JP2004120758A - 高非線形ファイバを用いる光送信器および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　送信器の周波数チャープを補償するために高非線形ファイバを用いる直接変調光通信システムを提供することによって、先行技術の難点に取り組む。
【解決手段】　信号歪みを補償するための光送信器１００であって、光送信器１００は、信号１０を受け入れるための入力と、信号を増幅しおよび／または波形整形するレーザドライバ１１０と、レーザドライバ１１０に結合されており該信号を変調するための分布帰還型レーザダイオード１２０と、分布帰還型レーザダイオード１２０に結合されておりレーザダイオード１２０によって引き起こされる信号歪みを補償するための高非線形ファイバ１３０と、伝送ファイバ１４０に信号を送出するための出力とを備える。
【選択図】　図３

Description

　本発明の分野は、概略的には、光ファイバ（光波）通信システムに関する。本発明は、特に、ファイバ伝送波形の歪みの補償のために高非線形ファイバを用いる光送信器に関する。

　特に１０Ｇｂｐｓを超えるデータレートに関する高速光伝送に関心が高まっている。この高速データ伝送に応じるために、コスト効率の良い光波変調の手段が検討されてきた。このような方法の一つは、光通信器に外部変調器を追加することである。しかしながら、外部変調器は、出費、複雑さ、および／または大きさを光通信システムに対して加えており、また、光通信器の限られた出力パワーを補うために光伝送路に追加の増幅器を必要とする。これ故に、外部変調に対する興味ある代替案は、高出力光送信器に直接変調を含めることである。このような直接変調技術の一つは、図１に示されるように、（分布帰還レーザダイオード「ＤＦＢ−ＬＤ」といった）直接変調レーザダイオードを光通信器内に内蔵することである。

　直接変調レーザダイオードシステムの利点には、小型、低コスト、低駆動電圧および高出力特性がある。レーザダイオードの直接変調を用いると、増幅の無いデザインが、長距離伝送のために達成可能である。しかしながら、この従来のシステムの不具合は、直接変調レーザダイオードシステムの周波数チャープにあり、このシステムは、ファイバ伝送波形を歪ませ、達成可能な最大伝送距離を著しく制限する。図１の例に示されるように、先行技術の光送信器は、入力信号６を増幅すると共に波形整形するレーザドライバ２と、変調のための分布帰還レーザダイオード３とを含むことができる。信号６は、シングルモードファイバ４を介して伝送され、光受信器５によって受信される。この先行技術システムは、上記の不具合を被ることになる。

　データ伝送システムを解析する一方法は、アイパターンと呼ばれ発生される表示を用いることである。アイパターンは、オシロスコープの垂直偏向板に受信波を加えることによって生成される。加えて、水平偏向板にのこぎり波を加える。受信波形は、その後に、オシロスコープ上の一区間の表示に変換され、その結果、図２に示されたものに類似のアイパターンになる。アイパターンは、また、コンピュータシミュレーションを用いて合成されることができる。アイパターンの内部領域は、アイオープニング(eye opening)と呼ばれる。アイオープニンの幅が大きいほど、シンボル間干渉に起因するエラー無しに受信波をサンプルできる時間幅が大きくなる。加えて、アイオープニングの傾斜は、タイミングエラーに対するシステムの敏感さを規定しており、アイオープニングの高さは、ノイズに対するマージンを規定している。「Communication System」Simon Haykin, Second Edition, pp. 496-497を参照。

　これに関して、図２は、上記のシミュレーションのアイパターンで、先行技術の光受信器５に向かう４０キロメートルのファイバ伝送の後の１０Ｇｂｐｓの出力波形の信号品質を示している。図２からは、アイパターンに全体に広がっている高さの低いアイパターンおよびタイミングジッタは、この距離およびこのデータレートにおいて品質の悪いビットエラーレートの性能が生じていることを示している、ということが明らかである。このため、直接変調レーザダイオード光送信器という解決策は、長距離および高速伝送において信号品質の劣化という問題を生じさせる。

　この問題に対する先行技術の解決策には、３つのアプローチがある。第１には、（負の分散ファイバを有する）分散補償ファイバ（ＤＣＦ）が、ファイバ伝送波形の歪みを補償するために伝送路に追加されることができる。しかしながら、効果的な解決策にするために、ＤＣＦの長さは、既に敷設されたこれまでの光ファイバの長さに合わされなければならない。このため、既存のファイバシステムの各々のためにＤＣＦの長さを個々に調整することが求められる。代替策は、負の分散のファイバを有する伝送経路に全て新しいファイバを再敷設することである。いずれの案も高価である。第２として、分布帰還レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）の直後に狭いバンドパスフィルタを設置することは、ＤＦＢ−ＬＤの周波数チャープを抑制する。しかし、このバンドパスフィルタによって必要とされる狭帯域の要件は、温度変動に対する敏感さを増加させ、パスバンド安定性の問題を引き起こす。加えて、狭帯域は、データ伝送量を制限し、この制限は望まれていない。第３に、分散ペナルティを克服するために、光増幅器および／または再生器が伝送経路に追加される。しかしながら、この解決策は、コスト、複雑さおよび／または大きさを伝送システムに対して大幅に増加させる。

　上記の難点に観点から、周波数チャープによって引き起こされる大きなファイバ伝送波形の歪み無しにレーザダイオードを用いる直接変調光伝送システム、低い複雑性、低いコストを有することが望ましい。送信器の周波数チャープによって引き起こされる大きなファイバ伝送波形の歪み無しにより長い伝送距離を提供する外部変調光伝送システムを有することが望ましい。

　本発明は、送信器の周波数チャープを補償するために高非線形ファイバを用いる直接変調光通信システムを提供することによって、先行技術の難点に取り組む。本発明は、システム毎に個々の長さ調整を必要とする分散補償ファイバを使用することが無くファイバ伝送波形の歪みの問題を解決する。この発明は、高速のデータ伝送レートを制限する狭い光バンドパスフィルタを使用すること無く、ファイバ伝送波形の歪みの問題を補償する。加えて、本発明は、距離の制限を回避するために高価で複雑な光増幅器および／または再生器を伝送経路において使用することを避ける。

　本発明の一側面によれば、本発明の光送信器は、信号を受け入れるための入力と、直接変調のためのレーザダイオードと、レーザダイオードによって生成される周波数チャープを補償する高非線形ファイバと、該信号を出力する出力とを備える。好適な実施例では、レーザダイオードは分布帰還型レーザダイオードであり、高非線形ファイバは高非線形分散シフトファイバである。

　本発明の別の側面では、本発明は、ファイバ伝送波形の歪み補償を施すための光送信器であって、該光送信器は、信号を受け入れるための入力と、信号変調のための分布帰還型レーザダイオードと、該分布帰還型レーザダイオードによって引き起こされる周波数チャープを補償するための高非線形分散シフトファイバと、該信号を送出する出力とを備える。光送信器は、入力信号に対して増幅を施すためのレーザドライバを含む。必要に応じて、レーザドライバは入力信号を波形整形するようにしてもよい。

　本発明の更なる別の側面では、本発明は、変調された入力信号を含む送信器であって、送信器は、信号において周波数チャープを補償する高非線形分散シフトファイバを備える。好適な実施例では、送信器は、信号を増幅しおよび／または波形整形するためのドライバを含む。

　本発明の更なる別の側面では、本発明は光送信器システムであって、この光伝送システムは、信号を受け入れるための入力と、信号変調のための外部変調器と、適切な周波数チャープを外部変調器のために引き起こす高非線形ファイバと、信号を送出するための出力とを備える。好適な実施例では、外部変調器は分布帰還型レーザダイオードを含む。

　本発明の更なる別の側面では、本発明は光送信器を有する光伝送システムであって、光伝送システムは、（このシステムは、信号を受け入れるための入力と、信号を送出するための出力と、信号変調のためのレーザダイオードと、周波数チャープ補償のための非線形ファイバを含み）信号を受信するための光受信器と、光送信器からの信号を伝送するための伝送ファイバとを備える。

　本発明の更なる別の側面では、本発明は光送信器であって、光送信器は、信号を受け入れるための入力と、信号を増幅しおよび／または波形整形するためのレーザドライバと、信号を変調するための分布帰還型レーザダイオードと、分布帰還型レーザダイオードによって引き起こされる周波数チャープを補償するための高非線形ファイバと、信号を送出する出力とを備える。好適な実施例では、高非線形ファイバは、高非線形分散シフトファイバである。

　本発明の更なる別の側面では、本発明は光送信器であり、光送信器は、信号を受け入れるための入力と、分布帰還型レーザダイオードを有する変調器と、光信号を増幅するための光増幅器と、外部変調器のための適切な周波数チャープを引き起こすための高非線形ファイバと、信号を送出するための出力とを備える。好適な実施例では、光増幅器はラマン増幅器、半導体光増幅器またはエルビウム添加ファイバ増幅器である。

　本発明の更なる別の側面では、本発明は、信号を発生することによって信号を伝送し、変調器を用いてこの信号を変調し、高非線形ファイバを介して前記信号を通過させることによって前記信号に対して歪みを補償する、ことによって信号を伝送する方法である。

　本発明の更なる別の側面では、本発明は、信号を発生することによって信号を伝送し、分布帰還型レーザダイオードを用いて該信号を変調し、高非線形分散シフトファイバを介して前記信号を通過させることによって前記信号に対して歪みを補償する、ことによって信号を伝送する方法である。

　本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。

　本発明の光送信器は、信号を入力するための入力を備え；この信号により変調されるレーザダイオードを備え；前記レーザダイオードに結合された高非線形ファイバを備え、該高非線形ファイバは、前記レーザダイオードによって引き起こされる周波数チャープを補償しており；該信号を出力する出力を備えることができる。

　本発明の光送信器では、前記レーザダイオードは分布帰還型レーザダイオードであることができる。本発明の光送信器では、前記高非線形ファイバは高非線形分散シフトファイバであることができる。

　本発明の光送信器は、前記信号を増幅しおよび／または波形整形するためのレーザドライバを更に備えることができ、前記レーザドライバは前記レーザダイオードに結合されている。

　本発明の光送信器は、前記信号に増幅を施すための光増幅器を更に備えることができ、前記光増幅器は前記レーザダイオードに結合されている。本発明の光送信器では、前記光増幅器は、エルビウム添加ファイバ増幅器であることができる。また、本発明の光送信器では、前記光増幅器は、前記高非線形ファイバを増幅媒体とするラマン増幅器であることができる。さらに、前記光増幅器は半導体光増幅器であることができる。

　本発明の光送信器は、前記信号を増幅しおよび／または波形整形するためのレーザドライバを更に備えることができ、該レーザドライバは前記分布帰還型レーザダイオードに結合されている。本発明の光送信器は、前記信号に増幅を施すための光増幅器を更に備えることができ、光増幅器は前記分布帰還型レーザダイオードの出力に結合されている。本発明の光送信器では、前記光増幅器はエルビウム添加ファイバ増幅器であることができる。本発明の光送信器では、前記光増幅器は、前記高非線形ファイバを増幅媒体とするラマン増幅器であることができる。本発明の光送信器では、前記光増幅器は半導体光増幅器であることができる。

　本発明の光送信器は、前記信号を増幅しおよび／または波形整形するためのレーザドライバを更に備えることができ、該レーザドライバは前記レーザダイオードに結合されている。

　本発明の光送信器は、前記信号に増幅を施すための光増幅器を更に備えることができ、前記光増幅器は、前記レーザダイオードの出力に結合されている。本発明の光送信器では、前記光増幅器はエルビウム添加ファイバ増幅器であることができる。本発明の光送信器では、前記光増幅器は、前記高非線形ファイバを増幅媒体とするラマン増幅器であることができる。本発明の光送信器では、前記光増幅器は半導体光増幅器であることができる。

　本発明の光送信器は、信号を入力するための入力を備え；この信号により変調される分布帰還型レーザダイオードを備え；前記分布帰還型レーザダイオードに結合された高非線形分散シフトファイバを備え、該高非線形分散シフトファイバは、該分布帰還型レーザダイオードによって引き起こされる周波数チャープを補償しており；該信号を出力する出力を備える。

　本発明の光送信器は、前記信号を増幅しおよび／または波形整形するためのレーザドライバを更に備えることができ、該レーザドライバは前記分布帰還型レーザダイオードに結合されている。

　本発明の光送信器は、前記信号に増幅を施すための光増幅器を更に備えることができ、前記光増幅器は、前記分布帰還型レーザダイオードの出力に結合されている。本発明の光送信器では、前記光増幅器はエルビウム添加ファイバ増幅器であることができる。本発明の光送信器では、前記光増幅器は、前記高非線形ファイバを増幅媒体とするラマン増幅器であることができる。本発明の光送信器は、前記光増幅器は半導体光増幅器であることができる。

　本発明の送信器は、変調された信号を含む送信器であって、前記信号内の周波数チャープを補償する高非線形分散シフトファイバを備える。

　本発明の送信器は、前記信号を増幅しおよび／または波形整形するためのドライバを更に備えることができ、該ドライバは外部変調器に結合されている。この光送信器は、前記信号に最終段の増幅を施すための高パワーの増幅器を更に備えることができ、前記増幅器は前記高非線形分散シフトファイバに結合されている。

　本発明の光送信器システムは、信号を入力するための入力を備え、該信号により変調される外部変調器を備え、前記外部変調器に結合された高非線形ファイバを備え、該高非線形ファイバは、前記外部変調器のために適切な周波数チャープを引き起こしており、該信号を出力する出力を備える。

　本発明の光送信器システムでは、前記外部変調器は分布帰還型レーザダイオードを含むことができる。この光送信器システムは、前記高非線形ファイバは高非線形分散シフトファイバであることができる。

　この光送信器システムは、前記信号に増幅を施すための光増幅器を更に備えることができ、該光増幅器は前記外部変調器の出力に結合されている。本発明の光送信器システムでは、前記光増幅器はエルビウム添加ファイバ増幅器であることができる。本発明の光送信器システムでは、前記光増幅器は、前記高非線形ファイバを増幅媒体とするラマン増幅器であることができる。本発明の光送信器システムでは、前記光増幅器は半導体光増幅器であることができる。

　本発明の光伝送システムは、信号を受け入れるための入力および信号を送出するための出力を有する光送信器を備え、前記光送信器は、信号変調のためのレーザダイオードおよび前記レーザダイオードに結合された高非線形ファイバを有しており、前記高非線形ファイバは前記レーザダイオードによって引き起こされた周波数チャープを補償しており、前記信号を受ける光受信器を備え、前記光送信器の出力に結合されており、前記光受信器に前記信号を伝送するための伝送ファイバを備える。本発明の光伝送システムは、前記高非線形ファイバは高非線形分散シフトファイバであることができる。本発明の光伝送システムでは、前記信号を増幅しおよび／または波形整形するためのレーザドライバを更に備えることができ、前記レーザドライバは前記レーザダイオードに結合されている。

　本発明の光伝送システムは、前記信号に増幅を施すための光増幅器を更に備えることができ、前記光増幅器は前記レーザダイオードの出力に結合されている。本発明の光伝送システムでは、前記光増幅器はエルビウム添加ファイバ増幅器であることができる。本発明の光伝送システムでは、前記光増幅器は、前記高非線形ファイバを増幅媒体とするラマン増幅器であることができる。本発明の光伝送システムでは、前記光増幅器は半導体光増幅器であることができる。

　本発明の光伝送システムは、前記信号に増幅を施すための光増幅器を更に備えることができ、前記光増幅器は前記レーザダイオードの出力に結合されている。

　本発明の光伝送システムでは、前記高非線形ファイバは高非線形分散シフトファイバであることができる。本発明の光伝送システムでは、前記伝送ファイバはシングルモードファイバであることができる。

　本発明の光送信器は、信号を入力するための入力を備え；前記信号を増幅しおよび／または波形整形するためのレーザドライバを備え；前記レーザドライバに結合された分布帰還型レーザダイオードを備え、該レーザダイオードは前記信号により変調されており；前記分布帰還型レーザダイオードに結合された高非線形ファイバを備え、前記高非線形ファイバは該レーザダイオードによって引き起こされる周波数チャープを補償しており；該信号を出力する出力を備える。本発明の光送信器では、前記高非線形ファイバは高非線形分散シフトファイバであることができる。

　本発明の光送信器は、信号を入力するための入力を備え；前記信号により変調される外部変調器を備え；該外部変調器は分布帰還型レーザダイオードを含み、前記外部変調器に結合された光増幅器を備え、該光増幅器は前記信号を増幅しており；前記光増幅器に結合された高非線形ファイバを備え、前記高非線形ファイバは、前記外部変調器のための適切な周波数チャープを引き起こすものであり；該信号を出力する出力を備える。本発明の光送信器では、前記光増幅器はエルビウム添加ファイバ増幅器であることができる。本発明の光送信器では、前記光増幅器は、前記高非線形ファイバを増幅媒体とするラマン増幅器であることができる。本発明の光送信器では、前記光増幅器は半導体光増幅器であることができる。

　本発明の信号を伝送する方法は：信号を発生し；変調器を用いて前記信号を変調し；高非線形ファイバを通して前記信号を通過させることによって前記信号に含まれる周波数チャープを補償する；ことを含む。本発明の方法では、前記高非線形ファイバは高非線形分散シフトファイバであることができる。本発明の方法では、前記変調器はレーザダイオードであることができる。この方法では、前記レーザダイオードは分布帰還型レーザダイオードを含むことができる。本発明の方法では、前記変調器は外部変調器であることができる。この方法では、前記外部変調器は分布帰還型レーザダイオードを含むことができる。本発明の方法は、前記信号を増幅することを更に備えることができる。

　本発明の方法は、シングルモードファイバを介して前記信号を伝送することを更に備えることができる。

　本発明の信号を伝送する方法は：信号を発生し；前記信号により分布帰還型レーザダイオードを変調し；前記変調された信号を高非線形分散シフトファイバを通過させることによって前記信号に含まれる周波数チャープを補償する、ことを備える。この方法は、シングルモードファイバを通して前記信号を伝送することを更に備えることができ、光受信器は前記信号を受信する。

　上記の発明において、前記高非線形ファイバはテルライトガラスを含むことができる。また、前記高非線形ファイバはカルコゲナイドガラスを含むことができる。

　以上説明したように、本発明によれば、高速のデータ伝送レートを制限する狭い光バンドパスフィルタを使用すること無く、伝送ファイバ後の信号波形歪みの問題を補償できる。

　本発明は、送信器の周波数チャープを補償するまたは緩和するために、高非線形ファイバを用いる光送信器に指向している。本発明は、伝送経路における分散補償ファイバを用いることなくまたは狭帯域バンドパスフィルタを用いることなく送信器の周波数チャープを補償することにある。本発明は、送信器における周波数チャープを低減しまた性能を改善するために、光送信器に高非線形ファイバを使用する。

　図３（ａ）は、本発明に係る光送信器の第１の実施の形態のブロック図である。好適な実施例では、光送信器１００は、レーザドライバ１１０と、分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）１２０と、高非線形ファイバ（ＨＮＬＦ）１３０とを備える。高非線形ファイバ１３０の非線形特性は、好ましくないチャープを補償するために望ましいものである。

　高非線形ファイバ１３０は、自己位相変調（ＳＰＭ）特性によって特徴つけられ、自己位相変調特性は、送信された光パルスの出力レベルに負の周波数チャープを導入するものであり、分布帰還型レーザダイオードの正の周波数チャープを補償する。分布帰還型レーザダイオードの出力に高非線形ファイバを置くと伝送ファイバの長さがシステム毎に変わる場合であっても、各システム毎にファイバの長さを個々に変更する必要な無い。加えて、各通信システム毎にファイバの非線形性を整える必要が無い。むしろ、分布帰還型レーザダイオードのチャープ歪みに関する補償を最適に達成するために、高非線形ファイバのあるパラメータが好ましい。好適な実施例では、高非線形ファイバ長さＬと高非線形ファイバの材料の非線形係数γとの積は、２００〜４００Ｗ^−１の範囲であることが好ましい。高非線形ファイバに適切な材料の２つの例は、テルライト（tellurite）ガラスおよびカルコゲナイド（chalcogenide）ガラスである。これら２つのファイバ材料に言及するけれども、単に例示として示されており、本発明はこれらによって限定されることはない。

　レーザドライバ１１０は、入力信号１０を増幅しおよび／または波形整形しており、また更に信号変調を実行し増幅する分布帰還型レーザダイオード１２０に入力信号を供給する。分布帰還型レーザダイオード１２０は、応用分野に応じて冷却手段を含んでもよく、含まなくても良い。変調された信号は、その後に、
光送信器１００から伝送ファイバ１４０に出力される前に、高非線形ファイバ１３０を通して、最終的に光受信器１５０に到達する。周波数チャープは、ファイバ伝送後の波形歪みの原因となる、分布帰還型レーザダイオード１２０の副産物であり、周波数チャープが補償されない場合、光受信器１５０における歪まされた信号の特性は、図２に示されたアイパターンから明らかである。しかしながら、本発明の光送信器において、高非線形ファイバ１３０は分布帰還型レーザダイオード１２０によって発生された周波数チャープを補償しており、より歪みの小さい信号が伝送ファイバ１４０を通して、光受信器１５０によって受信される。

　図２と対照的に、図４は、光受信器１５０に向けて４０ｋｍのファイバ伝送の後の、１０Ｇｂｐｓの出力波形の信号品質をシュミュレーションのアイパターンで示しており、レーザダイオード１２０に引き続く高非線形ファイバを用いている。このアイパターンの高さは、低ビットエラーレートの性能は、分布帰還型レーザダイオード２２０の出力における高非線形ファイバ１３０によって提供されるチャープ補償が与えられたとすると、４０ｋｍにわたってまた該特定のデータレートにおいて可能になることを示している。

　別の実施例では、高非線形分散シフトファイバ（ＨＮＬ−ＤＳＦ）２３０として知られる特定のタイプの高非線形ファイバが、図３（ｂ）に示されるように、分布帰還型レーザダイオード２２０の出力に置かれている。高非線形分散シフトファイバは、高められた非線形性を有しており、光機能ファイバを一つとして開発された。高められた非線形特性は、不必要な送信器チャープを補償するために望ましいものである。高非線形分散シフトファイバの特性は、「Silica-Based Functional Fibers With Enhanced Nonlinearity and Their Applications」, Okuno et al., IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 5, No. 5, September/October 1999に示されており、この開示は、参照することによってここに包含される。図３（ｂ）に示される光通信システムは、高非線形ファイバ１３０が高非線形分散シフトファイバ２３０に置き換えられている点を除いて、図３（ａ）に示されたものと類似している。具体的には、光送信器２００はレーザドライバ２１０を備えており、レーザドライバ２１０は、入力信号２０を増幅しおよび／または波形整形し、また信号変調のために分布帰還型レーザダイオード２２０に入力信号を供給するためのものである。信号２０は、高非線形分散シフトファイバ２３０を介して伝送され、高非線形分散シフトファイバ２３０では、分布帰還型レーザダイオード２２０によって付加される周波数チャープを補償する。この点において、信号２０は、その後に、伝送ファイバ２４０を介する伝送のために光送信器２００から出力されて、光受信器２５０によって受信される。

　図５〜図９は、図３（ｂ）に記載された本発明のための性能グラフである。図５は、１０Ｇｂｐｓのビットレートにおける分布帰還型レーザダイオード光出力の時間に対するパワープロファイルシミュレーション結果である。図６は、図５に示す分布帰還型レーザダイオード光出力に対し、高非線形分散シフトファイバ２３０の導入によるチャープ補償がある場合と無い場合の周波数チャーププロファイルシミュレーション結果である。上側のグラフ（ＵＰＰＥＲ）は、高非線形分散シフトファイバ２３０によるチャープ補償が無い場合の、分布帰還型レーザダイオードの出力における、時間に対するチャープ特性を表示している。下側のグラフ（ＬＯＷＥＲ）は、高非線形分散シフトファイバ２３０の出力における、時間に対するチャープ特性を示している。上側のグラフと下側グラフとの比較によれば、高非線形分散シフトファイバ２３０は周波数チャープを効率的に低減している。

　図３（ｂ）に示された本発明のビットエラーレート（ＢＥＲ）は、様々な態様に対してテストされた。図７は、実地設定における図３（ｂ）に示された発明をエミュレートする実験室設定における高非線形分散シフトファイバの自己位相変調を利用する３つの伝送の態様に関するビットエラーレートを示す。図７に示されるように、ファイバ伝送リンクの次の３つの態様がまとめられている：バックツーバック（長さゼロのファイバ）；２５ｋｍのシングルモードファイバ（ＳＭＦ）；５０ｋｍのＳＭＦ。各態様は、１５ｄＢｍのＨＮＬ−ＤＳＰの入力パワーによって特徴づけられている。それらの結果では、最高性能は、５０ｋｍのＳＭＦの場合に得られている。図６に示されているように、分布帰還型レーザダイオード２２０の出力における周波数チャープは、信号２０が高非線形分散シフトファイバ２３０を通過すると、縮小される（つまり、補償される）。光送信器２００の出力における周波数チャープは、伝送ＳＭＦファイバ２４０における伝送遅延に影響を与える。２つの要因、つまり、光送信器２００の出力における周波数チャープ特性およびＳＭＦ２４０の長さが伝送ＳＭＦファイバ２４０通過後の光信号波形に大きく影響する。図７に示された３つの態様では、５０ｋｍＳＭＦの場合に対して最低のビットエラーレートになる。

　図３（ｂ）に示される（様々な伝送の態様の下に本発明をエミュレートする実験室設定においてテストされた）本発明のパワーペナルティ特性は、図８に示されている。図８は、ＨＮＬ−ＤＳＦの入力パワー（ｄＢｍ）に対して、２つの伝送ファイバ長（２５ｋｍシングルモードファイバおよび５０ｋｍシングルモードファイバ）に関する高非線形分散シフトファイバのビットエラーレート１０^−９におけるパワーペナルティ（ｄＢ）を示している。５０ｋｍのＳＭＦファイバの長さは、（高非線形分散シフトファイバ２３０の入力おける）１５ｄＢｍあたりの最適入力パワーレベル近くにおいて、２５ｋｍのＳＭＦファイバ長より低いパワーパワーペナルティを有している。パワーペナルティは、０ｄＢにおけるバックツーバックリンクの態様に対して対比つけられる。図８は、また、少なめに予めチャープされた信号に対する多めに予めチャープされた信号に関してパワーペナルティに対する敏感性が増すことを示している。ビットエラーレート性能を改善するために、前進型誤信号訂正（ＦＥＣ）技術（当業者の一人に知られている）を、本発明のプリチャープ技術と組み合わせることができる。

　加えて、図３（ｂ）に示される本発明は、バイナリパターン長に関する依存性を決定するために（本発明をエミュレートする実験室設定において）テストされる。図９は、図３（ｂ）に示される本発明のために様々な疑似乱数ビット列（ＰＲＢＳ）に関するビットエラーレート（ＢＥＲ）を示す。図９には、２^７−１ビットから２^３１−１ビットの範囲にあり、疑似乱数ビット列の広い範囲に関して受信器入力パワーに対するデジタルビットエラーレート性能がまとめられる。これらの結果は、本発明の性能が疑似乱数ビット列の長さに対して敏感でないことを示している。

　図１０は、光伝送システムの別の実施の形態のブロック図を示す。伝送システムは、光送信器３００を備え、光送信器３００は、外部変調器３１０、分布帰還型レーザダイオード３２０および高非線形ファイバ３３０を備える。外部変調器３１０は、長距離伝送路にわたって高速データ伝送（特に、１０Ｇｂｐｓよりも大きなビットレート）を提供するが、（図３（ａ）及び図３（ｂ）に関して上で説明された）プリチャーピング技術によって引き起こされた自己位相変調を適用すると、適切な周波数チャープの付加により、ファイバ伝送後の波形歪みを軽減する場合がある。ある実施例では、高非線形ファイバ３３０は、外部変調器のために適切な周波数チャープを引き起こすために、光送信器３００の出力に置かれる。別の実施例では、光増幅器３２５は、外部変調器３１０の高パワーの要求を満たすために含まれている。高非線形ファイバ３３０は、（光増幅器３２５の出力に）光送信器３１０の最終段に置かれている。高非線形ファイバ３３０の自己位相変調特性は、外部変調器のために適切な周波数チャープを引き起こす。好適な実施例では、光増幅器３２５は、光増幅器（ＳＯＡ）である。一実施例では、分布帰還型レーザダイオード３２０が外部変調器３１０に結合されている。この実施例では、高非線形ファイバ３３０は、外部変調器３１０のために適切な周波数チャープを引き起こすことになる。好適な実施例では、図１１に示されるように、高非線形ファイバの特定のタイプ、高非線形分散補償ファイバ４３０（図示せず）が、光送信器３０１の周波数チャープを補償するために使用される。加えて、光増幅器の特定のタイプ、エルビウム添加ファイバ光増幅器４２５（ＥＤＦＡ）が増幅のために使用される。別の実施例では、光送信器３０２の光増幅器は、図１２に示されるようにポンプレーザダイオード５２５を含み、高非線形ファイバ３３０を増幅媒体とするラマン増幅器である。光増幅器の例をここで開示しているけれども、（当業者に知られている）光増幅器の他の形式を本発明に従う等しい有効性で使用することができる。図１０〜図１２に例示された光伝送システムは、送信器内に（高非線形分散シフトファイバといった）高非線形ファイバを含んだ状態で、特に１０Ｇｂｐｓよりも大きなビットレートに関する高速データ伝送において（使用される外部変調器のタイプに応じて）８０ｋｍ〜１２０ｋｍを超える長距離伝送を可能にする。

　本発明は、好適な実施例を用いて記述されたけれども、クレームにおいて規定される発明の範囲内にある他の変形は当業者に明らかであろう。

図１は、先行技術の直接変調の光伝送システムのブロック図である。 図２は、先行技術の光伝送システムを用いる４０キロメートルのファイバ伝送後のシュミュレートされた１０Gｂｐｓ受信器の出力波形を示す。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、本発明に係る光伝送システムの実施の形態のブロック図である。 図４は、本発明に係る、その出力に高非線形ファイバを持つ光伝送システムを用いる４０キロメートルのファイバ伝送後のシュミュレートされた１０Gｂｐｓ受信器の出力波形を示す図面である。 図５は、レーザダイオードの出力波形のシミュレーションのパワー波形ｖｓ時間のグラフである。 図６は、高非線形分散シフトファイバによって取り入れられるチャープ補償とチャープ補償の無い効果を比較するレーザダイオード出力波形シミュレーションの周波数チャープ量ｖｓ時間のグラフを示すである。 図７は、高非線形分散シフトファイバの自己位相変調を利用する３つの伝送の態様のためのビットエラーレート（ＢＥＲ）特性を示す図面である。 図８は、１０^−９のビットエラーレート（ＢＥＲ）におけるシングルモードファイバの２つの長さの高非線形分散シフトファイバにためのパワーペナルティ特性を示す図面である。 図９は、高非線形分散シフトファイバを用いる様々な長さの擬ランダムビットシーケンス（ＰＲＢＳ）に対するビットエラーレート（ＢＥＲ）特性を示す図面である。 図１０は、本発明に係る外部変調を用いる光伝送システムの別の実施の形態のブロック図である。 図１１は、本発明に係る外部変調を用いる光伝送システムの更なる別の実施の形態のブロック図である。 図１２は、本発明に係る外部変調を用いる光伝送システムのまた更なる別の実施の形態のブロック図である。

符号の説明

１０…信号、２０…入力信号、３０…入力信号、１００…光送信器、１１０…レーザドライバ、１２０…分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）、１３０…高非線形ファイバ（ＨＮＬＦ）、１４０…伝送ファイバ、１５０…光受信器、１６０…信号出力、２００…光送信器、２１０…レーザドライバ、２２０…分布帰還型レーザダイオード、２３０…高非線形分散シフトファイバ（ＨＮＬ−ＤＳＦ）、２４０…伝送ファイバ、２５０…光受信器、２６０…信号出力、
３００…光送信器、３０１…光送信器、３０２…光送信器、３１０…外部変調器、３２０…分布帰還型レーザダイオード、３２５…光増幅器、３３０…高非線形ファイバ、３４０…伝送ファイバ、３６０…信号出力、４３０…高非線形分散補償ファイバ、４２５…エルビウム添加ファイバ光増幅器（ＥＤＦＡ）、５２５…ポンプレーザダイオード

Claims (8)

1. 　信号を入力するための入力を備え、
   　前記信号により変調されるレーザダイオードを備え、
   　前記レーザダイオードに結合された高非線形ファイバを備え、前記高非線形ファイバは、前記レーザダイオードによって引き起こされる周波数チャープを補償しており、
   　前記信号を出力する出力を備える、光送信器。
2. 　前記レーザダイオードは分布帰還型レーザダイオードである、請求項１に記載された光送信器。
3. 　前記高非線形ファイバは高非線形分散シフトファイバである、請求項１に記載された光送信器。
4. 　前記信号に増幅を施すための光増幅器を更に備え、
   　前記光増幅器は前記レーザダイオードに結合されている、請求項１に記載された光送信器。
5. 　前記光増幅器はエルビウム添加ファイバ増幅器である、請求項４に記載された光送信器。
6. 　前記光増幅器は前記高非線形ファイバを増幅媒体とするラマン増幅器である、請求項４に記載された光送信器。
7. 　前記光増幅器は半導体光増幅器である、請求項４に記載された光送信器。
8. 　信号を入力するための入力を備え、
   　前記信号により変調される外部変調器を備え、
   　前記外部変調器に結合された高非線形ファイバを備え、該高非線形ファイバは、前記外部変調器のための適切な周波数チャープを引き起こしており、
   　該信号を出力する出力を備える、光送信器システム。
   

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