JP2004350286A

JP2004350286A - 光通信方法およびそのためのシステム

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Publication number: JP2004350286A
Application number: JP2004150086A
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Inventors: Aref Chowdhury; チョウダリーアレフ; Rene-Jean Essiambre; エシャンブルレニ−ジーン
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2004-12-09
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Also published as: JP4406319B2; US7280765B2; CN100384112C; US20040234275A1; CN1599289A; US20040234272A1

Abstract

【課題】光通信方法およびそのためのシステムを提供すること。
【解決手段】光通信システムにおいて非線形効果に起因して誘発される光学的信号−ノイズ比のマイナス面が特定の方策によって低減される。通信システムは擬似線形状態で動作されるように動作され、構成される。さらに、適宜の分散マップと共に光位相共役器が使用される。この組合せによって、非線形効果に起因する光学的信号−ノイズ比の必然的なマイナス面が所望通りに改良される。
【選択図】図２

Description

本発明は光通信に関し、特に非線形光学効果が顕著な光通信に関する。

光通信システムでは、信号は１）光伝送線または伝送経路上で発射され、２）伝送線に沿って周期的に光学的に増幅され（離散的増幅および／または分布ラマン増幅）、３）さらに伝送するために光学的に再整形および／またはリタイムされ、４）受信され、電子形式の信号に変換される。（再整形は、変換後に、コード・レベル（バイナリ・コードの場合は例えば０または１）に対応する信号部分の間の振幅変動が低減するように、光信号が変換される任意の光学的プロセスとして定義され、またリタイムは、ビットを検出するために使用される最適なサンプリング時間で信号の任意の個々の符号化レベルの変動を低減して、このようなレベルでの全体的なビット誤り率が最小限になるようにするいずれかのプロセスとして定義される）。このように、線は各セグメントの両端でデバイス、すなわち増幅器（離散型増幅器、または分布増幅器用ポンプ）、送信機、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、フィルタ、波長コンバータ、分散補償器、受信機、リタイマ、スイッチ、アドドロップ・マルチプレクサ、交差接続、モジュレータ、またリシェーパに取り付けられた一連のセグメントによって画定される。例えば、図１でセグメント７には端点でリシェーパおよびエルビウム・ドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が取り付けられている。セグメント８は端点にＥＤＦＡを有し、セグメント９はＥＤＦＡおよびラマン増幅器ポンプを有し、一方、セグメント１０は端点にラマン・ポンプおよび送信機が取り付けられている。

線に注入された信号は線に沿った信号の伝播によって実質的に影響される。線形現象と非線形現象の双方とも信号のこのような変化の一因である。このような線形効果の実質的な原因は色分散である。すなわち、異なる波長の光線は異なる速度で線に沿って伝わる。どの光パルスも完全には単色ではないので、全てのパルスは線を渡る際に広がる。というのは、より長い波長成分はより短い波形成分とは異なる速度で線に沿って伝播されるからである。したがって、注入された幅が狭いパルスは、広がったパルスの片側では波長がより長く、他方の側ではより短い広がったパルスとしてセグメントの端部で受信される。セグメントの特性が、より長い波長か、またはより短い波長のいずれがより速く伝わるかを決定する。

非線形効果も注入パルスに影響を及ぼす。非線形効果の場合、信号強度が、信号の異なる部分が伝播する速度、および／または注入信号の部分、例えばパルス間の相互効果（例えば強度の交換）を生ずる速度に影響を及ぼす。単一の周波数チャネル通信システムでは、このような相互効果は顕著であり、かつパルス間で発生し、一方、複数の信号が各々異なる波長範囲内で注入されるマルチチャネル通信システムでは、周波数チャネル間と信号周波数チャネル内の双方でのこのような相互効果は極めて顕著である。

これらの線形および非線形効果の結果、一方のパルスが伝播されると他方のパルスの上に広がることによって他方のパルスと重なり、および／または一方のパルスから他方のパルスへのエネルギ伝達によってパルスひずみが誘発される。したがって、情報の損失を防止するために、再整形および／またはリタイミング間のビット伝送速度を遅くするか（パルス間隔が大きくなる）、または伝送距離を短くするようにしなければならない。ビット伝送速度を遅くしたり、増幅頻度を高めることは、これに関連してシステムの主要コストが増加するので望ましくない。

このような線形、および非線形現象の結果を軽減するために多様な方策が開発されてきた。例えば、線形効果を緩和するため、光学システムに分散補償器が挿入された。線の全部または一部を介して光信号が伝播することによって色分散が発生したあと、信号は線内に累積された分散と符号が逆の分散を生ずるファイバ・コイルを経て伝送される。例えば、線のセグメント、または一続きのセグメントはより長い波長と比較してより短い波長を加速し（または減速し）、一方、コイルはより長い波長と比較してより短い波長を減速（または加速）する。その結果、線の色分散は偏倚され、ひいては実質的に除去される。

その他の技術革新によって、非線形効果に関連する信号の劣化が緩和された。特に重要な１つの手法では、線の（ＯＦＳＦｉｔｅｌ，Ｉｎｃ．によってＴｒｕｅＷａｖｅ（登録商標）と命名された）光ファイバは、分散が最小限になるように製造されるのではなく、例えば５ｐｓｅｃ／（ｎｍ／ｋｍ）の無視できない分散を有するように構成されている。前述のように発生した分散は伝播後に修正される一方、それは非線形効果を低減させるのに役立つ。色分散を意図的に誘発させることによって、異なるチャネル内の（ひいては異なる波長の）信号は異なる速度で線を伝わるようにされる。このようにして、異なるチャネルからのパルスは伝播中に異なる位相を獲得し、その結果、チャネル間の位相の不一致を生じさせて、４波混合（非線形効果）を緩和する。したがって、これらのパルス間の非線形相互効果は制限される。

ＴｒｕｅＷａｖｅ（登録商標）ファイバによる改良がなされたにもかかわらず、現在使用されている、または現在企図されている高いビット伝送速度（チャネル当たり２．５ギガビット以上）により、増強された出力（時間単位当たりより多くのパルス）に遭遇する可能性が高まっている。加えて、増幅器間のスパン距離を長くするという願望により、増強された出力を利用することが魅力的なものになった。しかし、前述したように、出力を増大することは、非線形効果を含むより顕著な問題点に通じる。

高いビット伝送速度でこのような難点に対処するためにさらに別の発明的手法が開発されている。Ｋａｍｉｎｏｗ，Ｉ，．他著（２０００年）の「光ファイバ通信」（ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）ＩＶＢ、第６章、アカデミック出版、ニューヨーク、２３２〜３０４ページ、ＩＳＢＮ８０−１２−３９５１７３−９に記載されているように、分散マッピングはこのような手法の１つである。一実施形態では、狭いパルスを入射するのではなく、光信号は注入されると、狭いパルスが実質的な線形分散を受けた場合に有するであろうパルスの広がりと同じパルスの広がりを有するように処理される。狭いパルスに加えられる特定レベルの分散に対応する信号構成は、線全体を通して周期的に調整される。例えば、図２は分散マップを示している。マップは、狭いパルスを有する信号に加えられた場合に下記の位置での信号波形を生成するのに必要な線形効果によって発生される累積的分散の度合いで表した、線に沿った位置と、この位置における信号波形とのグラフである。このように、図２の６に示したマップは注入後の−８００ｐｓｅｃ／ｎｍの累積分散を示している。

図２の例では、−８００ｐｓｅｃ／ｎｍの累積分散を有する注入信号は極めて広く、累積分散ゼロで（図２のポイント２１）尖鋭なパルスを有するようになるまで構造を急激に変化させ、また、＋８００ｐｓｅｃ／ｎｍで（図２のポイント２２）再び極めて広くなるまでさらに構造を急激に変化させる。構造の急激な変化により、誘発される位相の変化はパルス全体にわたって均一に平均化され、ひいては各パルスの顕著なひずみが回避される。標準的には、線形分散は各増幅ポイント（図２に１７で示されている）で分散補償器を使用して調整され、非線形効果を低減するために必要な分散が生成される。この平均化と強度の緩和により、非線形効果は前述のように低減される。使用される特定の分散マップは線の特定の特性、ビット伝送速度、および注入されるパルスの出力によって左右される（分散マップの選択に含まれる配慮事項の検討に関しては上記のＫａｍｉｎｏｗ著第６章を参照）。

非線形効果に起因して誘発される（本発明においては必要なＯＳＮＲと呼ばれる）必要な光学的信号−ノイズ比のマイナス面の低減に向けた努力を継続するため代替の方策が採用されてきた。この点に関して、光位相共役器（ＯＰＣ）を含む特定のシステムが記載されている。（Ｂｒｅｎｅｒ，Ｉ．他著「ＬｉＮｂＯ_３位相共役鏡およびラマン増幅を利用した長いスパンのファイバの全てのカー非線形効果の除去」（ＣａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎｏｆａｌｌＫｅｒｒＮｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｉｅｓｉｎＬｏｎｇＦｉｂｅｒＳｐａｎｓＵｓｉｎｇａＬｉＮｂＯ_３ＰｈａｓｅＣｏｎｊｕｇａｔｏｒａｎｄＲａｍａｎＡｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）光ファイバ通信会議２０００ポストデッドライン３３−１を参照）ＯＰＣも線形効果に関連する信号の累積分散の符号を逆にする特性を有している。（例えば、＋８００ｐｓｅｃ／ｎｍは−８００ｐｓｅｃ／ｎｍになり、パルスの長い波長をより短い波長と交換する。）このように、図３に示すように、パルスのより短い波長４１とより長い波長４２とは図４に示すように置き換えられる。ひずみをもたらすひずみ効果によって生成されるフィールドはＯＰＣによって位相共役される。（線に沿った距離が線形の位相部分は符号が変更される。）共役によって線の第２のセグメントを越えて伝播されると、このようなひずみは少しずつではあるが次第に緩和される。出力分布はこの緩和の範囲に影響を及ぼす。（出力分布は信号の総出力に対する線に沿った位置のグラフである。）ＯＰＣによる非対称の出力プロファイルは（分布ラマン増幅を利用することで生じる）対称、またはほぼ対称のプロファイルと比較して特に不利であると考えられ、見なされてきた。前述のように、非線形効果の振幅は信号強度によって左右される。線に沿った強度分布はＯＰＣの周囲で対称、またはほぼ対称である場合は、ＯＰＣの後のセグメントで生ずる非線形効果に関連するマイナス面は、ＯＰＣの前のセグメントで生ずる非線形作用を相殺する。

ＯＰＣの使用はひずみを軽減するために他の態様でも採用されてきた。特に、ソリトン伝送システムでは、ノイズによるタイミング・ジッタが大幅に低減されるように、ＯＰＣを配置することが可能である。（このような手法の説明についてはＳｍｉｔｈ，Ｎ．Ｊ著（１９９７年）「周期的分散補償を利用したソリトン伝送」（ＳｏｌｉｔｏｎＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＵｓｉｎｇＰｅｒｉｏｄｉｃＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）光波テクノロジー・ジャーナル１５（１０）、１８０８、を参照）
ＡｒｅｆＣｈｏｗｄｈｕｒｙ、ＲｅｎｅＥｓｓｉａｍｂｒｅ米国特許出願第号（Ｃｈｏｗｄｈｕｒｙ６−９）Ｋａｍｉｎｏｗ，Ｉ，．他著（２０００年）の「光ファイバ通信」（ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）ＩＶＢ、第６章、アカデミック出版、ニューヨーク、２３２〜３０４ページ、ＩＳＢＮ８０−１２−３９５１７３−９Ｂｒｅｎｅｒ，Ｉ．他著「ＬｉＮｂＯ３位相共役鏡およびラマン増幅を利用した長いスパンのファイバの全てのカー非線形効果の除去」（ＣａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎｏｆａｌｌＫｅｒｒＮｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｉｅｓｉｎＬｏｎｇＦｉｂｅｒＳｐａｎｓＵｓｉｎｇａＬｉＮｂＯ３ＰｈａｓｅＣｏｎｊｕｇａｔｏｒａｎｄＲａｍａｎＡｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）光ファイバ通信会議２０００ポストデッドライン３３−１Ｓｍｉｔｈ，Ｎ．Ｊ著（１９９７年）「周期的分散補償を利用したソリトン伝送」（ＳｏｌｉｔｏｎＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＵｓｉｎｇＰｅｒｉｏｄｉｃＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）光波テクノロジー・ジャーナル１５（１０）、１８０８Ｆｉｓｈｅｒ，ＲｏｂｅｒｔＡ．著（１９９５年）「光位相共役」（ＯｐｔｉｃａｌＰｈａｓｅＣｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）サンディエゴ、アカデミック・プレスＥｓｓｅｉａｍｂｒｅ，Ｒ．Ｊ他著の「二重例レイリー後方散乱を発生する双方向性ポンプ付きファイバ増幅器の設計」（ＤｅｓｉｇｎｏｆＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙＰｕｍｐｅｄＦｉｂｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒｓＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＤｏｕｂｌｅＲｅｙｌｅｉｇｈＢａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）ＩＥＥＥフォトニクス技術開放、１４（７）、９１４〜９１６ページ（２００２）Ｆｅｊｅｒ，Ｍ．Ｍ他著、ＩＥＥＥ量子エレクトロニクス・ジャーナル、２８、２６３１（１９９２）Ｇｉｒａｄｉｎ他著「長さ１．５ｍｍの半導体光増幅器での低ノイズで超高効率の４マイクロプロセッサに混合」（Ｌｏｗ−ＮｏｉｓｅａｎｄＶｅｒｙＨｉｇｈ−ＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＦｏｕｒ−ＷａｖｅＭｉｘｉｎｇｉｎ１．５−ｍｍ−ＬｏｎｇＳｅｍｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒＯｐｔｉｃａｌＡｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）ＩＥＥＥフォトニクス技術会報、９（６）、７４６ページ（１９９７）Ｃｈｏｕ，Ｍ．Ｈ他著「ＬｉＮｂＯ３の導波管のカスケード連結された第二次非線形製に基づく１．５μｍ帯域波長の変換」（１．５−μｍ−ＢａｎｄＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＣａｓｃａｄｅｄＳｅｃｏｎｄ−ＯｒｄｅｒＮｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙｉｎＬｉＮｂＯ３Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ）ＩＥＥＥフォトニクス技術会報、１１、６５３ページ（１９９９）

セグメント、または一続きのセグメントによって生ずる必要なＯＳＮＲのマイナス面をさらに低減し、ひいてはより高いパルス速度および／またはより大きい信号強度を可能にすることが常に望まれている。

非線形効果に関連するマイナス面は、線形効果に関連するマイナス面に大幅に影響を及ぼさずに、本発明の実施によって低減される。注目すべきは、この結果は出力プロファイルがＯＰＣの両側で確実に対照でなくても達成されることである。出力プロファイルはＯＰＣの位置の周囲で対照であっても、非対照であってもよい。特に、少なくとも１つのＯＰＣが一続きのセグメント内のいずれかの位置で使用される。しかし、ＯＰＣは擬似線形動作状態の特定のクラスの分散マップと組み合わせて使用されることが必要である。擬似線形動作状態のためには３つの基準が満たされる。第１に、ビット伝送速度は少なくとも１つのチャネルについて２０ギガビット／秒またはそれ以上である必要がある。第２に、改良される一続きのセグメントのいずれかの位置で、パルスの一時的な全幅半値（ＦＷＨＭ）は２／Ｂとなる。ただしＢはビット伝送速度である。例えば、毎秒４０ギガビットのビット伝送速度の場合、１／Ｂは２５ｐｓｅｃである。第３に、改良される一続きのセグメントで、毎秒少なくとも２０ギガビットのビット伝送速度を有する少なくとも１つのチャネル用の出力はセグメント内のそのチャネル用の信号ソースである送信機から入射される出力の少なくとも１／１０に達する。使用される分散マップも重要である。改良される一続きのセグメント用に、分散マップは、ａ）中間ポイントにおける正の分散の総計と、ｂ）中間ポイントにおける負の分散の総計の比率の絶対値が０．５から２．０、好適には０．８から１．２５、最も好適には０．９から１．１になるように構成される。（中間ポイント、すなわちセグメントのＺｏは、セグメントに沿ったポイントＺｏであり、ただし、学術∫ｏ^ＺｏＹ（ｚ）Ｐ（ｚ）ｄｚ＝∫_Ｚｏ ^ＬＹ（ｚ）Ｐ（ｚ）ｄｚである。（上記のＫａｍｉｎｏｗ氏の論文２４８ページの方程式６．２５で定義されているように、Ｐ（ｚ）は信号出力に対するセグメント内の位置の関数であり、Ｌはセグメントの長さであり、Ｙ（ｚ）は係数であり、この方程式ではＹ＝ｎ_２ω_ｏ／（ｃＡ_ｅｆｆ）であると記載されており、ただしｎ_２はファイバのカー非線形屈折率であり、Ａ_ｅｆｆはファイバの有効モード面積であり、ω_ｏは伝送される光の角周波数であり、ｃは真空での光速である。）すなわち、図５に示すように、破線７５の左の曲線７４の下の面積７２、Ｐ（ｚ）は（この説明においてＹ（ｚ）が全てのｚについて一定であると仮定すれば）７５の右の曲線の下の面積７３に等しい。ＯＰＣは改良されるセグメント、または一続きのセグメント内に、例えば負の分散に対応する中間ポイント位置と、正の分散に対応する中間ポイント位置との間の位置に配置されるものとする。分散マップには、ゼロからの累積パルス分散の僅かな偏移を生ずるように構成されるものもある。これらのマップでは、セグメントの中間ポイント位置の累積的分散は、あらかじめ選択された最大値未満に維持される。ナノメートル当たりのピコ秒内でのあらかじめ選択された最大値は、秒当たりのギガビット単位のビット伝送速度の逆数の約１６，０００から３２，０００倍未満である。４０ギガビットのビット伝送速度では、あらかじめ選択された最大値は、ナノメートル当たり約４００から８００ピコ秒より小さい。さらに、再整形またはリタイミングの前に、例えば補償器を使用して約２５０ｐｓｅｃ／ｎｍ未満、またはこれに等しい累積分散を有するように、線の末端にＯＰＣが存在する線形効果に起因する累積分散の大きさが調整されるように、ＯＰＣを単独で、または分散補償器と組み合わせて配置することが望ましい。

線形効果に起因する分散に顕著な影響を及ぼすことを回避するため、分散マップが変化しないようにＯＰＣ（単数または複数）を線内に配置することが可能である。例えば、所望の分散マップが図６に示されている場合、波形が８６でＯＰＣと遭遇することが可能である。ＯＰＣは分散補償の必要なく、累積分散の符号を逆転し、信号構成はポイント８６からポイント８９へと変更される。同様に、ＯＰＣを線形効果による分散がゼロであるポイント８２に配置することによって、ＯＰＣによる共約によって分散マップは不変のままに留まる。

本発明は例えば分布ラマン増幅によって線に沿った出力分布を調整する必要なく（にもかかわらず本発明でラマン増幅を利用することは排除されない）、少なくとも１つの適正位置に配置されたＯＰＣを使用することによって、ビット伝送速度を高め、および／または注入された信号出力を高めることを可能にする。ＯＰＣはよく研究されているデバイスであり（Ｆｉｓｈｅｒ，ＲｏｂｅｒｔＡ．著（１９９５年）「光位相共役」（ＯｐｔｉｃａｌＰｈａｓｅＣｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）サンディエゴ、アカデミック・プレス参照）、システムの構造を大幅に複雑にするものではない。加えて、適宜の分散マップおよび分散補償器を選択することによる好結果は損なわれない。

前述のように、本発明は単一の光通信システムにも複数の光通信システムにも応用できる。本発明の目的のため、システムはシステム部分、すなわち一続きの隣接する少なくとも２つのセグメントを含んでいる。セグメントの主要要素は光ファイバ導波管である。増幅器、フィルタ、波長コンバータ、分散補償器、リタイマ、リシェーパ、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、アドドロップ・マルチプレクサ、交差接続、受信機、スイッチ、モジュレータ、および送信機はセグメントの端点を成すが、セグメントの一部であるとは見なされない。例えば、このようなデバイスは中間ポイントでの分散率を判定する目的のためのセグメントの一部ではない。

前述のように、本発明はシステム部分が擬似線形状態で動作するために有効である。このような状態で動作すると見なされるシステム部分にとって、下記の基準が満たされる必要がある。１）パルスのビット伝送速度は少なくとも１つのチャネルについて２０ギガビット／秒またはそれ以上である必要がある。２）システム部分のいずれかの位置で、信号パルスのＦＷＨＭは２／Ｂとなる。３）システム部分内で毎秒少なくとも２０ギガビットのビット伝送速度を有する少なくとも１つの信号チャネルの出力はそのシステム部分用のチャネルの信号ソースである送信機から入射される出力の少なくとも１／１０に達する。このような一連のセグメントにとって３つの基準の全てが満たされると、システム部分は擬似線形状態システム部分であると見なされる。この点に関して、一続きのセグメントは、隣接セグメントのストリングを形成するセグメントである。このように、図１では、セグメント１２、７、８、９、１１が８、９、および１０、９、８、７と同様に一連のセグメントを形成する。同様にして、セグメントを接続する光伝送路内のセグメントとデバイスとが、３つの要求基準を満たすことができるように構成されれば、システム部分は擬似線形状態で動作するように構成されている。したがって図１１（ａ）に示すように、一実施形態のシステム部分はセグメント１３１、１３２、および１３３を有する光伝送路内にＥＲＤＡ、１３４および１３６、ＯＰＣ、１３５、およびリシェーパ／リタイマ、１３７を含み、その際デバイス１３４、１３５、１３６、および１３７は擬似線形状態用に構成されている。同様に、図１１（ｂ）はある用途でのラマン・ポンプを備えたシステムを示している。

少なくとも１つのシステム部分にわたる擬似線形状態内の分散マップは、ある基準を満たす必要がある。特に、このような領域では、１）中間ポイントにおける正の分散の総計と、２）中間ポイントにおける負の分散の総計の比率の絶対値が０．５から２．０の範囲内にある。（本発明ではこの比率の絶対値は分散マップ率と呼ばれる。）このように、例えば図７ではセグメントが９１、９２、９３、および９４で示されているポイント９７で増幅が生ずる。中間ポイントはポイント９６である。このように、分散マップ率はポイント１０３と１０４での分散の総計と、ポイント１０１と１０２での総計との比率の絶対値である。分布ラマン増幅を有する領域内で分散マップ率を算定する手順は、ラマン・ポンプがポイント１１１に配置され、セグメントが１１２、１１３、１１４および１１５であり、中間ポイントが１１６にある図９の出力グラフのほうに出力グラフがより類似しているであろうことを除けば、同様であろう。ラマン増幅器内の信号出力Ｐ（ｚ）の進展は公刊されている手順に記載されている計算によって得られる。特に、この計算はＥｓｓｅｉａｍｂｒｅ，Ｒ．Ｊ他著の「二重例レイリー後方散乱を発生する双方向性ポンプ付きファイバ増幅器の設計」（ＤｅｓｉｇｎｏｆＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙＰｕｍｐｅｄＦｉｂｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒｓＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＤｏｕｂｌｅＲｅｙｌｅｉｇｈＢａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）ＩＥＥＥフォトニクス技術会報、１４（７）、９１４〜９１６ページ（２００２）に記載されている。このような計算を実行するのに適したコンピュータ・プログラムには、ＶＰＩ伝送マーカー（商標）（クルーズ・プラザ、９４３、ホルムデル・ロード、ホルムデル、ニューヨーク州０７７３３）のようなＶＩＰシステム・インコーポレテッド（商標）、およびＲソフト・コーポレーションの増幅器および伝送ソフトウエア（オッシニング、ニューヨーク州、米国）が含まれる。ＯＰＣを製造するために利用される技術は一般に決定的に重要ではない。標準的には、ＯＰＣはＦｅｊｅｒ，Ｍ．Ｍ他著、ＩＥＥＥ量子エレクトロニクス・ジャーナル、２８、２６３１（１９９２）に記載されているように、周期分極ニオブ酸リチウムの結晶内に形成される。ＯＰＣは一般に１５００ｎｍから１６５０ｎｍの範囲の波長でポンピングされる。半導体光増幅器のようなその他のＯＰＣデバイスはＧｉｒａｄｉｎ他著の「長さ１．５ｍｍの半導体光増幅器での低ノイズで超高効率の４マイクロプロセッサに混合」（Ｌｏｗ−ＮｏｉｓｅａｎｄＶｅｒｙＨｉｇｈ−ＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＦｏｕｒ−ＷａｖｅＭｉｘｉｎｇｉｎ１．５−ｍｍ−ＬｏｎｇＳｅｍｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒＯｐｔｉｃａｌＡｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）ＩＥＥＥフォトニクス技術会報、９（６）、７４６ページ（１９９７）に記載されている。

ＯＰＣはさらに、ＯＰＣのポンプ・ソース周波数に関連する周波数の周りでマルチチャネル・システムのチャネルを反転させる。（動作が４波混合機構、またはカスケード連結の３波混合に基づくデバイスの場合、信号の周波数はポンプ周波数の周りでミラーリングされる。動作がカスケード連結なしの３波混合機構に基づくデバイスの場合は、信号周波数はポンプ周波数の半分の周波数の周りでミラーリングされる。動作がカスケード連結の３波混合に基づくデバイスの説明については、Ｃｈｏｕ，Ｍ．Ｈ他著「ＬｉＮｂＯ_３の導波管のカスケード連結された第二次非線形製に基づく１．５μｍ帯域波長の変換」（１．５−μｍ−ＢａｎｄＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＣａｓｃａｄｅｄＳｅｃｏｎｄ−ＯｒｄｅｒＮｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙｉｎＬｉＮｂＯ_３Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ）ＩＥＥＥフォトニクス技術会報、１１、６５３ページ（１９９９）を参照されたい。）したがって、図１０に示すように、前に示したようなＯＰＣを横切る周波数を有するチャネル１２１、１２２、および１２３は、ＯＰＣ用のポンプが周波数１２４にあるものと仮定すると、ＯＰＣを横切った後、対応する周波数１２５、１２６および１２７を有するディスプレーあろう。その結果、チャネルの周波数配列は反転し、チャネルの周波数は変化する。これらの変更が受け入れられない場合は、このような反転を生じない構成が有用である。このような構成は、参照により本明細書に全体が組み込まれている、ＡｒｅｆＣｈｏｗｄｈｕｒｙおよびＲｅｎｅＥｓｓｉａｍｂｒｅによって目下出願中の米国特許出願第号（Ｃｈｏｗｄｈｕｒｙ６−９）に記載されている。本件出願の発明を含むこのような実施形態では、使用されるＯＰＣのポンプ波長は、上記文献に記載されているように、上記のチャネル反転結果を回避するように選択される。

一般に、線へのアクセスを容易に達成できるように、ＯＰＣを例えばセグメントの端点に配置することが便利である。光位相共役器を分散マップ上のこれらの位置の１つに配置すると便利な場合が多い。分散マップが８３を越えてパターンを反復し続けるように、図６の位置８６および８３のような位置に１つ以上のＯＰＣを使用することが可能である。それにも関わらず、必要ならば他の光学デバイスと共に、所望の分散が損なわれないようにＯＰＣを構成する必要がある。さらに、ＯＰＣの特性は累積分散の符号を逆転させることにあるので、図６に示すように、ＯＰＣが８６で波形と遭遇するようにＯＰＣを配置することが可能である。このように、ＯＰＣは分散マップ上のポイント８６から８９まで変化させる。その結果、これらのポイントでは、所望の分散マップを達成するために分散補償器は必要ない。

ＯＰＣをその他の構成で配置し、それでも所望の分散マップが妨害されないようにすることができる。例えば、ＯＰＣを、累積分散がゼロであるポイント８２に配置すると、ＯＰＣによって累積分散の変化は誘発されず、マップは妨害されない。同様に、ＯＰＣをゼロでない累積分散位置に配置し、ＯＰＣによって生成された累積分散の反転値を、分散補償器を使用して元の値に戻すことが可能である。このように、ＯＰＣを−２０ｐｓｅｃ／ｎｍを有する位置に配置すると、累積分散のレベルは＋２０ｐｓｅｃ／ｎｍへと反転され、レベルを再度−２０ｐｓｅｃ／ｎｍに戻すには、分散補償器が必要であろう。

他の光通信システムの場合と同様に、再整形および／またはリタイミング前の信号が２５０ｐｓｅｃ／ｎｍ未満の値を有するように、累積分散の大きさが補償されるように、線を含む光学素子を選択すると有利である。前述のように、多様な形態の増幅を利用できる。エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）のような離散型の増幅器と、分布ラマン増幅によって達成される連続的な増幅の双方とも受け容れられる。システム内の全ての増幅器をＦＤＦＡのような離散型増幅器にしてもよく、分布増幅器にしてもよく、または双方を組み合わせてもよい。ＯＰＣ位置に対する出力プロファイルは本発明にとって決定的なものではない。

光通信システム、および本発明との関係性を示した図面である。光通信および本発明でのその利用に関する概念の例である。光通信および本発明でのその利用に関する概念の例である。光通信および本発明でのその利用に関する概念の例である。中間ポイントと分散マップ率の概念に関連するグラフである。中間ポイントと分散マップ率の概念に関連するグラフである。中間ポイントと分散マップ率の概念に関連するグラフである。中間ポイントと分散マップ率の概念に関連するグラフである。中間ポイントと分散マップ率の概念に関連するグラフである。光位相共役器に関連する効果を示したグラフである。（ａ）、（ｂ）は本発明に関するシステムを示した図面である。

Claims

少なくとも２つのセグメントと光位相共役器とを含むシステム部分を通して光信号を伝播させる工程を含む光通信システムを動作させる方法であって、１）前記システム部分が擬似線形状態で動作され、２）システム部分が０．５から２．０の範囲の分散マップ率を有することを特徴とする方法。
前記システムが、光信号−電気信号コンバータを備えた受信機を含む請求項１に記載の方法。
前記システムが、光信号発生器を備えた受信機を含む請求項１に記載の方法。
前記光信号発生器が、光信号をリタイムし、再整形する請求項３に記載の方法。
前記セグメントが、２から１００ｐｓｅｃ／（ｎｍ・ｋｍ）の範囲の分散を有するファイバを備えている請求項１に記載の方法。
前記分散マップ率が、０．８から１．２５の範囲にある請求項１に記載の方法。
前記分散マップ率が、０．９から１．１の範囲にある請求項１に記載の方法。
前記光位相共役器が、分散補償器を含む請求項１に記載の方法。
前記システム部分が、複数個の光位相共役器を含む請求項１に記載の方法。
出力プロファイルが、離散的増幅によって生成される請求項１に記載の方法。