JP2825109B2 - Optical soliton transmission method - Google Patents

Optical soliton transmission method

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JP2825109B2
JP2825109B2 JP3107616A JP10761691A JP2825109B2 JP 2825109 B2 JP2825109 B2 JP 2825109B2 JP 3107616 A JP3107616 A JP 3107616A JP 10761691 A JP10761691 A JP 10761691A JP 2825109 B2 JP2825109 B2 JP 2825109B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ソリトンの伝送方法
に係り、特に光ソリトン伝送路中の光伝送損失による光
ソリトンパルスの周波数変調を補償することにより、長
距離、超高速大容量光通信を経済的に行うことができる
光ソリトン伝送方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical soliton transmission method, and more particularly, to a long-distance, ultra-high-speed, large-capacity optical system by compensating for frequency modulation of optical soliton pulses due to optical transmission loss in an optical soliton transmission line. The present invention relates to an optical soliton transmission method capable of performing communication economically.

【0002】[0002]

【従来の技術】大容量の光通信を行なう場合には、通信
に用いる光パルスのパルス幅を狭くして伝送容量をアッ
プする必要があるが、通常のシリカ(石英)系単一モー
ド光ファイバは、1.32μmの波長帯域付近に零分散
領域が存在する群速度分散特性と光損失波長特性を有す
るために、線形的な光パルスを用いると光ファイバ中に
存在する群速度分散の効果により前記光パルスのパルス
幅が広がり、その広がりの度合いはパルス幅が狭いほど
顕著となる。現状の技術では、伝送容量をこれ以上アッ
プすることが難しく光通信の大容量化には限界がある。
2. Description of the Related Art When performing large-capacity optical communication, it is necessary to increase the transmission capacity by narrowing the pulse width of an optical pulse used for communication. Has a group velocity dispersion characteristic and an optical loss wavelength characteristic in which a zero dispersion region exists near a 1.32 μm wavelength band. Therefore, when a linear optical pulse is used, the effect of the group velocity dispersion existing in the optical fiber is obtained. The pulse width of the light pulse is widened, and the degree of the spread becomes more remarkable as the pulse width becomes narrower. With the current technology, it is difficult to further increase the transmission capacity, and there is a limit to increasing the capacity of optical communication.

【0003】光パルスの伝送容量をアップするには、群
速度分散の効果による波形の広がりや高次分散による波
形ひずみを克服しなければならないが、HasegawaとTa
ppertは、1973年に光ファイバ中での群速度分散と
自己位相変調効果とを釣り合わせることにより光ソリト
ン伝送が可能になることを理論的に示した(参考文献
1:A.Hasegawa and F.Tappert,Appl.Phys.Let
t.23(1973) 142.)。
In order to increase the transmission capacity of the optical pulse, it is necessary to overcome the waveform spread due to the effect of group velocity dispersion and the waveform distortion due to higher-order dispersion.
ppert theoretically showed in 1973 that optical soliton transmission becomes possible by balancing the group velocity dispersion and the self-phase modulation effect in an optical fiber (Ref. 1: A. Hasegawa and F. A.). Tappert, Appl. Phys. Let
t.23 (1973) 142.).

【0004】光ファイバの異常分散波長域において形成
される光ソリトンは、群速度分散による広がりと非線形
光学効果(光カー効果)による圧縮が釣り合うことによ
り、光ファイバによる伝送損失(光損失)がない場合に
は、この光ファイバ中を波形を変えずに伝搬するという
特徴がある。このため、光ソリトンを用いた伝送方法
は、長距離、大容量の光通信を実現するうえで非常に有
望視されている方法である。
An optical soliton formed in the anomalous dispersion wavelength region of an optical fiber has no transmission loss (optical loss) due to the optical fiber because the spread due to the group velocity dispersion and the compression due to the nonlinear optical effect (optical Kerr effect) are balanced. In this case, there is a characteristic that the light propagates through the optical fiber without changing the waveform. For this reason, the transmission method using the optical soliton is a very promising method for realizing long-distance, large-capacity optical communication.

【0005】しかしながら、実用化されている光ファイ
バには、わずかな光損失(波長1.55μm帯で0.2
2dB/km、1km先で約5%光が弱まる)が存在す
るために、光ソリトンといえども光パルスの振幅が減少
し、それにつれてパルス幅の広がりを生じ、波形が変化
することとなる。
However, practically used optical fibers have a slight optical loss (0.25 μm in a wavelength band of 1.55 μm).
2 dB / km, the light is weakened by about 5% at a distance of 1 km), the amplitude of the light pulse is reduced even in the case of the optical soliton, and the pulse width is widened accordingly, and the waveform changes.

【0006】従来、この光損失による光ソリトンの波形
の変化を補償するために、誘導ラマン散乱を用いて光伝
送路中に分布定数的に増幅作用を持たせ、等価的に無損
失の光伝送路を作り、光ソリトンを伝搬させる方法が既
に提案されている(参考文献2:A.Hasegawa,Appl.
Opt.23,P.3302 (1984). 参考文献3:L.F.Mollena
uer,J.P.Gordon,and M.N.Islam,IEEE J.Qu
antum Electron.QE22,p.157 (1986).)。
Heretofore, in order to compensate for the change in the waveform of the optical soliton due to the optical loss, an amplifying effect is provided in the optical transmission line in a distributed manner by using stimulated Raman scattering, and an equivalently lossless optical transmission is performed. A method of making a path and propagating an optical soliton has already been proposed (Reference 2: A. Hasegawa, Appl.
Opt. 23, P. 3302 (1984). Reference 3: LF Mollena
uer, JP Gordon, and MN Islam, IEEE J. Qu
antum Electron. QE22, p.157 (1986).).

【0007】この方法は、理想的な光ソリトン伝送路を
提供することができるため、特に長距離の伝搬に適して
いる光伝送方法である。
This method can provide an ideal optical soliton transmission line, and is an optical transmission method particularly suitable for long-distance propagation.

【0008】また、光伝送路には増幅作用を持たせず、
この光伝送路中に、ある間隔をおいて光増幅器を挿入
し、集中定数的に光ファイバの損失を補償する方法によ
り長距離にわたって光ソリトンを伝搬させる方法が提案
されている(参考文献4:久保田、中沢、鈴木,特願平
1−68619号公報、参考文献5:H.Kubota and
M.Nakazawa,IEEE J.Quantum Electron.QE2
6,p.692 (1990).)。
Further, the optical transmission line does not have an amplifying function,
A method has been proposed in which an optical amplifier is inserted into the optical transmission line at a certain interval and the optical soliton is propagated over a long distance by a method of compensating for the loss of the optical fiber in a lumped manner (Reference 4: Kubota, Nakazawa, Suzuki, Japanese Patent Application No. 1-68619, Reference 5: H. Kubota and
M. Nakazawa, IEEE J. Quantum Electron. QE2
6, p. 692 (1990).).

【0009】この方法は、増幅作用を持つ領域を局在化
でき、また構成が簡単であるために、実現性が極めて高
い光伝送方法である。
This method is a highly feasible optical transmission method because a region having an amplifying action can be localized and the configuration is simple.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の誘導
ラマン散乱を用いる光ソリトン伝送方法は、理想的な光
ソリトン伝送路を提供することができるため長距離の光
ソリトンパルスの伝搬に適しているものの、システム全
体の構成が複雑になることと、さらに、光伝送路全体に
わたって一様な増幅利得を持たせることが困難であるこ
とから、任意の場所において無損失の光ソリトン伝送路
を得ることができないという欠点があった。また、誘導
ラマン散乱の利得が比較的小さいことも欠点となる。
By the way, the optical soliton transmission method using stimulated Raman scattering can provide an ideal optical soliton transmission line, and is suitable for long-distance optical soliton pulse propagation. However, since the configuration of the entire system is complicated, and it is difficult to have a uniform amplification gain over the entire optical transmission line, it is necessary to obtain a lossless optical soliton transmission line at any place. There was a disadvantage that it could not be done. Another disadvantage is that the gain of stimulated Raman scattering is relatively small.

【0011】また、光増幅器を用いる光ソリトン伝送方
法は、増幅作用を持つ領域を局在化でき、システム全体
の構成が簡単になるために実現性が極めて高いものの、
高強度の光ソリトンの非線形パルスとしての波形の変化
を積極的に利用しているために光ファイバの光損失によ
り光ソリトンパルスの強度が減少することから、光伝送
路の中継距離に制限があり、該光伝送路中の光増幅器の
間隔を50km程度までしか採ることが出来ず、光増幅
器の設置間隔をさらに延長することが極めて困難であっ
た。
Although the optical soliton transmission method using an optical amplifier can localize an area having an amplifying effect and simplifies the configuration of the entire system, it is extremely feasible.
Since the intensity of the optical soliton pulse decreases due to the optical loss of the optical fiber because the change in the waveform of the high-intensity optical soliton as a non-linear pulse is actively used, there is a limit on the relay distance of the optical transmission line. In addition, the distance between the optical amplifiers in the optical transmission line can be set to only about 50 km, and it is extremely difficult to further extend the distance between the optical amplifiers.

【0012】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、従来では光ソリトンパルスの強度の低下を補
償する点にのみ着目していたものを、周波数変調(位相
変化)を補償する点にも着目し、単一モード光ファイバ
と逆の符号の群速度分散を有する光分散補償器を用いて
光ソリトン伝送路中の光伝送損失による光ソリトンパル
スの周波数変調を補償することにより、光ソリトンの伝
送距離もしくは光ソリトン伝送における光中継増幅器の
設置間隔を延長し、長距離、超高速大容量光通信を経済
的に行うことができる光ソリトン伝送方法を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and compensates for frequency modulation (phase change), which has conventionally focused only on compensating for a decrease in the intensity of an optical soliton pulse. Focusing on the point, by compensating the frequency modulation of the optical soliton pulse due to the optical transmission loss in the optical soliton transmission line using an optical dispersion compensator having the group velocity dispersion of the opposite sign to the single mode optical fiber, An object of the present invention is to provide an optical soliton transmission method capable of extending a transmission distance of an optical soliton or an installation interval of an optical repeater amplifier in optical soliton transmission and economically performing a long-distance, ultra-high-speed, large-capacity optical communication.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な光ソリトン伝送方法を採用した。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following optical soliton transmission method.

【0014】すなわち、本発明の請求項1記載の光ソリ
トン伝送方法としては、単一モード光ファイバの負の群
速度分散の波長領域で形成される光ソリトンを用いる光
ソリトン伝送方法において、光ソリトン伝送用光ファイ
バに光伝送損失があり、この光伝送損失に伴う非線形性
と分散性の釣り合いの崩れにより非線形性に起因する自
己位相変調によって生じる非線形な周波数変調を生じる
場合に、前記単一モード光ファイバと逆の符号の群速度
分散を有する光分散補償器を用いて、前記光伝送損失に
よる光ソリトンパルスの非線形な周波数変調を補償する
ことに特徴がある。
That is, the optical soliton transmission method according to the first aspect of the present invention is an optical soliton transmission method using an optical soliton formed in a wavelength region of negative group velocity dispersion of a single mode optical fiber. There is an optical transmission loss in a transmission optical fiber, and the nonlinearity associated with this optical transmission loss
And self-dispersion caused by nonlinearity
Causes nonlinear frequency modulation caused by self-phase modulation
In this case, it is characterized in that a non-linear frequency modulation of an optical soliton pulse due to the optical transmission loss is compensated by using an optical dispersion compensator having a group velocity dispersion of a sign opposite to that of the single mode optical fiber.

【0015】また、請求項2記載の光ソリトン伝送方法
としては、請求項1記載の光ソリトン伝送方法におい
て、前記光分散補償器により非線形な周波数変調を補償
した後の光ソリトンパルスを光増幅器を用いて増幅し、
該光ソリトンパルスの受光感度を改善することに特徴が
ある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical soliton transmission method according to the first aspect, wherein the optical soliton pulse after the nonlinear frequency modulation is compensated for by the optical dispersion compensator is transmitted to an optical amplifier. Amplify using
It is characterized in that the light receiving sensitivity of the optical soliton pulse is improved.

【0016】また、請求項3記載の光ソリトン伝送方法
としては、単一モード光ファイバの負の群速度分散の波
長領域で形成される光ソリトンを用いる光ソリトン伝送
方法において、光ソリトン伝送用光ファイバに光伝送損
失があり、この光伝送損失に伴う非線形性と分散性の釣
り合いの崩れにより非線形性に起因する自己位相変調に
よって生じる非線形な周波数変調を生じる場合に、前記
単一モード光ファイバと逆の符号の群速度分散を有する
光分散補償手段と、光増幅手段とを具備する光中継器を
1段以上用いて、前記光伝送損失による光ソリトンパル
スの非線形な周波数変調を補償するとともに該光ソリト
ンパルスを増幅し、該光ソリトンパルスの強度を回復さ
せることに特徴がある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical soliton transmission method using an optical soliton formed in a wavelength region of negative group velocity dispersion of a single mode optical fiber. Optical transmission loss in fiber
And the nonlinearity and dispersion of the optical transmission loss
Self-phase modulation caused by nonlinearity
When non-linear frequency modulation occurs due to, using one or more stages of optical repeaters comprising optical dispersion compensating means having a group velocity dispersion of the opposite sign to the single mode optical fiber and optical amplifying means, The method is characterized in that the nonlinear frequency modulation of the optical soliton pulse due to the optical transmission loss is compensated, and the optical soliton pulse is amplified to restore the intensity of the optical soliton pulse.

【0017】[0017]

【作用】本発明の請求項1記載の光ソリトン伝送方法で
は、伝搬の初めの部分では光ソリトンの効果を利用し、
さらに、伝送用光ファイバの光伝送損失により光ソリト
ンパルスの強度が減少した後は線形的なパルスとして伝
搬させる。そして、光ソリトン伝送中に、光ソリトン伝
送用光ファイバに光伝送損失があり、この光伝送損失に
伴う非線形性と分散性の釣り合いの崩れにより非線形性
に起因する自己位相変調によって生じる非線形な周波数
変調を生じる場合に、該線形的な部分で生じた群速度分
散による光ソリトンパルスの周波数変調及びパルス幅の
広がりを、前記単一モード光ファイバと逆の符号の群速
度分散を有する光分散補償器を用いて補償することによ
り、伝搬中の光ソリトンパルスのパルス幅の広がりを許
容して該光ソリトンパルスの無中継伝送可能な距離(光
信号を電気信号に戻すことなく伝送できる距離)を延長
し、光ソリトン伝送における光中継増幅器の設置間隔を
延長する。また、公知の如く光ソリトン伝送は非線形な
効果を利用した伝送であり、その場合に生じる周波数変
調は直線的にはならないが、このような非線形的な伝送
で生じた非直線的な周波数変調であっても本発明におい
ては光分散補償器の線形的な補償効果を利用して大きな
補償効果を奏する。
According to the optical soliton transmission method according to the first aspect of the present invention, the effect of the optical soliton is used at the beginning of propagation.
Further, after the intensity of the optical soliton pulse is reduced due to the optical transmission loss of the transmission optical fiber, the pulse is propagated as a linear pulse. Then, during optical soliton transmission, optical soliton transmission
The transmission optical fiber has an optical transmission loss.
Non-linearity due to the loss of balance between accompanying non-linearity and dispersibility
Frequency caused by self-phase modulation caused by noise
If the resulting modulated, the spread of the frequency modulation and pulse width of the optical soliton pulses by group velocity dispersion occurring in the linear portion, the optical dispersion compensation having group velocity dispersion of said single-mode optical fiber and opposite sign By using a compensator, the pulse width of the optical soliton pulse being propagated is allowed to spread and the distance over which the optical soliton pulse can be transmitted without relay (the distance over which the optical signal can be transmitted without returning it to an electrical signal). To extend the installation interval of the optical repeater amplifier in optical soliton transmission. Also, as is well known, optical soliton transmission is transmission utilizing a non-linear effect, and the frequency modulation generated in that case is not linear, but non-linear frequency modulation caused by such non-linear transmission. Even so, in the present invention, a large compensation effect is achieved by utilizing the linear compensation effect of the optical dispersion compensator.

【0018】また、請求項2記載の光ソリトン伝送方法
では、請求項1記載の光ソリトン伝送方法において、前
記光分散補償器により周波数変調を補償した後の光ソリ
トンパルスを光増幅器を用いて増幅することにより、該
光ソリトンパルスの受光感度を改善し、該光ソリトンパ
ルスの無中継伝送可能な距離を更に延長し、光ソリトン
伝送における光中継増幅器の設置間隔を延長する。
Further, in the optical soliton transmission method according to claim 2, in the optical soliton transmission method according to claim 1, the optical soliton pulse after frequency modulation is compensated by the optical dispersion compensator is amplified using an optical amplifier. By doing so, the light receiving sensitivity of the optical soliton pulse is improved, the distance over which the optical soliton pulse can be transmitted without relay is further extended, and the installation interval of the optical repeater amplifier in the optical soliton transmission is extended.

【0019】また、請求項3記載の光ソリトン伝送方法
では、前記単一モード光ファイバと逆の符号の群速度分
散を有する光分散補償手段と、光増幅手段とを具備する
光中継器を1段以上用いて、光ソリトン伝送光ファイバ
に光伝送損失があり、この光伝送損失に伴う非線形性と
分散性の釣り合いの崩れにより非線形性に起因する自己
位相変調によって生じる光ソリトンパルスの非線形な周
波数変調を補償するとともに該光ソリトンパルスを増幅
することにより、該光ソリトンパルスの強度を回復さ
せ、該光ソリトンパルスの無中継伝送可能な距離を更に
延長し、長距離の多中継光ソリトン伝送を可能にする。
According to a third aspect of the present invention, in the optical soliton transmission method, there is provided an optical repeater comprising an optical dispersion compensating means having a group velocity dispersion having a sign opposite to that of the single mode optical fiber, and an optical amplifying means. Optical soliton transmission optical fiber using more than one step
There is an optical transmission loss, and the nonlinearity and
Self caused by nonlinearity due to disparity in dispersibility
By compensating for the nonlinear frequency modulation of the optical soliton pulse caused by the phase modulation and amplifying the optical soliton pulse, the intensity of the optical soliton pulse is recovered, and the distance over which the optical soliton pulse can be transmitted without relay is further extended. And enables long-distance multi-relay optical soliton transmission.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の各実施態様について図を参照
して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図1は、本発明の請求項1記載の光ソリト
ン伝送方法の一実施例である光ソリトン伝送システムS
の構成を示す概略図であり、図2(a)〜(c)は、図
1中の光伝送路のA〜Cの各部分における光ソリトンパ
ルスの波形の概略を示す図である。
FIG. 1 shows an optical soliton transmission system S as an embodiment of the optical soliton transmission method according to claim 1 of the present invention.
2A to 2C are diagrams schematically showing the waveforms of the optical soliton pulses in the portions A to C of the optical transmission line in FIG.

【0022】図1において、1は光ソリトン発生器、2
は光ソリトン伝送用光ファイバ(光ファイバ)、3は光
分散補償器、4は受光器である。
In FIG. 1, 1 is an optical soliton generator, 2
Denotes an optical fiber (optical fiber) for transmitting an optical soliton, 3 denotes an optical dispersion compensator, and 4 denotes a light receiver.

【0023】光ソリトン発生器1は、1.55μmの波
長帯域の光ソリトンパルスを発生させるもので、例え
ば、モード同期Fセンタレーザと偏波保持単一モードフ
ァイバとから構成されるソリトンレーザが好適に用いら
れる。
The optical soliton generator 1 generates an optical soliton pulse in a wavelength band of 1.55 μm. For example, a soliton laser composed of a mode-locked F center laser and a polarization maintaining single mode fiber is preferable. Used for

【0024】光ファイバ2は、例えば、1.32μmの
波長帯域付近に零分散領域が存在する群速度分散特性と
光損失波長特性を有するシリカ系単一モード光ファイバ
である。
The optical fiber 2 is, for example, a silica-based single mode optical fiber having a group velocity dispersion characteristic and a light loss wavelength characteristic in which a zero dispersion region exists near a 1.32 μm wavelength band.

【0025】光分散補償器3は、前記光ファイバ2と逆
の符号の群速度分散を有し、光ソリトン伝送中にその線
形的な部分で生じた群速度分散による光ソリトンパルス
の周波数変調及びパルス幅の広がりを補償するものであ
る。
The optical dispersion compensator 3 has a group velocity dispersion having a sign opposite to that of the optical fiber 2, and performs frequency modulation of an optical soliton pulse due to group velocity dispersion generated in a linear portion thereof during optical soliton transmission. This is to compensate for the spread of the pulse width.

【0026】この光分散補償器3としては、例えば、使
用される光ソリトンパルスの波長帯域が1.5μmの場
合では零分散波長を1.5μmよりも長波長側にずらし
たシリカ系の分散シフトファイバ(正の群速度分散を有
する)、GT干渉計、ファブリ・ペロー共振器、また
は、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)やルチル型二酸
化チタン(TiO2;別名「チタニア」)、二酸化テル
ル(TeO2)等の結晶、あるいはそれらを用いた光フ
ァイバや光導波路等が好適に用いられる。
For example, when the wavelength band of the optical soliton pulse used is 1.5 μm, the optical dispersion compensator 3 is a silica-based dispersion shift in which the zero dispersion wavelength is shifted to a longer wavelength side than 1.5 μm. Fiber (having positive group velocity dispersion), GT interferometer, Fabry-Perot resonator, or lithium niobate (LiNbO 3 ) or rutile titanium dioxide (TiO 2 ; also known as “titania”), tellurium dioxide (TeO 2) ), Or an optical fiber or an optical waveguide using them.

【0027】受光器4は、光分散補償器3により補償さ
れた光ソリトンパルスを受光しこれを電気信号に変換す
るもので、例えば、アバランシェホトダイオード(AP
D)等が好適に用いられる。
The optical receiver 4 receives the optical soliton pulse compensated by the optical dispersion compensator 3 and converts it into an electric signal. For example, an avalanche photodiode (AP)
D) and the like are preferably used.

【0028】次に、この光ソリトン伝送システムSの動
作について説明する。
Next, the operation of the optical soliton transmission system S will be described.

【0029】まず、電気信号を光ソリトン発生器1によ
り光ソリトンパルスに変換し、該光ソリトンパルスを光
ファイバ2中に入射し該光ファイバ2中を伝搬させる。
First, an electric signal is converted into an optical soliton pulse by the optical soliton generator 1, and the optical soliton pulse is incident on the optical fiber 2 and propagates through the optical fiber 2.

【0030】光ソリトンパルスは、光ファイバ2に入射
した当初は高強度かつ狭小な波形を示している(図2
(a))が、該光ファイバ2中を伝搬する間に該光ファ
イバ2の光損失により強度が減少しかつ非線形性が弱ま
り、また、光ファイバ2の有する負の群速度分散により
パルス幅が広がるとともに、周波数変調(チャーピン
グ)を有するようになる(図2(b))。
The optical soliton pulse has a high intensity and a narrow waveform when it first enters the optical fiber 2 (FIG. 2).
(A)), while propagating through the optical fiber 2, the intensity is reduced and the nonlinearity is weakened by the optical loss of the optical fiber 2, and the pulse width is reduced by the negative group velocity dispersion of the optical fiber 2. As it spreads, it has frequency modulation (chirping) (FIG. 2B).

【0031】この状態では、隣接する光ソリトンパルス
同士が互いに重なり合うようになるために、個々の信号
を検出することが不可能になる。
In this state, since adjacent optical soliton pulses overlap each other, it becomes impossible to detect individual signals.

【0032】これらの変形した光ソリトンパルスは、光
分散補償器3を通過することによりパルス幅が回復され
周波数変調も補償される(図2(c))。この光ソリト
ンパルスは、強度こそ低下(本例では1/100以下)
しているものの、波形は入射当初と同一(相似形)であ
る。これより、互いに重なり合っていた光ソリトンパル
スは明瞭に分離され、再び信号を検出することが可能に
なる。また、公知の如く光ソリトン伝送は非線形な効果
を利用した伝送であり、即ち、前述した如く光ソリトン
は、群速度分散による広がりと非線形光学効果(光カー
効果)による圧縮が釣り合うことにより、光ファイバに
よる伝送損失(光損失)がない場合は、光ファイバ中を
波形を変えずに伝搬するという特徴があるが、光ファイ
バに損失があれば、この光伝送損失に伴う非線形性と分
散性の釣り合いの崩れにより生じる周波数変調は直線的
にはならないが、このような非線形的な伝送で生じた非
直線的な周波数変調であっても本発明においては光分散
補償器の線形的な補償効果を利用して大きな補償効果を
奏する。
These deformed optical soliton pulses pass through the optical dispersion compensator 3 so that the pulse width is recovered and the frequency modulation is also compensated (FIG. 2C). The intensity of the optical soliton pulse is reduced (in this example, 1/100 or less).
However, the waveform is the same (similar shape) as that at the time of incidence. As a result, the optical soliton pulses overlapping each other are clearly separated, and the signal can be detected again. Also, as is well known, optical soliton transmission is transmission utilizing a nonlinear effect, that is, as described above , optical soliton transmission.
Is the spread due to group velocity dispersion and the nonlinear optical effect (optical
Effect) is balanced by the compression
If there is no transmission loss (light loss) due to
Although it has the characteristic of propagating without changing the waveform,
If there is a loss in the fiber, the nonlinearity and
The frequency modulation caused by the disperse imbalance does not become linear, but even in the case of nonlinear frequency modulation caused by such non-linear transmission, the linear dispersion of the optical dispersion compensator in the present invention. A large compensation effect is achieved using the compensation effect.

【0033】パルス幅が回復した光ソリトンパルスは、
受光器4により再び電気信号に変換され、信号として取
り出される。
The optical soliton pulse whose pulse width has been recovered is
The light is converted into an electric signal again by the light receiver 4 and extracted as a signal.

【0034】図3は、上記実施例の光ソリトン伝送シス
テムSにおける光ソリトンパルスの分散補償の効果を確
認するために、計算機を用いてシミュレーシュン解析を
行った結果の一例を示すものである。
FIG. 3 shows an example of the result of simulation analysis using a computer in order to confirm the effect of dispersion compensation of optical soliton pulses in the optical soliton transmission system S of the above embodiment.

【0035】この図では、光分散補償器の分散補償量
(ps/nm)をパラメーターとした場合の光ソリトン
パルスの波形の変化の様子を示している。
This figure shows how the waveform of the optical soliton pulse changes when the dispersion compensation amount (ps / nm) of the optical dispersion compensator is used as a parameter.

【0036】ここでは、光ソリトンパルスの半値幅τ
FWHMを10ps、波長を1.55μm、光ファイバの長
さを100km、光伝送損失を0.24dB/km、群
速度分散を−2.0ps/km/nmと仮定した。
Here, the half width τ of the optical soliton pulse
It was assumed that the FWHM was 10 ps, the wavelength was 1.55 μm, the length of the optical fiber was 100 km, the optical transmission loss was 0.24 dB / km, and the group velocity dispersion was −2.0 ps / km / nm.

【0037】また、図中の破線は、参考のために、入力
する無歪の光ソリトンパルスの波形を示したものであ
る。上述したとおり伝搬の前後でパルス強度が100倍
以上異なるために縮小して示してある。
The broken line in the figure shows the waveform of the input undistorted optical soliton pulse for reference. As described above, since the pulse intensities differ by more than 100 times before and after propagation, they are shown in a reduced scale.

【0038】この結果から、分散補償しない光パルス
(分散補償量が0ps/nmの場合)ではパルス幅が広
がり波高も低くなっているが、分散補償量を増大させる
にしたがってパルス幅が狭小になり、分散補償量が16
0ps/nmでは入力光ソリトンパルスとほぼ同一形状
の波形にまで回復していることがわかる。また、分散補
償量を180ps/nm以上とした場合では逆に波形が
崩れてしまっており、分散補償量がある値を越えると分
散補償ができなくなることがわかる。
From these results, it can be seen that in the case of an optical pulse without dispersion compensation (when the dispersion compensation amount is 0 ps / nm), the pulse width is widened and the wave height is low, but the pulse width becomes narrower as the dispersion compensation amount is increased. And the dispersion compensation amount is 16
It can be seen that at 0 ps / nm, the waveform has been recovered to a waveform having substantially the same shape as the input optical soliton pulse. On the other hand, when the dispersion compensation amount is set to 180 ps / nm or more, the waveform is distorted, and it can be seen that dispersion compensation cannot be performed when the dispersion compensation amount exceeds a certain value.

【0039】図4は、本発明の効果を確認するために行
った計算機によるシミュレーシュン解析の結果の他の一
例を示すものであって、光ソリトンパルスのパルス幅と
分散補償量との関係を示す図である。
FIG. 4 shows another example of the result of simulation analysis performed by a computer for confirming the effect of the present invention. The relationship between the pulse width of the optical soliton pulse and the dispersion compensation amount is shown. FIG.

【0040】図中、横軸は分散補償量(ps/nm)、
縦軸はパルス幅(ps)である。
In the figure, the horizontal axis is the amount of dispersion compensation (ps / nm),
The vertical axis is the pulse width (ps).

【0041】ここでは、光ソリトンパルスの半値幅τ
FWHMを10ps、波長を1.55μm、光ファイバの光
伝送損失を0.24dB/km、群速度分散を−2.0
ps/km/nmとし、光ファイバの長さ(Z)につい
ては、60、80、100kmの3種類の場合を仮定し
た。
Here, the half width τ of the optical soliton pulse
FWHM : 10 ps, wavelength: 1.55 μm, optical fiber transmission loss: 0.24 dB / km, group velocity dispersion: -2.0
ps / km / nm, and three types of optical fiber lengths (Z) of 60, 80, and 100 km were assumed.

【0042】この結果から、光ファイバの長さ(伝送距
離)が異なる場合でも、分散補償量を調整することによ
りパルス幅が変化した光ソリトンパルスを入力光ソリト
ンパルスとほぼ同一のパルス幅にまで回復できることが
わかる。
From this result, even when the length (transmission distance) of the optical fiber is different, the optical soliton pulse whose pulse width has been changed by adjusting the dispersion compensation amount can be reduced to almost the same pulse width as the input optical soliton pulse. You can see that you can recover.

【0043】図5は、光ソリトンパルス対を光ファイバ
中に入射し伝搬させた場合の本発明の効果確認のための
シミュレーシュン解析の結果を示す図であって、図2に
相当するものである。
FIG. 5 is a diagram showing the result of a simulation analysis for confirming the effect of the present invention when an optical soliton pulse pair is made incident on an optical fiber and propagated, and corresponds to FIG. is there.

【0044】ここでは、光ソリトンパルス対のパルス間
隔を50psとし、各パルスの半値幅τFWHMを10p
s、波長を1.55μm、光ファイバの長さを100k
m、光伝送損失を0.24dB/km、群速度分散を−
2.0ps/km/nmと仮定した。
Here, the pulse interval of the optical soliton pulse pair is set to 50 ps, and the half width τ FWHM of each pulse is set to 10 p.
s, wavelength 1.55μm, optical fiber length 100k
m, optical transmission loss 0.24 dB / km, group velocity dispersion-
2.0 ps / km / nm was assumed.

【0045】この結果から、分散補償しない場合では、
光パルス同士が互いに重なり合い個々の信号を検出する
ことが不可能であるが、分散補償量が160ps/nm
では光ソリトンパルス対がきれいに分離されて個々の信
号を明瞭に識別することが可能となる。また、分散補償
量を180ps/nm以上に増加させると波形が崩れて
しまい分散補償ができなくなることがわかる。
From these results, when dispersion compensation is not performed,
Although optical pulses overlap each other and cannot detect individual signals, the amount of dispersion compensation is 160 ps / nm.
Thus, optical soliton pulse pairs are clearly separated, and individual signals can be clearly identified. Further, it can be seen that when the dispersion compensation amount is increased to 180 ps / nm or more, the waveform is distorted and dispersion compensation cannot be performed.

【0046】以上説明したように、この実施例の光ソリ
トン伝送システムSによれば、光ファイバ2と逆の符号
の群速度分散を有する光分散補償器3を用いて、光伝送
損失による光ソリトンパルスの周波数変調を補償するこ
ととしたので、光ソリトンパルスが伝送中にその線形的
な部分で生じた群速度分散による光ソリトンパルスの周
波数変調及びパルス幅の広がりを補償し、伝搬中の光ソ
リトンパルスのパルス幅の広がりを許容して該光ソリト
ンパルスの無中継伝送可能な距離を延長することができ
る。したがって、光ファイバーの長さは100km以上
とすることが可能になる。
As described above, according to the optical soliton transmission system S of this embodiment, the optical soliton due to the optical transmission loss is used by using the optical dispersion compensator 3 having the group velocity dispersion of the opposite sign to the optical fiber 2. Since the frequency modulation of the pulse is compensated, the optical soliton pulse compensates for the frequency modulation of the optical soliton pulse and the spread of the pulse width due to the group velocity dispersion generated in the linear part during transmission, and It is possible to extend the pulse width of the soliton pulse and extend the distance over which the optical soliton pulse can be transmitted without relay. Therefore, the length of the optical fiber can be set to 100 km or more.

【0047】また、この光ソリトン伝送システムSで
は、光ソリトンパルスは線形なパルスと比べて高強度で
あるために伝搬後の信号対雑音比(S/N比)が優れて
おり、また、同じS/N比をとればより長距離にわたっ
て伝搬させることができる。さらに、部分的にでもソリ
トンの効果を保持している間は、波形の変化・周波数変
調(チャーピング)の発生量ともに線形なパルスに比べ
て少ないため(理想的な光ソリトンでは波形は変化せ
ず、また、周波数変調の発生もない)、同じ距離伝搬し
た後において必要となる光分散補償量は線形なパルスを
用いる伝搬に比べて少なくてよい。
In the optical soliton transmission system S, the optical soliton pulse has a higher signal-to-noise ratio (S / N ratio) after propagation because the pulse is higher in intensity than a linear pulse. If the S / N ratio is taken, the light can be propagated over a longer distance. Furthermore, while the effect of the soliton is maintained even partially, the change in waveform and the amount of frequency modulation (chirping) generated are smaller than those of a linear pulse (the waveform does not change in an ideal optical soliton). And there is no frequency modulation), and the amount of optical dispersion compensation required after propagating the same distance may be smaller than that using propagation using linear pulses.

【0048】また、この光ソリトン伝送システムSと集
中定数的な光増幅器とを組み合わせることもでき、この
組合せを用いた多中継光ソリトン伝送においては、光増
幅器の設置間隔を延長することができ、かつ、本方法を
用いない場合に比べて無中継伝送できる距離を延長する
ことが可能となる。この場合、光増幅器としては、半導
体レーザ増幅器、エルビウム(Er)ドープ光ファイバ
増幅器等が好適である。
Also, the optical soliton transmission system S can be combined with a lumped optical amplifier. In multi-repeater optical soliton transmission using this combination, the installation interval of the optical amplifier can be extended. In addition, it is possible to extend the distance in which relayless transmission can be performed as compared with a case where the present method is not used. In this case, as the optical amplifier, a semiconductor laser amplifier, an erbium (Er) -doped optical fiber amplifier, or the like is preferable.

【0049】この様に、光ソリトンの伝送距離を延長す
ることができ、長距離、超高速大容量光通信を経済的に
行うことができる光ソリトン伝送方法を提供することが
可能になる。
As described above, it is possible to provide an optical soliton transmission method that can extend the transmission distance of optical solitons and economically perform long-distance, ultra-high-speed, large-capacity optical communication.

【0050】図6は、本発明の請求項3記載の光ソリト
ン伝送方法の一実施例である多中継光ソリトン伝送シス
テムMの構成を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a multi-repeater optical soliton transmission system M which is an embodiment of the optical soliton transmission method according to the third aspect of the present invention.

【0051】この多中継光ソリトン伝送システムMは、
光ファイバ2の後に光中継器5を接続し、この光中継器
5を用いて、光伝送損失による光ソリトンパルスの周波
数変調を補償するとともに光強度を増幅するという一連
の動作を複数段(N1段からNn段まで)繰り返すことと
したものである。
This multi-repeater optical soliton transmission system M
An optical repeater 5 is connected after the optical fiber 2, and the optical repeater 5 is used to perform a series of operations of compensating the frequency modulation of the optical soliton pulse due to the optical transmission loss and amplifying the light intensity in a plurality of stages (N is obtained by the n n until stage) repeating it from one stage.

【0052】この多中継光ソリトン伝送システムMにお
いては、光ソリトン発生器1、光ファイバ2、受光器4
は前記光ソリトン伝送システムSの構成要素と全く同一
であるからこれらの構成要素については説明を省略する
こととし、前記構成要素と異なる光中継器5についての
み説明する。
In this multi-repeater optical soliton transmission system M, an optical soliton generator 1, an optical fiber 2, a light receiver 4
Are exactly the same as the components of the optical soliton transmission system S, so that the description of these components will be omitted, and only the optical repeater 5 different from the components will be described.

【0053】光中継器5は、光分散補償手段6と、光増
幅手段7とを具備するものである。
The optical repeater 5 includes an optical dispersion compensator 6 and an optical amplifier 7.

【0054】光分散補償手段6は、前記光ファイバ2と
逆の符号の群速度分散を有し、光ソリトン伝送中にその
線形的な部分で生じた群速度分散による光ソリトンパル
スの周波数変調及びパルス幅の広がりを補償するもので
ある。
The optical dispersion compensating means 6 has a group velocity dispersion having a sign opposite to that of the optical fiber 2, and performs frequency modulation of an optical soliton pulse due to group velocity dispersion generated in a linear portion thereof during optical soliton transmission. This is to compensate for the spread of the pulse width.

【0055】この光分散補償手段6としては、前記実施
例の光分散補償器3と同様に、例えば、使用される光ソ
リトンパルスの波長帯域が1.5μmの場合では零分散
波長を1.5μmよりも長波長側にずらしたシリカ系の
分散シフトファイバ(正の群速度分散を有する)、GT
干渉計、ファブリ・ペロー共振器、または、ニオブ酸リ
チウム(LiNbO3)やルチル型二酸化チタン(Ti
2;別名「チタニア」)、二酸化テルル(TeO2)等
の結晶、あるいはそれらを用いた光ファイバや光導波路
等が好適に用いられる。
As the optical dispersion compensating means 6, as in the optical dispersion compensator 3 of the above embodiment, for example, when the wavelength band of the optical soliton pulse used is 1.5 μm, the zero dispersion wavelength is set to 1.5 μm. Silica-based dispersion-shifted fiber (having a positive group velocity dispersion) shifted to a longer wavelength side, GT
Interferometer, Fabry-Perot resonator, or lithium niobate (LiNbO 3 ) or rutile titanium dioxide (Ti
O 2 ; also known as “titania”), a crystal such as tellurium dioxide (TeO 2 ), or an optical fiber or an optical waveguide using them is preferably used.

【0056】光増幅手段7は、光ファイバ2の光伝送損
失により強度が減少した光ソリトンパルスの光強度を増
幅するもので、例えば、1.5μmの波長帯域のパルス
では、半導体レーザ増幅器、エルビウム(Er)ドープ
光ファイバ増幅器等が好適に用いられる。
The optical amplification means 7 amplifies the light intensity of the optical soliton pulse whose intensity has been reduced due to the optical transmission loss of the optical fiber 2. For example, for a pulse in the wavelength band of 1.5 μm, a semiconductor laser amplifier, erbium An (Er) -doped optical fiber amplifier or the like is preferably used.

【0057】前記光増幅手段7は、高度の機能が要求さ
れない場合には光増幅器の種類を限定する必要はない
が、特に、限界を追及する様な場合においては、受光感
度を改善するために受光器4の前に設ける光増幅器とし
ては、プリアンプ型のものが好ましく、また、大きな光
ソリトンパルスを得るために光ファイバ2の前に設ける
光増幅器としては、メインアンプ型のものが好ましい。
The optical amplifying means 7 does not need to limit the type of the optical amplifier when a high-level function is not required. The optical amplifier provided before the light receiver 4 is preferably a preamplifier type, and the optical amplifier provided before the optical fiber 2 to obtain a large optical soliton pulse is preferably a main amplifier type.

【0058】次に、この多中継光ソリトン伝送システム
Mの動作について説明する。
Next, the operation of the multi-repeater optical soliton transmission system M will be described.

【0059】光ソリトン発生器1により初段(N1)の
光ファイバ2中に入射された光ソリトンパルスは、光中
継器5の光分散補償手段5によりパルス幅が回復され周
波数変調も補償され、光増幅手段6により光強度が増幅
され、光ファイバ2の光損失により減少した光ソリトン
パルスの強度を回復する。
The optical soliton pulse incident on the optical fiber 2 of the first stage (N 1 ) by the optical soliton generator 1 has its pulse width recovered by the optical dispersion compensating means 5 of the optical repeater 5 and the frequency modulation is also compensated. The light intensity is amplified by the light amplifying means 6 to recover the intensity of the optical soliton pulse reduced by the optical loss of the optical fiber 2.

【0060】強度を回復した光ソリトンパルスは、その
後、2段目(N2)の光ファイバ2に入射し、前記と同
様に光中継器5の光分散補償手段5によりパルス幅が回
復され周波数変調も補償され、光増幅手段6により光強
度が増幅され、減少した光ソリトンパルスの強度を回復
する。
The optical soliton pulse whose intensity has been recovered is thereafter incident on the optical fiber 2 of the second stage (N 2 ), and the pulse width is recovered by the optical dispersion compensating means 5 of the optical repeater 5 and the frequency The modulation is also compensated, and the light intensity is amplified by the light amplification means 6, and the reduced intensity of the optical soliton pulse is restored.

【0061】以下、各段の光中継器5により光分散補償
と光増幅が繰り返し行われ、最終段(Nn)の光ファイ
バ2に入射した後は、前記と同様にパルス幅が回復され
て周波数変調も補償され、また光強度も回復され、受光
器4により再び電気信号に変換され、信号として取り出
される。
Thereafter, optical dispersion compensation and optical amplification are repeatedly performed by the optical repeater 5 at each stage, and after the light enters the optical fiber 2 at the final stage (N n ), the pulse width is recovered in the same manner as described above. The frequency modulation is also compensated, and the light intensity is also recovered, and is again converted into an electric signal by the light receiver 4 and extracted as a signal.

【0062】図7は、上記実施例の多中継光ソリトン伝
送システムMにおける光ソリトンパルスの光分散補償及
び光増幅の効果を確認するために、計算機を用いてシミ
ュレーシュン解析を行った結果の一例を示すものであ
る。
FIG. 7 shows an example of the result of simulation analysis using a computer to confirm the effects of optical dispersion compensation and optical amplification of optical soliton pulses in the multi-repeater optical soliton transmission system M of the above embodiment. It shows.

【0063】図7では、入力に光ソリトンパルス対を用
い、図6の各段の光中継器5の出力側におけるパルスの
波形の変化の様子を示している。
FIG. 7 shows how a pulse waveform changes on the output side of the optical repeater 5 at each stage in FIG. 6 using an optical soliton pulse pair as an input.

【0064】ここでは、各光ソリトンパルスの半値幅τ
FWHMを10ps、波長を1.55μm、パルス間隔を5
0ps、また、各光ファイバの長さを100km、各々
の光伝送損失を0.24dB/km、群速度分散を−
2.0ps/km/nm、分散補償量を160ps/n
mと仮定した。この分散補償量は図3の最適値と同一で
ある。
Here, the half width τ of each optical soliton pulse
FWHM 10ps, wavelength 1.55μm, pulse interval 5
0 ps, the length of each optical fiber is 100 km, each optical transmission loss is 0.24 dB / km, and the group velocity dispersion is-
2.0 ps / km / nm, dispersion compensation amount 160 ps / n
m. This dispersion compensation amount is the same as the optimum value in FIG.

【0065】また、図8は、比較のために図7と同一条
件の光ソリトンパルス対を用い、従来の方法により多中
継伝送したパルスの波形を図7と同様の方法により示し
たものである。ただし、各光ファイバの長さは25km
である。
FIG. 8 shows, by way of comparison, a waveform of a pulse transmitted by multi-repeating transmission according to a conventional method using an optical soliton pulse pair under the same conditions as in FIG. 7 for comparison. . However, the length of each optical fiber is 25 km
It is.

【0066】この結果から、従来の方法では伝送距離が
短く波形も著しく省化しているのに対して、本実施例の
方法では、光ソリトンパルス対がきれいに分離されて個
々の信号を明瞭に識別することが可能となり、全体とし
て2000km以上にわたって高情報伝送速度(高ビッ
トレート)できれいな光ソリトンパルス対を伝搬させる
ことが可能であることがわかる。
From these results, while the conventional method has a short transmission distance and remarkably saves the waveform, the method of the present embodiment clearly separates the optical soliton pulse pairs and clearly identifies individual signals. It can be seen that it is possible to propagate a clear optical soliton pulse pair at a high information transmission rate (high bit rate) over 2000 km or more as a whole.

【0067】また、各々の光ファイバの距離(光増幅器
の設置間隔)は、本方法を用いることにより2倍以上と
なり(本例では4倍)、少ない光増幅器数で長距離の伝
送が可能な経済的な光ソリトン通信が可能である。
The distance between the optical fibers (the installation interval of the optical amplifiers) is more than doubled (four times in this example) by using this method, and long-distance transmission is possible with a small number of optical amplifiers. Economical optical soliton communication is possible.

【0068】以上説明したように、この実施例の多中継
光ソリトン伝送システムMによれば、光ファイバ2と逆
の符号の群速度分散を有する光分散補償手段6と、光増
幅手段7とを具備する光中継器5を複数段用いて、光伝
送損失による光ソリトンパルスの周波数変調を補償する
とともに該光ソリトンパルスを増幅し、減少した光ソリ
トンパルスの強度を回復することとしたので、この光ソ
リトンパルスの無中継伝送可能な距離を更に延長するこ
とができ、光ソリトン伝送における光中継器5の設置間
隔を延長することができ、したがって、2000km以
上にわたって高情報伝送速度(高ビットレート)で多中
継光ソリトン伝送をすることが可能になる。
As described above, according to the multi-repeater optical soliton transmission system M of this embodiment, the optical dispersion compensating means 6 having the group velocity dispersion of the opposite sign to the optical fiber 2 and the optical amplifying means 7 are provided. By using a plurality of optical repeaters 5 provided to compensate for the frequency modulation of the optical soliton pulse due to the optical transmission loss and to amplify the optical soliton pulse to recover the reduced intensity of the optical soliton pulse. The distance over which the optical soliton pulse can be transmitted without relay can be further extended, and the installation interval of the optical repeater 5 in the optical soliton transmission can be extended. Therefore, a high information transmission rate (high bit rate) over 2000 km or more can be achieved. This makes it possible to perform multi-repeater optical soliton transmission.

【0069】この様に、光ソリトン伝送における光増幅
器の設置間隔を延長することができ、長距離、超高速大
容量光通信を経済的に行うことができる光ソリトン伝送
方法を提供することが可能になる。
As described above, it is possible to provide an optical soliton transmission method capable of extending the installation intervals of optical amplifiers in optical soliton transmission and economically performing long-distance, ultra-high-speed, large-capacity optical communication. become.

【0070】なお、多中継光ソリトン伝送システムMに
おいては、光分散補償器を挿入する位置は(1)光ファ
イバの出力端、(2)光増幅器の出力端のいずれでもよ
く、いずれにおいても全く同一の効果を示すことができ
る。
In the multi-repeater optical soliton transmission system M, the position where the optical dispersion compensator is inserted may be either (1) the output end of the optical fiber or (2) the output end of the optical amplifier. The same effect can be shown.

【0071】また、光分散補償器は独立した機器である
必要はなく、例えば、光増幅器に分散特性を持たせ光分
散補償器を兼ねる構成としてもよい。
The optical dispersion compensator does not need to be an independent device. For example, the optical amplifier may have a dispersion characteristic and also serve as the optical dispersion compensator.

【0072】なお、上記実施例のすべての場合において
は、入力する光ソリトンパルスの振幅を通常の場合1.
5倍程度にとり、伝送距離を延長する前記参考文献4,
5の方法を併用している。
In all of the above embodiments, the amplitude of the input optical soliton pulse is set to 1.
Reference 5, which takes about 5 times to extend the transmission distance
Method 5 is used in combination.

【0073】また、光ソリトン発生器もしくは光中継器
からの出力光ソリトンパルスの強度を振幅A=1とする
ことも振幅A>1とすること(上記文献4,5)も可能
であり、振幅A>1の場合にはさらなる中継距離の延長
効果が期待できる。
Further, the intensity of the output optical soliton pulse from the optical soliton generator or optical repeater can be set to the amplitude A = 1 or the amplitude A> 1 (references 4 and 5 described above). If A> 1, a further effect of extending the relay distance can be expected.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項1記載の光ソリトン伝送方法によれば、単一モード
光ファイバの負の群速度分散の波長領域で形成される光
ソリトンを用いる光ソリトン伝送方法において、光ソリ
トン伝送用光ファイバに光伝送損失がある場合に、前記
単一モード光ファイバと逆の符号の群速度分散を有する
光分散補償器を用いて、光ソリトン伝送路に光伝送損失
があり、この光伝送損失に伴う非線形性と分散性の釣り
合いの崩れにより非線形性に起因する自己位相変調によ
って生じる光ソリトンパルスの非線形な周波数変調を補
償することとしたので、この光ソリトンパルスが伝送中
にその線形的な部分で生じた群速度分散による光ソリト
ンパルスの周波数変調及びパルス幅の広がりを補償し、
伝搬中の光ソリトンパルスのパルス幅の広がりを許容し
て該光ソリトンパルスの無中継伝送可能な距離を延長す
ることができる。また、公知の如く光ソリトン伝送は非
線形な効果を利用した伝送であって、即ち光ソリトン
は、群速度分散による広がりと非線形光学効果(光カー
効果)による圧縮が釣り合うことにより、光ファイバに
よる伝送損失(光損失)がない場合は、光ファイバ中を
波形を変えずに伝搬するという特徴があるが、光ファイ
バに損失があれば、この光伝送損失に伴う非線形性と分
散性の釣り合いの崩れにより生じる周波数変調は直線的
にはならないが、このような非線形的な伝送で生じた非
直線的な周波数変調であっても本発明においては光分散
補償器の線形的な補償効果を利用して大きな補償効果を
奏する。
As described above in detail, according to the optical soliton transmission method according to the first aspect of the present invention, the optical soliton formed in the wavelength region of the negative group velocity dispersion of the single mode optical fiber is provided. In the optical soliton transmission method used, when the optical fiber for optical soliton transmission has an optical transmission loss, an optical soliton transmission line is provided by using an optical dispersion compensator having a group velocity dispersion having a sign opposite to that of the single mode optical fiber. Optical transmission loss
There is a nonlinearity and dispersion fishing due to this optical transmission loss.
Self-phase modulation caused by nonlinearity
The optical soliton pulse caused by the nonlinear frequency modulation is compensated for, so that the optical soliton pulse frequency modulation and pulse width spread due to group velocity dispersion generated in the linear part during transmission To compensate for
It is possible to extend the pulse width of the optical soliton pulse during propagation and extend the distance over which the optical soliton pulse can be transmitted without relay. Further, the optical soliton transmission, as is known a transmission utilizing a nonlinear effect, i.e. optical soliton
Is the spread due to group velocity dispersion and the nonlinear optical effect (optical
Effect) is balanced by the compression
If there is no transmission loss (light loss) due to
Although it has the characteristic of propagating without changing the waveform,
If there is a loss in the fiber, the nonlinearity and
The frequency modulation caused by the disperse imbalance does not become linear, but even in the case of nonlinear frequency modulation caused by such non-linear transmission, the linear dispersion of the optical dispersion compensator in the present invention. A large compensation effect is achieved using the compensation effect.

【0075】したがって、長距離、超高速大容量光通信
を経済的に行うことができる光ソリトン伝送方法を提供
することが可能になる。
Therefore, it is possible to provide an optical soliton transmission method capable of economically performing long-distance, ultra-high-speed, large-capacity optical communication.

【0076】また、請求項2記載の光ソリトン伝送方法
によれば、請求項1記載の光ソリトン伝送方法におい
て、前記光分散補償器により周波数変調を補償した後の
光ソリトンパルスを光増幅器を用いて増幅することとし
たので、前記光ソリトンパルスの受光感度を改善するこ
とができ、該光ソリトンパルスの無中継伝送可能な距離
を更に延長することができる。
According to the optical soliton transmission method according to the second aspect, in the optical soliton transmission method according to the first aspect, the optical soliton pulse after frequency modulation is compensated by the optical dispersion compensator using an optical amplifier. As a result, the light receiving sensitivity of the optical soliton pulse can be improved, and the distance over which the optical soliton pulse can be transmitted without relay can be further extended.

【0077】したがって、光ソリトン伝送における光増
幅器の設置間隔を延長することができ、長距離、超高速
大容量光通信を経済的に行うことができる光ソリトン伝
送方法を提供することが可能になる。
Therefore, it is possible to provide an optical soliton transmission method that can extend the installation interval of optical amplifiers in optical soliton transmission and economically perform long-distance, ultra-high-speed, large-capacity optical communication. .

【0078】また、請求項3記載の光ソリトン伝送方法
によれば、単一モード光ファイバの負の群速度分散の波
長領域で形成される光ソリトンを用いる光ソリトン伝送
方法において、光ソリトン伝送用光ファイバに光伝送損
失がある場合に、前記単一モード光ファイバと逆の符号
の群速度分散を有する光分散補償手段と、光増幅手段と
を具備する光中継器を1段以上用いて、光ソリトン伝送
路に光伝送損失があって、この光伝送損失に伴う非線形
性と分散性の釣り合いの崩れにより非線形性に起因する
自己位相変調によって生じる光ソリトンパルスの非線形
な周波数変調を補償するとともに該光ソリトンパルスを
増幅し、該光ソリトンパルスの強度を回復させることと
したので、該光ソリトンパルスの強度を回復させること
ができ、該光ソリトンパルスの無中継伝送可能な距離を
更に延長することができ、高情報伝送速度(高ビットレ
ート)で多中継光ソリトン伝送をすることが可能にな
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical soliton transmission method using an optical soliton formed in a wavelength region of negative group velocity dispersion of a single mode optical fiber. When there is an optical transmission loss in the optical fiber, the optical dispersion compensating means having the group velocity dispersion of the opposite sign to the single-mode optical fiber, and an optical repeater having an optical amplifying means using one or more stages, Optical soliton transmission
There is an optical transmission loss in the path, and the nonlinear
Due to non-linearity due to loss of balance between dispersiveness and dispersibility
Compensating the nonlinear frequency modulation of the optical soliton pulse caused by the self-phase modulation and amplifying the optical soliton pulse and restoring the intensity of the optical soliton pulse, it is possible to restore the intensity of the optical soliton pulse. Thus, the distance over which the optical soliton pulse can be transmitted without relay can be further extended, and multi-relay optical soliton transmission can be performed at a high information transmission rate (high bit rate).

【0079】したがって、光ソリトン伝送における光中
継器の設置間隔を延長することができ、長距離、超高速
大容量光通信を多中継で経済的に行うことができる光ソ
リトン伝送方法を提供することが可能になる。特に、伝
送条件によっては、2000km以上に渡って高情報伝
送速度できれいなソリトンパルスを伝搬させることが可
能になる。
Accordingly, it is possible to provide an optical soliton transmission method that can extend the installation interval of optical repeaters in optical soliton transmission and can economically perform long-distance, ultra-high-speed, large-capacity optical communication with multiple relays. Becomes possible. In particular,
Depending on transmission conditions, high information transmission over 2000 km
It is possible to propagate a beautiful soliton pulse at the feed speed
It will work.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の請求項1記載の光ソリトン伝送方法の
一実施例の光ソリトン伝送システムSの構成を示す概略
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an optical soliton transmission system S of an embodiment of an optical soliton transmission method according to claim 1 of the present invention.

【図2】図1中の光伝送路のA〜Cの各部分における光
ソリトンパルスの波形の概略を示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a waveform of an optical soliton pulse in each of the portions A to C of the optical transmission line in FIG.

【図3】本発明の一実施例の光ソリトン伝送システムS
の分散補償量と光ソリトンパルス波形との関係を示す図
である。
FIG. 3 is an optical soliton transmission system S according to one embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the amount of dispersion compensation and the optical soliton pulse waveform.

【図4】本発明の一実施例の光ソリトン伝送システムS
の光ソリトンパルスのパルス幅と分散補償量との関係を
示す図である。
FIG. 4 is an optical soliton transmission system S according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a pulse width of an optical soliton pulse and a dispersion compensation amount.

【図5】本発明の一実施例の光ソリトン伝送システムS
の分散補償量と光ソリトンパルス対の波形との関係を示
す図である。
FIG. 5 is an optical soliton transmission system S according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the dispersion compensation amount of the above and the waveform of an optical soliton pulse pair.

【図6】本発明の請求項3記載の光ソリトン伝送方法の
一実施例の多中継光ソリトン伝送システムMの構成を示
す概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a multi-repeater optical soliton transmission system M according to an embodiment of the optical soliton transmission method according to claim 3 of the present invention.

【図7】本発明の一実施例の多中継光ソリトン伝送シス
テムMの各段の光増幅器の出力側におけるパルスの波形
の変化の様子を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a state of a change in a pulse waveform on the output side of the optical amplifier in each stage of the multi-repeater optical soliton transmission system M according to one embodiment of the present invention.

【図8】従来の多中継光ソリトン伝送システムの各段の
光増幅器の出力側におけるパルスの波形の変化の様子を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state of a change in a pulse waveform on the output side of an optical amplifier in each stage of a conventional multi-relay optical soliton transmission system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

S 光ソリトン伝送システム 1 光ソリトン発生器 2 光ソリトン伝送用光ファイバ(光ファイバ) 3 光分散補償器 4 受光器 M 多中継光ソリトン伝送システム 5 光中継器 6 光分散補償手段 7 光増幅手段 N1〜NnS Optical soliton transmission system 1 Optical soliton generator 2 Optical fiber for optical soliton transmission (optical fiber) 3 Optical dispersion compensator 4 Optical receiver M Multi-repeater optical soliton transmission system 5 Optical repeater 6 Optical dispersion compensation means 7 Optical amplification means N 1 to N n stages

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 単一モード光ファイバの負の群速度分散
の波長領域で形成される光ソリトンを用いる光ソリトン
伝送方法において、 光ソリトン伝送用光ファイバに光伝送損失があり、この
光伝送損失に伴う非線形性と分散性の釣り合いの崩れに
より非線形性に起因する自己位相変調によって生じる非
線形な周波数変調を生じる場合に、前記単一モード光フ
ァイバと逆の符号の群速度分散を有する光分散補償器を
用いて、前記光伝送損失による光ソリトンパルスの非線
形な周波数変調を補償することを特徴とする光ソリトン
伝送方法。
1. An optical soliton transmission method using an optical soliton formed in a wavelength region of negative group velocity dispersion of a single mode optical fiber, wherein the optical fiber for optical soliton transmission has an optical transmission loss.
Breaking the balance between nonlinearity and dispersion due to optical transmission loss
Non-linearity caused by self-phase modulation due to more nonlinearity
Compensating for nonlinear frequency modulation of an optical soliton pulse due to the optical transmission loss by using an optical dispersion compensator having a group velocity dispersion of a sign opposite to that of the single mode optical fiber when linear frequency modulation occurs. An optical soliton transmission method comprising:
【請求項2】 請求項1記載の光ソリトン伝送方法にお
いて、 前記光分散補償器により非線形な周波数変調を補償した
後の光ソリトンパルスを光増幅器を用いて増幅すること
を特徴とする光ソリトン伝送方法。
2. The optical soliton transmission method according to claim 1, wherein the optical soliton pulse after the nonlinear frequency modulation is compensated for by the optical dispersion compensator is amplified using an optical amplifier. Method.
【請求項3】 単一モード光ファイバの負の群速度分散
の波長領域で形成される光ソリトンを用いる光ソリトン
伝送方法において、 光ソリトン伝送用光ファイバに光伝送損失があり、この
光伝送損失に伴う非線形性と分散性の釣り合いの崩れに
より非線形性に起因する自己位相変調によって生じる非
線形な周波数変調を生じる場合に、前記単一モード光フ
ァイバと逆の符号の群速度分散を有する光分散補償手段
と、光増幅手段とを具備する光中継器を1段以上用い
て、前記光伝送損失による光ソリトンパルスの非線形な
周波数変調を補償するとともに該光ソリトンパルスを増
幅することを特徴とする光ソリトン伝送方法。
3. An optical soliton transmission method using an optical soliton formed in a wavelength region of negative group velocity dispersion of a single mode optical fiber, wherein the optical fiber for optical soliton transmission has an optical transmission loss.
Breaking the balance between nonlinearity and dispersion due to optical transmission loss
Non-linearity caused by self-phase modulation due to more nonlinearity
In the case where linear frequency modulation is generated , the light is transmitted using one or more optical repeaters each including an optical dispersion compensating unit having a group velocity dispersion having a sign opposite to that of the single mode optical fiber and an optical amplifying unit. An optical soliton transmission method, comprising compensating for nonlinear frequency modulation of an optical soliton pulse due to transmission loss and amplifying the optical soliton pulse.
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