JP2006235112A - 光伝送路 - Google Patents
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Abstract
【課題】 SBS抑圧と他の伝送特性とを両立させることができる光伝送路を提供する。
【解決手段】 光伝送システム1では、光送信器20と光受信器30との間に光伝送路10が設けられている。光伝送路10は、第1光ファイバ11と第2光ファイバ12とが互いに融着接続されて構成されている。第1光ファイバ11および第2光ファイバ12それぞれのブリルアン周波数シフトの差は200MHz以上である。第1光ファイバ11および第2光ファイバ12のうちの少なくとも一方は、波長1383nmにおける伝送損失が0.32dB/km以下である。
【選択図】 図1
【解決手段】 光伝送システム1では、光送信器20と光受信器30との間に光伝送路10が設けられている。光伝送路10は、第1光ファイバ11と第2光ファイバ12とが互いに融着接続されて構成されている。第1光ファイバ11および第2光ファイバ12それぞれのブリルアン周波数シフトの差は200MHz以上である。第1光ファイバ11および第2光ファイバ12のうちの少なくとも一方は、波長1383nmにおける伝送損失が0.32dB/km以下である。
【選択図】 図1
Description
本発明は、複数の光ファイバが接続されてなる光伝送路に関するものである。
光伝送システムにおいて、光送信器から送出される信号光は、光ファイバにより構成される光伝送路により伝送されて光受信器により受信される、また、光送信器と光受信器との間には、信号光を光増幅する為の光増幅器や光分岐器等を含む光中継器が設けられる。このような光伝送システムにおいて、中継間隔の延伸や分岐数の増加に対応するには、光伝送路に入射する信号光のパワーを高くする必要がある。
しかし、光ファイバにより信号光が伝送される間に、非線形現象の一つである誘導ブリルアン散乱(StimulatedBrillouin Scattering、以下「SBS」という。)により後方散乱光が発生し、いくら入射パワーを大きくしても光ファイバを伝搬する光パワーが制限されるという問題があった。
後方散乱光が無視できないほど顕著に生じる入射光パワーレベルをSBS閾値と呼ぶ。SBS閾値Pthは、理論的には下記(1)式で表される。ここで、Kは偏波依存の定数であり、Aeffは光ファイバの実効コア断面積であり、G(ν)はブリルアン周波数シフトνにおける実効ブリルアン利得係数であり、νmaxはG(ν)が最大となるブリルアン周波数シフトであり、gB(ν,z)は長手方向の位置zにおけるブリルアン利得係数であり、αは光ファイバの損失係数であり、Lはファイバ長である。
SBSを抑圧する方法として、ブリルアン周波数シフトが互いに異なる複数の光ファイバを縦続接続する方法が知られている。例えば非特許文献1に記載された光伝送路は、各々のブリルアン周波数シフトが10.92GHz,10.90GHz,10.80GHzおよび10.90GHzである4本の光ファイバが縦続接続されたものである。また、例えば非特許文献2に記載された光伝送路は、ブリルアン周波数シフトが互いに異なる10本以上の光ファイバが縦続接続されたものである。
T. Sugie, et al, "A Novel Repeaterless CPFSKCoherent Lightwave System Employing an Optical Booster Amplifier", Journalof Lightwave Technology, Vol.9, No.9, pp.1178-1186 (1991) X. P. Mao, et al., "Stimulated Brillouin ThresholdDependence on Fiber Type and Uniformity", IEEE Photonics TechnologyLetters, Vol4, No.1, pp.66-69 (1992)
T. Sugie, et al, "A Novel Repeaterless CPFSKCoherent Lightwave System Employing an Optical Booster Amplifier", Journalof Lightwave Technology, Vol.9, No.9, pp.1178-1186 (1991) X. P. Mao, et al., "Stimulated Brillouin ThresholdDependence on Fiber Type and Uniformity", IEEE Photonics TechnologyLetters, Vol4, No.1, pp.66-69 (1992)
しかしながら、従来の光伝送路は、SBSを抑圧することができても、他の伝送特性(例えば、低OH吸収損失、国際標準規格準拠、低OTDR測定誤差、等)については何ら考慮されていない。すなわち、光ファイバの屈折率プロファイルを変化させることで、光ファイバのブリルアン周波数シフトを調整することができるものの、同時に他の伝送特性も変化してしまう。このことから、従来の光伝送路は、SBS抑圧と他の伝送特性とを両立させることができない。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、SBS抑圧と他の伝送特性とを両立させることができる光伝送路を提供することを目的とする。
第1の発明に係る光伝送路は、第1光ファイバと第2光ファイバとが接続されてなる光伝送路であって、第1光ファイバおよび第2光ファイバそれぞれのブリルアン周波数シフトの差が200MHz以上であり、第1光ファイバおよび第2光ファイバのうちの少なくとも一方の波長1383nmにおける伝送損失が0.32dB/km以下であることを特徴とする。
第2の発明に係る光伝送路は、第1光ファイバと第2光ファイバとが接続されてなる光伝送路であって、第1光ファイバおよび第2光ファイバそれぞれのブリルアン周波数シフトの差が200MHz以上であり、第1光ファイバおよび第2光ファイバそれぞれの波長1310nmにおけるモードフィールド径が8.2μm以上9.8μm以下であり、第1光ファイバおよび第2光ファイバそれぞれのケーブルカットオフ波長が1260nm以下であり、第1光ファイバおよび第2光ファイバそれぞれのゼロ分散波長が1300nm以上1324nm以下であることを特徴とする。
第3の発明に係る光伝送路は、第1光ファイバと第2光ファイバとが接続されてなる光伝送路であって、第1光ファイバおよび第2光ファイバそれぞれのブリルアン周波数シフトの差が200MHz以上であり、波長範囲1260nm〜1625nmに含まれる何れかの波長λにおいて、第1光ファイバのレイリ散乱係数をA1とし、第1光ファイバのモードフィールド径をB1とし、第2光ファイバのレイリ散乱係数をA2とし、第2光ファイバのモードフィールド径をB2としたときに、下記(2)式で表されるパラメータKの値が0.2dB以下であって、A1とA2との差の絶対値が0.03dB/km/μm4より大きいことを特徴とする。
第4の発明に係る光伝送路は、第1光ファイバ群と第2光ファイバ群とが接続されてなる光伝送路であって、第1光ファイバ群の平均のブリルアン周波数シフトν1と第2光ファイバ群の平均のブリルアン周波数シフトν2との差が200MHz以上であり、第1光ファイバ群が1本以上の光ファイバを含み、第1光ファイバ群に含まれる各光ファイバのブリルアン周波数シフトとν1との差が40MHz以下であり、第2光ファイバ群が1本以上の光ファイバを含み、第2光ファイバ群に含まれる各光ファイバのブリルアン周波数シフトとν2との差が40MHz以下であることを特徴とする。
上記の第1〜第4の各発明において、各端から光が入射したときに各方向におけるSBS閾値の差が2dB以下であるのが好適である。
上記の第1〜第4の各発明において、各光ファイバの偏波モード分散が0.2ps/km1/2以下であるのが好適である。
上記の第1〜第4の各発明において、何れかの光ファイバの波長1550nmでの伝送損失が0.176dB/km以下であるのが好適である。
上記の第1〜第4の各発明において、何れかの光ファイバを直径30mmで10ターン巻いたときの曲げに因る波長1550nmでの損失増加量が0.5dB以下であるのが好適である。
また、上記の第1〜第4の各発明において、何れかの光ファイバのクラッド領域にF元素が添加されているのが好適であり、その光ファイバのコア領域にGeO2が添加されていないのが更に好適である。
本発明に係る光伝送路は、SBS抑圧と他の伝送特性とを両立させることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、第1実施形態に係る光伝送路10を含む光伝送システム1の構成図である。この図に示される光伝送システム1では、光送信器20と光受信器30との間に光伝送路10が設けられている。光伝送路10は、第1光ファイバ11と第2光ファイバ12とが互いに融着接続されて構成されている。第1光ファイバ11および第2光ファイバ12それぞれは、光送信器20と光受信器30との間に敷設されていてもよいし、コイル状に巻かれてモジュール化されていてもよい。
この光伝送システム1では、光送信器20から送出された信号光は、第1光ファイバ11および第2光ファイバ12により順次に伝送されて光受信器30に到達し、この光受信器30により受信される。ここで、信号光の波長λは、波長範囲1260nm〜1625nmに含まれる。また、この波長範囲に含まれる多波長の信号光が伝送されてもよい。
第1光ファイバ11および第2光ファイバ12それぞれのブリルアン周波数シフトの差は200MHz以上である。このような第1光ファイバ11と第2光ファイバ12とが接続されてなる光伝送路10は、SBSを充分に抑圧することができるので、光送信器20から送出される信号光のパワーを大きくすることができ、光送信器20と光受信器30との間のスパンを長くすることができる。
光伝送路10の各端から光が入射したときに各方向におけるSBS閾値の差が2dB以下であるのが好適である。光ファイバ11,12それぞれの偏波モード分散が0.2ps/km1/2以下であるのが好適である。光ファイバ11,12の何れかは、波長1550nmでの伝送損失が0.176dB/km以下であるのが好適である。光ファイバ11,12の何れかは、直径30mmで10ターン巻いたときの曲げに因る波長1550nmでの損失増加量が0.5dB以下であるのが好適である。また、光ファイバ11,12の何れかは、クラッド領域にF元素が添加されているのが好適であり、コア領域にGeO2が添加されていないのが更に好適である。これらの場合には、光伝送路10は信号光を効率よく伝送することができる。
また、第1光ファイバ11および第2光ファイバ12のうちの少なくとも一方は、波長1383nmにおける伝送損失が0.32dB/km以下である。また、第1光ファイバ11および第2光ファイバ12の双方とも、波長1383nmにおける伝送損失が0.32dB/km以下であるのが好適である。このような光伝送路10は、SBS抑圧効果およびOH吸収損失低減を両立することができる。
すなわち、信号光を高パワーに増幅する技術として、ラマンアンプを用いた伝送システムが提案されているが、光ファイバ通信に最もよく用いられるCバンド(波長1530nm〜1565nm)の信号光を増幅するには、ポンプ光源の波長をEバンド(波長1360nm〜1460nm)に設定する必要がある。ところが、従来の光ファイバの場合、波長1383nmにピークを持つOH吸収損失によりポンプ光パワーが減衰を受け、増幅効率が低下せざるを得なかった。
波長1310nmの上りIP信号,波長1490nmの下りIP信号および波長1550nmのアナログ映像信号を併せて1心の光ファイバで伝送する1心3波伝送システムの場合、アナログ映像信号が高パワーを必要とすることから、特にSBS抑圧が望まれるとともに、OH吸収損失の裾が波長1490nmにかかり、下りIP信号が減衰してしまうことから、光ファイバのOH吸収損失が低いことも要求される。
したがって、高パワーを伝送するシステムにおいては、SBS抑圧とともに、OH吸収損失を低く抑えることが必要とされている。第1実施形態に係る光伝送路10は、第1光ファイバ11および第2光ファイバ12それぞれのブリルアン周波数シフトの差が200MHz以上であるとともに、第1光ファイバ11および第2光ファイバ12のうちの少なくとも一方の波長1383nmにおける伝送損失が0.32dB/km以下であることにより、SBS抑圧効果およびOH吸収損失低減を両立することができる。
また、第1光ファイバ11および第2光ファイバ12それぞれの波長1310nmにおけるモードフィールド径は8.2μm以上9.8μm以下であり、第1光ファイバ11および第2光ファイバ12それぞれのケーブルカットオフ波長は1260nm以下であり、第1光ファイバ11および第2光ファイバ12それぞれのゼロ分散波長は1300nm以上1324nm以下である。このような光伝送路10は、既設の光伝送路のSBSを改善することができる。
すなわち、一般に、ブリルアン周波数シフトが異なる光ファイバを得るためには、光ファイバのドーパント濃度を変化させることが有効であるが、この際、ブリルアン周波数シフトだけでなく、その他のファイバ光学特性(例えば、モードフィールド径、カットオフ波長、分散特性および伝送損失など)も変化してしまう。現在、国際標準ITU-T G.652で推奨されるシングルモード光ファイバが最も幅広く用いられているが、仮にSBSを抑圧したとしても、他の特性がITU-TG.652規格から外れてしまうと、伝送特性や周辺機器との親和性の面で問題となる。
既存の敷設済み伝送路(多くはシングルモード光ファイバ)を延長する際に従来技術を適用することは困難である。これは、上記のとおり、用いている光ファイバが国際標準規格を満足していないためである。さらに、非特許文献1に記載された技術の場合、特殊なファイバセクションを光伝送路の前端に付加する必要があり、逆方向からの入射ではSBS抑圧効果が全く得られない。これは伝送路設計の自由度を著しく低下させる。
第1実施形態に係る光伝送路10は、構成するそれぞれの光ファイバ11,12がITU-T G.652に準拠しており、SBS以外のファイバ特性については従来のシングルモード光ファイバと全く同等に扱うことができる。また、どちらから入射しても、かつ、どのような長さ比率に構成しても、単一ファイバに比べてSBSを抑圧する効果が得られる。
現在敷設されている光伝送路は、シングルモード光ファイバのみで構成される伝送路が多い。すなわち、これらのシングルモード光ファイバからなる光伝送路を延長する際に、第1実施形態に係る光伝送路10(または、光ファイバ11,12の何れか)を後から付け加えることで、既存の光伝送路のSBSを改善する効果が得られる。
また、波長範囲1260nm〜1625nmに含まれる何れかの波長λにおいて、第1光ファイバ11のレイリ散乱係数をA1とし、第1光ファイバ11のモードフィールド径をB1とし、第2光ファイバ12のレイリ散乱係数をA2とし、第2光ファイバ12のモードフィールド径をB2としたときに、下記(3)式で表されるパラメータKの値は0.2dB以下であって、A1とA2との差の絶対値は0.03dB/km/μm4より大きい。このような光伝送路10は、第1光ファイバ11と第2光ファイバ12との融着接続における損失を安価かつ正確に測定することができる。
すなわち、複数の光ファイバが接続されて光伝送路が構成される場合、その接続損失が小さいことが要求される。この接続損失は、OTDR(OpticalTime Domain Reflectometer)により測定され得る。OTDR試験では、光伝送路の一端からパルス試験光が該光伝送路に入射され、そのパルス試験光が光伝送路を伝搬する間に各位置で生じる後方散乱光が該一端で検出される。そして、この後方散乱光の強度の時間変化に基づいて、光伝送路の長手方向の損失の分布が得られる。
或る光ファイバと他の光ファイバとを接続した場合に、その接続点の前後における散乱光強度がOTDR試験により測定される。そして、これらの散乱光強度の差が小さければ、接続作業が良好に行われたと判定される。一方、これらの散乱光強度の差が大きければ、接続作業が失敗したと判定され、再び接続作業が行われる。
特性改善を意図して複数の光ファイバを接続して光伝送路を構成し光伝送路の第1端のもからパルス試験光を該光伝送路に入射した場合には、OTDR試験により得られた散乱光強度の差が小さいときであっても接続損失の実際の値が大きいときがあり、逆に、散乱光強度の差が大きいときであっても接続損失の実際の値が小さいときがある。すなわち、光伝送路の第1端からパルス試験光が該光伝送路に入射されたときの散乱光強度の差から求められる接続損失の測定値β1には誤差が含まれる。
そこで、より正確な接続損失の測定値を得るには、光伝送路の第2端からパルス試験光が該光伝送路に入射されたときの散乱光強度の差から求められる接続損失の測定値β2をも求め、β1とβ2との平均値β(=(β1+β2)/2)として接続損失を求める。このように平均をとることにより、より正確な接続損失βを得ることができる。しかし、この場合には、光伝送路の両端それぞれの側にOTDR試験装置を設ける必要があり、システムコストが高くなり、また、測定に時間を要する。
そこで、第1実施形態に係る光伝送路10は、上記(3)式で表されるパラメータKの値が0.2dB以下であって、A1とA2との差の絶対値が0.03dB/km/μm4より大きいことにより、一端側のみからパルス試験光を入射させてOTDR試験を行うことにより、より正確な接続損失を測定することができる。
図2は、第2実施形態に係る光伝送路40の構成図である。この図に示される光伝送路40は第1光ファイバ群41と第2光ファイバ群42とが接続されてなる。第1光ファイバ群41は、M本の光ファイバ411〜41Mが縦続接続されてなる。また、第2光ファイバ群42は、N本の光ファイバ421〜42Nが縦続接続されてなる。ここで、M,Nは、1以上の整数である。
第1光ファイバ群41の平均のブリルアン周波数シフトをν1とし、第2光ファイバ群42の平均のブリルアン周波数シフトをν2とする。このとき、差(ν1−ν2)の絶対値は200MHz以上である。第1光ファイバ群41に含まれるM本の光ファイバ411〜41Mそれぞれのブリルアン周波数シフトとν1との差は40MHz以下である。また、第2光ファイバ群42に含まれるN本の光ファイバ421〜42Nそれぞれのブリルアン周波数シフトとν2との差は40MHz以下である。
このような第1光ファイバ群41と第2光ファイバ群42とが接続されてなる光伝送路40は、SBSを充分に抑圧することができるので、入射する信号光のパワーを大きくすることができ、中継スパンを長くすることができる。このように、わずか2種類の光ファイバ群でSBS抑圧された光伝送路を実現することができる。単長で50kmを超えるような光ファイバを得ることは難しいため、光伝送路の距離が長いときは各光ファイバ群が複数本の光ファイバに分かれていてもよいが、各光ファイバを交互に繋げる必要はなく、それぞれの光ファイバ群を一連長(ファイバグループ)で使用することができる。
光伝送路40の各端から光が入射したときに各方向におけるSBS閾値の差が2dB以下であるのが好適である。光ファイバ411〜41M,421〜42Nそれぞれの偏波モード分散が0.2ps/km1/2以下であるのが好適である。光ファイバ411〜41M,421〜42Nの何れかは、波長1550nmでの伝送損失が0.176dB/km以下であるのが好適である。光ファイバ411〜41M,421〜42Nの何れかは、直径30mmで10ターン巻いたときの曲げに因る波長1550nmでの損失増加量が0.5dB以下であるのが好適である。また、光ファイバ411〜41M,421〜42Nの何れかは、クラッド領域にF元素が添加されているのが好適であり、コア領域にGeO2が添加されていないのが更に好適である。これらの場合には、光伝送路40は信号光を効率よく伝送することができる。
次に、上記の第1実施形態に係る光伝送路10の具体的な実施例について、図3〜図7を参照して説明する。
図3は、実施例の光伝送路10における入射信号光パワーと後方散乱光パワーとの関係を示すグラフである。ここでは、光伝送路10は、長さ9.1kmの第1光ファイバ11と長さ10.4kmの第2光ファイバ12とが接続されてなるものとした、この図には、第1光ファイバ11の側の端部から光伝送路10に信号光を入射させる場合(図中でcaseAと表示)、第2光ファイバ12の側の端部から光伝送路10に信号光を入射させる場合(図中でcaseBと表示)、長さ19.5kmの第1光ファイバ11の単体に信号光を入射させる場合(図中でcaseCと表示)、および、長さ19.5kmの第2光ファイバ12の単体に信号光を入射させる場合(図中でcaseDと表示)、それぞれについて、入射信号光パワーと後方散乱光パワーとの関係が示されている。この図に示されるように、第1光ファイバ11単体および第2光ファイバ12単体の何れとも比較して、光伝送路10では後方散乱光パワーが低減されている。
図4は、実施例の光伝送路10に含まれる第1光ファイバ11および第2光ファイバ12それぞれのブリルアン利得スペクトルを示すグラフである。この図に示されるように、第1光ファイバ11は、ブリルアン周波数シフト11.1MHzでブリルアン利得がピークとなる。また、第2光ファイバ12は、ブリルアン周波数シフト10.8MHzでブリルアン利得がピークとなる。
図5は、実施例の光伝送路10に含まれる第1光ファイバ11および第2光ファイバ12それぞれの諸元を纏めた図表である。
図6は、他の実施例の光伝送路10に含まれる第1光ファイバ11および第2光ファイバ12それぞれの諸元を纏めた図表である。この図において、ν1は第1光ファイバ11のブリルアン周波数シフトであり、ν2は第2光ファイバ12のブリルアン周波数シフトである。
図7は、実施例の光伝送路10に含まれる第1光ファイバ11および第2光ファイバ12の長さ比とSBS閾値Pthとの関係を示すグラフである。ここで、第1光ファイバ11の長さをL1とし、第2光ファイバ12の長さをL2とし、これらの長さの和(L1+L2)を19.5kmとして、長さ比(L1/(L1+L2))を横軸としている。この図には、第1光ファイバ11の側の端部から光伝送路10に信号光を入射させる場合(図中でcaseAと表示)、および、第2光ファイバ12の側の端部から光伝送路10に信号光を入射させる場合(図中でcaseBと表示)、それぞれが示されている。
この図に示されるように、第1光ファイバ11の長さL1が9.1kmであり、第2光ファイバ12の長さL2が10.4kmであって、長さ比が0.47であるときに、第1光ファイバ11の側の端部から光伝送路10に信号光を入射させる場合のSBS閾値Pthは11.2dBであり、第2光ファイバ12の側の端部から光伝送路10に信号光を入射させる場合のSBS閾値Pthは10.6dBである。また、長さ19.5kmの第1光ファイバ11の単体に信号光を入射させる場合のSBS閾値Pthは8.7dBであり、長さ19.5kmの第2光ファイバ12の単体に信号光を入射させる場合のSBS閾値Pthは8.6dBである。
1…光伝送システム、10…光伝送路、11…第1光ファイバ、12…第2光ファイバ、13…接続点、20…光送信器、30…光受信器、40…光伝送路、41…第1光ファイバ群、42…第2光ファイバ群。
Claims (10)
- 第1光ファイバと第2光ファイバとが接続されてなる光伝送路であって、
前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバそれぞれのブリルアン周波数シフトの差が200MHz以上であり、
前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバのうちの少なくとも一方の波長1383nmにおける伝送損失が0.32dB/km以下である、
ことを特徴とする光伝送路。 - 第1光ファイバと第2光ファイバとが接続されてなる光伝送路であって、
前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバそれぞれのブリルアン周波数シフトの差が200MHz以上であり、
前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバそれぞれの波長1310nmにおけるモードフィールド径が8.2μm以上9.8μm以下であり、
前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバそれぞれのケーブルカットオフ波長が1260nm以下であり、
前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバそれぞれのゼロ分散波長が1300nm以上1324nm以下である、
ことを特徴とする光伝送路。 - 第1光ファイバ群と第2光ファイバ群とが接続されてなる光伝送路であって、
前記第1光ファイバ群の平均のブリルアン周波数シフトν1と前記第2光ファイバ群の平均のブリルアン周波数シフトν2との差が200MHz以上であり、
前記第1光ファイバ群が1本以上の光ファイバを含み、前記第1光ファイバ群に含まれる各光ファイバのブリルアン周波数シフトとν1との差が40MHz以下であり、
前記第2光ファイバ群が1本以上の光ファイバを含み、前記第2光ファイバ群に含まれる各光ファイバのブリルアン周波数シフトとν2との差が40MHz以下である、
ことを特徴とする光伝送路。 - 各端から光が入射したときに各方向におけるSBS閾値の差が2dB以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の光伝送路。
- 各光ファイバの偏波モード分散が0.2ps/km1/2以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の光伝送路。
- 何れかの光ファイバの波長1550nmでの伝送損失が0.176dB/km以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の光伝送路。
- 何れかの光ファイバを直径30mmで10ターン巻いたときの曲げに因る波長1550nmでの損失増加量が0.5dB以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の光伝送路。
- 何れかの光ファイバのクラッド領域にF元素が添加されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の光伝送路。
- 前記光ファイバのコア領域にGeO2が添加されていないことを特徴とする請求項9記載の光伝送路。
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