JP2000059304A - Device and method for reducing self-phase modulation/ group velocity diffusion in optical system - Google Patents

Device and method for reducing self-phase modulation/ group velocity diffusion in optical system

Info

Publication number
JP2000059304A
JP2000059304A JP11149191A JP14919199A JP2000059304A JP 2000059304 A JP2000059304 A JP 2000059304A JP 11149191 A JP11149191 A JP 11149191A JP 14919199 A JP14919199 A JP 14919199A JP 2000059304 A JP2000059304 A JP 2000059304A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
pulse
electrical
amplifier
transponder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11149191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Gianluca Bonato
ガインルカ・ボナト
Mauro Macchi
マウロ・マッキ
Paolo Ottolenghi
パオロ・オットレンギ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pirelli and C SpA
Original Assignee
Pirelli Cavi e Sistemi SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pirelli Cavi e Sistemi SpA filed Critical Pirelli Cavi e Sistemi SpA
Publication of JP2000059304A publication Critical patent/JP2000059304A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B2210/00Indexing scheme relating to optical transmission systems
    • H04B2210/25Distortion or dispersion compensation
    • H04B2210/252Distortion or dispersion compensation after the transmission line, i.e. post-compensation

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the non-linear distortion of an optical transmission system by rounding the edge part of an optical pulse to be received from the transmitter of the system so that a pulse to be used for modulation can be similar to a Gaussian pulse. SOLUTION: In order to promote the reduction of SPM/GVD distortion from an optical communication link, a transponder 43 is provided with an electric attenuator 44 placed between a photodiode 36 and an amplifier 38. This electric attenuator 44 smoothes the signal pulse of a sharp edge part by attenuating the said signal received by the amplifier 38. Especially, in order not to operate the amplifier 38 in deep saturated state, a predetermined attenuation level is applied to the electric signal received from the photodiode 36. When the electric attenuator 44 is placed in front of the amplifier 38, the electric signal to be inputted to the amplifier 38 is attenuated into power level lower than a power level for operating the amplifier 38 in the deep saturated state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高パワー光通信シ
ステムにおけるパルスの非線形歪みを低減する装置およ
び方法に関し、特に高パワー・レベルで動作する光学系
における自己位相変調(SelfPhaseModul
ation:SPM)と群速度分散(GroupVel
ocityDispersion:GVD)間の相互関
係により生じる歪みを低減する装置および方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for reducing nonlinear distortion of a pulse in a high power optical communication system, and more particularly to a self phase modulation (SelfPhaseModul) in an optical system operating at a high power level.
ation: SPM) and group velocity dispersion (GroupVel)
The present invention relates to an apparatus and a method for reducing a distortion caused by an interrelationship between a plurality of types (OCDs).

【0002】[0002]

【従来の技術】増加する出力パワー容量を持つ光増幅器
の有効性は、高パワー通信システムに対する可能性を拡
大してきた。高パワー光増幅器が利用できる以前は、光
伝達システムは典型的に光ファイバ・システム内で信号
を生じるために比較的低パワーの光源を用いており、光
信号をその経路に沿って再生しブーストするため一連の
中継器あるいは増幅器に依存していた。一方、高パワー
の光増幅器は、光ファイバ・リンクに沿って要求される
中継器または増幅器の数を減らすことを可能にする。
BACKGROUND OF THE INVENTION The availability of optical amplifiers with increasing output power capacity has increased the potential for high power communication systems. Prior to the availability of high-power optical amplifiers, optical transmission systems typically used relatively low-power light sources to generate signals within fiber optic systems, and regenerated and boosted the optical signal along its path. To rely on a series of repeaters or amplifiers. On the other hand, high power optical amplifiers allow for a reduction in the number of repeaters or amplifiers required along the fiber optic link.

【0003】しかし、光ファイバ・システム中を高パワ
ー・レベルで移動する光信号は、低パワー・レベルでは
著しくない歪みから免れない。従来の低パワーのシステ
ムにおいては、単一モードの光ファイバは損失が多く、
分散を生じる線形媒体として挙動する。低パワー・レベ
ルにおける光パルスは、ファイバに沿って進むに伴い減
衰し、ファイバが充分に長い、例えば600kmである
ならば、1次的群速度分散(GVD)により対称的に広
がった状態になる。100Gb/秒に達する伝達速度で
は、2次的GVDはデータ・パルスを非対称的にも拡散
させる。それにも拘わらず、低パワー・レベルの典型的
な光通信は標準的な伝送ファイバに沿って全体的に線形
応答を結果として生じる。
However, optical signals traveling at high power levels in fiber optic systems are subject to significant distortion at low power levels. In conventional low-power systems, single-mode fiber is lossy,
Behave as a linear medium causing dispersion. Light pulses at low power levels attenuate as they travel along the fiber and become symmetrically spread due to first order group velocity dispersion (GVD) if the fiber is long enough, eg, 600 km. . At transmission rates approaching 100 Gb / s, secondary GVD also spreads data pulses asymmetrically. Nevertheless, typical optical communications at low power levels result in an overall linear response along standard transmission fibers.

【0004】例えば5mWを越える入力パワーを持つ高
ビット・レートのシステムの場合は、単一モードの光フ
ァイバは自己位相変調(SPM)により生じる非線形歪
み特性を呈し始める。光パルスが高パワー・レベルで伝
送ファイバ中を伝搬する時、SPMが性の周波数チャー
プを生じる新たな周波数成分を生じる。SPMとGVD
間の相互作用は、幾つかのパラメータにより支配される
光パルスに対する非線形歪みを生じる。これらは、ファ
イバへ発される光ピーク・パワー・レベル、伝送ファイ
バの分散の符号および量、および全リンクの分散マップ
(即ち、リンクに沿った信号の累積分散の状態)を含
む。
For high bit rate systems, for example, with input powers in excess of 5 mW, single mode optical fibers begin to exhibit nonlinear distortion characteristics caused by self-phase modulation (SPM). When an optical pulse propagates through a transmission fiber at a high power level, the SPM produces new frequency components that cause sexual frequency chirp. SPM and GVD
The interaction between them causes non-linear distortion to the light pulse governed by several parameters. These include the optical peak power level emitted into the fiber, the sign and amount of dispersion in the transmission fiber, and the dispersion map of the entire link (ie, the state of the cumulative dispersion of the signal along the link).

【0005】Agrawalの「非線形ファイバ光学系
(Nonlinear FiberOptics)」
(Academic Press、第2版、1989)
を含む種々の刊行物が、ガウス・パルスに対してSPM
により生じる正のチャープ量について理論的に述べてい
る。このようなパルスのパワーは、下記の関係に一致す
る。
[0005] Agrawal's "Nonlinear Fiber Optics"
(Academic Press, 2nd edition, 1989)
Publications, including SPM against Gaussian pulse
Theoretically describes the amount of positive chirp caused by. The power of such a pulse matches the following relationship:

【0006】[0006]

【数1】 (Equation 1)

【0007】但し、P0はパルスのピーク・パワー、T0
は強度点1/eにおけるパルスの半分の幅である。当技
術においてよく知られるように、値mはガウス・パルス
の大きさに対応する。m=1である時、パルスはガウス
・パルスである。mの値が大きくなると、超ガウス・パ
ルス、即ち、比較的短い立上がりおよび立下がり時間を
持つ鋭いガウス・パルスを表わす。mの値がm>>1の
ように非常に高くなると、パルスは方形パルスの形状に
近づく。SPMが生じるチャープに関しては、Agra
walは下記のように数学的に定義する。
Where P 0 is the peak power of the pulse, T 0
Is the half width of the pulse at intensity point 1 / e. As is well known in the art, the value m corresponds to the magnitude of a Gaussian pulse. When m = 1, the pulse is a Gaussian pulse. Larger values of m represent super-Gaussian pulses, ie, sharp Gaussian pulses with relatively short rise and fall times. When the value of m becomes very high, such as m >> 1, the pulse approaches the shape of a square pulse. Regarding chirps where SPM occurs, Agra
Wal is defined mathematically as follows.

【0008】[0008]

【数2】 (Equation 2)

【0009】但し、mはパルスの形状と共に変化し、実
効ファイバ長さzeffはzeff=[1−exp(αz)]
/α、zはファイバ長さ、非線形長さはLNL=1 /
(γP0)、およびγはファイバの非線形係数である。
パルスの最大スペクトル拡張は下式により与えられる。
However, m changes with the pulse shape, and the effective fiber length z eff is z eff = [1-exp (αz)]
/ Α and z are the fiber length, and the nonlinear length is L NL = 1 /
(ΓP 0 ) and γ are the nonlinear coefficients of the fiber.
The maximum spectral extension of the pulse is given by:

【0010】[0010]

【数3】 (Equation 3)

【0011】但し、φmax=γP0eff 同様に、GVD
は、高パワー・システムにおける光パルスにチャープを
生じる。Agrawalは、GVDチャープ(chir
p)を下記のように定義する。
However, similarly to φ max = γP 0 z eff , GVD
Causes chirp in light pulses in high power systems. Agrawal has a GVD chirp (chir
p) is defined as follows:

【0012】[0012]

【数4】 (Equation 4)

【0013】但し、LD=T2 0/|β2|はパルスに対す
る分散長さ、β2は群速度分散パラメータである。Na
ka等の「自己位相変調および群速度分散により決定さ
れるインライン増幅器伝送距離(In−line Am
plifier Transmission Dist
ance Determined バイト Self−
PhaseModulation and Group
−Velocity Dispersion)」(Jo
urnal of Lightwave Techno
logy、第12巻、第2部、280〜287ページ、
1994年2月)は、自己位相変調、群速度分散および
2次的群速度分散を勘定に入れて、光ファイバにおける
強度変調信号の伝搬を数値的に分析する。予断される驚
くべきペナルティを生じる伝送距離が3つの特性的長
さ、即ち、分散長さ、2次的分散長さおよび非線形長さ
と関連することが示される。
[0013] However, L D = T 2 0 / | β 2 | distributed to the pulse length, beta 2 is a group velocity dispersion parameter. Na
Ka et al., "In-line amplifier transmission distance determined by self-phase modulation and group velocity dispersion (In-line Am
plier Transmission Dist
ance Determined Byte Self-
PhaseModulation and Group
-Velocity Dispersion) "(Jo
urnal of Lightwave Techno
logy, Volume 12, Part 2, pages 280-287,
Feb. 1994) numerically analyzes the propagation of an intensity modulated signal in an optical fiber, accounting for self-phase modulation, group velocity dispersion, and secondary group velocity dispersion. It is shown that the transmission distance that produces the surprising and foreseeable penalty is associated with three characteristic lengths: dispersion length, quadratic dispersion length and non-linear length.

【0014】Parkの米国特許第5,539,563
号は、光ファイバにおける色分散および自己位相変調を
同時に補償するシステムおよび方法を開示している。少
なくとも1つの分散補償(DCF)ファイバが、少なく
とも1つの単一モードの標準的な光ファイバ・ケーブル
により搬送される外部で変調された信号の色分散を補償
するために用いられる。DCFファイバへ発される信号
パワーは、標準ファイバにおけるSPM効果に対する正
確な補償を達成できるように制御される。
Park US Pat. No. 5,539,563
Discloses a system and method for simultaneously compensating for chromatic dispersion and self-phase modulation in optical fiber. At least one dispersion compensating (DCF) fiber is used to compensate for the chromatic dispersion of the externally modulated signal carried by at least one single-mode standard fiber optic cable. The signal power emitted into the DCF fiber is controlled to achieve accurate compensation for SPM effects in standard fiber.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】他の文献もまた、パル
ス圧縮装置および手法に関して、光通信におけるSPM
およびGVDの影響を論議している。Peter等の
「ファイバ格子を用いて自己位相変調によりスペクトル
が広がったパルスの圧縮:圧縮効率の理論的研究(Co
mpression of Pulses Spect
rally Broadened by Self−P
hase Modulation Using a F
iber−Grating:A Theoretica
l Study of the Compressio
n Efficiency)」(Optics Com
munications、第112巻、59〜66ペー
ジ、1994年11月1日)は、SPMによりスペクト
ル的に広がった光パルスの圧縮のため一定の格子周期を
持つ短いファイバ格子を用いる可能性の理論的分析を論
じている。一定の格子周期を持つファイバ格子に対し
て、この論文は、理論およびシミュレーションにより最
大の達成可能なパルス圧縮因子が実際に格子パラメータ
から独立するものでありかつ典型的に2程度であること
を確認している。
Other documents also discuss SPMs in optical communications regarding pulse compression devices and techniques.
And the impact of GVD. Peter et al., "Compression of a pulse whose spectrum has been spread by self-phase modulation using a fiber grating: A theoretical study of compression efficiency (Co
impression of Pulses Spect
rally Broadened by Self-P
Hase Modulation Using a F
iber-Grating: A Theoretica
l Study of the Compression
n Efficiency) "(Optics Com
munications, Vol. 112, pp. 59-66, November 1, 1994), a theoretical analysis of the possibility of using short fiber gratings with a constant grating period for the compression of spectrally broadened light pulses by SPM. Is discussed. For fiber gratings with constant grating period, this paper confirms by theory and simulation that the maximum achievable pulse compression factor is actually independent of the grating parameters and is typically on the order of two are doing.

【0016】Stern等の「高いデータ速度の光ファ
イバ伝送システムにおける自己位相変調および分散(S
elf−Phase Modulation and
Dispersion in High Data R
ate Fiber−Optic Transmiss
ion Systems)」(Journal ofT
echnology、第8巻、第7部、1009〜10
16ページ、1990年7月)は、1次的および2次的
GVDと強度に依存するSPMとの相互作用によって生
じる制約を記載している。この論文は、偏光分散が無視
し得るファイバに対するゼロの分散波長λ0付近の波長
範囲に対するかかる効果によって課される理論的な伝送
制限を研究している。当論文は、λ0より長い波長での
動作がSPMにより1次的分散の打ち消しによる50G
b/秒より大きなデータ速度に対する伝送距離を改善す
ることを発見している。100Gb/秒以上では、より
高次の分散が、λ0に等しいかこれより大きな波長でさ
え伝送距離を制限する。同論文は、格子−テレスコープ
結合を用いる線形分散補償が1次的分散が顕著である波
長に対するシステム性能を著しく改善し得ると結論して
いる。
Stern et al., "Self-phase modulation and dispersion (S) in high data rate fiber optic transmission systems.
elf-Phase Modulation and
Dispersion in High Data R
ate Fiber-Optical Transmission
ion Systems) ”(Journal ofT
technology, Volume 8, Part 7, 1009-10
16 (July 1990) describes the constraints imposed by the interaction of primary and secondary GVD with intensity-dependent SPM. This paper studies the theoretical transmission limitations imposed by such effects on the wavelength range around zero dispersion wavelength λ 0 for fibers with negligible polarization dispersion. This paper states that operation at wavelengths longer than λ 0 is 50G due to the cancellation of primary dispersion by SPM.
It has been found to improve the transmission distance for data rates greater than b / s. Above 100 Gb / s, higher order dispersion limits the transmission distance even at wavelengths equal to or greater than λ 0 . The paper concludes that linear dispersion compensation using grating-telescope coupling can significantly improve system performance for wavelengths where primary dispersion is significant.

【0017】しかし、これらの文献は、光学系における
比較的平坦なガウス・パルスの性能に集中している。出
願人は、2.5Gb/秒の比較的高いビット・レートに
おいてさえ、600kmより短い光ファイバを有するリ
ンクにおける変調光パルスが、非常に長い距離に関して
文献で考察された如きGVDパルス拡散によるパルスの
重なりに対峙するものではないことを観察してきた。出
願人は更に、周波数のチャーピング量が、パルスの形状
特にパルス縁部に大きく依存し、このことが更に形状さ
れる伝送装置の種類に依存することを確認した。更に、
出願人は、多くの従来のSDHおよびSONETに基く
トランスミッタが、理論的計算により考察された平坦な
ガウス・パルスとは全く異なり、むしろ超ガウス・パル
スに類似する鋭い立上がりおよび立下がり縁部を持つこ
とを発見した。出願人は、位相ジッタの影響を最小化し
て検出を改善するためには、鋭い立上がりおよび立下が
り縁部を持つパルスが、光通信に対して通常選好される
ことを注目する。これらのパルスは、出願人により観察
されるように、理論的なガウス・パルスよりもはるかに
多くの周波数チャーピングを免れない。更にまた、出願
人は、パルス形状およびその立上がりおよび立下がり縁
部の鋭さの程度が異なるトランスミッタに対して同じで
はなく、使用される装置に依存することを発見した。
However, these documents concentrate on the performance of relatively flat Gaussian pulses in optical systems. Applicants have found that even at relatively high bit rates of 2.5 Gb / s, modulated light pulses in links with optical fibers shorter than 600 km are less likely to be affected by GVD pulse spreading as discussed in the literature for very long distances. I've observed that it doesn't confront the overlap. Applicants have further observed that the amount of frequency chirping is highly dependent on the shape of the pulse, especially on the pulse edges, and this is further dependent on the type of transmission device being shaped. Furthermore,
Applicants have noted that many conventional SDH and SONET based transmitters have sharp rising and falling edges that are quite different from the flat Gaussian pulses discussed by theoretical calculations, but rather similar to super Gaussian pulses. I discovered that. Applicants note that pulses with sharp rising and falling edges are usually preferred for optical communications in order to minimize the effects of phase jitter and improve detection. These pulses are subject to much more frequency chirping than theoretical Gaussian pulses, as observed by the applicant. Furthermore, Applicants have discovered that the pulse shape and the degree of sharpness of its rising and falling edges are not the same for different transmitters, but depend on the equipment used.

【0018】更に、出願人は、上記の周波数チャーピン
グにより、このようなパルスに対するレシーバにおける
ビット・エラー・レート(BER)がレシーバ特性によ
り、特にレシーバにおいて行われる電気的フィルタリン
グの種類によって影響を受けることを確認した。このこ
とは、光学系特性を送受信装置の選定あるいは入手可能
な送受信機の整合度に対して非常に依存させる。
Furthermore, applicants note that due to the frequency chirping described above, the bit error rate (BER) at the receiver for such pulses is affected by the receiver characteristics, and in particular by the type of electrical filtering performed at the receiver. It was confirmed. This makes the characteristics of the optical system highly dependent on the choice of the transceiver or the degree of matching of the available transceiver.

【0019】Tamburello等の米国特許第5,
267,073号は、光増幅器を含むファイバ線を相互
接続するアダプタを開示しており、このアダプタではト
ランスミッタおよびレシーバが光増幅器の動作パラメー
タと異なる動作パラメータ(例えば、温度に関する送信
速度、波長、および波長の変動)を有する。アダプタ・
グループは、光信号を電気信号へ変換する変換手段と、
信号レーザ・トランスミッタ、変換手段の出力に接続さ
れて電気信号による信号トランスミッタを制御するため
のレーザ・パイロット手段を含む調整モジュール、およ
びレーザ・トランスミッタの出力に結合される光増幅器
を含んでいる。
[0019] US Patent No. 5, Tamburello et al.
No. 267,073 discloses an adapter for interconnecting fiber lines containing optical amplifiers, in which the transmitter and receiver have operating parameters different from those of the optical amplifier (eg, transmission speed, wavelength, and temperature with respect to temperature). Wavelength fluctuation). adapter·
The group includes a conversion unit that converts an optical signal into an electric signal,
A signal laser transmitter, a conditioning module connected to the output of the conversion means and including laser pilot means for controlling the signal transmitter by electrical signals, and an optical amplifier coupled to the output of the laser transmitter.

【0020】Alexander等の米国特許第5,5
04,609号は、チャネル波長を変換する光再変調器
および波長分割マルチプレキシング・システムを開示し
ている。同第5,504,609号は、波長λT1を持つ
受信した光信号から電気信号を生じる電気−光コンバー
タを含む再変調器を開示している。この電気信号は、相
互インピーダンス増幅器により増幅され、信号のノイズ
帯域幅および波形を制限するためフィルタを通され、制
限増幅器により更に増幅される。任意に、前記米国特許
第5,504,609号における再変調器は、高データ
速度の信号に使用されるクロックおよびデータ復元回路
を含み得る。スイッチが、高データ速度信号を自動的に
選択しこれら信号をクロックおよび復元要素へ通され
る。当該再変調器は更に、キャリア信号λjを生じるレ
ーザと外部変調器とを含んでいる。
Alexander et al., US Pat.
No. 04,609 discloses an optical re-modulator for converting channel wavelengths and a wavelength division multiplexing system. No. 5,504,609 discloses a remodulator that includes an electro-optical converter that produces an electrical signal from a received optical signal having a wavelength λ T1 . This electrical signal is amplified by a transimpedance amplifier, filtered to limit the noise bandwidth and waveform of the signal, and further amplified by a limiting amplifier. Optionally, the remodulator in U.S. Pat. No. 5,504,609 may include clock and data recovery circuits used for high data rate signals. A switch automatically selects the high data rate signals and passes these signals to a clock and recovery element. The re-modulator further includes a laser that produces the carrier signal λ j and an external modulator.

【0021】しかし、前記米国特許第5,504,60
9号は、高入力パワーにおける通信リンク動作に対する
ものではなく、SPMおよびGVDの相互作用からの歪
みに対するものではない。高データ速度信号の取扱いに
関しては、前記米国特許第5,504,609号は、図
2において、高データ速度信号および低データ速度信号
に対する光経路を示している。高データ速度信号に対し
ては、スイッチが電気信号をクロックおよびデータ復元
回路へ指向させる。この回路は、クロックおよびデータ
復元回路により生じるパルスにおける鋭い縁部を平滑化
するクロックおよびデータ復元回路の後に置かれる装置
は含まない。同第5,504,609号は、高データ速
度信号を取扱う他の手法は開示していない。
However, the aforementioned US Pat. No. 5,504,60
No. 9 is not for communication link operation at high input power, nor for distortion from SPM and GVD interaction. Regarding the handling of high data rate signals, U.S. Pat. No. 5,504,609 shows the optical paths for the high and low data rate signals in FIG. For high data rate signals, a switch directs the electrical signal to a clock and data recovery circuit. This circuit does not include a device placed after the clock and data recovery circuit to smooth sharp edges in the pulses produced by the clock and data recovery circuit. No. 5,504,609 does not disclose other approaches to handling high data rate signals.

【0022】出願人は、SPM−GVDの非線形相互作
用が先に述べた理論式におけるパラメータ値に応じて、
送信信号を改善しあるいは劣化し得ることに注目した。
SPMおよびGVDの影響を理解するには、先の式から
NL、LDおよびzeffを評価することが重要である。こ
れらのパラメータは、非線形型、分散型および減衰の現
象が重要になる長さのスケールを識別する。
Applicants have determined that the nonlinear interaction of SPM-GVD depends on the parameter values in the above-mentioned theoretical equation:
It was noted that the transmitted signal could be improved or degraded.
To understand the effects of SPM and GVD, it is important to evaluate L NL , L D and z eff from the above equations. These parameters identify the length scale at which the phenomena of nonlinearity, dispersion and attenuation become significant.

【0023】出願人は、光リンクの全長LTが下式によ
り与えられる長さLMより大きければ、鋭い立上がりお
よび立下がり縁部を持つパルスにより生じる歪みが望ま
しくなく著しくなることを確認した。
Applicants have determined that if the total length L T of the optical link is greater than the length L M given by: the distortion caused by pulses having sharp rising and falling edges is undesirable and significant.

【0024】[0024]

【数5】 (Equation 5)

【0025】但し、zは隣接する増幅器間のファイバの
スパンの長さであり、あるいは1つのスパンの場合のス
パン長さである。
Where z is the span length of the fiber between adjacent amplifiers, or the span length for one span.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明は、先に述べた従
来装置の1つ以上の制限および短所を実質的に軽減する
SPMおよびGVDの相互作用により生じる光伝送シス
テムにおける非線形歪みを低減する方法および装置を目
的とする。本発明の目的および利点は、請求の範囲に特
に指摘される要素および組合わせにより実現され達成さ
れよう。本発明の更なる目的および利点については、一
部は以降の記述において記載され、また一部はこの記述
から明らかになり、あるいは本発明の実施によって習得
されよう。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention reduces non-linear distortion in optical transmission systems caused by the interaction of SPM and GVD which substantially reduces one or more of the limitations and disadvantages of the prior art devices described above. It is directed to methods and apparatus. The objects and advantages of the invention will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims. Additional objects and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention.

【0027】一般に、本発明は、光伝送システムにおけ
る光キャリアを変調する光パルスの形状を、本発明を実
施する装置により受取られるかかる同じパルスの形状に
は比較的依存させない技法を含む。特に、本発明と一致
するトランスポンダは、変調のため用いられるパルスが
ガウス形状パルスに類似するように、システムのトラン
スミッタから受取る光パルスの縁部を丸める回路を含
む。
In general, the invention includes techniques that make the shape of the light pulses modulating the optical carrier in an optical transmission system relatively independent of the shape of such same pulses received by an apparatus implementing the invention. In particular, transponders consistent with the present invention include circuitry to round the edges of optical pulses received from the transmitter of the system such that the pulses used for modulation resemble Gaussian shaped pulses.

【0028】前記および他の目的および利点を達成する
ため、かつ本文に具現され広義に記載される如き本発明
の目的に従って、本発明は、第1の特質において、第1
の波長における光パルスを送出するトランスミッタと、
光電装置を含む光パルスを受取りこれを第2の波形へ変
換するため結合されたトランスポンダと、光電装置から
受取る電気パルスの立上がりおよび立下がりの遷移を平
滑化する手段と、電気的増幅器と、光源と、電気光変調
器と、各々が長さzの光伝送ファイバと少なくとも1つ
の光増幅器を持つ、トランスポンダに線形に結合された
複数のスパンと、複数のスパンに結合されたレシーバと
を含む、自己位相変調および群速度分散間の相互作用に
より生じる非線形歪みを低減する光通信システムであ
り、前記複数のスパンの全長が(LNL/zeff)zより
大きく、ここでLNLはファイバの非線形長さであり、z
effは実効スパンファイバ長さである。
To achieve the above and other objects and advantages, and in accordance with the objects of the present invention as embodied and broadly described herein, the present invention comprises, in a first aspect, a first aspect.
A transmitter that sends out light pulses at a wavelength of
A transponder coupled to receive an optical pulse containing the optoelectronic device and convert it to a second waveform; means for smoothing rising and falling transitions of the electrical pulse received from the optoelectronic device; an electrical amplifier; An electro-optic modulator, a plurality of spans linearly coupled to the transponder, each having an optical transmission fiber of length z and at least one optical amplifier, and a receiver coupled to the plurality of spans. An optical communication system for reducing nonlinear distortion caused by interaction between self-phase modulation and group velocity dispersion, wherein the total length of the plurality of spans is greater than ( LNL / zeff ) z, where LNL is the nonlinearity of the fiber. Length, z
eff is the effective span fiber length.

【0029】第2の特質によれば、本発明は、第1の波
長の光パルスを送出するトランスミッタと、光電装置、
光電装置から受取った電気パルスの立上がりおよび立下
がり遷移を平滑化する手段、電気増幅器、光源、電気光
変調器を含む、光パルスを受取りこれを第2の波長へ変
換するため結合されたトランスポンダと、ファイバの非
線形長さLNLより長い実効長さzeffを持つ光伝送ファ
イバ・セクションと、このファイバ・セクションに結合
されたレシーバとを含む、自己位相変調と群速度分散間
の相互作用により生じる非線形歪みを低減する光通信シ
ステムである。
According to a second characteristic, the invention comprises a transmitter for transmitting a light pulse of a first wavelength, an optoelectronic device,
A transponder coupled to receive an optical pulse and convert it to a second wavelength, including means for smoothing rising and falling transitions of the electrical pulse received from the optoelectronic device, an electrical amplifier, a light source, and an electro-optic modulator; Resulting from the interaction between self-phase modulation and group velocity dispersion, including an optical transmission fiber section having an effective length zeff longer than the nonlinear length LNL of the fiber, and a receiver coupled to the fiber section. This is an optical communication system that reduces nonlinear distortion.

【0030】本発明の上記の第1および第2の両特質に
おいて、電気パルスを平滑化する手段は、光電装置と電
気増幅器またはこの電気増幅器後に配置された低域通過
フィルタとの間に配置される電気的減衰器を含むことが
できる。実施の一形態においては、電気パルス平滑化手
段は、光電装置と電気増幅器、および電気増幅器後に置
かれた低域フィルタとの間に配置されたクロックおよび
データ復元回路を含んでいる。
In both the above first and second aspects of the invention, the means for smoothing the electrical pulses are arranged between the optoelectronic device and an electrical amplifier or a low-pass filter arranged after the electrical amplifier. Electrical attenuator may be included. In one embodiment, the electrical pulse smoothing means includes a clock and data recovery circuit located between the optoelectronic device and the electrical amplifier, and a low pass filter located after the electrical amplifier.

【0031】別の特質においては、本発明は、自己位相
変調と群速度分散の相互作用により生じる非線形光歪み
を低減する方法であり、トランスミッタから光パルスを
受取りこの光パルスを電気パルスへ変換し、電気パルス
を増幅し、電気パルスの立上がりおよび立下がり遷移の
縁部を平滑化し、電気パルスにより光キャリア信号を変
調し、LNL/zeff(但し、LNLはファイバの非線形長
さ、zeffは上記のスパンファイバ長さ)より長い累計
長さを持つ複数の伝送スパンに変調された光キャリア信
号を送信するステップを含む。当該方法は、望ましく
は、例えばチャープされたファイバ格子を用いる複数の
伝送スパンに沿ったある位置における変調光キャリア信
号の分散を補償するステップを更に含む。更に他の特質
において、本発明は、光トランスミッタにより生成され
る第1の波長の光パルスを受取り、光パルスにより光キ
ャリアを変調し、自己位相変調および群速度分散間の相
互作用により生じる非線形歪みを軽減するためのトラン
スポンダであり、光パルスを受取りこれを電気パルスへ
変換するため光学的に結合されたフォトダイオードと、
飽和状態で動作し電気パルスを受取りこれを増幅するた
め電気的に結合された電気増幅器と、電気増幅器から電
気パルスを受取るため電気的に結合され、電気パルスの
立上がりおよび立下がり時間を長くさせる低域通過フィ
ルタと、第2の波長の光キャリアを与える光源と、低域
通過フィルタからの電気パルスにより光キャリアを変調
するため配置された電気光変調器とを備える。
In another aspect, the invention is a method for reducing nonlinear optical distortion caused by the interaction of self-phase modulation and group velocity dispersion, comprising receiving an optical pulse from a transmitter and converting the optical pulse into an electrical pulse. Amplifies the electrical pulse, smoothes the edges of the rising and falling transitions of the electrical pulse, modulates the optical carrier signal with the electrical pulse, L NL / z eff (where L NL is the nonlinear length of the fiber, z eff comprises transmitting the modulated optical carrier signal to a plurality of transmission spans having a cumulative length greater than the span fiber length described above). The method desirably further comprises the step of compensating for the dispersion of the modulated optical carrier signal at a location along a plurality of transmission spans using, for example, a chirped fiber grating. In still another aspect, the present invention includes a method for receiving an optical pulse of a first wavelength generated by an optical transmitter, modulating an optical carrier with the optical pulse, and providing non-linear distortion caused by an interaction between self-phase modulation and group velocity dispersion. A photodiode that is optically coupled to receive a light pulse and convert it to an electrical pulse, and
An electrical amplifier operating in saturation and electrically coupled to receive and amplify the electrical pulse, and a low coupled electrically coupled to receive the electrical pulse from the electrical amplifier to increase the rise and fall times of the electrical pulse. A light source providing a second wavelength optical carrier; and an electro-optical modulator arranged to modulate the optical carrier with an electrical pulse from the low pass filter.

【0032】更なる特質において、本発明は、光トラン
スミッタにより生成される第1の波長の光パルスを受取
り、光パルスにより光キャリアを変調し、自己位相変調
および群速度分散間の相互作用により生じる非線形歪み
を軽減するトランスポンダであり、光パルスを受取りこ
れを電気パルスへ変換するため光学的に結合されたフォ
トダイオードと、フォトダイオードから電気パルスを受
取るため電気的に結合された電気減衰器と、飽和状態で
動作し電気減衰器から電気パルスを受取りこれを増幅す
るため電気的に結合された電気増幅器と、第2の波長の
光キャリアを与える光源と、電気増幅器からの電気パル
スにより光キャリアを変調するため配置された電気光変
調器とを備える。
In a further aspect, the present invention receives an optical pulse of a first wavelength generated by an optical transmitter, modulates an optical carrier with the optical pulse, and results from an interaction between self-phase modulation and group velocity dispersion. A transponder for mitigating nonlinear distortion, a photodiode optically coupled to receive an optical pulse and convert it to an electrical pulse, and an electrical attenuator electrically coupled to receive an electrical pulse from the photodiode; An electrical amplifier operating in saturation and electrically coupled to receive and amplify electrical pulses from the electrical attenuator, a light source providing a second wavelength optical carrier, and an optical pulse from the electrical amplifier And an electro-optic modulator arranged for modulation.

【0033】前記の全体的記述と以降の詳細な記述の両
方が例示であって例示のみであること、および請求の範
囲に記載される本発明を限定するものではないことを理
解すべきである。
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only, and are not restrictive of the invention as claimed. .

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】まず、添付図面に図示される本発
明の望ましい実施の形態を詳細に参照する。可能な限
り、同じもしくは類似の部分を示すために同じ参照番号
が全ての図面にわたって用いられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will first be made in detail to preferred embodiments of the present invention, as illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings to refer to the same or like parts.

【0035】本発明によれば、SPMおよびGVDの相
互作用により生じる歪みを低減する装置は、特定の形態
を持ち長距離光通信リンクに結合されたトランスポンダ
を含んでいる。図1は、本発明に対する典型的な遠隔通
信リンクを示している。全体的に10で示される全通信
リンクは、一般に、トランスポンダ12と、種々の長さ
の光ファイバ14〜17と、一連の増幅装置18〜21
とを含む。図1に示されるように、実験的セットアップ
では、当該リンクは、同系列の減衰器22〜25をも含
む。種々の減衰器22〜25は、完全に組込まれた光リ
ンクをシミュレートすることを助けるために用いられ
る。トランスポンダ12は、26の如きトランスミッタ
から光通信信号を受取り、減衰器25は28の如きレシ
ーバに対する通信リンクの終端に光信号を通す。トラン
スミッタ26およびレシーバ28は、更に大きな光通信
ネットワークに対する個々のSDH端末またはSONE
T端末の一部であり得る。実際の構成においては、トラ
ンスミッタ26およびレシーバ28は、無論、実験目的
のセットアップを示す図1の図とは対照的に、別々の場
所に配置されることになる。
According to the present invention, an apparatus for reducing distortion caused by the interaction of SPM and GVD includes a transponder having a particular configuration and coupled to a long-haul optical communication link. FIG. 1 shows a typical telecommunications link for the present invention. The overall communication link, generally indicated at 10, includes a transponder 12, optical fibers 14-17 of various lengths, and a series of amplifiers 18-21.
And As shown in FIG. 1, in an experimental setup, the link also includes the same series of attenuators 22-25. Various attenuators 22-25 are used to help simulate a fully integrated optical link. Transponder 12 receives an optical communication signal from a transmitter, such as 26, and attenuator 25 passes the optical signal to an end of a communication link, such as 28, to a receiver. Transmitter 26 and receiver 28 may be individual SDH terminals or SONEs for larger optical communication networks.
May be part of a T terminal. In an actual configuration, the transmitter 26 and the receiver 28 will, of course, be located in separate locations, as opposed to the diagram of FIG. 1 which shows a setup for experimental purposes.

【0036】当技術において知られるように、トランス
ポンダ12は典型的に、トランスミッタ26から受取ら
れた波長を光リンク10全体に適する新たな波長へ変換
するように動作する。トランスポンダ12により受取ら
れた波長は、リンクにおいて増幅器18〜21による増
幅に受入れ得る波長帯域に対応しないことがある。特
に、増幅器18〜21は、増幅のための規定波長帯域を
持つ希土類でドープされたファイバ、望ましくはエルビ
ウムでドープされたファイバを含んでいる。望ましいエ
ルビウムでドープされたファイバは、例えば、他の増幅
帯域がエルビウムおよび(または)希土類ドーパントの
如き他の活性ドーパントでドープされた活性ファイバに
より利用可能であるが、約1525nmないし1565
nm間の波長に対して望ましい利得域を有する。その結
果、トランスポンダ12は、トランスミッタ26から線
30を介して受取る波長をファイバ増幅器18〜21に
対する増幅帯域内の選択波長へ変換することになる。
As is known in the art, transponder 12 typically operates to convert the wavelength received from transmitter 26 to a new wavelength suitable for optical link 10 as a whole. The wavelength received by transponder 12 may not correspond to a wavelength band that is acceptable for amplification by amplifiers 18-21 on the link. In particular, amplifiers 18-21 include a rare earth doped fiber, preferably an erbium doped fiber, having a defined wavelength band for amplification. Desirable erbium-doped fibers are available, for example, from about 1525 nm to 1565, although other amplification bands are available with active fibers doped with other active dopants such as erbium and / or rare earth dopants.
It has a desirable gain range for wavelengths between nm. As a result, transponder 12 will convert the wavelength received from transmitter 26 via line 30 to a selected wavelength within the amplification band for fiber amplifiers 18-21.

【0037】図2において、受取り波長を変換する従来
のトランスポンダ35は、フォトダイオード36と、電
気増幅器38と、光源40と、電気光変調器42とを含
んでいる。フォトダイオード36は、トランスミッタ2
6から光信号を受取り、これら信号を公知の方法で電気
信号へ変換する。電気増幅器18は、フォトダイオード
36からの電気信号をブーストする。典型的には、電気
増幅器38は飽和状態で動作する。このような飽和状態
は、電気信号を再整形してその高レベルをクランプする
入力信号に関して増幅器からの非線形応答を生じる。電
気増幅器38からの出力は、電気光変調器42へ送られ
て光源40により生じる光キャリア信号を変調する。光
源、即ちレーザ40は、フォトダイオード36により受
取られる光波長とは異なり増幅器18〜21の増幅帯域
内の波長またはチャネルに対応する一定のキャリア波長
を生じる。以下に述べる実験においては、増幅器18〜
21の増幅帯域に含まれる他の波長も用いることができ
るが、約1557nmの波長を持つレーザが用いられ
た。
Referring to FIG. 2, a conventional transponder 35 for converting a receiving wavelength includes a photodiode 36, an electric amplifier 38, a light source 40, and an electro-optical modulator 42. The photodiode 36 is connected to the transmitter 2
6 and converts these signals into electrical signals in a known manner. The electric amplifier 18 boosts the electric signal from the photodiode 36. Typically, electrical amplifier 38 operates in saturation. Such saturation results in a non-linear response from the amplifier with respect to the input signal which reshapes the electrical signal and clamps its high level. The output from electrical amplifier 38 is sent to electro-optic modulator 42 to modulate the optical carrier signal generated by light source 40. The light source, or laser 40, produces a constant carrier wavelength corresponding to the wavelength or channel within the amplification band of amplifiers 18-21, unlike the light wavelength received by photodiode 36. In the experiments described below, the amplifiers 18 to
Other wavelengths in the 21 amplification bands could be used, but a laser with a wavelength of about 1557 nm was used.

【0038】図2の構成においては、フォトダイオード
36は、高いビット・レートを持つパルスを受取る。高
いビット・レートにより、パルスのビット・レートが
2.5Gb/秒以上で生じることが意味される。また、
トランスポンダ35から上流側の装置、即ち、トランス
ミッタ26は、ガウス・パルスに比較して鋭い縁部を持
つパルスを生じる短い立上がりおよび立下がり時間を持
つ光パルスを生じる傾向がある。更に、図1におけるト
ランスミッタのパワー増幅器18と組合わされる光源4
0の出力パワーは、比較的高いパワー・レベルをトラン
スポンダから出る光信号へ与えることになる。高いパワ
ーなる語は、例えば、チャネル当たり14dBmを越え
る光リンクの初めにおけるピーク入力パワーを指す。出
願人は、トランスポンダ後の光パルスの高いビット・レ
ートおよび高いパワーの組合わせが公知文献の予測を越
えるSPMおよびGVDの相互作用からの有害な非線形
効果を生じる結果となることを発見した。
In the configuration of FIG. 2, photodiode 36 receives pulses having a high bit rate. A high bit rate means that the pulse bit rate occurs above 2.5 Gb / s. Also,
The device upstream from the transponder 35, the transmitter 26, tends to produce light pulses with short rise and fall times that result in pulses with sharp edges as compared to Gaussian pulses. Further, the light source 4 in combination with the power amplifier 18 of the transmitter in FIG.
An output power of zero will provide a relatively high power level to the optical signal exiting the transponder. The term high power refers to peak input power at the beginning of an optical link, for example, in excess of 14 dBm per channel. Applicants have discovered that the combination of high bit rate and high power of the post-transponder light pulse results in detrimental nonlinear effects from SPM and GVD interactions that exceed the expectations of the known literature.

【0039】出願人は、図2に示されたトランスポンダ
35に類似するトランスポンダが多数のSDHトランス
ミッタおよびSONETトランスミッタからフォトダイ
オード36により受取られる入力パルスの超ガウス・パ
ルス形状を有効に変更せず、その結果トランスポンダ3
5から出るパルスの形状がトランスポンダ35へ入るパ
ルス形状に依存することを観察してきた。出願人は、ト
ランスポンダ35を入力パルス形状とはやや独立的であ
るパルス形状を出力する、即ち、超ガウス形状パルスで
はなくガウス形状パルスを出力するトランスポンダで置
換することが、SPMおよびGVDの相互作用により生
じる非線形効果の軽減を助けられることを発見した。
Applicants have noted that a transponder similar to transponder 35 shown in FIG. 2 does not effectively change the super-Gaussian pulse shape of the input pulse received by photodiode 36 from multiple SDH and SONET transmitters. Result transponder 3
It has been observed that the shape of the pulse leaving 5 depends on the pulse shape entering the transponder 35. Applicants have noted that replacing transponder 35 with a transponder that outputs a pulse shape that is somewhat independent of the input pulse shape, ie, that outputs a Gaussian-shaped pulse instead of a super-Gaussian-shaped pulse, is a matter of SPM and GVD interaction. Have been found to help mitigate the non-linear effects caused by.

【0040】図3は、本発明の第1の実施の形態と一致
するトランスポンダ43を示す。図3のトランスポンダ
43は、図2に示された構成におけるように、フォトダ
イオード36と電気増幅器38とレーザ40と電気光変
調器42とを含んでいる。フォトダイオード36は、例
えば、PIN検出器とFET前置増幅器を含むアバラン
シェ・フォトダイオードあるいはPIN−FETデバイ
スでよい。光通信リンク10からのSPM/GVD歪み
の軽減を促進するため、トランスポンダ43は、フォト
ダイオード36と電気増幅器38との間に置かれる電気
的減衰器44を含む。先に述べたように、パルスの形状
は、SPM/GVD相互作用からの非線形歪みに影響を
及ぼす上で重要である。減衰器44は、電気増幅器38
により受取られる電気信号を減衰することにより、鋭い
縁部の信号パルスを平滑化する。特に、減衰器44は、
電気増幅器38が典型的な深い飽和状態で動作しないよ
うに、予め定めた減衰レベルをフォトダイオード36か
ら受取る電気信号へ与える。当技術においてよく知られ
るように、深い飽和は、増幅器の出力電力がその入力電
力とは実質的に独立的である時に生じる。減衰器44が
電気増幅器38の前に置かれると、電気増幅器38へ入
る電気信号が増幅器38を深い飽和状態で動作させる電
力レベルより低い電力レベルへ減衰させられる。減衰器
44の使用によるこのような条件下では、電気増幅器3
8からの出力電力が減衰器44から受取る入力パワーに
依存し、入力パワー・レベルと一次的に関連する。
FIG. 3 shows a transponder 43 which is consistent with the first embodiment of the present invention. The transponder 43 of FIG. 3 includes a photodiode 36, an electric amplifier 38, a laser 40, and an electro-optical modulator 42 as in the configuration shown in FIG. Photodiode 36 may be, for example, an avalanche photodiode or PIN-FET device that includes a PIN detector and a FET preamplifier. To facilitate reduction of SPM / GVD distortion from optical communication link 10, transponder 43 includes an electrical attenuator 44 located between photodiode 36 and electrical amplifier 38. As mentioned earlier, the shape of the pulse is important in affecting non-linear distortion from SPM / GVD interactions. The attenuator 44 includes the electric amplifier 38
Smoothes sharp edged signal pulses by attenuating the electrical signal received by R. In particular, the attenuator 44
A predetermined attenuation level is applied to the electrical signal received from photodiode 36 so that electrical amplifier 38 does not operate at typical deep saturation. As is well known in the art, deep saturation occurs when the output power of an amplifier is substantially independent of its input power. When the attenuator 44 is placed in front of the electrical amplifier 38, the electrical signal entering the electrical amplifier 38 is attenuated to a lower power level than that which causes the amplifier 38 to operate in deep saturation. Under these conditions due to the use of attenuator 44, electrical amplifier 3
The output power from 8 depends on the input power received from attenuator 44 and is primarily related to the input power level.

【0041】非線形効果に対する改善された応答を得る
ため要求される正確な減衰量が、トランスミッタ26に
より生成されるパルスに対する立上がりおよび立下がり
時間の量、使用される増幅器38の形式、通信リンク1
0を介して送られる時の光パルスにおいて行われる増幅
量、パルス速度、などの如き通信リンク10の総合的特
性に依存することが理解されよう。増幅器38を制限す
るためERAにより製造されるモデルWBA3−4−0
6G20Nを用いる本発明に対する一例においては、出
願人は、減衰器44が0.5Vより小さい入力電圧を増
幅器38へ与えるように設定されねばならないことを観
察した。典型的には、このような増幅器は、入力電圧が
約1Vである飽和状態で動作させられる。増幅器に対す
る0.5Vの入力電圧を得るために、高周波抵抗50Ω
減衰器が6dBの減衰を生じるため減衰器44に対して
用いられた。このような減衰は、増幅器38に対する飽
和状態とは対照的な線形動作を生じ、鋭い縁部のパルス
が受取られる時、増幅器38からの出力としての比較的
平滑なパルスを生じる。図1の通信リンク10において
図3に示されたトランスポンダ43の使用の結果につい
ては、以下に述べる。一般に、トランスポンダ43は、
SPMにより生じるチャープの低減を行う。
The exact amount of attenuation required to obtain an improved response to non-linear effects depends on the amount of rise and fall time for the pulses generated by the transmitter 26, the type of amplifier 38 used, the communication link 1
It will be appreciated that it depends on the overall characteristics of the communication link 10, such as the amount of amplification performed on the optical pulse as it travels through zero, the pulse rate, and the like. Model WBA3-4-0 manufactured by ERA to limit amplifier 38
In one example for the present invention using 6G20N, Applicants have observed that attenuator 44 must be set to provide an input voltage to amplifier 38 of less than 0.5V. Typically, such amplifiers are operated in saturation with an input voltage of about 1V. To obtain an input voltage of 0.5 V to the amplifier, a high-frequency resistance of 50Ω
An attenuator was used for attenuator 44 to provide 6 dB of attenuation. Such attenuation results in linear behavior as opposed to saturation for amplifier 38, and when a sharp edge pulse is received, a relatively smooth pulse as output from amplifier 38. The consequences of using the transponder 43 shown in FIG. 3 in the communication link 10 of FIG. 1 will be described below. Generally, the transponder 43
Reduces chirp caused by SPM.

【0042】図4は、本発明の第2の実施の形態と一致
するトランスポンダ45を示している。トランスポンダ
45は、フォトダイオード36と、電気増幅器38と、
レーザ即ち光源40と、図2のトランスポンダ35およ
び図3のトランスポンダ43と類似する電気光変調器4
2とを含む。トランスポンダ43のように、第2の望ま
しい実施の形態のトランスポンダ45は、上流側装置か
らの高いビット・レートを持つパルスを受取る。しか
し、トランスポンダ45は、フォトダイオード36と増
幅器38間に置かれた電気的減衰器44ではなく、電気
増幅器38の後に置かれた低域通過フィルタ(LPF)
46を含んでいる。LPF46は、増幅器38から受取
る電気信号の帯域幅を低減する。望ましくは2488M
b/秒の送信速度に対しては、LPF46は、例えば、
Anritsu社からモデルMA1619で市販される
1.866GHzの帯域幅を持つ4次ベッセル・トンプ
ソン・フィルタ(fourth−oder Besse
l−Thompson filter)である。増幅器
38から受取る電気信号の帯域幅を低減することによっ
て、LPF46は、レーザ40からの光キャリアを変調
するため電気光変調器42により使用される信号パルス
の縁部の立上がりおよび立下がり時間を延長することを
助ける。図3の実施の形態におけるように、図4の構成
におけるパルスの平滑化は、トランスポンダからの光パ
ルスが高い入力パワーに高められ高いビット・レートで
動作する時、通信リンク全体においてSPMにより生じ
るチャープを減じることを助ける。
FIG. 4 shows a transponder 45 consistent with the second embodiment of the present invention. The transponder 45 includes a photodiode 36, an electric amplifier 38,
A laser or light source 40 and an electro-optic modulator 4 similar to transponder 35 of FIG. 2 and transponder 43 of FIG.
2 is included. Like transponder 43, transponder 45 of the second preferred embodiment receives high bit rate pulses from an upstream device. However, the transponder 45 is not an electrical attenuator 44 located between the photodiode 36 and the amplifier 38, but a low pass filter (LPF) located after the electrical amplifier 38.
46 is included. LPF 46 reduces the bandwidth of the electrical signal received from amplifier 38. Desirably 2488M
For a transmission rate of b / s, the LPF 46 can
Fourth-order Bessel-Thompson filter with a bandwidth of 1.866 GHz, commercially available from Anritsu under the model MA1619.
1-Thompson filter). By reducing the bandwidth of the electrical signal received from amplifier 38, LPF 46 extends the rise and fall times of the edges of the signal pulses used by electro-optic modulator 42 to modulate the optical carrier from laser 40. Help to do. As in the embodiment of FIG. 3, the smoothing of the pulses in the configuration of FIG. 4 is accomplished by the chirp produced by the SPM over the communication link when the light pulses from the transponder are operated at high input power and operate at high bit rates. Help to reduce.

【0043】あるいはまた、LPF46は、パルス帯域
幅の短縮を行うため増幅器38の後でなく該増幅器の前
に置くことができる。かかる配置が、増幅器38を飽和
動作モードから線形動作モードへ移行させる。しかし、
増幅器38がその動作を飽和状態に維持し得るように、
LPF46を増幅器38の後に置くことが望ましい。こ
のように、増幅器38からの出力信号は、入力信号から
の独立性を維持することができる。
Alternatively, the LPF 46 can be placed before the amplifier 38 instead of after the amplifier 38 in order to reduce the pulse bandwidth. Such an arrangement causes the amplifier 38 to transition from a saturated mode of operation to a linear mode of operation. But,
So that amplifier 38 can maintain its operation in saturation
It is desirable to place LPF 46 after amplifier 38. Thus, the output signal from the amplifier 38 can maintain independence from the input signal.

【0044】図5は、本発明の第3の実施の形態に一致
するトランスポンダ47を示す。図5のトランスポンダ
47は、図4のトランスポンダ45と類似する、フォト
ダイオード36と、電気増幅器38と、低域通過フィル
タ46と、レーザ40と、電気光変調器42とを含んで
いる。図3および図4のトランスポンダ43および45
におけるように、この第3の実施の形態は、上流側の装
置からの高いビット・レートを持つ超ガウス・パルスを
受取り、これは、トランスポンダおよびブースタ増幅器
から光リンクに対する高い入力パワーと組合わされる
時、SPMおよびGVDの相互作用による非線形歪みを
招き得る。図5のトランスポンダ47は、フォトダイオ
ード36と電気増幅器38間に置かれたデータおよびク
ロック復元回路(DCR)48を含んでいる。DCR4
8は、フォトダイオード36から受取る光パルスのジッ
タを減じて、増幅器38を駆動する信号をトランスミッ
タ26から到来する光信号の形状とは実際に独立させる
ことによって、鋭い縁部の入力パルスを平滑化する機能
を追加する。その代わり、電気増幅器38を駆動する信
号は、DCR48により生じるパルス形状にのみ依存す
る。望ましくは、DCR48は、モデル番号LG160
0FXHを持ち2488Mb/秒で動作するAT&T社
のデバイスである。
FIG. 5 shows a transponder 47 according to a third embodiment of the present invention. The transponder 47 of FIG. 5 includes a photodiode 36, an electrical amplifier 38, a low-pass filter 46, a laser 40, and an electro-optic modulator 42, similar to the transponder 45 of FIG. 3 and 4 transponders 43 and 45
As in, this third embodiment receives a super-Gaussian pulse with a high bit rate from an upstream device, which is combined with high input power to the optical link from transponders and booster amplifiers. At times, the interaction of SPM and GVD can cause non-linear distortion. The transponder 47 of FIG. 5 includes a data and clock recovery circuit (DCR) 48 located between the photodiode 36 and the electrical amplifier 38. DCR4
8 smoothes the sharp edge input pulses by reducing the jitter of the light pulses received from the photodiode 36 and making the signal driving the amplifier 38 actually independent of the shape of the light signal coming from the transmitter 26. Function to be added. Instead, the signal driving the electrical amplifier 38 depends only on the pulse shape produced by the DCR 48. Preferably, DCR 48 is model number LG160
AT & T device with 0FXH operating at 2488 Mb / sec.

【0045】しかし、DCR48もまた、比較的短い立
上がりおよび立下がり時間を持つパルス、即ち鋭い縁部
を持つパルスを生じる。DCR48の下流側に置かれる
LPF46は、DCR48から鋭い縁部のパルスを受取
り、その帯域幅を狭め、これがパルスの初めと終りに対
する縁部を有効に丸める。図4におけるトランスポンダ
45におけるように、図5のトランスポンダ47におけ
るLPF46は、電気増幅器38の前ではなくその後に
置かれることが望ましい。このように、LPF46は、
増幅器38を飽和状態とは対照的に線形状態で動作させ
ることなく、トランスポンダ47における電気パルスの
縁部を平滑化することができる。LPF46が増幅器3
8と電気光変調器42の間に配置されると、DCR48
は、受取られたパルスを再生し得、増幅器38は飽和状
態で動作し得、その結果LPF46により受取られたパ
ルスは受取ったパルスとは独立的であり電力が高められ
る。LPF46はその帯域幅を狭めて、パルスを超ガウ
ス・パルス形状からガウス・パルス形状へ変換する。先
に述べたトランスポンダ43および45におけるよう
に、マッハ・ツェンダ変調器、電気吸収型変調器あるい
は類似のデバイスでよい電気光変調器42が、変換され
たパルスによりレーザ・ダイオード40からの光キャリ
ア信号を変調する。
However, DCR 48 also produces pulses with relatively short rise and fall times, ie, pulses with sharp edges. An LPF 46 located downstream of the DCR 48 receives the sharp edge pulse from the DCR 48 and reduces its bandwidth, which effectively rounds the edge to the beginning and end of the pulse. As in transponder 45 in FIG. 4, LPF 46 in transponder 47 of FIG. 5 is preferably located after electrical amplifier 38 instead of before. Thus, the LPF 46 is
The edges of the electrical pulses at transponder 47 can be smoothed without operating amplifier 38 in a linear state as opposed to saturation. LPF46 is amplifier 3
8 and the electro-optical modulator 42, the DCR 48
Can regenerate the received pulses, and the amplifier 38 can operate in saturation, so that the pulses received by the LPF 46 are independent of the received pulses and are powered up. LPF 46 reduces the bandwidth and converts the pulse from a super Gaussian pulse shape to a Gaussian pulse shape. As in the transponders 43 and 45 described above, an electro-optic modulator 42, which may be a Mach-Zehnder modulator, an electro-absorption modulator or a similar device, converts the optical carrier signal from the laser diode 40 by the converted pulse. Is modulated.

【0046】高いビット・レートを持ち、SPMおよび
GVDの相互作用により生じる非線形歪みの軽減を助け
るため高いパワー・レベルの変調パルスを生じる光通信
システムにおいて、トランスポンダ43、45および4
7の種々の組合わせを用いることができることを理解す
べきである。例えば、減衰器44とLPF46間に置か
れた電気増幅器38を有するトランスポンダを用いるこ
とができる。先に述べた構成要素の他の組合わせは、当
業者には明らかであり、本発明により考慮される。
In an optical communication system having a high bit rate and producing high power level modulated pulses to help reduce non-linear distortion caused by the interaction of SPM and GVD, transponders 43, 45 and 4
It should be understood that various combinations of the seven can be used. For example, a transponder having the electrical amplifier 38 located between the attenuator 44 and the LPF 46 can be used. Other combinations of the components described above will be apparent to those skilled in the art and are contemplated by the present invention.

【0047】図1に戻り、初めの3つの実施の形態のト
ランスポンダを用いる実験テストのための装置につい
て、次に述べる。先に述べたように、光通信システム
は、一連の長距離通信ファイバ14〜17を含んでい
る。これらファイバの各々は、1300nm付近で分散
がゼロである単一モードの光ファイバを含んでいる。全
通信ファイバは約509kmの長さを持ち、ここで、フ
ァイバ14は129km、ファイバ15は128km、
ファイバ16は125km、ファイバ17は127km
であった。キャリア波長、即ち、トランスポンダ12に
おけるレーザ40の波長は、1557nmであった。増
幅器18〜21は、980nmのポンプ波長で動作する
エルビウムでドープされたファイバ増幅器を含んでい
た。増幅器18は、出願人により製造されたモデルTP
A/E−SWでありトランスミッタの電力増幅器として
動作させられたが、増幅器19〜21は、これも出願人
により製造されたモデルOLA/E−Fであり、光線路
増幅器として機能した。増幅器の平均出力電力は13.
5dBmであり、約16.5dBmのピーク電力に対応
する。伝送ファイバ14〜17もまた、伝送リンクに減
衰を付加した。特に、付加した14〜17は、約130
0nmのゼロ分散波長と、それぞれ25.4dB、2
6.7dB、27.1dBおよび24.9dBの減衰を
有した。また、減衰器22〜25は、光リンク10に対
して調整可能な減衰を付加した。これらの減衰器は、ス
パンの減衰における変化を許容した。光増幅器はそれぞ
れ、増幅された瞬時の自然放出を除去しかつ増幅器内の
他のノイズを最小化するためのフィルタ(図示せず)を
含んでいた。感度を高めるため光前置増幅器67をレシ
ーバ28の前に配置することができる。しかし、光前置
増幅器67は、出願人によりテストされた実施の形態で
は存在しなかった。光前置増幅器67は、例えば、出願
人により製造されたモデルRPA/B−Fでよい。
Returning to FIG. 1, an apparatus for an experimental test using the transponders of the first three embodiments will be described below. As mentioned above, the optical communication system includes a series of long-haul communication fibers 14-17. Each of these fibers includes a single mode optical fiber with zero dispersion near 1300 nm. All communication fibers have a length of about 509 km, where fiber 14 is 129 km, fiber 15 is 128 km,
Fiber 16 is 125 km, fiber 17 is 127 km
Met. The carrier wavelength, that is, the wavelength of the laser 40 in the transponder 12 was 1557 nm. Amplifiers 18-21 included erbium-doped fiber amplifiers operating at a pump wavelength of 980 nm. Amplifier 18 is a model TP manufactured by the applicant.
Although A / E-SW and operated as a power amplifier for the transmitter, amplifiers 19-21 were also model OLA / EF manufactured by the applicant and functioned as optical line amplifiers. The average output power of the amplifier is 13.
5 dBm, corresponding to a peak power of about 16.5 dBm. Transmission fibers 14-17 also added attenuation to the transmission link. In particular, the added 14-17 is about 130
Zero dispersion wavelength of 0 nm, 25.4 dB and 2 respectively.
It had 6.7 dB, 27.1 dB and 24.9 dB attenuation. In addition, the attenuators 22 to 25 add adjustable attenuation to the optical link 10. These attenuators allowed for a change in span attenuation. The optical amplifiers each included a filter (not shown) to remove the amplified instantaneous spontaneous emission and minimize other noise in the amplifier. An optical preamplifier 67 can be placed in front of the receiver 28 to increase sensitivity. However, the optical preamplifier 67 did not exist in the embodiment tested by the applicant. The optical preamplifier 67 may be, for example, a model RPA / BF manufactured by the applicant.

【0048】標準的な光ファイバでP0=16dBmの
光パルスに対するピーク・パワーの場合には、非線形長
さLNLは約14kmである。m=3であり、2.5Gb
/秒のビット・レートおよびファイバ損失α=0.2d
B/kmおよびβ2=−20ps2/kmを持つ標準的フ
ァイバの場合、分散長さLDは1750kmである。フ
ァイバ損失α=0.2dB/kmおよび(光増幅器間
の)平均スパン長さz=126.5kmの標準的ファイ
バの場合、zeffは21.6kmである。
For a standard optical fiber and a peak power for an optical pulse of P 0 = 16 dBm, the nonlinear length L NL is about 14 km. m = 3, 2.5 Gb
/ S bit rate and fiber loss α = 0.2d
For a standard fiber with B / km and β 2 = −20 ps 2 / km, the dispersion length L D is 1750 km. For a standard fiber with a fiber loss α = 0.2 dB / km and an average span length z = 126.5 km (between optical amplifiers), z eff is 21.6 km.

【0049】上記数値に基いて、式(5)はLM=82
kmを与える。この場合、リンクの全長LTが509k
mであるから、パルス歪みの条件LT>LMが検証され
る。図6は、種々の条件下における、図1に示した光リ
ンクに対するビット・エラー・レート(BER)と受信
した電力との関係を示している。線50は、トランスミ
ッタ26とレシーバ28とが背中合わせの形態で一緒に
ループされる時のシステム性能を示している。線52
は、図1におけるスパンが38dBの減衰を持つ場合に
おけるBERと受取り電力との関係を示している。線5
4は、41dBの減衰を持つ同じセットアップからの結
果を示し、線56は32dBの減衰を持つ結果を示して
いる。線52〜56に対して示された各テストは、図2
の標準的なトランスポンダ35を用いた。
Based on the above values, equation (5) gives L M = 82
km. In this case, the total length L T of the link is 509k
because it is m, the condition L T> L M of pulse distortion is verified. FIG. 6 shows the relationship between the bit error rate (BER) and the received power for the optical link shown in FIG. 1 under various conditions. Line 50 illustrates the system performance when transmitter 26 and receiver 28 are looped together in a back-to-back configuration. Line 52
Shows the relationship between BER and received power when the span in FIG. 1 has an attenuation of 38 dB. Line 5
4 shows the result from the same setup with 41 dB of attenuation, and line 56 shows the result with 32 dB of attenuation. Each test shown for lines 52-56 is shown in FIG.
A standard transponder 35 was used.

【0050】図6はまた、図5のトランスポンダ47が
トランスポンダ35の代わりに用いられた時のBERと
受取り電力との結果を示している。線58は、38dB
のスパン減衰を持つトランスポンダ47を用いた結果を
示している。同様に、線60は、BERと41dBのス
パン減衰を持つトランスポンダ47を用いた受取り電力
の関係を示し、線62は、32dBのスパン減衰を持つ
同じセットアップの性能を示している。これらの結果の
比較は、トランスポンダ47が優れた感度、即ち、固定
されたBERを得るための最小レシーバ電力を生じるこ
とを示す。トランスポンダ43および45が同様な結果
を生じ得る。
FIG. 6 also shows the results of the BER and the received power when the transponder 47 of FIG. 5 is used in place of the transponder 35. Line 58 is 38 dB
The result using the transponder 47 having the span attenuation of FIG. Similarly, line 60 shows the relationship between BER and power received using transponder 47 with 41 dB span attenuation, and line 62 shows the performance of the same setup with 32 dB span attenuation. Comparison of these results shows that transponder 47 produces excellent sensitivity, ie, minimum receiver power to obtain a fixed BER. Transponders 43 and 45 can produce similar results.

【0051】当技術において周知のように、約600k
mより小さいファイバ長さに沿って著しい分散ペナルテ
ィ(dispersion penalty)もなく外
部で変調された信号を送ることが可能である。それにも
拘わらず、高い入力パワーの場合は、SPMが、比較的
短いファイバ長さにも拘わらず、信号の劣化を招くパル
スのチャーピングを生じ得る。
As is well known in the art, about 600 k
It is possible to send an externally modulated signal without significant dispersion penalty along fiber lengths less than m. Nevertheless, at high input powers, SPM can result in pulse chirping that results in signal degradation despite relatively short fiber lengths.

【0052】出願人は、約600kmより短いファイバ
を持ち高い入力パワーおよび高いビット・レートで動作
する光ファイバ・リンクに沿って、分散補償ファイバの
セグメントあるいはチャープを生じたファイバのブラッ
グ格子の如き分散補償装置を挿入することが、SPMお
よびGVDの相互作用により生じる非線形歪みの軽減を
助けることを発見した。
Applicants have disclosed a dispersion compensating fiber segment or chirped fiber, such as a Bragg grating, along an optical fiber link operating at high input power and high bit rate having a fiber shorter than about 600 km. It has been discovered that inserting a compensator helps reduce nonlinear distortion caused by the interaction of SPM and GVD.

【0053】従って、図7は、本発明と一致するSPM
およびGVDの相互作用からの影響を減じるための別の
光通信リンク64を示している。光リンク64は、図1
の光リンク10と実質的に同じ構成要素を含んでいる。
即ち、リンク64は、トランスポンダ12へ光パルス信
号を与えるトランスミッタ26と、光増幅器18〜21
と、伝送光ファイバ14〜17と、光パルスをある距離
にわたりレシーバ28へ送る減衰器22〜25とを有す
る。トランスポンダ12は、図2に示された如き従来の
トランスポンダ35でよく、あるいは図3〜図5に示さ
れた43、45または47の如き強化されたトランスポ
ンダでよい。しかし、光リンク64は、望ましくはレシ
ーバ28の前に置かれた望ましくは格子66である分散
補償装置を含む。この格子は、リンクにおいて使用され
る光パルスの特性に従って設定されるチャーピングと通
過帯域を持つブラッグ格子フィルタあるいは類似の装置
を含む。格子66は光リンク64の幾つかの場所に置か
れるが、格子66は、最適性能を得るためにレシーバ2
8の前に置かれることが望ましい。出願人によりテスト
された実施の形態では使用されないが、光前置増幅器6
7は、感度を高めるため格子66の前に配置することが
できる。光前置増幅器67は、例えば、出願人により製
造されたモデルRPA/B−Fでよい。図示しない別の
実施の形態によれば、格子66は、光前置増幅器67と
一体化することができ、また帯域通過フィルタとして働
くことができる。更に異なる実施の形態によれば、分散
補償ファイバを格子66の代わりに用いることができ
る。
FIG. 7 therefore shows an SPM consistent with the present invention.
And another optical communication link 64 for reducing the effects from GVD interactions. The optical link 64 is shown in FIG.
The optical link 10 includes substantially the same components.
That is, the link 64 includes the transmitter 26 that supplies an optical pulse signal to the transponder 12, and the optical amplifiers 18 to 21.
, Transmission optical fibers 14 to 17 and attenuators 22 to 25 for transmitting an optical pulse to the receiver 28 over a certain distance. Transponder 12 may be a conventional transponder 35 as shown in FIG. 2 or may be an enhanced transponder such as 43, 45 or 47 shown in FIGS. However, the optical link 64 includes a dispersion compensator, preferably a grating 66, which is preferably placed in front of the receiver 28. This grating includes a Bragg grating filter or similar device with chirp and passband set according to the characteristics of the light pulses used in the link. Although the grating 66 is located at several locations on the optical link 64, the grating 66 is
8 is desirable. Although not used in the embodiment tested by the applicant, the optical preamplifier 6
7 can be placed before the grating 66 to increase sensitivity. The optical preamplifier 67 may be, for example, a model RPA / BF manufactured by the applicant. According to another embodiment, not shown, the grating 66 can be integrated with the optical preamplifier 67 and can serve as a bandpass filter. According to yet another embodiment, a dispersion compensating fiber can be used in place of the grating 66.

【0054】図8は、種々の条件下における図7に示さ
れた光リンクに対するビット・エラー・レート(BE
R)と受取りパワーとの関係を示している。再び、光リ
ンク10に対してテストにおけるように、線68は、光
リンク64のトランスミッタ26およびレシーバ28が
背中合わせの形態で一緒にループされる時のシステム性
能を示している。線70は、図1におけるスパンが38
dBの減衰を有するが分散の補償が用いられなかった場
合におけるBERと受取りパワーとの関係を示してい
る。このような状況では、トランスポンダ12は、電気
光変調器42を駆動する電気増幅器38の前で6dBの
電気的減衰器44を有し、その結果その形態は図3のト
ランスポンダ43と対応するものであった。線70は、
約−31dBmより大きい受取りパワー値に対するBE
Rの底値(floor)を示している。これは、受取り
パワーが増加しても10-10と10-9間の値より減少し
ないBERに対応する。線72は、ファイバ格子66が
光リンク64のトランスポンダ12とブースタ増幅器1
8との間に置かれた同じ構成からの結果を示している。
この格子は、7nmの帯域幅を持ち、1700ps/n
mの分散(約100kmの標準的ファイバの分散と対応
する)を補償するものであった。また、線72は、線7
0の底値ほど顕著ではないが、BERにおける底値を示
している。線74は、ファイバ格子66が光リンク64
のレシーバ28の前に置かれたことを除いて、線70と
同じ構成からの結果を示している。改善されたノイズ性
能がBERカーブにおける底値により影響を受けずに達
成されることが判る。
FIG. 8 shows the bit error rate (BE) for the optical link shown in FIG. 7 under various conditions.
R) and the received power are shown. Again, as in the test for optical link 10, line 68 shows the system performance when transmitter 26 and receiver 28 of optical link 64 are looped together in a back-to-back configuration. Line 70 has a span of 38 in FIG.
10 shows the relationship between BER and received power when dB attenuation is used but dispersion compensation is not used. In such a situation, the transponder 12 has a 6 dB electrical attenuator 44 in front of the electrical amplifier 38 driving the electro-optical modulator 42, so that its configuration corresponds to that of the transponder 43 of FIG. there were. Line 70 is
BE for received power values greater than about -31 dBm
The bottom value (floor) of R is shown. This corresponds to a BER where the received power does not decrease below a value between 10 -10 and 10 -9 . Line 72 indicates that fiber grating 66 is connected to transponder 12 of optical link 64 and booster amplifier 1.
8 shows the results from the same configuration placed between FIG.
This grating has a bandwidth of 7 nm and 1700 ps / n
m (corresponding to the dispersion of a standard fiber of about 100 km). Line 72 is line 7
Although not as noticeable as the bottom value of 0, it shows the bottom value in BER. Line 74 indicates that fiber grating 66 is
Shows the result from the same configuration as line 70 except that it is placed before the receiver 28 of FIG. It can be seen that improved noise performance is achieved without being affected by the bottom in the BER curve.

【0055】以上の記述および実験は複数のスパンを持
つ光学系に関するものであるが、出願人は、ファイバの
スパンの実効長さzeffが非線形長さLNLを越え、これ
によりパルスの歪みが生じるならば、中継器のない海底
リンクに用いられる如き高出力の単一スパン光システム
もまた本発明から利益を得ることができることを確認し
た。SPM/GVDの影響は、図3〜図5に関して先に
述べた如きトランスポンダの使用により、そして(また
は)図7に関して述べた如き分散補償によってこのよう
なシステムに対しても同様に対抗することが可能であ
る。
Although the above description and experiments relate to an optical system having a plurality of spans, Applicants have determined that the effective length of the fiber span, z eff, exceeds the nonlinear length, L NL , thereby causing pulse distortion. If so, it has been determined that high power single span optical systems, such as those used on repeaterless submarine links, can also benefit from the present invention. The effects of SPM / GVD can be countered in such systems as well by the use of transponders as described above with respect to FIGS. 3-5 and / or by dispersion compensation as described with respect to FIG. It is possible.

【0056】これまで述べた実施の形態は、単一チャネ
ル伝送に関するものである。多重チャネルまたはWDM
伝送もまた、個々のチャネルのピーク・パワーをSPM
/GVDの相互作用によるパルス歪みを生じ得る臨界値
を越えてブーストするため高出力光増幅器が利用可能で
あるならば、本発明から利益を得ることができる。かか
る臨界値は、以上の記述による光リンクの特性に依存す
る。
The embodiments described so far relate to single-channel transmission. Multiple channels or WDM
Transmission also uses SPM to determine the peak power of each channel.
If a high power optical amplifier is available to boost beyond a critical value that can cause pulse distortion due to / GVD interaction, the invention can benefit. Such a critical value depends on the characteristics of the optical link described above.

【0057】本発明の他の実施の形態は、当業者にとっ
て本文に開示された本発明の明細書および実施の考察か
ら明らかになるであろう。本発明の範囲および趣旨は請
求の範囲により示され明細書および事例は単なる事例と
して見なされるべきものである。
Other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art from consideration of the specification and practice of the invention disclosed herein. The scope and spirit of the invention is indicated by the appended claims, and the specification and examples are to be regarded only as examples.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明で用いられる光通信システムのブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram of an optical communication system used in the present invention.

【図2】図1の光通信システムにおいて使用される従来
のトランスポンダのブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a conventional transponder used in the optical communication system of FIG.

【図3】、図1の光通信システムにおける使用される本
発明の第1の実施の形態と一致するトランスポンダのブ
ロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a transponder used in the optical communication system of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の第2の実施の形態と一致するトランス
ポンダのブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of a transponder consistent with a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態と一致するトランス
ポンダのブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a transponder consistent with the third embodiment of the present invention.

【図6】図1の光通信システムにおける本発明の幾つか
の構成に対するビット・エラー・レートと受信パワーの
関係を示すテスト結果のチャートである。
FIG. 6 is a chart of test results showing the relationship between bit error rate and received power for some configurations of the present invention in the optical communication system of FIG. 1;

【図7】本発明の第4の実施の形態による光通信システ
ムのブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of an optical communication system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】図7の光通信システムにおける本発明の幾つか
の構成に対するビット・エラー・レートと受信パワーの
関係を示すテスト結果のチャートである。
8 is a chart of test results showing the relationship between bit error rate and received power for some configurations of the present invention in the optical communication system of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 光通信リンク 12 トランスポンダ 14〜17 長距離通信ファイバ 18〜21 電気増幅器 22〜25 電気減衰器 26 トランスミッタ 28 レシーバ 35 トランスポンダ 36 フォトダイオード 38 増幅器 40 レーザ 42 電気光変調器 43 トランスポンダ 44 電気的減衰器 45 トランスポンダ 46 低域通過フィルタ(LPF) 47 トランスポンダ 48 データおよびクロック復元回路(DCR) 64 光通信リンク 66 格子 67 光前置増幅器 Reference Signs List 10 optical communication link 12 transponder 14-17 long-distance communication fiber 18-21 electric amplifier 22-25 electric attenuator 26 transmitter 28 receiver 35 transponder 36 photodiode 38 amplifier 40 laser 42 electro-optical modulator 43 transponder 44 electric attenuator 45 Transponder 46 low pass filter (LPF) 47 transponder 48 data and clock recovery circuit (DCR) 64 optical communication link 66 grating 67 optical preamplifier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591011856 Pirelli Cavi e Sist emi S.p.A (72)発明者 マウロ・マッキ イタリア共和国ヴァレーゼ,21050 ゴル ーラ・マッジョーレ,ヴィア・ドン・ゼル ビ 14 (72)発明者 パオロ・オットレンギ フランス共和国エフ−92330 ソー,リュ ー・ウーダン 43 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (71) Applicant 591011856 Pirelli Cavies System e. p. A (72) Inventor Mauro Macchi Varese, Italy, 21050 Gourla Maggiore, Via Don Zelvi 14 (72) Inventor Paolo Ottreng F-92330 France France Saw, Ryu Udan 43

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自己位相変調と群速度分散間の相互作用
により生じる非線形歪みを低減する光通信システムにお
いて、 第1の波長の光パルスを送出するトランスミッタと、 前記光パルスを受取り該光パルスを第2の波長へ変換す
るため結合され、光電装置と、前記光電装置から受取っ
た電気パルスの立上がりおよび立下がりの遷移を平滑化
する手段と、電気増幅器と、光源と、電気光変調器とを
含むトランスポンダと、 前記トランスポンダに一次的に結合され、各々が長さz
の光伝送ファイバと少なくとも1つの光増幅器とを有す
る複数のスパンであって、前記複数のスパンの全長が
(LNL/zeff)zより大きい(但し、LNLはファイバ
の非線形長さでありzeffは実効スパン・ファイバ長
さ)該複数のスパンと、 複数のスパンに結合されるレシーバと、を備える光通信
システム。
1. An optical communication system for reducing non-linear distortion caused by an interaction between self-phase modulation and group velocity dispersion, comprising: a transmitter for transmitting an optical pulse of a first wavelength; An optoelectronic device coupled to convert to a second wavelength, means for smoothing rising and falling transitions of electrical pulses received from the optoelectronic device, an electric amplifier, a light source, and an electro-optic modulator. And a transponder that is primarily coupled to the transponder, each having a length z
Wherein the total length of the plurality of spans is greater than (L NL / z eff ) z, where L NL is the nonlinear length of the fiber. optical communication system comprising z eff is the span of the effective span fiber length) plurality of, and a receiver coupled to the plurality of spans, the.
【請求項2】 電気パルスを平滑化する前記手段が、光
電装置と電気増幅器間に配置された電気減衰器を含む請
求項1記載の光通信システム。
2. The optical communication system according to claim 1, wherein said means for smoothing electrical pulses includes an electrical attenuator disposed between the optoelectronic device and the electrical amplifier.
【請求項3】 電気パルスを平滑化する前記手段が、電
気増幅器と電気光変調器間に配置された低域通過フィル
タを含む請求項1記載の光通信システム。
3. The optical communication system according to claim 1, wherein said means for smoothing an electric pulse includes a low-pass filter disposed between an electric amplifier and an electro-optical modulator.
【請求項4】 前記電気パルスを平滑化する前記手段
が、光電装置と電気増幅器間に配置されたデータおよび
クロック復元回路を更に含む請求項3記載の光通信シス
テム。
4. The optical communication system according to claim 3, wherein said means for smoothing said electrical pulses further comprises a data and clock recovery circuit located between the optoelectronic device and the electrical amplifier.
【請求項5】 前記複数のスパンの各々が同量の光減衰
を近似的に呈する請求項1記載の光通信システム。
5. The optical communication system according to claim 1, wherein each of the plurality of spans approximately exhibits the same amount of optical attenuation.
【請求項6】 前記トランスミッタが少なくとも2.5
Gb/秒の速度でパルスを送出する請求項1記載の光通
信システム。
6. The method according to claim 6, wherein said transmitter is at least 2.5
The optical communication system according to claim 1, wherein the pulse is transmitted at a rate of Gb / sec.
【請求項7】 複数のスパンとレシーバ間に配置された
分散補償装置を更に備え、複数の光伝送ファイバの長さ
が累計で600Kmを越えない請求項1記載の光通信シ
ステム。
7. The optical communication system according to claim 1, further comprising a dispersion compensator disposed between the plurality of spans and the receiver, wherein the total length of the plurality of optical transmission fibers does not exceed 600 km.
【請求項8】 自己位相変調と群速度分散間の相互作用
により生じる非線形歪みを低減する光通信システムにお
いて、 第1の波長の光パルスを送出するトランスミッタと、 前記光パルスを受取りこれを第2の波長へ変換するため
結合され、光電装置と、前記光電装置から受取った電気
パルスの立上がりおよび立下がりの遷移を平滑化する手
段と、電気増幅器と、光源と、電気光変調器とを含むト
ランスポンダとを備え、 ファイバの非線形長さLNLより大きな実効長さzeff
持つ光伝送ファイバのセクションと、 前記ファイバのセクションに結合されるレシーバを備え
る光通信システム。
8. An optical communication system for reducing non-linear distortion caused by the interaction between self-phase modulation and group velocity dispersion, comprising: a transmitter for transmitting an optical pulse of a first wavelength; A transponder coupled to convert to a wavelength of light, comprising: an optoelectronic device; means for smoothing rising and falling transitions of electrical pulses received from the optoelectronic device; an electrical amplifier; a light source; and an electro-optic modulator. An optical communication system comprising: a section of an optical transmission fiber having an effective length z eff greater than a non-linear length L NL of the fiber; and a receiver coupled to the section of the fiber.
【請求項9】 自己位相変調と群速度分散の相互作用に
より生じる非線形の光歪みを低減する方法において、ト
ランスミッタから光パルスを受取り、該光パルスを電気
パルスへ変換するステップと、 前記電気パルスを増幅するステップと、 前記電気パルスの立上がりおよび立下がりの遷移縁部を
平滑化するステップと、 光キャリア信号を前記電気パルスにより変調するステッ
プと、 LNL/zeff(LNLはファイバの非線形長さ、zeffは実
効ファイバ・スパン長さ)より長い累計長さを持つ複数
の遷移スパンに渡って変調光キャリア信号を伝送するス
テップとを含む方法。
9. A method for reducing non-linear optical distortion caused by the interaction of self-phase modulation and group velocity dispersion, comprising: receiving an optical pulse from a transmitter and converting the optical pulse into an electrical pulse; Amplifying; smoothing the rising and falling transition edges of the electrical pulse; modulating an optical carrier signal with the electrical pulse; L NL / z eff (where L NL is the nonlinear length of the fiber) Transmitting the modulated optical carrier signal over a plurality of transition spans having a cumulative length greater than zeff is the effective fiber span length.
【請求項10】 電気パルスの増幅後に電気パルスの帯
域幅を狭めるステップを更に含む請求項9記載の方法。
10. The method of claim 9, further comprising the step of reducing the bandwidth of the electrical pulse after the amplification of the electrical pulse.
【請求項11】 複数の伝送スパンに沿った位置におけ
る変調された光キャリア信号の分散を補償するステップ
を更に含む請求項9記載の方法。
11. The method of claim 9, further comprising compensating for dispersion of the modulated optical carrier signal at locations along a plurality of transmission spans.
【請求項12】 補償ステップが伝送ステップ後に生じ
る請求項11記載の方法。
12. The method of claim 11, wherein the compensating step occurs after the transmitting step.
【請求項13】 光トランスミッタにより生成される第
1の波長の光パルスを受取り、光キャリア信号を光パル
スにより変調し、自己位相変調と群速度分散間の相互作
用により生じる非線形歪みを軽減するトランスポンダで
あって、 光パルスを受取り該光パルスを電気パルスへ変換するた
め光学的に結合されたフォトダイオードと、 前記電気パルスを受取りこれを増幅するため電気的に結
合された、飽和状態で動作する電気増幅器と、 前記電気増幅器から電気パルスを受取るため電気的に結
合され、前記電気パルスの立上がりと立下がり時間を延
長させる低域通過フィルタと、 第2の波長の光キャリア信号を与える光源と、 前記光キャリア信号を前記低域通過フィルタからの電気
パルスにより変調するため配置される電気光変調器とを
備えるトランスポンダ。
13. A transponder for receiving an optical pulse of a first wavelength generated by an optical transmitter, modulating an optical carrier signal with the optical pulse, and reducing nonlinear distortion caused by an interaction between self-phase modulation and group velocity dispersion. And operating in a saturated state, wherein the photodiode is optically coupled to receive the light pulse and convert the light pulse into an electric pulse, and electrically coupled to receive and amplify the electric pulse. An electrical amplifier; a low pass filter electrically coupled to receive the electrical pulse from the electrical amplifier, extending a rise and fall time of the electrical pulse; and a light source for providing a second wavelength optical carrier signal; An electro-optical modulator arranged to modulate the optical carrier signal with electric pulses from the low-pass filter. Transponder.
【請求項14】 前記フォトダイオードと前記電気増幅
器間に配置されたデータおよびクロック復元回路を更に
備える請求項13記載のトランスポンダ。
14. The transponder of claim 13, further comprising a data and clock recovery circuit disposed between said photodiode and said electrical amplifier.
【請求項15】 光トランスミッタにより生成される第
1の波長の光パルスを受取り、光キャリア信号を前記光
パルスにより変調し、自己位相変調と群速度分散間の相
互作用により生じる非線形歪みを軽減するトランスポン
ダであって、 前記光パルスを受取り該光パルスを電気パルスへ変換す
るため光学的に結合されるフォトダイオードと、 前記フォトダイオードから電気パルスを受取るため電気
的に結合される電気減衰器と、 前記電気減衰器から電気パルスを受取り該電気パルスを
増幅するため電気的に結合される、飽和状態で動作する
電気増幅器と、 第2の波長の光キャリア信号を与える光源と、 前記光キャリア信号を前記電気増幅器からの電気パルス
により変調するため配置される電気光変調器とを備える
トランスポンダ。
15. A method for receiving an optical pulse of a first wavelength generated by an optical transmitter and modulating an optical carrier signal with the optical pulse to reduce nonlinear distortion caused by an interaction between self-phase modulation and group velocity dispersion. A transponder, a photodiode optically coupled to receive the light pulse and convert the light pulse to an electrical pulse; and an electrical attenuator electrically coupled to receive the electric pulse from the photodiode. An electrical amplifier operating in saturation, electrically coupled to receive an electrical pulse from the electrical attenuator and amplify the electrical pulse; a light source providing a second wavelength optical carrier signal; An electro-optic modulator arranged to modulate with an electrical pulse from the electrical amplifier.
JP11149191A 1998-05-30 1999-05-28 Device and method for reducing self-phase modulation/ group velocity diffusion in optical system Pending JP2000059304A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98109947:6 1998-05-30
EP98109947 1998-05-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000059304A true JP2000059304A (en) 2000-02-25

Family

ID=8232037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11149191A Pending JP2000059304A (en) 1998-05-30 1999-05-28 Device and method for reducing self-phase modulation/ group velocity diffusion in optical system

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP2000059304A (en)
AR (1) AR018422A1 (en)
AU (1) AU3231599A (en)
BR (1) BR9901681A (en)
CA (1) CA2273469A1 (en)
DE (1) DE69919271T2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002122831A (en) * 2000-08-28 2002-04-26 Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp Electron absorption modulator integrated distributed feedback laser transmitter
JP2010045685A (en) * 2008-08-15 2010-02-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical repeater and optical transmission system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002122831A (en) * 2000-08-28 2002-04-26 Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp Electron absorption modulator integrated distributed feedback laser transmitter
JP2010045685A (en) * 2008-08-15 2010-02-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical repeater and optical transmission system

Also Published As

Publication number Publication date
CA2273469A1 (en) 1999-11-30
AR018422A1 (en) 2001-11-14
DE69919271T2 (en) 2004-12-30
BR9901681A (en) 2000-02-01
DE69919271D1 (en) 2004-09-16
AU3231599A (en) 1999-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5877879A (en) Wavelength division multiplexing optical transmission system and optical transmitting device used in the transmission system
US6191854B1 (en) Optical telecommunications system
KR100437750B1 (en) Dispersion compensation in optical fiber communications
EP0703680B1 (en) Apparatus and method for compensating chromatic dispersion produced in optical phase conjugation or other types of optical signal conversion
CA2419921C (en) Method and system for transmitting signals with spectrally enriched optical pulses
US20060188267A1 (en) System and method for suppression of stimulated Brillouin scattering in optical transmission communications
US7542685B2 (en) System and method for automatic chromatic dispersion compensation
US7239440B2 (en) Wavelength conversion apparatus
JP2005208515A (en) Wavelength conversion method and wavelength conversion device
EP1356612A2 (en) Optical pulse regenerating transmission lines
US6814376B2 (en) Method and system for generating short pulse signals
Khairi et al. Investigation on the performance of pre-and post compensation using multi-channel CFBG dispersion compensators
Gnauck et al. Dispersion and dispersion-slope compensation of NZDSF for 40-Gb/s operation over the entire C band
US6583905B1 (en) Apparatus and method for reducing SPM/GVD in optical systems
US7218807B2 (en) Optical transmission system using an optical phase conjugation device
US20030043431A1 (en) Simultaneous demultiplexing and clock recovery of high-speed OTDM signals using a tandem electro-absorption modulator
EP0963066B1 (en) Apparatus and method for reducing SPM/GVD in optical systems
JP2000059304A (en) Device and method for reducing self-phase modulation/ group velocity diffusion in optical system
Elbers et al. Efficient design of high-capacity dense wavelength-division multiplex systems
US20040208622A1 (en) Method and apparatus for signal conditioning of optical signals for fiber-optic transmission
KR100533600B1 (en) Wavelength division multiplexed metro optical communication apparatus
US20030133652A1 (en) Method and apparatus for improving performance in noise limited optical transmission systems
Zhu et al. Experimental Investigation of Dispersion Maps for 40 x 10 Gb/s Transmission over 1600 km of Fiber with 100-km Spans Employing Distributed Raman Amplification
JP4654570B2 (en) Stimulated Brillouin scattering suppression device and optical fiber transmission system using the same
US20060250678A1 (en) Optical transmission system using an optical phase conjugation device

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081201

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091201

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees