JP2006133714A - Spectrum-inverting apparatus for compensating distortion of light signal, and its method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スペクトル反転装置及びその方法、特に高速光伝送システムにおいて発生する分散と非線形現象による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に関する。 The present invention relates to a spectrum inversion apparatus and method, and more particularly, to a spectrum inversion apparatus and method for compensating for signal distortion caused by dispersion and nonlinear phenomena occurring in a high-speed optical transmission system.
一般的に伝送速度が増加するにしたがって、分散による影響は、急激に増加して伝送距離を制限する主な要因となる。伝送速度が4倍増加する場合、分散によって伝送距離は、約1/16に減少する。したがって、高速光伝送システムにおいては必ず分散補償装置が必要である。 In general, as the transmission speed increases, the influence of dispersion increases rapidly and becomes the main factor limiting the transmission distance. If the transmission rate increases by a factor of 4, the transmission distance decreases to about 1/16 due to dispersion. Therefore, a dispersion compensator is always required in a high-speed optical transmission system.
このような分散を補償するために、分散補償用光ファイバが使われる。分散補償用光ファイバは、伝送用光ファイバ間の接続損失が少なく、広い帯域で使われるため、波長分割多重化方式(Wavelength Division Multiplexing)信号の分散補償に適している。 In order to compensate for such dispersion, a dispersion compensating optical fiber is used. The dispersion compensating optical fiber has a low connection loss between the transmission optical fibers and is used in a wide band. Therefore, the dispersion compensating optical fiber is suitable for dispersion compensation of Wavelength Division Multiplexing (Wavelength Division Multiplexing) signals.
しかし、分散補償用光ファイバは、挿入損失が大きく、有効断面積が一般光ファイバに比べて小さいため、非線形現象に脆弱であるという問題点がある。例えば、単一モード光ファイバを介して光信号を80km伝送する時発生する分散を補償するため、分散補償用光ファイバを使用する場合に挿入損失は約8dBとなる。 However, the dispersion compensating optical fiber has a problem that it is vulnerable to non-linear phenomena because it has a large insertion loss and a small effective area compared to a general optical fiber. For example, in order to compensate for the dispersion generated when transmitting an optical signal through a single mode optical fiber for 80 km, the insertion loss is about 8 dB when using a dispersion compensating optical fiber.
このような挿入損失にもかかわらず分散補償用光ファイバを使用する場合には、挿入損失を補償するために、中間ステップに分散補償用光ファイバが挿入された2ステップ構造の光増幅器(optical amplifier)を使用する。 When a dispersion compensation optical fiber is used in spite of such an insertion loss, an optical amplifier having a two-step structure in which a dispersion compensation optical fiber is inserted in an intermediate step is used to compensate for the insertion loss. ).
しかし、このような2ステップ構造の光増幅器は、1ステップ構造の光増幅器に比べて構造が複雑で、かつコストが高いという問題点がある。また、光増幅器の中間ステップにて発生する挿入損失が雑音指数を低下させて、全体システムの光信号対雑音比(optical signal to noise ratio)を低下させる問題点がある。 However, such a two-step optical amplifier has a problem that the structure is more complicated and the cost is higher than that of the one-step optical amplifier. In addition, the insertion loss generated in the intermediate step of the optical amplifier lowers the noise figure, thereby reducing the optical signal-to-noise ratio of the entire system.
また、既に運用中の分散補償が必要のない低速のシステムを高速にアップグレードする場合、分散補償が必要となり、この時光線路上に設置された1ステップ構造の低価型の光増幅器を全て高価の2ステップ構造の光増幅器に交替しなければならないため、多くの費用が追加されるという問題点がある。 In addition, when a low-speed system that does not require dispersion compensation that is already in operation is upgraded at high speed, dispersion compensation is required. At this time, all low-price optical amplifiers having a one-step structure installed on an optical line are expensive. Since the optical amplifier must be replaced with a two-step structure, there is a problem that a lot of cost is added.
このような問題点の代案として、3次非線形現象の一種である4光波混合(Four-wave mixing)現象を利用したスペクトル反転方法が提案されている。スペクトル反転方法は、光線路の中間地点において元信号からスペクトル反転信号(または位相共役波:phase conjugation wave)を発生させ、残りの区間に前記スペクトル反転信号を伝送することによって光線路の分散を補償するものである。 As an alternative to such a problem, a spectrum inversion method using a four-wave mixing phenomenon, which is a kind of third-order nonlinear phenomenon, has been proposed. The spectrum inversion method generates a spectrum inversion signal (or phase conjugation wave) from the original signal at an intermediate point in the optical line, and compensates for dispersion of the optical line by transmitting the spectrum inversion signal in the remaining section. To do.
このようなスペクトル反転方法は、非特許文献1および非特許文献2に開示されている。
Such a spectrum inversion method is disclosed in Non-Patent Document 1 and Non-Patent
スペクトル反転方法は、スペクトル反転のための位相整合条件を満足させることが難しいという短所があるが、光線路の中間地点から一回だけスペクトル反転信号を発生させると、分散と非線形現象とが同時に補償されるという長所がある。 The spectrum inversion method has the disadvantage that it is difficult to satisfy the phase matching condition for spectrum inversion. However, if a spectrum inversion signal is generated only once from the midpoint of the optical line, dispersion and nonlinear phenomena are simultaneously compensated. There is an advantage of being.
したがって、スペクトル反転方法は、2ステップ構造の光増幅器の中間ステップにて発生する挿入損失による光信号対雑音比の低下を防止でき、また低速のシステムを高速のシステムにアップグレードする時、従来のリンクで使われた1ステップ構造の光増幅器をそのまま活用できるようにする。図1は、従来のスペクトル反転装置を利用した光リンクの一実施の形態の構成図であり、図2は光波混合によるスペクトル反転信号の特徴を説明する一実施の形態の図面である。 Therefore, the spectrum inversion method can prevent a decrease in the optical signal-to-noise ratio due to an insertion loss generated in an intermediate step of the optical amplifier having a two-step structure, and the conventional link is used when a low speed system is upgraded to a high speed system. The one-step optical amplifier used in the above can be used as it is. FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of an optical link using a conventional spectrum inversion device, and FIG. 2 is a diagram of an embodiment for explaining the characteristics of a spectrum inversion signal by optical wave mixing.
図1に示されたように、従来のスペクトル反転装置110は、ポンプ発生器111、第1光ファイバ120を介して送信機130から伝送された光信号と前記ポンプ発生器111から入力されたポンプ信号とを結合する結合器112及びスペクトル反転信号を発生させる非線形媒質113を含み、スペクトル反転装置110は、第1光ファイバ120を介して送信機130から伝送された光信号のスペクトル反転信号を出力する。
As shown in FIG. 1, the conventional
この時、送信機130からスペクトル反転装置110までの距離とスペクトル反転装置110から受信機140までの距離とが同じ場合には、完壁に信号の分散が補償される。
At this time, if the distance from the
互いに異なる周波数f1、f2を有する強い強度の光が非線形媒質113に入力されれば、非線形媒質113内では、3次非線形分極(3rd order nonlinear polarization)が誘導される。この時、3次非線形現状の一種である4光波混合(Four-wave mixing)現象によって、周波数がf3である新しい信号成分が発生するようになる。ここで、3光波間の周波数関係は式1の通りである。
f3=2f1-f2 式1
図2に示されたように、スペクトル前部で青色遷移(blue shift)、後部分で赤色遷移(red shift)を有する元光信号は、前部で赤色遷移、後部分で青色遷移を有するスペクトル成分に反転される。このようなスペクトル反転が光線への中間地点から発生し光線路の分散特性が同一ならば、線路の前部を経りながら分散によって広くなった信号は、中間地点からスペクトル反転されて、残りの半分区間を経りながら同じ分散によって狭くなり、結局、受信端での線間幅は送信端での線間幅と同一になる。
If strong light having different frequencies f 1 and
f3 = 2f1-f2 Formula 1
As shown in FIG. 2, an original optical signal having a blue transition in the front part of the spectrum and a red transition in the rear part is a spectrum having a red transition in the front part and a blue transition in the rear part. Inverted to component. If such spectral reversal occurs from the intermediate point to the light beam and the dispersion characteristics of the optical line are the same, the signal that is widened by dispersion while passing through the front of the line is spectrally reversed from the intermediate point, and the rest The width of the line at the receiving end becomes the same as the width of the line at the transmitting end.
一方、非線形媒質113は、一般的に半導体レーザ増幅器や分散遷移光ファイバ、非線形光ファイバまたはPPLN(Periodically Poled Lithium Niobate)などが使われる。
On the other hand, as the
非線形媒質113として半導体レーザ増幅器が用いられる場合、比較的に広い波長帯域にて位相整合条件が満足され小型化させることができる長所があるが、自然放出(spontaneous emission)成分によりスペクトル反転信号の光信号対雑音比(optical signal to noise ratio)が低下され、半導体レーザ増幅器を駆動するための電力供給及びこれの駆動状態及び性能監視のための体系が必要だという問題点がある。
When a semiconductor laser amplifier is used as the
また、非線形媒質113としてPPLNが用いられる場合、挿入損失が大きく、類似位相マッチング(quasi phase matching)のために位相マッチング周期(phase matching period)と温度を調節しなければならないため、遠隔地点から独立的に機能を遂行することが難しいという問題点がある。
In addition, when PPLN is used as the
また、非線形媒質113として分散遷移光ファイバまたは非線形光ファイバが用いられる場合、スペクトル反転信号発生時自発的放出成分が放出できないため、光信号対雑音比の特性が優れており 、前記分散遷移光ファイバまたは非線形光ファイバは、受動型素子であるため、別の電源供給が 要らないという長所がある。
Further, when a dispersion transition optical fiber or a nonlinear optical fiber is used as the
しかし、分散遷移光ファイバまたは非線形光ファイバを使用する場合、位相整合条件を満足させることが困難であるため、信号がスペクトル反転信号に変換される反転効率(conversion efficiency)が-20dB未満に低くなる。したがって、光伝送システムの適用に困難さがある。また、光線路の中間地点に遠隔でスペクトル反転装置を設置しなければならなく、スペクトル反転装置の動作のため、ポンプ信号の提供及び増幅のための手段が必要であるため、別の電源を供給しなければならないという問題点がある。 However, when a dispersion transition optical fiber or a nonlinear optical fiber is used, it is difficult to satisfy the phase matching condition, so that the inversion efficiency at which the signal is converted into a spectrum inversion signal is lower than −20 dB. . Therefore, there is a difficulty in applying the optical transmission system. Also, it is necessary to install a spectrum inversion device remotely in the middle of the optical line, and for the operation of the spectrum inversion device, a means for providing pump signals and amplification is necessary. There is a problem that must be done.
したがって、反転効率が高く、受動素子だけから構成されたスペクトル反転装置を具現する技術が切実に要求される。 Therefore, there is an urgent need for a technology that realizes a spectrum inversion device that has high inversion efficiency and is composed of only passive elements.
本発明は、問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ラマン利得が提供された伝送用光ファイバから光信号を受け取り、残りの残留ラマンポンプ信号を利用して非線形媒質にラマン利得を提供することによって、信号の歪みを補償するスペクトル反転信号の効率を上げるための、スペクトル反転装置及びその方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the problem, and an object of the present invention is to receive an optical signal from a transmission optical fiber provided with a Raman gain, and to use the remaining residual Raman pump signal to make a nonlinear medium. The present invention provides a spectrum inversion apparatus and method for increasing the efficiency of a spectrum inversion signal that compensates for signal distortion by providing Raman gain.
前記目的を達成するための本発明の装置は、光通信システムにおける色分散及び非線形現象を補償するためのスペクトル反転装置において、送信端から伝送された光信号及びポンプ信号を増幅するための第1増幅光ファイバと、該第1増幅光ファイバから出力された光信号及びポンプ信号が前記送信端に反射されることをを防止するための光隔離手段と、該光隔離手段を介して入力された光信号及びポンプ信号に対し、4光波混合によるスペクトル反転信号を発生させるための非線形媒質と、該非線形媒質から出力された光信号、ポンプ信号及びスペクトル反転信号を増幅し、スペクトル反転信号だけをフィルタリングするための増幅フィルタリング手段とを含む。 To achieve the above object, the apparatus of the present invention is a spectrum inversion apparatus for compensating for chromatic dispersion and nonlinear phenomena in an optical communication system, and a first apparatus for amplifying an optical signal and a pump signal transmitted from a transmission end. Amplifying optical fiber, light isolating means for preventing the optical signal and pump signal output from the first amplifying optical fiber from being reflected by the transmitting end, and input via the light isolating means A nonlinear medium for generating a spectrum inversion signal by four-wave mixing for the optical signal and the pump signal, and amplifying the optical signal, pump signal and spectrum inversion signal output from the nonlinear medium, and filtering only the spectrum inversion signal And an amplification filtering means.
また、本発明の方法は、光通信システムにおける色分散及び非線形現象を補償するためのスペクトル反転方法において、送信端から入力された光信号及びポンプ信号を、ラマンポンプ信号を利用して増幅する第1ラマン増幅ステップと、ラマン増幅された光信号及びポンプ信号を、エルビウム添加光ファイバを利用して増幅する第1エルビウム増幅ステップと、エルビウム増幅された光信号及びポンプ信号に対し、4光波混合のような非線形現象を利用してスペクトル反転信号を発生させるスペクトル反転信号発生ステップと、発生されたスペクトル反転信号を増幅及びフィルタリングする増幅フィルタリングステップとを含む。 Also, the method of the present invention is a spectrum inversion method for compensating for chromatic dispersion and nonlinear phenomena in an optical communication system, wherein an optical signal and a pump signal input from a transmission end are amplified using a Raman pump signal. 1 Raman amplification step, a first erbium amplification step for amplifying the Raman amplified optical signal and the pump signal using an erbium-doped optical fiber, and four-wave mixing for the erbium amplified optical signal and the pump signal. A spectrum inversion signal generating step for generating a spectrum inversion signal using such a non-linear phenomenon, and an amplification filtering step for amplifying and filtering the generated spectrum inversion signal are included.
一方、本発明は次のような理論的背景を根拠にする。 On the other hand, the present invention is based on the following theoretical background.
ポンプ信号EP、光信号ESにだけ関係される部分的に縮退された(partially degenerated)4光波混合に対して位相整合条件が満足される場合、スペクトル反転信号の強度ESIは式2のように定義される。 Pump signal E P, only the optical signal E S were partially degenerated to be related if (partially degenerated) 4 phase matching conditions for wave mixing is satisfied, the intensity E SI of spectrum inversion signal of Formula 2 Is defined as
ここで、nは、光ファイバの屈折率、X(3)は光ファイバの3次非線形減数率、EP及びESは、各々ポンプ信号と光信号の強度、Aeffは光ファイバの有効断面積、Leffは、光ファイバの有効長さ、Lは光ファイバの長さ、αは損失係数を示す。したがって、入力光信号とポンプ信号の強度が大きく、光ファイバの損失が減少するならば、スペクトル反転信号の強度は最大となる。 Here, n is the refractive index of the optical fiber, X (3) is the third-order nonlinear reduction factor of the optical fiber, E P and E S are the intensity of the pump signal and the optical signal, respectively, and A eff is the effective cutoff of the optical fiber. The area, L eff is the effective length of the optical fiber, L is the length of the optical fiber, and α is the loss factor. Therefore, if the intensity of the input optical signal and the pump signal are large and the loss of the optical fiber is reduced, the intensity of the spectrum inversion signal is maximized.
本発明では、伝送用光ファイバにラマン利得を提供し、この時残った残留ラマンポンプ信号を利用してリモート光増幅器を動作させて、非線形媒質に入力される光の強さを増加させ、非線形媒質に用いられる光ファイバにラマン利得を提供することによって、非線形媒質の有効損失(effective loss)を減少させてスペクトル反転信号の強さを増加させる。 In the present invention, a Raman gain is provided to a transmission optical fiber, and a remote optical amplifier is operated using a residual Raman pump signal remaining at this time, thereby increasing the intensity of light input to the nonlinear medium, By providing a Raman gain to the optical fiber used in the medium, the effective loss of the nonlinear medium is reduced and the strength of the spectrum inversion signal is increased.
前記のような本発明は、スペクトル反転効率を上げて光伝送路から発生する分散と非線形現象による信号の歪みをさらに効果的に補償できる効果がある。 The present invention as described above has an effect that the spectrum inversion efficiency can be increased to more effectively compensate for signal distortion caused by dispersion and nonlinear phenomenon generated from the optical transmission line.
また、本発明は、従来のスペクトル反転装置に必要な能動素子を使用しなかったため、必ず光線路の中間地点に位置しなければならない特性による短所を解消できるという効果が得られる。 In addition, since the present invention does not use an active element necessary for a conventional spectrum inversion apparatus, it is possible to obtain an effect that the disadvantages due to the characteristics that must be located at the midpoint of the optical line can be eliminated.
以下、添付された図面を参照して本発明に係る好ましい一実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図3は、本発明に係るスペクトル反転装置を利用した光リンクの一実施の形態の構成図であり、図4は図3の送信端の詳細な一実施の形態の構成図である。 FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of an optical link using the spectrum inversion apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of a detailed embodiment of the transmitting end of FIG.
図3に示されたように、光リンクは送信端310、第1光線路320、スペクトル反転装置350、第2光線路370及び受信端380を含む。
As shown in FIG. 3, the optical link includes a
送信端310は、変調された光信号を出力するための送信機311、スペクトル反転信号を発生させるためのポンプ信号を出力するポンプ発生器312、前記変調された光信号と前記ポンプ信号に対しラマン利得を提供するためにラマンポンプ信号を出力する第1ラマンポンプ発生器313及び前記光信号・ポンプ信号・ラマンポンプ信号を多重化するための多重化部314を含み、また、図4に示されたように、送信端310は、第1ラマンポンプ発生器313のラマンポンプ信号の強さを調節するために光回転器315及び光検出器316を含む。
The transmitting
式2にて定義されたように、スペクトル反転効率は、ポンプ信号と入力光信号の大きさに比例するため、ポンプ信号と光信号との強さを大きくして第1光線路320に入力させなければ高い反転効率を得ることができない。
As defined in
しかし、信号の大きさを増加させる場合、第1光線路320では、非線形現状の一種である誘導ブリルアン散乱(stimulated Brillouin scattering;SBS)が発生するため、これを抑制するために周波数ディザリングや、別の位相変調器を使用して変調しなければならない。しかし、これは構造的に複雑なだけでなく、位相反転信号に歪みを誘発できる。
However, when increasing the signal magnitude, the first
したがって、本発明においては、送信端310の第1ラマンポンプ発生器313から第1光線路320にラマン利得を提供することによって、送信端310の送信機311及びポンプ発生器312から出力される光信号及びポンプ信号の強さを低く維持できる。
Therefore, in the present invention, by providing a Raman gain from the first
送信端310から出力される振幅がESである光信号、振幅がEPであるポンプ信号、振幅がERであるラマンポンプ信号は、多重化部314にて多重化された後第1光線路320を介してスペクトル反転装置350に伝送される。
The optical signal output from the transmitting
この時、第1ラマンポンプ発生器313から出力されたラマンポンプ信号により、第1光線路320では分布ラマン利得(Distributed Raman Gain,GR1)が発生する。したがって、ラマンポンプ信号と一共に第1光線路320に入力された光信号及びポンプ信号は、ラマン利得によって損失なしにスペクトル反転装置350まで伝送される。
At this time, a distributed Raman gain (G R1 ) is generated in the first
また、送信端310の光回転機315は、ポンプ発生器312から出力されたポンプ信号が光線路320に沿って進行する途中に逆方向に散乱された成分を検出して光検出機316に出力し、光検出機316は抽出されたポンプ信号の散乱パワーを検出して第1ラマンポンプ発生器313に出力し、第1ラマンポンプ発生器313は、検出されたポンプ信号の散乱パワーに応じてラマンポンプ信号の強さを調節する。このようにすることによって、第1光線路320でのラマン利得を一定に維持させて光信号及びポンプ信号の強さを一定に維持させる。ラマン利得は、順方向と逆方向に対して全て利得を提供するため信号の伝送と関係ない散乱光に対して逆方向にあたえる利得を利用するものである。
The optical
一方、図3に示されたように、スペクトル反転装置350は、第1光線路320を介して伝送された光信号及びポンプ信号を増幅するための第1増幅光ファイバ351、増幅された光信号及びポンプ信号が前記送信端310に反射されることを防止するための光隔離部352、スペクトル反転信号を発生させるための非線形媒質353及び非線形媒質353から出力された信号を増幅してスペクトル反転信号だけをフィルタリングするための増幅フィルタリング部354を含む。
Meanwhile, as shown in FIG. 3, the
第1増幅光ファイバ351は、送信端310の第1ラマンポンプ発生器313から第1光線路320に提供されてから残った残留ラマンポンプ信号ER1´によってポンピングされて、第1光線路320を通し伝送された光信号及びポンプ信号を増幅する。この時、第1増幅光ファイバ351は、エルビウム添加光ファイバまたはこれと同等な光ファイバが使われることができて、光信号及びポンプ信号に対し利得GE1を提供する。したがって、本発明に係るスペクトル反転装置350は、スペクトル反転信号の発生のために別の増幅装置なしにスペクトル反転に必要な充分の光強度を提供できる。
The first amplification
光隔離部352は、第1増幅光ファイバ351から出力された光信号ES及びポンプ信号EPが反射されて送信端310に入力されるのを防止し、前記光信号ES及びポンプ信号EPを非線形媒質353に出力する。
非線形媒質353は、光隔離部352から出力された光信号ES及びポンプ信号EPに対して4光波混合現象によるスペクトル反転信号ESIを生成し、前記光信号ES、ポンプ信号EP及びスペクトル反転信号ESIを出力する。
この時、非線形媒質353は、逆方向に伝送される、後述する受信端380のラマンポンプ発生器382からの残留ラマンポンプ信号ER2´´によりラマン利得GRNLを有し、したがって前記光信号ES、ポンプ信号EP及びスペクトル反転信号ESIを前記ラマン利得GRNLほど増幅して出力する。これは光ファイバの有効損失を減少させるようになって、スペクトル反転信号が発生する臨界強度を下げるすることができ、スペクトル反転された信号に対し所定の増幅機能を提供するために非線形媒質にて位相整合条件が満足できなくてスペクトル変換効率が低い場合にも、高いスペクトル反転信号を得ることができる。
At this time, the
増幅フィルタリング部354は、非線形媒質353から出力された信号を増幅しスペクトル反転信号だけをフィルタリングするが、図3に示されたように、増幅フィルタリング部354は、非線形媒質353から出力された光信号、ポンプ信号及びスペクトル反転信号を増幅するための第2増幅光ファイバ355、第2増幅光ファイバ355から出力された信号のうち、スペクトル反転信号だけをフィルタリングするためのフィルタリング部356を含む。
The
この時、第2増幅光ファイバ355は、受信端380の第2ラマンポンプ発生器382から第2光線路370に提供されてから残った残留ラマンポンプ信号ER2´によりポンピングされて利得GE2を有し、非線形媒質353から伝送された信号を増幅する。すなわち、スペクトル反転信号は、第2増幅光ファイバ355を経ながら利得GE2ほどまた増幅される。ここで、第2増幅光ファイバ355は、エルビウム添加光ファイバまたはこれと同等な光ファイバが使われることができて、第2増幅光ファイバ355及びフィルタリング部356の位置は、互いに変更が可能である。
At this time, the second amplification
図5は、図3の増幅フィルタリング部のフィルタリング過程を説明する一実施の形態の図面であって順方向に第1フィルタ510は、非線形媒質353から入力された光信号ES、ポンプ信号EP及びスペクトル反転信号ESIのうちポンプ信号EPとスペクトル反転信号ESIをフィルタリングして出力し、第2フィルタ520は、第1フィルタ510から出力されたポンプ信号EPとスペクトル反転信号ESIのうち、スペクトル反転信号ESIをフィルタリングして第2光線路370に出力する。一方、逆方向に第1フィルタ510及び第2フィルタ520は、後述する受信端380の第2ラマンポンプ発生器382からの残留ラマンポンプ信号を第2増幅光ファイバ355に伝達する。また、第1フィルタ510から抽出された光信号ES、第2フィルタ520から抽出されたポンプ信号EPは、高い逆方向損失を有する終端部530、540によって各々縦断される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of the filtering process of the amplification filtering unit shown in FIG. 3. In the forward direction, the first filter 510 includes the optical signal E S and the pump signal E P input from the
一方、図3に示されたように、受信端380は、第2光線路370にラマン利得を提供するためのラマンポンプ信号を出力する第2ラマンポンプ発生器382、第2光線路370を介して伝送されたスペクトル反転信号を受信するための受信機381を含む。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the receiving
第2ラマンポンプ発生器382から出力されたラマンポンプ信号によって第2光線路370では、分布ラマン利得(Distributed Raman Gain,GR2)が発生してスペクトル反転信号の減衰を最小に減少し、第2光線路370に提供されてから残った残留ラマンポンプ信号は、スペクトル反転装置350のフィルタリング部356を経て第2増幅光ファイバ355及び非線形媒質353に伝達される。この時、上述したように、第2増幅光ファイバ355は、残留ラマンポンプ信号によりポンピングされ、また非線形媒質353は、前記残留ラマンポンプ信号によってラマン利得を有する。
A distributed Raman gain (Distributed Raman Gain, G R2 ) is generated in the second
図6及び図7は、各々本発明に係るスペクトル反転装置を利用した単一チャネル長距離リンク及び多チャンネル長距離リンクの一実施の形態の構成図である。 FIGS. 6 and 7 are configuration diagrams of an embodiment of a single channel long distance link and a multi-channel long distance link, respectively, using the spectrum inversion apparatus according to the present invention.
図6及び図7に示されたように、単一チャネル長距離リンクは、一個の送信機及び受信機を含み、多チャンネル長距離リンクは、多数の送信機及び受信機を含む。 As shown in FIGS. 6 and 7, a single channel long distance link includes one transmitter and receiver, and a multi-channel long distance link includes multiple transmitters and receivers.
また、長距離リンクは、光ファイバ610及び光増幅器620から構成されたN個の光線路を含み、長距離リンク伝送路の中間地点に本発明に係るスペクトル反転装置を設置する。すなわち、全体伝送距離をDとすると、D/2になる地点にスペクトル反転装置を設置する。
The long distance link includes N optical lines composed of an
一般的にD/2になる地点は、中継器と共に使われる場合、基地局内に位置するが、そうではない場合には、光線路上に任意の地点に位置するようになる。D/2地点が光線路上の任意の地点に位置する場合、送信端のポンプ発生器312及び第1ラマンポンプ発生器313は、スペクトル反転装置から送信端側に最も光中継器に設置され、受信端の第2ラマンポンプ発生器382は、スペクトル反転装置から受信端側に最も近い光中継器に設置される。この時、残りの光中継器としては、分散補償機能を有しない光増幅器を使用する。
In general, the point that becomes D / 2 is located in the base station when used together with the repeater, but is located at an arbitrary point on the optical line otherwise. When the D / 2 point is located at an arbitrary point on the optical line, the
このようにすることによって、分散補償が要らない 2.5Gb/s級の伝送速度を有するシステムを光増幅器の変更なしに10Gb/sまたは40Gb/sに上げることができる。 By doing so, a system having a 2.5 Gb / s class transmission rate that does not require dispersion compensation can be increased to 10 Gb / s or 40 Gb / s without changing the optical amplifier.
図8は、本発明に係るスペクトル反転方法を説明する一実施の形態のフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart of one embodiment for explaining the spectrum inversion method according to the present invention.
図面に示されたように、送信端から入力された光信号及びポンプ信号を第1ラマンポンプ信号を利用して増幅し(810)、残留第1ラマンポンプ信号を利用して動作されるエルビウム添加光ファイバ増幅器を利用して光信号及びポンプ信号を増幅する(820)。
その後、エルビウム添加光ファイバを通過しながら増幅された光信号及びポンプ信号に対し、残留第2ラマンポンプ信号の助けによってスペクトル反転信号を発生させる(830)。この時、残留第2ラマンポンプ信号は受信端からの残留ラマンポンプ信号である。
次に、残留第2ラマンポンプ信号を利用して動作されるエルビウム添加光ファイバ増幅器を利用して、光信号、ポンプ信号及びスペクトル反転信号を増幅し(840)、増幅された光信号、ポンプ信号及びスペクトル反転信号のうちスペクトル反転信号だけをフィルタリングする(850)。
As shown in the drawing, the optical signal and the pump signal input from the transmitting end are amplified using the first Raman pump signal (810), and erbium addition is performed using the remaining first Raman pump signal. The optical signal and the pump signal are amplified using an optical fiber amplifier (820).
Thereafter, a spectrum inversion signal is generated for the optical signal and the pump signal amplified while passing through the erbium-doped optical fiber with the help of the residual second Raman pump signal (830). At this time, the residual second Raman pump signal is a residual Raman pump signal from the receiving end.
Next, an optical signal, a pump signal, and a spectrum inversion signal are amplified using an erbium-doped fiber amplifier that is operated using the residual second Raman pump signal (840), and the amplified optical signal, the pump signal is amplified. Then, only the spectrum inversion signal among the spectrum inversion signals is filtered (850).
最後に、フィルタリングされたスペクトル反転信号を、受信端から提供された第2ラマンポンプ信号を利用して増幅する(860)。 Finally, the filtered spectrum inversion signal is amplified using the second Raman pump signal provided from the receiving end (860).
311 送信機
312 ポンプ発生器
313 第1ラマンポンプ発生器
314 多重化部
320 第1光線路
351 第1増幅光ファイバ
352 光隔離部
353 非線形媒質
355 第2増幅光ファイバ
356 フィルタリング部
370 第2光線路
381 受信機
382 第2ラマンポンプ発生器
311
Claims (10)
送信端から伝送された光信号及びポンプ信号を増幅するための第1増幅光ファイバと、
該第1増幅光ファイバから出力された光信号及びポンプ信号が前記送信端に反射されることを防止するための光隔離手段と、
該光隔離手段を介して入力された光信号及びポンプ信号に対し、4光波混合によるスペクトル反転信号を発生させるための非線形媒質と、
該非線形媒質から出力された光信号、ポンプ信号及びスペクトル反転信号を増幅し、スペクトル反転信号だけをフィルタリングするための増幅フィルタリング手段と
を含むことを特徴とするスペクトル反転装置。 In a spectral inversion device for compensating for chromatic dispersion and nonlinear phenomena in an optical communication system,
A first amplification optical fiber for amplifying the optical signal and the pump signal transmitted from the transmission end;
An optical isolation means for preventing the optical signal and the pump signal output from the first amplification optical fiber from being reflected by the transmission end;
A non-linear medium for generating a spectrum inversion signal by four-wave mixing with respect to the optical signal and the pump signal input through the optical isolation means;
A spectrum inversion apparatus comprising: amplification filtering means for amplifying the optical signal, pump signal, and spectrum inversion signal output from the nonlinear medium, and filtering only the spectrum inversion signal.
信号を増幅するためのエルビウムが添加された第2増幅光ファイバと、
光信号、ポンプ信号及びスペクトル反転信号の中でスペクトル反転信号だけをフィルタリングし、逆方向に受信端のラマンポンプ発生器から提供されたラマンポンプ信号を前記非線形媒質に伝達するためのフィルタリング手段と
を含むことを特徴とする請求項1に記載のスペクトル反転装置。 The amplification filtering means includes
A second amplification optical fiber doped with erbium for amplifying the signal;
Filtering means for filtering only the spectrum inversion signal among the optical signal, the pump signal and the spectrum inversion signal, and transmitting the Raman pump signal provided from the Raman pump generator at the receiving end in the reverse direction to the nonlinear medium; The spectrum inversion device according to claim 1, comprising:
受信端から入力される前に、受信端のラマンポンプ発生器から提供されたラマンポンプ信号を介して増幅され、
前記第2増幅光ファイバ及び前記非線形媒質は、
残留ラマンポンプ信号を利用して増幅することを特徴とする請求項2に記載のスペクトル反転装置。 The spectrum inversion signal is
Before being input from the receiving end, it is amplified via the Raman pump signal provided from the receiving end Raman pump generator,
The second amplification optical fiber and the nonlinear medium are:
The spectrum inversion apparatus according to claim 2, wherein amplification is performed using a residual Raman pump signal.
前記第1増幅光ファイバに入力される前に、送信端のラマンポンプス発生器から提供されたラマンポンプ信号を介して増幅され、
前記第1増幅光ファイバは、
エルビウムが添加された光ファイバであり、残留ラマンポンプ信号を利用して増幅することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のスペクトル反転装置。 The optical signal and pump signal are:
Before being input to the first amplification optical fiber, it is amplified via a Raman pump signal provided from a Raman pumps generator at the transmission end,
The first amplification optical fiber is:
The spectrum inversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein the spectrum inversion device is an optical fiber to which erbium is added, and amplifies by using a residual Raman pump signal.
前記ポンプ信号の散乱パワー検出によりラマンポンプ信号を調節することを特徴とする請求項4に記載のスペクトル反転装置。 The Raman pump generator at the transmitting end is
5. The spectrum inversion apparatus according to claim 4, wherein the Raman pump signal is adjusted by detecting the scattered power of the pump signal.
送信端から入力された光信号及びポンプ信号を、ラマンポンプ信号を利用して増幅する第1ラマン増幅ステップと、
ラマン増幅された光信号及びポンプ信号を、エルビウム添加光ファイバを利用して増幅する第1エルビウム増幅ステップと、
エルビウム増幅された光信号及びポンプ信号に対し、4光波混合のような非線形現象を利用してスペクトル反転信号を発生させるスペクトル反転信号発生ステップと、
発生されたスペクトル反転信号を増幅及びフィルタリングする増幅フィルタリングステップと
を含むスペクトル反転方法。 In a spectral inversion method for compensating for chromatic dispersion and nonlinear phenomena in an optical communication system,
A first Raman amplification step for amplifying an optical signal and a pump signal input from the transmission end using a Raman pump signal;
A first erbium amplification step of amplifying the Raman amplified optical signal and the pump signal using an erbium-doped optical fiber;
A spectrally inverted signal generating step of generating a spectrally inverted signal using a nonlinear phenomenon such as four-wave mixing for the erbium amplified optical signal and the pump signal;
An amplification filtering step for amplifying and filtering the generated spectrum inversion signal.
光信号、ポンプ信号及びスペクトル反転信号を、エルビウム添加光ファイバを利用して増幅する第2エルビウム増幅ステップと、
増幅された光信号、ポンプ信号及びスペクトル反転信号の中でスペクトル反転信号だけをフィルタリングするフィルタリングステップと
を含むことを特徴とする請求項6に記載のスペクトル反転方法。 The amplification filtering step includes:
A second erbium amplification step for amplifying the optical signal, the pump signal and the spectrally inverted signal using an erbium-doped optical fiber;
The method of claim 6, further comprising: filtering only the spectrum inversion signal among the amplified optical signal, the pump signal, and the spectrum inversion signal.
をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載のスペクトル反転方法。 The spectrum inversion method according to claim 7, further comprising: a second Raman amplification step of amplifying and filtering the spectrum inversion signal provided from the receiving end and amplifying using the Raman pump signal.
送信端からの残留ラマンポンプ信号によりポンピングされることを特徴とする請求項8に記載のスペクトル反転方法。 The erbium-doped optical fiber of the first erbium amplification step is
9. The spectrum inversion method according to claim 8, wherein pumping is performed by a residual Raman pump signal from a transmitting end.
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