JP2004274539A - Highly nonlinear-resistant optical time division multiplexing transmission system - Google Patents

Highly nonlinear-resistant optical time division multiplexing transmission system Download PDF

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Jun Inoue
潤 井上
Hideyuki Sotobayashi
秀之 外林
Fumito Kubota
文人 久保田
Hitoshi Kawaguchi
仁司 河口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly nonlinear-resistant OPTDM transmission system for using a transmission system with a nonlinear-resistance and a standard single mode fiber (SSMF) having zero dispersion at a 1.3 μm band so as to transmit an optical time division multiplexing (OTDM) signal of a 1.55 μm band. <P>SOLUTION: The OTDM transmission system includes a light source; a first SSF for transmitting a light outputted from the light source to an optical phase conjugator (OPC); the OPC; and a second SSF for transmitting the light outputted from the OPC. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光時分割多重(OTDM)伝送システムに関し、より詳しくは、伝送路に光位相共役器(OPC)を設けたことにより非線形耐力を有することとなった超高速OTDM伝送システムに関する。さらに詳しくは、伝送路にOPCを設けたことにより1.3μm帯に零分散を有するスタンダードシングルモードファイバ(Standard single mode fiber;SSMF)を用いて、1.55 μm帯のOTDM信号を伝送することを可能とした超高速OTDM伝送システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
伝送ファイバ内の波長分散を補償するため、ネガティブ分散ファイバ(NDF)、逆分散ファイバ(Reverse Dispersion Fiber;RDF)およびミッドスパン位相共役法は盛んに研究されている[例えば、J.Inoue、H.Sotobayashi、W.Nakajo、H.Kawaguchi:IEE Electron.Lett.,38(15),2002,819−821(非特許文献1)を参照。]。また、位相共役器(OPC)は、ファイバ内の非線形性を補償することもできることが提唱されている[例えば、H.Sotobayashi、K.Kitayama:IEEE/OSA J.Lightwave Technol、17(12),1999,2488−2497(非特許文献2)を参照。]。しかしながら、NDFやRDFでは、伝送路の非線形性により劣化した非線形性を補償できない。NDFを用いた系においては、伝送パルスは、この非線形性の影響でファイバを通過するとき自己位相変調(SPM)などにより信号光の時間波形が劣化する。したがって、その影響を除くために、主にコア拡大したSMFが用いられる。しかし、短いパルスをもつ高パワー信号が伝送に用いられると、非線形性の影響は無視できなくなるという問題がある。
超高速OTDM通信では各ビット信号に割り当てられるタイムスロットが時間的に狭くなる。このために、超高速OTDM通信では必然的に光源として超短光パルスを用いることになる。それと相反して必要な周波数帯域が広がるために伝送路であるファイバ中の波長分散が伝送特性を劣化させる。したがって、特にOTDM方式の伝送路が用いられた場合には、光ファイバの波長分散を補償しなければならない。
また、1.3μm帯に零分散を有する SSMFを用い、1.55 μm帯のOTDM信号を伝送するためには、SSMFの波長分散を補償する必要がある。
【0003】
【非特許文献1】
J.Inoue、H.Sotobayashi、W.Chujo、H.Kawaguchi:IEE Electron.Lett.,38(15),2002,819−821
【非特許文献2】
H.Sotobayashi、K.Kitayama:IEEE/OSA J.Lightwave Technol、17(12),1999,2488−2497
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、非線形耐力のある伝送システムを提供することを目的とする。
本発明は、1.3μm帯に零分散を有するSSMFを用い、特に1.55 μm帯の OTDM信号を伝送するための高非線形耐力OTDM伝送システムを提供することを別の目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題の少なくともひとつ以上は、以下の発明により解決される。
(1) 光源と、前記光源から出力される光をOPCに伝えるための第1のSMFと、OPCと、前記OPCから出力された光を伝送するための第2のSMFとを有するOTDM伝送システムである。
(2) 前記光源が、レーザモード同期レーザ、又はモード同期半導体レーザである上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。
(3) 前記光源から出力される光が、パルス光である上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。
(4) 前記光源から出力される光がパルス光であり、前記パルス光の中心波長が、1530nm〜1560nm、又は1570nm〜1610nmである上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。光通信の波長帯域は、主にファイバの伝搬損失の波長特性と光増幅器の波長帯域に制限されている。Cバンドと呼ばれる1530nm〜1560nm、Lバンドと呼ばれる1570nm〜1610nmが実用的。これは光増幅器(ファイバ増幅器)が、この波長帯域で開発されているである。したがって、原理的にすべての波長帯域で実施可能であるが、上記C及びLバンドであればより容易に実施可能である。
(5) 前記光源から出力される光が、中心波長1560nmのパルス光である上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。この光を用いたOTDM伝送システムが実施可能である点は、実施例においても確認された。
(6) 前記光源から出力される光の周波数が、5GHz〜100GHzである上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。適切な光源から出力される信号光のビットレートは、OPCの性能に左右される。実施例においては、SOAを用いた。SOAを用いた場合、80Gbpsのビットレートで200km伝送する能力がある(非特許文献1参照)。例えば、高非線形ファイバをOPCの光非線形媒質として用いた場合、伝送距離を短縮すれば320Gbpsを越える伝送が可能になると推察できる。
(7) 前記光源から出力される光が、10GHzレーザモード同期半導体レーザにより発生された中心波長が1560nm、パルス幅が3.5psのパルス光である上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。
(8) 前記第1のSMF、及び前記第2のSMFが、1.3μm帯に零分散を有するSMFである上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。
(9) 前記第1のSMF、及び前記第2のSMFが、100km〜200kmであり、前記2つのSMFをあわせた長さが200km〜400kmである上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。ビットレートにより伝送できる距離(上限が)が変わる。本実施例のようにビットレートが80Gbpsの場合は、200kmより伝送距離が短くなるほど容易になる。なお、このような長距離の伝送システムについては、好ましくは伝送ルートの途中にリピーター(光増幅器)が設けられる。
(10)前記第1のSMFが100km、前記第2のSMFが、106kmである上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。これは実施例において、実際に使用したファイバの分散特性から理論的に割り出された長さである。したがって使用するファイバの物理特性が異なれば、第1のSMF長を固定した場合、第2のSMF長を制御しなければならない。実際には、SMF長は信号光の波長における2次分散値とSMF長の積が平衡するように定める。OPC伝送の場合には第1のSMFでの信号光波長と第2での波長が異なるため、それぞれの波長において、2次分散値と距離の積が平衡するようにSMF長を定める。
(11) 前記OPCが、半導体光増幅器(SOA)を含む上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。
(12)前記OPCは、連続光を発生する連続光光源と、前記光源から出力される光と同一の中心波長を有する信号光と前記第1の連続光光源から発生した連続光とを混合する合波器と、前記合波器で混合させた光が入力され、4光波混合現象が惹起されるSOAとを含む、上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。
(13) 前記OPCは、SOAを含み、前記光源から出力され前記第1のSMFを経た信号光を前記OPC中で4光波混合現象を引き起こし、当該光のスペクトルを反転させ、当該スペクトルが反転した光を第2のSMFに出力する、上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。
(14) 前記光源から出力される光が、中心波長1560nmのパルス光であり、前記位相共役器には、中心波長1560nmのパルス光と、中心波長1555nmの連続光とが入力される上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。上記したように、これらの波長は、光ファイバ増幅器の増幅帯域や雑音特性および光学部品の波長特性を考慮に入れて設定し、実際に通信を確立した波長である。
(15) 前記光源から出力された光は、ニオブ酸リチウム変調器により変調される上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。
(16) 前記光源から出力された光は、エルビウム添加ファイバ増幅器により増幅される上記(1)に記載のOTDM伝送システムである。
【0006】
(17) 上記(1)〜(16)のいずれかに記載のOTDM伝送システムを用いたOTDM伝送方法である。
【0007】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図1に示されるように、本発明の第1の実施形態に係るOTDM伝送システム1は、光源2と、前記光源から出力される光をOPCに伝えるための第1のSMF3と、OPC4と、前記OPCから出力された光を伝送するための第2のSMF5とを有するOTDM伝送システムである。なお、図1に示されるように光を増幅するための光増幅器6、7、及び出力される光を観測するための自己相関器8が設けられることは、本発明の好ましい別の実施態様である。
【0008】
(光源)
本発明のOTDM伝送システムに用いられる光源2としては、好ましくはレーザモード同期レーザ、又はレーザモード同期半導体レーザである。
【0009】
光源から出力される光は、さらに好ましくは、例えばモード同期されたパルス光であり、前記光源から出力される光の中心波長として好ましくは、1560nmであり、光源から出力される光の周波数としては、好ましくは5GHz〜100GHzであり、より好ましくは7GHz〜20GHzであり、特に好ましくは、10GHzである。
光源から出力される光としては、より具体的には、10GHzモード同期半導体レーザにより発生された中心波長が1560nm、パルス幅が3.5psのパルス光が挙げられる。実施例においては、SOAを位相共役器として用いた。例えば、高非線形ファイバを位相共役器の光非線形媒質として用いた場合、伝送距離を短縮すれば320Gbpsを越える伝送が可能になると考えられる。
【0010】
(シングルモードファイバ)
シングルモードファイバ(SMF)としては、光を伝送できるSMFであれば特に限定されるものではない。SMFとしては、第1のSMF、及び第2のSMFが、1.3μm帯に零分散を有するSMFが挙げられる。本発明のOTDM伝送システムにおいては、伝送路にOPCを設けたことにより4光波混合現象を惹起し、1.3μm帯に零分散を有するSSMFを用いて、1.55 μm帯のOTDM信号を伝送することが可能となる。
【0011】
SMFとしては、例えば、第1のSMF、及び第2のSMFのいずれか又は両方が、Aeff(effective area: コアの実効断面積)として110±10μmの有効コアをもつSMFを用いてもよい。非線形性は光強度(密度)に比例するため、このようなコア拡大SMFであれば、光パワーが光ファイバの中心に集中しないようにコアの断面積を拡大することによって、非線形が起きにくい。ただし、コア拡大SMFを用いなくとも非線形を起さずに伝送することできる。
【0012】
SMFの長さは、好ましくは、第1のSMF、及び第2のSMFのいずれか又は両方が、100km〜1000kmであり、前記2つのSMFをあわせた長さが200km〜2000kmであり、より好ましくは第1のSMF、及び第2のSMFのいずれか又は両方が、100km〜200kmであり、前記2つのSMFをあわせた長さが200km〜400kmであり、特に好ましくは第1のSMFが100km、第2のSMFが、106kmである。本発明のOTDM伝送システムによれば、分散を補償して長距離にわたる情報伝送が可能となる。なお、第一のファイバ長と分散値が既知、信号光波長、OPC内のCW光波長が決まれば、最適な第2のファイバ長が決定する。上記したように、これらの波長は、光ファイバ増幅器の増幅帯域や雑音特性および光学部品の波長特性を考慮に入れて設定し、実際に通信を確率した波長である。
【0013】
(光位相共役器)
光位相共役器(OPC)は、4光波混合現象により位相共役光を出力できるものであれば特に限定されるものではなく、公知のOPCを用いることができる。
OPCとしては、例えばS. Watanabe, T. Naito, and T. Chikama, ”Compensation of chromatic dispersion a single−mode fiber by optical phase conjugation,” IEEE Photon. Technol. Lett., 1993, 5, (1), p. 92−95.、及びR. M. Jopson, A. H. Gnauck and R. M. Derosier, ”Compensation of fibre chromatic dispersion by spectral inversion,” IEE Electron. Lett., 1993, 29, (7), p. 576−578.に記載されるように光ファイバを用いた構成であってもよく、M. C. Tatham, G. Sherlock, and L. D. Westbrook, ”Compensation fibre chromatic dispersion by optical phase conjugation in a semiconductor laser amplifier,” IEE Electron. Lett., 1993, 29, (21), pp. 1851−1852、及びU. Feiste, R. Ludwig, C. Schmidt, E. Dietrich, S. Diez, H. J. Ehrke, E. Patzak, H. G. Weber, and T. Merker, ”80−Gb/s transmission over 106−km standard−fiber using optical phase conjugation in a Sagnac−interferometer,” IEEE Photon. Technol. Lett., 1999, 11, (8), pp. 1063−1065に記載されているようにSOAを用いたものであってもよい。これらのうちで、OPCとしては、SOAを用いたものが、小型である、軽量である、安価である、安定性に優れるといった観点から望ましい。
【0014】
OPCに用いられるSOAとしては、位相共役光を発生させるための非線形媒質を含むものが挙げられる。SOAとしては、応用物理 第63巻 第12号 pp1219−1226(1994年)に記載されているような光ファイバ、バルク型SOA、多重量子井戸SOAなど公知のSOAを用いることができる。これらのなかでも、SOAとして、偏波無依存バルク型SOAが好ましい。
本発明において、具体的に用いたSOAは、応用光電製SOAである。
【0015】
本発明のOPCの例としては、図2に示すように連続光を発生する連続光光源11と、光源から出力される光と同一の中心波長を有する信号光と前記第1の連続光光源から発生した連続光とを混合する合波器12と、合波器で混合させた光が入力され、4光波混合現象が惹起されるSOA13とを含むものが挙げられる。また、好ましくは光増幅器15と合波器12との間には、光フィルタ16が設けられ、光増幅器14と合波器12との間には光フィルタ17が設けられる。光フィルタ16としては、好ましくは光フィルタは帯域フィルタで中心波長1560nm、帯域幅5nmのものであり、光フィルタ17としては、好ましくは中心波長1555nm、帯域幅1nmのものである。このようなOPCによれば、光源から出力され前記第1のSMFを経て前記OPCに入力された光に4光波混合現象を惹起し、当該光のスペクトルを反転させ、当該スペクトルが反転した光が第2のSMFから出力される。なお、図2に示すように、エルビウム添加ファイバ増幅器などの光増幅器が連続光源の下流14、及び/又は信号光を増幅する位置15に設置されているものは本発明の好ましい別の実施態様である。
【0016】
合波器は、ひとつまたはそれ以上の光通信路からの光を、ひとつ又はそれ以上の光通信路に混合又は分配することができるものであれば、特に限定されるものではない。合波器としては、ハーフミラー、偏光ビームスプリッターなどのビームスプリッター、ファイバ型結合器など公知の合波器を用いることができる。
【0017】
このようなOPCを用いたOTDM伝送システムとして、具体的には光源から出力される光が、中心波長1560nmのパルス光であり、位相共役器には、中心波長1560nmの連続光と、中心波長1555nmの連続光とが入力されるものが挙げられる。このような光を用いた系であれば望ましい位相共役光を得ることができる。上記したように、これらの波長は、光ファイバ増幅器の増幅帯域や雑音特性および光学部品の波長特性を考慮に入れて設定し実際に通信を確率した波長である。
【0018】
(4光波混合現象)
以下、4光波混合現象について説明する。
波長の異なる2つの光(強い光をポンプ光(周波数fp)、弱い光をプローブ光(周波数fq))を非線形媒質の中に注入すると、ポンプ光を中心として、プローブ光とは対象の周波数位置に、新たな光(シグナル光(周波数fs))が出力する。これらの周波数には、fs=2fp−fqの関係がある。ポンプ光とプローブ光とのビートによりポンプ光が変調され、シグナル光が発生する。これら4つの光波(ポンプ光は二度登場するので2つと数える。)が関与する光混合現象が、4光波混合現象と呼ばれる現象である。4光波混合が生ずるためには、2つの入力光の差周波数fd=fp−fqに非線形効果が応答しなければならない。fdが数GHz以下の場合、主要な光非線形効果は、バンド間遷移によるキャリア数の変化である。この周波数領域を近縮退4光波混合(NDFWM)とよぶ。fdが更に大きくなると、もはやキャリア数の変化は追随しなくなり、バンド内緩和を期限とする非線形効果が主要なメカニズムとなる。fdが数100GHzから数THzの領域を、高非縮退4光波混合(HNDFWM)とよぶ。
【0019】
連続光(ポンプ光)の波長としては、好ましくは、1530nm〜1560nmであり、より好ましくは1540nm〜1560nmであり、更に好ましくは、1550nm〜1560nmである。連続光の強度としては、好ましくは23〜26dBmである。FWMの変換効率は連続ポンプ光の強度の2乗に比例し、信号光の強度に比例する。しかしながら、信号光強度を上げるとSOA特有のパターン効果により変換光が劣化する為に強度を強くできない。したがって、効率を上げるためにはポンプ光強度を上げなければならないが、上げすぎるとSOAが破壊される。そこで、ポンプ光の強度として上記の範囲が好ましい。
【0020】
(入力信号光)
本発明の位相共役器に入力される入力信号光としては、光通信に用いられる光信号であれば、特に限定されるものではなく、公知の光を用いることができ、好ましくは、周波数変動が小さい信号であり、より好ましくは、ITUグリッドに一致している信号である。光の強度して、好ましくは−3dBm〜3dBmであり、より好ましくは−1dBm〜3dBmであり、更に好ましくは0dBm〜3dBmである。
【0021】
(光変調器)
光源から出力された光は、好ましくはニオブ酸リチウム(LN)変調器により変調される。LN変調器は、強度変調器、位相変調器、偏波変調器などがある。変調器が用いている基本現象は、電気光学効果であり、電気光学効果は、媒質に電圧が加えられると媒質の屈折率が変化する現象である。屈折率の変化は、その媒質を通過する光の位相変化に変換される。この電気光学効果をそのまま用いたものが位相変調器である。
【0022】
(光増幅器)
光源から出力された光は、好ましくはエルビウム添加ファイバ増幅器により増幅される。すなわち、光源から出力された光が光増幅器により増幅された後にOPCに伝送されることは本発明の好ましい実施の態様である。このような光増幅器としては、半導体レーザ増幅器、光ファイバ増幅器が挙げられ、これらのなかでもより好ましくは、光ファイバ増幅器であり、更に好ましくは、エルビウム添加ファイバ増幅器(erbium−doped fiber amplifer:EDFA)である。EDFAは、増幅可能な帯域幅も広く、1.55μm帯で、0.03μm以上の増幅帯域が得られている。これを周波数帯域に換算すると約3.7THzにもなる。また、EDFAは、入射光の偏派面に依存しないという利点も有する。なお、光ファイバ通信では、一般的に1.55μm帯が用いられるため、光増幅器としては、EDFAが好ましいが、1.33μm帯を用いた光通信においては、ネオジウム添加ファイバ増幅器が好ましい。
本発明で具体的に用いた光増幅器は、IPGLaser製EAD−40C及びEAD−500Cである。
【0023】
(光時分割多重化)
光時分割多重(OTDM)化とは、以下のような通信多重化方法である。まず、アナログ信号を符号器によってあらかじめデジタル信号(パルス)に変換しておく。変換したパルスを、チャンネルごとに時間位置をずらして、パルスが重ならないように配列する。時間位置を基準にし、もとのパルス数列の何倍になるかで多重化数が決定される。送信側が各光信号を一定時間間隔で分割して送信すると、受信側はそれぞれの回線ごとの信号をもとにもどす。OTDMは、このようにして多大な情報を伝送する技術である。
【0024】
本発明の高非線形耐力OTDM伝送システムは、大パワーで信号を送っても信号光の劣化が小さい(パルスの時間的な延びが小さい)、すなわち高品位の信号を送ることができる。時間的な分散が小さいので、タイムスロットも小さくて済む。そこで、本発明の高非線形耐力OTDM伝送システムでは、OTDM化通信が可能になる。
【0025】
【実施例】
(実施例1)図1に、実施例1の実験系である中距離OPCを用いた伝送システムの概略図を示す。
図1に示されるように、この実施例ではOPC伝送装置として、光位相混合器として上記の非特許文献1に記載されるような光位相SOA、伝送ラインとして200kmの標準的なSMFを用いた。10GHzモード同期半導体レーザにより発生された1560nmのガウス形のフーリエ限界(フーリエ・トランスフォーム・リミテッド)3.5ps光パルスを伝送光信号として用いた。伝送ファイバの中間点で、信号パルスの光スペクトルは1550−nmに波長シフトし、SOAの中で4光波混合に基づく光位相混合器を用いてスペクトルを反転させた。その後、伝送された光パルスを自己相関器(オートコリレータ)と光スペクトル分析器(スペクトラムアナライザ:分光器)を用いて測定した。1550nmにおいてSMFの分散と分散スロープは、各々−16.8ps/nm/kmおよび0.057ps/nm/kmであった。SMFの中の二次分散を補償するために、前半と後半のファイバ内の二次分散ファイバ長さとの積を平衡させた。図4〜図6に、パルス幅拡大度(パルスブロードニングファクター)、パルス波形(オートコリレーション)、および光スペクトルに対する伝送パワーの影響を示す。
【0026】
(比較例1)
図3に示されるようにNDF設定の伝送ラインとして、200kmのファイバ(36.7kmのSMFと13.3kmのNDFを4組)系伝送システムを用いて実験を行った。この伝送システムは、光源22として、1535.8nmのガウス形の2.9ps光パルス10GHzレーザモード同期半導体レーザを用い、増幅器23、24としてEDFAを、SMF25、26、27、28として、Aeff:110±10μmの有効コアをもつSMFを用いた。1つのスパン(SMF+NDF)のゼロ分散波長と分散スロープは、1535.8nmにおいて各々1532.7nmおよび0.009ps/nm/kmであった。図中29〜32は、NDFを表し、33は自己相関器を表す。
【0027】
図4に、伝送後のパルス幅拡大率を示す。図中黒丸は、実施例1のパルス幅拡大率を表し、白丸は比較例1のパルス幅拡大率を表す。図4から実施例1及び比較例1ともにパルス幅拡大率が1を越えており、パルス幅は伝送により拡大することがわかる。しかしながら、そのパルス幅拡大率は、実施例1の方が比較例1に比べて小さい。このことから、OPCを用いた伝送システムでは、NDFを用いた伝送システムに比べてパルスの分散を抑制できることがわかる。なお、パルス幅拡大率は、伝送前の初期パルス幅を用いて規格化されている。
【0028】
図5に、伝送力を変化させたときの時間領域でのパルス波形の変化を示す。図5(a)は、比較例1におけるパルス波形の変化を示し、図5(b)は、実施例1におけるパルス波形の変化を示す。図中BtoBは、バックトゥバック、すなわち伝送前の信号のパルス波形を表す。実施例1、比較例1とも伝送前の信号のパルス波形に比べてパルス波形が広がっている。しかしながら、実施例1のもの(図5(b))は、比較例1のもの(図5(a))に比べて、伝送力によらず一定のパルス波形を維持しており、伝送前のパルス波形からのずれも少ない。
【0029】
図6に、伝送力を変化させたときの波長領域でのパルス波形の変化を示す。図6(a)は、比較例1におけるパルス波形の変化を示し、図6(b)は、実施例1におけるパルス波形の変化を示す。図6から、実施例1のものの方が、比較例1のものに比べてパルス波形の変化が少ないことがわかる。
【0030】
以上より、OPCが使われている実施例1は、パルス幅拡大度はほとんど変化しない。しかし、パルスの波形は初期のパルスに比較すると変化している。これは、OPCは分散を補償できないためファイバ内の三次分散によるものであると考えられる。逆に、NDFが使われている比較例1は、パルス幅拡大度とスペクトルが変化して、伝送パワーが5dBmを超えるとパルスは時間的に裾を引くよう(台形状)になる。これらの結果はSPM効果により生じると考えれらる。一方、OPCを使うと非線形性の影響は見られない。
結論として、OPCはファイバ内の非線形性を補償できるため、中距離OPC伝送ラインの非線形性に関して大きい耐力をもつことが分かった。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、伝送路の非線形性により劣化した信号を補償できる伝送システムを提供することができる。
本発明によれば、1.3μm帯に零分散を有するスタンダードSSMFを用い、1.55 μm帯のOTDM信号を伝送するための伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施形態に係るOTDM伝送システムの概略を示す図である。
【図2】図2は、本発明のOPCの例を示す概略図である。
【図3】図3は、比較例1におけるNDFを用いたOTDM伝送システムの概略を示す図である。
【図4】図4は、伝送後のパルス幅拡大率を示す図である。
【図5】図5は、伝送力を変化させたときの時間領域でのパルス波形の変化を示す図である。図5(a)は、比較例1におけるパルス波形の変化を示し、図5(b)は、実施例1におけるパルス波形の変化を示す。
【図6】図6は、伝送力を変化させたときの波長領域でのパルス波形の変化を示す図である。図6(a)は、比較例1におけるパルス波形の変化を示し、図6(b)は、実施例1におけるパルス波形の変化を示す。
【符号の説明】
1 OTDM伝送システム
2 光源
3 第1のシングルモードファイバ(SMF)
4 光位相共役器(OPC)
5 第2のシングルモードファイバ(SMF)
6 光増幅器
7 光増幅器
8 自己相関器
11 連続光光源
12 光結合器
13 半導体光増幅器(SOA)
14 光増幅器
15 光増幅器
16 光フィルタ
17 光フィルタ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical time division multiplexing (OTDM) transmission system, and more particularly, to an ultra-high-speed OTDM transmission system having a nonlinear tolerance due to provision of an optical phase conjugator (OPC) in a transmission path. More specifically, transmission of an OTDM signal in a 1.55 μm band using a standard single mode fiber (SSMF) having zero dispersion in a 1.3 μm band by providing an OPC in a transmission path. The present invention relates to an ultra-high-speed OTDM transmission system that has enabled transmission.
[0002]
[Prior art]
Negative dispersion fiber (NDF), reverse dispersion fiber (Reverse Dispersion Fiber; RDF), and mid-span phase conjugation methods have been actively studied to compensate for chromatic dispersion in transmission fibers [see, for example, J.-M. Inoue, H .; Sotobayashi, W.C. Nakajo, H .; Kawaguchi: IEEE Electron. Lett. , 38 (15), 2002, 819-821 (Non-Patent Document 1). ]. It has also been proposed that a phase conjugator (OPC) can also compensate for non-linearities in the fiber [eg, H. et al. Sotobayashi, K .; Kitayama: IEEE / OSA J .; See Lightwave Technology, 17 (12), 1999, 2488-2497. ]. However, the NDF or RDF cannot compensate for the nonlinearity deteriorated by the nonlinearity of the transmission path. In a system using an NDF, the time waveform of a signal light is deteriorated due to self-phase modulation (SPM) when a transmission pulse passes through a fiber due to the effect of the nonlinearity. Therefore, in order to eliminate the influence, the SMF whose core is expanded is mainly used. However, when a high power signal having a short pulse is used for transmission, there is a problem that the influence of nonlinearity cannot be ignored.
In ultra-high-speed OTDM communication, time slots allocated to each bit signal become narrower in time. For this reason, in ultra-high-speed OTDM communication, an ultrashort light pulse is inevitably used as a light source. On the contrary, since the required frequency band is widened, the chromatic dispersion in the fiber which is the transmission line deteriorates the transmission characteristics. Therefore, especially when an OTDM transmission line is used, the chromatic dispersion of the optical fiber must be compensated.
Further, in order to use an SSMF having zero dispersion in the 1.3 μm band and transmit an OTDM signal in the 1.55 μm band, it is necessary to compensate for the chromatic dispersion of the SSMF.
[0003]
[Non-patent document 1]
J. Inoue, H .; Sotobayashi, W.C. Chujo, H .; Kawaguchi: IEEE Electron. Lett. , 38 (15), 2002, 819-821.
[Non-patent document 2]
H. Sotobayashi, K .; Kitayama: IEEE / OSA J .; Lightwave Technology, 17 (12), 1999, 2488-2497.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a transmission system having nonlinear tolerance.
Another object of the present invention is to provide a highly nonlinear proof OTDM transmission system for transmitting an OTDM signal in the 1.55 μm band, particularly using an SSMF having zero dispersion in the 1.3 μm band.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
At least one of the above-mentioned problems is solved by the following invention.
(1) An OTDM transmission system including a light source, a first SMF for transmitting light output from the light source to the OPC, an OPC, and a second SMF for transmitting light output from the OPC. It is.
(2) The OTDM transmission system according to (1), wherein the light source is a laser mode-locked laser or a mode-locked semiconductor laser.
(3) The OTDM transmission system according to (1), wherein the light output from the light source is pulsed light.
(4) The OTDM transmission system according to (1), wherein the light output from the light source is pulsed light, and a center wavelength of the pulsed light is 1530 nm to 1560 nm or 1570 nm to 1610 nm. The wavelength band of optical communication is mainly limited to the wavelength characteristic of fiber propagation loss and the wavelength band of an optical amplifier. 1530 nm to 1560 nm called C band and 1570 nm to 1610 nm called L band are practical. This is an optical amplifier (fiber amplifier) being developed in this wavelength band. Therefore, it can be implemented in all wavelength bands in principle, but can be implemented more easily in the C and L bands.
(5) The OTDM transmission system according to (1), wherein the light output from the light source is pulsed light having a center wavelength of 1560 nm. The fact that an OTDM transmission system using this light is feasible was also confirmed in Examples.
(6) The OTDM transmission system according to (1), wherein a frequency of the light output from the light source is 5 GHz to 100 GHz. The bit rate of the signal light output from an appropriate light source depends on the performance of the OPC. In the examples, SOA was used. When SOA is used, there is a capability of transmitting 200 km at a bit rate of 80 Gbps (see Non-Patent Document 1). For example, when a highly nonlinear fiber is used as the optical nonlinear medium of the OPC, it can be inferred that if the transmission distance is shortened, transmission exceeding 320 Gbps becomes possible.
(7) The OTDM transmission system according to (1), wherein the light output from the light source is pulse light having a center wavelength of 1560 nm and a pulse width of 3.5 ps generated by a 10 GHz laser mode-locked semiconductor laser. .
(8) The OTDM transmission system according to (1), wherein the first SMF and the second SMF are SMFs having zero dispersion in a 1.3 μm band.
(9) The OTDM transmission system according to (1), wherein the first SMF and the second SMF are 100 km to 200 km, and a total length of the two SMFs is 200 km to 400 km. . The transmission distance (upper limit) changes depending on the bit rate. When the bit rate is 80 Gbps as in the present embodiment, it becomes easier as the transmission distance becomes shorter than 200 km. In such a long-distance transmission system, a repeater (optical amplifier) is preferably provided in the middle of the transmission route.
(10) The OTDM transmission system according to (1), wherein the first SMF is 100 km, and the second SMF is 106 km. This is the length theoretically determined from the dispersion characteristics of the fiber actually used in the embodiment. Therefore, if the physical characteristics of the fibers used are different, if the first SMF length is fixed, the second SMF length must be controlled. Actually, the SMF length is determined so that the product of the secondary dispersion value and the SMF length at the wavelength of the signal light is balanced. In the case of OPC transmission, since the signal light wavelength in the first SMF is different from the wavelength in the second SMF, the SMF length is determined so that the product of the secondary dispersion value and the distance is balanced at each wavelength.
(11) The OTDM transmission system according to (1), wherein the OPC includes a semiconductor optical amplifier (SOA).
(12) The OPC mixes a continuous light source that generates continuous light, signal light having the same center wavelength as the light output from the light source, and continuous light generated from the first continuous light source. The OTDM transmission system according to (1), including a multiplexer and an SOA to which light mixed by the multiplexer is input and in which a four-wave mixing phenomenon is caused.
(13) The OPC includes an SOA, causes signal light output from the light source and passed through the first SMF to cause a four-wave mixing phenomenon in the OPC, inverts the spectrum of the light, and inverts the spectrum. The OTDM transmission system according to the above (1), which outputs light to a second SMF.
(14) The light output from the light source is a pulse light having a center wavelength of 1560 nm, and the pulse light having a center wavelength of 1560 nm and the continuous light having a center wavelength of 1555 nm are input to the phase conjugator. ) Is an OTDM transmission system. As described above, these wavelengths are wavelengths that have been set in consideration of the amplification band and noise characteristics of the optical fiber amplifier and the wavelength characteristics of the optical components, and have actually established communication.
(15) The OTDM transmission system according to (1), wherein the light output from the light source is modulated by a lithium niobate modulator.
(16) The OTDM transmission system according to (1), wherein the light output from the light source is amplified by an erbium-doped fiber amplifier.
[0006]
(17) An OTDM transmission method using the OTDM transmission system according to any one of (1) to (16).
[0007]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the OTDM transmission system 1 according to the first embodiment of the present invention includes a light source 2, a first SMF 3 for transmitting light output from the light source to the OPC, and an OPC 4. An OTDM transmission system having a second SMF 5 for transmitting the light output from the OPC. It is to be noted that the provision of the optical amplifiers 6 and 7 for amplifying light and the autocorrelator 8 for observing output light as shown in FIG. 1 is another preferred embodiment of the present invention. is there.
[0008]
(light source)
The light source 2 used in the OTDM transmission system of the present invention is preferably a laser mode-locked laser or a laser mode-locked semiconductor laser.
[0009]
The light output from the light source is more preferably, for example, mode-locked pulsed light, and preferably 1560 nm as the center wavelength of the light output from the light source, and the frequency of the light output from the light source is , Preferably 5 GHz to 100 GHz, more preferably 7 GHz to 20 GHz, and particularly preferably 10 GHz.
More specifically, the light output from the light source is a pulsed light having a center wavelength of 1560 nm and a pulse width of 3.5 ps generated by a 10 GHz mode-locked semiconductor laser. In the embodiment, the SOA was used as a phase conjugator. For example, when a highly nonlinear fiber is used as the optical nonlinear medium of the phase conjugator, it is considered that if the transmission distance is shortened, transmission exceeding 320 Gbps becomes possible.
[0010]
(Single mode fiber)
The single mode fiber (SMF) is not particularly limited as long as it can transmit light. Examples of the SMF include a first SMF and a second SMF having zero dispersion in a 1.3 μm band. In the OTDM transmission system of the present invention, four-wave mixing is caused by providing the OPC in the transmission path, and the 1.55-μm band OTDM signal is transmitted using SSMF having zero dispersion in the 1.3 μm band. It is possible to do.
[0011]
As the SMF, for example, one or both of the first SMF and the second SMF are 110 ± 10 μm as Aeff (effective area: effective sectional area of the core). 2 May be used. Since the nonlinearity is proportional to the light intensity (density), such a core-expanded SMF is less likely to cause nonlinearity by enlarging the cross-sectional area of the core so that the optical power is not concentrated at the center of the optical fiber. However, transmission can be performed without causing nonlinearity without using the core expansion SMF.
[0012]
The length of the SMF is preferably one or both of the first SMF and the second SMF is 100 km to 1000 km, and the total length of the two SMFs is 200 km to 2000 km, more preferably Is one or both of the first SMF and the second SMF is 100 km to 200 km, and the total length of the two SMFs is 200 km to 400 km, and particularly preferably, the first SMF is 100 km, The second SMF is 106 km. According to the OTDM transmission system of the present invention, information can be transmitted over long distances by compensating for dispersion. If the first fiber length and the dispersion value are known, the signal light wavelength, and the CW light wavelength in the OPC are determined, the optimum second fiber length is determined. As described above, these wavelengths are wavelengths that are set in consideration of the amplification band and noise characteristics of the optical fiber amplifier and the wavelength characteristics of the optical components, and that have actually established communication.
[0013]
(Optical phase conjugator)
The optical phase conjugator (OPC) is not particularly limited as long as it can output phase conjugate light by the four-wave mixing phenomenon, and a known OPC can be used.
As OPC, for example, Watanabe, T.W. Naito, and T.M. Chikama, "Compensation of chromatic dispersion as a single-mode fiber by optical phase conjugation," IEEE Photo. Technol. Lett. , 1993, 5, (1), p. 92-95. , And R.I. M. Jopson, A. H. Gnauck and R.A. M. Delosier, "Compensation of fibrous chromatographic dispersion by spectral inversion," IEEE Electron. Lett. , 1993, 29, (7), p. 576-578. May be a configuration using an optical fiber as described in C. Thatham, G .; Sherlock, and L.M. D. Westbrook, "Compensation fiber chromatic dispersion by optical phase composition in a semiconductor conductor laser amplifier," IEEE Electron. Lett. , 1993,29, (21), pp. 1851-1852, and U.S.A. Feiste, R .; Ludwig, C.I. Schmidt, E .; Dietrich, S.M. Diez, H .; J. Ehrke, E .; Patzak, H .; G. FIG. Weber, and T.W. Merker, "80-Gb / s transmission over 106-km standard-fiber using optical phase conjugation in a Sagnac-interferometer," IEEE Photon. Technol. Lett. , 1999, 11, (8) pp. It may be one using SOA as described in 1063-1065. Among them, OPC using SOA is desirable from the viewpoints of small size, light weight, low cost, and excellent stability.
[0014]
As an SOA used for the OPC, an SOA including a non-linear medium for generating phase conjugate light can be used. As the SOA, a known SOA such as an optical fiber, a bulk SOA, and a multiple quantum well SOA as described in Applied Physics Vol. 63, No. 12, pp. 1219-1226 (1994) can be used. Among these, a polarization independent bulk type SOA is preferable as the SOA.
In the present invention, the SOA used specifically is SOA manufactured by Applied Optics.
[0015]
As an example of the OPC of the present invention, as shown in FIG. 2, a continuous light source 11 that generates continuous light, a signal light having the same center wavelength as the light output from the light source, and the first continuous light source One includes a multiplexer 12 for mixing the generated continuous light and an SOA 13 in which light mixed by the multiplexer is input and a four-wave mixing phenomenon occurs. Preferably, an optical filter 16 is provided between the optical amplifier 15 and the multiplexer 12, and an optical filter 17 is provided between the optical amplifier 14 and the multiplexer 12. Preferably, the optical filter 16 is a bandpass filter having a center wavelength of 1560 nm and a bandwidth of 5 nm, and the optical filter 17 is preferably a bandpass filter having a center wavelength of 1555 nm and a bandwidth of 1 nm. According to such an OPC, a four-wave mixing phenomenon is caused in the light output from the light source and input to the OPC through the first SMF, and the spectrum of the light is inverted. Output from the second SMF. Note that, as shown in FIG. 2, an optical amplifier such as an erbium-doped fiber amplifier is installed downstream of the continuous light source 14 and / or at a position 15 for amplifying signal light, which is another preferred embodiment of the present invention. is there.
[0016]
The multiplexer is not particularly limited as long as light from one or more optical communication paths can be mixed or distributed to one or more optical communication paths. As the multiplexer, a known multiplexer such as a half mirror, a beam splitter such as a polarization beam splitter, or a fiber coupler can be used.
[0017]
As an OTDM transmission system using such an OPC, specifically, light output from a light source is pulse light having a center wavelength of 1560 nm, and a continuous light having a center wavelength of 1560 nm and a center wavelength of 1555 nm are provided to a phase conjugator. And continuous light of the same. With such a system using light, desirable phase conjugate light can be obtained. As described above, these wavelengths are wavelengths that have been set in consideration of the amplification band and noise characteristics of the optical fiber amplifier and the wavelength characteristics of the optical components and have actually established communication.
[0018]
(4 light wave mixing phenomenon)
Hereinafter, the four-wave mixing phenomenon will be described.
When two lights having different wavelengths (strong light is pump light (frequency fp) and weak light is probe light (frequency fq)) are injected into a nonlinear medium, the pump light is the center of the pump light, and the probe light is the target frequency position. Then, a new light (signal light (frequency fs)) is output. These frequencies have a relationship of fs = 2fp−fq. The pump light is modulated by the beat between the pump light and the probe light, and signal light is generated. The light mixing phenomenon involving these four light waves (the pump light appears twice and is counted as two) is a phenomenon called a four light wave mixing phenomenon. In order for four-wave mixing to occur, the nonlinear effect must respond to the difference frequency fd = fp-fq between the two input lights. When fd is less than several GHz, the main optical nonlinear effect is a change in the number of carriers due to interband transition. This frequency region is called near-degenerate four-wave mixing (NDFWM). As fd further increases, the change in the number of carriers no longer follows, and the non-linear effect whose expiration is within the band becomes the main mechanism. The region where fd is from several 100 GHz to several THz is called highly non-degenerate four-wave mixing (HNDFWM).
[0019]
The wavelength of the continuous light (pump light) is preferably from 1530 nm to 1560 nm, more preferably from 1540 nm to 1560 nm, and still more preferably from 1550 nm to 1560 nm. The intensity of the continuous light is preferably 23 to 26 dBm. The conversion efficiency of the FWM is proportional to the square of the intensity of the continuous pump light, and is proportional to the intensity of the signal light. However, when the signal light intensity is increased, the intensity cannot be increased because the converted light is deteriorated due to the pattern effect peculiar to the SOA. Therefore, to increase the efficiency, the pump light intensity must be increased, but if it is too high, the SOA is destroyed. Therefore, the above range is preferable as the intensity of the pump light.
[0020]
(Input signal light)
The input signal light input to the phase conjugator of the present invention is not particularly limited as long as it is an optical signal used for optical communication, and known light can be used. It is a small signal, more preferably a signal that matches the ITU grid. The light intensity is preferably -3 dBm to 3 dBm, more preferably -1 dBm to 3 dBm, and still more preferably 0 dBm to 3 dBm.
[0021]
(Optical modulator)
The light output from the light source is preferably modulated by a lithium niobate (LN) modulator. The LN modulator includes an intensity modulator, a phase modulator, a polarization modulator, and the like. The basic phenomenon used by the modulator is an electro-optic effect. The electro-optic effect is a phenomenon in which the refractive index of a medium changes when a voltage is applied to the medium. The change in the refractive index is converted into a phase change of light passing through the medium. The phase modulator uses the electro-optic effect as it is.
[0022]
(Optical amplifier)
Light output from the light source is preferably amplified by an erbium-doped fiber amplifier. That is, it is a preferred embodiment of the present invention that the light output from the light source is amplified by the optical amplifier and then transmitted to the OPC. Examples of such an optical amplifier include a semiconductor laser amplifier and an optical fiber amplifier, and among these, an optical fiber amplifier is more preferable, and an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is more preferable. It is. The EDFA has a wide bandwidth that can be amplified, and an amplification band of 0.03 μm or more is obtained in the 1.55 μm band. When this is converted into a frequency band, it becomes about 3.7 THz. The EDFA also has an advantage that it does not depend on the polarization plane of incident light. In the optical fiber communication, a 1.55 μm band is generally used. Therefore, an EDFA is preferable as the optical amplifier, but a neodymium-doped fiber amplifier is preferable in the optical communication using the 1.33 μm band.
The optical amplifiers specifically used in the present invention are EAD-40C and EAD-500C manufactured by IPGL Laser.
[0023]
(Optical time division multiplexing)
Optical time division multiplexing (OTDM) is a communication multiplexing method as described below. First, an analog signal is converted into a digital signal (pulse) by an encoder in advance. The converted pulses are arranged so that the time positions are shifted for each channel so that the pulses do not overlap. The multiplexing number is determined based on the number of times the original pulse sequence based on the time position. When the transmitting side divides each optical signal at regular time intervals and transmits it, the receiving side restores the signal for each line. OTDM is a technique for transmitting a large amount of information in this way.
[0024]
The highly nonlinear OTDM transmission system of the present invention can transmit a signal with a large power and little deterioration of the signal light (a small time extension of the pulse), that is, a high-quality signal. Since the temporal dispersion is small, the time slot can be small. Thus, the highly nonlinear OTDM transmission system of the present invention enables OTDM communication.
[0025]
【Example】
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a schematic diagram of a transmission system using a medium distance OPC which is an experimental system of Embodiment 1.
As shown in FIG. 1, in this embodiment, an OPC transmission apparatus uses an optical phase SOA as described in Non-Patent Document 1 as an optical phase mixer and a standard SMF of 200 km as a transmission line. . A 1560 nm Gaussian Fourier limit (Fourier transform limited) 3.5 ps optical pulse generated by a 10 GHz mode-locked semiconductor laser was used as the transmitted optical signal. At the midpoint of the transmission fiber, the optical spectrum of the signal pulse was wavelength shifted to 1550-nm, and the spectrum was inverted using an optical phase mixer based on four-wave mixing in the SOA. Then, the transmitted light pulse was measured using an autocorrelator (autocorrelator) and an optical spectrum analyzer (spectrum analyzer: spectroscope). At 1550 nm, the dispersion and dispersion slope of SMF are -16.8 ps / nm / km and 0.057 ps / nm, respectively. 2 / Km. To compensate for second order dispersion in the SMF, the product of the second order dispersion fiber length in the first and second half fibers was balanced. 4 to 6 show the influence of the transmission power on the pulse width expansion factor (pulse broadening factor), the pulse waveform (autocorrelation), and the optical spectrum.
[0026]
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 3, an experiment was performed using a 200 km fiber (4 sets of 36.7 km SMF and 13.3 km NDF) transmission system as a transmission line for NDF setting. This transmission system uses a Gaussian 2.9ps optical pulse 10 GHz laser mode-locked semiconductor laser of 1535.8 nm as a light source 22, EDFAs as amplifiers 23 and 24, and Aeff: 110 as SMFs 25, 26, 27 and 28. ± 10μm 2 SMF with an effective core of The zero dispersion wavelength and dispersion slope of one span (SMF + NDF) are 1532.7 nm and 0.009 ps / nm at 1535.8 nm, respectively. 2 / Km. In the figure, 29 to 32 represent NDFs, and 33 represents an autocorrelator.
[0027]
FIG. 4 shows the pulse width expansion rate after transmission. In the figure, black circles represent the pulse width enlargement rate of the first embodiment, and white circles represent the pulse width enlargement rate of the comparative example 1. From FIG. 4, it can be seen that the pulse width expansion rate exceeds 1 in both Example 1 and Comparative Example 1, and that the pulse width is expanded by transmission. However, the pulse width expansion rate in Example 1 is smaller than that in Comparative Example 1. From this, it can be seen that the transmission system using OPC can suppress the dispersion of the pulse compared to the transmission system using NDF. Note that the pulse width expansion rate is standardized using an initial pulse width before transmission.
[0028]
FIG. 5 shows a change in the pulse waveform in the time domain when the transmission power is changed. FIG. 5A shows a change in the pulse waveform in Comparative Example 1, and FIG. 5B shows a change in the pulse waveform in Example 1. In the figure, BtoB represents a back-to-back, that is, a pulse waveform of a signal before transmission. In both Example 1 and Comparative Example 1, the pulse waveform is wider than the pulse waveform of the signal before transmission. However, in the case of Example 1 (FIG. 5B), a constant pulse waveform was maintained irrespective of the transmission power as compared with that of Comparative Example 1 (FIG. 5A), There is little deviation from the pulse waveform.
[0029]
FIG. 6 shows a change in the pulse waveform in the wavelength region when the transmission power is changed. FIG. 6A shows a change in the pulse waveform in Comparative Example 1, and FIG. 6B shows a change in the pulse waveform in Example 1. From FIG. 6, it can be seen that the example 1 has less change in the pulse waveform than the comparative example 1.
[0030]
As described above, in the first embodiment in which OPC is used, the pulse width expansion degree hardly changes. However, the pulse waveform has changed compared to the initial pulse. This is considered to be due to third-order dispersion in the fiber because OPC cannot compensate for dispersion. Conversely, in Comparative Example 1 in which NDF is used, the pulse width expands and the spectrum changes, and when the transmission power exceeds 5 dBm, the pulse temporally has a tail (trapezoidal shape). These results are believed to be caused by the SPM effect. On the other hand, when OPC is used, no influence of nonlinearity is observed.
In conclusion, it has been found that OPC can compensate for non-linearities in the fiber, and therefore has a large tolerance for non-linearities in medium-range OPC transmission lines.
[0031]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the transmission system which can compensate the signal deteriorated by the nonlinearity of the transmission path can be provided.
According to the present invention, it is possible to provide a transmission system for transmitting an OTDM signal in a 1.55 μm band using a standard SSMF having a zero dispersion in a 1.3 μm band.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an OTDM transmission system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an OPC of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an OTDM transmission system using an NDF in Comparative Example 1.
FIG. 4 is a diagram illustrating a pulse width expansion rate after transmission.
FIG. 5 is a diagram illustrating a change in a pulse waveform in a time domain when a transmission power is changed. FIG. 5A shows a change in the pulse waveform in Comparative Example 1, and FIG. 5B shows a change in the pulse waveform in Example 1.
FIG. 6 is a diagram illustrating a change in a pulse waveform in a wavelength region when a transmission power is changed. FIG. 6A shows a change in the pulse waveform in Comparative Example 1, and FIG. 6B shows a change in the pulse waveform in Example 1.
[Explanation of symbols]
1 OTDM transmission system
2 Light source
3 First single mode fiber (SMF)
4 Optical phase conjugator (OPC)
5. Second single mode fiber (SMF)
6 Optical amplifier
7 Optical amplifier
8 Autocorrelator
11 Continuous light source
12 Optical coupler
13. Semiconductor Optical Amplifier (SOA)
14 Optical amplifier
15 Optical amplifier
16 Optical filter
17 Optical Filter

Claims (17)

光源と、
前記光源から出力される光を光位相共役器に伝えるための第1のシングルモードファイバと、
光位相共役器と、
前記光位相共役器から出力された光を伝送するための第2のシングルモードファイバとを有する、
光時分割多重伝送システム。
A light source,
A first single mode fiber for transmitting light output from the light source to an optical phase conjugator;
An optical phase conjugator;
A second single mode fiber for transmitting the light output from the optical phase conjugator,
Optical time division multiplex transmission system.
前記光源が、レーザモード同期レーザ、又はモード同期半導体レーザである請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time division multiplex transmission system according to claim 1, wherein the light source is a laser mode-locked laser or a mode-locked semiconductor laser. 前記光源から出力される光が、パルス光である請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time division multiplex transmission system according to claim 1, wherein the light output from the light source is pulsed light. 前記光源から出力される光がパルス光であり、前記パルス光の中心波長が、1530nm〜1560nm、又は1570nm〜1610nmである請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time-division multiplex transmission system according to claim 1, wherein the light output from the light source is pulsed light, and a center wavelength of the pulsed light is 1530 nm to 1560 nm or 1570 nm to 1610 nm. 前記光源から出力される光が、中心波長1560nmのパルス光である請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time division multiplex transmission system according to claim 1, wherein the light output from the light source is pulse light having a center wavelength of 1560 nm. 前記光源から出力される光の周波数が、5GHz〜100GHzである請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time division multiplex transmission system according to claim 1, wherein the frequency of the light output from the light source is 5 GHz to 100 GHz. 前記光源から出力される光が、10GHzレーザモード同期半導体レーザにより発生された中心波長が1560nm、パルス幅が3.5psのパルス光である請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time-division multiplexing transmission system according to claim 1, wherein the light output from the light source is pulsed light having a center wavelength of 1560 nm and a pulse width of 3.5 ps generated by a 10 GHz laser mode-locked semiconductor laser. 前記第1のシングルモードファイバ、及び前記第2のシングルモードファイバが、1.3μm帯に零分散を有するシングルモードファイバである請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time division multiplex transmission system according to claim 1, wherein the first single mode fiber and the second single mode fiber are single mode fibers having zero dispersion in a 1.3 µm band. 前記第1のシングルモードファイバ、及び前記第2のシングルモードファイバが、100km〜200kmであり、前記2つのシングルモードファイバをあわせた長さが200km〜400kmである請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time division according to claim 1, wherein the first single mode fiber and the second single mode fiber have a length of 100 km to 200 km, and a total length of the two single mode fibers is 200 km to 400 km. Multiplex transmission system. 前記第1のシングルモードファイバが100km、前記第2のシングルモードファイバが、106kmである請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time division multiplex transmission system according to claim 1, wherein the first single mode fiber is 100 km, and the second single mode fiber is 106 km. 前記光位相共役器が、半導体光増幅器を含む請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time division multiplex transmission system according to claim 1, wherein the optical phase conjugator includes a semiconductor optical amplifier. 前記光位相共役器は、
連続光を発生する連続光光源と、
前記光源から出力される光と同一の中心波長を有する信号光と前記第1の連続光光源から発生した連続光とを混合する合波器と、
前記合波器で混合させた光が入力され、4光波混合現象が惹起される半導体光増幅器とを含む、
請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。
The optical phase conjugator,
A continuous light source for generating continuous light,
A multiplexer that mixes signal light having the same center wavelength as light output from the light source and continuous light generated from the first continuous light source,
A semiconductor optical amplifier in which light mixed by the multiplexer is input and a four-wave mixing phenomenon is caused;
The optical time division multiplex transmission system according to claim 1.
前記光位相共役器は、半導体光増幅器を含み、
前記光源から出力され前記第1のシングルモードファイバを経て前記光位相共役器に入力された光に4光波混合現象を惹起し、当該光のスペクトルを反転させ、当該スペクトルが反転した光を第2のシングルモードファイバに出力する、
請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。
The optical phase conjugator includes a semiconductor optical amplifier,
A four-wave mixing phenomenon is caused in the light output from the light source and input to the optical phase conjugator through the first single mode fiber, the spectrum of the light is inverted, and the light having the inverted spectrum is converted to the second light. Output to a single-mode fiber
The optical time division multiplex transmission system according to claim 1.
前記光源から出力される光が、中心波長1560nmのパルス光であり、
前記位相共役器には、中心波長1560nmの連続光と、中心波長1555nmの連続光とが入力される請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。
The light output from the light source is a pulse light having a center wavelength of 1560 nm,
The optical time-division multiplexing transmission system according to claim 1, wherein continuous light having a center wavelength of 1560 nm and continuous light having a center wavelength of 1555 nm are input to the phase conjugator.
前記光源から出力された光は、ニオブ酸リチウム変調器により変調される請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time division multiplex transmission system according to claim 1, wherein the light output from the light source is modulated by a lithium niobate modulator. 前記光源から出力された光は、エルビウム添加ファイバ増幅器により増幅される請求項1に記載の光時分割多重伝送システム。The optical time division multiplex transmission system according to claim 1, wherein the light output from the light source is amplified by an erbium-doped fiber amplifier. 請求項1〜16のいずれか1項に記載の光時分割多重伝送システムを用いた光時分割多重伝送方法。An optical time division multiplex transmission method using the optical time division multiplex transmission system according to any one of claims 1 to 16.
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