光傳輸裝置以及光傳輸方法與流程

本發明涉及采用數字相干方式的光傳輸裝置以及光傳輸方法。

背景技術：

為了能夠進行長距離大容量光傳輸，其課題是，克服光信號-噪聲功率比的界限、實現高密度的波長復用以及克服光纖非線性光學效應。

首先，作為用于克服光信號-噪聲功率比的界限的技術，目前采用開關鍵控(OOK：On-Off Keying)。但是，近年來采用了二進制相位偏移調制(BPSK：Binary Phase-Shift Keying)或四進制PSK(QPSK：Quaternary Phase-Shift Keying)。

接著，作為用于實現高密度波長復用的技術，已知采用偏振波復用方式(Polarization Multiplexing)使每1碼元的傳輸比特數增至2倍的方式。在偏振波復用方式中，對正交的兩個偏振波分量(垂直偏振波、水平偏振波)分別分配獨立的發送信號。

另外，作為其它方式，已知有如上述的QPSK或16進制正交振幅調制(QAM：Quadrature Amplitude Modulation)那樣地增加信號點來增加每1碼元的傳輸比特數的方式。在QPSK以及16QAM中，利用光發送器對同相位軸(I軸：In-Phase軸)和正交相位軸(Q軸：Quadrature-Phase軸)分別分配發送信號。

另外，作為這些光調制信號的傳輸方式，關注數字相干方式(例如，參照非專利文獻1、2)。數字相干方式是使同步檢波方式與數字信號處理進行組合來接收這些光調制信號。在此方式中，進行基于同步檢波的線性光電轉換以及基于數字信號處理的線性均衡。這里，在線性均衡中，具有固定的線性均衡、半固定的線性均衡以及適應性的線性均衡。

一般情況下，在傳輸路徑中，產生由于波長色散以及偏振波模式色散(PMD：Polarization-Mode Dispersion)等引起的線性波形失真。在數字相干方式中，因為如上所述地進行光電轉換和線性均衡，所以，能夠降低這樣的波形失真的影響，能夠實現良好的均衡特性以及良好的噪聲耐力。此外，在數字相干方式中，如非專利文獻1、 2所示，主要采用了偏振波復用QPSK方式。

接著，作為用于補償由在光纖中產生的非線性光學效應引起的波形失真的技術，已知這樣的數字逆傳播法(例如，參照非專利文獻3)：通過利用數字信號處理模擬光纖的逆方向傳播來再現發送端的信號。另外，已知這樣的光相位共軛法(例如，參照非專利文獻4)：通過在傳輸路徑的中央使光的相位反轉來在接收端取消相位失真。

但是，在上述的補償非線性光學效應的方式中，具有以下的課題：用于實現數字信號處理的電路規模龐大，或者需要用于在傳輸路徑中央使光相位反轉的裝置。

因此，作為克服這些課題的方法，開發了并行地傳輸處于相位共軛關系的光的方式，備受關注(例如，參照專利文獻1、非專利文獻5)。在此方法中，通過發送側的編碼處理，利用例如正交偏振波X/Y的電場(EX、EY)傳輸相位共軛光的對(E，(E＊))利用數字相干方式進行接收，然后，通過合成在數字區域處于共軛關系的兩個信號，取消在傳輸路徑上產生的波形失真。這里，E表示復信號，(E＊)表示為E的復共軛。

此時，包含光纖非線性光學效應的波形失真通過擾動分析，近似地得到E作為δ、得到(E＊)作為-(δ＊)，在接收側可通過進行EX+(EY＊)的處理，來去除擾動分量δ，并且僅恢復原信號E。此外，(EY＊)表示EY的復共軛。由此，可不需要龐大的信號處理電路或傳輸路徑中央的光相位反轉裝置，并且提高對光纖非線性光學效應的耐性。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：美國專利申請公開第2013/0136449號說明書

非專利文獻

非專利文獻1：Joe.Berthold及其他6人，“100G Ultra Long Haul DWDM Framework Document”，Optical Internetworking Forum，2009年6月

非專利文獻2：E.Yamazaki及其他27人，“Fast optical channel recovery in field demonstration of 100-Gbit/s Ethernet over OTN using real-time DSP”，Optics Express，2011年7月4日，vol.19，no.14，pp.13179―13184

非專利文獻3：X.Li及其他6人，“Electronic post-compensation of WDM transmission impairments using coherent detection and digital signal processing”，Optics Express，vol.16，no.2，pp.880-888，2008

非專利文獻4：D.D.Marcenac及其他6人，“40Gbit/stransmission over 406km of NDSF using mid-span spectral inversion by four-wave-mixing in a 2mm long semiconductor optical amplifier”，Electronics Letters，vol.33，no.10，pp.879-880，1997

非專利文獻5：X.Liu及其他4人，“Phase-conjugated twin waves for communication beyond the Kerr nonlinearity limit”，Nature Photonics，vol.7，pp.560-568

技術實現要素：

發明要解決的課題

但是，在現有技術中，具有以下這樣的課題。

即，在上述的專利文獻1、非專利文獻5的方法中具有以下這樣的問題：因為需要并行地傳輸處于相位共軛關系的光，所以，頻率利用效率減半。

本發明是為了解決上述這樣的課題而完成的，其目的是獲得這樣的光傳輸裝置以及光傳輸方法：不用降低頻率利用效率，就能夠傳輸相位共軛信號對，在接收側進行合成，抑制傳輸質量劣化。

解決問題的手段

關于本發明的光傳輸裝置，在該光傳輸裝置中，經由光傳輸部將光發送部和光接收部相互連接起來，光發送部具備：信號配置部，其根據從外部輸入的多個系統的信號，生成多個系統的相位共軛信號對，將相位共軛信號對混合分散配置到正交偏振的電場中；以及光調制部，其將來自信號配置部的電信號轉換為光信號，輸出至光傳輸部，光接收部具備：光電轉換部，其將在光傳輸部中傳輸的光信號轉換為電信號；以及信號重構部，其合成來自光電轉換部的混合分散配置的信號，重構原來的多個系統的信號。

本發明的光傳輸方法具有光發送步驟和光接收步驟，光發送步驟包括：信號配置步驟，根據從外部輸入的多個系統的信號，生成多個系統的相位共軛信號對，將相位共軛信號對混合分散配置到正交偏振的電場中；以及光調制步驟，將在信號配置步驟中生成的電信號轉換為光信號，光接收步驟包括：光電轉換步驟，將所接收到的光信號轉換為電信號；以及信號重構步驟，合成在光電轉換步驟中轉換的混合分散配置的電信號，重構原來的多個系統的信號。

發明的效果

根據本發明的光傳輸裝置以及光傳輸方法，信號配置部(步驟)根據從外部輸入的多個系統的信號，生成多個系統的相位共軛信號對，將相位共軛信號對混合分散配置到正交偏振的電場，信號重構部(步驟)合成混合分散配置的信號，重構原來的多個系統的信號。

因此，與傳輸單一系統的相位共軛信號對的情況相比，能夠提高頻率利用效率，并且與現有的偏振波復用信號相比能夠抑制傳輸質量劣化。

即，不用降低頻率利用效率，就能夠傳輸相位共軛信號對，在接收側進行合成，抑制傳輸質量劣化。

附圖說明

圖1是示出本發明的實施方式1的光傳輸裝置的結構框圖。

圖2是詳細地示出圖1所示的光發送部的結構框圖。

圖3是詳細地示出圖1所示的光接收部的結構框圖。

圖4是示出與圖2所示的無干擾化部以及圖3所示的干擾去除部相關的脈沖形狀的說明圖。

具體實施方式

以下，采用附圖來說明本發明的光傳輸裝置以及光傳輸方法的優選實施方式，在各個圖中對相同或相應的部分標注同一標號進行說明。

此外，以下說明的實施方式是實現本發明時的一個方式，并非將本發明限定于其范圍內。另外，本發明的光傳輸方法以及實現該方法的光傳輸裝置在例如采用數字相干方式的高密度復用長距離光傳輸系統中是有用的。

實施方式1.

圖1是示出本發明的實施方式1的光傳輸裝置的結構框圖。在圖1中，示出采用本發明的實施方式1的光傳輸方法的光傳輸系統的一例。在圖1中，該光傳輸裝置具備光發送部100、光傳輸部200以及光接收部300。

光發送部100發送光信號，光傳輸部200由光纖構成，傳輸光信號，光接收部300接收光信號。此外，本發明的實施方式1的光傳輸裝置具備光發送部100以及光接收部300的至少任意一個。

圖2是詳細地示出圖1所示的光發送部100的結構框圖。在圖2中，光發送部100具有無干擾化部101A、101B、信號配置部102、發送信號調整部103以及光調制部104。

圖3是詳細地示出圖1所示的光接收部300的結構框圖。在圖3中，光接收部300具有光電轉換部301、接收信號調整部302、信號重構部303以及干擾去除部304A、304B。

以下，說明上述結構的光傳輸裝置的動作。

光發送部100將從未圖示的外部輸入的多個系統的信號轉換為光信號后輸出至光傳輸部200。

在光發送部100的內部，首先，將從外部輸入的多個系統的信號輸入到無干擾化部101A、101B。在圖2中，將信號的系統數設為2進行例示。這里，將兩個信號系統分別設為A系統以及B系統，向無干擾化部101A輸入A系統的信號，向無干擾化部101B輸入B系統的信號。

無干擾化部101A將從外部輸入的A系統的復信號DA例如以cos(πt/Ts+3π/4)的形狀進行脈沖化，將已脈沖化的復信號EA輸出至信號配置部102。另外，無干擾化部101B將從外部輸入的B系統的復信號DB例如以sin(πt/Ts+3π/4)的形狀進行脈沖化，將已脈沖化的復信號EB輸出至信號配置部102。

這里，Ts表示碼元重復周期，t表示時間。另外，在1個碼元內，時間t取-Ts/2～Ts/2。此時，圖4示出脈沖形狀的概念圖。在圖4中，脈沖形狀A與脈沖形狀B相互處于正交關系，所以，可通過在接收端取與各脈沖的相關，相互地去除干擾。

信號配置部102根據從無干擾化部101A輸入的A系統的脈沖化的復信號EA和從無干擾化部101B輸入的B系統的脈沖化的復信號EB，如下式(1)以及下式(2)所例示的那樣，混合這2個系統的復信號，分散地配置給X偏振波的復信號EX和Y偏振波的復信號EY。

EX＝EA+EB (1)

EY＝(EA＊)-(EB＊) (2)

在式(2)中，(EA＊)表示EA的復共軛，(EB＊)表示EB的復共軛。這樣生成的EX以及EY分別由I軸以及Q軸構成，因此，作為XI、XQ、YI、YQ這4通道信號進行處理。信號配置部102將該4通道信號輸出至發送信號調整部103。

即，信號配置部102根據從外部輸入的多個系統的信號，生成多個系統的相位共軛信號對，在正交偏振的電場中混合分散配置該相位共軛信號對。

發送信號調整部103對從信號配置部102輸入的4通道信號進行波形均衡、頻譜整形、延遲補償或延遲差的施加等調整處理，將實施各調整處理后的4通道的電信號輸出至光調制部104。

光調制部104根據從發送信號調整部103輸入的4通道的電信號，例如通過偏振波復用型I/Q光調制器來調制在光調制部104內部生成的無調制光，將所調制的光信號輸出至光傳輸部200。

光傳輸部200傳輸從光發送部100輸入的光信號，輸出至光接收部300。這里，在光傳輸部200中，由于波長色散或非線性光學效應的影響，產生波形失真。此時，所調制的光信號由多個(在此例中為兩個)相位共軛信號對構成，在該相位共軛信號對之間，在波形失真中產生相關。

光接收部300根據從光傳輸部200輸入的處于相位共軛關系的多個系統的信號成為一整塊后的光信號，恢復相位共軛化處理前的原來的多個系統信號(在此例中為A系統的信號和B系統的信號)，輸出到未圖示的外部。

在光接收部300的內部，首先，將從光傳輸部200輸入的信號輸入至光電轉換部301。

光電轉換部301在內部具有局部振蕩光。光電轉換部301使從光傳輸部200輸入的光信號與該局部振蕩光進行混合干擾，由此，進行光/電轉換的相干檢波。另外，光電轉換部301將利用相干檢波獲得的電信號輸出至接收信號調整部302。

即，從光電轉換部301向接收信號調整部302輸入混合雙偏振波且I/Q軸的信號后的狀態的4通道的電信號。接收信號調整部302采用電處理將該電信號分離成雙偏振波，并且進行延遲調整、均衡處理、載波頻率/相位恢復等調整處理，去除由非線性光學效應引起的波形失真或隨機噪聲，將實施各調整處理后的4通道的電信號輸出至信號重構部303。

信號重構部303根據從接收信號調整部302輸入的4通道的電信號，如下式(3)以及下式(4)所例示的那樣，重構混合分散配置到X/Y偏振波的A/B系統的復信號EA以及EB。即，信號重構部303合成已混合分散配置的信號，重構原來的多個系統的信號。

EA＝EX+(EY＊) (3)

EB＝EX-(EY＊) (4)

在式(3)以及式(4)中，(EY＊)表示EY的復共軛。信號重構部303將這樣重構的A系統的復信號EA輸出至干擾去除部304A，將重構的B系統的復信號EB輸出至干擾去除部304B。此外，復信號EA以及EB具有圖4所示的脈沖形狀。

這里，可通過式(3)的處理，取消與關于A系統的相位共軛對EA以及(EA＊)相對的由光纖非線性光學效應引起的波形失真。另外，可通過式(4)的處理，取消與關于B系統的相位共軛對EB以及(EB＊)相對的由光纖非線性光學效應引起的波形失真。

干擾去除部304A針對從信號重構部303輸入的已重構的A系統的復信號EA，與無干擾化部101A中的脈沖化處理對應地取得相關。即，干擾去除部304A通過對cos(πt/Ts+3π/4)進行卷積，恢復A系統的原來的復信號DA，將該恢復的復信號輸出至未圖示的外部。

另外，干擾去除部304B針對從信號重構部303輸入的已重構的B系統的復信號EB，與無干擾化部101B中的脈沖化處理對應地取得相關。即，干擾去除部304B通過對sin(πt/Ts+3π/4)進行卷積，恢復B系統的原來的復信號DB，將該恢復的復信號輸出至未圖示的外部。

這里，在本發明的實施方式1中，在發送信號調整部103以及接收信號調整部302內，可通過將電信號頻帶限制成碼元重復頻率的一半左右，使光調制部104生成的光信號的頻帶縮窄到碼元重復頻率的程度。

這樣，混合相位共軛化的多個信號對，分散地配置到X/Y偏振波進行傳輸，在接收側合成它們，由此能夠提高對光纖非線性光學效應的耐力。另外，因為在同一波長中復用多個相位共軛信號對，所以，也可以避免頻率利用效率的降低。因此，能夠擴大高密度復用的數字相干光傳輸系統中的可傳輸距離。

如以上那樣，根據實施方式1，信號配置部基于從外部輸入的多個系統的信號，生成多個系統的相位共軛信號對，將相位共軛信號對混合分散配置到正交偏振的電場，信號重構部合成已混合分散配置的信號，重構原來的多個系統的信號。

因此，與傳輸單一系統的相位共軛信號對的情況相比，可提高頻率利用效率，并且與現有的偏振波復用信號相比能夠抑制傳輸質量劣化。

即，不用降低頻率利用效率，就能夠傳輸相位共軛信號對，在接收側進行合成，抑制傳輸質量劣化。

此外，根據實施方式1，即使在由于偏振波依存性損耗等而導致在X偏振波與Y偏振波之間信號質量產生偏差的情況下，也在接收側進行信號合成，所以，能夠降低信號質量偏差。即，能夠防止碼元錯誤的偏向，防止糾錯性能的劣化。

標號說明

100 光發送部；101A、101B 無干擾化部；102 信號配置部；103 發送信號調整部；104 光調制部；200 光傳輸部；300 光接收部；301 光電轉換部；302 接收信號調整部；303 信號重構部；304A、304B 干擾去除部。