JP2001285198A - 光伝送システム - Google Patents
光伝送システムInfo
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2543—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to fibre non-linearities, e.g. Kerr effect
Abstract
(57)【要約】
【課題】 長距離通信システムにおけるファイバの非直
線性を解決する。 【解決手段】 光ファイバ光路を用いるシステムにおい
て（特に、ＤＷＤＭを用いて比較的高い電力信号を低散
乱ファイバ内に送り込むシステムにおいて）、光伝送シ
ステムは、交互の反復サイトに光位相共役器２００を備
えるように形成されて、４波混合及び他のカー効果の非
線形性の存在を最小にする。ラマン利得は、ファイバ１
６０の長さに沿った「負の吸収」を実現するために各フ
ァイバスパン１６０に含まれ、これにより各スパンの長
さに沿って本質的に対称な電力分布を実現する。そし
て、光位相共役器２００の各々の側面での対称な電力分
布の存在が性能を大きく改善する。
線性を解決する。 【解決手段】 光ファイバ光路を用いるシステムにおい
て（特に、ＤＷＤＭを用いて比較的高い電力信号を低散
乱ファイバ内に送り込むシステムにおいて）、光伝送シ
ステムは、交互の反復サイトに光位相共役器２００を備
えるように形成されて、４波混合及び他のカー効果の非
線形性の存在を最小にする。ラマン利得は、ファイバ１
６０の長さに沿った「負の吸収」を実現するために各フ
ァイバスパン１６０に含まれ、これにより各スパンの長
さに沿って本質的に対称な電力分布を実現する。そし
て、光位相共役器２００の各々の側面での対称な電力分
布の存在が性能を大きく改善する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速の光伝送シス
テムに関し、特に、ラマン増幅を有する光位相共役器を
利用して伝送ファイバにおける４波混合及び他のカー効
果の非線形性を低減する光伝送システムに関する。
テムに関し、特に、ラマン増幅を有する光位相共役器を
利用して伝送ファイバにおける４波混合及び他のカー効
果の非線形性を低減する光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】伝送媒体として光ファイバを利用する光
通信システムにおいては、より高速のシステムデータレ
ートやより長い非反復距離を実現するには、波長分散や
ファイバの非直線性という大きな障害がある。波長分散
はしばしば単に「分散」として表現され、（光ファイバ
のような）光伝送媒体を通過する光信号の速度が光信号
波長の関数として変化する現象である。
通信システムにおいては、より高速のシステムデータレ
ートやより長い非反復距離を実現するには、波長分散や
ファイバの非直線性という大きな障害がある。波長分散
はしばしば単に「分散」として表現され、（光ファイバ
のような）光伝送媒体を通過する光信号の速度が光信号
波長の関数として変化する現象である。
【０００３】波長分散の問題は、世界中に存在する光伝
送システムの基礎構造の多くを編成している標準の単一
モードファイバ（ＳＭＦ）において特に大きい。標準の
ＳＭＦは一般的に約１３３０ｎｍの波長において分散ゼ
ロを示し、分散ゼロの波長より長い波長になると正の分
散をもつ。
送システムの基礎構造の多くを編成している標準の単一
モードファイバ（ＳＭＦ）において特に大きい。標準の
ＳＭＦは一般的に約１３３０ｎｍの波長において分散ゼ
ロを示し、分散ゼロの波長より長い波長になると正の分
散をもつ。
【０００４】分散は周波数に対するファイバの伝搬定数
における変化に置き換えて表される。一次及び二次の群
速度分散は、角周波数ωに対するファイバ伝搬定数βの
第２及び第３の微分係数又はβ2及びβ3を表す。これよ
り高い次数の項はほとんどの場合において、ほぼゼロと
見なすことができる。
における変化に置き換えて表される。一次及び二次の群
速度分散は、角周波数ωに対するファイバ伝搬定数βの
第２及び第３の微分係数又はβ2及びβ3を表す。これよ
り高い次数の項はほとんどの場合において、ほぼゼロと
見なすことができる。
【０００５】光波伝送システムにおいて使用する場合に
は、一次及び二次の分散は波長に対する微分係数に置き
換えて表現されるのが普通である。このため、一般的に
一次の群速度分散は、パルス波長における変化に対する
ファイバの単位長さでのパルス伝搬時間における変化と
して表現される。この場合において、シンボルＤ（λ）
は一次の群速度分散を示すものとしてよく用いられ、そ
の単位は一般的にナノキロメータに対するピコ秒（ｐｓ
／ｎｍ−ｋｍ）である。二次の群速度分散はλｐｓ／ｎ
ｍ2の単位が用いられ、Ｄ（λ）の波長に対する微分係
数として表現される。
は、一次及び二次の分散は波長に対する微分係数に置き
換えて表現されるのが普通である。このため、一般的に
一次の群速度分散は、パルス波長における変化に対する
ファイバの単位長さでのパルス伝搬時間における変化と
して表現される。この場合において、シンボルＤ（λ）
は一次の群速度分散を示すものとしてよく用いられ、そ
の単位は一般的にナノキロメータに対するピコ秒（ｐｓ
／ｎｍ−ｋｍ）である。二次の群速度分散はλｐｓ／ｎ
ｍ2の単位が用いられ、Ｄ（λ）の波長に対する微分係
数として表現される。
【０００６】さらに、波長分散及びグラスファイバ内に
おける固有のカー効果の非直線性は伝送能力を制限す
る。このような非直線性のために、屈折率は適用する光
信号の強度に応じて増加する。ファイバの屈折率の変化
はファイバを通過する光信号の位相を変調し、これによ
り信号の周波数スペクトルが再分布する。マルチチャネ
ルシステムにおいては、その中で１つの信号が他の信号
の変調を生じることになり、この現象はそれ自身信号波
長を取り囲む好ましくないスペクトルのサイドバンドと
して現れる。
おける固有のカー効果の非直線性は伝送能力を制限す
る。このような非直線性のために、屈折率は適用する光
信号の強度に応じて増加する。ファイバの屈折率の変化
はファイバを通過する光信号の位相を変調し、これによ
り信号の周波数スペクトルが再分布する。マルチチャネ
ルシステムにおいては、その中で１つの信号が他の信号
の変調を生じることになり、この現象はそれ自身信号波
長を取り囲む好ましくないスペクトルのサイドバンドと
して現れる。
【０００７】通常、このような非直線性は４波混合（Ｆ
ＷＭ）、自己位相変調（ＳＰＭ）及び直交位相変調（Ｘ
ＰＭ）として分類される。光ファイバでの遠距離通信に
おいては、分散及び非直線性は制御されるか、補償され
るか、又は抑圧されなければならない。
ＷＭ）、自己位相変調（ＳＰＭ）及び直交位相変調（Ｘ
ＰＭ）として分類される。光ファイバでの遠距離通信に
おいては、分散及び非直線性は制御されるか、補償され
るか、又は抑圧されなければならない。
【０００８】さらに、このような非直線性は、ファイバ
内に注入する光電力が増加するにつれてかえって悪くな
る。光ファイバで搬送される情報の変調レートが速けれ
ば速いほど、光の非直線性の悪化に対応してチャネルご
とに使用される電力は増加する。同時に、低分散のファ
イバも広く用いられ、稠密波長分割多重（ＤＷＤＭ）の
光システムが情報能力において増加する要求の解決とし
て期待されている。
内に注入する光電力が増加するにつれてかえって悪くな
る。光ファイバで搬送される情報の変調レートが速けれ
ば速いほど、光の非直線性の悪化に対応してチャネルご
とに使用される電力は増加する。同時に、低分散のファ
イバも広く用いられ、稠密波長分割多重（ＤＷＤＭ）の
光システムが情報能力において増加する要求の解決とし
て期待されている。
【０００９】このような２つの決定的な要素は、上記し
た好ましくないスペクトルのサイドバンドの発生を激化
させる一因になる。その上、ＸＰＭ及びＳＰＭのペナル
ティもまた、チャネル空間が低下する場合と同様に、低
分散のファイバを使用する場合には増加する。したがっ
て、このようなサイドバンド内に存在する光信号を低下
するための技術及びその非直線性を低減するための技術
が光通信システムにおいて強く要望されている。
た好ましくないスペクトルのサイドバンドの発生を激化
させる一因になる。その上、ＸＰＭ及びＳＰＭのペナル
ティもまた、チャネル空間が低下する場合と同様に、低
分散のファイバを使用する場合には増加する。したがっ
て、このようなサイドバンド内に存在する光信号を低下
するための技術及びその非直線性を低減するための技術
が光通信システムにおいて強く要望されている。
【００１０】このような非直線性の存在を克服するため
の従来の技術の１つに中間スパン光位相伝搬の使用があ
る。光パルスの位相伝搬は結果においてパルスの時間反
転であるので、光ファイバスパンの中間点に位置する光
位相伝搬は、スパンの後半で共役信号が伝搬するときに
生成される同一の一次の群速度分散によって、スパンの
前半の一次の群速度分散が補償されるようにする。
の従来の技術の１つに中間スパン光位相伝搬の使用があ
る。光パルスの位相伝搬は結果においてパルスの時間反
転であるので、光ファイバスパンの中間点に位置する光
位相伝搬は、スパンの後半で共役信号が伝搬するときに
生成される同一の一次の群速度分散によって、スパンの
前半の一次の群速度分散が補償されるようにする。
【００１１】１９９８年の８月２５日に渡辺氏に発行さ
れた米国特許５，７９８，８５３号には、このような従
来の光位相共役のアレンジが記載されている。上記した
ように、中間スパン光位相共役は、ファイバ内における
吸収が低い限り、同じ時間反転の論拠に基づいてファイ
バにおける非直線性を全体的に低減することができる。
れた米国特許５，７９８，８５３号には、このような従
来の光位相共役のアレンジが記載されている。上記した
ように、中間スパン光位相共役は、ファイバ内における
吸収が低い限り、同じ時間反転の論拠に基づいてファイ
バにおける非直線性を全体的に低減することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファイ
バの非直線性の問題に対するこの従来のソリューション
及び他の従来のソリューションは、ファイバ吸収が低い
状況においてしか光位相共役を適用できないという問題
がある。通常、吸収はファイバの長さの関数であるの
で、従来の光位相共役技術は短いスパンの状況において
最適であるので（また、非直線性はスパンが長くなるほ
ど問題になるのが事実であるので）、長距離通信システ
ムにおけるファイバの非直線性を解決する必要がある。
バの非直線性の問題に対するこの従来のソリューション
及び他の従来のソリューションは、ファイバ吸収が低い
状況においてしか光位相共役を適用できないという問題
がある。通常、吸収はファイバの長さの関数であるの
で、従来の光位相共役技術は短いスパンの状況において
最適であるので（また、非直線性はスパンが長くなるほ
ど問題になるのが事実であるので）、長距離通信システ
ムにおけるファイバの非直線性を解決する必要がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は従来技術の課題
を解決するものであり、伝送ファイバにおける４波混合
及びカー効果の非直線性の存在を低減するためにラマン
増幅を有する光位相共役を利用する光伝送システムに関
するものである。
を解決するものであり、伝送ファイバにおける４波混合
及びカー効果の非直線性の存在を低減するためにラマン
増幅を有する光位相共役を利用する光伝送システムに関
するものである。
【００１４】本発明によれば、ファイバの長さに従って
対称な電力分布を提供するために、各ファイバスパンに
（又は、他の実施形態においては１つ置きのファイバス
パンに）、ラマン利得を挿入することによって位相共役
の補償を改善する。指定したスパンにおけるこの利得の
提供によって、４波混合及びその他の非直線性が十分に
低減される。
対称な電力分布を提供するために、各ファイバスパンに
（又は、他の実施形態においては１つ置きのファイバス
パンに）、ラマン利得を挿入することによって位相共役
の補償を改善する。指定したスパンにおけるこの利得の
提供によって、４波混合及びその他の非直線性が十分に
低減される。
【００１５】本発明によれば、各ラマン増幅信号は、情
報信号の方向に対して後方伝搬として適用される。ある
いは、後方伝搬のラマン励起はＯＰＣデバイスの後のフ
ァイバスパンにおいてのみ使用可能とする。本発明によ
れば、光位相共役器の周囲に対称な電力分布を提供する
ラマン増幅技術は、実質的にはいかなる共役器のアレン
ジにも使用することが可能である。
報信号の方向に対して後方伝搬として適用される。ある
いは、後方伝搬のラマン励起はＯＰＣデバイスの後のフ
ァイバスパンにおいてのみ使用可能とする。本発明によ
れば、光位相共役器の周囲に対称な電力分布を提供する
ラマン増幅技術は、実質的にはいかなる共役器のアレン
ジにも使用することが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】光位相共役を利用した従来の光伝
送システム１０を図１に示す。システム１０は、連続し
た光ファイバ部１６の間に配置されたいくつかのファイ
バ増幅器１４で形成された光ファイバ伝送経路の一方の
端部に光信号送信機１２を備えている。その増幅器は、
例えばエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）であ
り、光ファイバの減衰を補償し、伝送経路全体で電力分
散を無損失に近づけるように間隔をおいて配置される。
送システム１０を図１に示す。システム１０は、連続し
た光ファイバ部１６の間に配置されたいくつかのファイ
バ増幅器１４で形成された光ファイバ伝送経路の一方の
端部に光信号送信機１２を備えている。その増幅器は、
例えばエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）であ
り、光ファイバの減衰を補償し、伝送経路全体で電力分
散を無損失に近づけるように間隔をおいて配置される。
【００１７】光受信機１８は、図に示すように、伝送経
路の他方の他方の端部に位置している。システム１０は
また、システムの「中間スパン」に配置された光位相共
役器（ＯＰＣ）２０を備えている。ＯＰＣ２０はファイ
バにおける波長分散及び非直線性の影響を補償するため
に入力信号の位相共役を生成する。ＯＰＣ２０は各ファ
イバスパンの分散の正確な認識は要求とせず、中間点が
知見でき、結果として２つの半分が累積された同じ分散
を生成するだけでよい。また、図１に示すように、伝送
システムの半分の各々に沿った光電力分散の（簡略化さ
れた）グラフがある。
路の他方の他方の端部に位置している。システム１０は
また、システムの「中間スパン」に配置された光位相共
役器（ＯＰＣ）２０を備えている。ＯＰＣ２０はファイ
バにおける波長分散及び非直線性の影響を補償するため
に入力信号の位相共役を生成する。ＯＰＣ２０は各ファ
イバスパンの分散の正確な認識は要求とせず、中間点が
知見でき、結果として２つの半分が累積された同じ分散
を生成するだけでよい。また、図１に示すように、伝送
システムの半分の各々に沿った光電力分散の（簡略化さ
れた）グラフがある。
【００１８】図２は、周期的電極構造のＬｉＮｂＯ3の
（ＰＰＬＮ）導波路のように、高い効率の非直線性の材
料で形成されたカスケード式の二次の非直線性
（χ(2)）デバイスとして定義されたＯＰＣ２０の例を
示している。この特定の光位相共役器は単なる例にすぎ
ず、光位相共役器を実現するための多様なアレンジが存
在することはいうまでもない。
（ＰＰＬＮ）導波路のように、高い効率の非直線性の材
料で形成されたカスケード式の二次の非直線性
（χ(2)）デバイスとして定義されたＯＰＣ２０の例を
示している。この特定の光位相共役器は単なる例にすぎ
ず、光位相共役器を実現するための多様なアレンジが存
在することはいうまでもない。
【００１９】一般的に、光位相共役器は様々なωsの情
報信号と同時に発射されたωpの強度の励起信号を利用
する。この特異なＯＰＣデバイスにおいては、励起及び
信号はともに１．５μｍ帯域内にある。励起周波数は導
波路内では２倍の２ωpであり、信号のもつ異なる周波
数と同時に混合されて、ωout＝２ωp−ωsの式で示す
波長シフトされた出力が発生される。その変換された電
界は入力信号の電界の複合共役であり、入力信号のチャ
ープを反転するのに使用できるという特徴がある。
報信号と同時に発射されたωpの強度の励起信号を利用
する。この特異なＯＰＣデバイスにおいては、励起及び
信号はともに１．５μｍ帯域内にある。励起周波数は導
波路内では２倍の２ωpであり、信号のもつ異なる周波
数と同時に混合されて、ωout＝２ωp−ωsの式で示す
波長シフトされた出力が発生される。その変換された電
界は入力信号の電界の複合共役であり、入力信号のチャ
ープを反転するのに使用できるという特徴がある。
【００２０】図２に示すように、ＯＰＣ２０は周期的電
極構造のＬｉＮｂＯ3導波路の基板２２を有し、基板２
２の中で所定の波長λｐと（この例では）波長λA乃至
λDで変調された複数の情報信号とが結合される。特
に、１．５μｍ帯域の波長変換におけるχ(2)に基づく
デバイスは１５５０ｎｍ領域において励起を用いる。
極構造のＬｉＮｂＯ3導波路の基板２２を有し、基板２
２の中で所定の波長λｐと（この例では）波長λA乃至
λDで変調された複数の情報信号とが結合される。特
に、１．５μｍ帯域の波長変換におけるχ(2)に基づく
デバイスは１５５０ｎｍ領域において励起を用いる。
【００２１】励起信号は最初にエルビウム添加ファイバ
増幅器２４によって増幅され、次にバンドパスフィルタ
２６を通してフィルタ処理されて、存在するおそれがあ
る自然放射増幅光（ＡＳＥ）をすべて抑制する。この増
幅されフィルタ処理された励起信号は、次に４つの異な
る波長の光信号と合成されて、ＰＰＬＮ導波路２２の中
に注入される。
増幅器２４によって増幅され、次にバンドパスフィルタ
２６を通してフィルタ処理されて、存在するおそれがあ
る自然放射増幅光（ＡＳＥ）をすべて抑制する。この増
幅されフィルタ処理された励起信号は、次に４つの異な
る波長の光信号と合成されて、ＰＰＬＮ導波路２２の中
に注入される。
【００２２】図３は、ＰＰＬＮ導波路２２からの出力を
示し、入力信号（Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤ）と共に、ＰＰＬＮ
導波路２２で生成された位相共役信号（Ａ’，Ｂ’，
Ｃ’及びＤ’）に関連するスペクトルが見られる。図３
のグラフから明らかなように、各チャネルに対する波長
の変換効率は実質的に同一である。これ以上の詳細な特
性及び光位相共役の動作についてはこの明細書の別の箇
所で明らかにされるが、このことは本発明の主要な事柄
に密接な関係がある訳ではない。
示し、入力信号（Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤ）と共に、ＰＰＬＮ
導波路２２で生成された位相共役信号（Ａ’，Ｂ’，
Ｃ’及びＤ’）に関連するスペクトルが見られる。図３
のグラフから明らかなように、各チャネルに対する波長
の変換効率は実質的に同一である。これ以上の詳細な特
性及び光位相共役の動作についてはこの明細書の別の箇
所で明らかにされるが、このことは本発明の主要な事柄
に密接な関係がある訳ではない。
【００２３】上記したように、図１に示す従来技術のア
レンジの問題は、光位相共役が最適であるのは（非直線
性を除去するという観点から）吸収が低いファイバでの
システムにおいてであり、このため比較的短いファイバ
スパンにＯＰＣの使用が制限されることである。
レンジの問題は、光位相共役が最適であるのは（非直線
性を除去するという観点から）吸収が低いファイバでの
システムにおいてであり、このため比較的短いファイバ
スパンにＯＰＣの使用が制限されることである。
【００２４】図１に示すように、光電力は信号はＯＰＣ
２０に到達する時間によって大きく低下することは明ら
かである。理論的に言えば、ＯＰＣが最も効果的である
のは、図４に示すように、「対称」電力分散を示すシス
テムにおいてである。明らかに、このことは仮定的な状
況である。ファイバの吸収は常に電力を減少させる結果
になるからである。
２０に到達する時間によって大きく低下することは明ら
かである。理論的に言えば、ＯＰＣが最も効果的である
のは、図４に示すように、「対称」電力分散を示すシス
テムにおいてである。明らかに、このことは仮定的な状
況である。ファイバの吸収は常に電力を減少させる結果
になるからである。
【００２５】本発明のアレンジは、各ファイバスパンに
ラマン利得を挿入することによってこの制限を克服し、
その結果、伝送システムの半分で共に「対称」電力分散
を提供する。図５は本発明によって形成された光システ
ム１００の例を示し、図１に示した構成と同じものにつ
いては、図１の参照番号に「０」を追加して示されてい
る。
ラマン利得を挿入することによってこの制限を克服し、
その結果、伝送システムの半分で共に「対称」電力分散
を提供する。図５は本発明によって形成された光システ
ム１００の例を示し、図１に示した構成と同じものにつ
いては、図１の参照番号に「０」を追加して示されてい
る。
【００２６】本発明において、第１のラマン光源２２０
1はシステム１００内において第１の光ファイバ部１６
０1に沿って増幅を提供する。第２のラマン光源２２０2
は第２の光ファイバ部１６０2に沿って増幅を提供す
る。ラマン増幅の結果、分離した各スパンに沿った光電
力は実質的に「対称」になり、光電力分散は、図６に示
すグラフのようになる。したがって、ＯＰＣ２００の性
能は大きく改善され、また一般的に、いかなる長さに対
しても使用できるようになる。
1はシステム１００内において第１の光ファイバ部１６
０1に沿って増幅を提供する。第２のラマン光源２２０2
は第２の光ファイバ部１６０2に沿って増幅を提供す
る。ラマン増幅の結果、分離した各スパンに沿った光電
力は実質的に「対称」になり、光電力分散は、図６に示
すグラフのようになる。したがって、ＯＰＣ２００の性
能は大きく改善され、また一般的に、いかなる長さに対
しても使用できるようになる。
【００２７】図７及び図８は、本発明によるラマン利得
をＯＰＣの後に提供することによって実行できる直線性
の改善を示している。図７（ａ）は、８００ｋｍＷＤＭ
ネットワークにおける１０Ｇｂ／ｓの中心チャネルに関
連する「従来技術」のアイダイアグラムを示している。
中心チャネルが分析のために選択されたのは、この領域
に最大レベルの直交位相変調が存在するからである。図
７（ｂ）は、従来の中間スパンのＯＰＣデバイスを使用
した場合の同じチャネルに関連するアイダイアグラムを
示している。図に示すように、アイダイアグラムの「論
理１」レベルにわたって比較的大きいノイズ量が残って
いる。
をＯＰＣの後に提供することによって実行できる直線性
の改善を示している。図７（ａ）は、８００ｋｍＷＤＭ
ネットワークにおける１０Ｇｂ／ｓの中心チャネルに関
連する「従来技術」のアイダイアグラムを示している。
中心チャネルが分析のために選択されたのは、この領域
に最大レベルの直交位相変調が存在するからである。図
７（ｂ）は、従来の中間スパンのＯＰＣデバイスを使用
した場合の同じチャネルに関連するアイダイアグラムを
示している。図に示すように、アイダイアグラムの「論
理１」レベルにわたって比較的大きいノイズ量が残って
いる。
【００２８】これに対して、図７（ｃ）は、ＯＰＣデバ
イスの後のファイバスパンにラマン増幅を組み込んだ場
合の１０Ｇｂ／ｓシステムの同じ中心チャネルにおける
アイダイアグラムを示している。図７（ａ）〜（ｃ）
は、８００ｋｍＷＤＭネットワークにおける１０Ｇｂ／
ｓにおける同様のアイダイアグラムを示している。どの
場合においても、ラマン増幅を含むことによって、自己
位相変調及び直交位相変調の両方の存在が大きく低減さ
れているのがわかる。
イスの後のファイバスパンにラマン増幅を組み込んだ場
合の１０Ｇｂ／ｓシステムの同じ中心チャネルにおける
アイダイアグラムを示している。図７（ａ）〜（ｃ）
は、８００ｋｍＷＤＭネットワークにおける１０Ｇｂ／
ｓにおける同様のアイダイアグラムを示している。どの
場合においても、ラマン増幅を含むことによって、自己
位相変調及び直交位相変調の両方の存在が大きく低減さ
れているのがわかる。
【００２９】本発明による改善が実行された結果を図９
のグラフに示す。図９に示すピークＡは、ファイバの１
６０ｋｍを通って伝搬したときの変化しないＷＤＭチャ
ネルを表している。高い方のピーク（１）は望ましいＷ
ＤＭチャネルであり、弱い方のピーク（２）は４波混合
及び非直線性の結果である。これに対して、ピークＢは
本発明のシステムに関連するものであり、４波混合サイ
ドバンド（すなわち、望ましいＷＤＭチャネルの強い方
のピーク（１）に対する弱い方のピーク）が大きく低減
されているのがはっきりとわかる。
のグラフに示す。図９に示すピークＡは、ファイバの１
６０ｋｍを通って伝搬したときの変化しないＷＤＭチャ
ネルを表している。高い方のピーク（１）は望ましいＷ
ＤＭチャネルであり、弱い方のピーク（２）は４波混合
及び非直線性の結果である。これに対して、ピークＢは
本発明のシステムに関連するものであり、４波混合サイ
ドバンド（すなわち、望ましいＷＤＭチャネルの強い方
のピーク（１）に対する弱い方のピーク）が大きく低減
されているのがはっきりとわかる。
【００３０】図５に示した本発明のアレンジにおいて
は、ファイバスパン１６０1及び１６０2の両方において
後方伝搬の利得信号を提供するようにラマン光源２２０
が配置されている。しかしながら、最も一般的な形態に
おいて、本発明でカー効果の非直線性が補償できるの
は、ラマン励起をＯＰＣデバイスの後に行う場合のみで
ある。図１０は、同じように連合した電力分散スペクト
ルを有する本発明のアレンジをさらに一般化したものを
示している。
は、ファイバスパン１６０1及び１６０2の両方において
後方伝搬の利得信号を提供するようにラマン光源２２０
が配置されている。しかしながら、最も一般的な形態に
おいて、本発明でカー効果の非直線性が補償できるの
は、ラマン励起をＯＰＣデバイスの後に行う場合のみで
ある。図１０は、同じように連合した電力分散スペクト
ルを有する本発明のアレンジをさらに一般化したものを
示している。
【００３１】図に示すように、光信号は最初に増幅器３
００（ＥＤＦＡが望ましい）を通過し、第１のセクショ
ンである光伝送ファイバ３１０に結合される。スパン３
１０を通過する信号と共に累積された非直線的な位相
は、スパン３１０に関連する電力分布の影の部分（網点
部分）によって示される。この後、光信号は（上記した
ものと同じ関数の）ＯＰＣ３２０を通過して、第２のセ
クションである光伝送ファイバ３３０に結合される。
００（ＥＤＦＡが望ましい）を通過し、第１のセクショ
ンである光伝送ファイバ３１０に結合される。スパン３
１０を通過する信号と共に累積された非直線的な位相
は、スパン３１０に関連する電力分布の影の部分（網点
部分）によって示される。この後、光信号は（上記した
ものと同じ関数の）ＯＰＣ３２０を通過して、第２のセ
クションである光伝送ファイバ３３０に結合される。
【００３２】ラマン励起３４０はファイバ３３０の出力
端において利得を結合するのに用いられる。この第２の
ファイバスパン３３０に関連する電力分布も図１０にお
いて影の領域（網点部分）に示され、ファイバの出力端
に向かう補償により入力部分であるファイバ３１０にお
ける非直線的な存在とバランスを採ることになる。一般
的に、図１０に示すようなアレンジは、完全な伝送シス
テムについて全体として所望の長さを得るために何回も
反復することができる。
端において利得を結合するのに用いられる。この第２の
ファイバスパン３３０に関連する電力分布も図１０にお
いて影の領域（網点部分）に示され、ファイバの出力端
に向かう補償により入力部分であるファイバ３１０にお
ける非直線的な存在とバランスを採ることになる。一般
的に、図１０に示すようなアレンジは、完全な伝送シス
テムについて全体として所望の長さを得るために何回も
反復することができる。
【００３３】言うまでもなく、本発明のこれらのアレン
ジ及び本発明の他のアレンジは、光位相共役アレンジの
どのようなタイプにも有効であり、図２に示した特定の
実施形態は一例に過ぎない。
ジ及び本発明の他のアレンジは、光位相共役アレンジの
どのようなタイプにも有効であり、図２に示した特定の
実施形態は一例に過ぎない。
【００３４】特許請求の範囲に記載した発明の構成要件
の後の括弧内の符号は、構成要件と実施例と対応づけて
発明を容易に理解させる為のものであり、特許請求の範
囲の解釈に用いるべきのものではない。
の後の括弧内の符号は、構成要件と実施例と対応づけて
発明を容易に理解させる為のものであり、特許請求の範
囲の解釈に用いるべきのものではない。
【図１】システムの長さに従って光電力分布を描写した
従来の光電送システムを示す図。
従来の光電送システムを示す図。
【図２】光位相共役器の例を示す図。
【図３】図２のカスケード式のχ(2)の光共役器を用い
た光位相共役の結果であるグラフを示す図。
た光位相共役の結果であるグラフを示す図。
【図４】伝送システムの長さに従った対称な電力分布を
有する仮定的な光伝送システムを示す図。
有する仮定的な光伝送システムを示す図。
【図５】各ファイバスパンにラマン利得を加えて後方伝
搬のラマン利得により対称な電力分布を提供する本発明
の伝送システムの例を示す図。
搬のラマン利得により対称な電力分布を提供する本発明
の伝送システムの例を示す図。
【図６】本発明によるラマン利得を有することによって
対称な電力分布における改善のグラフを示す図。
対称な電力分布における改善のグラフを示す図。
【図７】本発明におけるラマン増幅を用いて性能の改善
を示す１０Ｇｂ／ｓのＷＤＭでのアイダイアグラムを示
す図。
を示す１０Ｇｂ／ｓのＷＤＭでのアイダイアグラムを示
す図。
【図８】本発明におけるラマン増幅を用いて性能の改善
を示す４０Ｇｂ／ｓのＷＤＭでのアイダイアグラムを示
す図。
を示す４０Ｇｂ／ｓのＷＤＭでのアイダイアグラムを示
す図。
【図９】従来のシステムと本発明のアレンジとにおいて
波長の関数としての光電力について比較して本発明によ
るサイドローブ低減の可能性のグラフを示す図。
波長の関数としての光電力について比較して本発明によ
るサイドローブ低減の可能性のグラフを示す図。
【図１０】ＯＰＣの後のスパンにおいてのみラマン利得
を有し光伝送システムの所望の長さに達するために多数
回の反復が可能なラマン増幅ユニットの例を示す図。
を有し光伝送システムの所望の長さに達するために多数
回の反復が可能なラマン増幅ユニットの例を示す図。
１０ 従来の光伝送システム １２ 光送信機 １４ 光増幅器 １６ 光ファイバ部分 １８ 光受信機 ２０ 光位相共役器（ＯＰＣ） ２２ 周期的電極構造のＬｉＮｂＯ3の（ＰＰＬＮ）導
波路 ２４ エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ） ２６ バンドパスフィルタ １００ 本発明の光伝送システム １２０ 光送信機 １４０ 光増幅器 １６０ 光ファイバ １８０ 光受信機 ２００ 光位相共役器（ＯＰＣ） ２２０，３４０ ラマン励起 ３００ エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ） ３１０，３３０ 光ファイバ ３２０ 周期的電極構造のＬｉＮｂＯ3の光位相共役器
波路 ２４ エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ） ２６ バンドパスフィルタ １００ 本発明の光伝送システム １２０ 光送信機 １４０ 光増幅器 １６０ 光ファイバ １８０ 光受信機 ２００ 光位相共役器（ＯＰＣ） ２２０，３４０ ラマン励起 ３００ エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ） ３１０，３３０ 光ファイバ ３２０ 周期的電極構造のＬｉＮｂＯ3の光位相共役器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 3/10 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｍ 3/30 Ｊ Ｈ０４Ｂ 10/17 10/16 (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 イガル エム ブレナー アメリカ合衆国、07090 ニュージャージ ー、ウェストフィールド、モス アベニュ ー 18 (72)発明者 ベニー ミッケルソン アメリカ合衆国、07716 ニュージャージ ー、アトランティック ハイランド、オー シャン ブルバード 10、アパートメント ４Ｃ (72)発明者 カーステン ロットウィット アメリカ合衆国、07920 ニュージャージ ー、バスキング リッジ、イングリッシュ プレイス 291 (72)発明者 ジェイソン ブレイン スターク アメリカ合衆国、07733 ニュージャージ ー、ホルムデル、サンライズ サークル ４
Claims (10)
- 【請求項１】 Ａ）既知の光電力吸収特性を有し、オリ
ジナルの位相をもつ入力信号を光送信機から受信して、
受信した前記入力信号を伝搬させる入力光ファイバの伝
送スパンと、 Ｂ）前記入力光ファイバの伝送スパンの終端に配置さ
れ、前記入力光ファイバの伝送スパンの伝送による非直
線性を実質的に除去するために、位相共役化された光信
号を形成することによって前記入力信号の前記オリジナ
ルの位相を変換する光位相共役器と、 Ｃ）既知の光電力吸収特性を有し、前記光位相共役器に
結合されて前記位相共役化された光信号を受信して、前
記位相共役化された光信号を光受信機の側に伝搬させる
出力光ファイバの伝送スパンと、 Ｄ）前記出力光ファイバの伝送スパンに後方伝搬の利得
信号を注入するために配置され、前記入力光ファイバと
前記出力光ファイバとの間に実質的に対称な光電力分布
を供給するラマン利得要素とを備えた光伝送システム。 - 【請求項２】 前記光位相共役器は、前記入力光ファイ
バの長さが前記出力光ファイバの長さと実質的に等しく
なるように、システムの中間点に実質的に配置されるこ
とを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。 - 【請求項３】 前記入力光ファイバ内に後方伝搬の利得
信号を注入するために配置された第２のラマン利得要素
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の光伝送
システム。 - 【請求項４】 前記光位相共役器は、カスケード式のχ
(2)波長変換器であることを特徴とする請求項１記載の
光伝送システム。 - 【請求項５】 光増幅器は前記入力光ファイバの伝送ス
パンに沿って配置されていることを特徴とする請求項１
記載の光伝送システム。 - 【請求項６】 前記光増幅器はエルビウム添加ファイバ
増幅器からなることを特徴とする請求項５記載の光伝送
システム。 - 【請求項７】 光増幅器は前記出力光ファイバの伝送ス
パンに沿って配置されていることを特徴とする請求項１
記載の光伝送システム。 - 【請求項８】 前記光増幅器はエルビウム添加ファイバ
増幅器からなることを特徴とする請求項７記載の光伝送
システム。 - 【請求項９】 Ｅ）前記入力光ファイバに沿って配置さ
れている第１の光増幅器と、 Ｆ）前記出力光ファイバに沿って配置されている第２の
光増幅器とをさらに有することを特徴とする請求項１記
載の光伝送システム。 - 【請求項１０】 前記第１及び第２の光増幅器はエルビ
ウム添加ファイバ増幅器からなることを特徴とする請求
項９記載の光伝送システム。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US09/519654 | 2000-03-06 | ||
| US09/519,654 US6704519B1 (en) | 2000-03-06 | 2000-03-06 | Optical transmission system with reduced Kerr effect nonlinearities |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001285198A true JP2001285198A (ja) | 2001-10-12 |
| JP2001285198A5 JP2001285198A5 (ja) | 2008-04-17 |
| JP4309071B2 JP4309071B2 (ja) | 2009-08-05 |
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006133714A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Korea Electronics Telecommun | 光信号の歪みを補償するためのスペクトル反転装置及びその方法 |
| JP2008543173A (ja) * | 2005-05-26 | 2008-11-27 | ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド | 光波長変換器におけるクロストークの減少 |
| JP2016071063A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 沖電気工業株式会社 | 位相共役光発生素子及び位相共役光発生装置 |
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| DE60220100T2 (de) * | 2002-03-22 | 2008-01-10 | Pirelli & C. S.P.A. | Optisches übertragungssystem mit einer optischen phasenkonjugationsvorrichtung |
| US7218807B2 (en) | 2002-03-22 | 2007-05-15 | Pirelli & C. S.P.A. | Optical transmission system using an optical phase conjugation device |
| US7310318B1 (en) | 2002-05-03 | 2007-12-18 | Ciena Corporation | Method and system for using optical phase conjugation in an optical communications network |
| US7016583B2 (en) | 2003-01-31 | 2006-03-21 | Corning Incorporated | Dispersion management with phase conjugation |
| US20040234275A1 (en) * | 2003-05-20 | 2004-11-25 | Aref Chowdhury | Process for optical communication and system for same |
| US7558485B2 (en) * | 2003-05-20 | 2009-07-07 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Processes and systems involving optical phase conjugators |
| US7454144B2 (en) * | 2003-12-05 | 2008-11-18 | Lucent Technologies Inc. | Low total excursion dispersion maps |
| CN100347602C (zh) * | 2005-01-21 | 2007-11-07 | 清华大学 | 一种提高光纤激光器的输出功率、光谱和光束质量的方法 |
| US8280258B2 (en) * | 2009-06-30 | 2012-10-02 | Ciena Corporation | Optical communication systems and methods utilizing a split amplification band and nonlinear compensation |
| US9088365B2 (en) * | 2012-10-04 | 2015-07-21 | Nec Laboratories America, Inc. | Optical phase conjugation aided long-haul transmission system with enhanced signal-to-noise ratio and nonlinear tolerance |
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| US5058974A (en) * | 1989-10-06 | 1991-10-22 | At&T Bell Laboratories | Distributed amplification for lightwave transmission system |
| JP3419510B2 (ja) | 1992-10-16 | 2003-06-23 | 富士通株式会社 | 波長分散を補償した光通信システム及び該システムに適用可能な位相共役光発生装置 |
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| US5365362A (en) * | 1993-09-10 | 1994-11-15 | At&T Bell Laboratories | Ultra-high capacity non-soliton optical transmission using optical phase conjugation |
| JPH0822038A (ja) * | 1994-07-08 | 1996-01-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 位相共役光発生器 |
| US5532868A (en) | 1994-09-23 | 1996-07-02 | At&T Corp. | Apparatus and method for compensating chromatic dispersion produced in optical phase conjugation or other types of optical signal conversion |
| US6160942A (en) * | 1994-10-20 | 2000-12-12 | Fujitsu Limited | Optical fiber communication system using optical phase conjugation |
| JP3506283B2 (ja) | 1995-03-20 | 2004-03-15 | 富士通株式会社 | 光位相共役器 |
| US6175435B1 (en) * | 1995-11-22 | 2001-01-16 | Fujitsu Limited | Optical communication system using optical phase conjugation to suppress waveform distortion caused by chromatic dispersion and optical kerr effect |
| US5920588A (en) | 1996-04-11 | 1999-07-06 | Fujitsu Limited | Method and device for generation of phase conjugate light and wavelength conversion, and system having the device |
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2000
- 2000-03-06 US US09/519,654 patent/US6704519B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-01-26 CA CA002332696A patent/CA2332696C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-02-26 EP EP01301719A patent/EP1133031B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-26 DE DE60128281T patent/DE60128281T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-02 JP JP2001058123A patent/JP4309071B2/ja not_active Expired - Fee Related
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