JP2001069080A - 光ファイバ伝送のための方法、光デバイス及びシステム - Google Patents
光ファイバ伝送のための方法、光デバイス及びシステムInfo
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- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は光ファイバ伝送のための方法、光デ
バイス及びシステムに関し、伝送可能距離を拡大するこ
とが主な課題である。 【解決手段】 本発明は伝送距離を拡大することが出来
る光ファイバ伝送のための方法に関連している。まず、
分散を有する第１の光ファイバ４が提供される。次い
で、光信号が第１の光ファイバ４を伝搬するのに従って
時間軸上で圧縮されるように、第１の光ファイバに光信
号が供給される。例えば分散が正常分散である場合に
は、光信号がダウンチャープを有するようにプリチャー
ピングが施される。そして、第１の光ファイバ４から出
力された圧縮された光信号が飽和利得を有する光デバイ
ス６に供給される。この方法によると、光信号が圧縮さ
れることと光デバイスによる波形整形との効果的な組み
合わせにより伝送距離が拡大される。
バイス及びシステムに関し、伝送可能距離を拡大するこ
とが主な課題である。 【解決手段】 本発明は伝送距離を拡大することが出来
る光ファイバ伝送のための方法に関連している。まず、
分散を有する第１の光ファイバ４が提供される。次い
で、光信号が第１の光ファイバ４を伝搬するのに従って
時間軸上で圧縮されるように、第１の光ファイバに光信
号が供給される。例えば分散が正常分散である場合に
は、光信号がダウンチャープを有するようにプリチャー
ピングが施される。そして、第１の光ファイバ４から出
力された圧縮された光信号が飽和利得を有する光デバイ
ス６に供給される。この方法によると、光信号が圧縮さ
れることと光デバイスによる波形整形との効果的な組み
合わせにより伝送距離が拡大される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ伝送のた
めの方法、光デバイス及びシステムに関する。
めの方法、光デバイス及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】低損失なシリカ光ファイバが開発された
ことにより、光ファイバを伝送路として用いる光ファイ
バ通信システムが数多く実用化されてきた。光ファイバ
それ自体は極めて広い帯域を有している。しかしなが
ら、光ファイバによる伝送容量は実際上はシステムデザ
インによって制限される。最も重要な制限は、光ファイ
バにおいて生じる波長分散による波形歪みに起因する。
光ファイバはまた例えば約０．２ｄＢ／ｋｍの割合で光
信号を減衰させるが、この減衰による損失は、エルビウ
ムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を始めとする光増
幅器の採用によって補償されてきた。
ことにより、光ファイバを伝送路として用いる光ファイ
バ通信システムが数多く実用化されてきた。光ファイバ
それ自体は極めて広い帯域を有している。しかしなが
ら、光ファイバによる伝送容量は実際上はシステムデザ
インによって制限される。最も重要な制限は、光ファイ
バにおいて生じる波長分散による波形歪みに起因する。
光ファイバはまた例えば約０．２ｄＢ／ｋｍの割合で光
信号を減衰させるが、この減衰による損失は、エルビウ
ムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を始めとする光増
幅器の採用によって補償されてきた。
【０００３】しばしば単純に分散と称される波長分散
は、光ファイバ内における光信号の群速度が光信号の波
長（周波数）の関数として変化する現象である。例えば
標準的なシングルモードファイバにおいては、１．３μ
ｍよりも短い波長に対しては、より長い波長を有する光
信号がより短い波長を有する光信号よりも速く伝搬し、
その結果としての分散は、通常、正常分散と称される。
１．３μｍよりも長い波長に対しては、より短い波長を
有する光信号がより長い波長を有する光信号よりも速く
伝搬し、その結果としての分散は異常分散と称される。
は、光ファイバ内における光信号の群速度が光信号の波
長（周波数）の関数として変化する現象である。例えば
標準的なシングルモードファイバにおいては、１．３μ
ｍよりも短い波長に対しては、より長い波長を有する光
信号がより短い波長を有する光信号よりも速く伝搬し、
その結果としての分散は、通常、正常分散と称される。
１．３μｍよりも長い波長に対しては、より短い波長を
有する光信号がより長い波長を有する光信号よりも速く
伝搬し、その結果としての分散は異常分散と称される。
【０００４】近年、ＥＤＦＡの採用による光信号パワー
の増大に起因して、非線形性が注目されている。伝送容
量を制限する光ファイバの最も重要な非線形性は光カー
効果である。光カー効果は光ファイバの屈折率が光信号
の強度に伴って変化する現象である。屈折率の変化は光
ファイバ中を伝搬する光信号の位相を変調し、その結果
信号スペクトルを変更する周波数チャーピングが生じ
る。この現象は自己位相変調（self-phase modulation:
ＳＰＭ）として知られている。ＳＰＭによってスペクト
ルが拡大されることがあり、この場合波長分散による波
形歪みが更に大きくなる。
の増大に起因して、非線形性が注目されている。伝送容
量を制限する光ファイバの最も重要な非線形性は光カー
効果である。光カー効果は光ファイバの屈折率が光信号
の強度に伴って変化する現象である。屈折率の変化は光
ファイバ中を伝搬する光信号の位相を変調し、その結果
信号スペクトルを変更する周波数チャーピングが生じ
る。この現象は自己位相変調（self-phase modulation:
ＳＰＭ）として知られている。ＳＰＭによってスペクト
ルが拡大されることがあり、この場合波長分散による波
形歪みが更に大きくなる。
【０００５】このように、光ファイバ通信においては、
光ファイバの持つ分散やファイバ内の非線形光学効果に
よる波形劣化が伝送限界の大きな要因となっている。分
散の影響は信号帯域が拡大するほど大きくなり、およそ
信号速度の二乗に比例して厳しくなる。従って、高速信
号においては著しく伝送距離が制限される。これを補償
するために各種の分散補償法が考案され、実用化されて
いる。
光ファイバの持つ分散やファイバ内の非線形光学効果に
よる波形劣化が伝送限界の大きな要因となっている。分
散の影響は信号帯域が拡大するほど大きくなり、およそ
信号速度の二乗に比例して厳しくなる。従って、高速信
号においては著しく伝送距離が制限される。これを補償
するために各種の分散補償法が考案され、実用化されて
いる。
【０００６】分散による伝送波形歪みを補償する方法と
しては、分散補償器を用いる方法が最も一般的である。
分散補償器としては、絶対値の大きな分散を提供する分
散補償ファイバやファイバグレーティング等の補償デバ
イスが知られている。また、伝送路に正負の分散を交互
に並べて実質的にゼロ分散の伝送路を構成する方法や、
光位相共役器を伝送路内に配置して伝送路分散による位
相変化を補償する方法も分散補償法として知られてい
る。光位相共役器を用いた補償法では、非線形効果も補
償可能である。
しては、分散補償器を用いる方法が最も一般的である。
分散補償器としては、絶対値の大きな分散を提供する分
散補償ファイバやファイバグレーティング等の補償デバ
イスが知られている。また、伝送路に正負の分散を交互
に並べて実質的にゼロ分散の伝送路を構成する方法や、
光位相共役器を伝送路内に配置して伝送路分散による位
相変化を補償する方法も分散補償法として知られてい
る。光位相共役器を用いた補償法では、非線形効果も補
償可能である。
【０００７】非線形効果の影響を簡易に補償する方法の
１つとして、信号にプリチャーピングを施す方法があ
る。この方法では、伝送中の非線形効果によりパルスを
圧縮して分散によるパルス広がりを補償し、あわせて高
い光信号対雑音比（ＳＮＲ）を確保して伝送距離を稼ご
うというものであり、実用システムにおいて広く採用さ
れている。
１つとして、信号にプリチャーピングを施す方法があ
る。この方法では、伝送中の非線形効果によりパルスを
圧縮して分散によるパルス広がりを補償し、あわせて高
い光信号対雑音比（ＳＮＲ）を確保して伝送距離を稼ご
うというものであり、実用システムにおいて広く採用さ
れている。
【０００８】光パルスは正常分散ファイバ中では波長が
長くなる程群速度が速く、異常分散ファイバ中では波長
が短いほど郡速度が速い。そこで、パルスの立上がり部
分において長波長側に波長シフト（負チャープ）し、立
下り部分において短波長側にシフト（正チャープ）する
ようなチャーピング、即ちアップチャープを与えると、
異常分散ファイバ内では伝送によりパルス圧縮が起こ
る。一方、パルスの立上がり部分において短波長側に波
長シフト（正チャープ）し、立下り部分において長波長
側にシフト（負チャープ）するようなチャーピング、即
ちダウンチャープを与えると、正常分散ファイバ内では
伝送によりパルス圧縮が起こる。
長くなる程群速度が速く、異常分散ファイバ中では波長
が短いほど郡速度が速い。そこで、パルスの立上がり部
分において長波長側に波長シフト（負チャープ）し、立
下り部分において短波長側にシフト（正チャープ）する
ようなチャーピング、即ちアップチャープを与えると、
異常分散ファイバ内では伝送によりパルス圧縮が起こ
る。一方、パルスの立上がり部分において短波長側に波
長シフト（正チャープ）し、立下り部分において長波長
側にシフト（負チャープ）するようなチャーピング、即
ちダウンチャープを与えると、正常分散ファイバ内では
伝送によりパルス圧縮が起こる。
【０００９】更に、分散補償を行う際に、トータルの分
散値をゼロとせず、若干の正常分散あるいは異常分散と
なるように設定し、この設定の下でプリチャーピングを
行うことにより、やはりパルスの圧縮を起こすことが可
能である。
散値をゼロとせず、若干の正常分散あるいは異常分散と
なるように設定し、この設定の下でプリチャーピングを
行うことにより、やはりパルスの圧縮を起こすことが可
能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の分散補償法或い
はプリチャーピングによる場合、伝送可能距離の拡大が
十分でないという問題があった。
はプリチャーピングによる場合、伝送可能距離の拡大が
十分でないという問題があった。
【００１１】よって、本発明の目的は、伝送可能距離を
拡大することができる光ファイバ伝送のための方法を提
供することである。また、そのような方法の実施に適し
た光デバイス及びシステムを提供することも本発明の目
的である。本発明の他の目的は以下の説明から明らかに
なる。
拡大することができる光ファイバ伝送のための方法を提
供することである。また、そのような方法の実施に適し
た光デバイス及びシステムを提供することも本発明の目
的である。本発明の他の目的は以下の説明から明らかに
なる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面によ
ると、光ファイバ伝送のための方法が提供される。ま
ず、分散を有する第１の光ファイバが提供される。次い
で、光信号が第１の光ファイバを伝搬するのに従って時
間軸上で圧縮されるように第１の光ファイバに光信号が
供給される。そして、第１の光ファイバから出力された
圧縮された光信号が飽和利得を有する光デバイスに供給
される。
ると、光ファイバ伝送のための方法が提供される。ま
ず、分散を有する第１の光ファイバが提供される。次い
で、光信号が第１の光ファイバを伝搬するのに従って時
間軸上で圧縮されるように第１の光ファイバに光信号が
供給される。そして、第１の光ファイバから出力された
圧縮された光信号が飽和利得を有する光デバイスに供給
される。
【００１３】このように、本発明による方法では、第１
の光ファイバ中で光信号を圧縮させることと圧縮された
光信号を飽和利得を有する光デバイスに供給して波形整
形を行うこととを組み合わせているので、伝送可能距離
の効果的な拡大が可能になる。
の光ファイバ中で光信号を圧縮させることと圧縮された
光信号を飽和利得を有する光デバイスに供給して波形整
形を行うこととを組み合わせているので、伝送可能距離
の効果的な拡大が可能になる。
【００１４】例えば、光デバイスから出力された光信号
は第２の光ファイバに供給される。この場合、本発明に
よる方法では、上述した効果的な組み合わせにより、特
に第２の光ファイバによる伝送距離が従来技術による場
合と比べて飛躍的に拡大される。
は第２の光ファイバに供給される。この場合、本発明に
よる方法では、上述した効果的な組み合わせにより、特
に第２の光ファイバによる伝送距離が従来技術による場
合と比べて飛躍的に拡大される。
【００１５】望ましくは、第１の光ファイバに沿って少
なくとも一つの光増幅器が設けられる。この場合、圧縮
された光信号のピークパワーが飽和利得を与えるパワー
の閾値よりも高くなるように容易に調節することができ
る。
なくとも一つの光増幅器が設けられる。この場合、圧縮
された光信号のピークパワーが飽和利得を与えるパワー
の閾値よりも高くなるように容易に調節することができ
る。
【００１６】第１の光ファイバの分散が正常分散である
場合には、光信号がダウンチャープを有するようにプリ
チャーピングを施すことによって、光信号が第１の光フ
ァイバを伝搬するのに従って時間軸上で圧縮され得る。
場合には、光信号がダウンチャープを有するようにプリ
チャーピングを施すことによって、光信号が第１の光フ
ァイバを伝搬するのに従って時間軸上で圧縮され得る。
【００１７】第１の光ファイバの分散が異常分散である
場合には、光信号がアップチャープを有するようにプリ
チャーピングを施すことによって、光信号が第１の光フ
ァイバを伝搬するのに従って時間軸上で圧縮され得る。
場合には、光信号がアップチャープを有するようにプリ
チャーピングを施すことによって、光信号が第１の光フ
ァイバを伝搬するのに従って時間軸上で圧縮され得る。
【００１８】自己位相変調（ＳＰＭ）を利用すると、第
１の光ファイバの分散及び光信号のパワーを適切に設定
することによっても、光信号が第１の光ファイバを伝搬
するのに従って時間軸上で圧縮され得る。
１の光ファイバの分散及び光信号のパワーを適切に設定
することによっても、光信号が第１の光ファイバを伝搬
するのに従って時間軸上で圧縮され得る。
【００１９】第１の光ファイバの分散を補償する分散補
償器を第１の光ファイバに沿って設けることができ、ま
た、第２の光ファイバの分散を補償する分散補償器を第
２の光ファイバに沿って設けることができる。
償器を第１の光ファイバに沿って設けることができ、ま
た、第２の光ファイバの分散を補償する分散補償器を第
２の光ファイバに沿って設けることができる。
【００２０】第１の光ファイバの分散が実質的に等分さ
れる点の近傍に光位相共役器を設けることができ、ま
た、第２の光ファイバの分散が実質的に等分される点の
近傍に光位相共役器を設けることができる。
れる点の近傍に光位相共役器を設けることができ、ま
た、第２の光ファイバの分散が実質的に等分される点の
近傍に光位相共役器を設けることができる。
【００２１】本発明の第２の側面によると、光ファイバ
を伝搬するのに従って時間軸上で圧縮された光信号が供
給される光デバイスが提供される。この光デバイスは、
入力パワーが増大するのに従って飽和する利得を光信号
に与える半導体光増幅器を備えている。
を伝搬するのに従って時間軸上で圧縮された光信号が供
給される光デバイスが提供される。この光デバイスは、
入力パワーが増大するのに従って飽和する利得を光信号
に与える半導体光増幅器を備えている。
【００２２】本発明の第３の側面によると、光ファイバ
を伝搬するのに従って時間軸上で圧縮された光信号が供
給される光デバイスが提供される。この光デバイスは、
分布帰還（ＤＦＢ）レーザと、ＤＦＢレーザが第１の波
長で発振するようにＤＦＢレーザに電流を供給する回路
とを備えている。光信号は第１の波長と異なる第２の波
長を有している。その結果、ＤＦＢレーザは入力パワー
が増大するのに従って飽和する利得を光信号に与えるこ
とができる。
を伝搬するのに従って時間軸上で圧縮された光信号が供
給される光デバイスが提供される。この光デバイスは、
分布帰還（ＤＦＢ）レーザと、ＤＦＢレーザが第１の波
長で発振するようにＤＦＢレーザに電流を供給する回路
とを備えている。光信号は第１の波長と異なる第２の波
長を有している。その結果、ＤＦＢレーザは入力パワー
が増大するのに従って飽和する利得を光信号に与えるこ
とができる。
【００２３】本発明の第４の側面によると、光ファイバ
伝送のためのシステムが提供される。このシステムは、
光送信機、第１の光ファイバ及び光デバイスを備えてい
る。光送信機は光信号を出力する。第１の光ファイバは
光信号が伝搬するのに従って時間軸上で圧縮されるよう
に設けられている。第１の光ファイバから出力された圧
縮された光信号は光デバイスに供給される。光デバイス
は飽和利得を有する。
伝送のためのシステムが提供される。このシステムは、
光送信機、第１の光ファイバ及び光デバイスを備えてい
る。光送信機は光信号を出力する。第１の光ファイバは
光信号が伝搬するのに従って時間軸上で圧縮されるよう
に設けられている。第１の光ファイバから出力された圧
縮された光信号は光デバイスに供給される。光デバイス
は飽和利得を有する。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の望ましい実施形態を詳細に説明する。同様の図を通じ
て同一の符号は類似又は同様の部品を示す。
の望ましい実施形態を詳細に説明する。同様の図を通じ
て同一の符号は類似又は同様の部品を示す。
【００２５】図１は本発明によるシステムの第１実施形
態を示すブロック図である。このシステムは、送信機２
と、送信機２に第１の光ファイバ４により接続される利
得飽和光アンプ６と、光アンプ６に第２の光ファイバ８
により接続される受信機１０とを含む。送信機２は符号
１２で示されるようにパルス状の光信号を第１の光ファ
イバ４に出力する。第１の光ファイバ４は送信機２から
出力された光信号が伝搬するのに従って符号１４に示さ
れるように時間軸上で圧縮されるように設けられてい
る。第１の光ファイバ４から出力された圧縮された光信
号は、光アンプ６に供給される。光アンプ６は飽和利得
を有している。
態を示すブロック図である。このシステムは、送信機２
と、送信機２に第１の光ファイバ４により接続される利
得飽和光アンプ６と、光アンプ６に第２の光ファイバ８
により接続される受信機１０とを含む。送信機２は符号
１２で示されるようにパルス状の光信号を第１の光ファ
イバ４に出力する。第１の光ファイバ４は送信機２から
出力された光信号が伝搬するのに従って符号１４に示さ
れるように時間軸上で圧縮されるように設けられてい
る。第１の光ファイバ４から出力された圧縮された光信
号は、光アンプ６に供給される。光アンプ６は飽和利得
を有している。
【００２６】光アンプ６に供給された圧縮された光信号
は、光アンプ６により飽和利得を与えられて、パルスの
トップ部分が平坦化されることにより波形整形される。
波形整形された光信号は符号１６で示されるように第２
の光ファイバ８に供給され、光ファイバ８により受信機
１０にまで伝送される。
は、光アンプ６により飽和利得を与えられて、パルスの
トップ部分が平坦化されることにより波形整形される。
波形整形された光信号は符号１６で示されるように第２
の光ファイバ８に供給され、光ファイバ８により受信機
１０にまで伝送される。
【００２７】送信機２から出力された光信号は、第１の
光ファイバ４を伝搬するのに従って時間軸上で圧縮され
る。そのために、第１の光ファイバ４が正常分散を有し
ている場合には、送信機２から出力される光信号にはダ
ウンチャープが与えられ、第１の光ファイバ４が異常分
散を有している場合には、送信機２から出力される光信
号にはアップチャープが与えられる。
光ファイバ４を伝搬するのに従って時間軸上で圧縮され
る。そのために、第１の光ファイバ４が正常分散を有し
ている場合には、送信機２から出力される光信号にはダ
ウンチャープが与えられ、第１の光ファイバ４が異常分
散を有している場合には、送信機２から出力される光信
号にはアップチャープが与えられる。
【００２８】このようなダウンチャープ或いはアップチ
ャープのようなプリチャーピングを施すことが可能な図
１のシステムに適した送信機の実施形態を図２により説
明する。
ャープのようなプリチャーピングを施すことが可能な図
１のシステムに適した送信機の実施形態を図２により説
明する。
【００２９】図２に示される送信機は、連続波（ＣＷ）
光を出力するレーザダイオード等からなる光源１８と、
変調信号ＭＳを入力するためのポート２０と、変調信号
ＭＳに基き、光源１８から出力されたＣＷ光を変調して
光信号を生成するマッハツェンダ型光変調器（ＭＺ変調
器）２２とを有している。生成された光信号は、光カプ
ラ２４を通ってポート２６から第１の光ファイバ４へ送
出される。
光を出力するレーザダイオード等からなる光源１８と、
変調信号ＭＳを入力するためのポート２０と、変調信号
ＭＳに基き、光源１８から出力されたＣＷ光を変調して
光信号を生成するマッハツェンダ型光変調器（ＭＺ変調
器）２２とを有している。生成された光信号は、光カプ
ラ２４を通ってポート２６から第１の光ファイバ４へ送
出される。
【００３０】ＭＺ変調器２２は、光源１８に光学的に接
続される入力ポート２２Ａと、光カプラ２４に光学的に
接続される出力ポート２２Ｂと、入力ポート２２ＡにＹ
分岐２８により光学的に結合される一対の光パス３０及
び３２と、光パス３０及び３２を出力ポート２２Ｂに光
学的に結合するためのもう一つのＹ分岐３４とを有して
いる。
続される入力ポート２２Ａと、光カプラ２４に光学的に
接続される出力ポート２２Ｂと、入力ポート２２ＡにＹ
分岐２８により光学的に結合される一対の光パス３０及
び３２と、光パス３０及び３２を出力ポート２２Ｂに光
学的に結合するためのもう一つのＹ分岐３４とを有して
いる。
【００３１】Ｙ分岐２８及び３４並びに光パス３０及び
３２は、例えば、ＬｉＮｂＯ3等からなる誘電体基板上
に予め定められたパターンでＴｉ等を熱拡散させて光導
波構造を形成することにより得ることができる。光パス
３０及び３２に電界を印加するために、光パス３０及び
３２上にはそれぞれ接地電極４２及び信号電極４４が設
けられている。信号電極４４は例えば進行波形に提供さ
れる。入力ポート２２Ａに光源１８から供給されたＣＷ
光はまず、Ｙ分岐２８においてパワーが実質的に等しい
第１及び第２の分岐ビームに分岐される。第１及び第２
の分岐ビームはそれぞれ光パス３０及び３２を伝搬し、
Ｙ分岐３４で合流する。
３２は、例えば、ＬｉＮｂＯ3等からなる誘電体基板上
に予め定められたパターンでＴｉ等を熱拡散させて光導
波構造を形成することにより得ることができる。光パス
３０及び３２に電界を印加するために、光パス３０及び
３２上にはそれぞれ接地電極４２及び信号電極４４が設
けられている。信号電極４４は例えば進行波形に提供さ
れる。入力ポート２２Ａに光源１８から供給されたＣＷ
光はまず、Ｙ分岐２８においてパワーが実質的に等しい
第１及び第２の分岐ビームに分岐される。第１及び第２
の分岐ビームはそれぞれ光パス３０及び３２を伝搬し、
Ｙ分岐３４で合流する。
【００３２】接地電極４２と信号電極４４との間に生じ
る電界が光パス３０及び３２の屈折率を互いに逆向きに
変化させることにより、第１及び第２の分岐ビームの間
には位相差が生じ、このように位相差が与えれた第１及
び第２の分岐ビームがＹ分岐３４で干渉する結果、変調
信号ＭＳに従って強度変調された光信号が出力ポート２
２Ｂから出力される。
る電界が光パス３０及び３２の屈折率を互いに逆向きに
変化させることにより、第１及び第２の分岐ビームの間
には位相差が生じ、このように位相差が与えれた第１及
び第２の分岐ビームがＹ分岐３４で干渉する結果、変調
信号ＭＳに従って強度変調された光信号が出力ポート２
２Ｂから出力される。
【００３３】ＭＺ変調器２２を駆動し、その動作点を安
定化するために、この送信機は、更に、重畳回路４６、
バイアス回路４８、ローパスフィルタ５０、位相検出器
５２、発振器５４及びフォトディテクタ（ＰＤ）５６を
有している。
定化するために、この送信機は、更に、重畳回路４６、
バイアス回路４８、ローパスフィルタ５０、位相検出器
５２、発振器５４及びフォトディテクタ（ＰＤ）５６を
有している。
【００３４】また、プリチャーピングを施すために、ポ
ート５８に供給された制御信号ＣＳに基づいて動作する
チャープパラメータ設定回路６０と２つの符号反転回路
６２及び６４とが設けられている。
ート５８に供給された制御信号ＣＳに基づいて動作する
チャープパラメータ設定回路６０と２つの符号反転回路
６２及び６４とが設けられている。
【００３５】動作点安定化のために、発振器５４が出力
する周波数ｆｏの低周波信号が用いられる。低周波信号
は符号反転回路６４を通って重畳回路４６に供給され
る。変調信号ＭＳは、符号反転回路６２を通って重畳回
路４６に供給される。重畳回路４６では、低周波信号が
変調信号ＭＳに重畳されその結果得られた重畳信号が信
号電極４４に供給される。重畳回路４６は、例えば、利
得可変型の増幅器とこの増幅器を信号電極４４とＡＣ結
合するためのキャパシタとから構成される。符号反転回
路６２及び６４はチャープパラメータ設定回路６０によ
り制御される。この制御のより特定的な説明は後で行
う。
する周波数ｆｏの低周波信号が用いられる。低周波信号
は符号反転回路６４を通って重畳回路４６に供給され
る。変調信号ＭＳは、符号反転回路６２を通って重畳回
路４６に供給される。重畳回路４６では、低周波信号が
変調信号ＭＳに重畳されその結果得られた重畳信号が信
号電極４４に供給される。重畳回路４６は、例えば、利
得可変型の増幅器とこの増幅器を信号電極４４とＡＣ結
合するためのキャパシタとから構成される。符号反転回
路６２及び６４はチャープパラメータ設定回路６０によ
り制御される。この制御のより特定的な説明は後で行
う。
【００３６】動作点が安定化するように制御されたバイ
アス電圧が、バイアス回路４８から信号電極４４に供給
される。その制御を行うために、ＭＺ変調器２２の出力
ポート２２Ｂから出力された光信号の一部が、フォトデ
ィテクタ５６により電気信号に変換される。この電気信
号には周波数ｆｏの低周波成分が含まれ得る。
アス電圧が、バイアス回路４８から信号電極４４に供給
される。その制御を行うために、ＭＺ変調器２２の出力
ポート２２Ｂから出力された光信号の一部が、フォトデ
ィテクタ５６により電気信号に変換される。この電気信
号には周波数ｆｏの低周波成分が含まれ得る。
【００３７】位相検出器５２は同期検波回路として提供
される。位相検出器５２は、発振器５４からの低周波信
号とフォトディテクタ５６からの低周波成分との位相比
較を行う。その位相比較の結果は位相検出器５２の出力
信号のＤＣ成分に現れるので、そのＤＣ成分がローパス
フィルタ５０によって抽出されてバイアス回路４８にフ
ィードバックされる。
される。位相検出器５２は、発振器５４からの低周波信
号とフォトディテクタ５６からの低周波成分との位相比
較を行う。その位相比較の結果は位相検出器５２の出力
信号のＤＣ成分に現れるので、そのＤＣ成分がローパス
フィルタ５０によって抽出されてバイアス回路４８にフ
ィードバックされる。
【００３８】このフィードバックループにおいては、フ
ォトディテクタ５６からの低周波成分が最小となるよう
にバイアス回路４８がバイアス電圧を制御する。
ォトディテクタ５６からの低周波成分が最小となるよう
にバイアス回路４８がバイアス電圧を制御する。
【００３９】図３を参照すると、図２に示されるＭＺ変
調器２２の動作点安定化の原理が示されている。符号６
５はＭＺ変調器２２への入力電気信号（重畳信号）の波
形を示している。ＭＺ変調器２２の最適な動作点は、符
号６６で示されるように、入力電気信号６５の両レベル
が最大及び最小の出力光パワーを与える動作特性曲線に
よって決定される。ここで、動作特性曲線は、光パワー
と印加電圧との関係を表すサインカーブによって与えら
れ、この動作特性曲線が電圧方向にシフトするのが動作
点ドリフトである。
調器２２の動作点安定化の原理が示されている。符号６
５はＭＺ変調器２２への入力電気信号（重畳信号）の波
形を示している。ＭＺ変調器２２の最適な動作点は、符
号６６で示されるように、入力電気信号６５の両レベル
が最大及び最小の出力光パワーを与える動作特性曲線に
よって決定される。ここで、動作特性曲線は、光パワー
と印加電圧との関係を表すサインカーブによって与えら
れ、この動作特性曲線が電圧方向にシフトするのが動作
点ドリフトである。
【００４０】今、温度変動等により動作特性曲線が６８
又は７０で示されるようにシフトすると、出力光信号に
は低周波成分が生じるようになり、シフトの方向は低周
波成分の位相に反映される。即ち、動作特性曲線６８及
び７０がそれぞれ与える出力光信号の包絡線の位相は、
１８０°異なる。従って、図２に示されるように位相検
出器５２を用いて同期検波を行うことによって、ＭＺ変
調器２２の動作点が安定化される。
又は７０で示されるようにシフトすると、出力光信号に
は低周波成分が生じるようになり、シフトの方向は低周
波成分の位相に反映される。即ち、動作特性曲線６８及
び７０がそれぞれ与える出力光信号の包絡線の位相は、
１８０°異なる。従って、図２に示されるように位相検
出器５２を用いて同期検波を行うことによって、ＭＺ変
調器２２の動作点が安定化される。
【００４１】次に、図４の（Ａ）乃至（Ｄ）を参照し
て、符号反転回路６２及び６４を用いたチャープパラメ
ータの切り換えについて説明する。ＭＺ変調器２２にお
いては、干渉により光スイッチングが行われているの
で、干渉により本質的に生じる波長変動（チャーピン
グ）を利用してプリチャーピングを行うことができる。
プリチャーピングは、生成される光信号の１パルス内に
波長（周波数）の変動を予め与えておくことにより、光
ファイバ伝送路における分散及び／又は非線形効果によ
る伝送波形の劣化を抑制するための方法である。
て、符号反転回路６２及び６４を用いたチャープパラメ
ータの切り換えについて説明する。ＭＺ変調器２２にお
いては、干渉により光スイッチングが行われているの
で、干渉により本質的に生じる波長変動（チャーピン
グ）を利用してプリチャーピングを行うことができる。
プリチャーピングは、生成される光信号の１パルス内に
波長（周波数）の変動を予め与えておくことにより、光
ファイバ伝送路における分散及び／又は非線形効果によ
る伝送波形の劣化を抑制するための方法である。
【００４２】ＭＺ変調器２２の動作特性曲線はサインカ
ーブで与えられるので、安定点となり得る動作点は複数
ある。
ーブで与えられるので、安定点となり得る動作点は複数
ある。
【００４３】図４の（Ａ）を参照すると、ＭＺ変調器２
２の動作特性曲線が示されている。印加電圧として、一
つの安定点Ｖｂ１の近傍の領域７２を使用して、図４の
（Ｂ）の左側に示されるような正のパルスを与えると、
領域７２においては印加電圧（Ｖ）の増大に従って、光
パワー（Ｐ）が増大するので、図４の（Ｃ）の左側に示
されるように、電圧パルスと同じ極性で光パルスが出力
される。このとき、図４の（Ｄ）の左側に示されるよう
に光パルスの立上がり部分では波長が平均値よりも短く
なり立下り部分では長くなる。即ち、一つの光パルスに
おいて波長が時間（ｔ）と共に短波長（高周波数）から
長波長（低周波数）へシフトする。この現象はダウンチ
ャープ又はレッドシフトと称される。
２の動作特性曲線が示されている。印加電圧として、一
つの安定点Ｖｂ１の近傍の領域７２を使用して、図４の
（Ｂ）の左側に示されるような正のパルスを与えると、
領域７２においては印加電圧（Ｖ）の増大に従って、光
パワー（Ｐ）が増大するので、図４の（Ｃ）の左側に示
されるように、電圧パルスと同じ極性で光パルスが出力
される。このとき、図４の（Ｄ）の左側に示されるよう
に光パルスの立上がり部分では波長が平均値よりも短く
なり立下り部分では長くなる。即ち、一つの光パルスに
おいて波長が時間（ｔ）と共に短波長（高周波数）から
長波長（低周波数）へシフトする。この現象はダウンチ
ャープ又はレッドシフトと称される。
【００４４】一方、他の安定点Ｖｂ２の近傍の領域７４
を使用して、図４の（Ｂ）の右側に示されるような負の
電圧パルスを与えると、領域７４においては印加電圧
（Ｖ）の増大に従って光パワー（Ｐ）が減少することか
ら、図４の（Ｃ）の右側に示されるように、電圧パルス
とは逆極性で光パルスが出力される。このとき、図４の
（Ｄ）の右側に示されるように、光パルスの立上がり部
分では波長は長波長側にシフトし、立下り部分では短波
長側にシフトする。即ち、一つの光パルスにおいて波長
が時間（ｔ）と共に長波長（低周波数）から短波長（高
周波数）へシフトする。この現象はアップチャープ或い
はブルーシフトと称される。
を使用して、図４の（Ｂ）の右側に示されるような負の
電圧パルスを与えると、領域７４においては印加電圧
（Ｖ）の増大に従って光パワー（Ｐ）が減少することか
ら、図４の（Ｃ）の右側に示されるように、電圧パルス
とは逆極性で光パルスが出力される。このとき、図４の
（Ｄ）の右側に示されるように、光パルスの立上がり部
分では波長は長波長側にシフトし、立下り部分では短波
長側にシフトする。即ち、一つの光パルスにおいて波長
が時間（ｔ）と共に長波長（低周波数）から短波長（高
周波数）へシフトする。この現象はアップチャープ或い
はブルーシフトと称される。
【００４５】光パルスのチャープパラメータαは、 α＝２（ｄΦ／ｄｔ）（ｄＳ／ｄｔ）／Ｓ で与えられる。ここで、Φは光位相、Ｓは光強度であ
る。
る。
【００４６】ダウンチャープの場合、チャープパラメー
タαは正の値を取り、アップチャープの場合、チャープ
パラメータαは負の値を取る。
タαは正の値を取り、アップチャープの場合、チャープ
パラメータαは負の値を取る。
【００４７】光信号の波長が伝送路として使用される光
ファイバのゼロ分散波長よりも短くて正常分散の領域に
あるとき、長波長の光は短波長の光よりも光ファイバ中
を速く進むので、予め、０＜α（ダウンチャープ）のプ
リチャーピングを与えておくことによりパルスの圧縮が
生じる。逆に、異常分散の領域にあるときには、短波長
の光は長波長の光よりも光ファイバ中を速く進むので、
予め、α＜０（アップチャープ）のプリチャーピングを
与えておくことによりパルスの圧縮が生じる。
ファイバのゼロ分散波長よりも短くて正常分散の領域に
あるとき、長波長の光は短波長の光よりも光ファイバ中
を速く進むので、予め、０＜α（ダウンチャープ）のプ
リチャーピングを与えておくことによりパルスの圧縮が
生じる。逆に、異常分散の領域にあるときには、短波長
の光は長波長の光よりも光ファイバ中を速く進むので、
予め、α＜０（アップチャープ）のプリチャーピングを
与えておくことによりパルスの圧縮が生じる。
【００４８】図２の実施形態では、チャープパラメータ
設定回路６０が安定点Ｖｂ１及びＶｂ２を切り替えるこ
とによって、チャープパラメータαの正負が切換えられ
る。
設定回路６０が安定点Ｖｂ１及びＶｂ２を切り替えるこ
とによって、チャープパラメータαの正負が切換えられ
る。
【００４９】より特定的には、発振器５４から重畳回路
４６に供給される低周波信号の極性を反転させるため
に、符号反転回路６４が設けられている。符号反転回路
６４によって低周波信号の極性が切換えられると、重畳
回路４６に供給される低周波信号の位相が逆転し、その
結果、フォトディテクタ５６を含むフィードバックルー
プにおける制御の方向が逆になる。これにより、切換え
前の安定点が図４の（Ａ）におけるＶｂ１であるとすれ
ば、切り替え後の安定点はＶｂ２となる。その結果、チ
ャープパラメータαの正負が逆転する。このようにし
て、ダウンチャープ及びアップチャープを選択すること
ができる。
４６に供給される低周波信号の極性を反転させるため
に、符号反転回路６４が設けられている。符号反転回路
６４によって低周波信号の極性が切換えられると、重畳
回路４６に供給される低周波信号の位相が逆転し、その
結果、フォトディテクタ５６を含むフィードバックルー
プにおける制御の方向が逆になる。これにより、切換え
前の安定点が図４の（Ａ）におけるＶｂ１であるとすれ
ば、切り替え後の安定点はＶｂ２となる。その結果、チ
ャープパラメータαの正負が逆転する。このようにし
て、ダウンチャープ及びアップチャープを選択すること
ができる。
【００５０】この場合、元の安定点Ｖｂ１においては、
印加電圧の増大に従って光パワーが増大するが、切換え
後の安定点Ｖｂ２においては、印加電圧の増大に従って
光パワーが減少する。そこで、変調信号ＭＳにおけるハ
イレベル及びローレベルと、ＭＺ変調器２２から出力さ
れる光信号におけるハイレベル及びローレベルとの間の
関係を同一に保つために、変調信号ＭＳのための符号反
転回路６２が設けられているのである。
印加電圧の増大に従って光パワーが増大するが、切換え
後の安定点Ｖｂ２においては、印加電圧の増大に従って
光パワーが減少する。そこで、変調信号ＭＳにおけるハ
イレベル及びローレベルと、ＭＺ変調器２２から出力さ
れる光信号におけるハイレベル及びローレベルとの間の
関係を同一に保つために、変調信号ＭＳのための符号反
転回路６２が設けられているのである。
【００５１】図５は図１に示される利得飽和光アンプ６
の特性の例を示すグラフである。入力パワーＰS-inに対
する出力パワーＰS-outの変化が示されている。入力パ
ワーの閾値ＰS0までは、出力パワーＰS-outは入力パワ
ーＰS-inに比例し、入力パワーが閾値ＰS0に等しくなる
かそれよりも大きくなると、出力パワーはＰsatで一定
となる。
の特性の例を示すグラフである。入力パワーＰS-inに対
する出力パワーＰS-outの変化が示されている。入力パ
ワーの閾値ＰS0までは、出力パワーＰS-outは入力パワ
ーＰS-inに比例し、入力パワーが閾値ＰS0に等しくなる
かそれよりも大きくなると、出力パワーはＰsatで一定
となる。
【００５２】従って、図１に示されるシステムにおいて
利得飽和光アンプ６に供給される光信号のピークパワー
をＰS0よりも大きな値に設定することによって、パルス
のトップを平坦化して光信号を波形整形することができ
る。一般に、時間軸上で圧縮されたパルスのピーク付近
には最も高速の変調成分が含まれ易い。従って、利得飽
和光アンプ６を用いた波形整形により、信号スペクトル
の狭窄化が可能である。分散による波形歪みは、スペク
トル広がり（ビットレート）の二乗に比例して厳しくな
るので、スペクトルの狭窄化を行うことにより波形歪み
を低減し、伝送距離を拡大することができる。
利得飽和光アンプ６に供給される光信号のピークパワー
をＰS0よりも大きな値に設定することによって、パルス
のトップを平坦化して光信号を波形整形することができ
る。一般に、時間軸上で圧縮されたパルスのピーク付近
には最も高速の変調成分が含まれ易い。従って、利得飽
和光アンプ６を用いた波形整形により、信号スペクトル
の狭窄化が可能である。分散による波形歪みは、スペク
トル広がり（ビットレート）の二乗に比例して厳しくな
るので、スペクトルの狭窄化を行うことにより波形歪み
を低減し、伝送距離を拡大することができる。
【００５３】利得飽和光アンプ６に光信号が供給される
と、その光信号のパルスのピーク付近では立上り及び立
下り付近に比べてフォトン数が多くなるため利得飽和が
強くなる。この現象を用いると、圧縮された光信号のよ
うに振幅揺らぎを持ったパルスのピーク付近の振幅揺ら
ぎを抑圧することができる。利得飽和状態にない光半導
体等の光アンプにおいては、吸収回復時間或いはキャリ
ア密度変動の速度制限（通常数ＧＨｚ）のために入力光
信号の速度が制限され、制限速度よりも高速の信号に対
しては波形歪みが付加される。これに対して、利得飽和
状態にある光アンプにおいては、誘導放出によって過剰
なキャリアを活性層で再結合させるため、吸収回復時間
を短縮化することが可能である。十分な飽和状態におい
ては、数十ｐｓ以下の高速応答となるから、数十ｐｓ程
度或いはそれ以下の短パルス或いは数十から１００Ｇｂ
／ｓ程度の超高速信号に対しても波形整形が可能であ
る。
と、その光信号のパルスのピーク付近では立上り及び立
下り付近に比べてフォトン数が多くなるため利得飽和が
強くなる。この現象を用いると、圧縮された光信号のよ
うに振幅揺らぎを持ったパルスのピーク付近の振幅揺ら
ぎを抑圧することができる。利得飽和状態にない光半導
体等の光アンプにおいては、吸収回復時間或いはキャリ
ア密度変動の速度制限（通常数ＧＨｚ）のために入力光
信号の速度が制限され、制限速度よりも高速の信号に対
しては波形歪みが付加される。これに対して、利得飽和
状態にある光アンプにおいては、誘導放出によって過剰
なキャリアを活性層で再結合させるため、吸収回復時間
を短縮化することが可能である。十分な飽和状態におい
ては、数十ｐｓ以下の高速応答となるから、数十ｐｓ程
度或いはそれ以下の短パルス或いは数十から１００Ｇｂ
／ｓ程度の超高速信号に対しても波形整形が可能であ
る。
【００５４】このように、本発明によると、飽和利得を
有する光デバイスを用いて信号光のビットレートやパル
ス形状等に依存しない簡易な全光波形整形器を提供する
ことができる。また、その波形整形作用と光ファイバ伝
送路における光信号の時間軸上での圧縮とを組み合わせ
ることにより、伝送可能距離を拡大することができる。
有する光デバイスを用いて信号光のビットレートやパル
ス形状等に依存しない簡易な全光波形整形器を提供する
ことができる。また、その波形整形作用と光ファイバ伝
送路における光信号の時間軸上での圧縮とを組み合わせ
ることにより、伝送可能距離を拡大することができる。
【００５５】図１に示されるシステムにおいて、伝送距
離の拡大が可能になるのは次のように解釈することがで
きる。即ち、本発明が適用されない場合に第２の光ファ
イバ８のある長さ（或いはある分散）が伝送限界を与え
ていたとすると、本発明を適用して利得飽和光アンプ６
を用いて波形整形を行うことによって、波形整形された
光信号の波形及びスペクトルを送信時の波形及びスペク
トルに近づけることができ、第１の光ファイバ４の長さ
（あるいは分散）分だけ伝送限界を拡大することが可能
である。従って、分散に対するトレランスを第１の光フ
ァイバ４内の分散分だけ大きくすることができることに
なる。分散補償が適用されるシステムにおいては、信号
の高速化に伴って分散補償の精度に対する要求が高まっ
ている。これは、分散に対するトレランスがビットレー
トの二乗に比例して厳しくなるからである。本発明によ
ると、こうした分散トレランスを拡大することができ、
システム全体の分散に対するマージンを拡大して、ひい
てはシステムのコストダウンが可能になる。
離の拡大が可能になるのは次のように解釈することがで
きる。即ち、本発明が適用されない場合に第２の光ファ
イバ８のある長さ（或いはある分散）が伝送限界を与え
ていたとすると、本発明を適用して利得飽和光アンプ６
を用いて波形整形を行うことによって、波形整形された
光信号の波形及びスペクトルを送信時の波形及びスペク
トルに近づけることができ、第１の光ファイバ４の長さ
（あるいは分散）分だけ伝送限界を拡大することが可能
である。従って、分散に対するトレランスを第１の光フ
ァイバ４内の分散分だけ大きくすることができることに
なる。分散補償が適用されるシステムにおいては、信号
の高速化に伴って分散補償の精度に対する要求が高まっ
ている。これは、分散に対するトレランスがビットレー
トの二乗に比例して厳しくなるからである。本発明によ
ると、こうした分散トレランスを拡大することができ、
システム全体の分散に対するマージンを拡大して、ひい
てはシステムのコストダウンが可能になる。
【００５６】図６は本発明による光デバイスの実施形態
を示すブロック図である。この光デバイスは図１に示さ
れるシステムにおいて利得飽和光アンプ６として用いる
ことができる。この光デバイスは半導体光増幅器（ＳＯ
Ａ）６６を備えている。光ファイバを伝搬するのに従っ
て時間軸上で圧縮された光信号が、符号６８で示される
ように、半導体光増幅器６６に供給される。
を示すブロック図である。この光デバイスは図１に示さ
れるシステムにおいて利得飽和光アンプ６として用いる
ことができる。この光デバイスは半導体光増幅器（ＳＯ
Ａ）６６を備えている。光ファイバを伝搬するのに従っ
て時間軸上で圧縮された光信号が、符号６８で示される
ように、半導体光増幅器６６に供給される。
【００５７】半導体光増幅器６６は、入力パワーが増大
するのに従って飽和する利得を供給された光信号に与え
るように、駆動回路７０によって駆動電流を与えられて
いる。それにより、供給された光信号の波長がλSであ
る場合には、同じく波長λSの波形整形された光信号
が、符号７２で示されるように、半導体光増幅器６６か
ら出力される。
するのに従って飽和する利得を供給された光信号に与え
るように、駆動回路７０によって駆動電流を与えられて
いる。それにより、供給された光信号の波長がλSであ
る場合には、同じく波長λSの波形整形された光信号
が、符号７２で示されるように、半導体光増幅器６６か
ら出力される。
【００５８】但し、半導体光増幅器６６は自然放出光
（ＡＳＥ）雑音を放出し、信号のオフレベルにおいて
は、このＡＳＥ雑音が主に増幅されるため、特にオフレ
ベルにおいて雑音による劣化が顕著になることがある。
そこでこの実施形態では、供給される光信号の波長λS
と異なる波長λAを有するアシスト光を半導体光増幅器
６６に供給するために、光源７４が設けられている。こ
れにより、信号のオフレベルにおいても半導体光増幅器
６６ではアシスト光の増幅に殆どの利得が費やされるた
め、雑音による劣化を小さく抑えることが可能になる。
（ＡＳＥ）雑音を放出し、信号のオフレベルにおいて
は、このＡＳＥ雑音が主に増幅されるため、特にオフレ
ベルにおいて雑音による劣化が顕著になることがある。
そこでこの実施形態では、供給される光信号の波長λS
と異なる波長λAを有するアシスト光を半導体光増幅器
６６に供給するために、光源７４が設けられている。こ
れにより、信号のオフレベルにおいても半導体光増幅器
６６ではアシスト光の増幅に殆どの利得が費やされるた
め、雑音による劣化を小さく抑えることが可能になる。
【００５９】図７は本発明による光デバイスの他の実施
形態を示すブロック図である。この光デバイスは図１に
示されるシステムにおいて利得飽和光アンプ６として用
いることができる。この光デバイスは、レーザ発振可能
な波長の範囲として定義される阻止帯域（ストップバン
ド）を有する分布帰還（ＤＦＢ）レーザとしてのＤＦＢ
レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）７６を備えている。
阻止帯域の幅は例えば０．５乃至１．０ｎｍである。Ｄ
ＦＢ−ＬＤ７６は、阻止帯域に含まれる波長λ 0でレー
ザ発振するように、駆動回路７８によって駆動電流を与
えられている。発振の結果得られた発振レーザ光は、符
号８０で示されるように、ＤＦＢ−ＬＤ７６から出力さ
れる。発振レーザ光は一般的には連続波（ＣＷ）光であ
る。
形態を示すブロック図である。この光デバイスは図１に
示されるシステムにおいて利得飽和光アンプ６として用
いることができる。この光デバイスは、レーザ発振可能
な波長の範囲として定義される阻止帯域（ストップバン
ド）を有する分布帰還（ＤＦＢ）レーザとしてのＤＦＢ
レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）７６を備えている。
阻止帯域の幅は例えば０．５乃至１．０ｎｍである。Ｄ
ＦＢ−ＬＤ７６は、阻止帯域に含まれる波長λ 0でレー
ザ発振するように、駆動回路７８によって駆動電流を与
えられている。発振の結果得られた発振レーザ光は、符
号８０で示されるように、ＤＦＢ−ＬＤ７６から出力さ
れる。発振レーザ光は一般的には連続波（ＣＷ）光であ
る。
【００６０】発振状態にあるＤＦＢ−ＬＤ７６は、クラ
ンプされた一定の利得を発振レーザ光に関して有してい
る。この発振状態にあるＤＦＢ−ＬＤ７６に、阻止帯域
に含まれない波長λSを有する光信号が、符号８２で示
されるように供給される。供給された光信号はＤＦＢ−
ＬＤ７６内で波形整形され、その結果得られた光信号が
符号８４で示されるようにＤＦＢ−ＬＤ７６から出力さ
れる。出力光信号は波長λSを有している。
ンプされた一定の利得を発振レーザ光に関して有してい
る。この発振状態にあるＤＦＢ−ＬＤ７６に、阻止帯域
に含まれない波長λSを有する光信号が、符号８２で示
されるように供給される。供給された光信号はＤＦＢ−
ＬＤ７６内で波形整形され、その結果得られた光信号が
符号８４で示されるようにＤＦＢ−ＬＤ７６から出力さ
れる。出力光信号は波長λSを有している。
【００６１】ＤＦＢ−ＬＤ７６の駆動は、図示されたよ
うに駆動回路７８を用いてＤＦＢ−ＬＤ７６に一定の駆
動電流（バイアス電流）を供給することにより行い得る
が、本発明はこれに限定されず、光ポンピング等の他の
方法によりＤＦＢレーザが駆動されても良い。
うに駆動回路７８を用いてＤＦＢ−ＬＤ７６に一定の駆
動電流（バイアス電流）を供給することにより行い得る
が、本発明はこれに限定されず、光ポンピング等の他の
方法によりＤＦＢレーザが駆動されても良い。
【００６２】ＤＦＢ−ＬＤ７６が電流駆動される場合、
その駆動電流を一定値に設定すれば、レーザ発振及び信
号増幅に寄与するキャリア総数は一定であり、ＤＦＢ−
ＬＤ７６から出力される総フォトン数も一定となる。従
って、光パルスとして与えられる光信号を入射すると、
パルスのピーク付近では立上り及び立下り付近に比べて
フォトン数が多くなるため、利得飽和が強くなるという
効果が生じる。この効果を用いると、振幅揺らぎを持っ
た光信号のパルスのピーク付近の振幅揺らぎを抑圧する
ことができ、波形整形を行うことができる。
その駆動電流を一定値に設定すれば、レーザ発振及び信
号増幅に寄与するキャリア総数は一定であり、ＤＦＢ−
ＬＤ７６から出力される総フォトン数も一定となる。従
って、光パルスとして与えられる光信号を入射すると、
パルスのピーク付近では立上り及び立下り付近に比べて
フォトン数が多くなるため、利得飽和が強くなるという
効果が生じる。この効果を用いると、振幅揺らぎを持っ
た光信号のパルスのピーク付近の振幅揺らぎを抑圧する
ことができ、波形整形を行うことができる。
【００６３】このように、本発明のある側面によると、
出力飽和特性或いは飽和利得を有するＤＦＢレーザが用
いられ、その特性に基き、波形整形して得られた光信号
がＤＦＢレーザから出力される。
出力飽和特性或いは飽和利得を有するＤＦＢレーザが用
いられ、その特性に基き、波形整形して得られた光信号
がＤＦＢレーザから出力される。
【００６４】本発明によると、カスケード接続された複
数の光増幅器を用いた多段中継伝送システム等におい
て、ＡＳＥの累積による振幅雑音の累積を抑圧すること
も可能である。ＡＳＥの累積による波形劣化は、主に信
号／ＡＳＥビート雑音によるものであり、波形劣化は信
号パルスのピーク付近で最も顕著となる。従って、本発
明を適用することとなり、このような波形劣化を有効に
補償することができる。
数の光増幅器を用いた多段中継伝送システム等におい
て、ＡＳＥの累積による振幅雑音の累積を抑圧すること
も可能である。ＡＳＥの累積による波形劣化は、主に信
号／ＡＳＥビート雑音によるものであり、波形劣化は信
号パルスのピーク付近で最も顕著となる。従って、本発
明を適用することとなり、このような波形劣化を有効に
補償することができる。
【００６５】図７に示される実施形態のようにＤＦＢレ
ーザを用いた場合に、図５に示される特性において、一
定の飽和出力パワーＰsatが得られる理由は、入力パワ
ーＰs -inが閾値ＰS0に達するとレーザ発振が停止し、そ
れよりも大きな入力パワーでは利得が飽和して出力パワ
ーが一定になるところにある。従って、光信号がハイレ
ベル及びローレベルを有する光パルスによって与えられ
ている場合には、例えば、ローレベルをゼロレベルに設
定し、且つ、ハイレベルを閾値ＰS0よりも大きな値に設
定することによって、光信号のハイレベルでの振幅揺ら
ぎはＤＦＢレーザ内で有効に抑圧され得る。
ーザを用いた場合に、図５に示される特性において、一
定の飽和出力パワーＰsatが得られる理由は、入力パワ
ーＰs -inが閾値ＰS0に達するとレーザ発振が停止し、そ
れよりも大きな入力パワーでは利得が飽和して出力パワ
ーが一定になるところにある。従って、光信号がハイレ
ベル及びローレベルを有する光パルスによって与えられ
ている場合には、例えば、ローレベルをゼロレベルに設
定し、且つ、ハイレベルを閾値ＰS0よりも大きな値に設
定することによって、光信号のハイレベルでの振幅揺ら
ぎはＤＦＢレーザ内で有効に抑圧され得る。
【００６６】このように本発明のある側面によると、光
信号のハイレベルでの振幅揺らぎがＤＦＢレーザ（或い
は利得飽和光アンプ）内で抑圧されるように、光信号の
パワーが調節される。しかし、本発明はこれに限定され
ず、光信号のハイレベルが閾値ＰS0よりも小さな値に設
定されても良い。なぜならば、ＤＦＢレーザの動的特性
等によっては、閾値よりも小さな入力パワーに対しても
出力パワーが飽和する傾向にある場合があるからであ
る。
信号のハイレベルでの振幅揺らぎがＤＦＢレーザ（或い
は利得飽和光アンプ）内で抑圧されるように、光信号の
パワーが調節される。しかし、本発明はこれに限定され
ず、光信号のハイレベルが閾値ＰS0よりも小さな値に設
定されても良い。なぜならば、ＤＦＢレーザの動的特性
等によっては、閾値よりも小さな入力パワーに対しても
出力パワーが飽和する傾向にある場合があるからであ
る。
【００６７】図７に示される実施形態では、圧縮された
光信号をＤＦＢ−ＬＤ７６に供給するために、第１の光
ファイバ４（図１参照）の出力端とＤＦＢ−ＬＤ７６の
第一端とを光学的に結合するための図示しないレンズを
使用し得る。また、ＤＦＢ−ＬＤ７６から出力された光
信号を第２の光ファイバ８に効率良く導入するために、
第２の光ファイバ８の入力端とＤＦＢ−ＬＤ７６の第２
端とを光学的に結合する図示しないレンズが使用され得
る。各レンズは各ファイバの先端を加熱することにより
各ファイバと一体に形成され得る。
光信号をＤＦＢ−ＬＤ７６に供給するために、第１の光
ファイバ４（図１参照）の出力端とＤＦＢ−ＬＤ７６の
第一端とを光学的に結合するための図示しないレンズを
使用し得る。また、ＤＦＢ−ＬＤ７６から出力された光
信号を第２の光ファイバ８に効率良く導入するために、
第２の光ファイバ８の入力端とＤＦＢ−ＬＤ７６の第２
端とを光学的に結合する図示しないレンズが使用され得
る。各レンズは各ファイバの先端を加熱することにより
各ファイバと一体に形成され得る。
【００６８】ＤＦＢ−ＬＤ７６の阻止帯域は、レーザ発
振可能な波長の範囲として定義されるので、発振レーザ
光の波長λ0は阻止帯域に含まれている。供給されるべ
き光信号の波長λSは阻止帯域に含まれないことのみに
よって限定される。
振可能な波長の範囲として定義されるので、発振レーザ
光の波長λ0は阻止帯域に含まれている。供給されるべ
き光信号の波長λSは阻止帯域に含まれないことのみに
よって限定される。
【００６９】図７に示される光デバイスは、アシスト光
をＤＦＢ−ＬＤ７６に供給する光源８６を付加的に備え
ている。アシスト光はＤＦＢ−ＬＤ７６の阻止帯域に含
まれない波長λAを有している。波長λAは光信号の波長
λSに一致するか否かによって限定されないが、後段で
の信号処理を考慮すると、波長λAはλSと異なることが
望ましい。
をＤＦＢ−ＬＤ７６に供給する光源８６を付加的に備え
ている。アシスト光はＤＦＢ−ＬＤ７６の阻止帯域に含
まれない波長λAを有している。波長λAは光信号の波長
λSに一致するか否かによって限定されないが、後段で
の信号処理を考慮すると、波長λAはλSと異なることが
望ましい。
【００７０】アシスト光を用いることにより、特に光信
号のローレベルにおいて過剰なノイズの増加を抑えるこ
とができ、又、光信号のローレベルが連続する場合に不
所望なレーザ発振を防止して光デバイスの動作が安定に
なる、という技術的効果が生じる。アシスト光が用いら
れていない場合、光信号のローレベルに累積するＡＥＳ
−ＡＳＥビート雑音や伝送波形歪みによるローレベルの
乱れを効果的に抑圧することができないことがある。ま
た、光信号のハイレベル及びローレベルの変化に伴って
ＤＦＢ−ＬＤ７６の発振状態と発振停止状態とが繰り返
されるので、光デバイスの動作が不安定になることがあ
る。
号のローレベルにおいて過剰なノイズの増加を抑えるこ
とができ、又、光信号のローレベルが連続する場合に不
所望なレーザ発振を防止して光デバイスの動作が安定に
なる、という技術的効果が生じる。アシスト光が用いら
れていない場合、光信号のローレベルに累積するＡＥＳ
−ＡＳＥビート雑音や伝送波形歪みによるローレベルの
乱れを効果的に抑圧することができないことがある。ま
た、光信号のハイレベル及びローレベルの変化に伴って
ＤＦＢ−ＬＤ７６の発振状態と発振停止状態とが繰り返
されるので、光デバイスの動作が不安定になることがあ
る。
【００７１】この実施形態では、アシスト光は一定のパ
ワーを有している。従って、光信号のローレベルにおい
ても一定のパワーのアシスト光がＤＦＢ−ＬＤ７６に供
給されることとなり、上述した技術的効果が得られるも
のである。アシスト光のパワーは、例えば光信号のロー
レベルでの雑音の増加を抑圧するように調節される。
ワーを有している。従って、光信号のローレベルにおい
ても一定のパワーのアシスト光がＤＦＢ−ＬＤ７６に供
給されることとなり、上述した技術的効果が得られるも
のである。アシスト光のパワーは、例えば光信号のロー
レベルでの雑音の増加を抑圧するように調節される。
【００７２】図６及び図７に示される実施形態の各々に
おいては、アシスト光が光信号と同じ向きに伝搬するよ
うに光源７４及び８６が設けられているが、アシスト光
が光信号と逆向きに伝搬するように光源７４及び８６の
光学的な接続が変更されても良い。
おいては、アシスト光が光信号と同じ向きに伝搬するよ
うに光源７４及び８６が設けられているが、アシスト光
が光信号と逆向きに伝搬するように光源７４及び８６の
光学的な接続が変更されても良い。
【００７３】図６及び図７に示される実施形態の各々に
おいては、波形整形された光信号を抽出するために、波
長λSを含む通過帯域を有する光バンドパスフィルタを
用いるのが望ましい。これにより、図６に示される実施
形態では光信号をアシスト光と容易に分けることがで
き、又、図７に示される実施形態では光信号をアシスト
光及び発振レーザ光と容易に分けることができる。又、
必要に応じて光アンプ及び光アイソレータ等の付加的な
光デバイスを設けてもよい。
おいては、波形整形された光信号を抽出するために、波
長λSを含む通過帯域を有する光バンドパスフィルタを
用いるのが望ましい。これにより、図６に示される実施
形態では光信号をアシスト光と容易に分けることがで
き、又、図７に示される実施形態では光信号をアシスト
光及び発振レーザ光と容易に分けることができる。又、
必要に応じて光アンプ及び光アイソレータ等の付加的な
光デバイスを設けてもよい。
【００７４】尚、ＤＦＢレーザを用いた波形整形に関す
る付加的な詳細については特願平１１−１３３５７６号
に記載されている。
る付加的な詳細については特願平１１−１３３５７６号
に記載されている。
【００７５】図８は本発明によるシステムの第２実施形
態を示すブロック図である。このシステムは、図１に示
される第１実施形態と対比して、第１の光ファイバ４の
分散を補償する分散補償器８８が第１の光ファイバ４に
沿って付加的に設けられている点で特徴付けられる。第
１の光ファイバ４での伝送中に分散により歪んだ波形
は、分散補償器８８により補償される。このとき、第１
の光ファイバ１及び分散補償器８８の分散と、送信機２
から出力される光信号に与えられるプリチャーピング、
光パワー及び分散補償量を適切に設定して、利得飽和光
アンプ６に供給される光信号が時間軸上で圧縮されるよ
うにする。そして、利得飽和光アンプ６により波形整形
を行った後、第２の光ファイバ８により光信号を受信機
１０まで伝送する。
態を示すブロック図である。このシステムは、図１に示
される第１実施形態と対比して、第１の光ファイバ４の
分散を補償する分散補償器８８が第１の光ファイバ４に
沿って付加的に設けられている点で特徴付けられる。第
１の光ファイバ４での伝送中に分散により歪んだ波形
は、分散補償器８８により補償される。このとき、第１
の光ファイバ１及び分散補償器８８の分散と、送信機２
から出力される光信号に与えられるプリチャーピング、
光パワー及び分散補償量を適切に設定して、利得飽和光
アンプ６に供給される光信号が時間軸上で圧縮されるよ
うにする。そして、利得飽和光アンプ６により波形整形
を行った後、第２の光ファイバ８により光信号を受信機
１０まで伝送する。
【００７６】通常、高い光ＳＮＲを確保するためには、
できるだけ高いパワーで伝送するのが望ましいが、こう
すると非線形効果によりスペクトルが広がり、分散によ
り波形歪みが大きくなる。しかしながら、異常分散とア
ップチャープとの組み合わせの場合のようにパルス圧縮
を与えることにより、波形歪みを少なくして、光ＳＮＲ
を高くすることができる。この場合、パルス圧縮を受け
た信号は帯域が拡大しているため、更に伝送をするため
の波形歪みが特に著しくなるが、本発明に従って最も高
速変調成分の多いパルスのトップ部分を平坦化すること
によりスペクトルを狭め、第２の光ファイバ８における
伝送波形歪みをより小さく抑えることにより、伝送距離
を拡大することができる。また、分散補償を光アンプに
よる多段中継伝送に適用した長距離伝送においては、信
号光と光アンプのＡＳＥ雑音光とのビート雑音が伝送距
離の制限要因となるが、本発明によればこのビート雑音
を抑圧でき、更に伝送距離の拡大が可能となる。
できるだけ高いパワーで伝送するのが望ましいが、こう
すると非線形効果によりスペクトルが広がり、分散によ
り波形歪みが大きくなる。しかしながら、異常分散とア
ップチャープとの組み合わせの場合のようにパルス圧縮
を与えることにより、波形歪みを少なくして、光ＳＮＲ
を高くすることができる。この場合、パルス圧縮を受け
た信号は帯域が拡大しているため、更に伝送をするため
の波形歪みが特に著しくなるが、本発明に従って最も高
速変調成分の多いパルスのトップ部分を平坦化すること
によりスペクトルを狭め、第２の光ファイバ８における
伝送波形歪みをより小さく抑えることにより、伝送距離
を拡大することができる。また、分散補償を光アンプに
よる多段中継伝送に適用した長距離伝送においては、信
号光と光アンプのＡＳＥ雑音光とのビート雑音が伝送距
離の制限要因となるが、本発明によればこのビート雑音
を抑圧でき、更に伝送距離の拡大が可能となる。
【００７７】図示はしないが、第２の光ファイバ８の分
散を補償する分散補償器を第２の光ファイバ８に沿って
設けることによって、更なる伝送距離の拡大が可能にな
る。
散を補償する分散補償器を第２の光ファイバ８に沿って
設けることによって、更なる伝送距離の拡大が可能にな
る。
【００７８】図９は本発明によるシステムの第３実施形
態を示すブロック図である。このシステムは、図１に示
される第１実施形態と対比して、送信機２から出力され
る光信号に与えられるプリチャーピング、光パワー、フ
ァイバの分散値及び位相共役器９０を設置する位置を適
切に設定して、利得飽和光アンプ６に供給される光信号
が時間軸上で圧縮されるようにしている点で特徴付けら
れる。光位相共役器９０は例えば第１の光ファイバ４の
分散が実質的に等分される点の近傍に設けられる。
態を示すブロック図である。このシステムは、図１に示
される第１実施形態と対比して、送信機２から出力され
る光信号に与えられるプリチャーピング、光パワー、フ
ァイバの分散値及び位相共役器９０を設置する位置を適
切に設定して、利得飽和光アンプ６に供給される光信号
が時間軸上で圧縮されるようにしている点で特徴付けら
れる。光位相共役器９０は例えば第１の光ファイバ４の
分散が実質的に等分される点の近傍に設けられる。
【００７９】光位相共役器９０は、例えば、非線形光学
媒質と、非線形光学媒質において非縮退型の四光波混合
により光信号が位相共役変換（波長変換）されるように
ポンプ光を非線形光学媒質に供給するポンプ源とから構
成することができる。非線形光学媒質として光ファイバ
が用いられる場合には、その光ファイバのゼロ分散波長
にポンプ光の波長を一致させておくことによって、位相
整合条件が満たされ易くなり、高い変換効率及び広い変
換帯域を得ることができる。
媒質と、非線形光学媒質において非縮退型の四光波混合
により光信号が位相共役変換（波長変換）されるように
ポンプ光を非線形光学媒質に供給するポンプ源とから構
成することができる。非線形光学媒質として光ファイバ
が用いられる場合には、その光ファイバのゼロ分散波長
にポンプ光の波長を一致させておくことによって、位相
整合条件が満たされ易くなり、高い変換効率及び広い変
換帯域を得ることができる。
【００８０】光位相共役器９０を採用したことにより、
第１の光ファイバ４において生じる伝送路分散による位
相変化を補償することができることに加えて、光信号の
高いパワー等に起因する第１の光ファイバ４内における
非線形効果も補償可能である。従って、本発明による効
果と相俟って、伝送距離を拡大することができる。ま
た、光位相共役による波形歪補償を光アンプによる多段
中継伝送に適用した長距離伝送においては、信号光と光
アンプのＡＳＥ雑音光とのビート雑音が伝送距離の制限
要因となるが、本発明によればこのビート雑音を抑圧で
き、更に伝送距離の拡大が可能となる。
第１の光ファイバ４において生じる伝送路分散による位
相変化を補償することができることに加えて、光信号の
高いパワー等に起因する第１の光ファイバ４内における
非線形効果も補償可能である。従って、本発明による効
果と相俟って、伝送距離を拡大することができる。ま
た、光位相共役による波形歪補償を光アンプによる多段
中継伝送に適用した長距離伝送においては、信号光と光
アンプのＡＳＥ雑音光とのビート雑音が伝送距離の制限
要因となるが、本発明によればこのビート雑音を抑圧で
き、更に伝送距離の拡大が可能となる。
【００８１】図示はしないが、第２の光ファイバ８の分
散が実質的に等分される点の近傍に光位相共役器を付加
的に設けても良い。この場合、第２の光ファイバ８にお
ける伝送波形歪みをより小さく抑えることができ、伝送
距離を更に拡大することができる。
散が実質的に等分される点の近傍に光位相共役器を付加
的に設けても良い。この場合、第２の光ファイバ８にお
ける伝送波形歪みをより小さく抑えることができ、伝送
距離を更に拡大することができる。
【００８２】図１０は本発明によるシステムの第４実施
形態を示すブロック図である。このシステムは、図１に
示される第１実施形態と対比して、第１及び第２の光フ
ァイバ４及び８の各々に沿って少なくとも一つの光アン
プ９２が付加的に設けられている点で特徴付けられる。
このような多中継伝送システムにおいては、前述したよ
うに、本発明を適用することによって、ＡＳＥの累積に
よる振幅雑音の累積を抑圧することができる。また、第
１の光ファイバ４に沿って設けられる光アンプ９２の利
得を調節することによって、利得飽和光アンプ６に供給
される圧縮された光信号のピークパワーを光アンプ６に
おいて飽和利得を与えるパワーの閾値よりも高く設定す
るのが容易である。
形態を示すブロック図である。このシステムは、図１に
示される第１実施形態と対比して、第１及び第２の光フ
ァイバ４及び８の各々に沿って少なくとも一つの光アン
プ９２が付加的に設けられている点で特徴付けられる。
このような多中継伝送システムにおいては、前述したよ
うに、本発明を適用することによって、ＡＳＥの累積に
よる振幅雑音の累積を抑圧することができる。また、第
１の光ファイバ４に沿って設けられる光アンプ９２の利
得を調節することによって、利得飽和光アンプ６に供給
される圧縮された光信号のピークパワーを光アンプ６に
おいて飽和利得を与えるパワーの閾値よりも高く設定す
るのが容易である。
【００８３】以上説明した本発明によるシステムの実施
形態では、利得飽和光アンプ６は送信機２と受信機１０
とを結ぶ光ファイバ伝送路の途中に設けられている。従
って、利得飽和光アンプ６は、全光２Ｒ再生中継器或い
は全光３Ｒ再生中継器の波形整形セクションとして用い
ることができる。図示はしないが、第２の光ファイバ８
を省略して、利得飽和光アンプ６を受信機内に設けても
良い。
形態では、利得飽和光アンプ６は送信機２と受信機１０
とを結ぶ光ファイバ伝送路の途中に設けられている。従
って、利得飽和光アンプ６は、全光２Ｒ再生中継器或い
は全光３Ｒ再生中継器の波形整形セクションとして用い
ることができる。図示はしないが、第２の光ファイバ８
を省略して、利得飽和光アンプ６を受信機内に設けても
良い。
【００８４】本発明はＷＤＭ（波長分割多重）と組み合
わせて実施しても良い。例えば、図１に示されるシステ
ムにおいては、利得飽和光アンプ６により全チャネルを
一括して補償することができる場合には、図１に示され
るシステムをそのままＷＤＭに適用することができる。
ＷＤＭのチャネル間クロストーク等の影響により１台の
利得飽和光アンプ６で全チャネルを一括して補償するこ
とができない場合には、第１の光ファイバ４により伝送
されたＷＤＭ信号光を例えば光デマルチプレクサを用い
てチャネルごとに或いは適当な数の複数のチャネルごと
に分岐した後、複数の利得飽和光アンプを用いて各チャ
ネルごとに或いは適当な数の各複数のチャネルごとに波
形整形を行ってその後光マルチプレクサを用いて合流し
て第２の光ファイバ８により伝送するようにすれば良
い。
わせて実施しても良い。例えば、図１に示されるシステ
ムにおいては、利得飽和光アンプ６により全チャネルを
一括して補償することができる場合には、図１に示され
るシステムをそのままＷＤＭに適用することができる。
ＷＤＭのチャネル間クロストーク等の影響により１台の
利得飽和光アンプ６で全チャネルを一括して補償するこ
とができない場合には、第１の光ファイバ４により伝送
されたＷＤＭ信号光を例えば光デマルチプレクサを用い
てチャネルごとに或いは適当な数の複数のチャネルごと
に分岐した後、複数の利得飽和光アンプを用いて各チャ
ネルごとに或いは適当な数の各複数のチャネルごとに波
形整形を行ってその後光マルチプレクサを用いて合流し
て第２の光ファイバ８により伝送するようにすれば良
い。
【００８５】続いて、本発明の実証実験について図１１
乃至図１４により説明する。
乃至図１４により説明する。
【００８６】図１１は実証実験に用いたシステムのブロ
ック図である。波長１５５８ｎｍの信号光（Ｓｉｇｎａ
ｌ）を電界吸収（ＥＡ）型変調器（ＥＡ ｍｏｄ．）を
用いて１０ＧＨｚの正弦波で強度変調し、更にＬＮ変調
器（ＬＮ ｍｏｄ．）を用いて１０Ｇｂ／ｓのランダム
信号（ＰＮ：２23-1）で変調した。生成されたパルスは
幅約３０ｐｓのＲＺパルスであった。
ック図である。波長１５５８ｎｍの信号光（Ｓｉｇｎａ
ｌ）を電界吸収（ＥＡ）型変調器（ＥＡ ｍｏｄ．）を
用いて１０ＧＨｚの正弦波で強度変調し、更にＬＮ変調
器（ＬＮ ｍｏｄ．）を用いて１０Ｇｂ／ｓのランダム
信号（ＰＮ：２23-1）で変調した。生成されたパルスは
幅約３０ｐｓのＲＺパルスであった。
【００８７】このＲＺ変調パルスを長さ２０ｋｍ、分散
約＋１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの単一モードファイバ（Ｆｉ
ｂｅｒ−１）で伝送後、波長１５４０ｎｍのアシスト光
（Ａｓｓｉｓｔ）と合波した後、利得飽和光アンプ或い
は利得クランプト光アンプとしてのＤＦＢ−ＬＤに入力
した。このとき、ＤＦＢ−ＬＤに入力したアシスト光の
パワーは約１５ｍＷであった。ＤＦＢ−ＬＤの駆動電流
は４００ｍＡであり、発振波長は１５５０ｎｍ、発振パ
ワーは約４０ｎＷであった。ＤＦＢ−ＬＤから出力した
信号光は、Ｆｉｂｅｒ−１と同じ分散を持ち、長さＬの
単一モードファイバ（Ｆｉｂｅｒ−２）で伝送した後、
受信機（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）により受信した。
約＋１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの単一モードファイバ（Ｆｉ
ｂｅｒ−１）で伝送後、波長１５４０ｎｍのアシスト光
（Ａｓｓｉｓｔ）と合波した後、利得飽和光アンプ或い
は利得クランプト光アンプとしてのＤＦＢ−ＬＤに入力
した。このとき、ＤＦＢ−ＬＤに入力したアシスト光の
パワーは約１５ｍＷであった。ＤＦＢ−ＬＤの駆動電流
は４００ｍＡであり、発振波長は１５５０ｎｍ、発振パ
ワーは約４０ｎＷであった。ＤＦＢ−ＬＤから出力した
信号光は、Ｆｉｂｅｒ−１と同じ分散を持ち、長さＬの
単一モードファイバ（Ｆｉｂｅｒ−２）で伝送した後、
受信機（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）により受信した。
【００８８】図１２は実験で用いられたＤＦＢ−ＬＤの
入力パワーＰSinに対する出力パワーＰSoutの変化の測
定結果を示すグラフである。この測定では、変調されて
いない信号光を用いた。入力が約８ｍＷ以上で出力パワ
ーが飽和していることがわかる。
入力パワーＰSinに対する出力パワーＰSoutの変化の測
定結果を示すグラフである。この測定では、変調されて
いない信号光を用いた。入力が約８ｍＷ以上で出力パワ
ーが飽和していることがわかる。
【００８９】次に、変調されたＲＺパルスに対して、そ
のピークパワーが上述の測定された閾値８ｍＷを十分超
えるように設定を行って、伝送実験を行った。波形の変
化の様子を図１３の（Ａ）〜（Ｅ）に示す。（Ａ）はオ
リジナルの波形、（Ｂ）はＤＦＢ−ＬＤの入力波形、
（Ｃ）はＤＦＢ−ＬＤの出力波形、（Ｄ）はＤＦＢ−Ｌ
Ｄによる波形整形を行わなかった場合におけるＬ＝４０
ｋｍでの受信波形、（Ｅ）はＤＦＢ−ＬＤによる波形整
形を行った場合におけるＬ＝４０ｋｍでの受信波形であ
る。ＤＦＢ−ＬＤを用いた波形整形により、パルスのピ
ーク付近が若干縦方向に潰されており、４０ｋｍ伝送に
おける波形整形による波形の劣化抑制の効果が顕著に見
られた。ＤＦＢ−ＬＤを通さない場合には、分散と非線
形効果により著しく波形が歪んでいるが（Ｄ）、ＤＦＢ
−ＬＤを通すことにより、その歪みが抑圧されているの
が明白である（Ｅ）。
のピークパワーが上述の測定された閾値８ｍＷを十分超
えるように設定を行って、伝送実験を行った。波形の変
化の様子を図１３の（Ａ）〜（Ｅ）に示す。（Ａ）はオ
リジナルの波形、（Ｂ）はＤＦＢ−ＬＤの入力波形、
（Ｃ）はＤＦＢ−ＬＤの出力波形、（Ｄ）はＤＦＢ−Ｌ
Ｄによる波形整形を行わなかった場合におけるＬ＝４０
ｋｍでの受信波形、（Ｅ）はＤＦＢ−ＬＤによる波形整
形を行った場合におけるＬ＝４０ｋｍでの受信波形であ
る。ＤＦＢ−ＬＤを用いた波形整形により、パルスのピ
ーク付近が若干縦方向に潰されており、４０ｋｍ伝送に
おける波形整形による波形の劣化抑制の効果が顕著に見
られた。ＤＦＢ−ＬＤを通さない場合には、分散と非線
形効果により著しく波形が歪んでいるが（Ｄ）、ＤＦＢ
−ＬＤを通すことにより、その歪みが抑圧されているの
が明白である（Ｅ）。
【００９０】図１４に伝送距離に対するパワーペナルテ
ィ（ＢＥＲ＝１０-9）の変化の様子を示す。ＤＦＢ−Ｌ
Ｄを用いることにより、伝送距離が１５乃至２０ｋｍ拡
大していることがわかる。即ち、本発明による方法によ
り、分散補償無しにＤＦＢ−ＬＤを設けた点の前２０ｋ
ｍ分伝送距離を拡大可能であることが確認された。
ィ（ＢＥＲ＝１０-9）の変化の様子を示す。ＤＦＢ−Ｌ
Ｄを用いることにより、伝送距離が１５乃至２０ｋｍ拡
大していることがわかる。即ち、本発明による方法によ
り、分散補償無しにＤＦＢ−ＬＤを設けた点の前２０ｋ
ｍ分伝送距離を拡大可能であることが確認された。
【００９１】本発明の方法による効果はビットレートや
パルス形状に依存しない。実際、この実験で用いた３０
ｐｓのＲＺパルスは３０Ｇｂ／ｓ以上のビットレートに
相当するものであり、十分高速伝送に適用可能であるこ
とが明らかである。本発明は簡易な方法でありながら、
伝送距離を（分散補償無しに）拡大可能である。また、
システムの分散に対するトレランスを拡大可能であり、
特に高ビットレートにおいて大きな問題となる分散補償
の厳しい設定精度を緩和可能である。
パルス形状に依存しない。実際、この実験で用いた３０
ｐｓのＲＺパルスは３０Ｇｂ／ｓ以上のビットレートに
相当するものであり、十分高速伝送に適用可能であるこ
とが明らかである。本発明は簡易な方法でありながら、
伝送距離を（分散補償無しに）拡大可能である。また、
システムの分散に対するトレランスを拡大可能であり、
特に高ビットレートにおいて大きな問題となる分散補償
の厳しい設定精度を緩和可能である。
【００９２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
伝送可能距離を拡大することができる光ファイバ伝送の
ための方法の提供が可能になるという効果が生じる。ま
た、そのような方法に適用可能な新規な光デバイス及び
システムの提供が可能になるという効果もある。
伝送可能距離を拡大することができる光ファイバ伝送の
ための方法の提供が可能になるという効果が生じる。ま
た、そのような方法に適用可能な新規な光デバイス及び
システムの提供が可能になるという効果もある。
【図１】図１は本発明によるシステムの第１実施形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】図２は本発明によるシステムに適用可能な送信
機の実施形態を示すブロック図である。
機の実施形態を示すブロック図である。
【図３】図３は動作点安定化の原理を説明するための図
である。
である。
【図４】図４の（Ａ）〜（Ｄ）はチャープパラメータの
切り替えを説明するための図である。
切り替えを説明するための図である。
【図５】図５は利得飽和光アンプの特性の例を示すグラ
フである。
フである。
【図６】図６は本発明による光デバイスの実施形態を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図７】図７は本発明による光デバイスの他の実施形態
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図８】図８は本発明によるシステムの第２実施形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図９】図９は本発明によるシステムの第３実施形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図１０】図１０は本発明によるシステムの第４実施形
態を示すブロック図である。
態を示すブロック図である。
【図１１】図１１は実証実験に用いたシステムのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１２】図１２は実験で用いたＤＦＢ−ＬＤの特性を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図１３】図１３の（Ａ）〜（Ｅ）は実験結果を示す波
形図である。
形図である。
【図１４】図１４は実験におけるパワーペナルティの改
善を示すグラフである。
善を示すグラフである。
２ 送信機 ４ 第１の光ファイバ ６ 利得飽和光アンプ ８ 第２の光ファイバ １０ 受信機
Claims (27)
- 【請求項１】 （ａ） 分散を有する第１の光ファイバ
を提供するステップと、 （ｂ） 上記第１の光ファイバに光信号を供給し、上記
光信号が上記第１の光ファイバを伝搬するのに従って時
間軸上で圧縮されるようにするステップと、 （ｃ） 上記第１の光ファイバから出力された圧縮され
た光信号を飽和利得を有する光デバイスに供給するステ
ップとを備えた方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、 上記光デバイスから出力された光信号を第２の光ファイ
バに供給するステップを更に備えた方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の方法であって、 上記第１の光ファイバに沿って少なくとも一つの光増幅
器を設けるステップと、 上記圧縮された光信号のピークパワーが上記飽和利得を
与えるパワーの閾値よりも高くなるように調節するステ
ップとを更に備えた方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の方法であって、 上記第１の光ファイバの分散は正常分散であり、 上記ステップ（ｂ）は上記光信号がダウンチャープを有
するようにプリチャーピングを施すステップを含む方
法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の方法であって、 上記第１の光ファイバの分散は異常分散であり、 上記ステップ（ｂ）は上記光信号がアップチャープを有
するようにプリチャーピングを施すステップを含む方
法。 - 【請求項６】 請求項１に記載の方法であって、 上記ステップ（ｂ）は上記第１の光ファイバの分散及び
上記光信号のパワーを適切に設定するステップを含む方
法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の方法であって、 上記第１の光ファイバの分散を補償する分散補償器を上
記第１の光ファイバに沿って設けるステップを更に備え
た方法。 - 【請求項８】 請求項２に記載の方法であって、 上記第２の光ファイバの分散を補償する分散補償器を上
記第２の光ファイバに沿って設けるステップを更に備え
た方法。 - 【請求項９】 請求項１に記載の方法であって、 上記第１の光ファイバの分散が実質的に等分される点の
近傍に光位相共役器を設けるステップを更に備えた方
法。 - 【請求項１０】 請求項２に記載の方法であって、 上記第２の光ファイバの分散が実質的に等分される点の
近傍に光位相共役器を設けるステップを更に備えた方
法。 - 【請求項１１】 光ファイバを伝搬するのに従って時間
軸上で圧縮された光信号が供給される光デバイスであっ
て、 入力パワーが増大するのに従って飽和する利得を上記光
信号に与える半導体光増幅器を備えた光デバイス。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の光デバイスであっ
て、 上記光信号の波長と異なる波長を有するアシスト光を上
記半導体光増幅器に供給する光源を更に備えた光デバイ
ス。 - 【請求項１３】 光ファイバを伝搬するのに従って時間
軸上で圧縮された光信号が供給される光デバイスであっ
て、 分布帰還（ＤＦＢ）レーザと、 上記ＤＦＢレーザが第１の波長で発振するように上記Ｄ
ＦＢレーザに電流を供給する回路とを備え、 上記光信号は上記第１の波長と異なる第２の波長を有
し、それにより上記ＤＦＢレーザは入力パワーが増大す
るのに従って飽和する利得を上記光信号に与える光デバ
イス。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の光デバイスであっ
て、 上記第１の波長と異なる第３の波長を有するアシスト光
を上記ＤＦＢレーザに供給する光源を更に備えた光デバ
イス。 - 【請求項１５】 光信号を出力する光送信機と、 上記光信号が伝搬するのに従って時間軸上で圧縮される
ように設けられた第１の光ファイバと、 上記第１の光ファイバから出力された圧縮された光信号
が供給される飽和利得を有する光デバイスとを備えたシ
ステム。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載のシステムであっ
て、 上記光デバイスから出力された光信号が供給される第２
の光ファイバを更に備えたシステム。 - 【請求項１７】 請求項１５に記載のシステムであっ
て、 上記光デバイスは入力パワーが増大するのに従って飽和
する利得を上記光信号に与える半導体光増幅器を備えて
いるシステム。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載のシステムであっ
て、 上記光デバイスは上記光信号の波長と異なる波長を有す
るアシスト光を上記半導体光増幅器に供給する光源を更
に備えているシステム。 - 【請求項１９】 請求項１５に記載のシステムであっ
て、 上記光デバイスは、分布帰還（ＤＦＢ）レーザと、上記
ＤＦＢレーザが第１の波長で発振するように上記ＤＦＢ
レーザに電流を供給する回路とを備えており、 上記光信号は上記第１の波長と異なる第２の波長を有
し、それにより上記ＤＦＢレーザは入力パワーが増大す
るのに従って飽和する利得を上記光信号に与えるシステ
ム。 - 【請求項２０】 請求項１９に記載のシステムであっ
て、 上記光デバイスは上記第１の波長と異なる第３の波長を
有するアシスト光を上記ＤＦＢレーザに供給する光源を
更に備えているシステム。 - 【請求項２１】 請求項１５に記載のシステムであっ
て、 上記第１の光ファイバに沿って設けられた少なくとも一
つの光増幅器を更に備え、 上記圧縮された光信号のピークパワーは上記飽和利得を
与えるパワーの閾値よりも高くなるように設定されるシ
ステム。 - 【請求項２２】 請求項１５に記載のシステムであっ
て、 上記第１の光ファイバは正常分散を有し、 上記光送信機は上記光信号がダウンチャープを有するよ
うにプリチャーピングを施す手段を含むシステム。 - 【請求項２３】 請求項１５に記載のシステムであっ
て、 上記第１の光ファイバは異常分散を有し、 上記光送信機は上記光信号がアップチャープを有するよ
うにプリチャーピングを施す手段を含むシステム。 - 【請求項２４】 請求項１５に記載のシステムであっ
て、 上記第１の光ファイバに沿って設けられ上記第１の光フ
ァイバの分散を補償する分散補償器を更に備えたシステ
ム。 - 【請求項２５】 請求項１６に記載のシステムであっ
て、 上記第２の光ファイバに沿って設けられ上記第２の光フ
ァイバの分散を補償する分散補償器を更に備えたシステ
ム。 - 【請求項２６】 請求項１５に記載のシステムであっ
て、 上記第１の光ファイバの分散が実質的に等分される点の
近傍に設けられた光位相共役器を更に備えたシステム。 - 【請求項２７】 請求項１６に記載のシステムであっ
て、 上記第２の光ファイバの分散が実質的に等分される点の
近傍に設けられた光位相共役器を更に備えたシステム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23985499A JP3784585B2 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 光ファイバ伝送のための方法、光デバイス及びシステム |
| US09/637,640 US6847758B1 (en) | 1999-08-26 | 2000-08-14 | Method, optical device, and system for optical fiber transmission |
| EP00117391.3A EP1079552B1 (en) | 1999-08-26 | 2000-08-24 | Method, optical device, and system for optical fiber transmission |
| US11/012,115 US7379637B2 (en) | 1999-08-26 | 2004-12-16 | Method, optical device, and system for optical fiber transmission |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23985499A JP3784585B2 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 光ファイバ伝送のための方法、光デバイス及びシステム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001069080A true JP2001069080A (ja) | 2001-03-16 |
| JP3784585B2 JP3784585B2 (ja) | 2006-06-14 |
Family
ID=17050876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23985499A Expired - Fee Related JP3784585B2 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 光ファイバ伝送のための方法、光デバイス及びシステム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6847758B1 (ja) |
| EP (1) | EP1079552B1 (ja) |
| JP (1) | JP3784585B2 (ja) |
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