
信装置２-１と各光受信装置７-１-１ないし７-１-Ｎ間
の波長分散量の平均値の逆分散量を分散補償ファイバの
分散補償量とすることにより、各光受信装置に入力され
る光信号の歪み量を平均化することができ、また分散補
償ファイバ３-１をＮ台の光受信装置７-１-１ないし７-
１-Ｎで共用化することができ、コスト低減をはかるこ
とができる。

【００１７】なお、本実施例において、コスト、および
各光受信装置における信号歪み量等に応じて分散補償フ
ァイバの設置位置、数量を設計、選定することができ
る。

【００１８】（実施例２）図２は、本発明の実施例２の
光伝送システムの構成を説明する図である。図２におい
て、光送信装置２-２からの出力光を構成００ないし１
K、…を接続し、Ｎ台の光受信装置７-２-１ないし７-２
-Ｎに光分配した構成としている。

【００１９】以下、例として構成００について説明す
る。構成００は分散補償ファイバ３-２-０-０、スター
カップラ５-２-０-０、共通の光伝送路となる光ファイ
バ４-２-C０、構成００−１１間ないし００−１K間を接
続する光ファイバ４-２-０-１ないし４-２-０-Kより構
成している。

【００２０】

【表２】

【００２１】

【表３】

【００２２】表２に示す通り、分散補償ファイバ３-２-
０-０では、光ファイバ４-２-C０と構成００−１１間な
いし００−１K間を接続する光ファイバのそれぞれの光
伝送路で生じた波長分散量(D００+D０１ないし D００+D
０K)の平均値(D００+ΣD０i/K)の逆分散量を分散補償量
とする。他の構成１１ないし１K、…においても同様
に、それぞれの分散補償ファイバは、表３に示すように
スターカップラにより分岐される光ファイバと分岐した
光ファイバにおける波長分散量の平均値の逆分散量を分
散補償量とする。本構成により、複数の分散補償ファイ
バの共用化によるコスト低減と共に、図１に示した実施
例と比較して、光送信装置と各受信装置７-２-１ないし
７-２-Ｎ間における波長分散量の格差を減少させること
ができる。

【００２３】なお、コスト、および各光受信装置におけ
る信号歪み量等に応じて分散補償ファイバの設置位置、
数量を設計、選定することができる。

【００２４】（実施例３）図３は、本発明の実施例３の
光伝送システムの構成を説明する図である。図３におい
て、光送信装置２-３からの光出力を光ファイバ４-３を
通して伝送し、スターカップラ５-３により、Ｎ台の光
受信装置７-３-１ないし７-３-Ｎに光分配した構成にお
いて、分散補償ファイバを光送信装置２-３とスターカ
ップラ５-３間に設置し、スターカップラ５-３と光受信
装置７-３-１ないし７-３-Ｎ間の光ファイバを分散シフ
トファイバ９-１ないし９-Ｎとした一実施例を示す。分
散補償ファイバ３-３は、共通の光伝送路である光ファ
イバ４-３の波長分散量を補償するものとする。分散補
償ファイバ３-３とスターカップラ５-３からの出力光を
伝送する分散シフトファイバ９-１ないし９-Ｎの併用に
より光送信装置２-３と各光受信装置７-３-１ないし７-
３-Ｎ間において、波長分散量を零とすることができ、
歪みのない光信号を受信することができる。また、実施
例１、実施例２と同様に分散補償ファイバ３-３をＮ台
の光受信装置により共用化することができる。

【００２５】本実施例において、スターカップラは一段
のみの接続であるが、実施例１、実施例２と同様にスタ
ーカップラを複数、直列、および並列接続した構成とす
ることができ、分散補償ファイバ３-３、分散シフトフ
ァイバ９-２を。多数の光受信装置において共用化した
構成とすることができる。

【００２６】（実施例４）上記実施例はすべて下り信号
のみを例として説明を行ってきたが、上下双方向通信と
することもできる。双方向（上下）光信号に同波長を用
いた場合の実施例を図４に示す。実施例４では、光伝送
路と光送信装置、受信装置を光カップラにより光結合
し、双方向において分散補償ファイバ３-４、スターカ
ップラ５-４、光ファイバ伝送路４-４-１、…、４-４-
Ｎを共用した場合を示している。以下、上り信号と下り
信号に分けて構成を説明する。

【００２７】光送信装置７-４-０から送信された下り光
信号は、光カップラ１１-４-０を介して、分散補償ファ
イバ３-４に入力される。分散補償ファイバからの出力
光信号はスターカップラによりＮ本の光ファイバ伝送路
４-４-１、…、４-４-Ｎに分配され、光カップラ１１-
４-１、…、１１-４-Ｎを介してＮ台の光受信装置８-４
-１、…、８-４-Ｎにて受信される。

【００２８】一方、Ｎ台の光送信装置２-４-０、…、２
-４-から送信された上り光信号は光カップラ１１-４-
１、…、１１-４-Ｎを介してそれぞれＮ本の光ファイバ
伝送路４-４-１、…、４-４-Ｎにて伝送される。光ファ
イバ伝送後の光信号はスターカップラ５-４にて合波さ
れ、分散補償ファイバ３-４に入力される。分散補償３-
４ファイバからの出力光信号は光カップラ１１-４-０を
介して光受信装置７-４-０にて受信される。

【００２９】分散補償ファイバでは、各光ファイバ伝送
路４-４-１、…、４-４-Ｎにて生じる波長分散量の平均
値Ｄの逆分散量-Ｄを分散補償ファイバ３-４の分散補償
量とすることによりＮ組の光送信装置と光受信装置にて
分散補償ファイバを共用することができ、こすと低減を
はかることができる。また、各光ファイバ伝送路にて生
じる波長分散量の格差を平均化することができる。

【００３０】また、 実施例４ではスターカップラを一
段接続した構成としているが、多段接続した構成とする
こともでき、より多数の光送受信装置にて分散補償ファ
イバを共用化することができる。

【００３１】（実施例５）上り信号用光伝送システムと
下り信号用光伝送システム２組を用いた場合の実施例５
を図５に示す。実施例５では、上下光信号に異なる波長
を用いた場合、もしくは伝送帯域の観点から上下信号を
別々の光ファイバにて伝送する場合に相当する。

【００３２】光送信装置２-５-Ｄ、分散補償ファイバ３
-５-Ｄ、スターカップラ５-５-Ｄ、光受信装置７-５-Ｄ
-１、…、７-５-Ｄ-Ｎから構成されるシステムは下り信
号用であり、また、光送信装置２-５-Ｕ-１、…、２-５
-Ｕ-Ｎ、スターカップラ５-５-Ｕ、分散補償ファイバ３
-５-Ｕ、光受信装置７-５-Ｕとから構成されるシステム
は上り信号用である。分散補償ファイバの分散補償量
は、下り信号の場合、光送信装置と各光受信装置の間の
分散量の平均値Ｄを補償する値−Ｄに設定してある。上
り信号についても同様であり、各光送信器と光受信器の
間の分散量の平均値Ｄ＊を補償する値−Ｄ＊に設定して
ある。

【００３３】なお、実施例１、実施例２と同様に、適宜
光増幅器を設置してもよいし、スターカップラを多段接
続した構成とすることもできる。ただし、光増幅器を設
置する場合、上り用と下り用ではその増幅方向が逆とな
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明では、一の光送信装置に対して複
数の光受信装置から構成される光伝送システム(パッシ
ブ光ネットワーク)において、光送信装置と各光受信装
置間の光ファイバで生じる波長分散量の平均値の逆分散
量をもつ分散補償ファイバを、複数の光受信装置におけ
る共通の光伝送路に設置することにより、分散補償ファ
イバを共用化することができ、光伝送システムにおける
コストを低減できた。

【００３５】また、上述の構成により、本発明の第２の
目的である、各光伝送路において分散補償量が異なる場
合の設計方法を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１である光伝送システムの構成
を説明する図。

【図２】本発明の実施例２である光伝送システムの構成
を説明する図。

【図３】本発明の実施例３である光伝送システムの構成
を説明する図。

【図４】本発明の実施例４である光伝送システムの構成
を説明する図。

【図５】本発明の実施例５である光伝送システムの構成
を説明する図。

【符号の説明】

１…入力信号、 ２…光送信装置、 ３…分散補償ファイバ、 ４…光ファイバ、 ５…スターカップラ、 ６…光増幅器、 ７…光受信装置、 ８…出力信号、 ９…分散シフトファイバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/135 10/13 10/12 10/02 10/20

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電気信号を光信号に変換する光送信
   装置と、 光送信装置からの出力光を伝送する第１光ファイバと、 第１光ファイバの出力光をＮ分岐(Ｎは２以上の自然数)
   するスターカップラと、 スターカップラからの出力光を伝送するＮ本の第２光フ
   ァイバと、 第２光ファイバの出力光をそれぞれ電気信号に変換する
   Ｎ台の光受信装置から構成される光伝送システムにおい
   て、 第１光ファイバは光信号の波長で分散を有し、 光送信装置とスターカップラの間に分散補償ファイバを
   設けたことを特徴とする光伝送システム。
2. 【請求項２】 入力電気信号を光信号に変換する光送信
   装置と、 光送信装置からの出力光を伝送する第１光ファイバと、 第１光ファイバの出力光をＮ分岐(Ｎは２以上の自然数)
   するスターカップラと、 スターカップラからの出力光を伝送するＮ本の第２光フ
   ァイバと、 第２光ファイバの出力光をそれぞれ電気信号に変換する
   Ｎ台の光受信装置から構成される光伝送システムにおい
   て、 第１光ファイバは光信号の波長でのゼロ分散ファイバで
   あって、 光送信装置とスターカップラの間に分散補償ファイバを
   設けたことを特徴とする光伝送システム。
3. 【請求項３】 請求項１ないし請求項２に記載の光伝送
   システムにおいて、 第１光ファイバと第２光ファイバとの和の波長分散量の
   平均分散量Ｄの逆分散量−Ｄを分散補償ファイバの分散
   補償量としたことを特徴とする光伝送システム。
4. 【請求項４】 請求項１記載の光伝送システムにおい
   て、 光送信装置とスターカップラの間に、第１光ファイバの
   波長分散量の逆分散量をもつ分散補償ファイバを設け、 第２光ファイバを光信号の波長でのゼロ分散ファイバと
   したことを特徴とする光伝送システム。
5. 【請求項５】 入力電気信号を光信号に変換する光送信
   装置と、 光送信装置からの出力光を伝送する第１光ファイバと、 第１光ファイバの出力光を複数列に分岐する第１段第１
   列スターカップラと、 第１段第１列スターカップラからの出力光の少なくとも
   １列を分岐する少なくとも１段の第Ｍ段第Ｐ列（Ｍは２
   以上の自然数、Ｐは自然数）スターカップラと、 第１ないし第Ｍ段Ｐ列スターカプラからの出力光を電気
   信号に変換する複数の光受信装置とから構成される光伝
   送システムにおいて、 第１光ファイバは光信号の波長で分散を有し、 光送信装置と第１段第１列スターカップラの間に分散補
   償ファイバを設けたことを特徴とする光伝送システム。
6. 【請求項６】 請求項５記載の光伝送システムにおい
   て、 光送信装置と複数の各光受信装置間の波長分散量の平均
   分散量Ｄの逆分散量−Ｄを分散補償ファイバの分散補償
   量としたことを特徴とする光伝送システム。
7. 【請求項７】 請求項５記載の光伝送システムにおい
   て、 光送信装置と第１段第１列スターカップラの間に第１光
   ファイバの波長分散量の逆分散量をもつ分散補償ファイ
   バを挿入し、 第１段第１列スターカップラからの出力光を複数の光受
   信装置に分配する光ファイバネットワークを構成する光
   ファイバを光信号の波長でのゼロ分散ファイバとしたこ
   とを特徴とする光伝送システム。
8. 【請求項８】 請求項５記載の光伝送システムにおい
   て、 スターカップラ間を接続する光ファイバの一部、もしく
   はすべてに分散補償ファイバを挿入したことを特徴とす
   る光伝送システム。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８において、 光伝送路に光増幅器を挿入したことを特徴とする光伝送
   システム。
10. 【請求項１０】 入力信号を光信号に変換するＮ台(Ｎ
    は２以上の自然数)の光送信装置と、 該光送信装置からの出力光を伝送するＮ本の第１光ファ
    イバと、 第１光ファイバの出力光を合波するスターカップラと、 スターカップラからの出力光を伝送する第２光ファイバ
    と、 第２光ファイバの出力光を電気信号に変換する光受信装
    置とから構成される光伝送システムにおいて、 第２光ファイバは光信号の波長で分散を有し、 該光受信装置と該スターカップラの間に分散補償ファイ
    バを設けたことを特徴とする光伝送システム。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の光伝送システムにお
    いて、 第１光ファイバと第２光ファイバとの和の波長分散量の
    平均分散量Ｄの逆分散量−Ｄを分散補償ファイバの分散
    補償量としたことを特徴とする光伝送システム。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項４に記載の光伝
    送システムを下り信号伝送に、請求項１０ないし請求項
    １１に記載の光伝送システムを上り信号伝送に用いる光
    伝送システム。