JP2007503180A - 抑制されたsbsを有する光通信システム - Google Patents
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Abstract
長距離にわたって高い光出射パワーで光信号を送信することができる光通信システムおよび通信ネットワークが本明細書に開示されている。光信号の送信方法も開示されており、当該方法は、大きいCNRと、小さいCTBおよびCSOと、を有する高い光出射パワーで光信号を送信することを含む。
Description
本発明は光通信システムに関し、さらに詳細には、シングルモードの光ファイバを通じて高い光出射パワーで広帯域信号を伝送することのできる光ファイバ通信システムに関する。
シングルモードの光ファイバシステムを通じた広帯域信号コンテンツ(例えば、多チャンネルケーブルテレビなど)の経済的な分配は、高出力の光信号を使用することを必要とする。高出力の光信号は、マルチファイバを通して分配するための光信号のスプリッティングまたは大きなリンクロスを伴うシングルファイバを通じての信号伝送を可能にする。標準的な通信ファイバが最小の減衰を示す1550nmの波長領域において動作する、効率的なエルビウムドープファイバー増幅器(EDFAs)の利用可能性は、EDFAsの利得帯域幅と互換性のある広帯域送信器の開発の動機付けとなっている。しかし、標準的な通信用のシングルモードファイバ(例えば、コーニング社のSMF−28ファイバ)は、1550nm領域において分散を示し、当該分散は、ケーブルテレビ用の送信器としての直接変調分布帰還型レーザ(DFBs)の使用を不可能にする。その代わりに、1550nmで動作する一般的な送信器は、狭線幅であり外部変調された連続波(cw)のDFBレーザを含む。DFBレーザ光線は、外部変調が情報を運ぶ信号を印加するようにこのレーザ光線に作用しない限り、情報を運ぶ信号を伝えない。ここで、光は可視光線に限定されるものではない。光出力は、外部変調器よりも下流側にあるEDFAによって増幅される。従って、情報を運ぶ光信号は、EDFAの飽和出力電力によって定められる光信号パワーで光ファイバのスパンに入力される。市販のEDFAsは、20dBmを超える飽和出力電力を与える。
周知の通り、誘導ブリュアン散乱(SBS)は非線形光学効果であり、当該非線形光学効果は、長距離のシングルモード光ファイバに入射され得る狭線幅の光出力の大きさに著しい制限をもたらす。選択された光波長で任意の減衰係数を有するシングルモードファイバの任意の長さに対しては、光線幅に依存性した閾値出力があり、この閾値出力以下ではSBSは生じない。1550nmで機能する、市販の標準的な通信ファイバに関しては、10MHz未満の光線幅を有するcw光源(レーザ)のSBS閾値は、約50km長の光ファイバリンクに対しては7dBm未満である。
以前は、長いファイバ距離にわたったケーブルテレビのような広帯域信号の伝送のために、1550nmの波長領域で高出力の光信号を入射するためには、SBSが阻止されなければならなかった。SBSは、受信信号において過剰な雑音を生じさせ、歪、特には複合2次歪をもたらし、光ファイバリンクにおいて出力依存性の非線形減衰を引き起こし、その結果、受信光強度をも減少させることとなる。
ハイブリッドの多チャンネルAM−VSBおよび多元直交振幅変調(M−QAM)のサブキャリア多重化ビデオ光送信システムは、通信業界およびケーブルテレビ事業によって、アナログビデオおよびデジタルビデオのデータサービスの両方を同時に伝達するための有望な技術として認められている。50〜860MHz内の帯域幅で、これらのシステムは、ただ1つのレーザ送信器を使用して、約134チャンネルの伝統的なAM−VSB放送信号および約30チャンネル以上のM−QAMデジタル信号を同時に送出することができる。デジタル信号は、雑音および非線形歪に対してより頑強であるという事実の故に、これらのハイブリッドシステムの動作ポイントは、AMチャンネルの厳密な搬送波対雑音比(CNR)の要求条件によって大きく影響される。アナログ部も、主として2次および3次の非線形歪によって制限され、当該非線形歪はCSOおよびCTBを特徴としている。許容範囲にあるCNRを維持する為に、DFBレーザ送信器を基盤としたビデオ光システムのパワーバジェットは、通常は約10dBに制限されている。この適度なパワーマージンは、リンク長および光スプリット(optical splits)の数について上限を与える。長距離ビデオスーパートランキング(long-distance video supertrunking),ケーブルテレビ配給およびアクセスアーキテクチャのようなアプリケーションは、かなり大きなパワーバジェットを必要とする。リンクバジェットを増大させる1つの実際的な方法は、1550nmのレーザ送信器とともにエルビウムドープファイバ増幅器(EDFA’s)を使用することである。しかし、さらなるEDFA’sを追加することは、かなりのシステムコストを付加することとなる。
本出願は、米国仮出願第60/478,302号明細書(出願日:2003年6月11日)の利益およびその優先権を主張するものである。
光通信システムが本明細書において開示されており、当該光通信システムは、高い光出射パワーおよび/または許容レベルのCNR,CSOおよびCTBを維持しながら、前もって可能であると考えられていたよりも長距離にわたって高い光出射パワーで、光信号を送信することができる。このシステムは、特にケーブルテレビ,分配ネットワークおよびアクセスネットワーク用のハイブリッドファイバ同軸ケーブルシステムに対して有利であるが、それに限定されるものではない。このシステムは、高いSBS閾値を有するシングルモードファイバを利用することが望ましい。このシステムは、光データを送信するための1対他方向型の光ネットワークを備えることが望ましいが、光データを送受信することがより望ましい。このシステムは、高い光出射パワーおよび/または光信号源から受信器に至る長い光路長を可能にする。
サブキャリアの多重化(SCM)信号フォーマットによる動作が、本明細書に開示されている全ての実施例に対して特に適している。SCM信号フォーマットによる信号は、アナログ成分を有することが望ましい。
本明細書で使用されているように、光信号源の出力電力は、関連した光ファイバ中への入力電力である。
引例が本発明の好ましい実施例に対して詳細に述べられており、その例は添付図に示されている。本発明によるセグメント化されたコアの屈折率分布の実施例は、各々の図において示されている。
本発明のさらなる機能および利点は、以下の詳細な説明において説明されており、当該説明から当業者に明らかでありまたは特許請求の範囲および添付図面とともに以下の説明において説明されるように、本発明を実施することによって認識されるであろう。
屈折率プロファイルは、屈折率または相対屈折率と導波路ファイバの半径との間の関係である。
相対屈折率パーセントは、Δ% = 100 x (ni 2−nc 2)/ 2ni 2として定義され、別に特定する場合を除いて、niは領域iにおける最大屈折率であり、ncはクラッド領域の平均屈折率である。環状領域または環状部分の屈折率が、クラッド領域の平均屈折率未満である場合には、相対屈折率パーセントはマイナスであり且つ凹領域(depressed region)または凹インデックス(depressed index)を有するものとして言及され、別に特定する場合を除いて、相対屈折率が最もマイナスであるポイントで計算される。
別に言及される場合を除いて、本明細書で分散として言及される導波路ファイバの色分散は、材料分散,導波路分散および多モード分散の合計である。シングルモード導波路ファイバの場合には、多モード分散はゼロである。ゼロ分散波長は、分散がゼロの値を有する波長に対応している。
実効面積は、Aeff=2π(∫E2rdr)2/(∫E4rdr)として定義され、積分範囲は0から∞であり、Eは導波路を伝搬する光に関連した電界である。
モードフィールド径(MFD)は、ピーターマンII手法(Peterman II method)を使用して測定され、2w=MFDであり、w2=(2∫E2rdr/∫[dE/dr]2rdr)であり、積分範囲は0から∞である。
導波路ファイバの曲げ耐性は、所定の試験条件の下で誘起される減衰によって測定され得る。
ピンアレイ曲げ試験(pin array bend test)は、導波路ファイバの相対抵抗を曲げと比較するために使用される。この試験を行うために、誘起される曲げ損失が本質的にない状態で導波路ファイバに対しての減衰量が測定される。その後、導波路ファイバはピンアレイの周囲に組み入れられ、減衰量が再び測定される。測定された2つの減衰量の相違は、曲げによって生じた損失である。ピンアレイは、単列に配置された10個の円筒型ピンの一組であり、平面上に垂直状態で固定保持される。ピンの間隔は中心間距離で5mmである。ピンの直径は0.67mmである。試験中には、導波路ファイバをピン表面の一部に合致させるのに十分な張力がかけられる。
任意のモードに対する、理論上のファイバの遮断波長すなわちファイバの理論遮断或いは理論遮断は、そのモードにおいて、ガイド光がその波長を超えると伝搬できなくなる波長である。数学的定義は、Single Mode Fiber Optics(Jeunhomme, pp. 39-44, Marcel Dekker, New York, 1990)に記載されており、理論上のファイバの遮断波長は、モード伝搬定数が外側のクラッドにおいて平面波の伝搬定数と等しくなる波長として説明されている。この理論波長は、直径変動を有さない、無限に長く且つ完全に一直線のファイバに対して当てはまる。
実効的なファイバの遮断波長は、曲げおよび/または機械的圧力によって誘起される損失によって、理論上の遮断波長よりも短い。これに関連して、遮断波長はLP11モードおよびLP02モードのうち高次モードの方について言及している。LP11およびLP02は、概して測定で区別されないが、両者はスペクトル測定の段階で明らかである。すなわち、測定された遮断波長より長波長では、そのモードにおいて出力は得られない。実際のファイバ遮断波長は、標準的な2mファイバ遮断波長試験FOTP−80(EIA−TIA−455−80)によって測定され、2mファイバの遮断波長または測定遮断波長としても知られるファイバ遮断波長が得られることとなる。FOTP−80標準試験は、曲げ量を制御することによって高次モードを除去するかまたはファイバのスペクトル応答をマルチモードファイバのスペクトル反応に正規化するように行われる。
ケーブル化状態での遮断波長すなわちケーブル化遮断波長(cabled cutoff)は、ケーブル環境における高レベルの曲げおよび機械的圧力の故に、測定されたファイバの遮断波長よりも短い。実際にケーブル化された状況は、EIA−445ファイバ光学試験方法(EIA−445Fiber Optic Test Procedures)に説明されているケーブル化状態での遮断波長試験(cabled cutoff test)によって見積もられることができ、このEIA−445ファイバ光学試験方法は、EIA−TIAファイバ光学標準(EIA−TIA Fiber Optics Standards)、つまり通常はFOTP’sとして知られている電気産業アライアンス電気通信産業組合のファイバ光学標準(Electronics Industry Alliance-Telecommunications Industry Association Fiber Optics Standards)の一部である。ケーブル化状態での遮断波長の測定は、送信電力によるシングルモードファイバのEIA−455−170ケーブル化遮断波長(EIA-455-170 Cable Cutoff Wavelength of Single-mode Fiber by Transmitted Power)またはFOTP−170において説明されている。
本明細書で使用されているような導波路ファイバリンクは、光ファイバ,複数の光ファイバ,光ファイバケーブルまたは複数の光ファイバケーブルを含む。光ファイバケーブルは、1または2以上の光ファイバを含む。光ファイバを通って伝送される光信号は、対応した光ファイバの光路長を通って進む。導波路ファイバの長さは、末端部同士をつなぎ合わせるかまたは接続させた複数の短い長さから構成されても良い。リンクは、光増幅器,光減衰器,光アイソレータ,光スイッチ,光フィルタまたは多重化/逆多重化の装置のような付加的な光学部品を含み得る。本明細書で開示されている好ましい実施例において、光ファイバリンクは、光ファイバまたは光ファイバケーブルからなっており、能動部品は有していない。本明細書に開示されているように、光ファイバリンクは、光ファイバまたは光ファイバケーブルからなっている。
搬送波の雑音に対する比(CNR)は、搬送波電力の平均雑音電力に対する比であり、本明細書ではデシベルで与えられており、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルに対して4MHz以内の帯域幅で測定される。
正数として提示されているとき、複合2次歪(CSO)は、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルに対して搬送波周波数から±0.75MHzおよび±1.25MHzで検出される集合歪信号ピーク電力(aggregate distortion signal peak power)に対するチャンネルの搬送波電力の比である。この歪は、伝送システムにおける2次の非線形現象に起因している。この歪は、測定されたチャンネルの搬送波以下のデシベルにおいて(−dBc)、搬送波に対して歪電力複合(distortion power composite)として与えられることが多く、この慣習は、本明細書で使用されている。
複合3次歪(CTB)は、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルに対して搬送波周波数で検出される集合歪信号のピークに対する搬送波電力の(デシベルにおける)逆比である。この歪は、伝送システムにおける3次非線形によって生成され、本明細書において−dBcで報告されている。
本明細書で別に言及される場合を除いて、CNR,CSOおよびCTBは、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルに対して測定されている。
図1は、通信システムに使用され得る通信ネットワーク10を概略的に示している。図1に示されている通信ネットワーク10は、光送信器12を有しており、当該光送信器は、示されている実施例において分布帰還型レーザ14,外部変調器16およびエルビウムドープ増幅器18からなっている。光送信器12は、光信号をファイバスパン20に送信する。光信号源はこのタイプに限定されるものではなく、その代わりに光信号を送信することができるタイプのものであり得る。必要とされてはいないが、ラジオ周波数信号発生器19および逆歪み回路21も図に示されている。図1に示されている実施例において、光ファイバスパン20は、光ファイバリンク22を構成する、第1の長さの光ファイバからなっている。光ファイバリンク22は、光送信器12を第1の光増幅器(例えばEDFA)に光学的に接続する。第2の長さの光ファイバは光ファイバリンク26を構成し、当該光ファイバリンクは、第1の増幅器24を第2の光増幅器28に光学的に接続する。第3の長さの光ファイバは、第2の増幅器28を受信器32に接続する光ファイバリンク30を構成する。本明細書で使用されるようなファイバリンクは、信号源を増幅器に,第1の増幅器を第2の増幅器にまたは増幅器を受信器に接続する長さの光ファイバについて言及する。光ファイバスパン20は、光送信器12と受信器32との間の全てのファイバリンクを含む。従って、図1に示されている実施例において、光ファイバリンク22,26および30を結合させた長さは、光ファイバスパン20の長さを構成する。各々のリンク22,26および30を構成するファイバは、同じファイバタイプであることが望ましい。
図1に示されている実施例において増幅器が示されているが、かかる増幅器は、本明細書に開示されている様々な実施例において必須ではないということが、説明から理解されるべきである。
その後、受信器32は、1または2以上のさらなる光ファイバリンクまたは代わりに1または2以上の同軸ケーブルリンクに接続されてもよく、次に下流側のエンドユーザに接続され得る。
米国特許第6,490,396号明細書,米国仮出願第60/467,676号明細書または米国仮出願第60/546,490号明細書に開示されているような光ファイバを利用することによって、光分配ネットワーク16における誘導ブリュアン散乱(SBS)が、本明細書に開示されている全てのシステムにおいて抑制されることが望ましく、上述の米国特許および米国仮出願の詳細は、本願に引用して援用される。特に、光ファイバスパン20におけるかかるファイバの実装は、SBSの抑制を高める。好ましい実施例において、光ファイバスパン20における全ての光ファイバは、同じ光ファイバタイプである。使用され得る、かかる好ましい光ファイバの相対屈折率の略図が図2に示されており、この図2は、米国特許第6,490,396号明細書の図6(A−B−C−D)に対応している。かかる光ファイバの利用により、SBSの信号減衰を受けることなく可能であると事前に考えられていたよりも、光分配ネットワーク16中での大きい光出射パワーが可能となりおよび/または光ファイバスパン20のより長い光路長が可能となる。信号源と受信器とが分離されていること、例えば、光ファイバまたは光ケーブルが少なくとも部分的に巻き付けられていたりまたは折り重ねられていたりまたはさもなければ信号源から受信器まで直線状に延在していない場合に、ファイバの光路長は実際の物理的距離とは異なり得る。
図2に示されている光ファイバは、少なくとも1つの光モードおよびL01音響モードおよびL02音響モードを含む複数の音響モードをガイドする。光ファイバは、屈折率分布を有するコアと、中心線と、コアを取り囲み且つコアに直接隣接するクラッド層と、を含む。好ましい実施例においては、コア部は、半径とともに連続的に減少する屈折率分布を有するただ1つのコア部を含む。かかるファイバの光モードの実効面積は、1550nmで70μm2より大きいが、80μm2より大きいことがより望ましく、さらには90μm2より大きいことが最も望ましい。L01音響モードは、第1の音響光学実効面積AOEAL01を有し、当該AOEAL01は、光ファイバのブリュアン周波数で140μm2以上であるが、150μm2以上であることがより望ましく、さらには160μm2以上であることが最も望ましい。L02音響モードは、第2の音響光学実効面積AOEAL02を有し、当該AOEAL02は、光ファイバのブリュアン周波数で140μm2以上であるが、150μm2以上であることがより望ましく、さらには160μm2以上であることが最も望ましい。ファイバのL01音響実効面積とL02音響実効面積との関係は、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5のようであることが望ましい。
コアの相対屈折率は、上方の飽和曲線と下方の飽和曲線との間に位置していることが望ましい。上方の飽和曲線は、少なくとも2つのポイントによって定義される直線であり、この2つのポイントは半径0で0.6%のΔを有する第1の上限と、半径14.25μmで0%のΔを有する第2の上限と、を含む。下方の飽和曲線は、少なくとも2つのポイントによって定義される直線であり、この2つのポイントは半径0で0.25%のΔを有する第1の下限と、半径6μmで0%のΔを有する第2の下限と、を含む。
AOEAL01およびAOEAL02は、光ファイバのブリュアン周波数で180μm2以上であることが望ましい。AOEAL01およびAOEAL02は、光ファイバのブリュアン周波数で190μm2以上であることがより望ましい。
光ファイバは、1480nm未満のゼロ分散(または分散ゼロまたはλ0)波長を示すことが望ましいが、1400nm未満であることがより望ましく、1340nm未満であることが最も望ましい。
他の好ましい実施例においては、光ファイバは1320nm以下の波長でゼロ分散を有しているが、1290nmから1320nmの間の範囲であることがより望ましい。
光ファイバは、1550nmの波長で15ps/nm−kmから21ps/nm−kmの間の分散を有することが望ましい。幾つかの好ましい実施例においては、光ファイバは1550nmの波長で16ps/nm−kmから18ps/nm−kmの間の分散を有している。他の好ましい実施例においては、光ファイバは、1550nmの波長で18ps/nm−kmから20ps/nm−kmの間の分散を有している。
好ましい実施例において、光ファイバは、1550nmで95μm2より大きい光学的な実効面積を有する。他の好ましい実施例においては、光ファイバは、100μm2より大きい光学的な実効面積を有する。
光ファイバは、1550nmで15dB未満のピンアレイの曲げ損失を有することが望ましく、10dB未満であることがより望ましい。
幾つかの好ましい実施例においては、上方の飽和曲線は、少なくとも2つのポイントによって定義される直線であり、この2つのポイントは半径0で0.5%のΔを有する第1の上限と、半径11.25μmで0%のΔを有する第2の上限と、を含む。
好ましい実施例において、コアは中心線から半径1μmに延在する第1部分を含み、当該第1部分は、0.25%より大きく0.5%未満である相対屈折率を有している。
r=0からr=1までの全ての半径に対して、dΔ/dR>−0.15%/μmであることが望ましい。Δ(r=0μm)とΔ(r=1μm)との間の差異の絶対値が0.1%未満であることが望ましい。
コアは、第1部分を取り囲み且つ第1部分に直接隣接する第2部分を含むことがさらに望ましく、当該第2部分は半径2.5μmまで延在し、0.20%から0.45%の間のΔを有する。好ましい実施例において、この第2部分は、1μmから1.5μmの間の全ての半径に対して0.3%から0.45%の間のΔを有する。他の好ましい実施例において、第2部分は、1.5μmから2.5μmの間の全ての半径に対して0.2%から0.35%の間のΔを有する。
コアは、第2部分を取り囲み且つ第2部分に直接隣接する第3部分を含むことがさらに望ましく、当該第3部分は半径4.5μmまで延在し、0.15%から0.35%の間のΔを有することが望ましい。好ましい実施例において、この第3部分は、2.5μmから4.5μmの間の全ての半径に対して0.2%から0.3%の間のΔを有する。
第3部分における半径間でのΔにおける絶対値の差異は、0.1%未満であることが望ましい。
r=2.5μmからr=4.5μmの間の半径間でのΔにおける絶対値の差異は、0.1%未満であることが望ましい。
コアは、第3部分を取り囲み且つ第3部分に直接隣接する第4部分を含むことがさらに望ましく、当該第4部分は半径6μmまで延在し、0.1%から0.3%の間のΔを有することが望ましい。好ましい実施例において、この第4部分は、4.5μmから5μmの間の全ての半径に対して0.2%から0.3%の間のΔを有する。他の好ましい実施例においては、第4部分は、5μmから6μmの間の全ての半径に対して0.15%から0.3%の間のΔを有する。
コア部は、第4部分を取り囲み且つ第4部分に直接隣接する第5部分を含むことがさらに望ましく、当該第5部分は半径9μmまで延在し、0.0%から0.15%の間のΔを有することが望ましい。
好ましい実施例においては、Δ(r=5.5μm)>0.1%であり、Δ(r=6μm)>0%であることが望ましい。
好ましい実施例において、ALO1およびALO2は400μm2未満である。
好ましい実施例においては、0.5<AOEALO1/AOEALO1<2であるが、0.6<AOEALO1/AOEALO2<1.5であることがより望ましい。
コアの最も外側の半径rCOREは、6μmより大きいが、6μmより大きく15μm未満であることがより望ましいが、さらには6μmより大きく12μm未満であることがより望ましい。好ましい実施例においては、rCOREは6μmから10μmの間である。
本明細書で説明され且つ開示されている光ファイバは、約1260nmから約1650nmの間の複数の動作波長窓での適切な性能を与えることが望ましい。本明細書で説明され且つ開示されている光ファイバは、約1260nmから約1650nmまでの複数の波長で適切な性能を与えることがより望ましい。好ましい実施例において、本明細書で説明され且つ開示されている光ファイバは、二重窓ファイバであり、当該二重窓ファイバは、少なくとも1310nmの窓と1550nmの窓における動作に対応することができる。
引例が本発明の好ましい実施例に対して詳細に述べられており、その例は添付図に示されている。
米国特許第6,490,396号明細書および米国仮出願第60/467,676号明細書におけるファイバが好ましいが、他のファイバも使用され得る。光ファイバスパン20用の光ファイバ(その長さを含む。)は、ファイバのSBS閾値が以下の不等式を満たすように選択されることが望ましい。
上式において、gB=gBC(ν)/(K(1+Δν/ΔνB))であり、gBC(ν)はm/Wで測定されるブリュアン利得係数であり、1≦K≦2は偏光係数であり、ΔνおよびΔνBは、それぞれレーザー源およびブリュアン利得の半値幅(FWHM)であり、αはファイバ損失係数(減衰)であり、Aeffはファイバの実効面積である。無次元数γBは、以下の方程式の解として求められる。
上式において、Lはファイバ長であり、定数Cは式(3)によって与えられる。
上式において、Tはファイバ温度であり、kはボルツマン定数であり、νSは信号周波数であり、約11GHzであるνaは、ストークス波と信号波との間の周波数の差異である。(J. Lightwave Technol.(vol. 20, pp. 1635-1643, (2002))を参照。)
図3は、異なる固有のSBS閾値を有する光ファイバに対して、ファイバの光路長に対してプロットされたSBS閾値の計算値を示している。アナログ供給源のSBS抑制能力は、コーニング社のSMF−28ファイバ(Corning SMF-28(登録商標))のような標準的なシングルモードファイバの50kmサンプルに対して一般的に見積もられる。これらのファイバは、狭線幅のCW供給源での約7dBmからディザ処理された供給源での約17dBmに及ぶSBS閾値を有している。
図4は、約50kmの長さを有する3つの光ファイバに対して、入力電力に応じた反射電力の測定値を示している。曲線5は、標準的なシングルモードファイバに対応している。曲線6および7は、標準的なシングルモードファイバの2.5dBmおよび3.9dBmを超えるSBS閾値の増大を示すファイバにそれぞれ対応しており、当該ファイバは、米国特許第6,490,396号明細書および米国特許出願第10/818,054号明細書に開示されている。
光ファイバトランクのリンク(trunk optical fiber link)20における光ファイバは、標準的なシングルモードファイバよりも少なくとも1dB大きいSBS閾値を有するが、少なくとも2dB大きいことがより望ましく、さらには少なくとも3dB大きいことがより望ましい。アクセス/CATVネットワークのアプリケーションに関しては、標準的なシングルモードファイバよりも少なくとも2dB大きいSBS閾値を有する光ファイバが好ましい。
図3における曲線0は、標準的なシングルモードファイバに対応している。図3の曲線1,2および3は、標準的なシングルモードファイバよりもSBS閾値がそれぞれ1dB,2dBおよび3dB増大しているファイバに対応している。図3は、光ファイバのSBS閾値が1dB増大することによって、同じ22dBmのSBS閾値電力に対して、それぞれ10km,14kmおよび18kmのファイバの光路長が得られる、ということを示している。
トランク回線20における光ファイバのSBS閾値以下で動作させることが望ましい。最大光出力が、トランクリンク20における光ファイバの実際のSBS閾値より約1dB小さいことが望ましい。最大光出力が、トランクリンク20における光ファイバの実際のSBS閾値より約2dB小さいことがより望ましい。
第1の一連の好ましい実施例において、光通信システムが本明細書において開示されており、当該光通信システムは、16dBmより大きい入力電力で光信号を送出する光信号源12と、この光信号源12を受信器32に接続する長さの光ファイバを有する光信号分配ネットワークと、を含み、ファイバの経路(fiber path length)20に含まれる最長のファイバリンク22,26または30は45kmより長く、信号はサブキャリア多重化信号であり、動作波長範囲において、出力電力が16dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満であり且つCTBが−60dBc未満であるように、システムパラメータは選択される。
本明細書に説明されている全てのシステムにおいて、かかるシステムを動作させる方法も考えられている。例えば、第1の一連の好ましい実施例によるシステムを動作させる方法は、信号源12から光ファイバスパン20中への信号入力を必要とし、ファイバの経路20に含まれる最長のファイバリンク22,26または30は45kmより長く、信号はサブキャリア多重化信号であり、動作波長範囲において、出力電力が16dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満であり且つCTBが−60dBc未満であるように、システムパラメータは選択される。
システムパラメータは、出力電力,信号の位相変調,信号のディザ処理(signal dithering),ビットレートおよび長さ,減衰およびSBS閾値のような光ファイバ特性を含む。
16dBmより大きい出力電力で、45〜560MHzの範囲にあるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−65dBc未満のCSO、−65dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることが望ましい。動作波長範囲において、出力電力が16dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲にあるチャンネルの実質的に全てが、52dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることが最も望ましい。第1の一連の好ましい実施例の他の実施例においては、信号源出力電力は17dBmよりも大きく、動作波長範囲において、45〜560MHzの範囲にあるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータは選択される。
第1の一連の好ましい実施例のさらに他の実施例においては、出力電力は18dBmより大きく、動作波長範囲において、出力電力が18dBmよりも大きいときには45〜560MHzの範囲にあるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータは選択される。
信号源から第1の増幅器に至るファイバの経路に含まれる最長のファイバリンクは、60kmより長いことが望ましいが、80kmより長いことがより望ましい。
第2の一連の好ましい実施例において、光通信システムが本明細書において開示されており、当該光通信システムは、16dBmより大きい入力電力で光信号を送出する光信号源12と、光信号源を受信器に接続する光ファイバスパン20の長さを有する光信号分配ネットワークと、を含み、信号源から受信器に至るファイバの経路は50kmより長く、この経路は光増幅器を含まず、信号はサブキャリア多重化信号であり、動作波長範囲において、出力電力が16dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満であり且つCTBが−60dBc未満であるように、システムパラメータは選択される。
第1の一連の好ましい実施例のうちの1つの好ましい実施例において、ファイバスパン20の経路は約70kmより長いが、約80kmより長いことがより望ましく、さらには約90kmより長いことが最も望ましい。動作波長範囲において、出力電力が17dBmよりも大きいときには45〜560MHzの範囲にあるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータは選択される。動作波長範囲において、出力電力が18dBmよりも大きいときには45〜560MHzの範囲にあるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることがより望ましい。動作波長範囲において、出力電力が19dBmよりも大きいときには45〜560MHzの範囲にあるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることが最も望ましい。
第3の一連の好ましい実施例において、光通信システムが本明細書において開示されており、当該光通信システムは、16dBmより大きい入力電力で光信号を送出する光信号源12と、この光信号源12を受信器32に接続する光ファイバスパン20の長さを有する光信号分配ネットワークと、を含み、信号源12から受信器32に至るファイバスパン20の経路は120kmより長く、動作波長範囲において、出力電力が16dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満であり且つCTBが−60dBc未満であるように、システムパラメータは選択される。
第3の一連の好ましい実施例の好ましい実施例において、前記ファイバ経路に使用されているファイバは、1400nm未満のゼロ分散波長を有する。
ファイバ経路が1または2以上の光増幅器24,28を含み、信号源と受信器との間になし得る全距離をさらに長くしても良い。出力電力は18dBmより大きく、動作波長範囲において、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることが望ましい。出力電力が20dBmより大きく、動作波長範囲において、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることがより望ましい。
第4の一連の好ましい実施例においては、光通信システムが本明細書に開示されており、当該光通信システムは、14dBmより大きい入力電力で光信号を送出する光信号源12と、この光信号源12を受信器32に接続する光ファイバスパン20の長さを有する光信号分配ネットワークと、を含み、信号源から受信器に至るファイバスパン20の経路は50kmより長く、ファイバは1400nm未満のゼロ分散波長を示し、動作波長範囲において、出力電力が14dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満であり且つCTBが−60dBc未満であるように、システムパラメータは選択される。
出力電力が15dBmより大きく、動作波長範囲において、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることが望ましい。出力電力が16dBmより大きく、動作波長範囲において、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることがより望ましい。出力電力が18dBmより大きく、動作波長範囲において、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることが最も望ましい。
第4の好ましい実施例におけるファイバの経路20は、約70kmよりも長いことが望ましいが、約80kmより長いことがより望ましく、さらには約90kmより長いことが最も望ましい。
第5の一連の好ましい実施例においては、光通信システムが本明細書に開示されており、当該光通信システムは、19dBmより大きい入力電力で光信号を送出する光信号源12と、この光信号源12を受信器32に接続する光ファイバ20の長さを含む光信号分配ネットワークと、を含み、信号源から受信器に至るファイバの経路は90kmより長く、信号はサブキャリア多重化信号であり、動作波長範囲において、出力電力が19dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルの実質的に全てにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満でありおよびCTBが−60dBc未満であるように、システムパラメータは選択される。
出力電力が20dBmより大きく、動作波長範囲において、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることがより望ましい。出力電力が21dBmより大きく、動作波長範囲において、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることがさらにより望ましい。出力電力が22dBmより大きく、動作波長範囲において、45〜560MHzの範囲におけるチャンネルの実質的に全てが、50dBより大きいCNR、−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、システムパラメータが選択されることが最も望ましい
上述の一連の好ましい実施例のいずれかに関して、さらなる好ましい実施例は、送信器と、この送信器によって発生された光信号を増幅する増幅器と、を含む。
上述の一連の好ましい実施例のいずれかに関して、さらなる好ましい実施例は、送信器と、この送信器によって発生された光信号を増幅する増幅器と、を含む。
上述の一連の好ましい実施例のいずれかに関して、さらなる好ましい実施例は、複数の波長で光信号を発生する送信器を含む。
少なくとも1つの光信号は、1530nmから1565nmの間の動作波長範囲内の波長で送信されることが望ましい。好ましい実施例においては、光信号は約1550nmの波長で送信される。他の好ましい実施例においては、少なくとも1つの光信号は1460nmから1520nmの間の波長範囲内の波長で送信される。1つの好ましい実施例においては、光信号は約1490nmの波長で送信される。
前述の説明は本発明の具体例であり、特許請求の範囲によって定義されている本発明の性質および特性を理解するための概要を与えることを目的としている、ということが理解されるべきである。添付図面は、本発明のさらなる理解を与えるために包含されており、本明細書の一部を構成している。図面は、その説明とともに本発明のさまざまな特徴および実施例を示しており、本発明の原理および動作を説明する働きをしている。本明細書に説明されているように、本発明の好ましい実施例に対するさまざまな変更が、添付の特許請求の範囲によって定義された、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされることができる、ということは当業者には明らかであろう。
Claims (33)
- 16dBmより大きい入力電力で光信号を送出する光信号源と、
前記光信号源を受信器に接続する長さの光ファイバを有する光信号分配ネットワークと、
を含み、
前記信号源から前記受信器に至る前記光ファイバの経路に含まれ、送信器,増幅器または受信器のうちの1つを他の送信器,増幅器または受信器のうちの1つに接続する前記光ファイバの最長ファイバリンクは、45kmより長く、前記信号はサブキャリア多重化信号であり、動作波長範囲において、出力電力が16dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満であり且つCTBが−60dBc未満であるように、システムパラメータが選択されていることを特徴とする光通信システム。 - 45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全ては、16dBmより大きい出力電力で、50dBより大きいCNR,−65dBc未満のCSOおよび−65dBc未満のCTBを示すことを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が16dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、52dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が17dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が18dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
- 前記信号源から第1の増幅器に至る前記光ファイバの経路に含まれる前記最長ファイバリンクは、60kmよりも長いことを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
- 前記信号源から第1の増幅器に至る前記光ファイバの経路に含まれる前記最長ファイバリンクは、60kmよりも長いことを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
- 16dBmより大きい入力電力で光信号を送出する光信号源と、
前記光信号源を受信器に接続する長さの光ファイバを有する光信号分配ネットワークと、
を含み、
前記信号源から前記受信器に至る前記光ファイバの経路は50kmより長く、前記経路は光増幅器を含まず、前記信号はサブキャリア多重化信号であり、前記動作波長範囲において、前記出力電力が16dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満であり且つCTBが−60dBc未満であるように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする光通信システム。 - 前記光ファイバの経路は、略70kmより長いことを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
- 前記光ファイバの経路は、略80kmより長いことを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
- 前記光ファイバの経路は、略90kmより長いことを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が17dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が18dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が19dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
- 16dBmより大きい入力電力で光信号を送出する光信号源と、
前記光信号源を受信器に接続する長さの光ファイバを有する光信号分配ネットワークと、
を含み、
前記信号源から前記受信器に至る前記光ファイバの経路は120kmより長く、前記動作波長範囲において、前記出力電力が16dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満であり且つCTBが−60dBc未満であるように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする光通信システム。 - 前記ファイバ経路において使用される前記光ファイバは、1400nm未満のゼロ分散波長を有することを特徴とする請求項15に記載の通信システム。
- 前記ファイバ経路は、少なくとも1つの光増幅器を含むことを特徴とする請求項15に記載の通信システム。
- 前記ファイバ経路は、少なくとも2つの光増幅器を含むことを特徴とする請求項15に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が18dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項15に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が20dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項15に記載の通信システム。
- 14dBmより大きい入力電力で光信号を送出する光信号源と、
前記光信号源を受信器に接続する長さの光ファイバを有する光信号分配ネットワークと、
を含み、
前記信号源から前記受信器に至る前記光ファイバの経路は50kmより長く、前記光ファイバは1400nm未満のゼロ分散波長を示し、前記動作波長範囲において、前記出力電力が14dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満であり且つCTBが−60dBc未満であるように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする光通信システム。 - 前記動作波長範囲において、前記出力電力が15dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項21に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が16dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項21に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が18dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項21に記載の通信システム。
- 前記光ファイバの経路は、略70kmより長いことを特徴とする請求項21に記載の通信システム。
- 前記光ファイバの経路は、略80kmより長いことを特徴とする請求項21に記載の通信システム。
- 前記光ファイバの経路は、略90kmより長いことを特徴とする請求項21に記載の通信システム。
- 19dBmより大きい入力電力で光信号を送出する光信号源と、
前記光信号源を受信器に接続する長さの光ファイバを有する光信号分配ネットワークと、
を含み、
前記信号源から前記受信器に至る前記光ファイバの経路は90kmより長く、前記信号はサブキャリア多重化信号であり、前記動作波長範囲において、前記出力電力が19dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満であり且つCTBが−60dBc未満であるように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする光通信システム。 - 前記動作波長範囲において、前記出力電力が20dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項28に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が21dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項28に記載の通信システム。
- 前記動作波長範囲において、前記出力電力が22dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲における前記チャンネルの全てが、50dBより大きいCNR,−60dBc未満のCSOおよび−60dBc未満のCTBを示すように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする請求項28に記載の通信システム。
- 14dBmより大きい入力電力で光信号を送出する光信号源と、
前記光信号源を受信器に接続する長さの光ファイバを有する光信号分配ネットワークと、
を含み、
前記光ファイバは、140μm2以上である第1の音響光学実効面積AOEAL01を有するL01音響モードと、140μm2以上である第2の音響光学実効面積AOEAL02を有するL02音響モードとを示し、前記第1の音響光学実効面積および第2の音響光学実効面積はともに前記光ファイバのブリュアン周波数で測定され、前記光ファイバの最長ファイバリンクは、45kmより長く、前記信号源から第1の増幅器に至る前記光ファイバの経路に含まれ、前記信号はサブキャリア多重化信号であり、前記動作波長範囲において、前記出力電力が16dBmより大きいときには45〜560MHzの範囲におけるチャンネルにおいて、CNRが50dBより大きく、CSOが−60dBc未満であり且つCTBが−60dBc未満であるように、前記システムパラメータが選択されていることを特徴とする光通信システム。 - 前記光ファイバのL01およびL02の音響実効面積の関係は、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5のようであることを特徴とする請求項32に記載の通信システム。
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