特開 2022-24114 光伝送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022024114

(43)【公開日】2022-02-08

(54)【発明の名称】光伝送システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/079 20130101AFI20220201BHJP

   H04J 14/02 20060101ALI20220201BHJP

【ＦＩ】

H04B10/079

H04J14/02

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021188374

(22)【出願日】2021-11-19

(62)【分割の表示】P 2018107958の分割

【原出願日】2018-06-05

(71)【出願人】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 航平

(72)【発明者】

【氏名】小谷川 喬

(72)【発明者】

【氏名】久保 勉

(57)【要約】

【課題】トランスポンダ部間の光伝送路において合分波機能の光フィルタによる光信号帯域の狭窄化が起因するフィルタペナルティを低減する。
【解決手段】光伝送システムは、光信号の合分波機能を有する光フィルタが介挿された光ファイバ１４を介して、光信号の送受信を行う送信側及び受信側のトランスポンダ部に、通信装置からの電気信号でレーザ光源から出射されるレーザ光を変調した光信号を光ファイバ１４へ送信する送信部と、送信部からの光信号を光ファイバ１４を介して受信し、電気信号に変換する受信部２３Ｂとを有する。受信部２３Ｂは、受信側のトランスポンダ部２２ａで受信される光信号の光パワーを測定する光パワー測定部６６と、その測定される光パワーが最大となるように、光フィルタの中心周波数をシフトする周波数シフト量を決め、この決められた周波数シフト量を光フィルタへ送信する周波数シフト制御部６９とを備える。
【選択図】図１４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光信号の合分波機能を有する光フィルタが介挿された光伝送路を介して、光信号の送受信を行う送信側及び受信側のトランスポンダ部に、通信装置からの電気信号でレーザ光源から出射されるレーザ光を変調した光信号を前記光伝送路へ送信する送信部と、この送信部からの光信号を前記光伝送路を介して受信し、電気信号に変換する受信部とを有する光伝送システムであって、
前記受信部は、前記受信側のトランスポンダ部で受信される光信号の光パワーを測定する光パワー測定部と、その測定される光パワーが最大となるように、前記光フィルタの中心周波数をシフトする周波数シフト量を決め、この決められた周波数シフト量を前記光フィルタへ送信する制御部と
を備えることを特徴とする光伝送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光信号の送受信を行うトランスポンダ部から光伝送路へ送信される光信号が、光伝送路の途中に介挿された合分波機能を有する光フィルタによりスペクトル帯域の狭窄化を受け、信号品質が劣化することを抑制する光伝送システムに関する。

【背景技術】

【0002】

図１５は従来の光伝送システム１０の構成を示すブロック図である。光伝送システム１０は、遠隔地の両端に配置された一端側の複数のトランスポンダ部１１ａ～１１ｎ、光合分波部１２ａ及び光増幅部１３ａと、両端を接続する光ファイバ１４と、光ファイバ１４間に介挿された複数の光クロスコネクト部１５ａ，１５ｎと、他端側の光増幅部１３ｂ、光合分波部１２ｂ及び複数のトランスポンダ部１６ａ～１６ｎとを備えて構成されている。この光伝送システム１０は双方向通信であるが、図面左側（送信側）のトランスポンダ部１１ａ～１１ｎから右側（受信側）のトランスポンダ部１６ａ～１６ｎへ光信号が送信される場合について説明する。

【0003】

光伝送システム１０は、ＷＤＭ（wavelength division multiplexing：波長分割多重）方式が適用されており、ＷＤＭ信号に多重化された異なる波長の各光信号を各々のトランスポンダ部１１ａ～１１ｎで送信および受信し、各々のトランスポンダ部１１ａ～１１ｎは外部の通信装置からの電気信号を入力する。

【0004】

この電気信号は、各トランスポンダ部１１ａ～１１ｎで光信号に変換され、更に、光合分波部１２ａで合波され、光増幅部１３ａで増幅された後に、光ファイバ１４へ送信される。光ファイバ１４の途中では、光クロスコネクト部１５ａ，１５ｎによって光信号がアッド／ドロップされる。このように光ファイバ１４を伝送する光信号は、受信側の光増幅部１３ｂで増幅後に光合分波部１２ｂで分波され、各トランスポンダ部１６ａ～１６ｎで受信されて図示せぬ通信装置へ送信される。

【0005】

近年、このような構成の光伝送システム１０においては、Ｏｐｅｎ ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer） ＭＳＡという団体等が、トランスポンダ部と、これ以外の光合分波部１２ａ，１２ｂ及び光クロスコネクト部１５ａ，１５ｎ等のＲＯＡＤＭ部（共通部）とを分離した構成で実現しようとする取り組みがある。なお、ＲＯＡＤＭは、再構成が可能(reconfigurable)な光信号の挿入／分岐(Add/Drop)を行う多重化(multiplexer)装置のことである。

【0006】

この取り組みでは、非特許文献１，２に記載のように、トランスポンダ部と共通部とを異なるメーカ製品のものとするλ接続構成が求められており、共通部には既設品を使用し、トランスポンダ部を交換可能とすることが要求されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】“Open ROADM MSA”，［online］，2016，［平成３０年５月２８日検索］，インターネット〈URL: http://www.openroadm.org/home.html〉

【非特許文献2】Joao Santos,et.al.,”On the Impact of Deploying Optical Transport Networks Using Disaggregated Line Systems”,J.OPT.COMMUN.NETW.,VOL.10,O.1,JANUARY 2018．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上述した光伝送システム１０の光合分波部１２ａ，１２ｂ及び光クロスコネクト部１５ａ，１５ｎ等の中間部には、波長選択スイッチ等の光合分波機能の光フィルタが組み込まれている。各光フィルタは各々が周波数ずれを持っており、これら周波数ずれが光信号に重畳されることで、光信号のスペクトル帯域が狭くなる狭窄化が生じる。

【0009】

この狭窄化について図１５に示す上段側の信号波形を参照して説明する。トランスポンダ部１１ａ～１１ｎから出力される光信号は、縦軸にパワーＰ、横軸に周波数ｆを取ったグラフに信号波形Ｗ１で示すように、中心周波数ｆ０の両側に広がる周波数帯域を有しているとする。この光信号は、送信側の光合分波部１２ａの光フィルタにより中心周波数ｆ０がｆ１にずれた帯域の信号波形Ｗ１ａとなり、光クロスコネクト部１５ａの光フィルタにより中心周波数ｆ０がｆ２にずれた帯域の信号波形Ｗ１ｂとなる。以降同様に、光クロスコネクト部１５ｎの光フィルタにより中心周波数ｆ０がｆ３にずれた帯域の信号波形Ｗ１ｃとなり、光合分波部１２ｎの光フィルタにより中心周波数ｆ０がｆ４にずれた帯域の信号波形Ｗ１ｄとなる。

【0010】

上記の信号波形Ｗ１ａ～Ｗ１ｄで示した周波数帯域のずれが重畳されることにより、信号波形Ｗ２で示すようにスペクトル帯域Ｂ１が狭まる狭窄化が生じる。このため、トランスポンダ部１６ａ～１６ｎで受信される信号は、送信側本来の中心周波数ｆ０から周波数ｆＤずれて中心周波数ｆ５となった狭い帯域の信号波形Ｗ２となる。このように狭窄化が生じた場合、受信信号の品質が劣化するフィルタペナルティが生じる問題があった。

【0011】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、トランスポンダ部間の光伝送路において合分波機能の光フィルタによる光信号帯域の狭窄化が起因するフィルタペナルティを低減できる光伝送システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、光信号の合分波機能を有する光フィルタが介挿された光伝送路を介して、光信号の送受信を行う送信側及び受信側のトランスポンダ部に、通信装置からの電気信号でレーザ光源から出射されるレーザ光を変調した光信号を前記光伝送路へ送信する送信部と、この送信部からの光信号を前記光伝送路を介して受信し、電気信号に変換する受信部とを有する光伝送システムであって、前記受信部は、前記受信側のトランスポンダ部で受信される光信号の光パワーを測定する光パワー測定部と、その測定される光パワーが最大となるように、前記光フィルタの中心周波数をシフトする周波数シフト量を決め、この決められた周波数シフト量を前記光フィルタへ送信する制御部とを備えることを特徴とする光伝送システムである。

【0013】

この構成によれば、光伝送路からの受信光信号の光パワーを測定しながら周波数シフト量を決定し、この周波数シフト量で光伝送路に介挿された光信号の合分波機能を有する光フィルタの中心周波数をシフトさせる。このシフトにより、上記測定される光パワーが最大となった時に、送信側レーザ光源からのレーザ光の中心周波数と、受信側でずれた光信号の中心周波数とが一致する。これによって、受信側で光信号の狭窄化が低減されるので、受信信号の品質が劣化するフィルタペナルティを低減できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、トランスポンダ部間の光伝送路において合分波機能の光フィルタによる光信号帯域の狭窄化が起因するフィルタペナルティを低減できる光伝送システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る光伝送システムの送信部の構成を示すブロック図である。である。

【図3】第１実施形態に係る光伝送システムの受信部の構成を示すブロック図である。

【図4】（ａ）送信側のレーザ光の中心周波数ｆ０を、受信された光信号の中心周波数ｆ５に合わせる様態を示す図、（ｂ）送信側のレーザ光の信号波形Ｗ１の帯域中に、受信光信号の信号波形Ｗ２が収まる様態を示す図である。

【図5】レーザ光源からのレーザ光の中心周波数をシフトして、受信される光信号の中心周波数に一致させる動作の説明図である。

【図6】第１実施形態に係る光伝送システムにおいてフィルタペナルティを低減する動作を説明するためのフローチャートである。

【図7】本発明の第２実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の送信部の構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の第３実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の送信部の構成を示すブロック図である。

【図9】本発明の第４実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の送信部の構成を示すブロック図である。

【図10】本発明の第４実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の受信部の構成を示すブロック図である。

【図11】本発明の第５実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の送信部の構成を示すブロック図である。

【図12】本発明の第６実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の送信部の構成を示すブロック図である。

【図13】本発明の第７実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。

【図14】第７実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の受信部の構成を示すブロック図である。

【図15】従来の光伝送システムの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書の全図において対応する構成部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。
＜第１実施形態の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。

【0017】

図１に示す光伝送システム１０Ａが、従来の光伝送システム１０（図１５）と異なる点は、受信側のトランスポンダ部２２ａ～２２ｎにより受信信号のＢＥＲ（Bit Error Rate）を測定して送信側にフィードバックする。このフィードバックは光ファイバ１４を介して行われる。更に、送信側のトランスポンダ部２１ａ～２１ｎにおいて、フィードバックされたＢＥＲが最小となるようにレーザ光の中心周波数をシフトする制御を行うようにしたことにある。このため、送受信側のトランスポンダ部２１ａ～２１ｎ，２２ａ～２２ｎに後述の送信部２２及び受信部２３を備えた。

【0018】

送信部２２は、図２に示すように、通信装置（図示せず）から送信されて来た電気信号である入力情報信号３０ａ，３０ｂを光信号４０に変換して光ファイバ１４へ送信する。この送信部２２は、エンコーダ部３１ａ，３１ｂと、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ変換部）３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、レーザ光源３４と、光分岐部３５と、直交変調部３６ａ，３６ｂと、偏波合成部３７と、本特徴要素の周波数シフト制御部６１（制御部６１ともいう）とを備えて構成されている。なお、光ファイバ１４は請求項記載の光伝送路を構成する。周波数シフト制御部６１は、請求項記載の制御部を構成する。

【0019】

受信部２３は、図３に示すように、光ファイバ１４を介して送信されて来た光信号４０を電気信号の出力情報信号５４ａ，５４ｂに変換して通信装置（図示せず）へ送信する。この送信部２２は、レーザ光源４２と、９０度ハイブリッド部４３と、バランス型光受信部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄと、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル変換部）４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄと、波長分散補償部４９と、偏波分離部５０と、サンプリング部５１ａ，５１ｂと、周波数位相推定部５２ａ，５２ｂと、多値信号判定部５３ａ，５３ｂと、本特徴要素のＢＥＲ測定部６２とを備えて構成されている。

【0020】

但し、波長分散補償部４９と、偏波分離部５０と、サンプリング部５１ａ，５１ｂと、周波数位相推定部５２ａ，５２ｂと、多値信号判定部５３ａ，５３ｂとでデジタル信号処理部４８を構成する。

【0021】

図２に示す送信部２２は、レーザ光源３４から出力される無変調のレーザ光を光分岐部３５で２分岐し、２つの直交変調部３６ａ，３６ｂに入力する。直交変調部３６ａ，３６ｂは、リチウムニオベイト等の基板上に並列に配置された２組のＭＺ（Mach-Zehnder）変調器から構成される。ＭＺ変調器の変調信号入力端に、高速変調された電圧信号を印加することにより、出力端から光電界の同相成分（Ｉ成分又は実部）と直交成分（Ｑ成分又は虚部）とが独立に出力される直交変調処理が行われる。

【0022】

通信装置からの入力情報信号３０ａ，３０ｂは、エンコーダ部３１ａ，３１ｂによって１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の多値信号に符号化される。この多値信号の同相成分と直交成分は、Ｄ／Ａ３２ａ～３２ｄによりアナログ信号に変換され、この後、直交変調部３６ａ，３６ｂの同相・直交変調端に入力される。

【0023】

この結果、直交変調部３６ａ，３６ｂから出力される信号光は、それぞれ二次元複素平面上で変調された独立の多値変調光になる。即ち、互いに偏波状態が直交するように変換されたＳ偏波の光変調信号３８とＰ偏波の光変調信号３９として偏波合成部３７に入力される。この偏波合成部３７で偏波多重光多値信号である光信号４０に偏波合成され、光ファイバ１４を介して光合分波部１２（図１）へ出力される。

【0024】

このように各トランスポンダ部２１ａ～２１ｎから光ファイバ１４へ出力された各光信号４０は、図１に示すように、光合分波部１２で合波された後、光増幅部１３ａで増幅されて光ファイバ１４を介して受信側へ送信される。この送信される光信号４０は、途中で、光クロスコネクト部１５ａ，１５ｎによりアッド／ドロップ処理が行われる。この光信号４０は、受信側の光増幅部１３ｂで増幅後に光合分波部１２ｂで分波され、各トランスポンダ部１６ａ～１６ｎで受信される。

【0025】

その光合分波部１２ｂで分波された光信号４０は、偏波多重光多値信号であり、図３に示す９０度ハイブリッド部４３で、Ｘ偏波成分｛同相・直交成分（Ｘ－ｐｏｌ．）｝とＹ偏波成分（同相・直交成分（Ｙ－ｐｏｌ．））の４組の光信号に分離され、４つのバランス型光受信部４５ａ～４５ｄへ出力される。

【0026】

レーザ光源４２から出射されるレーザ光の周波数は、光ファイバ１４を介してきた光信号４０である偏波多重光多値信号と略同一に設定されている。このレーザ光源４２からのレーザ光は、９０度ハイブリッド部４３のもう一方の入力ポートから入力され、各バランス型光受信部４５ａ～４５ｄに分配される。

【0027】

バランス型光受信部４５ａ～４５ｄは、入力された信号光に局発光を干渉させ、この干渉により得られた信号光をフォトダイオードでアナログの電気信号に変換する。この電気信号は、Ａ／Ｄ４７ａ～４７ｄでデジタル信号（Ｉ成分、Ｑ成分）に変換され、デジタル信号処理部４８に出力される。

【0028】

デジタル信号処理部４８では、まず、波長分散補償部４９において、光ファイバ１４で重畳された波長分散の逆関数に相当する成分が印加され、光ファイバ１４での波形劣化が補償される。この劣化補償後の信号（Ｘ，Ｙ）は、偏波分離部５０で、伝送中の直交偏波成分が検出されて偏波変換され、送信側の元のＳ偏波成分及びＰ偏波成分が分離抽出される。

【0029】

Ｓ偏波成分はサンプリング部５１ａに出力され、Ｐ偏波成分はサンプリング部５１ｂに出力される。サンプリング部５１ａ，５１ｂでは、波形の中心時刻のデータが抽出される。次に、周波数位相推定部５２ａ，５２ｂでは、ＩＦ（Intermediate Frequency）オフセット周波数成分や位相揺らぎ成分が除去されて、Ｉ成分とＱ成分のデータが出力される。最後に、多値信号判定部５３ａ，５３ｂにおいて、そのＩ成分とＱ成分のデータに対する多値信号の判定及び復号処理が実行され、出力情報信号５４ａ，５４ｂが得られる。

【0030】

なお、一般には、受信部２３の後段に、フレーマ・誤り訂正回路が配置される。フレーマ・誤り訂正回路は、受信信号を解析してデータフレームの先頭を検索し、この検索された先頭以降のデータを、送信前に予め付与した誤り訂正情報を利用して誤り訂正処理を行い、ヘッダ中の情報を読み出してチャネルや監視情報の処理等を行う。

【0031】

ＢＥＲ測定部６２は、デジタル信号処理部４８の多値信号判定部５３ａ，５３ｂで復調される出力情報信号５４ａ，５４ｂからＢＥＲを測定し、この測定されたＢＥＲを送信側のトランスポンダ部２１ａ～２１ｎの送信部２２へフィードバックする。

【0032】

測定されるＢＥＲは、送信側のトランスポンダ部２１ａ～２１ｎと受信側のトランスポンダ部２２ａ～２２ｎ間の信号のビットエラー率である。ＢＥＲが大きい場合、トランスポンダ部間の信号伝送状態の低下を表わすので、ＢＥＲを下げて信号伝送状態を向上させるためにフィードバックを行う。

【0033】

フィードバックされたＢＥＲは、トランスポンダ部２１ａ～２１ｎの送信部２２の周波数シフト制御部６１に入力される。制御部６１は、入力されたＢＥＲに応じて、レーザ光源３４から出射されるレーザ光の中心周波数をシフトし、受信側でずれた光信号４０の中心周波数に合わせ、双方の中心周波数を一致させる制御を行う。この双方の一致により受信側での光信号４０の狭窄化が低減可能となる。

【0034】

受信側のトランスポンダ部２２ａ～２２ｎでの受信信号は、送信側のトランスポンダ部２１ａ～２１ｎからの図４（ａ）に信号波形Ｗ１で示す送信信号の中心周波数ｆ０から、周波数ｆＤずれて中心周波数ｆ５の狭い帯域の信号波形Ｗ２となる。このため、中心周波数ｆ０を周波数ｆＤだけずらして中心周波数ｆ５に一致させると、図４（ｂ）に示すように、送信信号の信号波形Ｗ１の帯域中に、受信信号の信号波形Ｗ２が収まる状態となる。

【0035】

レーザ光源３４は、ＩＴＬＡ（Integrable Tunable Laser. Assembly）標準規格に基づいて制作されており、このため、制御部６１の周波数シフト制御によってレーザ光の中心周波数をずらす（シフトする）機能を有している。

【0036】

制御部６１は、上記フィードバックされて来たＢＥＲを、図５に示すように、初期値ＢＥＲ０とする。次に、初期値ＢＥＲ０の時にレーザ光源３４から出射されているレーザ光の中心周波数ｆ０が、例えば周波数シフト量が大きくなる方向（周波数増加方向）へ一定量ΔＰずつ２回ずらされる。このようにレーザ光の中心周波数ｆ０がずらされることにより、フィードバックされてくるＢＥＲの値が変化する。

【0037】

そこで、制御部６１は、上記１回目に周波数増加方向へΔＰずらされた時に、受信側のＢＥＲ測定部６２で測定されてフィードバックされるＢＥＲ１を記憶部（図示せず）に記憶し、２回目にΔＰずらされた時にフィードバックされるＢＥＲ２も記憶部に記憶する。制御部６１は、その記憶された２回分のＢＥＲ１，ＢＥＲ２が大きい値に移行していれば、トランスポンダ部間の信号伝送状態が悪化（低下）していると判定する。

【0038】

この判定により制御部６１は、矢印Ｙ１で示すように、レーザ光源３４からのレーザ光の中心周波数ｆ０が、最初の２回ずらされた周波数増加方向と逆方向の周波数減少方向へ一定量－ΔＰずつ２回ずらす周波数シフト制御を行う。この制御により制御部６１は、受信側のＢＥＲ測定部６２からフィードバックされてくる１回目のＢＥＲ－１と、２回目のＢＥＲ－２とを記憶部に記憶する。

【0039】

制御部６１は、その記憶された２回の周波数シフト時のＢＥＲ－１，ＢＥＲ－２が小さい値に移行していれば、トランスポンダ部間の信号伝送状態が向上していると判定する。この判定後、制御部６１は、フィードバックされてくるＢＥＲが最小となるように、レーザ光の中心周波数ｆ０を周波数減少方向にシフトする制御を行い、ＢＥＲが最小となった際に、レーザ光の中心周波数ｆ０と受信側の光信号４０の中心周波数ｆ５とが一致したと判定して制御を停止する。

【0040】

＜第１実施形態の動作＞
次に、第１実施形態に係る光伝送システム１０Ａにおいてフィルタペナルティを低減する動作を、図６のフローチャートを参照して説明する。

【0041】

但し、図１に示すように、各トランスポンダ部２１ａ～２１ｎの送信部２２で通信装置（図示せず）からの入力情報信号３０ａ，３０ｂが光信号４０に変換され、これらの光信号４０が光合分波部１２ａで分波後に光増幅部１３ａで増幅され、光ファイバ１４へ送信される。この送信された光信号４０が、光クロスコネクト部１５ａ，１５ｎで必要に応じてアッド／ドロップされ、その後、受信側の光増幅部１３ｂで増幅後に光合分波部１２ｂで分波され、更に、各トランスポンダ部１６ａ～１６ｎで受信されて通信装置（図示せず）へ送信されるといった光伝送が実行中であるとする。

【0042】

このような光伝送中に、図６に示すステップＳ１において、受信側のトランスポンダ部２２ａ～２２ｎにおける受信部２３のＢＥＲ測定部６２（図３）が、デジタル信号処理部４８の多値信号判定部５３ａ，５３ｂで復調される出力情報信号５４ａ，５４ｂからＢＥＲを測定する。ＢＥＲ測定部６２は、その測定したＢＥＲを送信側のトランスポンダ部２１ａ～２１ｎの送信部２２へフィードバックする。

【0043】

ステップＳ２において、フィードバックされたＢＥＲが、送信側のトランスポンダ部２１ａ～２１ｎにおける送信部２２の周波数シフト制御部６１に入力される。制御部６１は、ＢＥＲに応じてレーザ光源３４から出射されるレーザ光の中心周波数ｆ０を、受信側の光信号の中心周波数ｆ５に近づけるようにシフトする周波数シフト制御を行う。

【0044】

ステップＳ３において、制御部６１は、上記周波数シフト制御により、フィードバックされるＢＥＲの値が小さくなるか否かを判定する。この結果、小さくならないと判定（Ｎｏ）、言い換えれば大きくなると判定された場合、ステップＳ４において、制御部６１は、周波数シフトの方向を逆方向に変えて周波数シフト制御を行う。この制御後は、上記ステップＳ３に戻って判定が行われる。

【0045】

このステップＳ３の判定結果、フィードバックされるＢＥＲの値が小さくなると判定（Ｙｅｓ）された場合、ステップＳ５において、制御部６１は、フィードバックされてくるＢＥＲが最小となるように周波数シフト制御を行う。

【0046】

ステップＳ６において、制御部６１は、ＢＥＲが最小となったか否かを判定する。最小となっていない場合（Ｎｏ）、上記ステップＳ５の周波数シフト制御を継続する。

【0047】

一方、最小となった場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ７において、制御部６１は、レーザ光の中心周波数ｆ０と受信側の光信号４０の中心周波数ｆ５とが一致したと判定する。この一致時には、周波数シフト制御が停止される。

【0048】

＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態に係る光伝送システム１０Ａによる効果について説明する。光伝送システム１０Ａは、光信号の合分波機能を有する光フィルタが介挿された光ファイバ１４を介して、光信号の送受信を行う送信側及び受信側のトランスポンダ部２１ａ～２１ｎ，２２ａ～２２ｎを有する。トランスポンダ部２１ａ～２１ｎ，２２ａ～２２ｎは、通信装置からの電気信号でレーザ光源３４から出射されるレーザ光を変調した光信号を光ファイバ１４へ送信する送信部２２と、この送信部２２からの光信号を光ファイバ１４を介して受信し、電気信号に変換する受信部２３とを備える。第１実施形態の特徴を説明する。

【0049】

受信部２３は、受信側のトランスポンダ部２２ａ～２２ｎの受信信号からＢＥＲを測定し、この測定されたＢＥＲを送信側のトランスポンダ部２１ａ～２１ｎへフィードバックするＢＥＲ測定部６２を備える。送信部２２は、フィードバックされるＢＥＲに応じて、レーザ光源３４から出射されるレーザ光の中心周波数ｆ０を、受信側のトランスポンダ部２２ａ～２２ｎで受信される光信号４０の中心周波数ｆ５に近づけるようにシフトする周波数シフト制御を行う周波数シフト制御部６１を備える。この制御部６１が、フィードバックされるＢＥＲの値が最小となるように周波数シフト制御を行う構成とした。

【0050】

この構成によれば、周波数シフト制御によって、送信側にフィードバックされるＢＥＲの値が最小となった時に、レーザ光の中心周波数ｆ０が、受信側でずれた光信号の中心周波数ｆ５に一致する。この一致により、光ファイバ１４途中の各光フィルタによる光信号への周波数ずれが抑制されるので、受信側で光信号４０の狭窄化が低減される。このため、光ファイバ１４の受信側において、受信信号の品質が劣化するフィルタペナルティを低減できる。

【0051】

この他、受信側のＢＥＲ測定部６２に代え、ＦＥＣ（Forward Error Correction：前方誤り訂正）の訂正ビット数を測定し、この測定した訂正ビット数を送信側へフィードバックするＦＥＣ測定部を備えてもよい。

【0052】

この場合、送信側の制御部６１が、フィードバックされた訂正ビット数が最小となるように、レーザ光源３４から出射されるレーザ光の中心周波数ｆ０を、受信側のトランスポンダ部２２ａ～２２ｎで受信される光信号４０の中心周波数ｆ５に近づけるようにシフトする周波数シフト制御を行う。

【0053】

＜第２実施形態の構成＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の送信部２２Ａの構成を示すブロック図である。なお、受信部２３（図３）は、第１実施形態と同構成である。

【0054】

図７に示す送信部２２Ａが、第１実施形態の送信部２２（図２）と異なる点は、上記フィードバックされるＢＥＲが入力される位相制御部６３を備えることにある。

【0055】

位相制御部６３は、入力されるＢＥＲに応じて、エンコーダ部３１ａ，３１ｂで符号化された１６ＱＡＭ等の多値信号の位相を進ませたり、遅らせたりする位相可変制御を行う。なお、位相を進ませることを進相、遅らせることを遅相という。位相可変制御により進相状態又は遅相状態の多値信号が、Ｄ／Ａ３２ａ～３２ｄによりアナログ信号に変換後、直交変調部３６ａ，３６ｂの同相・直交変調端に入力される。

【0056】

直交変調部３６ａ，３６ｂでレーザ光が多値信号により直交変調された信号光は、多値信号の位相が進んだ信号である場合、信号光の成分であるレーザ光の中心周波数ｆ０が周波数増加方向へシフトする。一方、多値信号の位相が遅れた信号である場合、信号光の成分であるレーザ光の中心周波数ｆ０が周波数減少方向へシフトする。

【0057】

このような中心周波数ｆ０のシフトに応じて、受信側のＢＥＲ測定部６２で測定されるＢＥＲの値が変わる。例えば、中心周波数ｆ０が周波数増加方向にシフトする場合、ＢＥＲの値が大きくなる。この場合、位相制御部６３は、トランスポンダ部間の信号伝送状態が悪化（低下）していると判定する。

【0058】

この判定時に位相制御部６３は、ＢＥＲに応じて、エンコーダ部３１ａ，３１ｂの多値信号の位相を遅らせる位相可変制御により、中心周波数ｆ０が周波数減少方向にシフトするので、ＢＥＲの値が小さくなる。この場合、位相制御部６３は、トランスポンダ部間の信号伝送状態が向上していると判定する。

【0059】

この向上の判定後、位相制御部６３は、フィードバックされてくるＢＥＲが最小となるように、エンコーダ部３１ａ，３１ｂの多値信号の位相を遅らせる位相可変制御を行い、ＢＥＲが最小となった際に、レーザ光の中心周波数ｆ０と受信側の光信号４０の中心周波数ｆ５とが一致したと判定して制御を停止する。

【0060】

このような構成の第２実施形態の送信部２２Ａによれば、位相可変制御によって、送信側にフィードバックされるＢＥＲの値が最小となった時に、レーザ光の中心周波数ｆ０が、受信側でずれた光信号の中心周波数ｆ５に一致するので、受信側で光信号４０の狭窄化が低減される。このため、光ファイバ１４の受信側において、受信信号の品質が劣化するフィルタペナルティを低減できる。

【0061】

この他、第１実施形態と同様に、受信側のＢＥＲ測定部６２に代え、ＦＥＣ測定部を備え、位相制御部６３が、フィードバックされた訂正ビット数が最小となるように、レーザ光源３４から出射されるレーザ光の周波数シフト制御を行うようにしてもよい。

【0062】

＜第３実施形態の構成＞
図８は、本発明の第３実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の送信部２２Ｂの構成を示すブロック図である。なお、受信部２３は、図３に示す構成と同じである。

【0063】

図８に示す送信部２２Ｂが、第２実施形態の送信部２２Ａ（図７）と異なる点は、位相制御部６３に代え、上記フィードバックされるＢＥＲが入力されるナイキスト制御部６４を備えることにある。但し、エンコーダ部３１ａ，３１ｂは、デジタル信号処理機能によって多値信号を得る符号化処理を行うために、周波数フィルタであるナイキストフィルタ（又はロールオフフィルタ）を備えている。

【0064】

ナイキスト制御部６４は、フィードバックされてくるＢＥＲに応じて、エンコーダ部３１ａ，３１ｂのナイキストフィルタを通過する信号スペクトルがナイキスト形状（後述）となるように、ナイキストフィルタのロールオフ率と呼ばれるパラメータを決定し、このパラメータでナイキストフィルタの遮断特性を可変設定する。

【0065】

言い換えれば、ナイキスト制御部６４は、フィードバックされてくるＢＥＲが最小となるように、エンコーダ部３１ａ，３１ｂのナイキストフィルタを通過する入力情報信号３０ａ，３０ｂの信号スペクトルを、信号の遮断特性による矩形波形がより多くの主信号成分を含むようなナイキスト形状とするナイキスト制御を、ナイキストフィルタに対して行う。

【0066】

ナイキスト形状は、信号の遮断特性が急峻な矩形形状となっており、この矩形形状の中心周波数を含む狭帯域内に、より多くの主信号成分を含むことになる。このように狭帯域内に多くの主信号成分を含むことにより、光ファイバ１４の途中で光合分波機能の光フィルタの狭窄化の影響を受けた場合でも、その主信号成分を保持でき、信号品質の劣化が抑制できる。つまり、フィルタペナルティを低減できる。

【0067】

この他、第２実施形態と同様に、受信側のＢＥＲ測定部６２に代え、ＦＥＣ測定部を備え、ナイキスト制御部６４が、フィードバックされた訂正ビット数が最小となるように、ナイキスト制御を行うようにしてもよい。

【0068】

＜第４実施形態の構成＞
図９は、本発明の第４実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の送信部２２Ｃの構成を示すブロック図である。図１０は、第４実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の受信部の構成を示すブロック図である。

【0069】

図９に示す送信部２２Ｃが、第１実施形態の送信部２２（図２）と異なる点は、フィードバックされる光パワーが入力される周波数シフト制御部６１（図２）に代え、受信側のトランスポンダ部２２ａ～２２ｎからフィードバックされた光パワー（図１参照）が入力される周波数シフト制御部６５（制御部６５ともいう）を備えたことにある。

【0070】

図１０に示す受信部２３Ａが、第１実施形態の受信部２３（図３）と異なる点は、ＢＥＲ測定部６２に代え、光パワー測定部６６を備えたことにある。光パワー測定部６６は、バランス型光受信部４５ａ～４５ｄで信号光が変換された電気信号である受信信号の光パワーを測定し、この光パワーを送信側のトランスポンダ部２１ａ～２１ｎの送信部２２Ｃにおける周波数シフト制御部６５へフィードバックする。但し、バランス型光受信部４５ａ～４５ｄは信号光を電気信号に変換する場合、前述のようにフォトダイオードで行っている。

【0071】

光パワー測定部６６で測定される光パワーは、光パワーが小さい程、トランスポンダ部間の信号伝送状態の低下を表わすので、光パワーを上げて信号伝送状態を向上させるためにフィードバックを行う。この場合、光パワーが最大となる場合に最高の信号伝送状態となる。

【0072】

フィードバックされた光パワーは、送信側の周波数シフト制御部６５に入力される。制御部６５は、入力された光パワーが最大となるように、レーザ光源３４から出射されるレーザ光の中心周波数ｆ０をシフト｛図４（ａ）｝し、受信側でずれた光信号４０の中心周波数ｆ５に合わせ、双方の中心周波数を一致させる周波数シフト制御を行う。

【0073】

この構成によれば、周波数シフト制御によって、送信側にフィードバックされる光パワーが最大となった時に、レーザ光の中心周波数ｆ０が、受信側でずれた光信号の中心周波数ｆ５に一致する。この一致により、光ファイバ１４途中の各光フィルタによる光信号への周波数ずれが抑制されるので、受信側で光信号４０の狭窄化が低減され、受信信号の品質が劣化するフィルタペナルティを低減できる。

【0074】

また、光パワーの測定は、フォトダイオードで受けた光パワーそのものの測定で済むため簡易な構成で実現できる。更に、制御に光を使用するので、高速な制御が実現可能となる。

【0075】

＜第５実施形態の構成＞
図１１は、本発明の第５実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の送信部２２Ｄの構成を示すブロック図である。なお、受信部２３Ａ（図１０）は、第４実施形態と同構成である。

【0076】

図１１に示す送信部２２Ｄが、第４実施形態の送信部２２Ｃ（図９）と異なる点は、上記フィードバックされる光パワーが入力される位相制御部６７を備えることにある。

【0077】

位相制御部６７は、入力される光パワーに応じて、エンコーダ部３１ａ，３１ｂで符号化された１６ＱＡＭ等の多値信号の位相を進相又は遅相する位相可変制御を行う。位相可変制御により位相が進相状態又は遅相状態の多値信号が、Ｄ／Ａ３２ａ～３２ｄによりアナログ信号に変換後、直交変調部３６ａ，３６ｂの同相・直交変調端に入力される。

【0078】

直交変調部３６ａ，３６ｂでレーザ光が多値信号により直交変調された信号光は、多値信号が進相状態の信号である場合、信号光の成分であるレーザ光の中心周波数ｆ０が周波数増加方向へシフトする。一方、多値信号が遅相状態の信号である場合、信号光の成分であるレーザ光の中心周波数ｆ０が周波数減少方向へシフトする。

【0079】

このような中心周波数ｆ０のシフトに応じて、受信側の光パワー測定部６６で測定される光パワーの値が変わる。例えば、中心周波数ｆ０が周波数増加方向にシフトする場合、光パワーの値が小さくなる。この場合、位相制御部６７は、トランスポンダ部間の信号伝送状態が悪化（低下）していると判定する。

【0080】

この判定時に位相制御部６７は、光パワーに応じて、エンコーダ部３１ａ，３１ｂの多値信号の位相を遅らせる位相可変制御により、中心周波数ｆ０が周波数減少方向にシフトするので、光パワーが小さくなる。この場合、位相制御部６７は、トランスポンダ部間の信号伝送状態が向上していると判定する。

【0081】

この判定後、位相制御部６７は、フィードバックされてくる光パワーが最大となるように、エンコーダ部３１ａ，３１ｂの多値信号の位相を遅らせる位相可変制御を行い、光パワーが最大となった際に、レーザ光の中心周波数ｆ０と受信側の光信号４０の中心周波数ｆ５とが一致したと判定して制御を停止する。

【0082】

このような構成の第５実施形態の送信部２２Ｄによれば、位相可変制御によって、送信側にフィードバックされる光パワーの値が最大となった時に、レーザ光の中心周波数ｆ０が、受信側でずれた光信号の中心周波数ｆ５に一致するので、受信側で光信号４０の狭窄化が低減される。このため、光ファイバ１４の受信側において、受信信号の品質が劣化するフィルタペナルティを低減できる。

【0083】

＜第６実施形態の構成＞
図１２は、本発明の第６実施形態に係る光伝送システムにおけるトランスポンダ部の送信部２２Ｅの構成を示すブロック図である。なお、受信部２３Ａ（図１０）は、第４実施形態と同構成である。

【0084】

図１２に示す送信部２２Ｅが、第５実施形態の送信部２２Ｄ（図１１）と異なる点は、位相制御部６７に代え、上記フィードバックされる光パワーが入力されるナイキスト制御部６８を備えることにある。但し、エンコーダ部３１ａ，３１ｂは、デジタル信号処理機能によって多値信号を得る符号化処理を行うために、周波数フィルタであるナイキストフィルタ（又はロールオフフィルタ）を備えている。

【0085】

ナイキスト制御部６８は、フィードバックされてくる光パワーに応じて、エンコーダ部３１ａ，３１ｂのナイキストフィルタを通過する信号スペクトルがナイキスト形状となるように、ナイキストフィルタのロールオフ率と呼ばれるパラメータを決定し、このパラメータでナイキストフィルタの遮断特性を可変設定する。

【0086】

言い換えれば、ナイキスト制御部６８は、フィードバックされてくる光パワーが最大となるように、エンコーダ部３１ａ，３１ｂのナイキストフィルタを通過する入力情報信号３０ａ，３０ｂの信号スペクトルを、信号の遮断特性による矩形波形がより多くの主信号成分を含むようなナイキスト形状とするナイキスト制御を、ナイキストフィルタに対して行う。

【0087】

このような構成の第６実施形態によれば、ナイキストフィルタを通過する信号スペクトルを、より多くの主信号成分を含むナイキスト形状とすることにより、光ファイバ１４の途中で光合分波機能の光フィルタの狭窄化の影響を受けた場合でも、その主信号成分を保持でき、信号品質の劣化が抑制できる。つまり、フィルタペナルティを低減できる。

【0088】

＜第７実施形態の構成＞
図１３は、本発明の第７実施形態に係る光伝送システム１０Ｂの構成を示すブロック図である。

【0089】

図１３に示す光伝送システム１０Ｂが、第１実施形態の光伝送システム１０Ａ（図１）と異なる点は、受信側のトランスポンダ部２２ａ～２２ｎの受信部２３Ｂで、受信光信号の光パワーを測定しながら周波数シフト量を決定し、この周波数シフト量で中間部（光合分波部１２ａ，１２ｂ及び光クロスコネクト部１５ａ，１５ｎ）の光フィルタの中心周波数を、送信側のレーザ光の中心周波数に合わせる制御を行うようにしたことにある。

【0090】

但し、中間部である光合分波部１２ａ，１２ｂは、光デバイスであるＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating：アレイ導波路グレーティング）を備えている。このＡＷＧは、光路長が異なる多数の導波路を伝搬した光を干渉させて波長による合分波を行う光フィルタである。ＡＷＧは、温度を可変して周波数を分ける制御を行っており、周波数シフトが可能となっている。

【0091】

また、中間部である光クロスコネクト部１５ａ，１５ｎは、周波数シフトが可能な波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）である。

【0092】

図１４に示す受信部２３Ｂが、図１０に示した受信部２３Ａと異なる点は、光パワー測定部６６（図１０）の他に、周波数シフト制御部６９（制御部６９ともいう）を備えて構成されていることにある。この制御部６９は、光パワー測定部６６で測定される光パワーが最大となるように、中間部の光信号の中心周波数をシフトする周波数シフト量を決めて中間部へ出力する。

【0093】

中間部の光合分波部１２ａ，１２ｂでは、周波数シフト量に応じてＡＷＧでの光信号の中心周波数がシフトされ、光クロスコネクト部１５ａ，１５ｎでは、ＷＳＳでの光信号の中心周波数がシフトされる。このシフトにより、受信側でずれた光信号の中心周波数と、送信側レーザ光の中心周波数とが一致すると、光パワー測定部６６で測定される光パワーが最大となる。

【0094】

このような構成の第７実施形態の構成によれば、受信光信号の光パワーを測定しながら周波数シフト量を決定し、この周波数シフト量で光ファイバ１４の中間部における光フィルタの中心周波数をシフトさせる。このシフトにより、上記測定される光パワーが最大となった時に、レーザ光の中心周波数ｆ０と、受信側でずれた光信号の中心周波数ｆ５とが一致するので、受信側で光信号４０の狭窄化が低減される。このため、光ファイバ１４の受信側において、受信信号の品質が劣化するフィルタペナルティを低減できる。

【0095】

この他、中間部である光クロスコネクト部１５ａ，１５ｎは、ＷＳＳの内部に、液晶を用いた空間光変調器であるＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）を用いたタイプのものがある。

【0096】

光クロスコネクト部１５ａ，１５ｎが、上記タイプのＷＳＳの場合に、周波数シフト制御部６９から送信されてくる周波数シフト量を、ＬＣＯＳに入力して光フィルタの中心周波数をシフトするようにしてもよい。

【0097】

その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。また、実施例では多値信号への適用例を説明したが、２値の振幅変調、位相変調および符号化変調等へも適用できる。

【符号の説明】

【0098】

１０Ａ，１０Ｂ 光伝送システム
１２ａ，１２ｂ 光合分波部
１３ａ，１３ｂ 光増幅部
１５ａ，１５ｎ 光クロスコネクト部
２１ａ～２１ｎ，２２ａ～２２ｎ トランスポンダ部
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ 送信部
２３，２３Ａ，２３Ｂ 受信部
６１，６５，６７ 周波数シフト制御部
６２ ＢＥＲ測定部
６３ 位相制御部
６４，６８，６９ ナイキスト制御部
６６ 光パワー測定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】