具有分散补偿功能的光传输装置、 以及分散补偿方法 【技术领域】
本发明涉及一种具有分散补偿功能的光传输装置及分散补偿方法。
背景技术
本发明在波长分配多路光传输系统中，有效补偿作为光传输路径的光纤的波长分散性的同时，在从中继装置升级到光分路插入装置(OADM：Optical Add Drop Multiplexer)之时，提供了可避免分散补偿方法变更或调整的传输装置的结构以及分散补偿方法。
作为光传输系统大容量化的装置，已经实际应用了使用一条光纤来传输波长不同的多个光信号的波长分配多路(WDM：WavelengthDivision Multiplexing)传输系统。添加了氧化铒的光纤放大器等的光纤放大器(以下，为光放大器)对于波长宽的频带，具有能够一并放大多个光信号的特性。为此，通过组合WDM和光放大器，可以一并放大波长不同的多个光信号，从而可以以结构简单来实现经济的、大容量并且长距离传输。
但是，在作为传输路径的光纤中，存在所谓随着在光纤中传输的波长的不同传输速度不同的波长分散性，还存在所谓随着在光纤中传输而信号波形恶化的问题。因此，通过引入具有与传输路径的分散值相反地分散值的分散补偿光纤，将其与传输路径组合，可以降低由传输路径的波长分散带来的影响，通过该技术可以对恶化了的信号波形进行整形。
近年来，根据以定向无线传输为代表的单纯进行2点之间通信的形式，对下列通信形式的要求日益提高：在以总线型系统为代表的两端的2个端点之间另外还设计多个分支、插入点，通过将光信号原样进行分支、插入而在多个地点之间进行通信的总线型OADM形式，并且以环状系统为代表，将多个地点连接成环状形式，通过将光信号原样进行分支、插入从而在环路的多个地点之间进行通信的环路形式OADM形式。
即使在这样的OADM形式中，在实现良好传输特性方面，分散补偿也是非常重要的课题，因此正期待比较简单、具有较好补偿功能的分散补偿技术。
以往，有关波长分配多路系统的分散补偿方法，已经公开了在使用光纤的中继传输中，考虑自己相位调制效果影响的分散补偿方法等(例如，参考专利文献1)。
(专利文献1)特开平7-74699号公报(第4-5项、附图1)
如前所述的OADM形式的波长分配多路系统中，预料之后的通信需要，除了预先设置OADM装置的情况之外，在系统初期导入时，构筑定向无线传输系统，这样根据通信需要的增加而追加OADM功能的系统升级方法在导入成本以及效率方面是有利的。此时，在追加了OADM功能的升级前后，对于追加了OADM功能之外的其他部位，希望不要进行特别的变化或调整。
但是实际中，对伴随由于追加OADM功能引起的光S/N下降的通信品质的变差、或OADM功能追加时的系统衰减，以及由于分散补偿方法的变更所引起的通信品质变化等系统结构以及网络的影响都很大。
现有的波长分配多路系统中，对于定向无线传输系统的需要是支配性的，对于使用OADM装置的总线型系统或关于环系统(日文：リング上システム)的要求变得很大。但是，随着近年通信话务量的增加或数据种类的增加，即使对于波长分配多路系统，也要求网络的高效率化以及弹性(日文：柔軟性)，由于追加OADM功能而造成的系统结构的变化也变得引人注目。特别地，具有与系统通信品质紧密相关的分散补偿方法的变化成为追加OADM功能过程中通信品质劣化的主要原因，是系统结构上最应该注意的一个项目。
在上述文献中记载的技术，通过使上述本身相位调制效果以及彼此相位调制效果等的非线性效果产生地点之后的总分散值变为零，希望能降低由于非线性效果造成的波形恶化以及计时起伏。但是，该波长分散方法主要以适用于定向无线传输系统中的波长分配多路系统为中心记载的，而没有记载有关具有OADM功能的波长分配多路系统以及对其的升级的内容。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种即使实施从定向无线传输系统到OADM系统的升级的情况下，可以在已有的装置中不追加任何变化就实施稳定分散补偿的分散补偿方法以及使用该方法的装置。
该装置构成以下分散补偿器来进行分散补偿：在将由第1光传输路径中接收到的波长分配多路光输出到第2光传输路径的光传输装置中，补偿所述波长分配多路光在从所述第1光传输路径中的第1一定位置开始在该光传输装置之间传输过程中所产生的波长分散的第1分散补偿器，
以及补偿所述波长分配多路光在该光传输装置与所述第2光传输路径的第2一定位置之间传输中所产生的波长分散的第2分散补偿器。
由此，在所述第1分散补偿器和第2分散补偿器之间，可以拆装能实现OADM功能的分支插入单元，并且由于在其装卸前后，不会对包含被分插信号的其它信号的传输特性产生影响，因此在从中继装置向OADM装置的升级过程中可以抑制通信品质的变化。
【附图说明】
将参考附图详细说明本发明的最佳实施例，其中：
图1是说明本发明第1实施例原理的图。
图2是说明本发明第1实施例的图。
图3是说明本发明第1实施例的图。
图4是说明本发明第2实施例原理的图。
图5是说明本发明第2实施例的图。
图6是说明本发明第2实施例的图。
图7是说明本发明第2实施例的图。
图8是说明本发明第2实施例详细内容的图。
图9是说明本发明第3实施例课题的图。
图10是说明本发明第3实施例课题的图。
图11是说明本发明第3实施例的图。
图12是说明本发明第3实施例详细内容的图。
图13是说明本发明第3实施例的其它结构的图。
【具体实施方式】
图1作为本发明的第1实施例，是说明波长分配多路系统中分散补偿方法的基本原理的图。发送端装置110具有光发送器111和前置放大器112。在发送端装置110中，实际上，光发送器111设置了从该发送装置110输出的波长分配多路光信号的波长分配多路数，以及设置了将从光发送器中输出的各波长的光信号进行波长分配多路的图中没有示出的波长分配多路单元。这些在下面说明中的其它实施例也是相同的。
从光发送器111中输出的光信号由前置放大器112进行放大，并输入到作为传输路径的光纤100-1中。为了补偿在光纤100中途传输过程中失去的光强度，由中继装置120对衰减的光信号进行放大，再次将其输入到连接到其下游端的光纤100。
在该结构中，通过装载在与其后端相连的中继装置120上的分散补偿器123来补偿光纤100的波长分散。例如，通过装载在中继装置120-1上的分散补偿器123-1来补偿光纤100-1的分散，通过装载在中继装置120-2上的分散补偿器123-2来补偿光纤100-2的分散。
根据传输距离等所需的级数重复上述过程之后，光信号到达接收端装置130。在接收端装置130中，装有后置放大器131、分散补偿器132、以及光接收器133，到达的光信号由后置放大器131放大，用分散补偿器132补偿光纤100-3的分散之后，在光接收器133中将其接收。在接收端装置130中，实际上，光接收器133设置了所述波长分配多路光信号的波长分配多路数，以及设置了用来分离各个波长光信号的图中没有示出的波长分离单元。这些在下面说明中的其它实施例也是相同的。
这里，在图2中示出了具有使图1的定向无线通信系统升级到OADM系统的情况下，OADM功能的中继装置200的结构例子。对于具有分割为2部分的光放大器121以及122、以及装载在其间的分散补偿器123的升级以前的结构，中继装置200还追加装载有波长分支单元200以及波长插入单元201。
这里，与升级前的中继装置120相同，装载分散补偿器123以便补偿连接在上游的光纤100的波长分散。波长分支单元200在220方向上将波长分支，取出被分离的一定波长频带的光信号210。波长插入单元201中在221方向上进行波长插入，从而对一定波长频带的光信号211进行波长分配多路。
这种情况，可以使从发送器101中发送出、通过升级了的中继装置120进行分支后的波长频带的光信号210，和在该中继装置120中插入的波长频带的光信号211达到接收器133时的传输特性、以及通过该中继装置120到达接收器133时的传输特性为相同的传输特性。
图3是使图1的定向无线通信系统的中继装置120-1升级到具有OADM功能的装置的情况下的结构。接收到的波长分配多路光在光放大器121-1中被放大了传输路径中的损失部分之后，通过升级了的中继装置120-1的分散补偿器123-1来补偿在传送路径100-1中产生的波长分散。在波长分支单元301中将来自经过所述分散补偿过的波长分配多路光的一定频带光信号分支，然后将其输入到包含外部光接收器310等的装置中。来自包含设置在外部并输出一定频带光信号的光发送器311等的装置的光信号，在波长插入单元302中被波长分配多路为所述波长分配多路光，在光放大器122-2中被放大，然后输出到传输路径100-2。
如上所述，通过对中继装置120实施简单的升级，不进行其它装置(发送端装置110、中继装置120-2、接收端装置130等)结构的变化或特别的调整等，就能够以使传输特性相同的形式追加OADM功能。
但是，如果发送端装置110和接收端装置130的传输距离变长，由于增加了设置在途中的中继装置120的设置级数，在各个中继装置中产生的噪声和构成传输路径的光纤的非线性效果就会累加，从而限制了传输容量以及传输距离。
图4是说明考虑了上述非线性效果情况下，本发明第2实施例中波长分散方法的图。在传输路径100-1中，在发送端装置110上安装用于补偿从发送端装置110到一定距离La400-1的波长分散的分散补偿器113。另外，在中继装置120-1上安装分散补偿器125-1，用于补偿传输路径100-1中一定距离La400-1以后的波长分散以及传输路径100-2中从发送端装置120-1到一定距离Lb400-2的波长分散。
同样地，安装在中继装置120-2上的分散补偿器125-2用于补偿传输路径100-2中一定距离Lb400-2以后的波长分散以及传输路径100-3中到一定距离Lc400-3为止的波长分散。安装装载在接收端装置130上的分散补偿器135，以便补偿传输路径100-3中一定距离Lc400-3以后的波长分散。
上述各个一定距离La400-1、Lb400-2、Lc400-3任何一个都是光纤特性上大致唯一确定的量，为20km程度的值。作为这些一定距离的确定方法，有例如记载在上述专利文献1中的方法。
补偿使用这样方法的光纤波长分散性的系统由于能够减少非线性效果带来的影响，伴随着长距离，即使在光中继装置的级数变多的系统中，也可以构造具有良好特性的系统。
这里，考虑使中继装置120升级为具有OADM功能的装置的方法。如图2以及图3所示，仅在分散补偿器123的后端追加波长分支单元301以及波长插入单元302的升级方法，在升级前后，不能使各光信号的传输特性变为相同。其原因是，上述分散补偿器123的补偿量考虑了该中继装置前级光纤的一定距离以后的波长分散以及到后级光纤的一定距离的波长分散。由此，对在波长分支单元301中被分支的波长频带的光信号，实施了过剩的分散补偿。对在波长插入单元302中插入的波长频带的光信号，对到该中继装置后级光纤的一定距离为止的波长分散不进行补偿。
因此，本发明将希望升级到预先具有OADM功能的装置的中继装置120构成为图5所示的中继装置120-2。即，图5中，在中继装置120-2中安装2台分散补偿器500-2以及501-2。分散补偿器500-2补偿传输路径100-2中一定距离Lb400-2以后(中继装置120-2侧)的波长分散，分散补偿器501-2补偿到传输路径100-3中一定距离Lc400-3为止的波长分散。即，将图4结构的分散补偿器125-2的功能构成为可用2台分散补偿器500-2以及501-2进行置换的结构。因此，由于与图4的结构相同，可以减少非线性效果带来的影响，因此，伴随着距离的加长，即使在光中继装置的级数变多的系统中，也可以构造具有良好特性的系统。
其次，说明将图5结构的光中继装置120-2升级为具有OADM功能的方法。如图6所示，在中继装置120-2的分散补偿器500和501之间追加波长分支单元601以及波长插入单元602。将中继装置120-2进行适当的功能分割从而使其模块化以便能够预先追加这样的功能，设计追加模块用的连接器，其后的升级操作就变得容易。
图7示出了使用如图6那样被升级后的装置120-2来实现OADM功能的传输系统的结构。从传输路径100-2接收到的波长分配多路光由光放大器121-2对光纤传输时的损耗进行放大。被放大的波长分配多路光通过分散补偿器500补偿传输路径100-2中一定距离Lb400-2以后的波长分散。分散补偿后的波长分配多路光通过波长分支单元601提取出一定频带的光信号，并将其输入到包含外部光接收器610等的装置中。来自包含设置在外部并输出一定频带光信号的光接收器611等的装置的光信号在波长插入单元602中被波长分配多路为所述波长分配多路光，在光放大器122-2中放大，然后被输出到传输路径100-3。
如果如上所述构成，从前级分散补偿器500输出的波长分配多路光由于对在输入到升级后的中继装置120-2时带有的波长分散全部进行了补偿，因此，通过波长分支单元601，用外部装置接收到的光信号能够作为相同分散补偿完毕的良好特性的光信号来接收。由于通过后级的分散补偿器501对于从光发送端611输出的光信号补偿了到光传输路径100-3一定距离Lc400-3为止的波长分散，因此，通过接收端装置130的分散补偿器135补偿一定距离Lc400-3以后的波长分散，因此，可以以波长分散全部被补偿的良好特性由光接收器611接收光信号。
其次，说明消除在波长分支单元601以及波长插入单元602中产生的波长分散的方法。即使在光分支单元202以及光插入单元203中，对于通过的光信号以及分支的光信号、或插入的光信号，都存在产生波长分散的情况。这些是通过连接光纤、或使用的光放大器以及波长分支单元以及波长插入单元中使用的部件之间的匹配等所产生的。即使存在不易将这些装置以及部件中产生的波长分散完全消除的情况，但是，通过设计各个光学部件的群延迟特性，可以利用一定值来调整分散量。但是，通过调整其它部位的波长分散以便补偿某个部位中所产生的波长分散，可以存在补偿整个波长分散的情况。
例如，在光分支单元601中，假设相对通信信号产生+D的波长分散，相对于分支信号产生+d的波长分散。这时，如果可以将与后级相连的波长插入单元602中的通过方向的波长分散调整为-D，则能够使该升级的中继装置120-2通过方向的光信号的波长分散为零。
在图中没有示出的安装在发送端装置110上的波长分配多路器中，如果可以将用中继装置120-2中的波长分支单元601进行分支的波长的光信号的波长分散调整为-d，则可以使相对于所述分支波长的光信号的波长分散为零。
图8示出了图6所示的升级后并安装了OADM功能的光中继装置120的详细结构例子。
前级的放大器121用波长分波器121-1从被波长分配多路的输入光信号中提取出包含波长信息等的监视控制信号(OSC光)，用光/电转换单元121-2将所述监视控制信号变换为电信号，然后输入到控制单元121-10。通过波长分波器121-1的输入波长分配多路光在功率分配器121-3中分离光功率，使用光/电转换单元121-4变换为电信号，然后输入到控制单元121-10。
同样地，使用功率分配器121-8分离输出光功率。使用光/电转换单元121-9将分离的光功率变换为电信号，输入到控制单元121-10。通过光合波单元(日文：光合波部)121-5将来自驱动用激光二极管121-6的驱动光与波长分配多路光进行合波，通过将其输入到放大用掺杂光纤121-7中来放大波长分配多路光。
输入端光纤121的控制单元121-10使用所述输入信号的光功率以及输出信号的光功率、或包含在OSC光中的波长数信息等、或来自后述的装置控制单元800的控制信号等，控制驱动用激光二极管121-6的驱动功率，以便于在放大用掺杂光纤121-7中获得最佳的增益。
同样地，后级放大器122用波长分波器122-1分离光功率，使用光/电转换单元122-2将其变换为电信号，然后输入到控制单元122-10。并且使用功率分配器122-6分离输出光功率。使用光/电转换单元122-7将分离的光功率变换为电信号，输入到控制单元122-10。通过光合波单元122-3将来自驱动用激光二极管122-4的驱动光与波长分配多路光进行合波，通过放大用掺杂光纤122-5中来放大波长分配多路光。
控制单元122-10使用输入信号的光功率以及输出信号的光功率、或来自后述装置控制单元800的控制信号等，控制驱动用激光二极管122-4的驱动功率，以便于在放大用掺杂光纤122-5中获得最佳的增益。通过电/光转换单元122-9，在波长合成器122-8中将来自装置控制单元的控制信息、以及其它后级装置中使用的控制信息与波长分配多路光进行合成后输出。
通过升级，在分散补偿器500以及501之间追加的分支插入单元600使用功率分配器600-1来分离输入光功率。使用光/电转换单元600-2将被分离的光功率转换为电信号，传送到控制单元600-11。同样地，对于输出光，使用功率分配器600-9来分离光功率。使用光电转换单元600-10将被分离的光功率转换为电信号，传送到控制单元600-11。
用波长分离单元600-3分离在该分支插入单元600中分支出频带的信号光，通过功率分配器600-4提取出分支信号的光功率，然后使用光电转换单元600-8将其转换为电信号，传送到控制单元600-11。
另一方面，自外部的由分支插入单元600插入的频带内的信号光620通过功率分配器600-5，由波长分配多路单元600-7进行合波。使用功率分配器600-5提取出插入信号620的光功率，用光/电转换单元600-6将其转换为电信号，然后传送给控制单元600-11。使来自前级放大器121、后级放大器122、分支插入单元600的监视控制信号与装置控制单元800之间进行通信。
仅监控光功率，由于不能判断出是光功率不足，或，还是最初由于波长分配多路数少，因而观测到的光功率较少，因此，通过输入端放大器121，使用接收到的波长数(日文：波长数)信息，能够执行对于输入端121的比较合适的放大功率的控制。到达输出端放大器122的波长分配多路数根据到达输入端121的波长数信息，使用在分支插入单元600中分支出的波长数和插入的波长数，在装置控制单元800中进行如下计算。
(公式1)
(输出端放大器的波长数)＝(输入端放大器的波长数)-(被分支的波长数)+(插入的波长数)
作为本发明的第3实施例，说明还具有补偿增益偏差功能的分散补偿方法。
图9是说明在光放大器中产生的增益偏差的图。由于在光放大器的增益中存在波长依赖性，因此，通过容纳在波长分配多路光中的光信号的波长，存在在其光强度中产生波长之间偏差的情况。例如，在图8中，如果比较容纳在波长分配多路光中的光信号波长频带中心附近的波长902以及比它短的短波端的波长901，由于产生光强度偏差910，因此，波长901与波长902相比，信号强度变弱，该结果光SN恶化。
比波长902长的波长903，光强度变大，产生光强度偏差911。由此，波长903中比较多地受到光纤中非线性效果的影响。通过该现象，遍及容纳在波长分配多路装置中的所有波长，难于满足均一的信号品质。
图10是说明为了降低图9所示波长之间的增益偏差而进行的增益偏差等效器的操作的图。增益偏差等效器等效于上述波长之间的光强度偏差。如图9所示，长波端的光强度大的情况(为右上方的特性时)，为消除这种现象而进行控制，以便于能够得到如同1004以及1005那样，长波端的光强度变小的特性。反之，短波端的光强度大的情况(为右下方的特性时)，为消除这种现象而进行控制，以便于能够得到如同1002以及1003那样，长波端的光强度变大的特性。另外，根据光纤中产生的光强度偏差的大小，使增益等效器的控制量如同1004以及1005那样变化。
图11示出了安装有图10中说明的增益偏差等效器的光放大器的一个例子。安装增益偏差等效器1100-8等效于在放大用掺杂光纤1100-5中所产生的增益偏差。来自放大用掺杂光纤1100-5的输出光在功率分配器1100-6中提取出光功率，通过光/电转换器1100-7，向控制单元1100-9输入输出光的光功率信息。控制单元1100-9控制驱动用激光二极管1100-4的输出功率，以便于输出光功率变为一定值，通过激励光合波单元1100-3合波为波长分配多路光，然后输入到放大用掺杂光纤1100-5。
另一方面，根据来自控制单元1100-9的控制信号来控制增益偏差等效器1100-8。一般地，放大用掺杂光纤1100-5的增益偏差依赖于输入光的功率。另外，与前述输出光的光功率相同，使用功率分配器1100-1以及光/电转换单元1100-2，可以观测输入光的光功率。因此，如果事先通过测定以及模拟等方法得到相对于输入光功率的放大用掺杂光纤1100-5的增益偏差，将其存储在控制单元1100-9内部、图中没有示出的参数存储单元等之中，则根据输入光的光功率，可以自动调整放大用掺杂光纤1100-5的增益偏差。
图12是直接观察放大用掺杂光纤中产生的增益偏差、带有适用于对增益偏差等效器进行控制的分支插入单元一个例子。该装置与图8相同，在输入端带有光放大器121，在其后级带有分支插入单元600。光放大器121在其输出端带有增益等效器121-20。图12在中心处示出了涉及增益等效器1100-10控制的部分，首先说明光放大器122内部结构以及操作。
在分支插入单元600中，如前所述，安装有相对于输入信号的光功率检测用光/电转换单元600-2，以及相对于分支信号的光功率检测用光/电转换单元600-8。通过控制单元600-11将这些光功率通知装置控制单元800。
在输入端光放大器121中，通过监视控制光分支滤光器121-1以及光/电转换单元121-2，提取出包含于容纳在波长分配多路光中的监视控制光(OSC光)中的波长分配多路数信息，然后通过控制单元121-10通知装置控制单元800。
装置控制单元800将由上述分支插入单元600的光/电转换单元600-2检测出的输入光功率除以来自输入端光放大器121的波长分配多路数信息，可以检测出整个波长分配多路光的平均光强度。例如，平均光强度相当于图9中心波长附近的光强度902。
如果该分支信号的频带为波长分配多路光的短波长一侧，由分支插入单元600分支的光信号的光强度就相当于例如图9中的短波长一侧的光强度901，如果分支信号的频带为波长分配多路光的长波长一侧，光强度就相当于长波长一侧的光强度903。因此，装置控制单元800使用自分支插入单元600的控制单元600-11输入的上述各光强度信息，可以计算增益偏差910或911。
将上述增益偏差由装置控制单元800通知给输入端光放大器121的控制单元121-10，控制增益偏差等效器121-20以便于上述增益偏差为零。这样，在容纳在波长分配多路光中的整个波长的信号上，可以保证一样的信号品质。
图13是说明在分支插入单元600中安装增益偏差等效器600-30时的结构例子的图。在这样的结构中，与图12的结构相同，在装置控制单元800中可以求出输入到分支插入单元600中的波长分配多路光的增益偏差。
将上述增益偏差量由装置控制单元800通知给分支插入单元600的控制单元600-110，控制增益偏差等效器600-30以便于上述增益偏差量为零。这样，在容纳在波长分配多路光中的整个波长的信号上，可以保证一样的信号品质。
根据上述的本发明，在安装分插波长装置(OADM)的波长分配多路系统中，对于容纳在波长分配多路系统中的整个波长，不变更分散补偿方法，也可以使安装OADM装置前后的通信品质一致。