JP2010079246A - Optical waveform regenerator and optical waveform regenerating method - Google Patents

Optical waveform regenerator and optical waveform regenerating method Download PDF

Info

Publication number
JP2010079246A
JP2010079246A JP2009098241A JP2009098241A JP2010079246A JP 2010079246 A JP2010079246 A JP 2010079246A JP 2009098241 A JP2009098241 A JP 2009098241A JP 2009098241 A JP2009098241 A JP 2009098241A JP 2010079246 A JP2010079246 A JP 2010079246A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
signal light
signal
optical
optical waveform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009098241A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Inoue
崇 井上
Shigehiro Kosaka
繁弘 高坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP2009098241A priority Critical patent/JP2010079246A/en
Publication of JP2010079246A publication Critical patent/JP2010079246A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveform regenerator and an optical waveform regenerating method that achieve optical 3R regeneration with simple constitution. <P>SOLUTION: The optical waveform regenerator includes a pump light generating means of generating pump light having the same repeat frequency as the bit rate of input signal light and a center wavelength different from the center wavelength of the signal light, varying in intensity with time, and synchronized with the signal light, a signal mixing means of mixing the pump light and signal light with each other, and an optical waveform regenerating means of inputting the signal light and pump light mixed by the signal mixing means to a nonlinear medium and generating a nonlinear phenomenon between the pump signal and signal light to perform optical waveform regeneration of the signal light. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ファイバ通信システムに用いられる、非線形媒体の非線形現象を利用した光波形再生器および光波形再生方法に関するものである。   The present invention relates to an optical waveform regenerator and an optical waveform reproducing method using a nonlinear phenomenon of a nonlinear medium used in an optical fiber communication system.

従来、光ファイバ通信システムにおいて、光信号を長距離伝送させる場合、光ファイバ伝送路途中に設けられる光ファイバ増幅器により光信号を光増幅する際に生じる自然放出光(Amplified Spontaneous Emission:ASE)雑音の蓄積や、光ファイバの分散特性、光ファイバの非線形特性などの要因により、伝送後における光信号の波形が歪み、伝送品質の劣化(ビット誤り率の増加)を招いていた。この伝送品質の劣化は、光信号の伝送ビットレートが40Gbit/s以上の場合に特に顕著となっていた。   Conventionally, in an optical fiber communication system, when an optical signal is transmitted over a long distance, spontaneous emission (ASE) noise generated when the optical signal is optically amplified by an optical fiber amplifier provided in the middle of the optical fiber transmission path. Due to factors such as accumulation, dispersion characteristics of the optical fiber, and nonlinear characteristics of the optical fiber, the waveform of the optical signal after transmission is distorted, leading to deterioration in transmission quality (increase in bit error rate). This deterioration in transmission quality is particularly noticeable when the transmission bit rate of the optical signal is 40 Gbit / s or higher.

近年、高速な光信号を高い伝送品質で長距離伝送し、光通信システムを柔軟に構築するため、光の品質を復元させる光3R再生が極めて有効であり、この光3R再生技術が検討されている。特に、光信号を光のまま再生処理する全光3R再生の検討が進められている。光3R再生技術とは、長距離伝送後の減衰した光信号を光増幅するReamplification、光信号の雑音やゆらぎを抑制して波形を整形するReshaping、光信号の時間的な揺らぎ(タイミングジッタ)を補正するRetimingを実現する技術である。また、光3R再生技術のうち、Retimingを除いたReamplificationとReshapingのみを実現するものを光2R再生技術という。   In recent years, in order to transmit high-speed optical signals with high transmission quality over a long distance and to construct an optical communication system flexibly, optical 3R regeneration for restoring the optical quality is extremely effective, and this optical 3R regeneration technology has been studied. Yes. In particular, studies on all-optical 3R reproduction in which an optical signal is reproduced as light is underway. Optical 3R regeneration technology includes Reamplification that optically amplifies an attenuated optical signal after long-distance transmission, Reshaping that shapes the waveform by suppressing noise and fluctuation of the optical signal, and temporal fluctuation (timing jitter) of the optical signal This is a technique for realizing Retiming for correction. Further, among optical 3R regeneration technologies, a technology that realizes only Reamplification and Reshaping excluding Retiming is referred to as an optical 2R regeneration technology.

非特許文献1では、光2R再生器を構成するために、光増幅器、非線形光ファイバ、帯域通過光フィルタ(Optical band-pass fiber:OBPF)を用いてReamplificationとReshapingの機能を実現している。   In Non-Patent Document 1, in order to configure an optical 2R regenerator, functions of Reamplification and Reshaping are realized using an optical amplifier, a nonlinear optical fiber, and an optical band-pass fiber (OBPF).

非特許文献2および3では、信号光とポンプ光を混合して非線形効果を発生させるための光ファイバに入射し、光ファイバで発生する非線形効果を通じて発生する利得の飽和にもとづいて、信号光の振幅揺らぎを安定化させることで光2R再生器を実現している。   In Non-Patent Documents 2 and 3, the signal light and the pump light are mixed and incident on an optical fiber for generating a nonlinear effect, and based on the saturation of the gain generated through the nonlinear effect generated in the optical fiber, An optical 2R regenerator is realized by stabilizing the amplitude fluctuation.

非特許文献4では、ビットレートが160Gbit/sの信号に対して、モードロックレーザーなどの短パルス光源を信号から抽出したクロックに同期させて駆動し、発生した短パルスクロック光と信号光との光論理積演算(光ANDゲート)動作を行うことでRetimingを実現し、その後波形のひずんでいる信号に対するReshapingを実現させるために非特許文献1の方法を採用し、全体として光3R再生器として機能させている。このような方法を用いることで、超高速光信号に対して電気信号処理を直接作用させることなく、動作速度にほぼ制限のない高速光3R動作を実現することができる。   In Non-Patent Document 4, a short pulse light source such as a mode-locked laser is driven in synchronization with a clock extracted from a signal with respect to a signal having a bit rate of 160 Gbit / s, and the generated short pulse clock light and signal light are Retiming is realized by performing optical AND operation (optical AND gate) operation, and then the method of Non-Patent Document 1 is adopted to realize Resharping for a signal with a distorted waveform, and as an optical 3R regenerator as a whole It is functioning. By using such a method, it is possible to realize a high-speed optical 3R operation with almost no limitation on the operation speed without directly applying electrical signal processing to the ultrahigh-speed optical signal.

非特許文献5では、シリコンチップにポンプ光と信号光を入射し、そこで発生する非線形効果を用いることで、ReshapingやRetimingの機能をそれぞれ別個の構成で実現している。   In Non-Patent Document 5, pumping light and signal light are incident on a silicon chip, and using the nonlinear effect generated there, the functions of Reshaping and Retiming are realized with separate configurations.

従来の光波形再生器900の構成を図47に示す。この光波形再生器900においては、Retiming部においてRetimingを実現する機能を持つ機器は、例えば光分波器901、クロック抽出器910、短パルス光源920、信号混合部903、そして非線形光ファイバなどの非線形媒体904a、帯域透過光フィルタ905aとからなる光論理積演算器から構成されている。次に、その後段において、非特許文献1に開示されている技術等にもとづくReamplificationとReshapingとを実現するため、例えば非線形光ファイバなどの非線形媒体904b、帯域通過光フィルタ905bを用いて光2R再生器を構成し、それらを組み合わせて光3R再生器を実現させている。   The configuration of a conventional optical waveform regenerator 900 is shown in FIG. In the optical waveform regenerator 900, devices having a function for realizing Retiming in the Retiming unit include, for example, an optical demultiplexer 901, a clock extractor 910, a short pulse light source 920, a signal mixing unit 903, and a nonlinear optical fiber. It comprises an optical AND operator comprising a non-linear medium 904a and a band pass optical filter 905a. Next, in order to realize Reamplification and Reshaping based on the technique disclosed in Non-Patent Document 1 in the subsequent stage, for example, optical 2R regeneration using a nonlinear medium 904b such as a nonlinear optical fiber and a bandpass optical filter 905b An optical 3R regenerator is realized by combining them.

国際公開第03/104886号International Publication No. 03/104886

P.V.Mamyshev,”All-Optical Data Regeneration Based On Sel-Phase Modulation Effect” ECOC1998, p.475.P.V.Mamyshev, “All-Optical Data Regeneration Based On Sel-Phase Modulation Effect” ECOC1998, p.475. K.Inoue,”Optical level equalization based on gain saturation in fibre optical parametric amplifier,” Electron. Lett., vol.36, p.1016(2000).K. Inoue, “Optical level equalization based on gain saturation in fiber optical parametric amplifier,” Electron. Lett., Vol. 36, p. 1016 (2000). E.Ciaramella,”All-Optical Signal Reshaping via Four-Wave Mixing in Optical Fibers,” Photon. Technol. Lett., vol.12, p.849(2000).E. Ciaramella, “All-Optical Signal Reshaping via Four-Wave Mixing in Optical Fibers,” Photon. Technol. Lett., Vol.12, p.849 (2000). S.Watanabe et al.,”160 Gbit/s Optical 3R-Regenerator in a Fiber Transmission Experiment” OFC2003, PD16.S. Watanabe et al., “160 Gbit / s Optical 3R-Regenerator in a Fiber Transmission Experiment” OFC2003, PD16. R.Salem et al.,”Signal regeneration using low-power four-wave mixing on silicon chip” Nature Photon., vol.2, p.35(2008).R. Salem et al., “Signal regeneration using low-power four-wave mixing on silicon chip” Nature Photon., Vol.2, p.35 (2008).

このように従来の構成では、ReshapingとRetimingを同時に実現する方法は知られておらず、それぞれの機能を実現するデバイスを別個に用意する必要が生じ、全体としてその構成が著しく複雑になり、部品点数やサイズ、そしてコストが増加していた。   As described above, in the conventional configuration, there is no known method for realizing Reshaping and Retiming at the same time, and it is necessary to separately prepare devices for realizing the respective functions. The score, size, and cost increased.

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、部品点数やサイズやコストを削減した簡易な構成で光3R再生を実現する光波形再生器および光波形再生方法を提供することを目的としている。   Accordingly, the present invention has been made to solve these problems, and provides an optical waveform regenerator and an optical waveform regenerating method for realizing optical 3R reproduction with a simple configuration with reduced number of parts, size, and cost. The purpose is that.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光波形再生器は、入力する信号光のビットレートと同じ繰り返し周波数および前記信号光の中心波長とは異なる中心波長を持ち、強度が時間的に変化し、かつ前記信号光と同期しているポンプ光を発生するポンプ光発生手段と前記ポンプ光と前記信号光とを混合する信号混合手段と、前記信号混合手段で混合した信号光とポンプ光とを非線形媒体に入力し、前記ポンプ光と前記信号光との間で非線形現象を発生させて信号光の光波形再生を行う光波形再生手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the optical waveform regenerator according to the present invention has the same repetition frequency as the bit rate of the input signal light and a center wavelength different from the center wavelength of the signal light, Pump light generating means for generating pump light whose intensity changes with time and synchronized with the signal light, signal mixing means for mixing the pump light and the signal light, and mixing by the signal mixing means An optical waveform reproducing means for inputting signal light and pump light to a nonlinear medium and generating a nonlinear phenomenon between the pump light and the signal light to reproduce an optical waveform of the signal light. And

また、本発明に係る光波形再生方法は、入力する信号光のビットレートと同じ繰り返し周波数および前記信号光の中心波長とは異なる中心波長を持ち、強度が時間的に変化し、かつ前記信号光と同期しているポンプ光を発生するポンプ光発生工程と、前記ポンプ光と前記信号光とを混合する信号混合工程と、前記信号混合工程で混合した信号光とポンプ光とを非線形媒体に入射し、前記ポンプ光と前記信号光との間で非線形現象を発生させて信号光の光波形再生を行う光波形再生工程と、を含むことを特徴とする。   The optical waveform reproduction method according to the present invention has the same repetition frequency as the bit rate of the input signal light and a center wavelength different from the center wavelength of the signal light, the intensity varies with time, and the signal light A pump light generation step for generating pump light synchronized with the signal, a signal mixing step for mixing the pump light and the signal light, and the signal light and the pump light mixed in the signal mixing step are incident on the nonlinear medium And an optical waveform reproduction step of reproducing an optical waveform of the signal light by generating a nonlinear phenomenon between the pump light and the signal light.

本発明によれば、簡易な構成で光3R再生を実現できるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that optical 3R reproduction can be realized with a simple configuration.

図1は、実施の形態に係る光波形再生器の構成を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveform regenerator according to an embodiment. 図2は、ポンプ光と信号光が連続光の場合にFWMが発生しスペクトラムが変化する様子を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining how FWM occurs and the spectrum changes when pump light and signal light are continuous light. 図3は、Retiming動作原理について説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of Retiming operation. 図4は、ポンプ光がビート光である場合に、ビート光の強度を左の縦軸に破線で、信号光の瞬時周波数変化量を右の縦軸に実線で示し、それぞれピーク値を1とおいた図である。In FIG. 4, when the pump light is beat light, the intensity of the beat light is indicated by a broken line on the left vertical axis, and the instantaneous frequency change amount of the signal light is indicated by a solid line on the right vertical axis. It is a figure. 図5は、xの値が変化した時のPpump(x)、Psignal(x)、Pidler(x)の計算結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating calculation results of P pump (x), P signal (x), and Piddler (x) when the value of x changes. 図6は、様々な値のφpについて、出力信号光のパワーであるPsignal(α)を計算した結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of calculating P signal (α), which is the power of the output signal light, for various values of φp. 図7は、図6に示す結果の縦軸と横軸を規格化した結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a result of normalizing the vertical axis and the horizontal axis of the result illustrated in FIG. 6. 図8は、φp=1.5[rad]の場合にPsignal(α)およびPidler(α)を計算した結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a result of calculating P signal (α) and P idler (α) when φp = 1.5 [rad]. 図9は、ファイバ長がL[km]の際に出力されるポンプ光、信号光、一次アイドラ光のピークパワーの、数値解析による計算値(点)と、理論値(線)とを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing calculated values (points) and theoretical values (lines) by numerical analysis of the peak power of pump light, signal light, and primary idler light output when the fiber length is L [km]. It is. 図10は、信号光ピークパワーの初期値を変化させた場合について、ファイバ長がL[km]の際に出力される信号光のピークパワーの値を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the peak power value of the signal light output when the fiber length is L [km] when the initial value of the signal light peak power is changed. 図11は、ピーク時間位置(実線)と一次モーメント(点線)の計算結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating calculation results of the peak time position (solid line) and the primary moment (dotted line). 図12は、ファイバ入射時(L=0km)およびファイバ長L=0.5kmのときの信号光の強度時間波形をそれぞれ点線および実線で示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the intensity-time waveform of the signal light at the time of fiber incidence (L = 0 km) and when the fiber length L = 0.5 km by a dotted line and a solid line, respectively. 図13は、ファイバ長Lに対するσ/μおよび<t 1/2の値を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating values of σ P / μ P and <t m 2 > 1/2 with respect to the fiber length L. 図14は、ファイバ長Lに対する、パワー揺らぎ、タイミング揺らぎ、Q値の計算結果を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating calculation results of power fluctuation, timing fluctuation, and Q value with respect to the fiber length L. 図15は、(a)入力信号光と、(b)Q値が最大となる条件で出力される信号光との強度時間波形アイパターンを示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating intensity time waveform eye patterns of (a) input signal light and (b) signal light output under the condition that the Q value is maximized. 図16は、ポンプ光である同期ビート光のピークパワーを、設計値から変化させた場合に得られるQ値の計算結果を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a calculation result of the Q value obtained when the peak power of the synchronized beat light that is the pump light is changed from the design value. 図17は、信号光のピークパワー平均値を、77.0mW(約18.9dBm)から変化させた場合に得られるQ値の計算結果を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a calculation result of the Q value obtained when the peak power average value of the signal light is changed from 77.0 mW (about 18.9 dBm). 図18は、異なる形状のポンプ光を用いた場合の、ファイバ長Lに対する出力信号光のQ値を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating the Q value of the output signal light with respect to the fiber length L when different shapes of pump light are used. 図19は、図18で最大のQ値を与えるファイバ長において出力される信号光の強度時間波形アイパターンを示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an intensity time waveform eye pattern of signal light output at the fiber length giving the maximum Q value in FIG. 図20は、三種類のポンプ形状それぞれの場合について、パラメトリックプロセスの後にOBPFにより信号光を切り出したときの強度時間波形を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing intensity time waveforms when signal light is cut out by OBPF after the parametric process for each of the three types of pump shapes. 図21は、図20に示す場合において、OBPFを通過幅2THzの理想フィルタに換えた場合の結果を示す図である。FIG. 21 is a diagram illustrating a result when the OBPF is replaced with an ideal filter having a pass width of 2 THz in the case illustrated in FIG. 20. 図22は、図21(c)における規定時間が0psおよび6.25psであるパルスのみを拡大して示す図である。FIG. 22 is an enlarged view showing only the pulses whose specified times are 0 ps and 6.25 ps in FIG. 図23は、図21(a)における規定時間が0psおよび6.25psであるパルスのみを拡大して示す図である。FIG. 23 is an enlarged view showing only the pulses whose specified times are 0 ps and 6.25 ps in FIG. 図24は、数値シミュレーションにおいて、変調方式としてRZ−OOKを用いた際に3スパンの光伝送路を伝送させた後のアイパターンを示す図である。FIG. 24 is a diagram showing an eye pattern after transmitting a 3-span optical transmission line when RZ-OOK is used as a modulation method in a numerical simulation. 図25は、数値シミュレーションにおいて、変調方式としてRZ−DPSKを用いた際に3スパンの光伝送路を伝送させた後のアイパターンを示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an eye pattern after transmitting a 3-span optical transmission line when RZ-DPSK is used as a modulation method in a numerical simulation. 図26は、図24と対応させた、再生されたRZ−OOK信号のアイパターンを示す図である。FIG. 26 is a diagram showing an eye pattern of the reproduced RZ-OOK signal corresponding to FIG. 図27は、図25と対応させた、再生されたRZ−DPSK信号のアイパターンを示す図である。FIG. 27 is a diagram showing an eye pattern of the regenerated RZ-DPSK signal corresponding to FIG. 図28は、160Gbit/sのOTDM信号を発生させる信号光発生器の構成を説明する図である。FIG. 28 is a diagram illustrating a configuration of a signal light generator that generates an OTDM signal of 160 Gbit / s. 図29は、実施例に係る光波形再生器の構成を説明する図である。FIG. 29 is a diagram illustrating the configuration of the optical waveform regenerator according to the embodiment. 図30は、3段の信号品質劣化部を伝送させる前後のOTDM信号のアイパターンの測定結果を示す図である。FIG. 30 is a diagram illustrating eye pattern measurement results of an OTDM signal before and after transmitting a three-stage signal quality degradation unit. 図31は、光遅延器の遅延量(Δt)を変化させながら、帯域通過光フィルタが出力する信号光の波形を光サンプリングオシロスコープで測定した結果を示す図である。FIG. 31 is a diagram illustrating a result of measuring the waveform of the signal light output from the bandpass optical filter with an optical sampling oscilloscope while changing the delay amount (Δt) of the optical delay device. 図32は、光遅延器の遅延量(Δt)を変化させながら、帯域通過光フィルタが出力するアイドラ信号光の波形を光サンプリングオシロスコープで測定した結果を示す図である。FIG. 32 is a diagram showing a result of measuring the waveform of idler signal light output from the bandpass optical filter with an optical sampling oscilloscope while changing the delay amount (Δt) of the optical delay device. 図33は、HNLFの入力または出力における光スペクトラムを示す図である。FIG. 33 is a diagram showing an optical spectrum at the input or output of the HNLF. 図34は、混合比率に対するタイミングジッタの評価結果を示す図である。FIG. 34 is a diagram illustrating an evaluation result of timing jitter with respect to the mixture ratio. 図35は、混合比率に対する振幅ジッタと信号光のピークパワーとの評価結果を示す図である。FIG. 35 is a diagram showing evaluation results of amplitude jitter and signal light peak power with respect to the mixing ratio. 図36は、ピークパワーが最大値を持つ点の信号光波形とアイパターンを示す図である。FIG. 36 is a diagram showing a signal light waveform and an eye pattern at a point where the peak power has the maximum value. 図37は、ピークパワーが最大値を持つ点の光スペクトラムを示す図である。FIG. 37 is a diagram showing an optical spectrum at a point where the peak power has the maximum value. 図38は、EDFAの出力パワーが27dBmの場合の信号光波形とアイパターンを示す図である。FIG. 38 is a diagram showing a signal light waveform and an eye pattern when the output power of the EDFA is 27 dBm. 図39は、信号光ピークパワーの初期値を変化させた場合について、ファイバ長がL[km]の際に出力されるアイドラ光のピークパワーの値を示す図である。FIG. 39 is a diagram illustrating the peak power value of idler light output when the fiber length is L [km] when the initial value of the signal light peak power is changed. 図40は、アイドラ光のピーク時間位置と一次モーメントの計算結果を示す図である。FIG. 40 is a diagram illustrating a calculation result of the peak time position and first moment of idler light. 図41は、L=0.5kmにおけるアイドラ光の強度時間波形と、L=0kmにおける信号光の波形を示す図である。FIG. 41 is a diagram showing the intensity time waveform of idler light at L = 0.5 km and the waveform of signal light at L = 0 km. 図42は、アイドラ光についてのファイバ長Lに対するσ/μおよび<t 1/2の値を示す図である。FIG. 42 is a diagram illustrating values of σ P / μ P and <t m 2 > 1/2 with respect to the fiber length L for idler light. 図43は、異なる形状のポンプ光を用いた場合の、ファイバ長Lに対するアイドラ光のQ値を示す図である。FIG. 43 is a diagram illustrating the Q value of idler light with respect to the fiber length L when different shapes of pump light are used. 図44は、ファイバ長L=0.52kmのときに出力されるアイドラ光の強度時間波形アイパターンを示す図である。FIG. 44 is a diagram showing an intensity time waveform eye pattern of idler light output when the fiber length L = 0.52 km. 図45は、ファイバ長Lに対する出力アイドラ光のピーク振幅標準偏差σを示す図である。FIG. 45 is a diagram showing the peak amplitude standard deviation σ P of the output idler light with respect to the fiber length L. 図46は、ファイバ長Lに対する出力アイドラ光のピーク時間位置標準偏差σを示す図である。FIG. 46 is a diagram showing the peak time position standard deviation σ T of the output idler light with respect to the fiber length L. 図47は、従来の光3R再生器の構成を説明する図である。FIG. 47 is a diagram for explaining the configuration of a conventional optical 3R regenerator.

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態における光波形再生器の構成及びその光波形再生方法について詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。   Hereinafter, a configuration of an optical waveform regenerator and an optical waveform reproducing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, components having the same function are denoted by the same reference numerals for simplification of illustration and description.

本発明の実施の形態に係る光波形再生器を、図1を用いて以下に説明する。図1は、光波形再生器の構成を説明する図である。   An optical waveform regenerator according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an optical waveform regenerator.

図1に示すように、光波形再生器100は、信号光を分波する光カプラなどの光分波器101と、光分波器101が分波した一方の信号光に基づいて、信号光のビットレートと同じ繰り返し周波数および信号光の中心波長とは異なる中心波長を持ち、強度が時間的に変化し、かつ信号光と同期しているポンプ光であるビート光を発生するビート光発生部102と、ビート光発生部102で生成したビート光と光分波器101が分波したもう一方の信号光とを混合する信号混合部103と、信号混合部103で混合した信号を非線形媒体104に入力し、ビート光と信号光との間で非線形現象を発生させて信号の光3R再生を行うとともに帯域通過光フィルタ105によって光3R再生を行った信号光を取り出す、光波形再生手段としての光3R再生部110の3つの要素で主に構成される。ここで、ビート光とは、波長(周波数)の異なる二つの光波を重ね合わせて生成される光のことであり、ビート光の強度が時間的に変化する様子は、ビート光を構成する二つの光波の周波数差をビート周波数(繰り返し周波数)として持つ正弦波形状で表される。   As shown in FIG. 1, the optical waveform regenerator 100 includes a signal light based on an optical demultiplexer 101 such as an optical coupler that demultiplexes signal light and one signal light demultiplexed by the optical demultiplexer 101. A beat light generator that generates a beat light that is a pump light that has the same repetition frequency as the bit rate and a center wavelength different from the center wavelength of the signal light, the intensity of which changes with time, and is synchronized with the signal light 102, a signal mixing unit 103 that mixes the beat light generated by the beat light generation unit 102 and the other signal light demultiplexed by the optical demultiplexer 101, and the signal mixed by the signal mixing unit 103 is a non-linear medium 104 As an optical waveform reproducing means, a nonlinear phenomenon is generated between the beat light and the signal light to perform the optical 3R reproduction of the signal, and the signal light that has been subjected to the optical 3R reproduction by the band-pass optical filter 105 is extracted. Light 3 Mainly it consists of three elements of the reproducing unit 110. Here, the beat light is light generated by superimposing two light waves having different wavelengths (frequencies), and the state in which the intensity of the beat light changes with time is the two that make up the beat light. It is represented by a sine wave shape having the frequency difference of the light wave as a beat frequency (repetition frequency).

なお、ここで、正弦波形状であるビート光を、信号光のビットレートにより規定されるタイムスロットの半分のパルス幅を持つ光パルス列とみなすこともできる。以下、信号光のビットレートにより規定されるタイムスロットを適宜ビットスロットと記載する。   Here, the sine wave-shaped beat light can also be regarded as an optical pulse train having a pulse width that is half the time slot defined by the bit rate of the signal light. Hereinafter, the time slot defined by the bit rate of the signal light is appropriately referred to as a bit slot.

強度が信号光と同期しているビート光(同期ビート光)発生部102については、特許文献1で開示されている機構を採用しても良いし、他の例として、外部クロックに同期可能なモードロックレーザーなどの短パルス光源より得られる出力光をOBPFなどによって帯域制限する機構などを採用しても良い。   For the beat light (synchronized beat light) generation unit 102 whose intensity is synchronized with the signal light, the mechanism disclosed in Patent Document 1 may be adopted, and as another example, the beat light can be synchronized with an external clock. A mechanism that limits the band of output light obtained from a short pulse light source such as a mode-locked laser by OBPF or the like may be employed.

ポンプ光の形状としては上記のビート光に限る必要はなく、ガウス型などのパルス形状でもよい。しかしビート光を採用することで、以下の利点が得られる。すなわち、信号光が40Gbit/sを超えるビットレートの超高速信号である場合、信号光と同じ繰り返し周波数を持つパルス列を生成させるのは必ずしも容易ではない。例えば、信号光のビットレートが160Gbit/sである場合、信号光に同期したパルス形状のポンプ光を発生させることは、パルス幅がビットスロットの半分より小さい値である3ps以下であり、繰り返し周波数が160GHzであるパルス列を発生させることを意味するが、そのようなパルス列を電気的に駆動されるデバイスで直接発生する方法はなく、一般的に容易ではない。これに対して、繰り返し周波数が160GHzもしくはそれ以上のビート光は容易に発生させられる。例えば、発振周波数が160GHzだけ異なる二つのレーザー光を合波したり、あるいは連続光に対して160GHzの整数分の一(例えば40GHz)の周波数で強度変調もしくは位相変調を施し、発生した高調波成分をArrayed waveguide grating(AWG)やファブリペローフィルタ等で切り出したりする方法が考えられ、いずれも容易である。   The shape of the pump light need not be limited to the above beat light, and may be a pulse shape such as a Gaussian type. However, the use of beat light provides the following advantages. That is, when the signal light is an ultrahigh-speed signal having a bit rate exceeding 40 Gbit / s, it is not always easy to generate a pulse train having the same repetition frequency as that of the signal light. For example, when the bit rate of the signal light is 160 Gbit / s, the generation of the pulse-shaped pump light synchronized with the signal light has a pulse width of 3 ps or less, which is a value smaller than half of the bit slot, and the repetition frequency. Means generating a pulse train that is 160 GHz, but there is no way to generate such a pulse train directly in an electrically driven device, which is generally not easy. On the other hand, beat light having a repetition frequency of 160 GHz or higher is easily generated. For example, two laser beams whose oscillation frequencies are different by 160 GHz are multiplexed, or intensity modulation or phase modulation is applied to continuous light at a frequency that is an integral fraction of 160 GHz (for example, 40 GHz). A method of cutting out the image with an arrayed waveguide grating (AWG), a Fabry-Perot filter, or the like is conceivable, and both are easy.

入力する信号光の変調フォーマットとしては、光時分割多重(Optical time‐division multiplexing:OTDM)等の方法によって生成された、Return‐to‐zero(RZ) on‐off keying(OOK)方式などを用いることができる。なおRZ型であればOOK方式に限らず、phase‐shift keying (PSK)方式の信号に対しても本発明の方法は適用可能である。   As a modulation format of the input signal light, a return-to-zero (RZ) on-off keying (OOK) method generated by a method such as optical time-division multiplexing (OTDM) is used. be able to. The RZ type is not limited to the OOK system, and the method of the present invention can be applied to a phase-shift keying (PSK) system signal.

ここで、信号光とビート光が時間的に同期しているとは、次のように説明される。まず信号光としての光パルス列の各パルスに対する規定時間を定義する。すなわち、あるパルスの中心(強度の中心)が存在する時間をt=0[ps]とおき、そこからパルス時間間隔Δt(繰り返し周波数が160GHzの場合はΔt=6.25[ps])の整数倍離れた時間(整数mを用いてm×Δtと表現される)を規定時間とする。パルス列がタイミング揺らぎを持たない場合、すべてのパルスの中心は規定時間に存在することになる。逆に、パルス列がタイミング揺らぎを持っているということは、各パルスの中心位置が規定時間から正負にランダムにずれているが、ずれの量を十分大きなサンプル数で平均化すると0になるということである。以上の定義を用いてビート光が信号光に時間的に同期している状況を説明すると、信号光とビート光が時間的に同期しているとは、ビート光強度のピーク値が信号光のパルス列の各パルスの規定時間に一致するということである。   Here, the fact that the signal light and the beat light are temporally synchronized is explained as follows. First, a prescribed time for each pulse of an optical pulse train as signal light is defined. That is, a time at which the center (intensity center) of a certain pulse exists is set as t = 0 [ps], and from there, an integer of a pulse time interval Δt (Δt = 6.25 [ps] when the repetition frequency is 160 GHz). A time that is twice as long (expressed as m × Δt using an integer m) is defined as a specified time. If the pulse train has no timing fluctuation, the center of all the pulses exists at the specified time. Conversely, the fact that the pulse train has timing fluctuation means that the center position of each pulse is randomly deviated positively or negatively from the specified time, but becomes zero when the amount of deviation is averaged with a sufficiently large number of samples. It is. The situation where the beat light is temporally synchronized with the signal light will be described using the above definition. The signal light and the beat light are temporally synchronized. The peak value of the beat light intensity is that of the signal light. This means that it matches the specified time of each pulse in the pulse train.

次に、光カプラなどの信号混合部103でビート光と信号光を同期するように混合させた後、光3R再生部110に入力する。なお、信号混合部103と光3R再生部110の間に、光増幅のためにErbium−doped fiber amplifier(EDFA)等の光増幅器を配置してもよい。光3R再生部110においては、信号入力端に非線形媒体104が配置され、非線形媒体104においてビート光と信号光との間で非線形現象を発生させて光波形再生を行う。非線形媒体104としては、低損失であり、非線形効果を効率的に発生させる高非線形特性を有する光ファイバが好ましい。例えば、一般に非線形定数γが5[1/W/km]以上である高非線形光ファイバ(Highly nonlinear optical fiber;以下HNLFと言う)や、穴あき構造を持ち、材料としてシリカガラスの他にテルライトや鉛ガラスなどのソフトガラス、あるいはカルコゲナイドガラスなどが採用された、穴あき光ファイバなどを用いることが考えられる。そのほかでは、各種の半導体デバイスやLN(ニオブ酸リチウム、LiNbO3)、LT(タンタル酸リチウム、LiTaO3)、BGO(ゲルマニウム酸ビスマス、Bi12GeO20)などの非線形結晶等を用いることも可能である。 Next, the signal mixing unit 103 such as an optical coupler is mixed so that the beat light and the signal light are synchronized, and then input to the optical 3R reproducing unit 110. Note that an optical amplifier such as an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) may be disposed between the signal mixing unit 103 and the optical 3R regeneration unit 110 for optical amplification. In the optical 3R reproducing unit 110, the nonlinear medium 104 is disposed at the signal input end, and an optical phenomenon is reproduced by generating a nonlinear phenomenon between the beat light and the signal light in the nonlinear medium 104. As the nonlinear medium 104, an optical fiber having a low nonlinearity and a highly nonlinear characteristic that efficiently generates a nonlinear effect is preferable. For example, it has a highly nonlinear optical fiber (hereinafter referred to as HNLF) generally having a nonlinear constant γ of 5 [1 / W / km] or more, a perforated structure, and a material other than silica glass such as tellurite or the like. It is conceivable to use a holey optical fiber or the like in which soft glass such as lead glass or chalcogenide glass is adopted. In addition, it is also possible to use various semiconductor devices, nonlinear crystals such as LN (lithium niobate, LiNbO 3 ), LT (lithium tantalate, LiTaO 3 ), BGO (bismuth germanate, Bi 12 GeO 20 ), etc. is there.

非線形媒体104の後段には、非線形現象を発生させて光波形再生を行った信号光を取り出す帯域通過光フィルタ105が配置されている。また、帯域通過光フィルタ105については、中心周波数の異なるものを用いることで、信号光だけでなく、非線形現象を発生させる際に同時に発生するアイドラ光を取り出すことも可能である。帯域通過光フィルタ105は、誘電体多層膜フィルタや、FBG(Fiber Bragg Grating)、AWG、マッハツェンダー干渉計などを用いることができる。さらに、帯域通過光フィルタ105の代わりに、高域通過光フィルタや低域通過光フィルタなどを使用することも可能である。   In the subsequent stage of the nonlinear medium 104, a band-pass optical filter 105 for extracting signal light that has been subjected to optical waveform reproduction by generating a nonlinear phenomenon is disposed. Further, by using a band-pass optical filter 105 having a different center frequency, it is possible to extract not only signal light but also idler light that is simultaneously generated when a nonlinear phenomenon is generated. The bandpass optical filter 105 may be a dielectric multilayer filter, FBG (Fiber Bragg Grating), AWG, Mach-Zehnder interferometer, or the like. Furthermore, instead of the bandpass optical filter 105, a high-pass optical filter, a low-pass optical filter, or the like can be used.

以下に本発明において同時に実現されるReshaping動作原理および、Retiming動作原理を説明していく。はじめに、動作原理説明のために扱う信号光と、ポンプ光の一例としてビート光を考えたときの時間波形と強度波形について説明する。   Hereinafter, the Reshaping operation principle and the Retiming operation principle that are simultaneously realized in the present invention will be described. First, a description will be given of the signal light and the time waveform and the intensity waveform when the beat light is considered as an example of the pump light.

信号光電場の複素振幅時間波形は、以下の式(1)のように時間tの関数で表現される。   The complex amplitude time waveform of the signal photoelectric field is expressed as a function of time t as shown in the following equation (1).

Figure 2010079246
Figure 2010079246

また、信号光の強度(パワー)に関する時間波形(以下、強度時間波形という)は、以下の式(2)のように時間tの関数で表現される。   Further, a time waveform related to the intensity (power) of the signal light (hereinafter referred to as an intensity time waveform) is expressed as a function of time t as shown in the following equation (2).

Figure 2010079246
Figure 2010079246

次に、信号光と異なる波長(中心周波数)を持ち、信号光のビットレートfと同じ繰り返し周波数を持つビート光の電場の複素振幅時間波形は以下の式(3)のように、時間tの関数で表現される。 Next, the complex amplitude time waveform of the electric field of the beat light having a wavelength (center frequency) different from that of the signal light and having the same repetition frequency as the bit rate f B of the signal light is expressed as time t It is expressed by the function of

Figure 2010079246
Figure 2010079246

また、ビート光の強度時間波形は、以下の式(4)のように時間tの関数で表現される。   Further, the intensity time waveform of the beat light is expressed as a function of time t as shown in the following equation (4).

Figure 2010079246
Figure 2010079246

ここで、式(1)〜(4)において、fpおよびfsはそれぞれビート光と信号光の中心周波数を表し、As(t)は時間に対して変化する信号光の複素包絡線振幅、そしてAはビート光の複素包絡線振幅のピーク値を表している。   Here, in Expressions (1) to (4), fp and fs represent the center frequencies of the beat light and the signal light, respectively, As (t) represents the complex envelope amplitude of the signal light that changes with time, and A Represents the peak value of the complex envelope amplitude of the beat light.

また、信号光のビットレートfについては、|f−f|>>fなる関係が成立するものとする。 Further, regarding the bit rate f B of the signal light, a relationship of | f p −f s | >> f B is established.

次に、図2、図3を用いて、Reshaping動作原理およびRetiming動作原理について説明する。ここでは、非線形媒体として、高非線形特性を有する光ファイバを用い、光ファイバの非線形現象として、四光波混合(Four−Wave mixing:FWM)を利用した場合について説明する。   Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the Reshaping operation principle and the Retiming operation principle will be described. Here, a case will be described in which an optical fiber having high nonlinear characteristics is used as the nonlinear medium, and four-wave mixing (FWM) is used as the nonlinear phenomenon of the optical fiber.

まず、図2を用いて、FWMによって生じる現象を簡単に説明する。図2はポンプ光と信号光が連続光(Continuous Wave;CW)の場合にFWMが発生しスペクトラムが変化する様子を説明する図である。なお、図2において、横軸は周波数を表している。   First, a phenomenon caused by FWM will be briefly described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining how FWM occurs and the spectrum changes when pump light and signal light are continuous light (continuous wave; CW). In FIG. 2, the horizontal axis represents the frequency.

図2(a)のように、周波数がfp(波長λp=c/fp、ただしcは真空中の光速)であるポンプ光310と、周波数がfs(波長λs=c/fs、ただしcは真空中の光速)の信号光320を考える。   As shown in FIG. 2A, the pump light 310 having a frequency of fp (wavelength λp = c / fp, where c is the speed of light in vacuum), and a frequency of fs (wavelength λs = c / fs, where c is vacuum) Consider a signal light 320 having a medium speed of light.

周波数がfpであるポンプ光310のパワーと、光ファイバの長さおよびポンプ光310の周波数fpにおける群速度分散値を適切に設定することで、FWMにより周波数がfsの信号光320は増幅される。その結果、ポンプ光310のパワーは減少し、図2(b)のポンプ光310aのようになり、信号光320のパワーが増加して信号光320aのようになる。さらに周波数が2fp−fsの一次アイドラ光330や後で詳述する高次アイドラ光331、332も発生する。FWMに起因したこれらの過程をパラメトリックプロセスと言い、このパラメトリックプロセスによる光増幅をパラメトリック増幅と言い、このパラメトリック増幅により信号光やアイドラ光が得る利得をパラメトリック利得と言う。FWMのポンプ光として通常用いられるのは、振幅が時間的に一定な連続光であり、パラメトリックプロセスによって生じる信号光の利得も通常、時間的に一定で変化しない。   By appropriately setting the power of the pump light 310 having the frequency fp, the length of the optical fiber, and the group velocity dispersion value at the frequency fp of the pump light 310, the signal light 320 having the frequency fs is amplified by the FWM. . As a result, the power of the pump light 310 decreases and becomes the pump light 310a of FIG. 2B, and the power of the signal light 320 increases to become the signal light 320a. Further, primary idler light 330 having a frequency of 2 fp-fs and higher-order idler lights 331 and 332 described later are also generated. These processes resulting from FWM are called parametric processes, optical amplification by this parametric process is called parametric amplification, and gain obtained by signal light and idler light by this parametric amplification is called parametric gain. Normally used as FWM pump light is continuous light whose amplitude is constant in time, and the gain of signal light generated by the parametric process is usually constant in time and does not change.

一方、本実施の形態ではポンプ光としてビート光を用いており、このポンプ光(ビート光)の強度が時間的に変化していることから、パラメトリック利得もポンプ光(ビート光)の強度に応じて時間的に変化する。その結果、信号光がタイミング揺らぎを持っていたとしても、時間に依存するパラメトリック利得によって補正されるというRetiming効果が得られる。   On the other hand, in this embodiment, beat light is used as pump light, and since the intensity of this pump light (beat light) changes with time, the parametric gain also depends on the intensity of pump light (beat light). Change over time. As a result, even if the signal light has timing fluctuation, a Retiming effect is obtained in which the signal light is corrected by a time-dependent parametric gain.

次に、図3を用いて、Retiming動作を詳しく説明する。図3は、Retiming動作原理について、160Gbit/s信号のビート光(ポンプ光)から与えられる利得によって、信号光の時間ずれが補正される様子を説明する図である。図3の横軸は、時間を表し、縦軸は、ビート光(ポンプ光)のビークパワー強度を1としたときの、各光の相対強度を表している。   Next, the Retiming operation will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining how the time shift of the signal light is corrected by the gain given from the beat light (pump light) of the 160 Gbit / s signal with respect to the Retiming operation principle. The horizontal axis in FIG. 3 represents time, and the vertical axis represents the relative intensity of each light when the beak power intensity of beat light (pump light) is 1.

波形401は、繰り返し周波数が160GHzであるビート光を示している。また、波形401の振幅強度のピークが存在する時間をt=0[ps]と規定する。波形402は、時間幅(電力半値幅Full−width at half maximum:FWHM)が2.1psであるガウス型パルスであり、そのピークが、波形401の振幅強度のピークから、0.8ps(図中符号Ta)だけ時間がずれているときの信号光を示している。このずれは信号が伝送された際に発生し得るタイミング揺らぎを模擬している。波形403は、FWMによりビート光(ポンプ光)から与えられる利得によって、信号光の時間ずれが補正された後の信号光を示している。   A waveform 401 represents beat light having a repetition frequency of 160 GHz. Further, the time during which the amplitude intensity peak of the waveform 401 exists is defined as t = 0 [ps]. A waveform 402 is a Gaussian pulse having a time width (power half-width at half maximum: FWHM) of 2.1 ps, and the peak is 0.8 ps from the peak of the amplitude intensity of the waveform 401 (in the drawing). The signal light when the time is shifted by the symbol Ta) is shown. This deviation simulates timing fluctuations that can occur when a signal is transmitted. A waveform 403 shows the signal light after the time shift of the signal light is corrected by the gain given from the beat light (pump light) by the FWM.

波形401はビート光の強度|E(t)|=1+cos(2πft)を表し、信号光の強度はFWMの効果によりG(t)=1+|E(t)|で表される利得をビート光から受ける。このとき、信号光であるパルスの成分のうちt=0[ps]に近い成分は、その時間におけるビート光の強度が大きいため大きな利得を受けるが、一方で時間がt=0[ps]から離れるにしたがって受ける利得が小さくなる。このような利得の時間的な分布によって、信号光の波形は、時間軸上でそのピークがビート光のピークに近づくように整形される。結果として、波形403で示されているように、信号光の中心位置の規定時間からのずれが0.58ps(図中符号Tb)へと減少する。なお、パラメトリックプロセスによって発生したアイドラ光についても、時間ずれが補正された信号光として得ることができる。 A waveform 401 represents the intensity of beat light | E p (t) | 2 = 1 + cos (2πf B t), and the intensity of the signal light is represented by G (t) = 1 + | E p (t) | 4 due to the effect of FWM. Received gain from beat light. At this time, the component close to t = 0 [ps] among the components of the pulse that is signal light receives a large gain because the intensity of the beat light at that time is large, but on the other hand, the time starts from t = 0 [ps]. The gain received decreases with increasing distance. With such a time distribution of gain, the waveform of the signal light is shaped so that its peak approaches the peak of the beat light on the time axis. As a result, as indicated by the waveform 403, the deviation of the center position of the signal light from the specified time is reduced to 0.58 ps (symbol Tb in the figure). Note that idler light generated by the parametric process can also be obtained as signal light with corrected time lag.

このように、同期ビート光によって発生するパラメトリックプロセスは、従来電気クロックによって駆動された強度変調器を用いて行われていた、同期変調と呼ばれるRetiming動作を光領域で行ったことに相当し、従来問題となっていた動作速度の上限なしでRetiming効果を得ることができる。   As described above, the parametric process generated by the sync beat light is equivalent to performing a retiming operation called sync modulation in the optical domain, which has been performed using an intensity modulator driven by an electric clock. The Retiming effect can be obtained without the upper limit of the operation speed which has been a problem.

なお、本実施の形態では、パラメトリックプロセスを発生させた後、ポンプ光やアイドラ光を除去して信号光のみを得るために、帯域通過光フィルタ(OBPF)を用いている。本実施の形態のRetiming動作においては、上記の動作原理に加えて、OBPFの特性が重要な役割を持つ。以下にその内容について示す。   In this embodiment, after generating the parametric process, a band pass optical filter (OBPF) is used to obtain only signal light by removing pump light and idler light. In the retiming operation of the present embodiment, the characteristics of OBPF play an important role in addition to the above operating principle. The contents are shown below.

ポンプ光と信号光の間でFWMが発生する際、同時に相互位相変調(Cross−phase modulation;以下XPMと言う)によって信号光の位相が変調される。時間軸上で信号光に対する位相変調度は、ポンプ光の強度に比例する。ポンプ光がCWでなく、強度が時間で変化している場合、信号光の位相も時間によって変化する。その結果、ポンプ光の強度時間波形の時間微分に−1をかけた量に比例して信号光の瞬時周波数が変化する。図4はポンプ光がビート光である場合に、ビート光の強度を左の縦軸に破線で、信号光の瞬時周波数変化量を右の縦軸に実線で示し、それぞれピーク値を1とおいた図である。なお、横軸は、ビート光強度のピークが存在する時間をt=0psとした時間を示している。信号光の成分のうち、ビート光よりも先行している部分(t=0psを信号光の中心とおいた場合はt<0psの部分)の瞬時周波数は減少し、遅延している成分(同じくt>0psの部分)の瞬時周波数は増大する。信号光を切り出すOBPFの中心周波数は信号光の中心周波数に一致しているため、信号光の成分のうち瞬時周波数が大きく変化した成分は、OBPFを通過する際の損失が大きくなる。したがって、結局信号光成分のうち、ビート光との相対時間差が大きい成分はOBPFによって出力が抑圧されるので、切り出された信号光の強度時間波形のエネルギーの重心は信号光の中心(t=0ps)に収束し、Retiming効果が得られることになる。またその効果は、OBPFの通過帯域が狭いほど顕著である。   When FWM is generated between the pump light and the signal light, the phase of the signal light is simultaneously modulated by cross-phase modulation (hereinafter referred to as XPM). The degree of phase modulation with respect to the signal light on the time axis is proportional to the intensity of the pump light. When the pump light is not CW and the intensity changes with time, the phase of the signal light also changes with time. As a result, the instantaneous frequency of the signal light changes in proportion to the amount obtained by multiplying the time derivative of the intensity time waveform of the pump light by -1. In FIG. 4, when the pump light is beat light, the intensity of the beat light is indicated by a broken line on the left vertical axis, and the instantaneous frequency change amount of the signal light is indicated by a solid line on the right vertical axis. FIG. The horizontal axis indicates the time when t = 0 ps is the time during which the peak of the beat light intensity exists. Among the components of the signal light, the instantaneous frequency of the portion preceding the beat light (the portion of t <0 ps when t = 0 ps is set as the center of the signal light) decreases and is delayed (also t The instantaneous frequency (> 0 ps) increases. Since the center frequency of the OBPF that cuts out the signal light matches the center frequency of the signal light, the component of the signal light that has a large change in the instantaneous frequency has a large loss when passing through the OBPF. Therefore, since the output of components having a large relative time difference from the beat light among the signal light components is suppressed by OBPF, the center of energy of the intensity time waveform of the extracted signal light is the center of the signal light (t = 0 ps). ) And a Retiming effect is obtained. Further, the effect is more remarkable as the pass band of OBPF is narrower.

以上のように、ビート光をポンプとするパラメトリックプロセスにおいて、時間依存のパラメトリック増幅と、XPMによる位相シフトおよびOBPFによる通過帯域制限が複合して、タイミング揺らぎを持つ信号光に対するRetiming効果が得られる。   As described above, in the parametric process using beat light as a pump, the time-dependent parametric amplification, the phase shift by XPM, and the passband limitation by OBPF are combined to obtain a Retiming effect for signal light having timing fluctuation.

次に、図2に戻って、Reshaping動作原理について詳しく説明する。なお以下では、ポンプ光と信号光がCWである場合について述べるが、信号光がたとえばパルス形状で、ポンプ光がたとえばビート光の形状をしていても、同様の議論が可能である。   Next, returning to FIG. 2, the principle of Reshaping operation will be described in detail. In the following, the case where the pump light and the signal light are CW will be described, but the same argument can be made even if the signal light has a pulse shape, for example, and the pump light has a beat light shape, for example.

ポンプ光の入力パワーが既定で、光ファイバのパラメータが長手方向で変化しないという条件のもとで得られるパラメトリック利得は、ファイバ長が短い間はファイバ長に応じて利得が大きくなる。ところがファイバ長が長くなると、パラメトリック利得は飽和して減少に転ずる。これは定性的には、次の二通りの現象の複合により説明される。   The parametric gain obtained under the condition that the input power of the pump light is predetermined and the parameters of the optical fiber do not change in the longitudinal direction, the gain increases according to the fiber length while the fiber length is short. However, as the fiber length increases, the parametric gain saturates and begins to decrease. This is qualitatively explained by the combination of the following two phenomena.

第一に、周波数fpのポンプ光310と周波数fsの信号光320の間でFWMが発生する際、信号光320がポンプ光310から利得を受け信号光320aのように増幅され、さらに周波数が2fp−fsである一次アイドラ光330が発生する。そのため、信号光320aや一次アイドラ光330にエネルギーを供給するためにポンプ光310のパワーが減少し、ポンプ光310aへと変化する。さらに、ポンプ光310aのパワーが減少すると、信号光320aに対する利得も減少していくため、結果的に信号光が得る利得の飽和を生じる。   First, when FWM is generated between the pump light 310 having the frequency fp and the signal light 320 having the frequency fs, the signal light 320 receives the gain from the pump light 310 and is amplified like the signal light 320a, and further the frequency is 2fp. Primary idler light 330 that is −fs is generated. Therefore, in order to supply energy to the signal light 320a and the primary idler light 330, the power of the pump light 310 decreases and changes to the pump light 310a. Furthermore, when the power of the pump light 310a decreases, the gain for the signal light 320a also decreases, resulting in saturation of the gain obtained by the signal light.

そして第二に、パラメトリックプロセスの成長に伴って一次アイドラ光330のみならず、周波数が3fp−2fsに発生する高次アイドラ光331や、周波数が2fs−fpに発生する高次アイドラ光332等で表される、高次のアイドラ光成分のパワーも成長することになる。このとき信号光320aが高次のアイドラ光成分に対してポンプ光の役割を果たすようになり、信号光320aがポンプ光310aから利得を得る割合よりも、高次のアイドラ光成分に対してエネルギーを供給する割合が高まってくる。そのため、結果として信号光310aのエネルギーは飽和した後、減少に転ずるのである。   Second, with the growth of the parametric process, not only the primary idler light 330 but also the higher-order idler light 331 having a frequency of 3fp-2fs, the higher-order idler light 332 having a frequency of 2fs-fp, etc. The power of the expressed higher order idler light component will also grow. At this time, the signal light 320a plays the role of pump light with respect to the higher-order idler light component, and the energy with respect to the higher-order idler light component is higher than the ratio that the signal light 320a obtains gain from the pump light 310a. The proportion of supply will increase. Therefore, as a result, the energy of the signal light 310a starts to decrease after being saturated.

このように、FWMによって信号光の利得が飽和する際、出力信号光のパワーが入力信号光のパワーに依存しないという領域が存在する。したがって、このような飽和領域となる条件を適用することで、信号振幅の揺らぎを抑圧し、振幅を安定化するReshapingとして利用できる。このとき、出力された信号光および新たに発生した一次アイドラ光はともに、入力信号光の位相情報を保持しているため、OOK信号のみならず、PSK信号にも適用可能である。なおこの方法は、非特許文献2および3により開示されているものである。   Thus, when the gain of the signal light is saturated by the FWM, there is a region where the power of the output signal light does not depend on the power of the input signal light. Therefore, by applying such a condition that becomes a saturation region, it can be used as a Reshaping to suppress fluctuations in the signal amplitude and stabilize the amplitude. At this time, since the output signal light and the newly generated primary idler light both hold the phase information of the input signal light, they can be applied not only to the OOK signal but also to the PSK signal. This method is disclosed in Non-Patent Documents 2 and 3.

次に、このReshaping動作に関して、信号光の変調フォーマットの違いによる効果について説明する。パルスの「ある」「なし」を信号の「マーク」「スペース」に対応させるRZ‐OOK信号に対してReshaping動作を行う場合、Reshaping機能としては、「マーク」を表すパルスの振幅を一定値に収束させる安定化機能に加え、「スペース」を表す、パルスが本来存在しない時間スロットにおける雑音成分を除去する機能も備えていることが理想的である。   Next, the effect of the difference in the modulation format of the signal light will be described with respect to the reshaping operation. When performing a reshaping operation on an RZ-OOK signal that corresponds to “mark” or “space” of the signal “mark” or “space” of the pulse, as a reshaping function, the amplitude of the pulse representing the “mark” is set to a constant value. In addition to the stabilizing function for convergence, it is ideal to have a function for removing a noise component in a time slot representing a “space” in which no pulse originally exists.

しかし、信号品質を劣化させる最も大きな要因は、信号光と光増幅器等で発生するASEとの間におけるビート雑音と呼ばれる現象であり、これによって「マーク」に相当するパルスの振幅が揺らぐことである。よって、「スペース」における雑音は無視して、「マーク」における雑音成分すなわち振幅揺らぎだけを除去したとしても、信号品質は大きく改善されることになる。このため、条件によっては「スペース」における雑音除去機能は必ずしも必要ではなく、振幅安定化機能だけを実現したとしても大きなReshaping効果が期待できる。ただし前述の通り、RZ‐OOK信号に対しては、「マーク」と「スペース」両方に対する雑音除去機能を備えていることが理想的である。一方、RZ‐PSK信号のReshapingを考える場合は、「マーク」と「スペース」をパルスの位相により表現し、すべての時間スロットにパルスが存在するため、振幅安定化をすることが、必要十分なReshaping機能を実現することとなる。なお「スペース」部分の雑音を抑圧する方法として、非特許文献1で開示されている方法や、半導体可飽和吸収ミラー(SESAM)やカーボンナノチューブで構成される可飽和吸収体デバイス、あるいは非線形光ループミラー(NOLM)などのデバイスを使用することが考えられる。これらの方法を本実施の形態の波形再生器に追加して適用することにより、OOK方式の信号に対して完全なReshaping機能が実現され、同時に完全な光3R再生機能が実現される。なお、非特許文献3で開示されているように、パラメトリックプロセスによって発生する高次アイドラ光を出力として用いることで、「スペース」部分の雑音を抑圧することができ、これを本実施の形態に適用することも可能であるが、信号光から高次アイドラ光へのエネルギー変換効率は著しく低く、発生した高次アイドラ光のパワーが小さいことから、その後光増幅する際に信号対雑音比が劣化するのは免れず、望ましくない。   However, the biggest factor that degrades the signal quality is a phenomenon called beat noise between the signal light and the ASE generated by the optical amplifier or the like, and this causes the amplitude of the pulse corresponding to the “mark” to fluctuate. . Therefore, even if the noise component in the “mark”, that is, the amplitude fluctuation, is removed by ignoring the noise in the “space”, the signal quality is greatly improved. For this reason, the noise removal function in the “space” is not necessarily required depending on conditions, and a large Reshaping effect can be expected even if only the amplitude stabilization function is realized. However, as described above, it is ideal for the RZ-OOK signal to have a noise removal function for both “mark” and “space”. On the other hand, when considering RZ-PSK signal reshaping, it is necessary and sufficient to stabilize the amplitude because the “mark” and “space” are expressed by the phase of the pulse, and there are pulses in all the time slots. The Reshaping function will be realized. As a method for suppressing noise in the “space” part, a method disclosed in Non-Patent Document 1, a saturable absorber device composed of a semiconductor saturable absorber mirror (SESAM) or a carbon nanotube, or a nonlinear optical loop It is conceivable to use a device such as a mirror (NOLM). By applying these methods in addition to the waveform regenerator of the present embodiment, a complete Reshaping function is realized for an OOK signal, and at the same time, a complete optical 3R regenerating function is realized. As disclosed in Non-Patent Document 3, by using high-order idler light generated by a parametric process as an output, noise in a “space” portion can be suppressed, and this is used in this embodiment. Although it is possible to apply, the energy conversion efficiency from signal light to higher-order idler light is remarkably low, and the power of the generated higher-order idler light is small, so the signal-to-noise ratio deteriorates during subsequent optical amplification Doing so is unavoidable and undesirable.

以上に説明したように、本実施の形態によれば、同期ビート光をポンプ光とするパラメトリックプロセスによってReshaping効果とRetiming効果が得られ、さらにパラメトリックプロセスに先立って光増幅によるReamplificationが行われることから、光3R再生機能が実現されることになる。   As described above, according to the present embodiment, the resampling effect and the retiming effect are obtained by the parametric process using the synchronized beat light as the pump light, and the reamplification by the optical amplification is performed prior to the parametric process. Thus, the optical 3R reproduction function is realized.

また、本実施の形態では、図1に示すように、動作原理が比較的単純なビート光発生部102と光3R再生部110を基本として、一層簡易な構成でReshapingとRetimingを同時に実現することができる。よって、光3R再生器としての構成を著しく簡略化し、コストやサイズを低減することが可能である。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, based on the beat light generating unit 102 and the optical 3R reproducing unit 110 whose operation principle is relatively simple, Reshaping and Retiming can be realized simultaneously with a simpler configuration. Can do. Therefore, the configuration as the optical 3R regenerator can be remarkably simplified, and the cost and size can be reduced.

次に、ポンプ光と信号光がCWである場合のパラメトリックプロセスについて、信号光が得る利得が飽和する現象について以下に数式と具体的な数値を用いて詳しく述べ、信号光の振幅安定化動作を最適化する条件を導出する方法について論じる。光ファイバの分散性を考えない場合、FWMによってポンプ光、信号光、そしてすべてのアイドラ光各成分のパワーが変化する様子を解析的に記述することができ、以下に説明する。   Next, regarding the parametric process in the case where the pump light and the signal light are CW, the phenomenon in which the gain obtained by the signal light is saturated will be described in detail using mathematical expressions and specific numerical values, and the amplitude stabilization operation of the signal light will be described. We discuss how to derive the conditions to optimize. When the dispersibility of the optical fiber is not considered, it is possible to analytically describe how the power of each component of pump light, signal light, and all idler light changes by FWM, which will be described below.

まず、ポンプ光と信号光とを混合した光ファイバへの入力光の複素包絡線振幅を、下記の式(5)のように、   First, the complex envelope amplitude of the input light to the optical fiber in which the pump light and the signal light are mixed is expressed by the following equation (5):

Figure 2010079246
Figure 2010079246

とおく。式(5)において、ポンプ光の振幅をAとし、ポンプ光に対する信号光の振幅比をαとした場合、周波数がfpであるポンプ光Ep(t)と、周波数がfsである信号光Es(t)は、それぞれ、下記式(6)のように、   far. In Expression (5), when the amplitude of the pump light is A and the amplitude ratio of the signal light to the pump light is α, the pump light Ep (t) having the frequency fp and the signal light Es ( t) is expressed by the following equation (6):

Figure 2010079246
Figure 2010079246

で記述できる。したがって、混合した入力光は、下記式(7)のように、   It can be described by. Therefore, the mixed input light is expressed by the following equation (7):

Figure 2010079246
Figure 2010079246

と記述できる。ただし、式(7)において、Δfは信号光とポンプ光の周波数の差Δf=fs−fpを表している。Δfが小さすぎると、ポンプ光と信号光、さらにはパラメトリックプロセスの後に発生するアイドラ光との間でクロストークが発生して好ましくないため、クロストークが発生しないある一定値以上の大きな値に設定すべきである。なおこのことを「ガードバンドを設ける」と言う。   Can be described. However, in the equation (7), Δf represents a frequency difference Δf = fs−fp between the signal light and the pump light. If Δf is too small, crosstalk occurs between the pump light and the signal light, and also idler light generated after the parametric process. Should. This is called “providing a guard band”.

次に、光ファイバの分散性を考えない場合、非線形定数γ[1/W/m]、長さL[m]の光ファイバを伝搬した後の出力光の複素包絡線振幅は、下記式(8)のように、   Next, when the dispersibility of the optical fiber is not considered, the complex envelope amplitude of the output light after propagating through the optical fiber having the nonlinear constant γ [1 / W / m] and the length L [m] is expressed by the following formula ( Like 8)

Figure 2010079246
Figure 2010079246

と記述される。この式(8)を解くことで、mを任意の整数として周波数fp+mΔfを持つCW成分(なお、mの値により、ポンプ光、信号光、そして発生したアイドラ光のいずれかを表す)の振幅をそれぞれ得ることができる。   Is described. By solving this equation (8), the amplitude of a CW component having a frequency fp + mΔf, where m is an arbitrary integer (which represents pump light, signal light, and generated idler light depending on the value of m) is obtained. Each can be obtained.

このうち、m=0の場合のポンプ光の強度Ppump(x)、m=1の場合の信号光の強度Psignal(x)、そしてm=−1の場合の一次アイドラ光成分の強度Pidler(x)は、n次の第一種ベッセル関数Jを用いて表現すると、それぞれ、下記式(9)〜(11)のように、 Among these, the intensity P pump (x) of the pump light when m = 0, the intensity P signal (x) of the signal light when m = 1, and the intensity P of the primary idler light component when m = −1. When idler (x) is expressed using an nth- order first-type Bessel function J n , respectively, as in the following equations (9) to (11),

Figure 2010079246
Figure 2010079246

Figure 2010079246
Figure 2010079246

Figure 2010079246
として得られる。ここで、xは、下記式(12)のように、
Figure 2010079246
As obtained. Here, x is represented by the following formula (12):

Figure 2010079246
である。式(12)中のφp≡γAL[rad]は、ポンプ光のみを光ファイバに入力した際の非線形位相シフト量に相当するが、信号光の振幅安定化機構の最適化設計を行う上で、重要な指標となる量である。
Figure 2010079246
It is. Φp≡γA 2 L [rad] in the equation (12) corresponds to a nonlinear phase shift amount when only pump light is input to the optical fiber. However, when optimizing the signal light amplitude stabilization mechanism, This is an important index.

式(9)〜式(11)の結果は、すべての高次アイドラ光の成長も勘案して、ポンプ光、信号光、一次アイドラ光のパワーがどのように発展するかを厳密に記述したものである。   The results of Equations (9) to (11) describe exactly how the power of pump light, signal light, and primary idler light develops, taking into account the growth of all higher-order idler light. It is.

式(9)〜式(11)で得られたPpump(x)、Psignal(x)、Pidler(x)について、xの値が変化した時のそれぞれの値の計算結果を図5に示す。このときの計算条件として、ポンプ光の振幅AをA=1、ポンプ光に対する信号光の振幅比αをα=0.5としており、図5の横軸はx、縦軸は各成分のパワーを表している。なお、αの値を定数とおいているので、xの値を変化させることは、φpを変化させることと同じである。またφpを変化させることは、γ,A,Lのいずれかあるいは複数を変化させることであるが、Aの値を変化させたときに限って、図5の縦軸の数値が変化する。 FIG. 5 shows the calculation results of the respective values of P pump (x), P signal (x), and P idler (x) obtained by the equations (9) to (11) when the value of x changes. Show. As calculation conditions at this time, the amplitude A of the pump light is A = 1, the amplitude ratio α of the signal light to the pump light is α = 0.5, the horizontal axis in FIG. 5 is x, and the vertical axis is the power of each component. Represents. Since the value of α is a constant, changing the value of x is the same as changing φp. Further, changing φp means changing any one or more of γ, A, and L, but the value on the vertical axis in FIG. 5 changes only when the value of A is changed.

図5の結果より、信号光およびアイドラ光のパワーはそれぞれx=1.5付近およびx=2付近でそれぞれ飽和しているのがわかる。通常は光ファイバの非線形定数γを固定して考えるため、xに対してPsignal(x)とPidler(x)が飽和するということは、あるαに対して、信号光またはアイドラ光の出力パワーが飽和し得るポンプ光パワーAあるいはファイバ長Lが存在するものと解釈できる。 From the results of FIG. 5, it can be seen that the powers of the signal light and idler light are saturated near x = 1.5 and x = 2, respectively. Normally, since the nonlinear constant γ of the optical fiber is fixed, the fact that P signal (x) and P idler (x) are saturated with respect to x means that the output of signal light or idler light with respect to a certain α power can be interpreted as the presence of pumping light power a 2 or the fiber length L can be saturated.

次に、式(10)、式(11)で得られたPsignal(x)、Pidler(x)の信号強度関数を用い、パラメトリック利得の飽和にもとづく信号光振幅安定化の動作を最適化するための条件を得る方法について説明する。 Next, using the signal strength functions of P signal (x) and P idler (x) obtained by the equations (10) and (11), the operation of stabilizing the signal light amplitude based on the saturation of the parametric gain is optimized. A method of obtaining the conditions for doing so will be described.

ここでは、ポンプ光の入力パワーAと、使用する光ファイバの非線形定数γおよび長さLを決めることによってφp=γALがある値に固定され、パラメトリックプロセス後の出力信号光およびアイドラ光の出力パワーは、入力する信号光とポンプ光の振幅比αの関数としてそれぞれPsignal(α)=A[α (2φα)+J (2φα)]およびPidler(α)=A[J (2φα)+α (2φα)]と書けることを利用して説明する。 Here, φp = γA 2 L is fixed to a certain value by determining the input power A 2 of the pump light, the nonlinear constant γ and the length L of the optical fiber to be used, and the output signal light and idler light after the parametric process Output power of P signal (α) = A 22 J 0 2 (2φ p α) + J 1 2 (2φ p α)] and P as a function of the amplitude ratio α of the input signal light and pump light, respectively. Description will be made using the fact that it can be written as idler (α) = A 2 [J 1 2 (2φ p α) + α 2 J 2 2 (2φ p α)].

様々な値のφpについて、出力信号光のパワーであるPsignal(α)を計算した結果を図6に示す。図6の横軸はα、縦軸は信号光のパワーPsignal(α)を表している。 FIG. 6 shows the results of calculating P signal (α), which is the power of the output signal light, for various values of φp. In FIG. 6, the horizontal axis represents α, and the vertical axis represents the signal light power P signal (α).

ここで、ポンプ光の振幅が一定であると考えた場合、αと信号光の振幅値が一対一の関係をなし、αの値の揺らぎがそのまま信号光の振幅揺らぎを意味することになる。つまり、図6でPsignal(α)をαで微分したdPsignal(α)/dαの値が0であれば、入力信号光の振幅が揺らいでいても、出力信号光のパワーは一定値として得られ、パラメトリックプロセス後の信号光の振幅は安定化されることになる。 Here, when it is considered that the amplitude of the pump light is constant, α and the amplitude value of the signal light have a one-to-one relationship, and the fluctuation of the value of α means the amplitude fluctuation of the signal light as it is. That is, if the value of dP signal (α) / dα obtained by differentiating P signal (α) by α in FIG. 6 is 0, the power of the output signal light is constant even if the amplitude of the input signal light fluctuates. As a result, the amplitude of the signal light after the parametric process is stabilized.

ここで、α>0でdPsignal(α)/dα=0を与える最小のαをαと定義する。図6の結果より、φp=0.5[rad]のとき、αは0<α<1の領域には存在せず、この条件では振幅安定化の効果は得られない。なお図示しないが、φp=0.5[rad]の場合にα>1の条件ではα=1.35が存在するが、この値を用いて信号光の振幅を決めた場合、非線形媒体(光ファイバ)への入力信号光パワーがポンプ光に対して大きくなる。信号光そのものに自己位相変調などの非線形効果が発生することは好ましくないため、信号光の振幅はポンプ光よりも小さくする方が望ましく、それゆえαは1以下の小さい値である方が好ましい。 Here, the minimum α that gives dP signal (α) / dα = 0 when α> 0 is defined as α 0 . From the result of FIG. 6, when φp = 0.5 [rad], α 0 does not exist in the region of 0 <α <1, and the effect of stabilizing the amplitude cannot be obtained under this condition. Although not shown in the figure, when φp = 0.5 [rad], α 0 = 1.35 exists under the condition of α> 1, but when the amplitude of the signal light is determined using this value, the nonlinear medium ( The input signal light power to the optical fiber becomes larger than the pump light. Since it is not preferable that nonlinear effects such as self-phase modulation occur in the signal light itself, it is desirable that the amplitude of the signal light be smaller than that of the pump light, and therefore α is preferably a small value of 1 or less.

一方、φp=1.0、1.5、2.5、3.5 [rad]のとき、0<α<1の領域でdPsignal(α)/dα=0となるαがそれぞれα=0.768、0.555、0.354、0.258として存在する。なお図示しないがφp=0.7[rad]のときα=1.02が存在する。したがって、それぞれのφpについて、式(10)を計算して得られるαをポンプ光と信号光の振幅比として採用することで、パラメトリック増幅による振幅安定化機構を最適化することができる。この際、φpは大きい方がαは小さくなり、信号光の入力パワーも小さくなるので、信号光そのものに発生する非線形効果を抑圧する際には望ましい。 On the other hand, φp = 1.0,1.5,2.5,3.5 [rad] When, 0 <α <dPsignal in first region (α) / dα = 0 become alpha 0 respectively alpha 0 = It exists as 0.768, 0.555, 0.354, 0.258. Although not shown, α 0 = 1.02 exists when φp = 0.7 [rad]. Therefore, for each φp, α 0 obtained by calculating Expression (10) is adopted as the amplitude ratio between the pump light and the signal light, so that the amplitude stabilization mechanism by parametric amplification can be optimized. At this time, .phi.p the larger is alpha 0 is small, also becomes small input power of the signal light, when suppressing the non-linear effect occurring in the signal light itself desirable.

つぎに、図6で得られた、それぞれのφpに対する出力信号光パワーPsignal(α)の計算結果について、横軸をαの代わりに規格化入力パワー(α/αとし、さらに縦軸の出力信号光パワーをピーク値であるPsignal(α)で規格化した結果を図7に示す。 Next, regarding the calculation result of the output signal light power P signal (α) for each φp obtained in FIG. 6, the horizontal axis is normalized input power (α / α 0 ) 2 instead of α, and the vertical axis FIG. 7 shows the result of normalizing the output signal light power of the axis with P signal0 ) which is a peak value.

図7の結果より、それぞれのφpの場合について、規格化入力信号パワーに対する規格化出力信号パワーがほぼ一致している結果が得られているが、これはどのφpを選んでも、原理的には振幅安定化の特性に差がないことを意味している。具体的には、信号光の振幅の規定値としてポンプ光の振幅のα倍の値を設定しておけば、仮に伝送によって信号光の振幅に揺らぎが生じたとしても、振幅安定化を行う前の信号光の振幅が(α/αの値で0.8から1.2の範囲内の条件に収まっている限り、出力として得られる信号光のパワーが規定値の1〜0.97倍の範囲(図中の範囲R)に収まって振幅が安定化されるという特性が、それぞれのφpの場合において同等に得られるということである。 From the result of FIG. 7, for each φp, the normalized output signal power is almost the same as the normalized input signal power. In principle, this does not matter which φp is selected. This means that there is no difference in the characteristics of amplitude stabilization. Specifically, if a value that is α 0 times the amplitude of the pump light is set as the specified value of the amplitude of the signal light, the amplitude is stabilized even if the amplitude of the signal light fluctuates due to transmission. As long as the amplitude of the previous signal light is within the range of 0.8 to 1.2 with the value of (α / α 0 ) 2 , the power of the signal light obtained as an output is 1 to 0 of the specified value The characteristic that the amplitude is stabilized within the range of .97 times (range R in the figure) is obtained equally in each case of φp.

パラメトリック利得の飽和にもとづく振幅安定化動作を実際に行なう際は、帯域通過光フィルタ等でポンプ光やアイドラ光を除去して信号光のみを取り出す必要がある。一方、ポンプ光と信号光、高次のアイドラ光を除去し、一次のアイドラ光のみを取り出しても、入力信号光の振幅が安定化された出力光として得ることができる。   When actually performing the amplitude stabilization operation based on the saturation of the parametric gain, it is necessary to remove only the signal light by removing the pump light and idler light with a band-pass optical filter or the like. On the other hand, even if the pump light, the signal light, and the higher-order idler light are removed and only the primary idler light is extracted, it can be obtained as output light in which the amplitude of the input signal light is stabilized.

φp=1.5[rad]の場合にPsignal(α)およびPidler(α)を計算した結果を図8に示す。図8で横軸はα、縦軸はパラメトリックプロセス後に出力された信号光および一次アイドラ光のパワーを表している。Psignal(α)については図6に示したものと同じである。 FIG. 8 shows the results of calculating P signal (α) and P idler (α) when φp = 1.5 [rad]. In FIG. 8, the horizontal axis represents α, and the vertical axis represents the power of the signal light and the primary idler light output after the parametric process. P signal (α) is the same as that shown in FIG.

図8の結果より、一次アイドラ光を取り出した際に入力信号光に対する振幅安定化機能が得られるαの値は、先に述べたPsignal(α)に関するαの値と異なることが確認できる。一例として、アイドラ光の出力パワーPidler(α)についてαは0.736であり、Psignal(α)の場合のα=0.555と異なる値となる。したがって、振幅が安定化された出力信号光を得る際に、信号光をそのまま取り出すか、一次アイドラ光を取り出すかによって、振幅安定化を図る上で最適なαの値すなわちαが異なることとなる。 From the results of FIG. 8, the value of alpha 0 the amplitude stabilization function is obtained for the input signal light when the removal of the primary idler light is confirmed that differs from the value of alpha 0 about previously mentioned P signal (α) it can. As an example, α 0 is 0.736 for the output power P idler (α) of idler light, which is different from α 0 = 0.555 in the case of P signal (α). Therefore, when obtaining the output signal light whose amplitude is stabilized, the optimum value of α, that is, α 0, is different for achieving amplitude stabilization depending on whether the signal light is extracted as it is or the primary idler light is extracted. Become.

上述したように、非線形媒体の非線形定数γ、長さL、ポンプ光の振幅A、そしてポンプ光と信号光の振幅比αを適切に選択することにより、信号光の振幅を安定化する動作を最適化することが可能となる。   As described above, the operation of stabilizing the amplitude of the signal light by appropriately selecting the nonlinear constant γ, the length L, the amplitude A of the pump light, and the amplitude ratio α of the pump light and the signal light as described above. It becomes possible to optimize.

以上のように得られた条件は、ポンプ光と信号光がともにCWである場合のものであるが、本実施の形態のようにポンプ光がビート光で、信号光がパルス形状の場合など、パラメトリックプロセスを用いた振幅安定化を一般的に考える上でも有効である。このことを確認するため、信号光がガウス型パルスでポンプ光が同期ビート光である際に生じるパラメトリックプロセスの様子を、式(8)を用いた数値解析により調べる。   The conditions obtained as described above are for the case where the pump light and the signal light are both CW, but when the pump light is beat light and the signal light is in a pulse shape as in this embodiment, etc. This is also effective in general consideration of amplitude stabilization using a parametric process. In order to confirm this, the state of the parametric process that occurs when the signal light is a Gaussian pulse and the pump light is synchronous beat light is examined by numerical analysis using equation (8).

まず、ポンプ光としてピークパワーがP=A=250mW(約24dBm)、中心波長が1550nmで、繰り返し周波数がf=160GHzのビート光を考え、時間軸における電場の複素包絡線振幅を式(3)のようにおく。また信号光の複素振幅として式(1)を考え、複素包絡線振幅A(t)として、下記式(13)に示す電力半値幅がΔTFWHM=2.1psである単一のガウス型パルス First, consider the beat light having a peak power of P = A 2 = 250 mW (about 24 dBm), a center wavelength of 1550 nm, and a repetition frequency of f B = 160 GHz as pump light, and the complex envelope amplitude of the electric field on the time axis is expressed by the equation ( Set as 3). Further, considering the equation (1) as the complex amplitude of the signal light, the complex envelope amplitude A S (t) is a single Gaussian pulse whose power half-value width shown in the following equation (13) is ΔT FWHM = 2.1 ps.

Figure 2010079246
Figure 2010079246

を考える。ここでαは、ポンプ光に対する信号光のピーク振幅比である。また信号光とポンプ光の中心周波数の差をΔf=fs−fp=2[THz]とおくと、信号光の中心波長はおよそ1534.1nmとなる。なお、ビート光と信号光はともにt=0でピーク振幅を持ち、両者の中心位置に相対時間差はないものとする。一方、パラメトリックプロセスを発生させるための光ファイバとして、高非線形光ファイバと呼ばれるファイバを用いることを想定し、非線形定数はγ=12[1/W/km]、長さがL=0.5[km]、そして波長1550nmにおける分散値は零であるとする。なおγの値として通常の伝送用光ファイバより大きな値を持つ高非線形光ファイバを用いることは、パラメトリックプロセスの発生効率を高め、光3R再生器としてのサイズを小さくしたり、非線形媒体への必要な光パワーの値を低減したりするのに有効である。   think of. Here, α is a peak amplitude ratio of the signal light to the pump light. If the difference between the center frequencies of the signal light and the pump light is Δf = fs−fp = 2 [THz], the center wavelength of the signal light is approximately 1534.1 nm. It is assumed that both the beat light and the signal light have a peak amplitude at t = 0, and there is no relative time difference between the center positions of both. On the other hand, assuming that a fiber called a highly nonlinear optical fiber is used as an optical fiber for generating a parametric process, the nonlinear constant is γ = 12 [1 / W / km], and the length is L = 0.5 [ km] and the dispersion value at a wavelength of 1550 nm is zero. Note that the use of a highly nonlinear optical fiber having a larger value than the normal transmission optical fiber as the value of γ increases the generation efficiency of the parametric process, reduces the size of the optical 3R regenerator, or requires a nonlinear medium. This is effective in reducing the value of the optical power.

これらの条件が決まると、φp≡γAL=1.5[rad]となるから、信号光の振幅を安定化させるために設定すべき入力信号光とポンプ光との振幅比の最適値αは、上に述べた通りα=0.555である(より正確な値は0.55496)。よって信号光のピークパワーは(Aα=77.0[mW]とすればよい。 When these conditions are determined, φp≡γA 2 L = 1.5 [rad], so that the optimum value α of the amplitude ratio between the input signal light and the pump light to be set in order to stabilize the amplitude of the signal light 0 is α 0 = 0.555 as described above (more accurate value is 0.55496). Therefore, the peak power of the signal light may be (Aα 0 ) 2 = 77.0 [mW].

以上の条件の下で、光ファイバへの入力光を式(5)のようにE(t)=E(t)+E(t)とおいて式(8)を数値解析により計算し、ビート光であるポンプ光とガウス型パルスである信号光が上記の光ファイバに入射されて距離(ファイバ長)Lだけ伝搬した際のパラメトリックプロセスの様子を調べる。ポンプ光と信号光、そして発生した一次アイドラ光のピークパワーPpump(L)、Psignal(L)、Pidler(L)の値は、それぞれの周波数帯を中心として通過幅がΔfである矩形の理想フィルタを適用して得られるものとする。また、ポンプ光と信号光がCWである場合の結果と比較するため、式(9)、(10)、(11)でA=250mW、α=0.55496とおき、Ppump(L)、Psignal(L)、Pidler(L)の理論値も計算する。これらの結果を図9に示す。 Under the above conditions, the input light to the optical fiber is calculated by numerical analysis of Equation (8) with E 0 (t) = E p (t) + E s (t) as shown in Equation (5), The state of the parametric process when the pump light as the beat light and the signal light as the Gaussian pulse are incident on the optical fiber and propagated by the distance (fiber length) L is examined. The values of the peak powers P pump (L), P signal (L), and P idler (L) of the pump light, the signal light, and the generated primary idler light are rectangles whose pass width is Δf with each frequency band as the center. It is assumed that the ideal filter is applied. In addition, in order to compare with the results when the pump light and the signal light are CW, in formulas (9), (10), and (11), A 2 = 250 mW, α = 0.55496, and P pump (L) , P signal (L) and P idler (L) are also calculated. These results are shown in FIG.

図9で横軸は光ファイバの長手方向の距離L、縦軸はポンプ光、信号光、一次アイドラ光のピークパワーを表している。ここで三角、白丸、黒丸の記号で示した点はポンプ光がビート光で、信号光がガウス型の単一パルスであるときに式(8)を直接計算して得られた結果を示しており、また実線および長短破線は、ポンプ光とビート光がCWであるとして式(9)−(11)を計算して得られた結果を示している。なお横軸の距離Lに関しては、ファイバ長としてあらかじめ設定した値0.5kmを超えて、0.8kmとした場合の結果まで示している。ファイバ長Lに対する信号光および一次アイドラ光のピークパワーPsignal(L)およびPidler(L)の値は、記号と線で示されている結果がよい精度で一致している。このことから、本実施の形態のようにポンプ光をビート光、信号光をガウス型パルス形状とした場合であっても、それらがCWである場合と同様に、パラメトリック利得の飽和による振幅安定化の効果を望むことができ、さらに数値的な挙動もほぼ一致することがわかった。ただし、式(9)−(11)においてαの最適条件αを得る際、Aとしてビート光の平均パワーではなくピークパワーを用い、さらにαをビート光と信号光のピーク振幅比として適用しなければならないことに注意が必要である。 In FIG. 9, the horizontal axis represents the distance L in the longitudinal direction of the optical fiber, and the vertical axis represents the peak power of pump light, signal light, and primary idler light. Here, the points indicated by the triangle, white circle, and black circle symbols indicate the results obtained by directly calculating Equation (8) when the pump light is beat light and the signal light is a Gaussian single pulse. In addition, the solid line and the long and short broken lines indicate the results obtained by calculating the equations (9) to (11) assuming that the pump light and the beat light are CW. Regarding the distance L on the horizontal axis, the results are shown up to the result when the fiber length exceeds a preset value of 0.5 km and is 0.8 km. The values of the peak powers P signal (L) and P idler (L) of the signal light and the primary idler light with respect to the fiber length L agree with the result indicated by the symbol and the line with good accuracy. Therefore, even if the pump light is beat light and the signal light is Gaussian pulse shape as in this embodiment, the amplitude is stabilized by parametric gain saturation as in the case of CW. It was also found that the numerical effects were almost the same. However, when obtaining the optimum condition α 0 of α in the equations (9) to (11), the peak power is used as A 2 instead of the average power of the beat light, and α is applied as the peak amplitude ratio of the beat light and the signal light. Note that you have to do.

本実施の形態における信号光の振幅安定化効果をより明確にするため、信号光ピークパワーの初期値については、規定値である(Aα=77.0[mW]に対して70%、80%、90%、100%、110%、120%、130%という割合で変化させ、信号光ピークパワーの初期値以外は上記と同条件としたときに発生するパラメトリックプロセスの様子を、式(8)により計算する。なお、入力信号光ピークパワーを規定値に対してある割合(たとえば70%)に定め、パラメトリックプロセスの結果を得ることを本計算における一つの試行とする。各試行について、ファイバ長がL[km]の際に出力される信号光のピークパワーの値を図10に示す。図10で横軸はファイバ長L、左側の縦軸は信号光のピークパワーを表しており、実線はピークパワーの初期値が規定値77.0mWの場合の結果を示している。また、他の線は、L=0kmにおいて、下から順に、規定値の70%、80%、90%、110%、120%、130%の割合の場合を示している。ファイバ入射時のL=0kmにおいては、信号光のピークパワーは各割合の通り、大きく異なる値をとっているが、振幅安定化のため最初に設定したファイバ長であるL=0.5kmの付近では、出力信号光のピークパワーがほぼ一定値に収束していることがわかる。このことから、振幅安定化の効果が直接確認できる。また図10では、ファイバ長がLのときの出力信号光ピークパワーに関して、すべての試行結果の標準偏差σの値も、右側の縦軸に示している。標準偏差σはファイバ長がL=0.52kmのときに最小値の1.66mWであり、初期値のおよそ1/8となっている。この結果は、入力信号光の振幅が広範囲にわたって規定値から揺らいでいても、L=0.5km付近においては一定値に近い範囲に収束し、入力信号の振幅揺らぎが劇的に改善されるという、本実施の形態の効果を示している。 In order to clarify the effect of stabilizing the amplitude of the signal light in this embodiment, the initial value of the signal light peak power is 70% with respect to the specified value (Aα 0 ) 2 = 77.0 [mW]. , 80%, 90%, 100%, 110%, 120%, 130%, and the parametric process that occurs when the conditions are the same as above except for the initial value of the signal light peak power, Calculate according to (8). One trial in this calculation is to set the input signal light peak power at a certain ratio (for example, 70%) with respect to a specified value and obtain the result of the parametric process. FIG. 10 shows the peak power value of the signal light output when the fiber length is L [km] for each trial. In FIG. 10, the horizontal axis represents the fiber length L, the left vertical axis represents the peak power of the signal light, and the solid line represents the result when the initial value of the peak power is the specified value of 77.0 mW. Further, the other lines show the cases of the ratios of 70%, 80%, 90%, 110%, 120%, and 130% of the specified values in order from the bottom at L = 0 km. At L = 0 km when the fiber is incident, the peak power of the signal light varies greatly according to each ratio. However, in the vicinity of L = 0.5 km, which is the fiber length initially set for stabilizing the amplitude. Then, it can be seen that the peak power of the output signal light converges to a substantially constant value. From this, the effect of amplitude stabilization can be directly confirmed. In FIG. 10, the value of the standard deviation σ P of all the trial results for the output signal light peak power when the fiber length is L is also shown on the right vertical axis. The standard deviation σ P is 1.66 mW, which is the minimum value when the fiber length is L = 0.52 km, and is approximately 1/8 of the initial value. As a result, even if the amplitude of the input signal light fluctuates from the specified value over a wide range, it converges to a range close to a constant value around L = 0.5 km, and the amplitude fluctuation of the input signal is dramatically improved. The effect of this Embodiment is shown.

続いて、信号光がタイミング揺らぎ(時間軸上におけるランダムな位置ずれ)を持っている場合を想定し、時間軸上で信号光のピークを与える時間(以下、ピーク時間位置と言う)が、ビート光のピーク時間位置とずれている状況について考え、本発明による信号光のタイミング揺らぎ補正効果の検証と、その効果に対するポンプ光の形状による影響について検討する。   Next, assuming that the signal light has timing fluctuations (random position shift on the time axis), the time for giving the signal light peak on the time axis (hereinafter referred to as the peak time position) is the beat. Considering the situation deviating from the peak time position of light, the verification of the signal light timing fluctuation correction effect according to the present invention and the influence of the shape of the pump light on the effect will be examined.

ポンプ光の形状として、上記で考察した繰り返し周波数f=160GHzのビート光に加え、電力半値幅が2.5psもしくは1.5psであるガウス型パルスの三種類を考え、すべての場合でピークパワーの値を250mWとし、ピーク時間位置を0psとおく。信号光としては、上記と同様に電力半値幅が2.1psのガウス型単一パルスを考え、ピーク時間位置を0.5psとおく。このとき、ポンプ光と信号光それぞれのピークは0.5psの相対時間差を持つ。三種類のポンプ光のうちいずれか一つと、信号光とを混合して上記と同じ条件の光ファイバを伝搬させたときに発生するパラメトリックプロセスの様子を式(8)によって計算し、ファイバ長Lに対する信号光のピーク時間位置と、下記式(14)に示す一次モーメント As the shape of the pump light, in addition to the beat light with the repetition frequency f B = 160 GHz considered above, three types of Gaussian pulses with a half-value width of 2.5 ps or 1.5 ps are considered, and in all cases the peak power Is set to 250 mW, and the peak time position is set to 0 ps. As the signal light, a Gaussian single pulse having a power half width of 2.1 ps is considered as described above, and the peak time position is set to 0.5 ps. At this time, the peaks of the pump light and the signal light have a relative time difference of 0.5 ps. The state of the parametric process that occurs when any one of the three types of pump light and the signal light are mixed and propagated through the optical fiber under the same conditions as described above is calculated by equation (8), and the fiber length L The peak time position of the signal light with respect to and the first moment shown in the following formula (14)

Figure 2010079246
Figure 2010079246

を得た。なお、一次モーメントは、時間軸上におけるパルスエネルギーの重心位置を意味し、信号受信時のビットエラー特性の改善を考える上で、タイミング揺らぎを定量的に評価する量として、ピーク時間位置よりも重要である。   Got. The first moment means the barycentric position of the pulse energy on the time axis, and it is more important than the peak time position as an amount to quantitatively evaluate timing fluctuations when considering improvement of bit error characteristics during signal reception. It is.

ピーク時間位置と一次モーメントの計算結果をそれぞれ図11に示す。図11では、ピーク時間位置を実線で示し、一次モーメントを破線で示している。また、図11で(a)、(b)、(c)は、それぞれ、ポンプ光を、ビート光、電力半値幅2.5psのガウス型パルス、そして電力半値幅1.5psのガウス型パルスとしたときの結果を示している。また、横軸は伝搬したファイバの距離Lを示し、縦軸はピーク時間位置もしくは一次モーメントいずれかの位置である。図11(a)、(b)、(c)すべての場合について、ファイバ長Lが増すとともに信号光のピーク時間位置と一次モーメントの両方が0psに近づいていて、ポンプ光の形状によらず、信号光の時間ずれが本発明のパラメトリックプロセスによって補償されていることが確認できる。   FIG. 11 shows the calculation results of the peak time position and the first moment. In FIG. 11, the peak time position is indicated by a solid line, and the first moment is indicated by a broken line. Further, in FIGS. 11A and 11B, (a), (b), and (c) respectively represent pump light as beat light, a Gaussian pulse with a power half width of 2.5 ps, and a Gaussian pulse with a power half width of 1.5 ps. The result is shown. The horizontal axis indicates the distance L of the propagated fiber, and the vertical axis indicates either the peak time position or the first moment. 11 (a), (b), and (c), the fiber length L increases, and both the peak time position and the first moment of the signal light approach 0 ps. It can be confirmed that the time lag of the signal light is compensated by the parametric process of the present invention.

図11で信号光のピーク時間位置と一次モーメントに注目すると、実線で示すピーク時間位置については(a)、(b)、(c)すべての場合でファイバ長が増すとともに大きく0psに近づいているが、破線で示す一次モーメントの変化量は比較的小さく、両者の値に差が発生している。パルスの時間波形がガウス型関数のように時間的に対称である場合、両者の差は0であるから、この差が大きいということは、信号光の波形がひずんでいて品質が低いことを意味する。なお、電力半値幅1.5psのガウス型パルスである(c)の場合はファイバ長Lに対する一次モーメントの変化量が(a)および(b)の場合と比較して小さく、ファイバ長L=0.5kmにおける一次モーメントとピーク時間位置の差は最も大きな値となっている。   When attention is paid to the peak time position and the first moment of the signal light in FIG. 11, the peak time position indicated by the solid line is greatly approaching 0 ps as the fiber length increases in all cases (a), (b), and (c). However, the amount of change in the primary moment shown by the broken line is relatively small, and there is a difference between the two values. When the time waveform of a pulse is symmetric in time, such as a Gaussian function, the difference between the two is zero, so a large difference means that the waveform of the signal light is distorted and the quality is low. To do. In the case of (c), which is a Gaussian pulse with a power half width of 1.5 ps, the amount of change in the primary moment with respect to the fiber length L is smaller than in the cases of (a) and (b), and the fiber length L = 0. The difference between the primary moment and the peak time position at .5 km is the largest value.

信号光の波形ひずみを確認するため、ファイバ入射時(L=0km)およびファイバ長L=0.5kmのときの信号光の強度時間波形をそれぞれ図12に示す。なお、図12において(a)、(b)、(c)は図11の(a)、(b)、(c)に対応している。また、破線がL=0kmの場合を示し、実線がL=0.5kmの場合を示す。図12から、ファイバ入射時には時間軸上で対称な波形であった信号光が、光ファイバを0.5km伝搬した後では非対称な波形へと変化している。特に(c)の場合には、(a)、(b)よりも非対称になっている。信号光の品質を向上するという目的を考えると、波形が非対称であることは好ましくない。よって、信号光のタイミング揺らぎを補正する上で、高品質すなわち時間軸上で対称な出力信号光波形を得るためには、ビート光もしくは時間幅が比較的大きなパルス形状とすることが好ましい。   In order to confirm the waveform distortion of the signal light, the intensity time waveform of the signal light at the time of fiber incidence (L = 0 km) and when the fiber length L = 0.5 km is shown in FIG. In FIG. 12, (a), (b), and (c) correspond to (a), (b), and (c) in FIG. A broken line indicates a case where L = 0 km, and a solid line indicates a case where L = 0.5 km. From FIG. 12, the signal light having a symmetric waveform on the time axis when entering the fiber changes to an asymmetric waveform after propagating through the optical fiber by 0.5 km. In particular, in the case of (c), it is more asymmetrical than (a) and (b). Considering the purpose of improving the quality of signal light, it is not preferable that the waveform is asymmetric. Therefore, in order to correct the timing fluctuation of the signal light, in order to obtain a high quality, that is, an output signal light waveform that is symmetrical on the time axis, it is preferable to use a pulse shape with a relatively large beat light or time width.

次に、入力信号光が振幅揺らぎとタイミング揺らぎの両方を持つことを想定し、それらがパラメトリックプロセスによって補正される際、信号光を抜き出すための帯域透過光フィルタ(OBPF)の形状が及ぼす影響について考察する。具体的には、これまでの検討で用いていた理想フィルタ(現実には存在しない)から、現実的なフィルタの一例として三通りの帯域幅を持つガウス型フィルタへと変更したときの結果を示す。   Next, assuming that the input signal light has both amplitude fluctuation and timing fluctuation, and when they are corrected by the parametric process, the influence of the shape of the band transmission optical filter (OBPF) for extracting the signal light is affected. Consider. Specifically, the result of changing from the ideal filter (which does not exist in reality) used in the previous studies to a Gaussian filter with three different bandwidths as an example of a realistic filter is shown. .

光ファイバの条件は上記検討におけるものと同様とする。ポンプ光は中心波長1550nm、繰り返し周波数f=160GHz、ピークパワー250mWのビート光とする。信号光の条件として、形状は時間幅(FWHM)2.1psのガウス型単一パルスで、ピークパワーの規定値は振幅安定化の動作が最適となる77.0mWとする。光ファイバ入射時における信号光とポンプ光とのピーク時間位置の差を初期時間差Δtとし、Δtの値としてΔt=0,0.3,0.5,0.7,0.9psの計五通りを考える。信号光とポンプ光の周波数差はΔf=2THzとする。パラメトリックプロセスの後で信号光を切り出すOBPFの形状として、通過幅が2THzの理想フィルタと、3dB帯域幅Δf3dBが0.5,0.3,0.2THzであるガウス型フィルタの、計四通りを考える。それぞれの条件に対して、図10の場合と同様に、入力信号光のピークパワーを規定値の70,80,90,100,110,120,130%の割合で変化させ、式(8)を用いてそれぞれの場合のパラメトリックプロセスの様子を計算により求める。まず信号光とポンプ光の初期時間差Δtと、OBPFの種類をそれぞれ一つ選び、これを一つの条件とする。次に、入力信号光ピークパワーを規定値に対して上記したある割合で変化させ、パラメトリックプロセスの結果を得ることを本計算における一つの試行とする。一つの条件のもとでのすべての試行に対して、ファイバ長Lに対する出力信号光のピークパワーPと時間軸における一次モーメントtを計算した上で、統計量としてPの標準偏差σと平均値μの比σ/μと、tの二乗平均の平方根<t 1/2の値をそれぞれ評価する。なおOBPFの帯域幅が異なると、Pの平均値μは異なる値となるが、σ/μの初期値はすべての条件、すべての試行において0.2である。 The optical fiber conditions are the same as in the above study. The pump light is beat light having a center wavelength of 1550 nm, a repetition frequency f B = 160 GHz, and a peak power of 250 mW. As a condition of the signal light, the shape is a Gaussian single pulse with a time width (FWHM) of 2.1 ps, and the specified value of the peak power is 77.0 mW at which the operation of stabilizing the amplitude is optimum. The difference between the peak time positions of the signal light and the pump light at the time of incidence of the optical fiber is the initial time difference Δt, and the values of Δt are Δt = 0, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9 ps. think of. The frequency difference between the signal light and the pump light is Δf = 2 THz. As the shape of the OBPF that cuts out the signal light after the parametric process, there are a total of four types: an ideal filter with a pass width of 2 THz and a Gaussian filter with a 3 dB bandwidth Δf 3 dB of 0.5, 0.3, and 0.2 THz. think of. For each condition, similarly to the case of FIG. 10, the peak power of the input signal light is changed at a ratio of 70%, 80%, 90%, 100%, 110%, 120% and 130% of the specified value, and the equation (8) is changed. To determine the parametric process in each case. First, one initial time difference Δt between the signal light and the pump light and one type of OBPF are selected, and this is set as one condition. Next, one trial in this calculation is to change the input signal light peak power at a certain ratio described above with respect to the specified value and obtain the result of the parametric process. For all trials under one condition, after calculating the peak power P of the output signal light with respect to the fiber length L and the primary moment t m on the time axis, the standard deviation σ P of P and the ratio σ P / μ P average value mu P, to evaluate each value of the square root <t m 2> 1/2 of mean square t m. When the bandwidth of OBPF is different, the mean value μP of P is different, but the initial value of σ P / μ P is 0.2 in all conditions and in all trials.

図13は各条件について、ファイバ長Lに対するσ/μおよび<t 1/2の値を示す図である。また、図13(a),(b),(c),(d),(e)はそれぞれ、ポンプ光と信号光の初期時間差がΔt=0,0.3,0.5,0.7,0.9psの結果を示しており、それぞれの場合で四種類の線種は、信号光を切り出すためのOBPFとして理想フィルタおよび3dB帯域幅Δf3dBの異なる三種のガウス型フィルタを適用した場合の結果である。なお、(a)では、Δt=0なので、<t 1/2も常に0である。 FIG. 13 is a diagram showing values of σ P / μ P and <t m 2 > 1/2 with respect to the fiber length L for each condition. In FIGS. 13A, 13B, 13C, 13D, and 13E, the initial time difference between the pump light and the signal light is Δt = 0, 0.3, 0.5, 0.7. , 0.9 ps, and in each case, four types of lines are obtained by applying an ideal filter and three types of Gaussian filters having different 3 dB bandwidths Δf and 3 dB as OBPF for extracting signal light. It is a result. In (a), since Δt = 0, <t m 2 > 1/2 is always 0.

図13において、あるファイバ長における<t 1/2の値についてフィルタの違いによる結果の差異に注目すると、(b)から(e)すべての場合で、帯域幅の小さいフィルタを用いた方が、<t 1/2の値が小さくなっており、信号の時間位置ずれを補正する効果が高いと言える。この結果は、図4を用いて説明した通り、信号光に対して発生するXPMとOBPFによる帯域制限によってRetiming効果が得られ、さらにその効果はOBPFの帯域が狭い方が向上するとした考察内容を証明している。ただしOBPFの帯域幅を狭くしすぎると、信号光パルスの時間幅が広がって、時間軸で符号間干渉が発生するため好ましくなく、符号間干渉が発生しない範囲で帯域幅を狭くすることが重要である。また、(b)から(e)のすべての場合で、ファイバ長Lが長い方が、<t 1/2の値は小さくなっていて、信号の時間位置ずれ補正効果を高めるには、ファイバ長を長く設定した方がよいことがわかる。 In FIG. 13, when attention is paid to the difference in the result due to the difference in the filter with respect to the value of <t m 2 > 1/2 in a certain fiber length, a filter with a small bandwidth is used in all cases (b) to (e). However, the value of <t m 2 > 1/2 is smaller, and it can be said that the effect of correcting the time position shift of the signal is higher. As described with reference to FIG. 4, this result shows that the Retiming effect is obtained by band limitation by XPM and OBPF generated with respect to signal light, and the effect is that the narrower band of OBPF is improved. Prove that. However, if the bandwidth of the OBPF is too narrow, the time width of the signal light pulse widens and intersymbol interference occurs on the time axis, which is not preferable. It is important to narrow the bandwidth within a range where no intersymbol interference occurs. It is. Further, in all cases (b) to (e), the value of <t m 2 > 1/2 is smaller as the fiber length L is longer, and the effect of correcting the time position deviation of the signal is enhanced. It can be seen that it is better to set the fiber length longer.

一方、振幅安定化効果の程度の尺度となるσ/μの最小値について、OBPFの帯域幅の違いによる明確な差は見られないものの、Δtが大きくなるにつれて、σ/μの最小値が得られるファイバ長が大きくなっている。具体的には、(a)のΔt=0psの場合には、図10の結果でも示したとおり、σ/μが最小となるのがL=0.5km付近であり、信号光の振幅揺らぎを最小とすることを目的とした当初の設計と同じであるのに対し、(e)のΔt=0.9psの場合には、L=0.6km以上の値になっている。このことは、ポンプ光と信号光の初期時間差Δtが大きい場合には、XPMによる周波数シフト量が大きくなって、その後段のOBPFでパワーがより大きく除去されるため、大きな利得が必要であるという効果と、信号光のピークパワーを与える時間におけるポンプ光のパワーが小さいためにパラメトリック利得が小さくなるという効果との二つの効果のために、結果として十分なパラメトリック利得が得られるまでのファイバ長が長くなるためと考えられる。よって信号光がポンプ光と大きな初期時間差をもっている状況で振幅安定化を行うには、ファイバ長Lとして振幅安定化のみを考えて設定した値よりも大きな値を設定すべきである。なお、このことは本質的には、式(12)中のφp=γALを大きくすることであるため、ファイバ長Lを大きくする代わりにファイバの非線形定数γや、ポンプ光のピークパワーAを大きくしてもよい。 On the other hand, with respect to the minimum value of σ P / μ P that is a measure of the degree of the amplitude stabilization effect, although there is no clear difference due to the difference in the bandwidth of OBPF, as Δt increases, σ P / μ P The fiber length from which the minimum value can be obtained is increased. Specifically, in the case of Δt = 0 ps in (a), as shown in the result of FIG. 10, σ P / μ P has a minimum value around L = 0.5 km, and the amplitude of the signal light In contrast to the original design aimed at minimizing fluctuations, when Δt = 0.9 ps in (e), L = 0.6 km or more. This means that when the initial time difference Δt between the pump light and the signal light is large, the amount of frequency shift by XPM becomes large, and the power is removed by the subsequent OBPF, so that a large gain is necessary. The fiber length until a sufficient parametric gain is obtained as a result is due to the two effects of the effect and the effect that the parametric gain is reduced because the power of the pump light is small at the time when the peak power of the signal light is given. It is thought to be longer. Therefore, in order to perform amplitude stabilization in a situation where the signal light has a large initial time difference from the pump light, the fiber length L should be set to a value larger than a value set considering only amplitude stabilization. Since this essentially increases φp = γA 2 L in equation (12), instead of increasing the fiber length L, the nonlinear constant γ of the fiber and the peak power A of the pump light 2 may be increased.

これまでの検討では、信号光として単一のパルスを考え、振幅揺らぎやタイミング揺らぎを模擬するために、振幅の規定値に対する割合や、ポンプ光と信号光それぞれのピーク時間位置の相対時間差をある値に決め、パラメトリックプロセスによってそれらが補正される様子の解析を行ってきた。以下では、入力信号光としてパルス列を考え、それぞれのパルスがランダムな振幅揺らぎやタイミング揺らぎを持つ際に、本実施の形態のReshaping効果とRetiming効果によってそれらの揺らぎが補正される様子を検討し、数値シミュレーションを用いて現実的な条件のもとで光波形再生器および光波形再生方法としての最適条件を得る方法について説明する。数値シミュレーションにおいて想定した条件は次の通りである。   In the examination so far, a single pulse is considered as the signal light, and in order to simulate the amplitude fluctuation and timing fluctuation, there are the ratio to the specified value of the amplitude and the relative time difference between the peak time positions of the pump light and the signal light. We have determined the values and analyzed how they are corrected by the parametric process. In the following, a pulse train is considered as input signal light, and when each pulse has random amplitude fluctuations and timing fluctuations, the manner in which those fluctuations are corrected by the Reshaping effect and the Retiming effect of the present embodiment is examined. A method for obtaining an optimum condition as an optical waveform regenerator and an optical waveform reproduction method under realistic conditions using numerical simulation will be described. The conditions assumed in the numerical simulation are as follows.

ポンプ光として繰り返し周波数が160GHzのビート光を考え、ピークパワーはA=250mW(約24dBm)、中心波長は1550nmであるとする。このとき、ビート光の平均パワーは125mW(約21dBm)である。 Assuming that beat light having a repetition frequency of 160 GHz is considered as pump light, the peak power is A 2 = 250 mW (about 24 dBm), and the center wavelength is 1550 nm. At this time, the average power of the beat light is 125 mW (about 21 dBm).

入力する信号光として繰り返し周波数が160GHzの同位相パルス列を考え、各パルスの時間波形は電力半値幅が2.1psのガウス型であり、中心波長は1534.1nmとする。このとき、信号光とポンプ光の周波数差は2THzである。ポンプ光であるビート光に対する、信号光パルスのピーク振幅比としてα=0.555を用いることとし、信号光のピークパワー規定値μをμ=(Aα=77.0[mW]とおく。この規定値μは、後に信号光パルスにランダムな振幅揺らぎを与えた際の平均値となる。そして、強度変調などによるデータ変調は行わないものとする。この入力信号のパルス列に対して、振幅揺らぎとタイミング揺らぎを与える。 Considering an in-phase pulse train having a repetition frequency of 160 GHz as input signal light, the time waveform of each pulse is a Gaussian type with a half-power width of 2.1 ps, and the center wavelength is 1534.1 nm. At this time, the frequency difference between the signal light and the pump light is 2 THz. Α 0 = 0.555 is used as the peak amplitude ratio of the signal light pulse with respect to the beat light that is the pump light, and the peak power prescribed value μ p of the signal light is μ p = (Aα 0 ) 2 = 77.0 [ mW]. This prescribed value μ p is an average value when random amplitude fluctuation is given to the signal light pulse later. Data modulation by intensity modulation or the like is not performed. Amplitude fluctuation and timing fluctuation are given to the pulse train of this input signal.

振幅揺らぎに関しては、信号光ピークパワーの標準偏差σがピークパワー平均値μの10%である7.7mWとなるような正規分布乱数による揺らぎを与える。また、タイミング揺らぎに関しては、各パルスの中心位置(ピーク時間位置)を既定時間tからランダムにずらすこととし、ずれの量として平均値が0ps、標準偏差がσ=0.5psとなるような正規分布乱数を用いる。 As for the amplitude fluctuation, fluctuation by a normally distributed random number is given such that the standard deviation σ P of the signal light peak power is 7.7 mW which is 10% of the peak power average value μ P. As for timing fluctuation, the center position (peak time position) of each pulse is randomly shifted from the predetermined time t 0, and the average value is 0 ps and the standard deviation is σ T = 0.5 ps. Normal distributed random numbers are used.

以上の条件のもとで、信号光にビート光を時間的に同期させて重ね合わせ、非線形媒体である、非線形定数γがγ=12[1/W/km]の光ファイバに入力した場合に、光ファイバを伝搬し、そこで生じたパラメトリックプロセスによって波形の再生された出力信号光の波形および各種パラメータの値を得るシミュレーションを行う。なお、パラメトリックプロセスの後でポンプ光とアイドラ光を除去し、信号光のみを切り出すために使用するOBPFの形状として、原則としてガウス型を適用するものとする。   Under the above conditions, when the beat light and the signal light are temporally synchronized and superimposed, and input to an optical fiber having a nonlinear constant γ = 12 [1 / W / km], which is a nonlinear medium. Then, a simulation is performed to obtain the waveform of the output signal light and the values of various parameters that are propagated through the optical fiber and regenerated by the parametric process generated there. As a rule, a Gaussian shape is applied as the shape of the OBPF used to remove the pump light and idler light after the parametric process and cut out only the signal light.

まず、高非線形光ファイバのファイバ長Lを0kmから0.8kmまで変化させたときの、信号光の振幅およびタイミングの揺らぎ、そして信号品質が変化する様子をシミュレーションにより調べる。振幅揺らぎを定量的に評価する値として、パルスのピークパワーの標準偏差σを平均値μで割った値を採用すると、初期値はσ/μ=0.1である。またタイミング揺らぎを定量的に評価する値として、パルスの中心位置(ピークパワーを与える時間)の標準偏差σを採用すると、初期値はσ=0.5psである。さらに、信号品質を表すパラメータとしてよく用いられるQ値を考えるが、いま信号光のフォーマットとして、OOK方式で適用される強度変調を行わない信号パルス列を考えているため、Q値を信号パルス列の規定時間tにおける統計量として、パルス強度の平均値μを標準偏差σで割った値μ/σt=t0で定義する。なお、高非線形光ファイバのファイバ長Lを変化させるということは、式(9)〜式(12)におけるαを固定し、xのみを変化させることに相当する。よって、xの値が同じであれば、ファイバ長Lの代わりにポンプ光のピークパワーAや光ファイバの非線形定数γを変化させても、同じ結果が得られる。 First, the fluctuation of the signal light amplitude and timing and the change of the signal quality when the fiber length L of the highly nonlinear optical fiber is changed from 0 km to 0.8 km are examined by simulation. When a value obtained by dividing the standard deviation σ P of the peak power of the pulse by the average value μ P is adopted as a value for quantitatively evaluating the amplitude fluctuation, the initial value is σ P / μ P = 0.1. When the standard deviation σ T of the pulse center position (time to give peak power) is adopted as a value for quantitatively evaluating the timing fluctuation, the initial value is σ T = 0.5 ps. Furthermore, although a Q value often used as a parameter representing signal quality is considered, since a signal pulse train that does not perform intensity modulation applied in the OOK system is considered as a format of signal light, the Q value is defined as the signal pulse train. The statistical value at time t 0 is defined as a value μ P / σ P | t = t 0 obtained by dividing the average value μ P of the pulse intensity by the standard deviation σ P. Note that changing the fiber length L of the highly nonlinear optical fiber corresponds to fixing α in Expressions (9) to (12) and changing only x. Therefore, if the value of x is the same, the same result can be obtained even if the peak power A 2 of the pump light or the nonlinear constant γ of the optical fiber is changed instead of the fiber length L.

図14は、信号光を切り出すガウス型OBPFの帯域幅Δf3dBを三通りに変化させた場合の、横軸に示すファイバ長Lと、縦軸にそれぞれ示す、(a)パワー揺らぎを表すσ/μ、(b)タイミング揺らぎを表すσ、そして(c)Q値を表すμ/σt=t0の値との関係の、計算結果を示す図である。 FIG. 14 shows the fiber length L shown on the horizontal axis and (a) σ P representing the power fluctuation shown on the vertical axis when the bandwidth Δf 3 dB of the Gaussian OBPF that extracts the signal light is changed in three ways. It is a figure which shows the calculation result of the relationship with (/ P ), (b) (sigma) T showing timing fluctuation, and (c) value of ( micro | micron | mu) P / (sigma) P | t = t0 showing Q value.

図14(a)に示す結果より、初期値が0.1であった振幅揺らぎσ/μの値は、BPFの帯域幅Δf3dBによらず、ファイバ長Lが約0.6kmのときに最小となっていて、図10に示した、タイミング揺らぎがない場合に振幅ゆらぎが最小化されるファイバ長である0.5kmよりも長くなっている。これは、図13に示すように、入力信号光が持つタイミング揺らぎが大きくなるにつれて、出力信号光の振幅揺らぎが最小化されるファイバ長が長くなるという結果を反映している。またΔf3dBが大きい方が、振幅揺らぎも小さくなっている。 From the result shown in FIG. 14A, the value of the amplitude fluctuation σ P / μ P whose initial value was 0.1 is when the fiber length L is about 0.6 km regardless of the bandwidth Δf 3 dB of the BPF. 10 and is longer than 0.5 km, which is the fiber length shown in FIG. 10 where the amplitude fluctuation is minimized when there is no timing fluctuation. As shown in FIG. 13, this reflects the result that the fiber length at which the amplitude fluctuation of the output signal light is minimized becomes longer as the timing fluctuation of the input signal light becomes larger. In addition, the amplitude fluctuation is smaller as Δf 3 dB is larger.

一方、図14(b)に示す結果から、タイミング揺らぎσについては、ファイバ長Lが長くなるにつれて、初期値である0.5psから減少する。ここで、Δf3dB=0.2THzの場合のσの初期値が0.5psと異なる値であるが、これは符号間干渉に起因する数値計算誤差によるものであり、σの値がファイバ長とともに小さくなると、この誤差は解消される。ファイバ長Lが0.4kmより大きいとき、Δf3dBが小さい方がσも小さくなっており、OBPFの帯域幅が狭い方がタイミング揺らぎ補正能力が高いことがわかる。 On the other hand, from the result shown in FIG. 14B, the timing fluctuation σ T decreases from the initial value of 0.5 ps as the fiber length L increases. Here, the initial value of σ T in the case of Δf 3 dB = 0.2 THz is a value different from 0.5 ps. This is due to a numerical calculation error caused by intersymbol interference, and the value of σ T is As the length decreases, this error is eliminated. When the fiber length L is greater than 0.4 km, it can be seen that the smaller Δf 3 dB is, the smaller σ T is, and the smaller the OBPF bandwidth is, the higher the timing fluctuation correction capability is.

最後に図14(c)に示す結果から、信号の総合的な品質を表すQ値については、いずれのΔf3dBの場合についても、ファイバ長が0.6km付近で最大となっていて、振幅揺らぎが最小化される条件と一致している。このことから、振幅揺らぎが最小化されるファイバ長よりも大きなファイバ長では、振幅揺らぎが大きく増大し、それが支配的な要因となってQ値も劣化する関係にあるということがわかる。また、Δf3dBが最も小さい0.2THzのときに、最大のQ値が得られているが、これは振幅揺らぎとタイミング揺らぎのΔf3dB依存性のうち、タイミング揺らぎの方がQ値に影響するためと考えられる。よって、再生された信号の品質を向上させるには、帯域幅の小さなOBPFを用いた方がよいと結論づけられる。 Finally, from the results shown in FIG. 14 (c), the Q value representing the overall quality of the signal has the maximum fiber length in the vicinity of 0.6 km for any Δf 3 dB , and the amplitude fluctuations. Is consistent with the condition to minimize. From this, it can be seen that when the fiber length is larger than the fiber length at which the amplitude fluctuation is minimized, the amplitude fluctuation greatly increases, and this is a dominant factor and the Q value also deteriorates. In addition, the maximum Q value is obtained when Δf 3 dB is the smallest 0.2 THz. Of the amplitude fluctuation and the timing fluctuation, Δf 3 dB , the timing fluctuation affects the Q value. This is probably because of this. Therefore, it can be concluded that it is better to use OBPF with a small bandwidth in order to improve the quality of the reproduced signal.

このように、現実的な条件のもとでの光波形再生器の最適設計の検討結果として、フィルタの帯域をなるべく小さくした上で、ファイバ長をいくつに設定すればよいかが判明した。一方、ファイバ長を一定値に固定した上で、ポンプ光のピークパワーや信号光のパワーを変化させて同様の計算を行うことで最適化を行うことも可能である。なお、ここで得られた最適条件は、入力信号光が持つ振幅揺らぎやタイミング揺らぎの程度によって、変動するものと考えられる。   As described above, as a result of examination of the optimum design of the optical waveform regenerator under realistic conditions, it has been found that the fiber length should be set while reducing the filter band as much as possible. On the other hand, it is also possible to perform optimization by fixing the fiber length to a constant value and changing the peak power of the pump light and the power of the signal light to perform the same calculation. Note that the optimum condition obtained here is considered to vary depending on the amplitude fluctuation and timing fluctuation of the input signal light.

上記でQ値が最大となる条件、すなわちファイバ長Lを0.6kmとし、信号光を切り出すOBPFの帯域幅Δf3dBを0.2THzとしたときに出力される信号光と、入力信号光の強度時間波形アイパターンを図15に示す。図15(a)が入力信号光のアイパターンであり、図15(b)が出力信号光のアイパターンである。 The above conditions for maximizing the Q value, that is, the signal light output when the fiber length L is 0.6 km, and the bandwidth Δf 3 dB of the OBPF for cutting out the signal light is 0.2 THz, and the intensity of the input signal light The time waveform eye pattern is shown in FIG. FIG. 15A shows an eye pattern of input signal light, and FIG. 15B shows an eye pattern of output signal light.

図15の結果より、図15(a)の入力信号光アイパターンでは、パルスの振幅とタイミングに大きな揺らぎ(ジッタ)が見られるが、図15(b)の出力信号光アイパターンに注目すると、振幅とタイミングの双方の揺らぎが大幅に抑圧されていることがわかる。   From the result of FIG. 15, in the input signal light eye pattern of FIG. 15A, a large fluctuation (jitter) is seen in the amplitude and timing of the pulse, but when attention is paid to the output signal light eye pattern of FIG. It can be seen that fluctuations in both amplitude and timing are significantly suppressed.

図15(b)の結果では、横軸の時間が±3ps付近で強度のばらつきが見られるが、その理由は、この時間でのポンプ光の強度はほぼ零であり、信号光の強度はパラメトリック増幅を受けないため増えも減りもせず、最初に与えられた振幅と時間の揺らぎがそのまま残留しているためである。別の実施例として示すような、信号光の代わりにアイドラ光をOBPFで切り出した場合には、ポンプ光の強度が零の時間においてはアイドラ光が発生しないため、時間が±3ps付近の強度は零となり、振幅の揺らぎが発生することはなく、より強力な波形整形効果と高品質な波形出力が期待される。   In the result of FIG. 15B, the variation in intensity is observed when the time on the horizontal axis is around ± 3 ps. The reason is that the intensity of the pump light at this time is almost zero, and the intensity of the signal light is parametric. This is because the amplitude and time fluctuations that were initially given remain as they are because they are not subjected to amplification, and thus neither increase nor decrease. As shown in another embodiment, when idler light is cut out by OBPF instead of signal light, idler light is not generated when the pump light intensity is zero, so the intensity around time ± 3 ps is It becomes zero, and there is no fluctuation in amplitude, and a more powerful waveform shaping effect and high-quality waveform output are expected.

以下に示す図16および17に示す結果では、ポンプ光のピークパワーAと信号光のピークパワー平均値μをそれぞれ最適値から変化させた場合のQ値を計算し、ポンプ光と信号光のパワーが設計値からずれた場合の信号品質が変化する様子について確認する。 In the results shown in FIGS. 16 and 17 shown below to calculate the Q value when the peak power average value mu P peak power A 2 and the signal light of the pump light is changed from the optimum value, respectively, the pump light and the signal light Confirm that the signal quality changes when the power of the signal deviates from the design value.

はじめに、高非線形光ファイバのファイバ長を0.6km、入力信号光のピークパワーの平均値μを77.0mW、標準偏差σを7.7mWに固定したときに、ポンプ光である同期ビート光のピークパワーAを、設計値である250mW(約24dBm)から横軸に示すように変化させた場合に得られるQ値の計算結果を図16に示す。 First, when the fiber length of the highly nonlinear optical fiber is 0.6 km, the average value μ P of the peak power of the input signal light is fixed to 77.0 mW, and the standard deviation σ P is fixed to 7.7 mW, the synchronous beat that is the pump light FIG. 16 shows the calculation result of the Q value obtained when the peak power A 2 of light is changed from the design value of 250 mW (about 24 dBm) as shown on the horizontal axis.

図16に示す結果より、同期ビート光のピークパワーAが設計値24dBm付近でQ値が最大となっており、設計値から±0.3dBの範囲ではQ値の変化がほぼ平坦であるが、それ以上の範囲ではQ値は著しく減少している。よって、同期ビート光のピークパワーAの値に関しては、なるべく厳密に設計値どおりの値を設定すべきである。なお信号光のピークパワー平均値μを固定して、ビート光のピークパワーAを変化させることは、式(9)〜式(12)においてαとxの両方を変化させることに相当する。 From the results shown in FIG. 16, the peak power A 2 synchronization beat light has become Q value is the maximum near the design value 24 dBm, but the change in Q value in the range of ± 0.3 dB from the design value is substantially flat Above this range, the Q value is significantly reduced. Thus, for the value of the peak power A 2 synchronous optical beat, it should be set the value of the design values to possible critical. Note that secure the peak power average value mu P of the signal light, changing the peak power A 2 of the beat light is equivalent to varying both the α and x in formula (9) to (12) .

次にファイバ長を0.6km、ビート光のピークパワーをA=250mW(約24dBm)に固定し、信号光のピークパワー平均値μを77.0mW(約18.9dBm)から横軸に示すように変化させた場合に得られるQ値の計算結果を図17に示す。ただし、信号光ピークパワーの標準偏差と平均値の比σ/μは0.1に固定するものとし、平均値μの値に応じて標準偏差σの値も変化させる。 Next, the fiber length is fixed to 0.6 km, the peak power of the beat light is fixed to A 2 = 250 mW (about 24 dBm), and the peak power average value μ P of the signal light is changed from 77.0 mW (about 18.9 dBm) to the horizontal axis. FIG. 17 shows the calculation result of the Q value obtained when changing as shown. However, the ratio σ P / μ P between the standard deviation of the signal light peak power and the average value is fixed to 0.1, and the value of the standard deviation σ P is also changed according to the value of the average value μ P.

図17では、信号光のピークパワー平均値が設計値である18.9dBm付近でQ値が最大となっている。図17に示す結果から、信号光のピークパワー平均値が規定値から±0.3dB程度以上ずれるとQ値が急速に悪化するため、入力信号光のピークパワーの平均値に関してもポンプ光のピークパワーと同様、なるべく厳密に設計値どおりの値を設定すべきである。   In FIG. 17, the Q value is maximized in the vicinity of 18.9 dBm, which is the peak power average value of the signal light. From the results shown in FIG. 17, since the Q value rapidly deteriorates when the peak power average value of the signal light deviates about ± 0.3 dB or more from the specified value, the peak value of the pump light is also related to the average peak power of the input signal light As with power, you should set the value exactly as designed.

上述した数値シミュレーション結果から、現実的な条件のもとで、ビート光と信号光との間で発生するパラメトリック増幅にもとづく光波形再生の効果が確認され、また、Retiming効果にReshaping効果の両方が最適となる動作条件について確認できた。なお、得られた結果では、ASE雑音などの白色雑音は考慮されていないが、これを考慮した場合でも同様の結果が得られることとなる。   From the above-described numerical simulation results, the effect of optical waveform reproduction based on parametric amplification generated between the beat light and the signal light is confirmed under realistic conditions, and both the Retiming effect and the Reshaping effect are included. The optimum operating conditions were confirmed. In the obtained result, white noise such as ASE noise is not considered, but the same result can be obtained even when this is taken into consideration.

続いて、現実的な条件における本発明の光波形再生動作に関して、ポンプ光の形状による影響について考察する。具体的には、ポンプ光の形状として上記検討に用いたビート光の正弦波形状に加え、ガウス型の逆位相パルス列の形状とした場合についての結果を示す。なお逆位相パルス列とは、隣り合ったパルスどうしがπラジアンだけ位相シフトしているパルス列である。   Next, the influence of the shape of the pump light on the optical waveform reproduction operation of the present invention under realistic conditions will be considered. Specifically, the results for the case of using a Gaussian antiphase pulse train shape in addition to the sine wave shape of the beat light used in the above examination as the shape of the pump light are shown. Note that the anti-phase pulse train is a pulse train in which adjacent pulses are phase-shifted by π radians.

異なる形状のポンプ光を用い、信号光を切り出すための帯域通過光フィルタとして3dB帯域幅が0.2THzのガウス型フィルタを用いた場合の、ファイバ長Lに対する出力信号光のQ値を図18に示す。   FIG. 18 shows the Q value of the output signal light with respect to the fiber length L in the case where a Gaussian filter having a 3 dB bandwidth of 0.2 THz is used as a bandpass optical filter for cutting out the signal light using pump lights having different shapes. Show.

図18では、ポンプ光の形状として、(a)繰り返し周波数がf=160GHzであるビート光、(b)繰り返し周波数が160GHzで、電力半値幅ΔtFWHMが2.5psであるガウス型の逆位相パルス列、そして(c)繰り返し周波数が160GHzで、電力半値幅ΔtFWHMが1.5psであるガウス型の逆位相パルス列を用いている。なお、ポンプ光の形状とファイバ長以外の条件は、図15に示す結果を得たときのものと同じである。図18に示す結果から、(c),(b),(a)の順にQ値の最大値が大きいので、この結果だけを見れば、ポンプ光の形状としてはパルス型で時間幅の小さい方が、波形再生能力は高いように思えるが、以下に説明するように事実はそれとは異なる。 In FIG. 18, the shape of the pump light is as follows: (a) beat light with a repetition frequency of f B = 160 GHz, (b) Gaussian antiphase with a repetition frequency of 160 GHz and a power half-value width Δt FWHM of 2.5 ps. A pulse train, and (c) a Gaussian antiphase pulse train having a repetition frequency of 160 GHz and a power half width Δt FWHM of 1.5 ps are used. The conditions other than the shape of the pump light and the fiber length are the same as those obtained when the results shown in FIG. 15 are obtained. From the results shown in FIG. 18, the maximum value of Q is larger in the order of (c), (b), (a). From this result alone, the shape of the pump light is pulse type and the time width is smaller. However, although the waveform reproduction ability seems to be high, the fact is different from that as described below.

上記の三種類のポンプ光形状のそれぞれの場合について、図18で最大のQ値を与えるファイバ長において出力される信号光の強度時間波形アイパターンを図19に示す。なお、図19(a)、(b)、(c)は、それぞれ図18(a)、(b)、(c)に対応している。アイパターンから波形品質を評価するとき、Q値として定量化されるのは時間t=0psにおけるパワーの揺らぎである。図19において、t=0psにおけるパワー揺らぎに関して言えば、(c)の結果が最も良好であり、この事実は図18に示される大きなQ値として反映されている。しかしながら、t=0ps以外の時間におけるパワーの揺らぎを考慮すると、(a)のビート光を用いた場合の結果が最も良好である。総合的な信号品質を考えると、(a),(b),(c)の順に望ましい。時間幅の小さいパルス形状のポンプ光を用いた場合に、t=0ps以外の時間における強度揺らぎが大きくなる理由を以下に示す。   FIG. 19 shows intensity time waveform eye patterns of signal light output at the fiber length giving the maximum Q value in FIG. 18 for each of the above three types of pump light shapes. FIGS. 19A, 19B, and 19C correspond to FIGS. 18A, 18B, and 18C, respectively. When the waveform quality is evaluated from the eye pattern, power fluctuation at time t = 0 ps is quantified as the Q value. In FIG. 19, regarding the power fluctuation at t = 0 ps, the result of (c) is the best, and this fact is reflected as a large Q value shown in FIG. However, when power fluctuations at times other than t = 0 ps are taken into consideration, the result when the beat light of (a) is used is the best. Considering the total signal quality, it is desirable in the order of (a), (b), (c). The reason why the intensity fluctuation at times other than t = 0 ps becomes large when pulse-shaped pump light having a small time width is used will be described below.

図20は、上記三種類のポンプ形状それぞれの場合について、パラメトリックプロセスの後に、3dB帯域幅が0.2THzのガウス型フィルタであるOBPFにより信号光を切り出したときの強度時間波形を示している。なお、図20(a)、(b)、(c)は、それぞれ図18(a)、(b)、(c)に対応している。また、実線はファイバ長LがL=0.5kmのときの信号光波形、点線はファイバ入射時(L=0km)での信号光波形を示している。したがって、点線で示されているファイバ入射時の波形は(a),(b),(c)すべての場合で同じである。   FIG. 20 shows intensity time waveforms when signal light is cut out by OBPF, which is a Gaussian filter having a 3 dB bandwidth of 0.2 THz, after the parametric process for each of the above three types of pump shapes. 20A, 20B, and 20C correspond to FIGS. 18A, 18B, and 18C, respectively. The solid line shows the signal light waveform when the fiber length L is L = 0.5 km, and the dotted line shows the signal light waveform when the fiber is incident (L = 0 km). Therefore, the waveform at the time of fiber incidence indicated by a dotted line is the same in all cases (a), (b), and (c).

図20で、規定時間がt=0psおよび6.25psであるパルスに注目すると、点線と実線とを比較すれば、(a),(b),(c)の順に波形が劣化していることがわかる。特に(c)の場合には、規定時間の谷間であるt=3ps付近における成分が大きくなっていて、規定時間がt=0psおよび6.25psである二つのパルスを判別することはもはやできない。図19(c)でt=0ps以外の成分、つまりパルスどうしの谷間の成分が大きくなっているのは、このような現象によるものである。 In FIG. 20, when attention is paid to the pulses whose specified times are t 0 = 0 ps and 6.25 ps, when the dotted line and the solid line are compared, the waveforms deteriorate in the order of (a), (b), and (c). I understand that. In particular, in the case of (c), the component in the vicinity of t = 3 ps that is the valley of the specified time is large, and it is no longer possible to discriminate between two pulses having the specified times t 0 = 0 ps and 6.25 ps. . In FIG. 19C, the components other than t = 0 ps, that is, the components of the valleys between pulses are increased due to such a phenomenon.

この現象を調べるため、図20に示す場合において、OBPFを通過幅2THzの理想フィルタに換えた場合の結果を図21に示す。なお、図20と同様に、実線はファイバ長LがL=0.5kmのときの信号光波形、点線はファイバ入射時(L=0km)での信号光波形を示している。図21の実線で示されているL=0.5kmのときのそれぞれの波形について、規定時間がt=0psおよび6.25psであるパルスに注目すると、波形ひずみが(a),(b),(c)の順に大きくなっている。 In order to investigate this phenomenon, in the case shown in FIG. 20, the result when OBPF is replaced with an ideal filter having a pass width of 2 THz is shown in FIG. As in FIG. 20, the solid line indicates the signal light waveform when the fiber length L is L = 0.5 km, and the dotted line indicates the signal light waveform when the fiber is incident (L = 0 km). For each waveform when L = 0.5 km shown by the solid line in FIG. 21, when attention is paid to the pulses whose specified times are t 0 = 0 ps and 6.25 ps, the waveform distortion is (a), (b). , (C) in order.

図21(c)における規定時間が0psおよび6.25psであるパルスのみを拡大して図22に示す。図22では、L=0.5kmにおける信号光、入射時の信号光、そして入射時のポンプ光の強度時間波形をそれぞれ実線、点線、そして破線で示している。パラメトリックプロセスが飽和に至るまでの条件では、ポンプ光の瞬時的な強度が大きいほど利得が大きく、逆にポンプ光強度が小さいと利得も小さい。つまり、ポンプ光の強度がピーク値を持つ規定時間において利得が最も大きく、規定時間から離れるにしたがって、利得は小さくなる。時間幅の短いポンプ光を用いた場合、ポンプ光強度の時間的な変化は急峻であり、規定時間からずれるにしたがってパラメトリック利得が急激に減少する。図22から、信号光が入射時に大きなタイミング揺らぎを持っている場合、信号光成分のうち、規定時間に近い一部分のみが利得を得て増幅され、一方で規定時間から離れた成分は利得を受けず変化しないため、結果的に信号光の波形がひずむことになる。   Only the pulses with the specified times of 0 ps and 6.25 ps in FIG. 21C are enlarged and shown in FIG. In FIG. 22, the intensity time waveforms of the signal light at L = 0.5 km, the signal light at the time of incidence, and the pump light at the time of incidence are indicated by a solid line, a dotted line, and a broken line, respectively. Under conditions until the parametric process reaches saturation, the gain increases as the instantaneous intensity of the pump light increases, and conversely, the gain decreases as the pump light intensity decreases. That is, the gain is greatest at a specified time when the intensity of the pump light has a peak value, and the gain decreases as the distance from the specified time increases. When pump light with a short time width is used, the temporal change in pump light intensity is steep, and the parametric gain decreases rapidly as it deviates from the specified time. From FIG. 22, when the signal light has a large timing fluctuation at the time of incidence, only a part of the signal light component that is close to the specified time is gained and amplified, while the component that is away from the specified time receives the gain. As a result, the waveform of the signal light is distorted.

一方、図22と同様に、図21(a)における、規定時間が0psおよび6.25psであるパルスの部分のみを拡大し、さらに入射時のポンプ光波形を破線で示した結果を図23に示す。図23では、ポンプ光が正弦波形状のビート光であり、強度は規定時間をピークとして、時間的に緩やかに減少している。その結果、入射した信号光が大きな時間ずれを持っていたとしても、信号光成分全体としてパラメトリック利得を得ており、大きな波形ひずみは見られない。このような効果はポンプ光の時間幅が大きいほど得られ、またその効果は正弦波形状のビート光を用いたときが最大である。   On the other hand, as in FIG. 22, only the part of the pulse whose specified times are 0 ps and 6.25 ps in FIG. 21A is enlarged, and the pump light waveform at the time of incidence is shown by a broken line in FIG. Show. In FIG. 23, the pump light is sinusoidal beat light, and the intensity gradually decreases with the peak at a specified time. As a result, even if the incident signal light has a large time shift, a parametric gain is obtained as the entire signal light component, and no large waveform distortion is observed. Such an effect is obtained as the time width of the pump light is increased, and the effect is maximum when sinusoidal beat light is used.

図21〜23で示したように、ポンプ光の時間幅が短く、信号光が大きな時間揺らぎをもっているときに、信号光の波形がひずむことがわかった。ここで図20に示す結果に立ち返ると、ポンプ光の時間幅が短いときにひずんだ信号光の成分が、狭帯域OBPFを通過して帯域制限されることで、パルスどうしの谷間の成分に変換されたのがわかる。より詳細に言えば、ポンプ光の時間幅が短い場合、ポンプ光強度の時間的な変化の度合いが急峻であり、そのため時間揺らぎの大きな信号とポンプ光との間で発生するXPMによる位相シフトの時間変化も急峻となる。その結果、信号光のピーク時間位置における成分の瞬時周波数がより大きく変化して光スペクトラムが広がり、狭帯域のOBPFを通過する際に強度が大きく抑圧されるのである。一方、パルスの谷間の成分は、ポンプ光の強度がほぼ0であることからXPMの影響を受けず、そのままOBPFを通過する。よって信号光パルスどうしの谷間の成分はそのままで、ピーク時間位置の成分が抑圧され、結果として谷間の成分がピーク時間位置の成分より相対的に大きくなるのである。   As shown in FIGS. 21 to 23, it was found that the waveform of the signal light is distorted when the time width of the pump light is short and the signal light has a large time fluctuation. Returning to the results shown in FIG. 20, the component of the signal light distorted when the time width of the pump light is short passes through the narrow band OBPF and is band-limited, so that it is converted into a component between valleys of pulses. You can see that More specifically, when the time width of the pump light is short, the degree of temporal change in the pump light intensity is steep, and therefore, the phase shift due to XPM generated between the signal having a large time fluctuation and the pump light. Time change also becomes steep. As a result, the instantaneous frequency of the component at the peak time position of the signal light changes more greatly, the optical spectrum spreads, and the intensity is greatly suppressed when passing through a narrow band OBPF. On the other hand, the pulse valley component is not affected by XPM because the intensity of the pump light is almost 0, and passes through the OBPF as it is. Therefore, the peak component at the peak time position is suppressed while keeping the valley component between the signal light pulses, and as a result, the component at the valley is relatively larger than the component at the peak time position.

以上のようなプロセスを経たことで、ポンプ光の時間幅が短い場合には、図19(c)に見られるような、パルスどうしの谷間での大きな揺らぎ成分が発生するのである。結局、現実的な条件のもとで本発明の波形再生方法を適用する際、総合的な波形品質を考えると、ポンプ光として正弦波形状のビート光を用いることが最良であると結論付けられる。   As a result of the above process, when the time width of the pump light is short, a large fluctuation component is generated between the valleys of the pulses as shown in FIG. 19C. After all, when applying the waveform reproduction method of the present invention under realistic conditions, it can be concluded that it is best to use sinusoidal beat light as pump light, considering the overall waveform quality. .

さらに、本発明の波形再生器へ入力する信号光の品質を考えたとき、ポンプ光の時間幅が大きいほどタイミング揺らぎの許容量が大きくなり、ポンプ光としてビート光を用いたときが最大となる。その結果、本発明の波形再生方法を適用して波形再生中継伝送を行う場合、時間幅の短いパルス形状のポンプ光を用いるよりも、ビート光を用いた方が中継間隔を増大させられるため、伝送システムのコストを考える上で経済的である。しかしながら、本発明で用いるポンプ光はビート光に限られるものではない。すなわち、21〜23に示す場合は、信号光が比較的大きな時間揺らぎをもっている場合であって、たとえば信号光のタイミング揺らぎが小さいときは、ポンプ光としてパルス幅の小さいパルスを用いた場合でも、ポンプ光としてビート光を用いた場合と同等の結果が得られるものと考えられる。したがって、想定される信号光のタイミングゆらぎを考慮し、ポンプ光の時間幅を適宜選択すればよい。   Further, when considering the quality of the signal light input to the waveform regenerator of the present invention, the greater the time width of the pump light, the greater the allowable amount of timing fluctuation, and the maximum when beat light is used as the pump light. . As a result, when performing waveform reproduction relay transmission by applying the waveform reproduction method of the present invention, it is possible to increase the repeat interval by using beat light rather than using pulse-shaped pump light with a short time width. It is economical in considering the cost of the transmission system. However, the pump light used in the present invention is not limited to beat light. That is, in the cases shown in 21 to 23, the signal light has a relatively large time fluctuation. For example, when the timing fluctuation of the signal light is small, even when a pulse having a small pulse width is used as the pump light, It is considered that the same result as that obtained when beat light is used as pump light can be obtained. Therefore, the time width of the pump light may be appropriately selected in consideration of the assumed timing fluctuation of the signal light.

以上が、本発明の光波形再生方法に関する現象の解明と、最適設計方法の説明である。ここで得られた知見を元に、以下ではビットレートが160Gbit/sであり、長距離光ファイバ伝送を行って品質が劣化した超高速光信号に対して本発明を適用した信号再生について、数値シミュレーションと実験によりその効果を確認する。   The above is the elucidation of the phenomenon related to the optical waveform reproduction method of the present invention and the explanation of the optimum design method. Based on the knowledge obtained here, the following is a numerical value for signal regeneration in which the present invention is applied to an ultrahigh-speed optical signal whose bit rate is 160 Gbit / s and quality is degraded by long-distance optical fiber transmission. The effect is confirmed by simulation and experiment.

まず、数値シミュレーションの結果を示す。伝送させる信号は、ビットレートが160Gbit/sで、個々の光パルスは電力半値幅が2.1psのガウス型形状を持ち、RZ−OOKもしくはRZ−DPSK変調方式で擬似ランダム符号(Pseudo random bit stream;PRBS)によるデータ変調を行ったものである。波長1.55μmにおける群速度分散値が4.67ps/nm/km、分散スロープが0.05ps/nm/km、伝搬損失が0.2dB/km、非線形定数が1.46W−1km−1である非零分散シフト光ファイバ68kmと、群速度分散値が−90ps/nm/km、分散スロープが−0.965ps/nm/km、伝搬損失が0.2dB/km、非線形定数が2.03W−1km−1で長さが3.52kmの分散補償光ファイバで光伝送路の1スパンを構成し、合計3スパンからなる光伝送路を考える。光伝送路では1スパンごとに光増幅が適用されているものとし、各スパンへの光信号入力平均パワーを10dBmとする。 First, the result of numerical simulation is shown. A signal to be transmitted has a bit rate of 160 Gbit / s, each optical pulse has a Gaussian shape with a power half width of 2.1 ps, and a pseudo random code (Pseudo random bit stream) using an RZ-OOK or RZ-DPSK modulation method. ; Data modulated by PRBS). The group velocity dispersion value at a wavelength of 1.55 μm is 4.67 ps / nm / km, the dispersion slope is 0.05 ps / nm 2 / km, the propagation loss is 0.2 dB / km, and the nonlinear constant is 1.46 W −1 km −1. A non-zero dispersion shifted optical fiber 68 km, a group velocity dispersion value of −90 ps / nm / km, a dispersion slope of −0.965 ps / nm 2 / km, a propagation loss of 0.2 dB / km, and a nonlinear constant of 2. One span of an optical transmission line is formed by a dispersion-compensating optical fiber of 03W −1 km −1 and a length of 3.52 km, and an optical transmission line consisting of a total of three spans is considered. In the optical transmission line, optical amplification is applied for each span, and the average optical signal input power to each span is 10 dBm.

変調方式としてRZ−OOKを用いた際に3スパン伝送させた後の(a)光信号強度波形と、(b)フォトダイオードで受光して得られた電気信号の強度波形アイパターンを図24に示す。同様に、変調方式としてRZ−DPSKを用いた際のアイパターンを図25に示す。なお電気信号は、ビットレートの0.7倍の帯域を持つフォトダイオードで直接検波して得たものと仮定し、さらにRZ−DPSK信号については、1ビット遅延干渉計を経た後でバランス受信したものとする。図24から、RZ−OOK信号は長距離伝送によってタイミングジッタと振幅ジッタの両方を持つことがわかる。これらのジッタは主に光伝送路を構成する光ファイバの非線形効果に起因し、特にタイミングジッタはチャネル内XPM、振幅ジッタはチャネル内FWMと呼ばれる現象によるものと考えられる。図24(b)から得られるQ値は7.0である。一方、図25に示すRZ−DPSK信号の結果では、RZ−OOKの結果と比較してタイミングジッタは小さいが、大きな振幅ジッタが発生している。これは、RZ−DPSK信号の場合、すべてのビットスロットに光パルスが存在していて、タイミングジッタの原因となるチャネル内XPMは抑圧される一方で、振幅ジッタの原因となるチャネル内FWMが増大しているためと考えられる。図25(b)から得られるQ値は9.55である。   FIG. 24 shows (a) an optical signal intensity waveform after three span transmission when RZ-OOK is used as a modulation method, and (b) an intensity waveform eye pattern of an electric signal obtained by receiving light with a photodiode. Show. Similarly, FIG. 25 shows an eye pattern when RZ-DPSK is used as the modulation method. It is assumed that the electrical signal was obtained by direct detection with a photodiode having a bandwidth 0.7 times the bit rate, and the RZ-DPSK signal was received in balance after passing through a 1-bit delay interferometer. Shall. FIG. 24 shows that the RZ-OOK signal has both timing jitter and amplitude jitter due to long-distance transmission. These jitters are mainly due to the nonlinear effect of the optical fiber constituting the optical transmission line. In particular, the timing jitter is considered to be due to a phenomenon called intra-channel XPM, and the amplitude jitter is called intra-channel FWM. The Q value obtained from FIG. 24B is 7.0. On the other hand, in the result of the RZ-DPSK signal shown in FIG. 25, the timing jitter is small as compared with the result of RZ-OOK, but a large amplitude jitter occurs. This is because, in the case of the RZ-DPSK signal, optical pulses are present in all bit slots, and the intra-channel XPM that causes timing jitter is suppressed, while the intra-channel FWM that causes amplitude jitter increases. It is thought to be because. The Q value obtained from FIG. 25 (b) is 9.55.

このように、ビットレートが160Gbit/sの超高速信号は、200kmを超える長距離伝送において、主に光ファイバの非線形効果によって品質が劣化する。この品質が劣化した信号に対して、パラメトリックプロセスにもとづく本実施の形態の光再生方法を適用し、品質を向上させる。パラメトリックプロセスを発生させるためのHNLFについて、非線形定数γを12W−1km−1、長さを0.5kmとする。ポンプ光は繰り返し周波数が160GHzの同期ビート光であり、HNLFへ入力する際の平均パワーを21dBmとする。このとき、ビート光のピークパワーは250mWである。信号光をHNLFへ入力する際の平均パワーを、変調方式がRZ−OOKのときは12.5dBm、RZ−DPSKのときは15.4dBmとし、これらの値は信号光パルスの規定時間におけるパワーの平均値が77.0mWとなるように設定したものである。HNLF,ポンプ光入力パワー、そして信号光入力パワーを以上の条件に設定することで、上記検討で述べたように、パラメトリックプロセスによる振幅安定化機構が最適化されることになる。なお図13の結果で示したように、信号光のタイミングジッタが大きければ、振幅安定化が最適化されるためのファイバ長を0.5kmより長く設定すべきであるが、今考えている信号光のタイミングジッタの大きさは比較的小さいため、ファイバ長を0.5kmのままとした。また、HNLFを伝搬後に信号光を切り出すOBPFとして、3dB帯域幅が0.3THzであるガウス型フィルタを用いる。 As described above, the quality of an ultrahigh-speed signal having a bit rate of 160 Gbit / s deteriorates mainly due to the nonlinear effect of the optical fiber in long-distance transmission exceeding 200 km. The optical reproduction method according to the present embodiment based on the parametric process is applied to the signal with degraded quality to improve the quality. As for the HNLF for generating the parametric process, the nonlinear constant γ is set to 12 W −1 km −1 and the length is set to 0.5 km. The pump light is synchronous beat light with a repetition frequency of 160 GHz, and the average power when input to the HNLF is 21 dBm. At this time, the peak power of the beat light is 250 mW. The average power when the signal light is input to the HNLF is 12.5 dBm when the modulation method is RZ-OOK, and 15.4 dBm when the modulation method is RZ-DPSK. These values are the power of the signal light pulse at the specified time. The average value is set to 77.0 mW. By setting the HNLF, the pump light input power, and the signal light input power to the above conditions, the amplitude stabilization mechanism based on the parametric process is optimized as described above. As shown in the results of FIG. 13, if the timing jitter of the signal light is large, the fiber length for optimizing the amplitude stabilization should be set longer than 0.5 km. Since the magnitude of the optical timing jitter is relatively small, the fiber length was kept at 0.5 km. In addition, a Gaussian filter having a 3 dB bandwidth of 0.3 THz is used as the OBPF that cuts out signal light after propagating through the HNLF.

図26は、図24と対応させた、再生されたRZ−OOK信号の(a)光信号および(b)電気信号の強度時間波形アイパターンを示している。「マーク」を表す光パルスの規定時間における成分の揺らぎに注目すると、振幅ジッタとタイミングジッタの両方が大幅に抑圧されているのがわかる。図26(b)から得られるQ値は12.5であり、再生前の7.0から大幅に向上している。一方、「マーク」部分におけるパルスのピークパワーに対して、大幅に小さなパワーである「スペース」部分に注目し、図26と図24の結果を比較すると、規定時間において「マーク」部分に対する「スペース」部分の強度比が図26では増大していることがわかる。これは、光増幅の際に発生する自然放出光雑音や、チャネル内FWMによって発生する「ゴーストパルス」と呼ばれる成分が、同期ビート光とのパラメトリックプロセスによって利得を得て、成長したものである。このように増大した「スペース」の成分は、非特許文献1の方法などで知られている、「光スレショルダ」を適用することで抑圧可能である。しかし図26の結果では、そのようなスレショルダを適用しなくとも、「マーク」部分の揺らぎを大幅に抑圧したことで、再生前よりもQ値が大幅に向上するという結果が得られているのである。   FIG. 26 shows intensity time waveform eye patterns of (a) the optical signal and (b) the electric signal of the reproduced RZ-OOK signal corresponding to FIG. When attention is paid to the fluctuation of the component in the specified time of the optical pulse representing the “mark”, it can be seen that both the amplitude jitter and the timing jitter are greatly suppressed. The Q value obtained from FIG. 26B is 12.5, which is significantly improved from 7.0 before reproduction. On the other hand, focusing on the “space” portion, which is significantly smaller than the peak power of the pulse in the “mark” portion, and comparing the results of FIG. 26 and FIG. It can be seen that the intensity ratio of the portion increases in FIG. This is the result of growth of spontaneous emission light noise generated during optical amplification and a component called “ghost pulse” generated by intra-channel FWM, gained by a parametric process with synchronous beat light. Such an increased “space” component can be suppressed by applying an “optical thresholder” known by the method of Non-Patent Document 1. However, in the result of FIG. 26, even if such a threshold is not applied, the result that the Q value is greatly improved as compared with before reproduction is obtained by greatly suppressing the fluctuation of the “mark” portion. It is.

一方、図27は、図25と対応させた、再生されたRZ−DPSK信号の(a)光信号および(b)電気信号の強度時間波形アイパターンを示している。図25で信号品質の劣化要因として支配的であった振幅ジッタは大幅に抑圧されていることがわかる。図27(b)から得られるQ値は28.4であり、再生前の9.55から大幅に向上している。なお、RZ−DPSK信号が大きなタイミングジッタを持つとき、同期ビート光によるパラメトリック利得を得る際、同時にXPMによる位相シフトも得ることになり、その大きさは時間ずれの大きさに依存する。つまり時間ずれが位相ずれへと変換され、さらにPSK信号では検波時に位相ずれが強度ずれに変換されるため、Q値の劣化あるいはビットエラーレートの増大へとつながる。しかし、図27(b)では、光信号の位相揺らぎが増大することで電気信号の強度揺らぎが増大する効果よりも、光波形の強度揺らぎを大幅に低減したことで電気信号の強度揺らぎを抑圧する効果の方が高く、結果的にQ値が大幅に向上するという結果が得られているのである。   On the other hand, FIG. 27 shows intensity time waveform eye patterns of (a) optical signal and (b) electric signal of the regenerated RZ-DPSK signal corresponding to FIG. In FIG. 25, it can be seen that the amplitude jitter, which was dominant as a signal quality degradation factor, is greatly suppressed. The Q value obtained from FIG. 27B is 28.4, which is a significant improvement from 9.55 before reproduction. When the RZ-DPSK signal has a large timing jitter, when obtaining the parametric gain by the sync beat light, a phase shift by XPM is also obtained at the same time, and the magnitude depends on the time deviation. That is, the time lag is converted into a phase lag, and furthermore, in the PSK signal, the phase lag is converted into an intensity lag at the time of detection, leading to deterioration of the Q value or an increase in the bit error rate. However, in FIG. 27B, the intensity fluctuation of the electric signal is suppressed by greatly reducing the intensity fluctuation of the optical waveform, rather than the effect of increasing the intensity fluctuation of the electric signal by increasing the phase fluctuation of the optical signal. As a result, the Q value is greatly improved.

RZ−DPSK信号を長距離伝送させる場合、光波形が図25(a)に示すように大きな振幅ジッタを持っていると、Gordon−Mollenauer効果と呼ばれる、振幅ジッタが伝送路中の非線形効果に起因する自己位相変調によって位相ジッタに変換される現象により、その後の伝送を通じて受光後の品質がさらに劣化することがある。そこで本実施の形態の光波形再生方法を適用すると、同期ビート光とのXPMによって信号光のタイミングジッタが変換されて位相ジッタが多少増大したとしても、振幅揺らぎを大幅に抑圧することによって、その後の光伝送において発生し得るGordon−Mollenauer効果を低減し、最終的に信号光が持つ位相ジッタを低減し、信号品質を高めることができると期待される。   When transmitting an RZ-DPSK signal over a long distance, if the optical waveform has a large amplitude jitter as shown in FIG. 25 (a), the amplitude jitter called the Gordon-Mollenauer effect is caused by a nonlinear effect in the transmission path. Due to the phenomenon of being converted into phase jitter by self-phase modulation, the quality after light reception may be further deteriorated through subsequent transmission. Therefore, when the optical waveform reproduction method of this embodiment is applied, even if the timing jitter of the signal light is converted by the XPM with the synchronized beat light and the phase jitter is slightly increased, the amplitude fluctuation is greatly suppressed, It is expected that the Gordon-Molenauer effect that can occur in the optical transmission of the optical signal is reduced, the phase jitter of the signal light is finally reduced, and the signal quality can be improved.

以上の結果から、本実施の形態の効果が数値シミュレーションを用いて実証された。   From the above results, the effect of the present embodiment was verified using numerical simulation.

次に、本発明の実施例としての光波形再生器を作製し、その光3R波形再生の効果を実験により確認した。以下では、信号光発生器を用いて信号光を発生させ、発生させた信号光に対して、実施例の係る光波形再生器を用いて、光3R波形再生を行なうこととする。図28は、160Gbit/sのOTDM信号を発生させる信号光発生器500の構成を説明する図である。図29は、発生させたOTDM信号に対して、光3R波形再生を行う実施例に係る光波形再生器200の構成を説明する図である。   Next, an optical waveform regenerator as an example of the present invention was manufactured, and the effect of the optical 3R waveform reproduction was confirmed by experiments. In the following, signal light is generated using a signal light generator, and optical 3R waveform reproduction is performed on the generated signal light using the optical waveform regenerator according to the embodiment. FIG. 28 is a diagram illustrating the configuration of a signal light generator 500 that generates an OTDM signal of 160 Gbit / s. FIG. 29 is a diagram illustrating a configuration of an optical waveform regenerator 200 according to an embodiment that performs optical 3R waveform reproduction on the generated OTDM signal.

図28に示すように、信号光発生器500は、信号発生器501から10Gbit/s(正確には9.95328Gbit/s)のデータ信号と、繰り返し周波数10GHz(正確には9.95328GHz)のクロック信号を生成させる。生成したクロック信号により、光パルス光源502を駆動し、中心波長が1545nm、パルス幅2.0[ps]で繰り返し周波数が10GHzの光パルス列を生成させる。   As shown in FIG. 28, the signal light generator 500 includes a data signal of 10 Gbit / s (exactly 9.95328 Gbit / s) from the signal generator 501 and a clock with a repetition frequency of 10 GHz (exactly 9.95328 GHz). Generate a signal. The optical pulse light source 502 is driven by the generated clock signal to generate an optical pulse train having a center wavelength of 1545 nm, a pulse width of 2.0 [ps], and a repetition frequency of 10 GHz.

生成させた光パルス列とデータ信号をニオブ酸リチウム強度変調器503に入力させる。強度変調器503を、光パルス列の入力タイミングと同期しているパターン長が231−1の擬似ランダム符号(PRBS)であるデータ信号で駆動することによって、パルス幅2.0[ps]の10Gbit/sの信号光を発生させる。この信号光をOTDM多重器504で時分割多重させて、最終的に160Gbit/s のOTDM信号を発生させた。なお、本実験において採用したビットレートは正確には159.25Gbit/sであるが、通例に従い以下では160Gbit/sと記述する。 The generated optical pulse train and data signal are input to the lithium niobate intensity modulator 503. By driving the intensity modulator 503 with a data signal that is a pseudo random code (PRBS) having a pattern length of 2 31 −1 synchronized with the input timing of the optical pulse train, 10 Gbits having a pulse width of 2.0 [ps] are obtained. / S signal light is generated. This signal light was time-division multiplexed by the OTDM multiplexer 504 to finally generate an OTDM signal of 160 Gbit / s. The bit rate employed in this experiment is precisely 159.25 Gbit / s, but is described below as 160 Gbit / s as usual.

このOTDM信号の品質を故意に劣化させるために、160Gbit/sのOTDM信号を、光増幅器505とこの光増幅器505の後段に配置されるノンゼロ分散シフト光ファイバ(non-zero dispersion shifted optical fiber:NZ-DSF)506と分散補償光ファイバ(dispersion compensating optical fiber:DCF)507で構成される信号品質劣化部510に入力させる。なお、この信号品質劣化部510は合計3段接続し、OTDM信号を伝送する。   In order to intentionally degrade the quality of this OTDM signal, a 160 Gbit / s OTDM signal is converted into an optical amplifier 505 and a non-zero dispersion shifted optical fiber (NZ) disposed downstream of the optical amplifier 505. -DSF) 506 and a dispersion compensating optical fiber (DCF) 507 are input to a signal quality deterioration unit 510. The signal quality degradation unit 510 is connected in a total of three stages and transmits an OTDM signal.

OTDM信号を伝送するNZ‐DSF506は標準のシングルモード光ファイバ(single mode optical fiber:SMF)に比較して分散値が波長1550nm帯において約1/4であるためにパルス波形がより歪みにくい。そのため、非線形光学効果による品質劣化がより起きやすいファイバである。   The NZ-DSF 506 that transmits an OTDM signal has a dispersion value of about ¼ in the wavelength 1550 nm band as compared with a standard single mode optical fiber (SMF), so that the pulse waveform is less distorted. Therefore, the fiber is more susceptible to quality degradation due to the nonlinear optical effect.

3段の信号品質劣化部510を伝送させた時の、信号品質劣化の効果を確認するために、帯域500GHz以上の光サンプリングオシロスコープでOTDM信号のアイパターンを測定した。測定した結果を図30に示す。図30(a)、(b)が信号品質劣化部510伝送前の信号波形とアイパターンを示していて、図30(c)、(d)が信号品質劣化部510伝送後の信号波形とアイパターンを示している。   In order to confirm the effect of the signal quality degradation when the signal quality degradation unit 510 of three stages is transmitted, the eye pattern of the OTDM signal was measured with an optical sampling oscilloscope having a bandwidth of 500 GHz or more. The measurement results are shown in FIG. 30A and 30B show signal waveforms and eye patterns before transmission of the signal quality degradation unit 510, and FIGS. 30C and 30D show signal waveforms and eyes after transmission of the signal quality degradation unit 510. The pattern is shown.

図30に示す結果より、3段の信号品質劣化部510伝送後に、振幅ジッタとタイミングジッタの両方が増加しており、信号品質が劣化していることが確認できる。図30(b)、(d)のアイパターンを基にジッタ量を解析した結果、伝送前の信号の振幅ジッタ(σ/μ )、タイミングジッタ[ps]はそれぞれ0.083、0.209[ps]であり、信号品質劣化部510伝送後の信号の振幅ジッタ、タイミングジッタはそれぞれ0.124、0.414[ps]であった。定量的にも信号品質の劣化が確認された。 From the results shown in FIG. 30, it can be confirmed that both the amplitude jitter and the timing jitter are increased after the transmission of the three-stage signal quality degradation unit 510, and the signal quality is degraded. As a result of analyzing the jitter amount based on the eye patterns of FIGS. 30B and 30D, the amplitude jitter (σ P / μ P ) and timing jitter [ps] of the signal before transmission are 0.083, 0. The amplitude jitter and timing jitter of the signal after transmission through the signal quality degradation unit 510 were 0.124 and 0.414 [ps], respectively. Signal quality degradation was also confirmed quantitatively.

次に、図29に示す光3R波形再生を行う光波形再生器200に、図28に示す信号光発生器500で発生させた中心波長1545nmの160Gbit/sのOTDM信号を信号光として入力し、光増幅器であるEDFA270で増幅した後に、光カプラ201を用いて二分岐させる。   Next, a 160 Gbit / s OTDM signal having a center wavelength of 1545 nm generated by the signal light generator 500 shown in FIG. 28 is input as signal light to the optical waveform regenerator 200 that performs optical 3R waveform reproduction shown in FIG. After being amplified by the EDFA 270 which is an optical amplifier, the optical coupler 201 is used to branch the light into two branches.

分岐した一方の信号は、可変光減衰器(variable optical attenuator:VOA)260、偏波制御器(polarization controller:PC)280を順次通った後、二つ目の光カプラ203に到達する。分岐した他方の信号は、光遅延器(optical delay line)230で時間遅延を経た後、160GHz同期ビート発生器(OPLL)202に入力される。この同期ビート発生器202は、特許文献1に記述されている構成の光源であり、入力した160Gbit/s信号に同期した中心波長1559.12nmの160GHz繰り返しビート光を発生する。この同期ビート光は偏波制御器240と帯域通過光フィルタ250を経て光信号混合部である二つ目の光カプラ203に到達する。   One of the branched signals passes through a variable optical attenuator (VOA) 260 and a polarization controller (PC) 280 in order, and then reaches the second optical coupler 203. The other branched signal is input to the 160 GHz synchronous beat generator (OPLL) 202 after being delayed in time by an optical delay line 230. The synchronous beat generator 202 is a light source having a configuration described in Patent Document 1, and generates 160 GHz repetitive beat light having a center wavelength of 1559.12 nm synchronized with an input 160 Gbit / s signal. The synchronized beat light passes through the polarization controller 240 and the band-pass optical filter 250 and reaches the second optical coupler 203 which is an optical signal mixing unit.

二つ目の光カプラ203に到達した同期ビート光と信号光は、光カプラ203によって混合される。ここで、混合される同期ビート光のパワーは80mWと一定であるのに対し、信号光のパワーは0mWから160mWの範囲でVOA260により調節される。混合された二つの信号はEDFA220で増幅された後に光3R再生部210の高非線形光ファイバ(HNLF)204aに入力される。   The synchronized beat light and the signal light that have reached the second optical coupler 203 are mixed by the optical coupler 203. Here, the power of the mixed synchronous beat light is constant at 80 mW, while the power of the signal light is adjusted by the VOA 260 in the range of 0 mW to 160 mW. The two mixed signals are amplified by the EDFA 220 and then input to the highly nonlinear optical fiber (HNLF) 204a of the optical 3R regeneration unit 210.

なお、光カプラ203において混合された同期ビート光と信号光間の強度波形の位相差は、揺らがず、一定の差が維持されなくてはならない。そのため、光カプラ201と光カプラ203の間の光経路において、経路長はできる限り短くし、かつ、位相ずれを発生させる経路長変動の要因となる光増幅器の挿入を避けている。ただし、同期ビート発生器202の内部の光経路における光増幅器の挿入はこの限りではない。なぜならば、同期ビート発生器202は、光増幅器等による同期ビート発生器202内の光経路長の変動があろうとも、常に入力信号光に同期したビート光を発生する装置であるからである。   Note that the phase difference of the intensity waveform between the synchronized beat light and the signal light mixed in the optical coupler 203 does not fluctuate and a certain difference must be maintained. Therefore, in the optical path between the optical coupler 201 and the optical coupler 203, the path length is made as short as possible, and insertion of an optical amplifier that causes a path length variation that causes a phase shift is avoided. However, the insertion of the optical amplifier in the optical path inside the synchronous beat generator 202 is not limited to this. This is because the sync beat generator 202 is a device that always generates beat light that is synchronized with the input signal light, even if the optical path length in the sync beat generator 202 varies due to an optical amplifier or the like.

HNLF204a内の非線形効果により信号が処理された後に、波長分割多重(wavelength division multiplexing:WDM)カプラなどの帯域通過光フィルタ205aにより、入力波長と同じ波長の信号光はC−band(1530nm-1560nm)ポートに、波長変換されたアイドラ信号光はL−band(1570nm-1600nm)ポートに分離され、それぞれ帯域波長幅4nmの帯域通過光フィルタ205b、205cを経て出力される。   After the signal is processed due to the nonlinear effect in the HNLF 204a, the signal light having the same wavelength as the input wavelength is C-band (1530 nm-1560 nm) by a band-pass optical filter 205a such as a wavelength division multiple xing (WDM) coupler. The idler signal light whose wavelength has been converted is separated into L-band (1570 nm-1600 nm) ports and output through band-pass optical filters 205b and 205c having a bandwidth of 4 nm.

本実験では、まず160GHz同期ビート発生器202の前段にある光遅延器230の光遅延量を変化させて、この光波形再生器200の光波形再生効果について確認する。パラメトリック増幅に基づく光3R波形再生の効果は、信号光の位相と同期ビート光の位相をある範囲内で一致させなければ、その効果が得られないことを確認するためである。   In this experiment, first, the optical waveform regeneration effect of the optical waveform regenerator 200 is confirmed by changing the optical delay amount of the optical delay device 230 in the preceding stage of the 160 GHz synchronous beat generator 202. The effect of optical 3R waveform reproduction based on parametric amplification is to confirm that the effect cannot be obtained unless the phase of the signal light and the phase of the sync beat light are matched within a certain range.

このときの実験条件として、VOA260を調整して、二つ目の光カプラ203の入力における信号光パワーを同期ビート光パワーの半分の40mWに設定し、後段のEDFA220の出力パワーを27dBm(約500mW)とした。さらに、HNLF204aは、非線形定数γが10[1/W/km]であり、長さが100m、200m、200mと3つファイバで構成されるものを用い合計500mとした。   As an experimental condition at this time, the VOA 260 is adjusted so that the signal light power at the input of the second optical coupler 203 is set to 40 mW, which is half of the synchronous beat light power, and the output power of the subsequent EDFA 220 is 27 dBm (about 500 mW). ). Furthermore, the non-linear constant γ of the HNLF 204a is 10 [1 / W / km] and the length is 100 m, 200 m, and 200 m, and the total length is 500 m.

そして、同期ビート光の位相を調整するために同期ビート発生器202の前段に配置した光遅延器230の遅延量(Δt)を変化させながら、帯域通過光フィルタ205bが出力する信号光の波形を光サンプリングオシロスコープで測定した結果を図31に示す。図31に示す結果より、遅延量(Δt)の値に応じて信号光と同期ビート光の位相差が変化するため、位相差に応じて信号光の波形が変化することがわかる。   Then, the waveform of the signal light output from the band-pass optical filter 205b is changed while changing the delay amount (Δt) of the optical delay device 230 arranged in the previous stage of the synchronous beat generator 202 in order to adjust the phase of the synchronous beat light. The result of measurement with an optical sampling oscilloscope is shown in FIG. From the results shown in FIG. 31, it can be seen that the phase difference between the signal light and the sync beat light changes according to the value of the delay amount (Δt), so that the waveform of the signal light changes according to the phase difference.

以下の実験では、信号光の位相を同期ビート光の位相と一致させるために、帯域通過光フィルタ205bが出力する信号光の波形のピーク値が最も大きくなりかつ波形の対称性が良くなるように光遅延器230の遅延量を調整した。なお、同期ビート発生器202の後段に配置した偏波制御器240は出力信号波形の強度が最も大きくなるように調整した。   In the following experiment, in order to make the phase of the signal light coincide with the phase of the synchronized beat light, the peak value of the waveform of the signal light output from the bandpass optical filter 205b is maximized and the waveform symmetry is improved. The delay amount of the optical delay device 230 was adjusted. The polarization controller 240 arranged at the subsequent stage of the synchronous beat generator 202 was adjusted so that the intensity of the output signal waveform was maximized.

次に、図31に示す出力信号波形測定と同時に、50GHz帯域のフォトダイオードと70GHz帯域の電気サンプリングオシロスコープを用いて測定した、帯域通過光フィルタ205cが出力するアイドラ信号光の波形を図32に示す。図31に示す場合と同様に、遅延量(Δt)に従い波形が変化しており、図31の出力信号波形のピーク値が高く対称性が高い時(たとえばΔt=0.0psの時)に、アイドラ信号光の波形の間隔が等間隔で、信号対雑音比が高くなっていることがわかる。図8で示すように、信号光を再生するために最適な状況が、アイドラ信号光に対しても最適な状況というわけではない。しかしながら、アイドラ信号光の波形は、信号光と同期ビート光の位相差を調整するうえでの良い指標となりうる。   Next, FIG. 32 shows the waveform of the idler signal light output from the band-pass optical filter 205c, measured using a 50 GHz band photodiode and a 70 GHz band electrical sampling oscilloscope simultaneously with the output signal waveform measurement shown in FIG. . As in the case shown in FIG. 31, the waveform changes according to the delay amount (Δt), and when the peak value of the output signal waveform in FIG. 31 is high and the symmetry is high (for example, when Δt = 0.0 ps), It can be seen that the interval of the waveform of the idler signal light is equal and the signal-to-noise ratio is high. As shown in FIG. 8, the optimum situation for reproducing signal light is not the optimum situation for idler signal light. However, the waveform of the idler signal light can be a good index for adjusting the phase difference between the signal light and the synchronized beat light.

なお、パラメトリック増幅に基づく光3R波形再生の原理を考察すると、光3R波形再生された信号光のパワーを最大にするためには、HNLF204aに入力される信号光と同期ビート光の偏波が一致していることが望ましい。ここでは、信号光と同期ビート光の偏波は、帯域通過光フィルタ205bが出力する信号光の波形を光サンプリングオシロスコープで測定しながら、波形の振幅が最大になるように、光カプラ203の前段において信号光もしくは同期ビート光の光経路に挿入した偏波制御器280もしくは偏波制御器240を調整した。この調整を通して、HNLF204aに入力される信号光と同期ビート光の偏波を一致させた。   Considering the principle of optical 3R waveform reproduction based on parametric amplification, in order to maximize the power of the signal light reproduced with the optical 3R waveform, the polarization of the signal light input to the HNLF 204a and the synchronous beat light are identical. It is desirable to do it. Here, the polarization of the signal light and the synchronous beat light is measured before the optical coupler 203 so that the amplitude of the waveform is maximized while measuring the waveform of the signal light output from the bandpass optical filter 205b with an optical sampling oscilloscope. The polarization controller 280 or the polarization controller 240 inserted in the optical path of the signal light or the synchronized beat light is adjusted. Through this adjustment, the signal light input to the HNLF 204a and the polarization of the synchronized beat light are matched.

なお、帯域通過光フィルタ205cが出力するアイドラ信号光の波形を再生信号として用いる場合は、帯域通過光フィルタ205cが出力するアイドラ信号光のパワー、もしくは、波形の振幅が最大になるように、光カプラ203の前段において信号光もしくは同期ビート光の光経路に挿入した偏波制御器280もしくは偏波制御器240を調整する。この調整を通して、HNLF204aに入力される信号光と同期ビート光の偏波を一致させる。   When the waveform of the idler signal light output from the bandpass optical filter 205c is used as a reproduction signal, the power of the idler signal light output from the bandpass optical filter 205c or the amplitude of the waveform is maximized. The polarization controller 280 or the polarization controller 240 inserted in the optical path of signal light or synchronous beat light is adjusted before the coupler 203. Through this adjustment, the polarization of the signal light input to the HNLF 204a and the synchronized beat light are matched.

また、図33(a)は、HNLF204aの入力における信号光と同期ビート光のパワー比を1:2とし、EDFA220の出力を26dBm(約400mW)とした時の、HNLF204aの入力における光スペクトラムを示す。また、図33(b)〜(f)は、HNLF204aの入力における信号光と同期ビート光のパワー比を1:2は変えずに、EDFA220の出力をそれぞれ変化させた場合の、HNLF204aの出力における出力光スペクトラムを示す。EDFA220の出力を20dBm(約100mW)とした時の結果を図33(b)に、EDFA220の出力を22dBm(約160mW)とした時の結果を図33(c)に、EDFA220の出力を24dBm(約250mW)とした時の結果を図33(d)に、EDFA220の出力を26dBm(約400mW)とした時の結果を図33(e)に、EDFA220の出力を28dBm(約630mW)とした時の結果を図33(f)にそれぞれ示す。   FIG. 33 (a) shows the optical spectrum at the input of the HNLF 204a when the power ratio of the signal light and the sync beat light at the input of the HNLF 204a is 1: 2, and the output of the EDFA 220 is 26 dBm (about 400 mW). . FIGS. 33B to 33F show the output of the HNLF 204a when the output of the EDFA 220 is changed without changing the power ratio of the signal light and the sync beat light at the input of the HNLF 204a to 1: 2. The output light spectrum is shown. FIG. 33 (b) shows the result when the output of the EDFA 220 is 20 dBm (about 100 mW), FIG. 33 (c) shows the result when the output of the EDFA 220 is 22 dBm (about 160 mW), and the output of the EDFA 220 is 24 dBm. FIG. 33 (d) shows the result when the output is about 250 mW), FIG. 33 (e) shows the result when the output of the EDFA 220 is 26 dBm (about 400 mW), and the output is about 28 dBm (about 630 mW). The results are shown in FIG. 33 (f).

図33に示す結果より、EDFA220の出力の増加に伴い、一次アイドラ信号光のパワーの増加に加え、高次アイドラ信号光の発生とパワーの増加が確認できる。また、信号光のパワーは飽和していることも確認できる。このことからも、高次アイドラ信号光の増加は、Reshaping効果に寄与しているものと考えられる。   From the results shown in FIG. 33, it can be confirmed that with the increase in the output of the EDFA 220, in addition to the increase in the power of the primary idler signal light, the generation of the higher order idler signal light and the increase in power. It can also be confirmed that the power of the signal light is saturated. Also from this fact, it is considered that the increase in higher-order idler signal light contributes to the Reshaping effect.

パラメトリック増幅に基づく光3R波形再生の効果は、数値シミュレーションを用いた解析結果である図8より、信号光パワーと同期ビート光パワーの比率に関して最適値があることを示している。そこで、実験的に最適な比率を探索した。   The effect of the optical 3R waveform reproduction based on the parametric amplification shows that there is an optimum value with respect to the ratio of the signal light power and the synchronous beat light power from FIG. 8 which is the analysis result using the numerical simulation. Therefore, the optimum ratio was searched experimentally.

以下の実験では、HNLF204aは、非線形定数γが10[1/W/km]のものを用い、長さは100m、200mのファイバ2つを接続して構成している。最適値探索の手順は次の通りである。   In the following experiment, the HNLF 204a uses a nonlinear constant γ of 10 [1 / W / km], and is configured by connecting two fibers having a length of 100 m and 200 m. The procedure for searching for the optimum value is as follows.

信号光と同期ビート光を混合する光カプラ203の後段に設置したEDFA220の出力パワーを25、26、27、または28dBmに保ちながら、VOA260を用いて信号光と同期ビート光の混合比率を変えて、帯域通過光フィルタ205bが出力する信号光のアイパターンを光サンプリングオシロスコープで測定した。測定したアイパターンから上記の各出力パワー、混合比率における振幅ジッタ(σ/μ)とタイミングジッタ[ps]および信号光のピークパワーを評価する。 While maintaining the output power of the EDFA 220 installed at the subsequent stage of the optical coupler 203 that mixes the signal light and the sync beat light at 25, 26, 27, or 28 dBm, the mixing ratio of the signal light and the sync beat light is changed using the VOA 260. The eye pattern of the signal light output from the bandpass optical filter 205b was measured with an optical sampling oscilloscope. From the measured eye pattern, the above-described output power, amplitude jitter (σ P / μ P ) and timing jitter [ps] at the mixing ratio, and peak power of signal light are evaluated.

各出力パワーに対する、横軸が示す混合比率に対する縦軸が示すタイミングジッタσ[ps]の評価結果を図34に示し、各出力パワーに対する、横軸が示す混合比率に対する左縦軸が示す振幅ジッタ(σ/μ)と右縦軸が示す信号光のピークパワーとの評価結果を図35に示す。図34、図35のそれぞれにおいて、(a)、(b)、(c)、(d)が、EDFA220の出力パワーをそれぞれ25、26、27、28dBmとした場合である。 FIG. 34 shows the evaluation result of the timing jitter σ T [ps] indicated by the vertical axis with respect to the mixing ratio indicated by the horizontal axis for each output power, and the amplitude indicated by the left vertical axis for the mixing ratio indicated by the horizontal axis for each output power. FIG. 35 shows the evaluation results of the jitter (σ P / μ P ) and the peak power of the signal light indicated by the right vertical axis. In each of FIGS. 34 and 35, (a), (b), (c), and (d) are cases where the output power of the EDFA 220 is 25, 26, 27, and 28 dBm, respectively.

なお。図8の結果は、同期ビート光の平均パワーを一定とした時の結果であるのに対して、図34、35はEDFA220の出力を一定とした時の結果であるため、同期ビート光の平均パワーは比率によって変化している。そのため、単純に図34、35と図8を比較できないことに注意されたい。さらに、実験結果と数値シミュレーション結果が定量的に一致しないのは、数値シミュレーションにおいてHNLF204aの分散値や偏波依存分散量(PMD)などの効果を考慮していないためである。   Note that. The results in FIG. 8 are the results when the average power of the synchronized beat light is constant, whereas FIGS. 34 and 35 are the results when the output of the EDFA 220 is constant. Power varies with ratio. Therefore, it should be noted that FIGS. 34 and 35 cannot be simply compared with FIG. Furthermore, the experimental results and the numerical simulation results do not coincide quantitatively because the numerical simulation does not take into account effects such as the dispersion value of the HNLF 204a and the polarization-dependent dispersion amount (PMD).

図34に示す結果より、タイミングジッタに関しては、EDFA220の出力パワーが26dBmの時において、信号光と同期ビート光のパワー比が小さい領域を除いて、すべてのEDFA220の出力パワー、信号の混合比率で、上述した入力信号光のタイミングジッタ0.414[ps]を下回っている。   From the results shown in FIG. 34, regarding the timing jitter, when the output power of the EDFA 220 is 26 dBm, the output power of all the EDFAs 220 and the signal mixture ratio are all except for the region where the power ratio of the signal light and the sync beat light is small. The input signal light timing jitter is lower than 0.414 [ps].

また、図35に示す結果より、振幅ジッタに関しては、上述した入力信号光の振幅ジッタ0.124を下回るEDFA220の出力パワーと信号の混合比率が存在することが確認できた。   Further, from the results shown in FIG. 35, it was confirmed that the amplitude jitter has a mixing ratio between the output power of the EDFA 220 and the signal that is lower than the amplitude jitter 0.124 of the input signal light described above.

次に、EDFA220の出力パワーを28dBm、かつ信号光と同期ビート光の平均パワー混合比率が1:1とした時に、ピークパワーが最大値を持つ点(すなわち、図35(d)において混合比率が1.0であるところの点)の信号光波形とアイパターンを図36に、光スペクトラムを図37に示す。   Next, when the output power of the EDFA 220 is 28 dBm and the average power mixing ratio of the signal light and the sync beat light is 1: 1, the peak power has the maximum value (that is, the mixing ratio in FIG. The signal light waveform and eye pattern at point 1.0 are shown in FIG. 36, and the optical spectrum is shown in FIG.

図36(a)がEDFA270への入力信号光の波形を、図36(b)が帯域通過光フィルタ205bからの出力信号光の波形を示している。また、図36(c)が入力信号光のアイパターンを、図36(d)が出力信号光のアイパターンを示している。また、図37(a)がHNLF204aへの入力信号光の光スペクトラムを示し、図37(b)がHNLF204aからの出力信号光の光スペクトラムを示している。   36A shows the waveform of the input signal light to the EDFA 270, and FIG. 36B shows the waveform of the output signal light from the bandpass optical filter 205b. FIG. 36C shows the eye pattern of the input signal light, and FIG. 36D shows the eye pattern of the output signal light. FIG. 37A shows the optical spectrum of the input signal light to the HNLF 204a, and FIG. 37B shows the optical spectrum of the output signal light from the HNLF 204a.

図36(d)の解析結果より、出力信号光の振幅ジッタ(σ/μ)とタイミングジッタ[ps]はそれぞれ、0.0835、および0.255[ps]であることがわかった。入力信号光の振幅ジッタ、タイミングジッタは、それぞれ0.124、および0,414[ps]であるのに対して振幅ジッタ、タイミングジッタがそれぞれ約30%、38%削減されていることが確認できる。一方、図37に示す結果より、図33(f)に示す光スペクトラムと比較し、より高次アイドラ信号光のパワーが増加していることが確認できる。 From the analysis result of FIG. 36 (d), it was found that the amplitude jitter (σ P / μ P ) and timing jitter [ps] of the output signal light were 0.0835 and 0.255 [ps], respectively. While the amplitude jitter and timing jitter of the input signal light are 0.124 and 0,414 [ps], respectively, it can be confirmed that the amplitude jitter and timing jitter are reduced by about 30% and 38%, respectively. . On the other hand, from the result shown in FIG. 37, it can be confirmed that the power of higher-order idler signal light is increased as compared with the optical spectrum shown in FIG.

さらにEDFA220の出力パワーが27dBmで、かつ信号光と同期ビート光の平均パワー混合比率が1:1の時の信号光波形とアイパターンを図38に示す。なお、図38(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞれ図36(a)、(b)、(c)、(d)と対応している。   Further, FIG. 38 shows a signal light waveform and an eye pattern when the output power of the EDFA 220 is 27 dBm and the average power mixing ratio of the signal light and the sync beat light is 1: 1. Note that FIGS. 38 (a), (b), (c), and (d) correspond to FIGS. 36 (a), (b), (c), and (d), respectively.

図38(d)の結果より、振幅ジッタ(σ/μ)とタイミングジッタ[ps]はそれぞれ、0.103および、0.325[ps]である。したがって、入力信号光に対して振幅ジッタ、タイミングジッタがそれぞれ16%、21%削減されていることが確認できる。 From the result of FIG. 38D, the amplitude jitter (σ P / μ P ) and the timing jitter [ps] are 0.103 and 0.325 [ps], respectively. Therefore, it can be confirmed that amplitude jitter and timing jitter are reduced by 16% and 21%, respectively, with respect to the input signal light.

以上のように、本実施例に係る光波形再生器によって、数値シミュレーションだけでなく、実験的にも、同期ビート光と信号光との間のパラメトリック増幅に基づく光3R波形再生の効果が確認できた。   As described above, the optical waveform regenerator according to the present embodiment can confirm the effect of the optical 3R waveform reproduction based on the parametric amplification between the synchronized beat light and the signal light not only in the numerical simulation but also experimentally. It was.

(アイドラ光を切り出す場合について)
数値計算を用いて行ったこれまでの検討では、パラメトリックプロセスの後に帯域通過光フィルタでポンプ光とアイドラ光を除去して信号光のみを切り出し、これをもって再生された情報としていた。ここでは、OBPFによって信号光の代わりに一次アイドラ光を切り出し、これをもって再生された情報とする場合の結果を示す。
(When cutting out idler light)
In previous studies performed using numerical calculations, after the parametric process, the pump light and idler light are removed by a band-pass optical filter, and only the signal light is cut out, and this is used as reproduced information. Here, a result in the case where the primary idler light is cut out instead of the signal light by OBPF and used as reproduced information is shown.

以下では、ポンプ光およびパラメトリックプロセスを発生させるための光ファイバの条件と、入力信号光のピークパワー以外の条件については、図10に示す結果を得たときのものと同様とする。   Hereinafter, the conditions of the optical fiber for generating the pump light and the parametric process and the conditions other than the peak power of the input signal light are the same as those obtained when the result shown in FIG. 10 is obtained.

上記条件の中で、パラメトリックプロセスを発生させるためのファイバ長をL=0.5[km]としたときに、出力されるアイドラ光の振幅安定化動作を最適とする、ポンプ光と信号光のピーク振幅比αは、先に述べた通り0.736(正確な値は0.73589)である。いま、ポンプ光のピークパワーを250mWとおいたので、入力信号光のピークパワーは135.4mWとすればよい。 Under the above conditions, when the fiber length for generating the parametric process is L = 0.5 [km], the amplitude stabilization operation of the output idler light is optimized, and the pump light and the signal light are optimized. The peak amplitude ratio α 0 is 0.736 (exact value is 0.73589) as described above. Now, since the peak power of the pump light is set to 250 mW, the peak power of the input signal light may be set to 135.4 mW.

つぎに、図10の場合と同様に、入力信号光のピークパワーを規定値である135.4mWに対して70,80,90,100,110,120,130%のいずれかの割合に変化させてからポンプ光と合波し、長さLの光ファイバを伝搬させた後、波長1566.2nm付近に発生したアイドラ光を通過帯域が2THzの理想フィルタで切り出した際のピークパワーPと、それらの標準偏差σの値を式(8)から計算し、図39に示す。また図39では、図10の場合と同様に、ファイバ長がLのときのアイドラ光ピークパワーに関して、すべての試行結果の標準偏差σの値も、右側の縦軸に示している。 Next, as in the case of FIG. 10, the peak power of the input signal light is changed to any ratio of 70, 80, 90, 100, 110, 120, and 130% with respect to the specified value of 135.4 mW. Then, after combining with the pump light and propagating through the optical fiber of length L, the peak power P when the idler light generated in the vicinity of the wavelength 1566.2 nm is cut out with an ideal filter having a pass band of 2 THz, and these The value of the standard deviation σ P is calculated from the equation (8) and shown in FIG. In FIG. 39, as in the case of FIG. 10, regarding the idler light peak power when the fiber length is L, the value of the standard deviation σ P of all trial results is also shown on the right vertical axis.

図39で、アイドラ光のピークパワーはL=0の初期値で0であり、ファイバ長Lとともに増大するが、その割合は入力信号光ピークパワーの規定値に対する割合によって変化する。ところがファイバ長がL=0.5kmの位置では、アイドラ光のピークパワーはほぼ一定値に収束している。実際、L=0のときは0であったアイドラ光ピークパワーの標準偏差σの値は、Lとともに増加した後、L>0.3kmで減少に転じ、L=0.52kmで最小値σ=0.83mWとなる。図10に示した、パラメトリックプロセスの後にOBPFで信号光を切り出した場合のσの最小値1.66mWと比較すると、アイドラ光を切り出した場合のσは、半分の値となっていることになる。このことから、入力信号の揺らぎをもった振幅を安定化させる性能は、パラメトリックプロセスの後に信号光を切り出したときよりも、アイドラ光を切り出したときの方が高いと言える。 In FIG. 39, the peak power of idler light is 0 at the initial value of L = 0 and increases with the fiber length L, but the ratio varies depending on the ratio of the input signal light peak power to the specified value. However, at the position where the fiber length is L = 0.5 km, the peak power of idler light converges to a substantially constant value. In fact, the value of the standard deviation σ P of the idler peak power that was 0 when L = 0 increased with L, then turned to decrease when L> 0.3 km, and decreased to the minimum value σ when L = 0.52 km. P = 0.83 mW. Shown in FIG. 10, when sigma is compared with the minimum value 1.66mW of P in the case of cutting out a signal light OBPF after parametric process, sigma P when cut idler light, it has become a half of the value become. From this, it can be said that the performance of stabilizing the amplitude with fluctuation of the input signal is higher when the idler light is cut out than when the signal light is cut out after the parametric process.

つぎに、図11の結果を得たときと同様に、信号光とポンプ光の初期時間差を0.5psとおき、ポンプ光の形状を(a)ビート光、(b)FWHMが2.5psのガウス型、そして(c)FWHMが1.5psのガウス型のいずれかとしたときに、長さLのファイバを伝搬後にOBPFにより切り出されて出力されたアイドラ光のピーク時間位置と一次モーメントを、図40にそれぞれ実線と破線で示す。図40で破線で示している一次モーメントの値に注目すると、任意のLで(a)よりも(b)、(b)よりも(c)の方が0psに近い値となっている。つまり、パラメトリックプロセスの後にOBPFでアイドラ光を切り出す場合は、ポンプ光の時間幅の小さい方が、信号光の時間位置ずれ補正効果が高いことがわかる。   Next, as in the case of obtaining the result of FIG. 11, the initial time difference between the signal light and the pump light is set to 0.5 ps, the shape of the pump light is (a) beat light, and (b) FWHM is 2.5 ps. Fig. 5 shows the peak time position and first moment of idler light that is output by being cut out by OBPF after propagating through a fiber of length L when it is either Gaussian type and (c) Gaussian type with FWHM of 1.5 ps. Reference numeral 40 denotes a solid line and a broken line. When attention is paid to the value of the primary moment shown by the broken line in FIG. 40, the value of (c) is closer to 0 ps than (b) and (b) at any L. That is, when idler light is cut out by OBPF after the parametric process, it can be seen that the smaller the time width of the pump light, the higher the effect of correcting the time misalignment of the signal light.

図40に示されているアイドラ光の一次モーメントと、図11に示されている、OBPFにより信号光を切り出した場合の一次モーメントを比較すると、アイドラ光の場合は信号光の場合よりも0psに近く、時間位置ずれを補正する効果は、信号光よりもアイドラ光を抜き出したときの方が高いことがわかる。また同様の比較において、L=0.5kmにおけるピーク時間位置と一次モーメントの差は、図11と図40との対応する(a),(b),(c)のすべての場合で、パラメトリックプロセスの後にアイドラ光を抜き出したときの方が小さい値であり、時間波形のひずみが小さいと言える。実際、図41はL=0.5kmにおけるアイドラ光の強度時間波形と、L=0kmにおける信号光の波形をそれぞれ実線と破線で示しているが、この結果と図12に示す結果を比較しても、OBPFでアイドラ光を抜き出したときの方が波形ひずみは小さいことがわかる。   Comparing the primary moment of idler light shown in FIG. 40 with the primary moment when signal light is cut out by OBPF shown in FIG. 11, the idler light is 0 ps more than the signal light. It can be seen that the effect of correcting the time position deviation is higher when the idler light is extracted than the signal light. In the same comparison, the difference between the peak time position and the first moment at L = 0.5 km is the parametric process in all the cases (a), (b), and (c) corresponding to FIGS. When the idler light is extracted after this, the value is smaller, and it can be said that the distortion of the time waveform is smaller. In fact, FIG. 41 shows the idler intensity time waveform at L = 0.5 km and the signal light waveform at L = 0 km by a solid line and a broken line, respectively. However, it can be seen that the waveform distortion is smaller when idler light is extracted by OBPF.

また図41において、時間tが|t|>2psのときのアイドラ光強度がほぼ0mWとなっているのに対して、図12に示されている信号光は、|t|>2psのときにある程度の強度を持っている。信号のビットレートが160Gbit/sのとき、|t|=3.125psのときが時間軸上で隣り合うパルスの谷間である。アイドラ光発生の際にこの谷間の時間で強度が0になるということは、波形整形の効果が高いということを意味している。これに対して信号光を切り出した場合は、その効果は小さいと言える。よって、パラメトリックプロセスの後にOBPFでアイドラ光を切り出した場合の方が、波形整形効果が高い。特に、信号の変調フォーマットがオンオフキーイング(OOK)である場合、この谷間の時間における強度成分は0であることが望ましいので、アイドラ光を切り出す方がより好ましい。   In FIG. 41, the idler light intensity when the time t is | t |> 2 ps is almost 0 mW, whereas the signal light shown in FIG. Has a certain level of strength. When the bit rate of the signal is 160 Gbit / s, the time when | t | = 3.125 ps is a valley between adjacent pulses on the time axis. When the idler light is generated, the fact that the intensity becomes 0 in the time of this valley means that the waveform shaping effect is high. On the other hand, when the signal light is cut out, the effect is small. Therefore, the waveform shaping effect is higher when idler light is cut out by OBPF after the parametric process. In particular, when the modulation format of the signal is on-off keying (OOK), it is desirable that the intensity component in this valley time is 0, so it is more preferable to cut out idler light.

つぎに、上記図13において、ポンプ光と信号光の初期時間差Δtを変化させて、パラメトリックプロセスの後で信号光を四種類のBPFで切り出した際の、ピークパワーの標準偏差σと時間軸での一次モーメントの二乗平均の平方根<t 1/2のファイバ長Lに対する値を示したが、同様にアイドラ光をフィルタで切り出した場合の結果を図42に示す。図13の場合と同様に、図42(a),(b),(c),(d),(e)はそれぞれ、ポンプ光と信号光の初期時間差がΔt=0,0.3,0.5,0.7,0.9psの結果を示しており、それぞれの場合で四種類の線種は、信号光を切り出すためのOBPFとして理想フィルタおよび3dB帯域幅Δf3dBの異なる三種のガウス型フィルタを適用した場合の結果である。図13と図42の結果を比較すると、σが最小となるファイバ長L(L=0を除く)が、信号光とポンプ光の初期時間差Δtが増えるにつれて大きくなる点が共通している。一方、図13に示す結果では、任意のLにおける<t 1/2の値がOBPFの形状に大きく依存していたのに対して、図42に示す結果ではOBPFの形状の依存性がほとんどない。また、図42のL=0.5kmにおける<t 1/2の値は、図13で3dB帯域幅が最も小さい0.2THzのガウス型フィルタを用いた場合の結果にほぼ一致している。つまり、パラメトリックプロセスの後でOBPFにより信号光を切り出した場合は、時間位置ずれ補正効果はそのOBPFの帯域が狭いほうが良好であったが、アイドラ光を切り出した場合は、帯域の広いOBPFを用いたとしても、時間位置ずれ補正効果は変わりなく高いと言える。 Next, in FIG. 13, the peak power standard deviation σ P and the time axis when the signal light is cut out by four types of BPF after the parametric process by changing the initial time difference Δt between the pump light and the signal light. 42 shows the value for the fiber length L of the root mean square <t m 2 > 1/2 of the first-order moment of the first moment, and FIG. 42 shows the result when the idler light is similarly cut out by a filter. As in the case of FIG. 13, in FIGS. 42A, 42B, (C), (D), and (E), the initial time difference between the pump light and the signal light is Δt = 0, 0.3, 0, respectively. .5, 0.7, and 0.9 ps are shown, and in each case, four types of line types are three types of Gaussian types having different ideal filters and 3 dB bandwidth Δf 3 dB as OBPF for extracting signal light. It is a result when a filter is applied. Comparing the results of FIG. 13 and FIG. 42, it is common in that the fiber length L (excluding L = 0) at which σ P is minimum increases as the initial time difference Δt between the signal light and the pump light increases. On the other hand, in the result shown in FIG. 13, the value of <t m 2 > 1/2 at an arbitrary L greatly depends on the shape of OBPF, whereas in the result shown in FIG. 42, the dependency on the shape of OBPF There is almost no. Further, the value of <t m 2 > 1/2 at L = 0.5 km in FIG. 42 almost coincides with the result in the case of using the 0.2 THz Gaussian filter having the smallest 3 dB bandwidth in FIG. Yes. In other words, when the signal light is cut out by OBPF after the parametric process, the time position deviation correction effect is better when the band of the OBPF is narrow, but when idler light is cut out, the OBPF having a wide band is used. Even so, it can be said that the effect of correcting the time misalignment remains high.

以上の結果から、振幅安定化、時間位置ずれ補正、波形整形の性能は、パラメトリックプロセス終了後にOBPFで信号光を切り出すよりも、アイドラ光を切り出したほうがよいことがわかった。   From the above results, it has been found that it is better to cut out idler light, rather than cut out signal light with OBPF after the parametric process, in terms of amplitude stabilization, time position deviation correction, and waveform shaping performance.

次に、現実的な条件のもとでの数値シミュレーションを実行し、パラメトリックプロセスの後にOBPFでアイドラ光を切り出したときの波形再生の様子について検討する。図18は、ポンプ光の形状として(a)ビート光、(b)電力半値幅が2.5psの逆位相ガウス型パルス列、(c)電力半値幅が1.5psの逆位相ガウス型パルス列の三種類を考え、入力信号光パルス列における各パルスの振幅と時間位置にランダムな揺らぎを与えるという条件のもとで、パラメトリックプロセスの後に3dB帯域幅が0.2THzのガウス型BPFにより信号光を切り出した場合の、ファイバ長Lに対するQ値の計算結果を示したものであったが、同様な計算を、アイドラ光を抜き出した場合に対して行なった結果を図43に示す。なお、図43では、図18と同様に、ポンプ光の形状として、(a)繰り返し周波数がf=160GHzであるビート光、(b)繰り返し周波数が160GHzで、電力半値幅ΔtFWHMが2.5psであるガウス型の逆位相パルス列、そして(c)繰り返し周波数が160GHzで、電力半値幅ΔtFWHMが1.5psであるガウス型の逆位相パルス列を用いている。 Next, a numerical simulation under a realistic condition is performed, and a state of waveform reproduction when the idler light is cut out by OBPF after the parametric process is examined. FIG. 18 shows three forms of pump light: (a) beat light, (b) antiphase Gaussian pulse train with a power half width of 2.5 ps, and (c) antiphase Gaussian pulse train with a power half width of 1.5 ps. Considering the type, the signal light was cut out by a Gaussian BPF with a 3 dB bandwidth of 0.2 THz after the parametric process under the condition that random fluctuations were given to the amplitude and time position of each pulse in the input signal optical pulse train. In this case, the calculation result of the Q value with respect to the fiber length L is shown. FIG. 43 shows the result of the same calculation performed when the idler light is extracted. 43, as in FIG. 18, the shape of the pump light is as follows: (a) beat light whose repetition frequency is f B = 160 GHz, (b) repetition frequency is 160 GHz, and half-power width Δt FWHM is 2. A Gaussian antiphase pulse train of 5 ps and (c) a Gaussian antiphase pulse train having a repetition frequency of 160 GHz and a power half-value width Δt FWHM of 1.5 ps are used.

図43において、ポンプ光の形状がいずれの場合でも、ファイバ長L=0.52km付近で最大のQ値が得られている。Q値の最大値にのみ注目すると、(b)の場合が最良である。一方、ファイバ長L=0.52kmのときに出力されるアイドラ光の強度時間波形アイパターンを図44に示す。図44から、振幅揺らぎとタイミング揺らぎの両方を考慮に入れた場合、(c)の場合が最良であるように見える。これを確認するため、ファイバ長Lに対する出力アイドラ光のピーク振幅標準偏差σと、ピーク時間位置標準偏差σをそれぞれ図45および図46に示す。なお、図45,46の(a)、(b)、(c)は、いずれも図43の(a)、(b)、(c)に対応している。図45より、ファイバ長L=0.52kmにおいて、振幅揺らぎの度合いを意味するσの大きさは(a)、(b)、(c)ほぼ同等であると言える。一方、図46から、時間揺らぎの度合いを意味するσの大きさは、(c)の場合が明らかに小さく、タイミング揺らぎを大きく抑圧できていることがわかる。これらの結果から、パラメトリックプロセスの後にOBPFでアイドラ光を切り出す場合の総合的な信号品質は、ポンプ光がガウス型パルス形状で、時間幅が最も小さい1.5psである(c)の場合が最良である。 In FIG. 43, regardless of the shape of the pump light, the maximum Q value is obtained in the vicinity of the fiber length L = 0.52 km. Focusing only on the maximum Q value, the case of (b) is the best. On the other hand, FIG. 44 shows the intensity time waveform eye pattern of idler light output when the fiber length L = 0.52 km. From FIG. 44, it seems that the case of (c) is the best when both the amplitude fluctuation and the timing fluctuation are taken into consideration. In order to confirm this, FIG. 45 and FIG. 46 show the peak amplitude standard deviation σ P and the peak time position standard deviation σ T of the output idler light with respect to the fiber length L, respectively. Note that (a), (b), and (c) in FIGS. 45 and 46 all correspond to (a), (b), and (c) in FIG. 43. From FIG. 45, it can be said that in the fiber length L = 0.52 km, the magnitude of σ P , which means the degree of amplitude fluctuation, is substantially equal to (a), (b), (c). On the other hand, from FIG. 46, it can be seen that the magnitude of σ T which means the degree of time fluctuation is clearly small in the case of (c), and timing fluctuation can be largely suppressed. From these results, the overall signal quality when the idler light is cut out by OBPF after the parametric process is best when the pump light has a Gaussian pulse shape and the time width is the smallest 1.5 ps (c). It is.

上述したように、パラメトリックプロセスの後に信号光を切り出す場合はポンプ光のパルス幅は大きい方がよいという結果が得られている。したがって、アイドラ光と信号光のいずれを切り出すかによって、ポンプ光のパルス幅をいくつに設定すべきかについての方向性が逆の結果となる。   As described above, in the case where the signal light is cut out after the parametric process, the result is that the pulse width of the pump light is preferably large. Therefore, depending on whether the idler light or the signal light is cut out, the direction of the pulse width of the pump light to be set is opposite.

このようなことが起こる理由は、既存の信号光に対する波形再生のプロセスと、強度零から発生するアイドラ光の成長プロセスが根本的に異なるためである。既存の信号光については、その波形が、ポンプ光とのパラメトリックプロセスと、XPMおよびOBPFによる帯域制限の効果により変形されるため、入力信号光の振幅および時間揺らぎが出力信号光のひずみへと変換され、波形再生の性能を劣化させることがある。特に、入力信号光のタイミング揺らぎの程度は、出力信号光の品質を大きく左右し得る。一方、後者については、アイドラ光がポンプ光と信号光が時間的に重なり合っている場所にのみ発生するので、入力信号光の時間揺らぎの影響を受けにくくなる。さらに、ポンプ光のパルス幅が小さい方が、よりタイミング揺らぎを抑圧できる。その結果、波形再生の効果が高まるのである。換言すると、ポンプ光の形状として最も時間幅が大きくなるのはビート光の場合であり、このときパルス幅はビットスロットの半分であるから、パラメトリックプロセスの後にOBPFでアイドラ光を切り出す場合には、パルス幅がビットスロットの半分以下であるパルス形状のポンプ光を用いることで、波形再生の効果が高まることになる。   The reason why this occurs is that the waveform reproduction process for the existing signal light and the growth process of idler light generated from zero intensity are fundamentally different. As for the existing signal light, its waveform is transformed by the parametric process with the pump light and the band limiting effect by XPM and OBPF, so the amplitude and time fluctuation of the input signal light are converted into distortion of the output signal light. The waveform reproduction performance may be degraded. In particular, the degree of timing fluctuation of the input signal light can greatly affect the quality of the output signal light. On the other hand, in the latter case, idler light is generated only in a place where the pump light and the signal light overlap with each other in time, so that it is not easily affected by the temporal fluctuation of the input signal light. Furthermore, timing fluctuation can be suppressed more when the pulse width of the pump light is smaller. As a result, the effect of waveform reproduction is enhanced. In other words, the time width becomes the largest as the shape of the pump light in the case of the beat light. At this time, the pulse width is half of the bit slot, so when the idler light is cut out by OBPF after the parametric process, By using pulse-shaped pump light whose pulse width is less than half of the bit slot, the effect of waveform reproduction is enhanced.

100、200、900 光波形再生器
101、901 光分波器
102 ビート光発生部
103、903 信号混合部
104、904a、904b 非線形媒体
105、205a〜205c、250、905a、905b 帯域通過光フィルタ
110、210 光3R再生部
201、203 光カプラ
202 同期ビート発生器
204a HNLF
230 光遅延器
240、280 偏波制御器
260 VOA
220、270、505 EDFA
310、310a ポンプ光
320、320a 信号光
330 一次アイドラ光
331、332 高次アイドラ光
401〜403 波形
500 信号光発生器
501 信号発生器
502 光パルス光源
503 強度変調器
504 OTDM多重器
506 NZ‐DSF
507 DCF
510 信号品質劣化部
910 クロック抽出器
920 短パルス光源
R 範囲
100, 200, 900 Optical waveform regenerator 101, 901 Optical demultiplexer 102 Beat light generation unit 103, 903 Signal mixing unit 104, 904a, 904b Nonlinear medium 105, 205a-205c, 250, 905a, 905b Bandpass optical filter 110 , 210 Optical 3R regeneration unit 201, 203 Optical coupler 202 Synchronous beat generator 204a HNLF
230 Optical delay device 240, 280 Polarization controller 260 VOA
220, 270, 505 EDFA
310, 310a Pump light 320, 320a Signal light 330 Primary idler light 331, 332 High-order idler light 401-403 Waveform 500 Signal light generator 501 Signal generator 502 Optical pulse light source 503 Intensity modulator 504 OTDM multiplexer 506 NZ-DSF
507 DCF
510 Signal Quality Degradation Section 910 Clock Extractor 920 Short Pulse Light Source R Range

Claims (26)

入力する信号光のビットレートと同じ繰り返し周波数および前記信号光の中心波長とは異なる中心波長を持ち、強度が時間的に変化し、かつ前記信号光と同期しているポンプ光を発生するポンプ光発生手段と、
前記ポンプ光と前記信号光とを混合する信号混合手段と、
前記信号混合手段で混合した信号光とポンプ光とを非線形媒体に入力し、前記ポンプ光と前記信号光との間で非線形現象を発生させて信号光の光波形再生を行う光波形再生手段と、
を備えたことを特徴とする光波形再生器。
Pump light that has the same repetition frequency as the bit rate of the input signal light and a center wavelength different from the center wavelength of the signal light, generates pump light that has a temporally varying intensity and is synchronized with the signal light Generating means;
Signal mixing means for mixing the pump light and the signal light;
An optical waveform reproducing unit that inputs the signal light and the pump light mixed by the signal mixing unit to a nonlinear medium, and generates a nonlinear phenomenon between the pump light and the signal light to reproduce an optical waveform of the signal light; ,
An optical waveform regenerator.
前記信号光の振幅揺らぎとタイミング揺らぎの両方が同時に抑圧されることを特徴とする請求項1に記載の光波形再生器。   The optical waveform regenerator according to claim 1, wherein both amplitude fluctuation and timing fluctuation of the signal light are suppressed simultaneously. 前記非線形媒体は高非線形光ファイバであることを特徴とする請求項1または2に記載の光波形再生器。   The optical waveform regenerator according to claim 1, wherein the nonlinear medium is a highly nonlinear optical fiber. 前記発生させる非線形現象が時間依存のパラメトリック増幅、及び相互位相変調であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の光波形再生器。   4. The optical waveform regenerator according to claim 1, wherein the nonlinear phenomenon to be generated is time-dependent parametric amplification and cross-phase modulation. 前記非線形現象を発生させた後に前記光波形再生を行った信号光を抜き出す帯域通過光フィルタ手段を備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の光波形再生器。   The optical waveform regenerator according to any one of claims 1 to 4, further comprising bandpass optical filter means for extracting the signal light that has undergone the optical waveform regeneration after the nonlinear phenomenon has occurred. . 前記抜き出された信号光が入力時の位相情報を保持していることを特徴とする請求項5に記載の光波形再生器。   6. The optical waveform regenerator according to claim 5, wherein the extracted signal light holds phase information at the time of input. 前記入力する信号光の振幅揺らぎを補正し、前記光波形再生を行った信号光の振幅が一定値に収束するよう、前記入力する信号光と前記ポンプ光の振幅比を設定したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の光波形再生器。   The amplitude ratio of the input signal light and the pump light is set so that the amplitude fluctuation of the input signal light is corrected and the amplitude of the signal light subjected to the optical waveform reproduction is converged to a constant value. The optical waveform regenerator according to any one of claims 1 to 6. 前記ポンプ光がビート光であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の光波形再生器。   The optical waveform regenerator according to claim 1, wherein the pump light is beat light. 前記非線形現象により発生したアイドラ光を抜き出す帯域通過光フィルタ手段を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の光波形再生器。   The optical waveform regenerator according to any one of claims 1 to 4, further comprising band-pass optical filter means for extracting idler light generated by the nonlinear phenomenon. 前記入力する信号光の振幅揺らぎを補正し、前記抜き出したアイドラ光の振幅が一定値に収束するよう、前記入力する信号光と前記ポンプ光の振幅比を設定したことを特徴とする請求項9に記載の光波形再生器。   The amplitude ratio between the input signal light and the pump light is set so that the amplitude fluctuation of the input signal light is corrected and the amplitude of the extracted idler light converges to a constant value. The optical waveform regenerator described in 1. 前記ポンプ光の形状がビットレートにより規定されるタイムスロットの半分よりも時間幅の短いパルス形状であることを特徴とする請求項9または10に記載の光波形再生器。   11. The optical waveform regenerator according to claim 9, wherein the shape of the pump light is a pulse shape having a time width shorter than half of a time slot defined by a bit rate. 前記帯域通過光フィルタ手段の帯域を、前記抜き出した信号光またはアイドラ光に符号間干渉が発生しない程度にまで小さくしたことを特徴とする請求項5〜11のいずれか一つに記載の光波形再生器。   The optical waveform according to any one of claims 5 to 11, wherein a band of the band-pass optical filter means is reduced to such an extent that no intersymbol interference occurs in the extracted signal light or idler light. Regenerator. 前記信号混合手段で混合した信号光とポンプ光とを増幅してから前記非線形媒体に入力する光増幅手段を備えたことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載の光波形再生器。   The optical waveform according to any one of claims 1 to 12, further comprising: an optical amplifying unit that amplifies the signal light and the pump light mixed by the signal mixing unit and then inputs them to the nonlinear medium. Regenerator. 入力する信号光のビットレートと同じ繰り返し周波数および前記信号光の中心波長とは異なる中心波長を持ち、強度が時間的に変化し、かつ前記信号光と同期しているポンプ光を発生するポンプ光発生工程と、
前記ポンプ光と前記信号光とを混合する信号混合工程と、
前記信号混合工程で混合した信号光とポンプ光とを非線形媒体に入射し、前記ポンプ光と前記信号光との間で非線形現象を発生させて信号光の光波形再生を行う光波形再生工程と、
を含むことを特徴とする光波形再生方法。
Pump light that has the same repetition frequency as the bit rate of the input signal light and a center wavelength different from the center wavelength of the signal light, generates pump light that has a temporally varying intensity and is synchronized with the signal light Generation process,
A signal mixing step of mixing the pump light and the signal light;
An optical waveform reproducing step of causing the signal light mixed in the signal mixing step and the pump light to enter a nonlinear medium and generating a nonlinear phenomenon between the pump light and the signal light to reproduce an optical waveform of the signal light; ,
An optical waveform reproducing method comprising:
前記信号光の振幅揺らぎとタイミング揺らぎの両方が同時に抑圧されることを特徴とする請求項14に記載の光波形再生方法。   15. The optical waveform reproducing method according to claim 14, wherein both amplitude fluctuation and timing fluctuation of the signal light are suppressed simultaneously. 前記非線形媒体は高非線形光ファイバであることを特徴とする請求項14または15に記載の光波形再生方法。   The optical waveform reproducing method according to claim 14, wherein the nonlinear medium is a highly nonlinear optical fiber. 前記発生させる非線形現象が時間依存のパラメトリック増幅、及び相互位相変調であることを特徴とする請求項14〜16のいずれか一つに記載の光波形再生方法。   17. The optical waveform reproducing method according to claim 14, wherein the nonlinear phenomenon to be generated is time-dependent parametric amplification and cross-phase modulation. 前記非線形現象を発生させた後に帯域通過光フィルタ手段を用いて前記光波形再生を行った信号光を抜き出すことを特徴とする請求項14〜17のいずれか一つに記載の光波形再生方法。   The optical waveform reproduction method according to any one of claims 14 to 17, wherein after the nonlinear phenomenon is generated, the signal light that has been subjected to the optical waveform reproduction is extracted using a band-pass optical filter means. 前記抜き出された信号光が入力時の位相情報を保持していることを特徴とする請求項18に記載の光波形再生方法。   19. The optical waveform reproducing method according to claim 18, wherein the extracted signal light holds phase information at the time of input. 前記入力する信号光の振幅揺らぎを補正し、前記光波形再生を行った信号光の振幅が一定値に収束するよう、前記入力する信号光と前記ポンプ光の振幅比を設定したことを特徴とする請求項14〜19のいずれか一つに記載の光波形再生方法。   The amplitude ratio of the input signal light and the pump light is set so that the amplitude fluctuation of the input signal light is corrected and the amplitude of the signal light subjected to the optical waveform reproduction is converged to a constant value. The optical waveform reproducing method according to any one of claims 14 to 19. 前記ポンプ光がビート光であることを特徴とする請求項14〜20のいずれか一つに記載の光波形再生方法。   21. The optical waveform reproducing method according to claim 14, wherein the pump light is beat light. 帯域通過光フィルタ手段を用いて前記非線形現象により発生したアイドラ光を抜き出すことを特徴とする請求項14〜17のいずれか一つに記載の光波形再生方法。   18. The optical waveform reproduction method according to claim 14, wherein idler light generated by the nonlinear phenomenon is extracted using a band-pass optical filter means. 前記入力する信号光の振幅揺らぎを補正し、前記抜き出したアイドラ光の振幅が一定値に収束するよう、前記入力する信号光と前記ポンプ光の振幅比を設定したことを特徴とする請求項22に記載の光波形再生方法。   23. The amplitude ratio between the input signal light and the pump light is set so that amplitude fluctuation of the input signal light is corrected and the amplitude of the extracted idler light converges to a constant value. 2. An optical waveform reproducing method according to 1. 前記ポンプ光の形状がビットレートにより規定されるタイムスロットの半分よりも時間幅の短いパルス形状であることを特徴とする請求項22または23に記載の光波形再生方法。   24. The optical waveform reproducing method according to claim 22, wherein the shape of the pump light is a pulse shape having a time width shorter than half of a time slot defined by a bit rate. 前記帯域通過光フィルタ手段の帯域を、前記抜き出した信号光またはアイドラ光に符号間干渉が発生しない程度にまで小さくしたことを特徴とする請求項18〜24のいずれか一つに記載の光波形再生方法。   The optical waveform according to any one of claims 18 to 24, wherein a band of the band-pass optical filter means is reduced to such an extent that no intersymbol interference occurs in the extracted signal light or idler light. Playback method. 前記信号混合工程で混合した信号光とポンプ光とを増幅してから前記非線形媒体に入力する光増幅工程を含むことを特徴とする請求項14〜25のいずれか一つに記載の光波形再生方法。   The optical waveform reproduction according to any one of claims 14 to 25, further comprising an optical amplification step of amplifying the signal light and pump light mixed in the signal mixing step and then inputting the amplified light to the nonlinear medium. Method.
JP2009098241A 2008-09-01 2009-04-14 Optical waveform regenerator and optical waveform regenerating method Pending JP2010079246A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009098241A JP2010079246A (en) 2008-09-01 2009-04-14 Optical waveform regenerator and optical waveform regenerating method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008223069 2008-09-01
JP2009098241A JP2010079246A (en) 2008-09-01 2009-04-14 Optical waveform regenerator and optical waveform regenerating method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010079246A true JP2010079246A (en) 2010-04-08

Family

ID=42209706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009098241A Pending JP2010079246A (en) 2008-09-01 2009-04-14 Optical waveform regenerator and optical waveform regenerating method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010079246A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010212851A (en) * 2009-03-09 2010-09-24 Softbank Telecom Corp All-optical regenerative amplifier
CN113777987A (en) * 2021-09-13 2021-12-10 天津津航计算技术研究所 Self-adaptive discrete signal acquisition device supporting waveform correction

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000347228A (en) * 1999-03-29 2000-12-15 Furukawa Electric Co Ltd:The Method of mixing four photons in optical fiber and short- pulse generator using the method
WO2003104886A1 (en) * 2002-06-01 2003-12-18 古河電気工業株式会社 Wavelength divition multiplex optical regeneration system and wavelength division multiplex optical regeneration method
JP2004037985A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Fujitsu Ltd Optical and gate and waveform shaping device
JP2007047828A (en) * 2004-09-01 2007-02-22 Fujitsu Ltd Optical switch and optical waveform monitoring device utilizing optical switch
JP2007264319A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Fujitsu Ltd Device for shaping waveform of optical signal

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000347228A (en) * 1999-03-29 2000-12-15 Furukawa Electric Co Ltd:The Method of mixing four photons in optical fiber and short- pulse generator using the method
WO2003104886A1 (en) * 2002-06-01 2003-12-18 古河電気工業株式会社 Wavelength divition multiplex optical regeneration system and wavelength division multiplex optical regeneration method
JP2004037985A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Fujitsu Ltd Optical and gate and waveform shaping device
JP2007047828A (en) * 2004-09-01 2007-02-22 Fujitsu Ltd Optical switch and optical waveform monitoring device utilizing optical switch
JP2007264319A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Fujitsu Ltd Device for shaping waveform of optical signal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010212851A (en) * 2009-03-09 2010-09-24 Softbank Telecom Corp All-optical regenerative amplifier
CN113777987A (en) * 2021-09-13 2021-12-10 天津津航计算技术研究所 Self-adaptive discrete signal acquisition device supporting waveform correction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3920297B2 (en) Optical switch and optical waveform monitoring device using optical switch
US9065243B2 (en) Optical amplifier
EP1973246B1 (en) Optical waveform controlling apparatus
JP4401626B2 (en) Method and apparatus for processing optical signals
US6987607B2 (en) Optical AND gate and waveform shaping device
JP5246217B2 (en) Optical switch and optical waveform monitoring device using optical switch
EP2083320B1 (en) Optical signal processing apparatus, optical receiving apparatus, and optical relay apparatus
JPWO2003104886A1 (en) Wavelength division multiplexing optical regeneration system and wavelength division multiplexing optical regeneration method
Zhu et al. 10 000-hop cascaded in-line all-optical 3R regeneration to achieve 1 250 000-km 10-Gb/s transmission
JP4629642B2 (en) Optical switch and optical waveform monitoring device using optical switch
JP4574629B2 (en) Optical switch and optical waveform monitoring device using optical switch
US6814376B2 (en) Method and system for generating short pulse signals
JP5304650B2 (en) Optical signal processing device
Ivanovs et al. Realization of HDWDM transmission system
JP2010079246A (en) Optical waveform regenerator and optical waveform regenerating method
Provost et al. Investigation of four-wavelength regenerator using polarization-and direction-multiplexing
JP2005260696A (en) Optical transmitter, optical transmission system and signal light modulating method
Palushani et al. OTDM-to-WDM conversion of complex modulation formats by time-domain optical Fourier transformation
US20040208622A1 (en) Method and apparatus for signal conditioning of optical signals for fiber-optic transmission
Su et al. Feasibility study of 0.8-b/s/Hz spectral efficiency at 160 Gb/s using phase-correlated RZ signals with vestigial sideband filtering
Takushima et al. Dispersion tolerance and transmission distance of a 40-Gb/s dispersion management soliton transmission system
Ismail et al. Wide range operation of an all-optical NRZ-DPSK-to-RZ-DPSK regenerative waveform–wavelength conversion with flexible width-tunability
Chong et al. 4-wavelength 2R regeneration based on self-phase modulation and inter-channel walk-off control in bidirectional fiber configuration
Büyükşahin Öncel Modulation formats for wavelength division multiplexing (WDM) systems
Zhang et al. System Performance of DPSK Signals Transmitted Through Broadband SBS-based Slow Light Element and Reduction of Slow-Light-Induced Data-Pattern Dependence

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130319

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130813

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20131210