JP2000089265A - ソリトンパルスの伝送性能を指示し最適化するために分散波エネルギ―を監視する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソリトンパルスの伝送性能を最適化する方法
及び装置を提供する。 【解決手段】 本装置はゲートデバイス、フィードバッ
クデバイス、及び制御デバイスを含む。ソリトンパルス
はゲートデバイスによって受信され、ゲートデバイス
は、タイミング回路を用いて隣接ソリトンパルスの間の
分散波を検出かつ監視する。タイミング回路は、ゲート
デバイスを誘発するためにソリトンパルスから位相がず
れたゲート信号を典型的に供給する。ゲートデバイスを
誘発することによって、隣接ソリトンパルスの間の分散
波のアクセスと監視とが可能になる。フィードバックデ
バイスは、典型的に検出器と処理回路とを使用して、ソ
リトンパルスのエネルギーと分散波のエネルギーとを測
定する。フィードバックによって、ソリトンパルス伝送
性能の指標としてエネルギーレベルの比率が決定され
る。指標は、制御デバイスがソリトンパルスの特性を適
切に調整し、また伝送性能を改良または最適化できるよ
うに、フィードバック信号として制御デバイスに供給さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学系内のソリトン
（soliton）伝送性能を監視するためのシステムに関
し、特にソリトンパルス内のエネルギーに関して分散波
（dispersive-wave）エネルギーを監視することによっ
て、光伝送システム内のソリトンパルスの伝送性能を監
視するためのシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】光伝送システムでは、ある特定の光学効
果がある特定の状況で標準伝送光ファイバに沿った伝送
の品質を悪化させることが知られている。群速度分散は
これらの光学効果の１つであり、また長い距離にわたっ
て光信号の高品質の伝送に制限をもたらす。群速度分散
は典型的に長い距離にわたって光パルスの伝送の間に光
パルスを拡大し、このことはパルスに割り当てられた時
間帯の外側の光エネルギーの分散をもたらす可能性があ
る。したがって、光通信の傾向は、群速度分散の効果と
自己位相変調の非線形現象とを釣り合わせることによっ
て、より長い距離にわたってソリトンパルスの幅を維持
するというソリトンパルスの利用に向けられている。こ
のようにして、群速度分散と自己位相変調の組合せ効果
は、ソリトンパルスを利用する時に効果的に互いを相殺
する。当業者は、光伝送システム内のソリトンパルスに
ついてはよく承知しているであろう。

【０００３】さらに、光伝送システム内でソリトンパル
スを利用する方法の既知の利点の１つは、ソリトンパル
スが光ファイバの下方に伝播する時の小さな摂動に対し
てソリトンパルスが堅牢であることである。換言すれ
ば、小さな時間ひずみ、最適でない群速度分散および電
力とパルス形状の小さな変化は、通常、ソリトンパルス
が光ファイバの下方に伝播する時のソリトンパルスの安
定性に影響を与えない。かくして、そのパルス形状を悪
化させるかまたは変化させることなく、ソリトンパルス
は無限の距離を移動することが理論的に可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光伝送システ
ム内のソリトンパルスの有用な伝送距離を制限する可能
性のある若干の問題がある。ソリトンパルスを使用する
時の既知の条件は、すべての非ソリトンのパルスエネル
ギーがソリトンパルスから投げ出され、また従来分散波
と呼ばれるものの中に実質的に投入されることである。
分散波は、非線形シュレディンガー波動方程式に対し
て、従来のソリトン分解能の外側の超過パルスエネルギ
ーのための光子「ビン」として実質的に機能する。当業
者は、非線形シュレディンガー波動方程式が、光ファイ
バによる波動伝送を支配する量子力学の技術分野の微分
方程式であることを理解するであろう。分散波エネルギ
ーがあまり大きくない限り、ソリトンパルス伝搬は、ほ
とんどひずみなく、また分散波の相互作用に対し大きな
ソリトンパルスなしに留まることが可能である。かくし
て、ソリトンパルスはファイバの下方に伝播する一方、
分散波のエネルギーレベルは、ソリトンパルスの悪化に
よる非ソリトンの分散エネルギーのため上昇するかまた
は増加する可能性がある。

【０００５】ソリトンパルスを使用する時に直面する可
能性のある１つの問題は、パルスが悪化し始める時に伝
送されるソリトンパルスの性能を測定または監視する方
法を決定することである。出願人は一連のソリトンパル
ス（ソリトンパルスストリームとして既知である）が光
ファイバ内に伝送または注入される時、非ソリトンエネ
ルギーの分散波が隣接ソリトンパルスの間に現われるこ
とを観察している。このようにして、若干の分散波は隣
接ソリトンパルスの間に実質的にトラップされる。孤立
ソリトンパルスのために、分散波エネルギーは、論理ゼ
ロを表す隣接時間帯のエネルギーを増加する。換言すれ
ば、分散波エネルギーは、孤立ソリトンパルスに直面す
る時に消光比（すなわち、論理１の平均光パワーに対す
る論理ゼロの平均光パワーの比率）を低減する。さら
に、出願人は従来のソリトン伝送システムがこのような
分散エネルギーの形成を積極的に監視していないことを
見出した。

【０００６】特許文献は、分散波の存在、ソリトンパル
スとそれらの相互作用及びソリトンパルスの分散的悪化
を補償する方法を記述している。例えば、米国特許第
５，７６７，９９８号は光ソリトンパルスを利用した波
長分割多重化光伝送システムを開示している。米国特許
第５，７６７，９９８号は光増幅器を開示する。所定の
間隔で光ファイバに挿入される時、光増幅器はファイバ
内の損失を補償する。さらに、米国特許第５，７６７，
９９８号は、光増幅器におけるまたその間の領域のファ
イバの分散特性を変えることによって、ソリトンパルス
により発生される分散波すべてを除去する方法と、ソリ
トン衝突により引き起こされる障害を除去する方法を開
示している。

【０００７】米国特許第５，４７１，３３３号は、光ソ
リトンパルスを利用した他の光伝送システムを開示して
いる。米国特許第５，７６７，３３３号は、光増幅器を
光ファイバに挿入し、またソリトンパルスをその初期値
に戻すことによって、ソリトンパルスの拡大を補償する
方法を開示している。さらに、米国特許第５，７６７，
３３３号は、所定のソリトン条件を満足する平均分散値
よりも大きく、またより小さく変化する分散値を有する
ファイバの部分を使用することによって、特定部分にお
けるファイバの波長分散値を制御する方法を開示してい
る。

【０００８】１９９６年９月１日に発行されたオプティ
クスレターズ、第２１巻、第１７号、著者Ｐｉｅｒｌｕ
ｉｇｉ Ｆｒａｎｃｏ、Ｍｉｃｈｅｌｅ Ｍｉｄｒｉ
ｏ、Ｍａｒｃｏ ＲｏｍａｇｎｏｌｉおよびＳｔｅｆａ
ｎ Ｗａｂｎｉｔｚ、表題「光ファイバのガイディング
センタソリトンの緩和」の論文（以下「Ｆｒａｎｃｏの
論文」）で、著者は、光ファイバリンクに沿って周期的
に配置された光増幅器と、分散波エネルギーの発生をも
たらすソリトンパルスとの間の共振について開示してい
る。分散波エネルギーはフランコの論文の中に開示さ
れ、ソリトンパルスに対して側波帯として現われる。さ
らにフランコの論文は、周期的に増幅される光ファイバ
リンクの中に激しく摂動されたソリトンが現われる時
に、ソリトン摂動論がなお適用される方法を開示してい
る。

【０００９】１９９５年８月１７日に発行された ＩＥ
ＥＥエレクトロニックレターズ、第＃３１巻、第１７
号、著者Ｒ．Ｊ．ＥｓｓｉａｍｂｒｅおよびＧ．Ｐ．Ａ
ｇｒａｗａｌ、表題「ハイビットレート通信システムに
おけるソリトン−ソリトンおよびソリトン分散波長相互
作用の制御」の論文（以下「Ｅｓｓｉａｍｂｒｅの論
文」）で、著者は、ソリトンベースの光波システムのシ
ステム性能がソリトンと分散波との間の相互作用によっ
て影響を受けることを開示している。Ｅｓｓｉａｍｂｒ
ｅの論文が開示していることは、高いビットレート（８
０Ｇビット／秒）ソリトン通信システムに関する数値シ
ミュレーションによって、ソリトンパルス列と相互作用
する分散波の成長が限定ファクタに含まれることが提示
されていることである。またＥｓｓｉａｍｂｒｅの論文
は、ソリトンと分散波の相互作用を制御するために、高
速可飽和吸収体を差し込むことによって、または同期変
調器を使用することによって伝送距離を増加することが
できることを開示している。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本出願で具現化し、また
概略的に説明した本発明に従って、１つの観点では、光
伝送システムの範囲のソリトンパルスの伝送性能を監視
するための方法について説明する。概して、本方法はソ
リトンパルスのエネルギーレベルを測定することによっ
て、次に隣接ソリトンパルスの間の分散波にアクセスす
ることによって始まる。典型的に、分散波へのアクセス
は、ソリトンパルスから位相がずれたゲート信号を供給
することによって、またゲートデバイスがゲート信号を
受信する時に分散波のゲートデバイス通過を可能にする
ことによって達成される。好ましくは、ゲート信号はソ
リトンパルスから約１８０°ずれている。次に、分散波
のエネルギーレベルを監視することができる。次に、ソ
リトンパルスのエネルギーレベルは分散波のエネルギー
レベルと比較され、ソリトンパルス伝送性能の指標を供
給する。

【００１１】さらに、本方法は伝送性能の指標に関係す
るフィードバック信号を供給し、次にフィードバック信
号の値に基づきソリトンパルスの特性を変更する方法も
含むことが可能である。例えば、電力レベル、分散、ま
たはパルス形状のような特性は、ソリトンパルスの伝送
を改良または最適化するために変更することが可能であ
る。

【００１２】もう１つの観点では、光伝送システム内の
ソリトンパルスの伝送性能を監視するための装置につい
て説明する。概して、装置はゲートデバイスと、フィー
ドバックデバイスと、制御デバイスとを含む。ゲートデ
バイスはソリトンパルスを受信するためのパルス入力を
有し、また隣接ソリトンパルスの間の分散波を検出する
ことができる。またゲートデバイスは、検出された分散
波にアクセスを行うために検出された出力を有する。好
ましくは、ゲートデバイスは電気吸収変調器である。フ
ィードバックデバイスはゲートデバイスの検出される出
力に接続され、またフィードバックデバイスのフィード
バック出力にフィードバック信号を供給する。フィード
バック信号、またはより詳しく述べれば、フィードバッ
ク信号の値はソリトンパルスの伝送性能の指標である。
フィードバック信号、またはより詳しく述べれば、フィ
ードバック信号の値は、ソリトンパルスのエネルギーレ
ベルと、検出された分散波のエネルギーレベルとの間の
差、またはそれらの比率に基づく。制御デバイスはフィ
ードバックデバイスのフィードバック出力に接続され、
またフィードバック信号を受信するための制御入力を有
する。フィードバック信号に応答して、制御デバイス
は、電力レベル、分散またはパルス形状のようなソリト
ンパルスの特性を変更する。

【００１３】さらにもう１つの観点では、光伝送システ
ム内のソリトンパルスの伝送性能を監視するための装置
について説明する。装置は、隣接ソリトンパルスの間の
分散波を検出するためのゲートデバイスと、一連の検出
器と、処理デバイスとを含む。第１の検出器はゲートデ
バイスの入力に光学的に結合し、またゲートデバイスに
入射するソリトンパルスのエネルギーレベルを測定する
ことができる。典型的には、測定されたエネルギーレベ
ルは、ソリトンパルスストリームの平均光エネルギーレ
ベルとして、ソリトンパルスと分散波のエネルギーを含
む。第２の検出器はゲートデバイスの検出された出力に
光学的に結合し、また検出された分散波のエネルギーレ
ベルを監視することができる。処理デバイスは両方の検
出器に接続される。処理デバイスは、ソリトンパルスの
エネルギーレベルに対する検出された分散波のエネルギ
ーレベルの比率を決定することができる。また処理デバ
イスは、比率に基づく値を有するフィードバック信号を
発生し、またソリトンパルスの伝送性能の指標としてフ
ィードバック信号を供給することができる。

【００１４】また装置は、処理デバイスに接続された制
御デバイスを含むことが可能である。制御デバイスはフ
ィードバック信号を受信することが可能であり、またフ
ィードバック信号の受信に応答して、電力レベル、分散
またはパルス形状のようなソリトンパルスの特性を変更
することが可能である。さらに装置は、ソリトンパルス
の隣接パルスの間のゲート信号によってゲートデバイス
を誘発するために、（典型的にクロック回収回路として
装備された）タイミング回路を含むことが可能である。
ゲート信号は、隣接ソリトンパルスから典型的に約１８
０°だけずれることが可能である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本出願の添付図面は本発明の実施
形態を示し、また実施の形態と共に本発明の利点と原理
を示している。これまでに述べた概要と次に述べる詳細
な説明が共に模範的かつ説明的のみであり、本発明を限
定するものでない。次に述べる説明ならびに本発明の実
施形態は、本発明の他の利点と目的とを記載し提案する
ものである。本発明による種々の実施形態を参照し、そ
の実施例を添付図面に示し、また本発明の説明からその
内容を明らかにする。図中、同一の符号は他の図面にお
いても可能な限り同一の要素を示す。

【００１６】ソリトンパルスは、さらに別のパルス形成
を必要とすることなく理論的に無限の伝送距離の能力を
有する特殊な形態のパルスであることが既知である。実
際には、一連のソリトンパルスの使用可能な伝送距離は
完全には無限ではない。出願人は、一連のソリトンパル
スが光学ファイバ内で伝送される時、非ソリトンエネル
ギーの分散波が隣接ソリトンパルスの間に現れ、また隣
接パルスの間に実質的にトラップされることを発見し
た。電力、分散またはパルス形状が非線形のシュレディ
ンガー波動方程式を正確に満たさない場合、エネルギー
のこのような分散波はトラップされる。本発明に従う監
視システムは、隣接ソリトンパルスの間の分散波を検出
かつ監視するゲートデバイスを有する。分散波のエネル
ギーレベルは典型的に検出され、監視され、次にソリト
ンパルス内のエネルギーに関して比較される。このよう
な比較またはエネルギーレベルの比率（例えば分散波エ
ネルギーのソリトンパルスに対する比率）は、ソリトン
パルスの伝送性能の優れた指標として役立つ。このよう
にして、ソリトンパルス伝送性能のほぼリアルタイムの
指標を光学式伝送システム内に好適に供給することがで
きる。

【００１７】さらに出願人は、ソリトンパルスがファイ
バに沿って伝播する方法を改良または最適化するため
に、このようなソリトンパルス伝送性能の指標を利用で
きることを発見した。本発明の実施形態に従って、ソリ
トンパルスエネルギーに関して分散波エネルギーを比較
することに基づき、フィードバック信号がフィードバッ
クデバイスによって典型的に発生また、供給される。フ
ィードバック信号の値に応じて、ソリトンパルスの特性
が変更される。例えば特性は、ソリトンパルスの電力レ
ベル、ソリトンパルスの分散、またはソリトンパルスの
パルス形状の内の１つまたはそれらの組合せを含むこと
が可能である。このようなソリトンパルスの特性を変更
することによって、ソリトンパルスの伝送性能を所望の
値に好適に改良または最適化することが可能である。こ
のようにして、ソリトン分散波長の相互作用によって性
能が悪化する前に、伝送距離が好適に増加される。

【００１８】要約すると、図１は本発明の実施形態のた
めの操作環境を示すブロック図である。図２は、隣接ソ
リトンパルスが図１の光伝送システム内に伝播する時の
隣接ソリトンパルスの間の分散波の成長を図示してい
る。図３は、図１の光伝送システムの監視部分とフィー
ドバック部分とをより詳細に示している。図４は、本発
明の実施形態に従ってソリトンパルスの伝送性能を監視
するための模範的な方法のステップを示している。

【００１９】図１に示したように、本発明の実施形態に
従って、ソリトンパルスを光学ソースから受信機まで伝
送する光伝送システム１００が示されている。概して、
光伝送システム１００はソリトンソース１０５と、少な
くとも１つの監視モジュール１１０と、受光器１１５と
を含む。光ファイバ１２０ａは、ソリトンソース１０５
を監視モジュール１１０に接続するために光伝送システ
ム１００内で使用される。同様に、監視モジュール１１
０を受光器１１５に接続するために光ファイバ１２０ｂ
が使用される。

【００２０】ソリトンソース１０５は、好ましくは１０
Ｇｂｉｔ／ｓのようなかなり高いデータ速度でソリトン
パルスストリームまたは列を発生する能力を有する。ソ
リトンソース１０５によって発生されるソリトンパルス
は、監視モジュール１１０に通じるファイバ１２０ａに
注入される。図示していないが、ソリトンソース１０５
は、装置１００用のソリトン波長分割多重化システムに
複数のチャネルを伝送するために多重伝送または変換デ
バイスを含むことが可能である。

【００２１】概して、監視モジュール１１０はソリトン
パルスの伝送性能を監視し、またソリトン伝送性能を改
良または最適化するためのソリトンパルス列の特性を調
整する。より詳しくは、監視モジュール１１０は隣接ソ
リトンパルスの各々の間の分散波を検出かつ監視する。
さらに監視モジュール１１０は、ソリトンパルスの検出
されたエネルギーレベルと、分散波の検出されたエネル
ギーレベルとの間の相対的な差または比率を決定する。
相対的な差または比率は、ソリトンパルスの伝送性能の
指標である。

【００２２】さらに監視モジュール１１０は、ソリトン
パルスが監視モジュール１１０を通して受光器１１５に
向かって伝播するにつれ、ソリトンパルスの特性を調
整、変更または最適化するために、この伝送性能の指標
を使用することもできる。このようにして、光伝送シス
テム１００は、変動するまたは未知の値のリンク分散、
ファイバ損失および長さを有する従来の相互交換搬送波
（ＩＥＣ）ファイバリンクのような光ファイバリンクに
わたって好適に機能することができる。監視モジュール
１１０の追加の特徴について、図３を参考にして以下に
より詳細に説明する。

【００２３】一般的に、監視モジュール１１０は光ファ
イバ１２０ｂを必要とすることなく受光器１１５に直接
接続される。さらに本発明の他の実施形態は、光ファイ
バ１２０ａの一部として、集合的に制御デバイスと呼ば
れる１つ以上の光増幅器（図示せず）または１つ以上の
調整可能な分散補償デバイス（図示せず）も含むことが
可能であると意図される。このようにして、監視モジュ
ール１１０は、ソリトンパルス伝送性能を監視かつ最適
化するために、１つ以上のこのような制御デバイスと、
ソリトンソース１０５とにフィードバックを供給するこ
とが可能である。

【００２４】図１に示した光伝送システム１００は１つ
のみの監視モジュール１１０を備え、他方本発明の他の
実施形態では、ファイバ経路に沿って周期的に分散され
る１つ以上の監視モジュール１１０を使用することが可
能である。１つ以上の監視モジュール１１０によって、
監視モジュールは光ファイバの部分を利用して直列に繋
ぐことが可能である。このような直列構造で、多数の監
視モジュールはソリトンソース１０５と受光器１１５と
の間の多数の箇所においてソリトンパルス伝送性能を監
視し、また適応最適化する機能を提供し、またソリトン
分散波長の相互作用を減少させる。

【００２５】隣接ソリトンパルスが光ファイバ１２０ａ
のような光ファイバ内に伝播するにつれ、分散エネルギ
ーが隣接ソリトンパルスの間にトラップされるのを出願
人は発見した。孤立ソリトンパルスは分散波エネルギー
を発散するが、このエネルギーはトラップされない。そ
の代わりに、分散波エネルギーは、隣接した論理ゼロの
ために時間帯のエネルギーレベルを増加し、したがって
消光比を低減し、またシステム伝送性能を悪化させる。
図２は、パルスが光ファイバの下方に伝播する時の一連
のソリトンパルス内の１対の模範的な隣接ソリトンパル
スを示した図面である。

【００２６】図２に示したように、図１の光ファイバ１
２０ａのような光ファイバ内のＺ方向に伝播する時の隣
接ソリトンパルス２００が示されている。より詳しく
は、隣接ソリトンパルス２００が光ファイバ内の下流側
で光源から離れてＺ方向に伝播する時の１対の隣接ソリ
トンパルス２００が、光源からの３つの異なった伝送距
離（Ｚ_１、Ｚ_２、Ｚ_３）で示されている。

【００２７】光源に最も近い第１の伝送距離Ｚ_１では、
隣接ソリトンパルス２００は、隣接ソリトンパルス２０
０の間に分散エネルギーがないので許容し得る伝送性能
を有するように思われる。図１の実施例から、第１の伝
送距離Ｚ_１は、隣接ソリトンパルス２００がソリトンソ
ース１０５のファイバ１２０ａにちょうど注入された点
を表している可能性がある。

【００２８】次の伝送距離Ｚ_２で、同一の隣接ソリトン
パルス２００が現われる。図１の実施例では、この次の
伝送距離Ｚ_２は、隣接ソリトンパルス２００がソリトン
ソース１０５と監視モジュール１１０との間の中間部分
のファイバ１２０ａの中に伝播している点を表している
可能性がある。しかし、伝送距離Ｚ_２では、ある分散非
ソリトンエネルギーが隣接ソリトンパルス２００の間に
現われる。

【００２９】実質的に、分散非ソリトンエネルギーは、
ソリトン分解能内で非線形のシュレディンガー波動方程
式にもはや適合しない超過パルスエネルギーである。フ
ランコの論文に説明されているような非線形のシュレデ
ィンガー波動方程式によれば、このような超過のエネル
ギーは、伝搬中にソリトンパルスがそれ自体を絶えず再
形成するにつれて、ソリトンパルスから発散される。か
くして、分散非ソリトンエネルギーは隣接ソリトンパル
ス２００の間に分散波２０５として現れる。

【００３０】最後の伝送距離Ｚ_３では、同一の隣接ソリ
トンパルス２００および分散波２０５が再び存在する。
図１の実施例では、この最終の伝送距離Ｚ_３は、隣接ソ
リトンパルス２００がファイバ１２０ａを通して伝播
し、また監視モジュール１１０に入ろうとしている点を
表している可能性がある。隣接ソリトンパルス２００が
移動した伝送距離のため、追加の分散非ソリトンエネル
ギーはソリトン２００から落ち、また分散波２０５の中
に入る。図２に示したように、伝送距離Ｚ_３における分
散波２０５のエネルギーレベルは隣接ソリトンパルス２
００のエネルギーレベルに関して増加している。分散波
２０５のエネルギーレベルが隣接ソリトンパルス２００
のエネルギーレベルに関して増加するにつれ、ソリトン
パルスの伝送性能は減少する。したがって、これらのそ
れぞれのエネルギーレベルの間の差またはこれらのそれ
ぞれのエネルギーレベルの比率は、ソリトンパルスの伝
送性能の指標として機能する。

【００３１】上述の隣接ソリトンパルス２００と、この
ようなパルスの間の分散波２０５と、図２の図とに関連
して、光伝送システム内の本発明の実施形態について説
明することが可能である。図３はこのような光伝送シス
テムのより詳細なブロック図であり、このシステムは本
発明の実施形態に従ったソリトンパルスの伝送性能を監
視するための装置を含む。

【００３２】図３に示したように、本発明に従った実施
形態は、監視モジュール１１０にソリトンパルスストリ
ームを供給するソリトンソース１０５を含む。本実施形
態では、監視モジュール１１０は一連の検出および監視
コンポーネントに光学的に応答する制御デバイス３０５
を含む。制御デバイス３０５は、パルスの伝送性能を改
良するためにソリトンパルスの１つ以上の特性を変更す
る能力を有する光学または電子光学デバイスである。例
えば、このような特性はソリトンパルスの電力レベル、
ソリトンパルスの分散またはソリトンパルスのパルス形
状を含むことが可能である。模範的な実施形態では、制
御デバイス３０５は調整可能な利得または調整可能な分
散補償器を有する光増幅器であることが可能である。本
発明の模範的な実施形態で使用するために適切な調整可
能な分散補償器の実施例は、従来のブラッグ格子であ
る。当業者は、ソリトンパルスの分散を調整するために
適切な他の種々の従来のデバイスについて承知している
であろう。

【００３３】検出および監視コンポーネントは一連の光
学分割器３１０ａ−ｃと、ゲートデバイス３１５と、タ
イミング回路３２０と、複数の検出器３２５ａ−ｂと、
フィードバックデバイス３３０とを含む。実質的に、ソ
リトンパルスが制御デバイス３０５を通過すると、ソリ
トンパルスストリームはサンプリングされるか、または
ソリトンパルスの伝送性能を監視するために分割器３１
０ａ−ｃによっていくつかのルートに分割される。分割
器３１０ａ−ｃは、ゲートデバイス３１５、タイミング
回路３２０のパルス入力に、また検出器３２５ａの内の
１つにソリトンパルスを実質的に供給する。

【００３４】概して、検出器３２５ａは実質的にソリト
ンパルスのエネルギーレベルを測定する。模範的な実施
形態では、検出器３２５ａは平均の光パワーを測定する
ために使用される低帯域幅フォトダイオードである。さ
らに、本発明の実施形態では、測定されたエネルギーレ
ベルはソリトンパルスストリームの平均光パワーとし
て、分散波のエネルギーと共にソリトンパルスのエネル
ギーを含むことが可能である。

【００３５】ソリトンパルスを受信すると、（本発明の
ある実施形態ではクロック回収回路と呼ばれる）タイミ
ング回路３２０は、ソリトンパルスからゲート信号を抽
出する。概して、ゲート信号は、隣接ソリトンパルス２
００の間の時間の期間に分散波２０５が現われる可能性
のあるその時間の期間の指標を供給する。本発明の模範
的な実施形態では、ゲート信号は、１０Ｇビット／秒の
ソリトンパルスストリームから抽出される１０ＧＨｚク
ロック信号として設けられる。ゲート信号は、トリガと
してゲートデバイス３１５のタイミング入力に供給され
る。典型的には、ゲート信号は入着ソリトンパルスと
（好ましくは約１８０°だけ）位相からずれている。こ
のようにして、ゲートデバイス３１５は、ゲートデバイ
ス３１５の「通過」状態が入着ソリトンパルスと典型的
に１８０°だけ位相がずれるように、隣接ソリトンパル
スの間のゲート信号によって誘発することが可能であ
る。これによって、ゲートデバイス３１５は、隣接ソリ
トンパルス２００の間の分散波２０５にアクセスを設け
ることが可能である。模範的な実施形態では、ゲートデ
バイス３１５は、電気吸収変調器のような光学ゲートデ
バイス、電気光学変調器または非線形ループミラーとし
て装備される。本発明の模範的な実施例では、ゲートデ
バイスはＰｉｒｅｌｌｉ社製のモデル番号２８９７６の
ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）集積電気光学変調器
である。本発明の他の実施形態はＡｌｃａｔｅｌ社製の
電気吸収変調器を使用することが可能である。

【００３６】ソリトンパルスが所望の伝送性能レベル
（例えば、もはや電力レベル、パルス幅、パルス形状ま
たは分散の所望値または最適値においてではなく）から
摂動されていたならば、分散波エネルギーはゲートデバ
イス３１５の検出された出力に現われる。分散波エネル
ギー、または分散波エネルギーを表す典型的なゲートデ
バイス３１５によって供給される信号は、次に検出器３
２５ｂによって検出される。典型的に、検出器３２５ｂ
は低帯域フォトダイオードである。このようにして、分
散波２０５のエネルギーレベルは平均電力レベルまたは
瞬間電力レベルのために監視することが可能である。

【００３７】検出器３２５ａ−ｂはフィードバックデバ
イス３３０に接続され、またソリトンパルスのエネルギ
ーを表すと共に分散波２０５の検出エネルギーを表す信
号をそれぞれ供給する。検出器３２５ａによって測定さ
れるソリトンパルスのエネルギーは分散波２０５のエネ
ルギーを含み、他方検出器３２５ａによって測定される
エネルギーは、ちょうどソリトンパルスそれら自体のエ
ネルギーであることも可能である。とにかく、フィード
バックデバイス３３０はそれぞれのエネルギーレベルを
比較し、また分散波のエネルギーレベルと、ソリトンパ
ルスのエネルギーレベルとの間の差または比率を決定す
る。この比較、差または比率によって、ソリトンパルス
伝送性能の好適な指標が得られる。換言すれば、これら
のエネルギーレベルを比較することによって、ソリトン
パルス忠実度の品質（または悪化）の指標が得られる。

【００３８】模範的な実施形態では、フィードバックデ
バイス３３０は従来のマイクロプロセッサまたは従来の
マイクロコントローラのような処理デバイスである。し
かし、当業者は、本発明の任意の実施形態において特定
の設計とコスト配慮に応じて別個の論理回路成分または
アナログ制御回路を用いてフィードバックデバイス３３
０を装備することも可能であることを理解するであろ
う。

【００３９】フィードバックデバイス３３０が比較を行
い、またソリトンパルス伝送性能の指標を確認すると、
この情報は、フィードバックデバイス３３０のフィード
バック出力からの遠隔測定として、制御デバイス３０５
（または多数の制御デバイス）に好適に送り返すことと
が可能である。情報は、ソリトンパルスの特性を変更す
るために、概して制御デバイス３０５によって使用する
ことが可能である。より詳しくは、フィードバック信号
の値によって、制御デバイス３０５はソリトンパルスの
伝送性能を適切に変更または最適化することができる。
例えば、利得制御を有する光増幅器、パルス圧縮器／伸
張器、または調整可能な分散補償器は、ソリトンパルス
の電力レベル、ソリトンパルスのパルス形状、またはソ
リトンパルスの分散特性の内の１つあるいはそれらの組
合せを変更することによって、ソリトンパルスの伝送性
能を達成することが可能である。かくして、このような
光伝送システム１００は、変動するまたは未知の値のフ
ァイバリンク分散、ファイバ損失およびファイバ長さを
扱うために適応性があり、また堅牢であり得る。さら
に、１つ以上の監視モジュール１１０が光伝送システム
１００の中に所望されるならば、当業者は、本出願に記
述したようなこのような多数の監視モジュール１１０に
よって、追加レベルの適応性と堅牢性が光伝送システム
１００に提供されることが理解できる。

【００４０】本発明の他の実施形態では、光伝送システ
ム１００の供給段階におけるソリトンソース１０５に、
フィードバック信号を送り返すことが可能である。この
ようにして、ソリトンソース１０５は、ソリトンパルス
伝送性能を改良または最適化するためにソリトンパルス
の特性を変更する制御デバイスであると考えることも可
能である。

【００４１】制御デバイス３０５またはソリトンソース
１０５のような制御デバイスにソリトンパルス性能の指
標を送り返すことによって、光伝送システム１００が基
本ソリトンのためにちょうど最適な伝送性能レベルの上
で機能するように、制御デバイスを調整することが可能
である。このようにして、監視モジュール１１０は、分
散波２０５に関連した小さいが、有限のエネルギーレベ
ルを検出かつ監視することが可能である。分散波のエネ
ルギーレベルは、上述のような本発明の実施形態を用い
て検出かつ監視するのに十分大きいが、分散波のエネル
ギーがソリトン伝送性能にかなり影響を与えるほど大き
くないことが可能である。

【００４２】図４は、本発明の実施形態に従ってソリト
ンパルスの伝送性能を監視するための方法の模範的なス
テップを示すフローチャートである。図４に示したよう
に、方法４００は、ソリトンパルスのエネルギーレベル
が測定されるステップ４０５に始まる。図３に示した実
施例では、検出器３２５ａはソリトンパルスのエネルギ
ーレベルを検出する。模範的な実施形態では、ソリトン
パルスの検出されたエネルギーレベルはソリトンパルス
および分散波の両方の平均エネルギーレベルを含む。

【００４３】ステップ４１０において、ソリトンパルス
は、ゲートデバイス３１５のようなゲートデバイスに印
加される。ソリトンパルスがゲートデバイスに印加され
ると、分散波エネルギーは、ステップ４１５の間、パル
スストリーム内の隣接ソリトンパルスの間に実質的にゲ
ートされる。換言すれば、ソリトンパルスは隣接ソリト
ンパルスの間の分散波を明らかにするか、またはアクセ
スするためにゲートされる。分散波へのアクセスは、ソ
リトンパルスの１つが通過した後、しかし次のソリトン
パルスがゲートデバイスに到着する前に、ゲートデバイ
スをゲート信号によって誘発することによって典型的に
達成される。ゲート信号がゲートデバイスに供給される
と、ゲートデバイスは典型的に「通過」状態に入り、ま
た分散波「通過」の監視を実質的に可能にする。ステッ
プ４２０において、分散波のエネルギーレベルが監視さ
れる。典型的に、分散波エネルギーは、フィードバック
デバイス３３０と組み合わせたもう１つの検出器３２５
ｂを用いて監視される。

【００４４】ステップ４２５において、分散波のエネル
ギーレベルはソリトンパルスそれら自体のエネルギーレ
ベルと比較される。このようにして、エネルギーレベル
における相対的な差または異なったエネルギーレベルの
比率は、ソリトンパルスが伝播した時のソリトンパルス
の伝送性能を示す。ソリトンパルス伝送性能の指標は、
未知の損失、分散および長さ特性を有するファイバリン
クと、光伝送システムとの適合および取り扱いを可能に
するので有利である。

【００４５】ステップ４３０において、ソリトンパルス
伝送性能の指標に関するフィードバック信号が発生され
る。より詳しくは述べれば、フィードバック信号の値は
伝送性能の指標を表す。次にフィードバック信号は、ス
テップ４３５に述べるように、図３の制御デバイス３０
５のような制御デバイスに遠隔測定として供給される。
そうすることによって、次に制御デバイスはアダプティ
ブフィードバックループを完了し、またソリトンパルス
がステップ４４０においてフィードバック信号（すなわ
ちソリトンパルス伝送性能の指標）に基づき制御デバイ
スを通過する時の伝送性能を改良または最適化するため
に、ソリトンパルスを変更することができる。

【００４６】要約すると、本発明の模範的な実施形態は
光伝送システム１００の一部であり、またゲートデバイ
ス３１５と、フィードバックデバイス３３０と、制御デ
バイス３０５とを含む。ソリトンパルスはゲートデバイ
ス３１５によって受信され、次にこのデバイスは、タイ
ミング回路３２０の補助により隣接ソリトンパルス２０
０の間の分散波２０５を検出かつ監視する。実質的に、
タイミング回路３２０は、ゲートデバイス３１５を誘発
するために、ゲートデバイス３１５に入射するソリトン
パルスから位相がずれた（典型的に約１８０°位相がず
れた）ゲート信号を供給する。ゲートデバイス３１５を
誘発することによって、隣接ソリトンパルス２００の間
の分散波２０５のアクセスと監視が可能になる。フィー
ドバックデバイス３３０は、検出器３２５ａ−ｂと処理
回路とを使用して、ソリトンパルスのエネルギーと、分
散波２０５のエネルギーとを測定する。次にフィードバ
ックデバイス３３０は相対的なエネルギーレベルを比較
するか、またはより詳しく述べれば、ソリトンパルス伝
送性能の指標としてエネルギーレベルの比率を決定す
る。この指標は、制御デバイス３０５がソリトンパルス
の特性を適切に調整して伝送性能を改良または最適化す
るために、フィードバック信号として制御デバイス３０
５にフィードバックされる。

【００４７】本発明の精神と範囲から逸脱することなし
に、本発明のシステムと方法に対して種々の修正と変更
を行うことができることが当業者には明白であろう。例
えば、図に示した監視モジュールは好適な実施形態につ
いて模範的なものと意図されている。正確なゲートおよ
びフィードバック構造は、ここに開示されているような
等価の監視装置を得るために、本発明の精神または範囲
から逸脱することなしに、当業者は変更することが可能
である。本発明は、本発明の修正と変更が添付請求項と
それらの等価物の範囲内に含まれるならば、それらの修
正と変更を網羅する。

【００４８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に従った光伝送システムを示
すブロック図である。

【図２】本発明の実施形態に従った隣接ソリトンパルス
の相対的なエネルギーレベルと、増加分散波とを示す図
である。

【図３】本発明の実施形態に従ったソリトンパルスの伝
送性能を監視するための装置を示すより詳細なブロック
図である。

【図４】本発明の実施形態に従ったソリトンパルスの伝
送性能を監視するためのステップを示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１００…光伝送システム、１０５…ソリトンソース、１
１０…監視モジュール、１１５…受光器、１２０ａ…光
ファイバ、１２０ｂ…光ファイバ、２００…隣接ソリト
ンパルス、２０５…分散波、３０５…制御デバイス、３
１０ａ−ｃ…光学分割器、３１５…ゲートデバイス、３
２０…タイミング回路、３２５ａ−ｂ…検出器、３３０
…フィードバックデバイス

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光伝送システム内の複数のソリトンパ
   ルスの伝送性能を監視するための方法であって、 ソリトンパルスのエネルギーレベルを測定するステップ
   と、 ソリトンパルスの隣接パルスの間の分散波にアクセスす
   るステップと、 分散波のエネルギーレベルを監視するステップと、 ソリトンパルスのエネルギーレベルと分散波のエネルギ
   ーレベルとを比較して、ソリトンパルスの伝送性能の指
   標を供給するステップと、を備える方法。
2. 【請求項２】 前記ソリトンパルスのエネルギーレベ
   ルを測定するステップにおいて、第１の検出器に入射す
   るソリトンパルスのエネルギーレベルを測定するステッ
   プをさらに備える、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記アクセスするステップにおいて、
   ソリトンパルスの隣接パルスの間の分散を明らかにする
   ためにソリトンパルスをゲートするステップをさらに備
   える、請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 前記ゲートするステップにおいて、ソ
   リトンパルスの各々から位相がずれているゲート信号を
   ゲートデバイスに供給するステップと、ゲート信号に応
   答して分散波のゲートデバイス通過を可能にするステッ
   プとをさらに備える、請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 前記監視するステップが、分散波がゲ
   ートデバイスを通過する時の分散波のエネルギーレベル
   を監視するステップをさらに備える、請求項４記載の方
   法。
6. 【請求項６】 前記伝送性能の指標に関係するフィー
   ドバック信号を供給するステップをさらに備える、請求
   項１記載の方法。
7. 【請求項７】 フィードバック信号の値に基づきソリ
   トンパルスの特性を変更するステップをさらに備える、
   請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 前記変更するステップが、フィードバ
   ック信号に基づきソリトンパルスの電力レベルを変更す
   るステップをさらに備える、請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 前記変更するステップが、フィードバ
   ック信号に基づきソリトンパルスの分散特性を変更する
   ステップをさらに備える、請求項７記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記変更するステップが、フィード
    バック信号に基づきソリトンパルスのパルス形状を変更
    するステップをさらに備える、請求項７記載の方法。
11. 【請求項１１】 光伝送システム内の複数のソリトン
    パルスの伝送性能を監視するための装置であって、 ソリトンパルスを受信するためのパルス入力を有するゲ
    ートデバイスであって、該ゲートデバイスがソリトンパ
    ルスの隣接パルスの間の分散波を検出するために機能
    し、該ゲートデバイスが、検出分散波にアクセスを設け
    るために検出される出力を有するゲートデバイスと、 ゲートデバイスが検出した出力に接続するフィードバッ
    クデバイスであって、該フィードバックデバイスが該フ
    ィードバックデバイスのフィードバック出力にフィード
    バック信号を供給し、該フィードバック信号がソリトン
    パルスの伝送性能を示すフィードバックデバイスと、 フィードバックデバイスのフィードバック出力に接続
    し、前記フィードバック信号に応答してソリトンパルス
    の特性を変更する制御デバイスと、を備える装置。
12. 【請求項１２】 前記フィードバックデバイスが、 ソリトンパルスのエネルギーレベルを測定するための第
    １の検出器と、 ゲートデバイスが検出した出力に接続し、該検出された
    分散波のエネルギーレベルを監視する第２の検出器と、 第１の検出器と第２の検出器とに接続された処理デバイ
    スであって、該処理デバイスがフィードバック信号を発
    生して、またフィードバック出力にフィードバック信号
    を供給するために機能する処理デバイスと、 をさらに備える請求項１１記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記ゲートデバイスのタイミング入
    力に接続されたタイミング回路をさらに備える請求項１
    １記載の装置であって、該タイミング回路が、ゲートデ
    バイスのパルス入力に入射するソリトンパルスの隣接パ
    ルスの間のゲートデバイスのタイミング入力にゲート信
    号を供給する装置。
14. 【請求項１４】 前記タイミング回路が、ゲートデバ
    イスのパルス入力に入射するソリトンパルスの各々から
    位相がずれたゲート信号をさらに供給する、請求項１３
    記載の装置。
15. 【請求項１５】 前記制御デバイスが、フィードバッ
    ク信号の受信に応答してソリトンパルスの電力レベルを
    変更する、請求項１１記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記制御デバイスがフィードバック
    信号の受信に応答してソリトンパルスの分散レベルを変
    更する、請求項１１記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記制御デバイスがフィードバック
    信号の受信に応答してソリトンパルスのパルス形状を変
    更する、請求項１１記載の装置。
18. 【請求項１８】 光伝送システム内の複数のソリトン
    パルスの伝送性能を監視するための装置であって、 ソリトンパルスの隣接パルスの間の分散波を検出するゲ
    ートデバイスと、 ゲートデバイスの入力に光学的に接続し、ソリトンパル
    スおよびゲートデバイスに入射する分散波のエネルギー
    レベルを測定する第１の検出器と、 ゲートデバイスが検出した出力に光学的に接続し、当該
    検出された分散波のエネルギーレベルを監視する第２の
    検出器と、 第１の検出器と第２の検出器とに接続された処理デバイ
    スであって、該処理デバイスが、検出された分散波のエ
    ネルギーレベルの、ソリトンパルスのエネルギーレベル
    に対する比率を決定し、前記比率に基づく値を有するフ
    ィードバック信号を生成し、フィードバック信号をソリ
    トンパルスの伝送性能の指標として供給する機能を有す
    る処理デバイスと、を備える装置。
19. 【請求項１９】 前記フィードバック信号を受信する
    ための処理デバイスに接続され、また前記フィードバッ
    ク信号の受信に応答してソリトンパルスの特性を変更す
    る制御デバイスをさらに備える、請求項１８記載の装
    置。
20. 【請求項２０】 前記制御デバイスがフィードバック
    信号の受信に応答してソリトンパルスの電力レベルを変
    更する、請求項１９記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記制御デバイスがフィードバック
    信号の受信に応答してソリトンパルスの分散レベルを変
    更する、請求項１９記載の装置。
22. 【請求項２２】 前記制御デバイスがフィードバック信
    号の受信に応答してソリトンパルスのパルス形状を変更
    する、請求項１９記載の装置。
23. 【請求項２３】 ソリトンパルスの隣接パルスの間のゲ
    ート信号によってゲートデバイスを誘発するためのタイ
    ミング回路をさらに備える、請求項１８記載の装置。
24. 【請求項２４】 前記タイミング回路が、ソリトンパ
    ルスの隣接パルスからずれたゲート信号を供給する、請
    求項２３記載の装置。