专利名称：光通信系统、传输劣化补偿法、光传输系统及光接收系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及光通信系统、传输劣化补偿方法、光传输系统以及光接收系统，更具体来说，涉及光信号的传输劣化得到补偿的光通信系统、传输劣化补偿方法、光传输系统以及光接收系统。
背景技术：
例如，在光通信系统中，已使用了WDM(波分复用)，其为用于将具有不同波长的多个数据信号复用到单条光纤中的方法。WDM(波分复用)通过利用具有不同波长的多个光束作为载波，使用光信号执行复用传输，其中，在光纤的发送侧设有光耦合器(复用器)，在光纤的接收机侧设有光分路滤光器(去复用器)。
近来，在光通信系统中，其中针对各波长调制率为10Gbps的WDM已投入实际使用。为了进一步扩展传输容量，进而需要针对各波长调制率为40Gbps或80Gbps的WDM。
然而，在用于传输调制率超过40Gbps的光信号的光通信系统中，由偏振模色散(PMD)和偏振相关损耗(PDL)(几乎不会同时存在这些问题)导致的光信号波形失真的传输劣化将成为问题。
偏振色散导致光信号波形失真。另一方面，通常，偏振模损耗几乎不成为问题。然而，当偏振模损耗累积时，光信号的偏振方向发生波动。因此，光信号电平会因从发光器件到受光元件的光路和偏振依赖性而发生波动。
在常规光通信系统中，使用了以下等方法一种通过在接收机侧布置PMD/PDL补偿器来在接收部的前一级处对传输后的光信号的偏振色散进行补偿(例如，参见日本特开平第7-221705号公报)，一种将传输本身更换为不会产生偏振色散的特殊光纤(例如，参见日本特开平第8-54525号公报)。
图1是示出一种使用单光纤传输单波长的光通信系统的系统配置示例的图。在图1的光通信系统中，终端站A和终端站B通过中继站A和中继站B相互连接。终端站A和终端站B中的每一个都包括用于发送光信号的光发送系统和用于接收光信号的光接收系统。
终端站A和终端站B各自的光接收系统都包括用于补偿偏振色散的PMD补偿装置，和用于补偿偏振相关损耗的PDL补偿装置(例如，用于执行输出恒定控制的光学放大器)。然而，图1的光通信系统存在这样的问题，即，需要接收机侧始终测量偏振态的变化并对PMD补偿装置和PDL补偿装置进行复杂的控制。
图2是示出一种使用单光纤传输双波长的光通信系统的系统配置示例的图。图3是示出一种双波长WDM复用器的配置示例的图。类似于图1的光通信系统，在图2的光通信系统中，终端站A和终端站B通过中继站A和中继站B相互连接。
终端站A和终端站B中的每一个都具有图3所示的双波长WDM复用器。在该双波长WDM复用器中，在接收机侧针对各波长设有用于补偿偏振色散和偏振相关损耗的PMD/PDL补偿器。
然而，在图2的光通信系统中，要求在每个预定距离处针对各波长布置PMD/PDL补偿器。但是，与10Gbps的光通信系统相比，在对于单波长调制率为40Gbps或80Gbps的光通信系统中，系统成本昂贵。因此，难以在每个预定距离处针对各波长布置PMD/PDL补偿器。此外，存在传输信道用光纤的设置还很昂贵的问题。
此外，在偏振态快速变化的情况下，由于要求光通信系统跟上偏振态的变化并控制偏振相关损耗，不利的是，要求接收机侧针对各波长测量偏振态的变化并对PMD/PDL补偿器进行复杂的控制。
发明内容
本发明的总体目的是提供其中消除了上述问题的光通信系统、传输劣化补偿方法、光传输系统以及光接收系统。
本发明的一个更具体的目的是提供其中可以容易并廉价地补偿偏振色散和偏振相关损耗的光通信系统、传输劣化补偿方法、光传输系统以及光接收系统。
本发明的更具体的目的是提供一种光通信系统，其中，在发送机站处针对偏振色散和偏振相关损耗的影响进行预补偿，该影响是从发送机站向接收机站传输的光信号从通信信道接收到的；并且当接收机站接收到该光信号时来自传输信道的偏振色散和偏振相关损耗的影响被抵消。
在优选模式下的本发明中，发送机站对偏振色散和偏振相关损耗进行预补偿，使得当在接收机站处接收光信号时偏振色散和偏振相关损耗的影响被抵消。从发送机站向接收机站传输的光信号通过传输信道传播，在该传输信道中产生了偏振色散和偏振相关损耗，并且该光信号受到该偏振色散和偏振相关损耗的影响。因此，在一个优选模式下的本发明中，在发送机侧对由传输信道引起的偏振色散和偏振相关损耗进行预补偿。因此，当从发送机站向接收机站传输光信号时光信号受到偏振色散和偏振相关损耗的影响，从而抵消了偏振色散和偏振相关损耗的影响。
当结合以下附图阅读时，根据以下详细描述，本发明的其他目的、特征和优点将变得更加清楚，附图中图1是示出一种使用单光纤传输单波长的光通信系统的系统配置示例的图；图2是示出一种使用单光纤传输双波长的光通信系统的系统配置示例的图；图3是示出一种双波长WDM复用器的配置示例的图；图4是用于说明本发明的原理的图；图5A、图5B、图5C以及图5D是示出用于说明本发明原理的波形的图；图6是示出根据本发明第一实施例的光通信系统的系统配置的图；图7是示出根据本发明第一实施例的调制部的第一配置的图；
图8是示出根据本发明第一实施例的接收部中包括的第一配置部的图；图9是示出根据本发明第一实施例的接收部中包括的第二配置部的图；图10是示出根据本发明第一实施例的接收部中包括的第三配置部的图；图11是示出根据本发明第一实施例的调制部的第二配置的图；图12是示出根据本发明第一实施例的调制部的第三配置的图；图13是示出根据本发明第一实施例的接收机站中包括的接收部的第一配置的图；图14是示出根据本发明第一实施例的包括对端终端站的光通信系统的系统配置的第一变型的图；图15是示出根据本发明第一实施例的包括对端终端站的光通信系统的配置的第二变型的图；图16A是示出根据本发明第一实施例的RZ码的一个时隙宽度的图，图16B是示出根据本发明第一实施例的偏振色散中出现的波劣化的图，图16C是示出根据本发明第一实施例的用于开/关调制器的最优定时以及分开波形的图，图16D是示出根据本发明第一实施例的用于开/关调制器的最优定时以及分开波形的图；图17是用于说明在使用同一波长的通信的情况下的临界系数(marginal factor)的图；图18是用于说明根据本发明第一实施例的其中把回送10交替脉冲(backward 10 alternating pulse)的传输间隔设置得更长的传输示例的图；图19是示出根据本发明第一实施例的接收机站中包括的接收部的第二配置的图；图20是示出根据本发明的调制部的第四配置的图；图21是示出根据本发明第一实施例的调制部的第五配置的图；图22是示出根据本发明第一实施例的调制部的第六配置的图；图23是示出根据本发明第二实施例的调制部的第七配置的图；
图24是示出根据本发明第二实施例的使用两个波长的已接收回送10交替脉冲的图；图25是示出根据本发明第二实施例的能够抵消波长依赖性的发送机站的第一配置的图；图26是示出根据本发明第二实施例的偏光分析器的第一配置的图；图27是示出根据本发明第二实施例的图25中的调制部的第一配置的图；图28是示出根据本发明第二实施例的图25中的调制部的第二配置的图；图29是示出根据本发明第二实施例的能够抵消波长依赖性的发送机站的第二配置的图；图30是示出根据本发明第二实施例的能够抵消波长依赖性的发送机站的第三配置的图；图31是示出根据本发明第二实施例的偏光分析器的第二配置的图；图32是示出根据本发明第二实施例的多波长源的第一配置的图；图33是示出根据本发明第二实施例的多波长源的第二配置的图；图34是示出根据本发明第二实施例的多波长源的第三配置的图；图35是对其应用了本发明的终端站的第一配置的图；图36是对其应用了本发明的终端站的第二配置的图；图37是对其应用了本发明的中继站的第一配置的图；以及图38是对其应用了本发明的中继站的第二配置的图。
具体实施例方式
以下参照附图对根据本发明的多个实施例进行描述。图4是用于说明本发明的原理的图。传输信道1是例如导致偏振色散和偏振相关损耗的波导。当假定光信号进入传输信道1的偏振方向是线偏振时，光信号的偏振角变得取决于偏振角而不同。
然而，如果把其中传输率最小化的偏振角和其中传输率最大化的偏振角视为两个独立因素，那么当光信号沿传输信道1传播时，偏振面由于光信号的位移而相对于偏振轴旋转。
此外，光纤的偏心率和其上长轴与短轴相互垂直的角面(anglesurface)并非在整个传输信道1中都是一致的，而是动态变化的。因此，由在传播过传输信道之后的偏振色散和偏振相关损耗所导致的传输劣化影响了进入传输信道1的光信号的偏振角。
然而，如图4所示，当通过在传输信道1的接收机侧使偏振波旋转90度并反射该偏振波使其从传输终端折回时，抵消了由复杂的偏振色散的影响所导致的波形失真。作为其中使偏振波旋转90度的配置示例示出了光环行器(光学CIR)2和法拉第旋转器3。通过固定偏振的光纤把光环行器2与法拉第旋转器3相互连接起来。利用图4所示的原理，本发明通过抵消由于偏振失真和偏振相关损耗的影响而导致的复杂波形的失真，补偿了偏振色散和偏振相关损耗。
图5A、图5B、图5C以及图5D是示出用于说明本发明原理的波形的图。在图5A到图5D中，x轴和y轴示出了其上x轴与y轴具有正交关系的偏振面。图5A示出了从接收机站向发送机站传输的光。图5B示出了在发送机站接收到的光。当在引起偏振色散和偏振相关损耗的传输信道中传播时，图5A所示的从接收机站向发送机站传输的光产生波形失真。图5B中的发送机站处接收到的光的偏振面由于偏振色散和偏振相关损耗的影响而旋转。
在发送机站处，如图5C所示，对图5B所示的光进行调制的光信号的偏振波旋转90度。发送机站向接收机站传输光信号。图5D示出了在接收机站处接收到的光信号。
图5C中的从发送机站向接收机站传输的光信号通过导致偏振色散和偏振相关损耗的传输信道传播。因此，与从接收机站向发送机站的传输类似，偏振面由于偏振色散和偏振相关损耗的影响而旋转。然而，由在图5C中从接收机站向发送机站传输光信号时导致的偏振色散和偏振相关损耗所影响的图5B中的光的偏振波旋转90度。
结果，当图5C的光信号受到在从发送机站向接收机站传输光信号时导致的偏振色散和偏振相关损耗的影响时，偏振色散和偏振相关损耗的影响被抵消，光信号如图5D所示。在本发明中，由于当在接收机站处接收光信号时抵消了偏振色散和偏振相关损耗的影响，所以发送机站对偏振色散和偏振相关损耗进行了预补偿。在根据本发明的光通信系统中，可以在发送机站处针对各波长容易并合理地补偿偏振色散和偏振相关损耗。
以下，参照附图对本发明多个实施例进行描述。在这些实施例中，假定执行了对群速度色散的补偿。此外，在这些实施例中示出的WDM通信系统是利用WDM的光通信系统的一个示例。
图6是示出根据本发明第一实施例的光通信系统的系统配置的图。在图6的光通信系统中，接收机站(终端站A)100通过传输信道300与发送机站(终端站B)200相互连接。若有必要，可以在传输信道300上布置一个或更多个中继站。
接收机站100包括LD光源101、LN调制器102、光学CIR或光学波长滤光器103以及接收部104。发送机站200包括光学CIR或光学波长滤光器201，以及调制部202。应当注意，光学CIR或光学波长滤光器201通过具有固定偏振波的多条光纤203与调制部202相互连接。
在LN调制器102处把从接收机站100的接收部104的LD光源101输出的光调制成脉冲(回送10交替脉冲)，并通过光学CIR或用于对接收光和发送光进行去复用的光学波长滤光器103向传输信道300输出该脉冲。发送机站200的调制部202通过光学CIR或用于对接收光和发送光进行去复用的光学波长滤光器201接收脉冲(接收到的回送10交替脉冲)，并将该脉冲调制成光信号。调制部202通过光学CIR或光学波长滤光器201输出被调制到传输信道300的光信号。
接收机站100的接收部104通过光学CIR或光学波长滤光器103接收该光信号。根据上述本发明的原理，在接收部104处接收到的光信号具有其中抵消了传输信道300的偏振色散和偏振相关损耗的影响的波形。
然而，如果发送机站200无法检测出从接收机站100接收的由于偏振色散和偏振相关损耗而失真的波形的哪一位表示脉冲，则发送机站200无法将该脉冲调制成调制信号(待传输信号)。
图7是示出根据本发明第一实施例的调制部的第一配置的图。调制部202a包括偏光去复用器210、分路装置211和212、调制器213和214、偏光正交复用器215、90度偏光旋转器216、受光元件217和218、滤波器219和220、以及调制定时相位调节电路221。
偏光去复用器210是用于对要分离的两个偏光进行去复用的装置，偏光正交复用器215是用于使两个偏光相交并对其进行复用的装置。偏光去复用器210和偏光正交复用器215中的每一个都由布儒斯特效应器件组成。分路装置211和212是用于使光分路的装置，并由光耦合器(光CPL)等组成。在分路装置211和212处，响应于光电可以选择性地设置比率，如1∶10。每个调制器213和214都由马赫-曾德尔型LINO3调制器、电吸收调制器等组成。每个受光元件217和218都由光电二极管等组成。
例如，当接收机站100(图6)针对各波长把光调制成回送10交替脉冲并向发送机站200(图6)传输正在调制的光时，偏光去复用器210接收来自接收机站100并由光学CIR或光学波长滤光器201(图6)解调后的已接收回送10交替脉冲。偏光去复用器210把正在接收的已接收回送10交替脉冲去复用成两个偏光。偏光去复用器210通过相应的分路装置211和212向调制器213和214传输所接收并经去复用的已接收回送10交替脉冲。分路装置211和212使该回送10交替脉冲分路，然后向受光元件217和218传输该回送10交替脉冲。
受光元件217和218对已接收回送10交替脉冲的电气电平进行转换，并向相应的滤波器219和220传输该电气电平。每个滤波器219和220都分别从自受光元件217和218接收到的电气电平提取时钟，然后向调制定时相位调节电路221传输该时钟。调制定时相位调节电路221按基于从相应的滤波器219和220接收到的时钟的定时向调制器213和214传输调制信号。
调制器213和214利用从调制定时相位调节电路221接收的调制信号对从偏光去复用器210通过相应的分路装置211和212接收到的已接收回送10交替脉冲进行调制，并作为光信号向偏光正交复用器215传输该已接收回送10交替脉冲。偏光正交复用器215使接收到的光信号相交并将其复用成复用光信号，并向90度偏光旋转器216传输该复用光信号。90度偏光旋转器216使该复用光信号的偏振波旋转90度。通过光学CIR或光学波长滤光器201向传输信道300输出其偏振波旋转90度的复用光信号，作为光信号。
接收机站100中包括的光传输系统由偏光固定光电路组成。在该光传输系统中，不存在偏振波的旋转。将该光传输系统设计成保持接收到的偏振态。如图8、图9或图10所示，通过在LN调制器102与光学CIR或光学波长滤光器103之间额外地设置配置部110a，使从接收机站100传输的回送10交替脉冲保持偏振态稳定。
图8是示出根据本发明第一实施例的接收部中包括的第一配置部的图。图8的第一配置部110a包括偏光去复用器110、光学强度调节装置111和112以及偏光正交复用器113。每个光学强度调节装置111和112都是用于调节光电平的装置，例如由不具有偏振依赖性的电吸收光衰减器等组成。
偏光去复用器110把回送10交替脉冲去复用成两个偏光。偏光去复用器110向光学强度调节装置111和112传输去复用成两个偏光的回送10交替脉冲。光学强度调节装置111和112调节回送10交替脉冲的光电平，并向偏光正交复用器113传输该回送10交替脉冲。在偏光正交复用器113使正接收的回送10交替脉冲相交并对其进行复用之后，偏光正交复用器113向传输信道300输出该回送10交替脉冲。
图9是示出根据本发明第一实施例的接收机站中包括的第二配置部的图。除了第二配置部110b的一个部分以外，图9的第二配置部110b具有与图8的第一配置部110a相似的配置，以下适当略去对其的阐述。图9的第二配置部110b包括偏光去复用器110、光学强度调节装置111和112、偏光正交复用器113以及偏光独立调制器114。
例如，偏光去复用器110接收从LD光源101输出的光，并把该光去复用成两个偏光。偏光去复用器110向光学强度调节装置111和112传输正被去复用的光。光学强度调节装置111和112调节正在接收的光的光电平，并向偏光正交复用器113传输该光。在偏光正交复用器113使接收到的光相交并对其进行复用之后，偏光正交复用器113向传输信道300(图6)输出该接收到的光。
图10是示出根据本发明第一实施例的接收机站中包括的第三配置部的图。图10的第三配置部110c具有利用了单向偏振面的配置。图10的第三配置部110c包括偏光器115、光学强度调节装置116等。
在偏光器115把接收到的回送10交替脉冲改变成单偏光之后，偏光器115向光学强度调节装置116输出该单偏光。在光学强度调节装置116调节了回送10交替脉冲的光电平之后，光学强度调节装置116向传输信道300(图6)输出该回送10交替脉冲。例如，对于在向接收部104的受光元件的任何光路上布置有具有更高偏振相关损耗的装置的情况，通过第三配置部110c可以获得更好的效果。
通过如图8、图9或图10所示附加设置接收机站100的配置部110a、110b或100c，发送机站200可以应对由传输信道300导致的偏振色散和偏振相关损耗。此外，发送机站200的调制部202可以具有如图11或图12所示的配置。
图11是示出根据本发明第一实施例的调制部的第二配置的图。图11中，除了调制部202b的两个部分以外，调制部202b具有与图7的调制部202a相似的配置，以下适当略去对其的阐述。图11的调制部202b包括偏光去复用器210、分路装置211和212、调制器213和214、偏光正交复用器215、90度偏光旋转器216、受光元件217和218、滤波器219和220、调制定时相位调节电路221、偏光旋转器222以及相位差检测器223。
偏光旋转器222是用于使光的偏振面旋转的装置。例如，通过向石榴石晶体(garnet crystal)等施加磁场，偏振面由于法拉第效应而旋转。例如，当接收机站100针对把各波长的光调制成回送10交替脉冲并向发送机站200传输该回送10交替脉冲时，偏光旋转器222接收从接收机站100发送并由光学CIR或光学波长滤光器201去复用后的已接收回送10交替脉冲。
偏光旋转器222使该已接收回送10交替脉冲的偏振面旋转，使得该要由偏光去复用器210去复用的已接收回送10交替脉冲的延迟差变得最大。相位差检测器223控制由偏光旋转器222对已接收回送10交替脉冲的偏振面进行的旋转。偏光去复用器210接收该已接收回送10交替脉冲，其中旋转了偏振面。偏光去复用器210通过相应的分路装置211和212向调制器213和214传输正被去复用成两个偏光的已接收回送10交替脉冲。分路装置211和212使从偏光去复用器210接收到的已接收回送10交替脉冲分路，然后向受光元件217和218传输该已接收回送10交替脉冲。
受光元件217和218把从相应的分路装置211和212接收到的已接收回送10交替脉冲的光电平转换成电气电平，然后向相应的滤波器219和220传输该电气电平。每个滤波器219和220都从该电气电平提获取时钟，并向相位差检测器223传输该时钟。相位差检测器223把从滤波器219和220接收到的时钟传输给调制定时相位调节电路221。
此外，相位差检测器223响应于来自滤波器219和220的时钟检测由偏光去复用器210对其进行去复用的已接收回送10交替脉冲的相位差。相位差检测器223对偏光旋转器222进行控制，使得由偏光去复用器210对其进行去复用的已接收回送10交替脉冲的延迟差变得最大。此外，调制定时相位调节电路221按基于从相应的滤波器219和220接收的时钟的定时向调制器213和214传输调制信号。
每个调制器213和214都利用从调制定时相位调节电路221接收的调制信号对从偏光去复用器210通过相应的分路装置211和212接收到的已接收回送10交替脉冲进行调制，并向偏光正交复用器215传输该正被调制的已接收回送10交替脉冲。偏光正交复用器215使接收到的光信号相交并将其复用成复用光信号，并向90度偏光旋转器216传输该复用光信号。90度偏光旋转器216使该复用光信号的偏振波相对于由偏光旋转器222对偏振面进行的旋转相对旋转90度。由90度偏光旋转器216旋转90度后的偏振波通过光学CIR或光学波长滤光器201输出至传输信道300。
在图11的调制部202b中，偏光旋转器222使己接收回送10交替脉冲的偏振面旋转，使得该由偏光去复用器210去复用的已接收回送10交替脉冲的延迟差变得最大。根据调制部202b的该配置，可以清楚地分离其膨胀由于偏振色散而变得最大的波形。由此，可以改进性能。在图11的调制部202b中，在由偏光旋转器222旋转了偏振波之后，不必由90度偏光旋转器216相对地旋转偏振面。
图12是示出根据本发明第一实施例的调制部的第三配置的图。图12中，除了调制部202c的某些部分以外，调制部202c具有与图7的调制部202a或图11的调制部202b相似的配置，以下适当略去对其的阐述。图12的调制部202c包括偏光去复用器210、分路装置211和212、调制器213和214、偏光正交复用器215、90度偏光旋转器216、受光元件217和218、滤波器219和220、调制定时相位调节电路221、光学强度调节装置224和225、分路装置226和227、受光元件228和229以及功率电平率检测率调节控制电路230。
偏光去复用器210把正被接收的已接收回送10交替脉冲去复用成两个偏光，并通过分路装置211和212向调制器213和214输出已接收回送10交替脉冲。分路装置211和212使该已接收回送10交替脉冲分路并将其传输给受光元件217和218。
受光元件217和218把接收的回送10交替脉冲的光电平转换成电气电平，然后把该电气电平传输给相应的滤波器219和220。每个滤波器219和220都从自相应的受光元件217和218接收到的该电气电平提取时钟，并把该时钟传输给调制定时相位调节电路221。
此外，每个受光元件217和218都向功率电平率检测率调节控制电路230传输从已接收回送10交替脉冲的光电平转换成的电气电平。调制定时相位调节电路221按基于从受光元件217和218接收的时钟的定时向调制器213和214传输调制信号。
调制器213和214通过该调制信号对(从相应的分路装置211和212接收的已接收回送10交替脉冲进行调制，并把该已接收回送10交替脉冲作为光信号传输给相应的光学强度调节装置224和225。在光学强度调节装置224和225调节了从相应的调制器213和214接收的光信号的电平之后，光学强度调节装置224和225通过分路装置226和227向偏光正交复用器215传输该光信号的电平。应当注意，由功率电平率检测率调节控制电路230控制由各光学强度调节装置224和225对光信号的电平执行的每个调节。
分路装置226和227使从相对光学强度调节装置224和225接收的光信号分路到相应的受光元件228和229。受光元件228和229把该光信号的电平转换成电气电平，并将该电气电平传输给功率电平率检测率调节控制电路230。
功率电平率检测率调节控制电路230响应于从各受光元件228和229接收的电平控制由各光学强度调节装置224和225对光信号电平执行的调节。
偏光正交复用器215使从分路装置226和227接收的光信号相交并将其复用成复用光信号，并把该复用光信号传输给90度偏光旋转器216。90度偏光旋转器216使该复用光信号的偏振波旋转90度。通过光学CIR或光学波长滤光器201把其偏振波由90度偏光旋转器216旋转了90度的复用光信号作为光信号输出给传输信道300。在图12的调制部202中，由于可以调节光信号电平，所以可以补偿偏振相关损耗。通常，可以控制偏振相关损耗，使得光电平在接收机站侧恒定。然而，这需要针对每个波长控制偏振相关损耗。在该WDM通信系统中，例如，即使光学放大器进行控制使得总功率电平输出恒定，也不存在影响。
如上所述，发送机站200的调制部202把已接收回送10交替脉冲的光波形转换成电信号，并向滤波器219和220传输该电信号。每个滤波器219和220都从自调制部202接收的电信号提取时钟，并把该时钟传输给调制定时相位调节电路221。
在调制定时相位调节电路221按基于从滤波器219和220接收的时钟的定时调节了调制信号的相位之后，调制定时相位调节电路221把该调制信号传输给调制器213和214。调制器213和214通过使从已接收回送10交替脉冲提取的时钟同步化，对从相应的分路装置211和212接收到的已接收回送10交替脉冲进行调制。
如果不使从已接收回送10交替脉冲提取的时钟同步化就进行调制，那么在接收机站100处脉冲宽度会减小。通过如图13所示地配置接收机站100的接收部104，可以监测脉冲宽度并向调制部202传输相位调节用信息。
图13是示出根据本发明第一实施例的接收机站中包括的接收部的第一配置的图。图13的接收部104-1包括受光元件121、解调电路122、脉冲宽度检测电路123、时钟定时提取部124以及监测器控制信号发送部125。
受光元件121通过光学CIR或光学波长滤光器103从发送机站200接收光信号。受光元件121把该光信号的光电平转换成电气电平，并将该电气电平传输给脉冲宽度检测电路123和时钟定时提取部124。
时钟定时提取部124从自受光元件121接收的电气电平提取时钟。解调电路122对从受光元件121接收的电气电平进行解调，并作为解调信号(接收数据)输出正被解调的电气电平。脉冲宽度检测电路123根据从受光元件121接收的电气电平和从解调电路122接收的解调信号，检测脉冲宽度。脉冲宽度检测电路123把检测到的脉冲宽度通知给监测器控制信号发送部125。
监测器控制信号发送部125根据脉冲宽度检测电路123通知的脉冲宽度，向发送机站200的调制部202传输相位调节用信息。例如，该相位调节用信息包括在与主信号波长的波长差进行复用的SV信号中，或者包括在主信号附加(OH)信息(overhead information)中，并把该相位调节用信息传输给发送机站200的调制部202。
然而，发送机站200的调制部202可以通过使从己接收回送10交替脉冲提取的时钟同步化，对各波长进行调制。结果，发送机站200的调制部202可以调节相位，使得在接收机站100的接收部104-1处脉冲宽度变得最大(在RZ(归零)码的情况下占空比为50％)。
图14是示出包括根据本发明第一实施例的对端终端站的光通信系统的系统配置的第一变型的图。在图14的光通信系统中，终端站100a与终端站200a通过传输信道300a和300b相互连接。应当注意，若有必要，可以在传输信道300a和300b上布置一个或更多个中继站。
每个终端站100a和200a都包括用于传输光信号的光传输系统，和用于接收光信号的光接收系统。终端站100a包括光接收系统，其包括光学CIR或光学波长滤光器103a；发送部130a；帧/OH处理部131a；光传输系统，其包括光学CIR或光学波长滤光器201b；调制部202b；以及帧/OH处理部240b。
终端站200a包括光接收系统，其包括接收部104b、光学CIR或光学波长滤光器103a；发送部130b；帧/OH处理部131b；光传输系统，其包括光学CIR或光学波长滤光器201a；调制部202a；以及帧/OH处理部240a。
如上参照图8到图10所述地配置发送部130a和130b。如上参照图13所述地配置接收部104a和104b。此外，如上参照图7、图11以及图12所述地配置调制部202a和202b。应当注意，图14的光通信系统的第三配置类似于上述配置，以下适当略去对其的阐述。
在图14的光通信系统中，如下所述地从光接收系统向光传输系统传输相位调节用信息。接收部104a把相位调节用信息传输给帧/OH处理部240b。帧/OH处理部240把相位调节用信息包括在附加信息中。
在向终端站200a传输了相位调节用信息之后，由帧/OH处理部131b从附加信息获取包括在该附加信息中的相位调节用信息，并将其传输给调制部202a的调制定时相位调节电路221a。因此，调制部202a通过利用从帧/OH处理部131b接收的相位调节用信息调节相位，使得在终端站100a的接收部104a处脉冲宽度变得最大。
接收部104b向帧/OH处理部240a传输相位调节用信息。帧/OH处理部240a把从接收部104b接收的相位调节用信息包括在附加信息中。
在向终端站100a传输了包括在附加信息中的相位调节用信息之后，在帧/OH处理部131a处从附加信息获取相位调节用信息，并将其传输给调制部202b的调制定时相位调节电路221b。因此，调制部202b可以通过利用从帧/OH处理部131a接收的相位调节用信息调节相位，使得在终端站200a的接收部104b处脉冲宽度变得最大。
此外，图15是示出包括根据本发明第一实施例的对端终端站的光通信系统配置的第二变型的图。除了图14的配置的某些部分以外，光通信系统配置的第二变型类似于图14的配置，以下适当略去对其的阐述。应当注意，图15的光通信系统配置中略去并且未示出帧/OH处理部。
与图14的终端站100a不同，图15的终端站100b包括波长滤光器132a和241b，以及监测器波长CH发送机/接收机133。波长滤光器132a布置在光学CIR或光学波长滤光器103a与接收部104a之间。波长滤光器241b布置在光学CIR或光学波长滤光器201b与调制部202b之间。此外，监测器波长CH发送机/接收机133布置在波长滤光器132a与接收部104a之间，以及波长滤光器241b与调制部202b之间。
与图14的终端站200a不同，终端站200b包括波长滤光器132b和241a，以及监测器波长CH发送机/接收机134。波长滤光器132b布置在光学CIR或光学波长滤光器103b与接收部104a之间。波长滤光器241a布置在光学CIR或光学波长滤光器201a与调制部202a之间。此外，监测器波长CH发送机/接收机134布置在波长滤光器132b与接收部104b之间，以及波长滤光器241a与调制部202a之间。
在图15的光通信系统中，如下所述地从光接收系统向光传输系统传输相位调节用信息。接收部104a把相位调节用信息传输给监测器波长CH发送机/接收机133。监测器波长CH发送机/接收机133通过波长滤光器241b把相位调节用信息复用到光信号中。
在向终端站200b传输了被复用到光信号中的相位调节用信息之后，由波长滤光器132b从光信号获取该信息，并通过调制波长CH发送机/接收机134将该信息传输给调制部202a的调制定时相位调节电路221a。因此，调制部202a可以通过利用该相位调节用信息来调节相位，使得在终端站100b的接收部104a处脉冲宽度变得最大。
接收部104b向监测器波长CH发送机/接收机134传输相位调节用信息。监测器波长CH发送机/接收机134通过波长滤光器241a把该相位调节用信息复用到光信号中。
在向终端站100b传输了被复用到光信号中的相位调节用信息之后，由波长滤光器132a获取该信息，并通过监测器波长CH发送机/接收机133将该信息传输给调制部202b的调制定时相位调节电路221b。因此，调制部202b可以通过利用该相位调节用信息调节相位，使得在终端站200b的接收部104b处脉冲宽度变得最大。
在图16A到图16D中将示出其中在接收部处脉冲宽度变得最大的相位。图16A是示出根据本发明第一实施例的RZ码的一个时隙宽度的图。图16B是示出根据本发明第一实施例的偏振色散中的波劣化表现的图。图16C和图16D是示出根据本发明第一实施例的用于开/关调制器的最优定时以及分开波形的图。例如，在根据本发明的光通信系统中，通过控制图16C和图16D所示的调制器213和214的开/关，可以明显地分开图16B所示的波形。
在图6的系统配置中，在接收机站100中的发送方向上的光与接收方向上的光具有相同的波形。因此，如图17所示，在光学CIR或光学波长滤光器103处无法充分地分开发送方向与接收方向上的光单元。不利的是，传输距离变长了，或者由于传输信道300的反射而无法进行通信。
图17是用于说明在使用同一波长的通信的情况下的临界系数的图。当在接收机站100附近的传输信道300处发生反射时，接收光与反射折回光相互重叠。应当注意，传输距离越长，在接收部104处接收到的光信号的接收电平就越小。结果，接收部104无法识别数据。
因此，如图18所示，通过按可以跟随偏振色散和偏振相关损耗的波动的传输间隔从接收机站100传输回送10交替脉冲，可以消除反射折回光的影响。图18是用于说明根据本发明第一实施例的其中把回送10交替脉冲的传输间隔设置得更长的传输示例的图。
此外，通过如图19所示地配置接收机站中包括的接收部104-2，接收部104-2可以按更长的传输间隔传输回送交替脉冲。图19是示出根据本发明第一实施例的接收机站中包括的接收部104-2的第二配置的图。应当注意，除图19的第二配置的某些部分以外，接收部104-2的第二配置与接收部104-1的第一配置相似，以下适当略去对其的阐述。
图19的接收部104-2包括受光元件121、解调电路122、时钟定时提取部124、帧检测电路126、空闲定时部127以及脉冲发送部128。
受光元件121通过光学CIR或光学波长滤光器103从发送机站200接收光信号。受光元件121把从发送机站200接收的光信号的光电平转换成电气电平，并将该电气电平传输给解调电路122和时钟定时提取部124。
时钟定时提取部124从来自受光元件121的电气电平提取时钟。解调电路122对该电气电平进行解调，并作为解调信号输出正被解调的电气电平。帧检测电路126检测从解调电路122接收的解调信号帧，并将该帧通知给空闲定时部127。
空闲定时部127通过利用从帧检测电路126通知的帧，检测到预先准备的未用时隙。空闲定时部127将检测到的未用时隙通知给脉冲发送部128。因此，脉冲发送部128可以通过利用预先准备的未用时隙，传输回送10交替脉冲。
因此，在图19的接收部104-2的第二配置中，由于可以在预先准备的未用时隙中传输回送10交替脉冲，所以即使在预先准备的未用时隙中发生了通信差错，也不会影响其他时隙中的任何通信。
通常，SONET(同步光网络)等准备未用开销等。由于单独管理未用开销内的差错，所以不会影响通信。在SONET等中，通过管理信息定期连续传输状态信息。由此，即使在SONET等中丢失了一条管理信息，也不会影响管理。此外，由于SONET等的数字包装技术具有FEC(前向纠错)功能，所以在上述管理中可以充分地进行通信。
另一方面，由于在发送机站200中回送10交替脉冲的传输间隔变得更长，所以要求如图20所示的配置出现具有与回送10交替脉冲相同的波长的直射光。图20是示出根据本发明的调制部的第四配置的图。应当注意，除了调制部202d的某些部分以外，调制部202d的第四配置与调制部202a的配置相似，以下适当略去对其的阐述。
调制部202d包括偏光去复用器210、分路装置211和212、调制器213和214、偏光正交复用器215、90度偏光旋转器216、受光元件217和218、滤波器219和220、调制定时相位调节电路221、相位差检测器223以及光回路231和232。
与图7的调制部202a不同，图20的调制部202d包括光回路231和232以及相位差检测器223。光回路231和232分别布置在分路装置211、212与调制器213、214之间。相位差检测器223布置在滤波器219、220与调制定时相位调节电路221之间。
根据具有较长传输间隔的回送10交替脉冲，光回路231和232可以产生具有与该回送10交替脉冲相同的波长的连续脉冲序列，并可以将该连续脉冲序列传输给调制器213和214。
另选地，如图21所示，发送机站200可以改变具有较长传输间隔的回送10交替脉冲的波长，并且可以产生具有与回送10交替脉冲相同波长的直射光。图21是示出根据本发明第一实施例的调制部的第五配置的图。除了调制部202e的某些部分以外，调制部202e的第五配置与图7的调制部202a相似，以下适当略去对其的阐述。
调制部202e包括偏光去复用器210、分路装置211和212、调制器213和214、偏光正交复用器215、90度偏光旋转器216、受光元件217和218、滤波器219和220、调制定时相位调节电路221、相位差检测器223以及波长转换器233和234。例如，波长转换器233和234是用于通过利用诸如四波混合(FWM)效应的非线性效应来转换光学波长的器件。
与调制部202a不同，图21的调制部202e包括波长转换器233和234。波长转换器233和234布置在分路装置211、212与调制器213、214之间。相位差检测器223布置在滤波器219、220与调制定时相位调节电路221之间。
通过转换具有较长传输间隔的回送10交替脉冲的波长，波长转换器233和234可以产生与该回送10交替脉冲具有相同波长的连续脉冲序列，并可以将该连续脉冲序列传输给调制器213和214。图21的调制部202e可以有效消除图17所示的串扰。
在图21的调制部202e中，把波长转换器233和234布置在分路装置211、212与调制器213、214之间。另选地，在调制部202f中，如图22所示，可以把波长转换器233和234布置在调制器213、214与偏光正交复用器215之间。图22是示出根据本发明第一实施例的调制部的第六配置的图。
在第一实施例的光通信系统中，从接收机站100针对每个波长传输回送10交替脉冲。另选地，通过配置发送机站200的调制部202，不需针对每个波长传输回送10交替脉冲。图23是示出根据本发明第二实施例的调制部的第七配置的图。
调制部202g包括偏光去复用器210、分路装置211和212、调制器213和214、偏光正交复用器215、90度偏光旋转器216、受光元件217和218、滤波器219和220、调制定时相位调节电路221、相位差检测器223、波长转换器233和234以及分路装置235和236。
首先，与图21的调制部202e不同，在图23的调制部202g中，分路装置235和236布置在分路装置211、212与波长转换器233、234之间。其次，与图21的调制部202e不同，在调制部202g中，针对各个波长布置波长转换器233和234、调制器213和214、偏光正交复用器215、90度偏光旋转器216以及调制定时相位调节电路221。
在由偏光去复用器210分开了已接收回送10交替脉冲之后，图23的调制部202g可以通过分路装置235和236针对各波长产生已接收回送10交替脉冲。
另选地，如图24所示，可以按两个波长形成已接收回送10交替脉冲。图24是示出根据本发明第二实施例的使用两个波长的已接收回送10交替脉冲的图。
图25是示出根据本发明第二实施例的能够抵消波长依赖性的发送机站的第一配置的图。发送机站200a包括偏光分析器250和251、光学强度调节装置252到255、相位差处理部256、相位控制器257和258、复用器259和260、光学强度调节装置261到262以及调制部263。
例如，当接收机站100把光的两个波长调制成回送10交替脉冲并把该回送10交替脉冲传输给发送机站200a时，偏光分析器250和251从接收机站100接收分别具有波长λs1和λs2的已接收回送10交替脉冲。
图26是示出根据本发明第二实施例的偏光分析器的第一配置的图。每个偏光分析器250和251都包括偏光去复用器270、分路装置271和272、受光元件273和274、滤波器275和276以及相位差检测器277。
偏光去复用器270把已接收回送10交替脉冲分离成两个偏光。偏光去复用器270通过分路装置271和272向光学强度调节装置252、253、254以及255传输正被分离成两个偏光的已接收回送10交替脉冲。分路装置271和272使该已接收回送10交替脉冲分路，并把正被分路的已接收回送10交替脉冲传输给相应的受光元件273和274。
受光元件273和274把已接收回送10交替脉冲的光电平转换成电气电平，并把该电气电平传输给相应的滤波器275和276。每个滤波器275和276都从该电气电平提取时钟，并将其传输给相位差检测器277。相位差检测器277检测由偏光去复用器270分离的两个偏光的相位差，并把该相位差作为相位信息通知给图25的相位差处理部256。
再参照图25，光学强度调节装置252调节回送10交替脉冲的光电平，并通过相位控制器257向复用器259传输该回送10交替脉冲。相位控制器257通过相位差处理部256的控制来控制回送10交替脉冲的相位。光学强度调节装置252调节回送10交替脉冲的光电平，并把该回送10交替脉冲传输给复用器259。复用器259对该回送10交替脉冲进行复用，并通过光学强度调节装置261把该回送10交替脉冲传输给调制部263。
另一方面，光学强度调节装置254调节回送10交替脉冲的光电平，并通过相位控制器258把该回送10交替脉冲传输给复用器260。相位控制器258通过相位差处理部256的控制来控制回送10交替脉冲的相位。光学强度调节装置255调节回送10交替脉冲的光电平，并把该回送10交替脉冲传输给复用器260。复用器260对该回送10交替脉冲进行复用，并通过光学强度调节装置262把该回送10交替脉冲传输给调制部263。
相位差处理部256控制相位控制器257和258，使得复用器259和260可以对具有分别由偏光分析器250和251分离的波长λs1和λs2的已接收回送10交替脉冲进行复用。
图27是示出根据本发明第二实施例的图25的调制部的第一配置的图。图27的调制部263a包括波长转换器281和282、调制器283和284、偏光正交复用器285、90度偏光旋转器286以及调制定时相位调节电路287。
调制器283和284通过波长转换器281和282从相应的光学强度调节装置261到262接收已接收回送10交替脉冲。此外，调制器283和284从调制定时相位调节电路287接收调制信号。在调制器283和284通过调制信号调制了已接收回送10交替脉冲之后，调制器283和284把该已接收回送10交替脉冲作为光信号传输给偏光正交复用器285。偏光正交复用器285使从调制器283和284接收的光信号相交并对其进行复用，并把该复用光信号传输给90度偏光旋转器286。90度偏光旋转器286使该复用光信号的偏光旋转90度。把由偏光旋转器286旋转了其偏光的复用光信号输出给传输信道300。
图25的调制部263可以如图28所示地组成。图28是示出根据本发明第二实施例的图25的调制部的第二配置的图。与图27的调制部263a不同，在图28的调制部263b中，把波长转换器281和282布置在调制器283和284的后级而非前级处。
即，当认为从图26的偏光分析器250和251的第一配置根据波长λs1和λs2获得的相互正交的两个偏振面的波长λ表示为波长λs1和λs2的线性关系时，该线性关系被表示成如下公式(1)λ＝k(λs2-λs1)+λs1(1)为了消除当对波长λs1和λs2进行复用时由于波长λs1与λs2之差产生的差拍(beat)波动，针对增益光输出，光学强度调节装置可以应用输出恒定控制反馈，对其进行调节以截除与以下公式(2)中的差拍波动对应的因数。图25中，两个波长是当产生波长被转换的光时的基本波长。由于需要在光波形与光电场强度和成正比的情况下产生波长，所以可以利用对波形转换具有非线性效应的FMW。
C/λs1-C/λs2＝Δf (2)此外，如图29所示，通过在波长转换器264和265处对波长λs1和λs2中的一个波长进行波长转换，可以把同一频率输入给复用器259和260。图29是示出根据本发明第二实施例的能够抵消波长依赖性的发送机站的第二配置的图。图25的发送机站200a和图29的发送机站200b可能比那些配置的尺寸要大，附带增加了波长数。因此，如图30所示，可以不使用波长转换器。
图30是示出根据本发明第二实施例的能够抵消波长依赖性的发送机站的第三配置的图。图30的第三配置具有偏光分析器250和251的配置和输出中的特征。图31是示出根据本发明第二实施例的偏光分析器的第二配置的图。除图26的第一配置以外，图31的每个偏光分析器250和251还包括多波长源290、光闸(optical gate)291和292、偏光器293和294以及复用器295和296。
可以如图32所示地配置多波长源290。图32是示出根据本发明第二实施例的多波长源的第一配置的图。可以通过光闸297实现多波长源290，该光闸297可以在接收到光波形时针对各波长对波形进行强度调制并且可以高速响应。此外，可以按图33和图34的配置实现多波长源290。
图33中，多波长源290包括受光元件311、倒相放大器312、LD光源313、复用器314以及输出恒定放大器315。图34中，多波长源290包括LD光源321、输出恒定放大器322、滤光器323、复用器324以及输出恒定放大器325。
可以如图35或图36所示地配置对其应用了本发明的终端站。
图35中，终端站包括配置部400(如图23的配置)，输出调节装置401、402、……，复用器402，放大器403，色散补偿光纤404，放大器405，光谱分析器406，复用器407，分路装置408，复用器421，分路装置422，放大器424，色散补偿光纤425，放大器426，去复用器427，光接收机428，以及如图8到图10的配置中的任何一个的配置部430。图36中，终端站包括波长分路滤光器500、如图25或图30的配置的配置部501、输出调节装置502、复用器503、放大器504、色散补偿光纤505、放大器506、光谱分析器507、复用器508、分路装置509、复用器521、SV信号发送机/接收机522、分路装置523、放大器524、色散补偿光纤525、放大器526、去复用器527、光接收机528、如图8到图10中的任何一个中的配置部530、以及分路滤光器531。
此外，可以如图37和图38所示配置对其应用了本发明的中继站。根据本发明，可以解决偏振色散和偏振相关损耗的问题，这对于实现用于在现有光纤中按大于40Gbps的速率传输调制信号的光通信系统来说是关键问题。
图37中，中继站包括光学CIR或光学波长滤光器540a、光学CIR或光学波长滤光器540b、放大器541a和541b、色散补偿光纤542a和542b、以及放大器543a和543b。图38中，中继站包括光学CIR或光学波长滤光器560a、光学CIR或光学波长滤光器560b、复用器561、放大器562、色散补偿光纤563、放大器564以及去复用器565。
根据本发明，可以提供其中可以容易并廉价地补偿偏振色散和偏振相关损耗的光通信系统、传输劣化补偿方法、光传输系统以及光接收系统。
本发明并不限于具体公开的多个实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下进行变型和修改。
权利要求
1.一种光通信系统，其中在发送机站(200)处针对偏振色散和偏振相关损耗的影响进行预补偿，该影响是从发送机站(200)向接收机站(100)传输的光信号从通信信道接收的；并且当接收机站(100)接收到所述光信号时抵消了来自传输信道的偏振色散和偏振相关损耗的影响。
2.如权利要求1所述的光通信系统，其中，发送机站(200)利用调制信号对从接收机站(100)接收的光进行调制，使在调制该光时产生的光信号的偏光旋转90度，并把该光信号传输给接收机站(100)。
3.如权利要求1所述的光通信系统，其中，发送机站(200)包括偏光旋转部，该偏光旋转部用于在从接收机站(100)接收的光被分成两个偏光之前使该从接收机站(100)接收的光的偏光旋转，以使偏光的延迟差变得最大。
4.如权利要求1所述的光通信系统，其中，发送机站(200)包括光学强度调节部，该光学强度调节部用于在从接收机站(100)接收的光被分成两个偏光之后单独调节两个偏光的电平。
5.如权利要求2所述的光通信系统，其中，发送机站(200)从接收机站(100)接收的光是脉冲信号，并且其中传输该脉冲信号的传输时段比其中停止该脉冲信号的停止时段要长。
6.如权利要求5所述的光通信系统，其中，发送机站(200)根据在传输时段中从接收机站(100)传输的脉冲信号在停止时段内产生另一脉冲信号。
7.如权利要求1所述的光通信系统，其中，发送机站(200)对从接收机站(100)接收的光进行分路以使光倍增为多路光，并从该多路光产生具有不同波长的多个光，以将该多个光用于波分复用通信。
8.如权利要求1所述的光通信系统，其中，通过使用多个波长把发送机站(200)从接收机站(100)接收的光从接收机站(100)传输给发送机站(200)。
9.一种传输劣化补偿方法，其包括以下步骤在发送机站(200)处对偏振色散和偏振相关损耗的影响进行预补偿，该影响是从发送机站(200)向接收机站(100)传输的光信号从通信信道接收的；接收偏振色散和偏振相关损耗的影响，该影响是从发送机站(200)向接收机站(100)传输的光信号从传输信道接收的；以及接收光信号，其中抵消了来自传输信道的偏振色散和偏振相关损耗的影响。
10.一种用于向接收机站(100)传输光信号的光传输系统，其包括输出部，用于利用调制信号对从接收机站(100)传输的光进行调制；和发送部，用于使光信号的偏振波旋转90度并将该光信号传输给接收机站(100)。
11.一种用于从发送机站(200)接收光信号的光接收系统，其包括分离部，用于把来自光源的光分离成两个偏光；调节部，用于独立调节所述两个偏光的电平；以及发送部，用于在调节了电平之后把所述两个偏平复用成复用光信号，并传输该复用光信号。
全文摘要
光通信系统、传输劣化补偿方法、光传输系统及光接收系统。在光通信系统中，在发送机站处针对偏振色散和偏振相关损耗的影响进行预补偿，这种影响是发送机站向接收机站传输的光信号从通信信道接收到的。当接收机站接收到该光信号时抵消了来自传输信道的偏振色散和偏振相关损耗的影响。
文档编号H04J14/02GK1841969SQ200510093169
公开日2006年10月4日 申请日期2005年8月19日 优先权日2005年3月29日
发明者泉太 申请人:富士通株式会社