JP2839105B2 - 長距離用高速光通信方式 - Google Patents
長距離用高速光通信方式Info
- Publication number
- JP2839105B2 JP2839105B2 JP2012703A JP1270390A JP2839105B2 JP 2839105 B2 JP2839105 B2 JP 2839105B2 JP 2012703 A JP2012703 A JP 2012703A JP 1270390 A JP1270390 A JP 1270390A JP 2839105 B2 JP2839105 B2 JP 2839105B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- speed
- long
- communication system
- distance
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 103
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 41
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 35
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 51
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/503—Laser transmitters
- H04B10/505—Laser transmitters using external modulation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、光直接増幅器を多段介入した長距離光通信
システムにかかわり、特に高速光信号の伝送が可能な長
距離用高速光通信方式に関するものである。
システムにかかわり、特に高速光信号の伝送が可能な長
距離用高速光通信方式に関するものである。
［従来の技術］ 半導体レーザ増幅器等を用いて光信号を光のまま直接
増幅する光増幅器は、構成が簡素で伝送速度に対する制
約が無いため、単一モード光ファイバと組み合わせれば
極めて効率的な長距離光通信システムを構成できるメリ
ットがある。
増幅する光増幅器は、構成が簡素で伝送速度に対する制
約が無いため、単一モード光ファイバと組み合わせれば
極めて効率的な長距離光通信システムを構成できるメリ
ットがある。
第10図は光増幅器を多段に用いた従来の長距離光通信
システムの概略図である。図において、１は半導体レー
ザ等の光源、2a〜2nは光信号La〜Lnを伝送する光ファイ
バ、3a〜3nは光信号La〜Ｌ（ｎ−１）を直接増幅する光
増幅器、４は光信号Lnを復調する受信装置をそれぞれ示
す。
システムの概略図である。図において、１は半導体レー
ザ等の光源、2a〜2nは光信号La〜Lnを伝送する光ファイ
バ、3a〜3nは光信号La〜Ｌ（ｎ−１）を直接増幅する光
増幅器、４は光信号Lnを復調する受信装置をそれぞれ示
す。
ディジタル通信情報DIは、光源１により２値の光信号
Laに変換され、光ファイバ2aに送出される。光ファイバ
2a〜２（ｎ−１）内を伝送して減衰した光信号La〜Ｌ
（ｎ−１）は、光ファイバ2a〜2n間にほぼ等間隔毎に多
段挿入された光増幅器3a〜3nにより増幅され、複数段の
中継により受信装置４に到達する。これにより、ディジ
タル通信情報DIの伝送が可能となる。このような伝送方
式により高速信号の伝送が基本的に可能であることは、
文献（例えば、N.Edagawa etc.“904km.1.2Gbps non−r
egenerative optical transmission experiment using
12 Erdoped fiber amplifiers"PDA−8,ECOC−89）等に
示される通り既に実験的に確認されている。
Laに変換され、光ファイバ2aに送出される。光ファイバ
2a〜２（ｎ−１）内を伝送して減衰した光信号La〜Ｌ
（ｎ−１）は、光ファイバ2a〜2n間にほぼ等間隔毎に多
段挿入された光増幅器3a〜3nにより増幅され、複数段の
中継により受信装置４に到達する。これにより、ディジ
タル通信情報DIの伝送が可能となる。このような伝送方
式により高速信号の伝送が基本的に可能であることは、
文献（例えば、N.Edagawa etc.“904km.1.2Gbps non−r
egenerative optical transmission experiment using
12 Erdoped fiber amplifiers"PDA−8,ECOC−89）等に
示される通り既に実験的に確認されている。
［発明が解決しようとする課題］ 今まで、光増幅器を用いた長距離光通信システムに高
速な伝送速度の光信号を伝送するために、盛んに研究が
行われ種々の提案がなされている。例えば、光信号の波
長を石英光ファイバで損失が最も小さい波長である1.55
μｍに設定し、かつ高速信号を伝送する場合に問題とな
る分散を解決するために分散シフト光ファイバを用いる
ことが既に提案されている。しかしながら、従来の光増
幅器を用いた長距離光通信方式では、1.2ギガビットの
伝送速度で約1000kmの伝送路を構成したものが、最長の
長距離光通信システムとして報告されているに過ぎず、
約１万kmの大洋横断システムを構築するに程遠いもので
あった。従って、光増幅器群を用いた長距離光通信シス
テムで、今後期待されるより高速の光信号を伝送するこ
とが可能な長距離用高速光通信方式が強く望まれていた
が、今まで何ら開示されていなかった。
速な伝送速度の光信号を伝送するために、盛んに研究が
行われ種々の提案がなされている。例えば、光信号の波
長を石英光ファイバで損失が最も小さい波長である1.55
μｍに設定し、かつ高速信号を伝送する場合に問題とな
る分散を解決するために分散シフト光ファイバを用いる
ことが既に提案されている。しかしながら、従来の光増
幅器を用いた長距離光通信方式では、1.2ギガビットの
伝送速度で約1000kmの伝送路を構成したものが、最長の
長距離光通信システムとして報告されているに過ぎず、
約１万kmの大洋横断システムを構築するに程遠いもので
あった。従って、光増幅器群を用いた長距離光通信シス
テムで、今後期待されるより高速の光信号を伝送するこ
とが可能な長距離用高速光通信方式が強く望まれていた
が、今まで何ら開示されていなかった。
こゝにおいて、本発明は、前記した従来技術の課題に
鑑みなされたもので、光増幅器を用いた長距離光通信シ
ステムに高速な伝送速度の光信号の伝送が可能な長距離
用高速光通信方式を提供せんとするものである。
鑑みなされたもので、光増幅器を用いた長距離光通信シ
ステムに高速な伝送速度の光信号の伝送が可能な長距離
用高速光通信方式を提供せんとするものである。
［課題を解決するための手段］ 前記課題は、本発明の長距離用高速光通信方式が、次
の特徴構成手段を採用することにより達成される。
の特徴構成手段を採用することにより達成される。
即ち、本発明の第１の特徴は、光ファイバに複数の光
増幅器を多段挿入して構成される長距離光通信システム
に高速な光信号を伝送する長距離用高速光通信方式にお
いて、位相の揺らぎを極力少なくする狭線幅でかつ単一
波長の光信号を発振する光源（例えば、キャビティ長を
特に長く設計した単一モードレーザ、外部共振器を付加
したレーザ、または多層量子井戸構造のレーザ（MQWレ
ーザ））と、該光源からの光信号を高速変調する外部変
調器と、前記光源の発振波長より長波長側に零分散波長
を設定し、前記高速変調された光信号を伝送する分散シ
フト光ファイバと、からなる長距離用高速光通信方式に
ある。
増幅器を多段挿入して構成される長距離光通信システム
に高速な光信号を伝送する長距離用高速光通信方式にお
いて、位相の揺らぎを極力少なくする狭線幅でかつ単一
波長の光信号を発振する光源（例えば、キャビティ長を
特に長く設計した単一モードレーザ、外部共振器を付加
したレーザ、または多層量子井戸構造のレーザ（MQWレ
ーザ））と、該光源からの光信号を高速変調する外部変
調器と、前記光源の発振波長より長波長側に零分散波長
を設定し、前記高速変調された光信号を伝送する分散シ
フト光ファイバと、からなる長距離用高速光通信方式に
ある。
本発明の第２の特徴は、前記本発明の第１の特徴にお
ける前記光源が、線幅が50MHz以下の光信号を発振する
長距離用高速光通信方式にある。
ける前記光源が、線幅が50MHz以下の光信号を発振する
長距離用高速光通信方式にある。
本発明の第３の特徴は、前記本発明の第１の特徴にお
ける前記外部変調器が、光信号を光位相変化を示すアル
ファパラメータが正になるようにパルス振幅変調する長
距離用高速光通信方式にある。
ける前記外部変調器が、光信号を光位相変化を示すアル
ファパラメータが正になるようにパルス振幅変調する長
距離用高速光通信方式にある。
本発明の第４の特徴は、前記本発明の第３の特徴にお
ける前記光位相変化を示すアルファパラメータの値が、
＋0.5からプラス1.5の間である長距離用高速光通信方式
にある。
ける前記光位相変化を示すアルファパラメータの値が、
＋0.5からプラス1.5の間である長距離用高速光通信方式
にある。
［作用］ 本発明が講じた前記手段に至る原理とその作用を次に
説明する。
説明する。
今まで、光増幅器を用いた長距離光通信システムで高
速な伝送速度の光信号を伝送出来ない理由としては、光
増幅器が発生する雑音や光ファイバの分散等の伝送特性
劣化要因がシステムに沿って累積するためであると考え
られていた。しかし、本発明者等は、2.4ギガビットの
高速信号による伝送実験を行なったところ、ファイバの
分散値が所定値を超えたとき急速に伝送特性が劣化する
現象を発見した。第２図は本発明による分散値と伝送特
性の劣化（ペナルティ）との相関関係を示す実験結果で
あり、分散値が8000ピコ秒を少し超えると、伝送特性の
劣化を示すペナルティが急速に増加している。この第２
図における伝送特性の劣化は、従来知られている伝送特
性劣化の様子と異なり、まず劣化の始まる分散値が小さ
いこと、更に、劣化の増大が8000ピコ秒を少し超えたフ
ァイバ分散値で急激であることが特徴である。そこで、
発明者等は、第２図の伝送特性劣化現象の要因を解明す
るために、受信信号の雑音分析及びコンピュータによる
理論解析を行なった。
速な伝送速度の光信号を伝送出来ない理由としては、光
増幅器が発生する雑音や光ファイバの分散等の伝送特性
劣化要因がシステムに沿って累積するためであると考え
られていた。しかし、本発明者等は、2.4ギガビットの
高速信号による伝送実験を行なったところ、ファイバの
分散値が所定値を超えたとき急速に伝送特性が劣化する
現象を発見した。第２図は本発明による分散値と伝送特
性の劣化（ペナルティ）との相関関係を示す実験結果で
あり、分散値が8000ピコ秒を少し超えると、伝送特性の
劣化を示すペナルティが急速に増加している。この第２
図における伝送特性の劣化は、従来知られている伝送特
性劣化の様子と異なり、まず劣化の始まる分散値が小さ
いこと、更に、劣化の増大が8000ピコ秒を少し超えたフ
ァイバ分散値で急激であることが特徴である。そこで、
発明者等は、第２図の伝送特性劣化現象の要因を解明す
るために、受信信号の雑音分析及びコンピュータによる
理論解析を行なった。
第３図は本発明による実験結果であり、観測された雑
音の周波数特性と、推論に基づく計算結果の特性図であ
る。両者はよく一致しており、これらの実験結果から、
大きな分散を有する光ファイバを高速信号で伝搬する場
合には、光源に含まれる発振波長の微弱な位相の揺らぎ
が振幅成分に変換され、光ファイバ内での新たな雑音と
なることが判明した。今まで、分散値を増加させれば伝
送特性が劣化することは良く知られていたが、従来その
原因は、ファイバ分散が増加することにより、伝送信号
波形が歪むことによるものであると考えられていた。す
なわち、本発明者等は高速信号を伝送する場合、伝送特
性劣化の要因が単にファイバ分散の増加に依るものだけ
でなく、発振波長の微弱な位相の揺らぎも大きな要因に
なると考えた。そこで、本発明では位相の揺らぎを極力
少なくするために、光信号を発振する光源の線幅を極め
て狭くした。
音の周波数特性と、推論に基づく計算結果の特性図であ
る。両者はよく一致しており、これらの実験結果から、
大きな分散を有する光ファイバを高速信号で伝搬する場
合には、光源に含まれる発振波長の微弱な位相の揺らぎ
が振幅成分に変換され、光ファイバ内での新たな雑音と
なることが判明した。今まで、分散値を増加させれば伝
送特性が劣化することは良く知られていたが、従来その
原因は、ファイバ分散が増加することにより、伝送信号
波形が歪むことによるものであると考えられていた。す
なわち、本発明者等は高速信号を伝送する場合、伝送特
性劣化の要因が単にファイバ分散の増加に依るものだけ
でなく、発振波長の微弱な位相の揺らぎも大きな要因に
なると考えた。そこで、本発明では位相の揺らぎを極力
少なくするために、光信号を発振する光源の線幅を極め
て狭くした。
次に、長距離方式を実現する場合には、従来から指摘
されているように分散による波形歪みが問題となる。こ
れを解決するには、すでに知られているように、ファイ
バの分散を小さくするか、光パルス波形の立ち上がり・
立ち下がりに生じる光波長の変化を小さくすることが有
効である。許容される光の波長の変化量は、光信号が伝
送されるファイバの総分散量とビットレートに依存す
る。
されているように分散による波形歪みが問題となる。こ
れを解決するには、すでに知られているように、ファイ
バの分散を小さくするか、光パルス波形の立ち上がり・
立ち下がりに生じる光波長の変化を小さくすることが有
効である。許容される光の波長の変化量は、光信号が伝
送されるファイバの総分散量とビットレートに依存す
る。
第４図はリチウム・ナイオベート外部変調器を用いた
場合の伝送速度と許容分散量の関係を説明するための本
発明による全ファイバ分散と伝送特性劣化の関係図であ
る。伝送特性劣化であるペナルティーは受信アイ波形の
劣化（アイが閉じる量）で示している。通常、10％程度
までの劣化であれば品質劣化は少なく良好な伝送が可能
である。一般に、光ファイバの製造歩留まりの観点か
ら、1kmあたりの分散値としては１ピコ秒/nm以上が現実
的であり、大洋横断級のシステムで分散値を極端に小さ
くすることは、システムのコストアップにつながるため
好ましくない。
場合の伝送速度と許容分散量の関係を説明するための本
発明による全ファイバ分散と伝送特性劣化の関係図であ
る。伝送特性劣化であるペナルティーは受信アイ波形の
劣化（アイが閉じる量）で示している。通常、10％程度
までの劣化であれば品質劣化は少なく良好な伝送が可能
である。一般に、光ファイバの製造歩留まりの観点か
ら、1kmあたりの分散値としては１ピコ秒/nm以上が現実
的であり、大洋横断級のシステムで分散値を極端に小さ
くすることは、システムのコストアップにつながるため
好ましくない。
従来の伝送システムでは、伝送信号の波長は光ファイ
バの零分散波長より長く、かつ外部変調器は光パルスの
立ち上がり時に短波長側に変化するため、光信号が光フ
ァイバ内を伝搬するとパルス幅が狭くなる。このような
状態での伝送をパルス圧縮と呼び、第４図に示すとお
り、光ファイバ伝送路の線形特性のみを考慮した場合、
理論的には、2.5ギガビットの伝送速度で10000ピコ秒/n
m、すなわち、光ファイバの分散を1km当たり１ピコ秒/n
mとすると、約10000km以上の距離を伝送することができ
る。
バの零分散波長より長く、かつ外部変調器は光パルスの
立ち上がり時に短波長側に変化するため、光信号が光フ
ァイバ内を伝搬するとパルス幅が狭くなる。このような
状態での伝送をパルス圧縮と呼び、第４図に示すとお
り、光ファイバ伝送路の線形特性のみを考慮した場合、
理論的には、2.5ギガビットの伝送速度で10000ピコ秒/n
m、すなわち、光ファイバの分散を1km当たり１ピコ秒/n
mとすると、約10000km以上の距離を伝送することができ
る。
しかし、光パルス信号の歪みとしては、このほか光フ
ァイバ内を高電力の光信号を伝送することにより発生す
る変調不安定現象がある。これは、光伝送路の非線形特
性に起因するものである。第５図は本発明の原理を説明
するための振幅特性図であり、図のように伝送前のパル
ス波形α図と伝送後のパルス波形α′図とは形が大きく
代わり、パルス波形α′の高周波成分が伝送後では強調
される歪みとなる。これは、著しく伝送距離を劣化さ
せ、長距離伝送の障害となる。
ァイバ内を高電力の光信号を伝送することにより発生す
る変調不安定現象がある。これは、光伝送路の非線形特
性に起因するものである。第５図は本発明の原理を説明
するための振幅特性図であり、図のように伝送前のパル
ス波形α図と伝送後のパルス波形α′図とは形が大きく
代わり、パルス波形α′の高周波成分が伝送後では強調
される歪みとなる。これは、著しく伝送距離を劣化さ
せ、長距離伝送の障害となる。
本発明ではこの変調不安定現象を解決して光パルス信
号の波形歪を低減するために、光ファイバの分散を負、
すなわち、光信号の波長を光ファイバの零分散波長より
短く設定した。この場合、信号パルスには、光ファイバ
の分散により前述のパルス圧縮とは逆の、第４図に示す
ようなパルス広がりが発生するので、光パルス信号の伝
送距離が短くなるものの十分な長距離伝送が可能にな
る。
号の波形歪を低減するために、光ファイバの分散を負、
すなわち、光信号の波長を光ファイバの零分散波長より
短く設定した。この場合、信号パルスには、光ファイバ
の分散により前述のパルス圧縮とは逆の、第４図に示す
ようなパルス広がりが発生するので、光パルス信号の伝
送距離が短くなるものの十分な長距離伝送が可能にな
る。
さらに、この点については、外部変調器のアルファパ
ラメータの符号を正に設定しなおすと上記のパルス圧縮
を生じさせることができ、さらに長距離伝送が可能にな
る。
ラメータの符号を正に設定しなおすと上記のパルス圧縮
を生じさせることができ、さらに長距離伝送が可能にな
る。
上述のように、本発明はこのようなパルス波形α′歪
みに対する解決方法として、従来の波形歪に加え、位相
の揺らぎの対策を施したものである。
みに対する解決方法として、従来の波形歪に加え、位相
の揺らぎの対策を施したものである。
［実施例１］ 第１図は本発明に依る第１の実施例であり、長距離用
高速光通信方式の概略図である。従来構成（第10図）と
異なる点は、光源10の発振波長が光ファイバの零分散波
長より短波長側（もしくは伝送用の光ファイバ12a〜12n
の零分散波長が光源10の発振波長に比べ長波長側）に設
定され、かつその線幅（発振波長の位相揺らぎ）が十分
に小さい光源10を用いたことと、光源出力L1をパルス信
号L2に変換するリチウム・ナイオベート等の外部変調器
11を用い、かつそのパルス信号L2発生時の波長の変化を
示すアルファパラメータが正（パルスの立ち上がりで出
力信号波長が長波長側にシフト）に設定されていること
にある。なお、13a〜13nは光ファイバ12a〜12n間にほぼ
等間隔に多段挿入される光増幅器群、14は伝送された光
信号Lnを電気信号Ｓに変換する受信装置であり、従来と
同一構成である。
高速光通信方式の概略図である。従来構成（第10図）と
異なる点は、光源10の発振波長が光ファイバの零分散波
長より短波長側（もしくは伝送用の光ファイバ12a〜12n
の零分散波長が光源10の発振波長に比べ長波長側）に設
定され、かつその線幅（発振波長の位相揺らぎ）が十分
に小さい光源10を用いたことと、光源出力L1をパルス信
号L2に変換するリチウム・ナイオベート等の外部変調器
11を用い、かつそのパルス信号L2発生時の波長の変化を
示すアルファパラメータが正（パルスの立ち上がりで出
力信号波長が長波長側にシフト）に設定されていること
にある。なお、13a〜13nは光ファイバ12a〜12n間にほぼ
等間隔に多段挿入される光増幅器群、14は伝送された光
信号Lnを電気信号Ｓに変換する受信装置であり、従来と
同一構成である。
第６図は本発明による十分に狭線幅な5MHzの光源10と
従来の光通信で用いられる線幅が300MHzの単一モードレ
ーザ光源１との比較結果であり、伝送光ファイバ2a〜2
n,12a〜12nの分散値に対する受信特性の劣化の特性図で
ある。図から明らかなように、線幅が大きい従来の光源
１では、約8000ピコ秒でペナルティ（劣化）が急速に起
こるのに対し、本発明の線幅が5MHzの光源10では劣化が
ほとんど無く、分散による波形歪みが発生する約12000
ピコ秒まで良好な伝送が可能である。要求される線幅は
伝送速度や光ファイバ長により異なるが、第７図の実験
結果および理論計算結果が示すように、本発明が対象と
するシステムの伝送速度を2.4から4.8ギガビットで、光
ファイバ分散を5000ピコ秒以上とした場合、光源10の線
幅（スペクトル幅）が少なくとも50MHz以下とすること
が要求される。なお、高品質な伝送路を考慮し、更にペ
ナルティを劣化させるには、光源10の線幅を20MHzから1
0MHz以下にすることが好ましい。このような条件を満た
す光源10としては、従来の単一モードレーザでは不十分
であり、キャビティ長を特に長く設計した単一モードレ
ーザや、外部共振器を付加したレーザ、さらに多層量子
井戸構造のレーザ（MQWレーザ）がある。
従来の光通信で用いられる線幅が300MHzの単一モードレ
ーザ光源１との比較結果であり、伝送光ファイバ2a〜2
n,12a〜12nの分散値に対する受信特性の劣化の特性図で
ある。図から明らかなように、線幅が大きい従来の光源
１では、約8000ピコ秒でペナルティ（劣化）が急速に起
こるのに対し、本発明の線幅が5MHzの光源10では劣化が
ほとんど無く、分散による波形歪みが発生する約12000
ピコ秒まで良好な伝送が可能である。要求される線幅は
伝送速度や光ファイバ長により異なるが、第７図の実験
結果および理論計算結果が示すように、本発明が対象と
するシステムの伝送速度を2.4から4.8ギガビットで、光
ファイバ分散を5000ピコ秒以上とした場合、光源10の線
幅（スペクトル幅）が少なくとも50MHz以下とすること
が要求される。なお、高品質な伝送路を考慮し、更にペ
ナルティを劣化させるには、光源10の線幅を20MHzから1
0MHz以下にすることが好ましい。このような条件を満た
す光源10としては、従来の単一モードレーザでは不十分
であり、キャビティ長を特に長く設計した単一モードレ
ーザや、外部共振器を付加したレーザ、さらに多層量子
井戸構造のレーザ（MQWレーザ）がある。
また、変調不安定による波長の歪対策として、光ファ
イバ12a〜12nの零分散波長を光源10の発振波長よりも長
波長側にずらしておけばよい。その場合、光ファイバ12
a〜12nの零分散波長と光源10の発振波長との波長差は、
伝送速度や方式長により異なるが、前述の2.4ギガビッ
トでは10000km伝送を行う場合、分散シフト光ファイバ
の適用を考慮して、10から30ナノメートル程度が必要と
なる。
イバ12a〜12nの零分散波長を光源10の発振波長よりも長
波長側にずらしておけばよい。その場合、光ファイバ12
a〜12nの零分散波長と光源10の発振波長との波長差は、
伝送速度や方式長により異なるが、前述の2.4ギガビッ
トでは10000km伝送を行う場合、分散シフト光ファイバ
の適用を考慮して、10から30ナノメートル程度が必要と
なる。
上述のように、本発明はこのようなパルス波形歪みに
対する対策に加え、位相の揺らぎの対策を施して光増幅
器13a〜13nを多段に用いた長距離高速光通信を実質上可
能としたものである。
対する対策に加え、位相の揺らぎの対策を施して光増幅
器13a〜13nを多段に用いた長距離高速光通信を実質上可
能としたものである。
［実施例２］ 次に本発明の第２実施例であるファイバ分散による波
形歪を解決する方法について説明する。
形歪を解決する方法について説明する。
第８図は外部変調器11のアルファパラメータの変化に
対する伝送特性劣化であるペナルティの大きさを示す本
発明の特性図である。なお、伝送のペナルティーはアイ
劣化量で示している。光ファイバ12a〜12nの総分散量は
変調不安定現象を回避するため、負に設定され−10000
ピコ秒と−20000ピコ秒である。第８図は正の分散で示
しているが光源10波長を光ファイバ12a〜12nの零分散値
より短波長側に設定した場合、負の分散量となるので、
アルファパラメータの符号を反転して＋0.5から＋1.5に
設定することにより良好な伝送が可能となる。
対する伝送特性劣化であるペナルティの大きさを示す本
発明の特性図である。なお、伝送のペナルティーはアイ
劣化量で示している。光ファイバ12a〜12nの総分散量は
変調不安定現象を回避するため、負に設定され−10000
ピコ秒と−20000ピコ秒である。第８図は正の分散で示
しているが光源10波長を光ファイバ12a〜12nの零分散値
より短波長側に設定した場合、負の分散量となるので、
アルファパラメータの符号を反転して＋0.5から＋1.5に
設定することにより良好な伝送が可能となる。
外部変調器11をこのような負のアルファパラメータで
動作させる方法について簡単に説明する。
動作させる方法について簡単に説明する。
第９図（ａ）は外部変調器11の印加電圧に対する光出
力の本発明に依る特性図である。印加電圧が零で光は透
過オン、＋Ｖまたは−Ｖでオフとなる。同図（ｂ）は本
発明に用いる外部変調器11の構成例を示すが、LiNbO3結
晶基板15上の光導波路16に入射した入力光信号L1を途中
で分岐し、各分岐路16a,16bに電極17,18を通して変調パ
ルス電圧電源19の電界Ｅを印加し、光信号L1の伝搬位相
を変化させ、出力で再び合成することにより、光信号L2
を打ち消したりオフ、透過オンさせる。図中20は負荷抵
抗である。
力の本発明に依る特性図である。印加電圧が零で光は透
過オン、＋Ｖまたは−Ｖでオフとなる。同図（ｂ）は本
発明に用いる外部変調器11の構成例を示すが、LiNbO3結
晶基板15上の光導波路16に入射した入力光信号L1を途中
で分岐し、各分岐路16a,16bに電極17,18を通して変調パ
ルス電圧電源19の電界Ｅを印加し、光信号L1の伝搬位相
を変化させ、出力で再び合成することにより、光信号L2
を打ち消したりオフ、透過オンさせる。図中20は負荷抵
抗である。
同図（ｃ）は＋Ｖを印加した時の電界Ｅの分布を示
す。同図（ｄ）は−Ｖを印加した場合である。信号の立
ち上がり時の波長シフトは、各分岐路16a,16bに印加さ
れる電界Ｅが異なることにより、分岐路16a,16bの位相
特性に僅かな差が発生することに起因する。従って、
（ｃ），（ｄ）から明らかなように、２つの分岐路16a,
16bに印加される電界Ｅの分布は印加する電圧の極性に
より逆転するため、本来、負のアルファパラメータを持
つ外部変調器11を正の特性として利用することが可能と
なる。
す。同図（ｄ）は−Ｖを印加した場合である。信号の立
ち上がり時の波長シフトは、各分岐路16a,16bに印加さ
れる電界Ｅが異なることにより、分岐路16a,16bの位相
特性に僅かな差が発生することに起因する。従って、
（ｃ），（ｄ）から明らかなように、２つの分岐路16a,
16bに印加される電界Ｅの分布は印加する電圧の極性に
より逆転するため、本来、負のアルファパラメータを持
つ外部変調器11を正の特性として利用することが可能と
なる。
［発明の効果］ かくして、本発明は所望の狭線幅でかつ単一波長を発
振する光源から光信号を外部変調器で高速変調し、該高
速変調された光信号を光源の発振波長よりも長波長側に
零分散波長を分散シフトした光ファイバに入射して伝送
することにより、光増幅器を用いた長距離光通信システ
ムに高速信号を伝送することが出来る。
振する光源から光信号を外部変調器で高速変調し、該高
速変調された光信号を光源の発振波長よりも長波長側に
零分散波長を分散シフトした光ファイバに入射して伝送
することにより、光増幅器を用いた長距離光通信システ
ムに高速信号を伝送することが出来る。
線幅が50MHz以下の光源で光信号を発振することによ
り、光源の位相揺らぎを低減することができる。
り、光源の位相揺らぎを低減することができる。
光信号を、振幅変調する外部変調器の電界光位相変化
を示すアルファパラメータが正である外部変調器により
変調することにより、光ファイバの分散による波形の歪
を改善することができる。
を示すアルファパラメータが正である外部変調器により
変調することにより、光ファイバの分散による波形の歪
を改善することができる。
アルファパラメータの値が＋0.5から＋1.5の間にする
ことにより、伝送特性の劣化を低減することができる。
ことにより、伝送特性の劣化を低減することができる。
かくして、本発明の光源10の位相揺らぎによる雑音、
変調不安定現象、及び光ファイバ分散による波形歪みの
影響を回避することができるため、光増幅器を用いた長
距離用高速光通信システムに高速な信号を初めて実現可
能にしたものであり、光増幅中継方式、特に長距離の光
海底ケーブル方式等への適用が期待される。
変調不安定現象、及び光ファイバ分散による波形歪みの
影響を回避することができるため、光増幅器を用いた長
距離用高速光通信システムに高速な信号を初めて実現可
能にしたものであり、光増幅中継方式、特に長距離の光
海底ケーブル方式等への適用が期待される。
第１図は本発明の第１の実施例で長距離用高速光通信方
式の概略図、第２図は本発明の原理作用を説明するファ
イバ分散とペナルティとの特性図、第３図は本発明によ
る周波数と雑音電力スペクトル密度の実験結果と理論結
果の特性図、第４図は本発明による波形歪みによる伝送
特性劣化の特性図、第５図は本発明による変調不安定現
象による波形歪みの特性図、第６図は本発明と従来の光
源の線幅よる比較図、第７図は本発明の実験結果にもと
ずく要求光源線幅の計算値、第８図は変調器のアルファ
パラメータに対する要求値、第９図（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）はそれぞれ外部変調器の光出力特性図，
外観斜面図，各動作図、第10図は従来の光増幅通信方式
の構成図である。 1,10…光源、2a〜2n,12a〜12n…光ファイバ 3a〜3n,13a〜13n…光増幅器 4,14…受信装置、11…外部変調器 15…結晶基板、16…光導波路 16a,16b…分岐路 17,18…電極、19…変調パルス電圧電源 20…負荷抵抗 DI…デジタル通信情報 Ｅ…電界、La〜Ln,L1〜Ln…光信号 Ｓ…電気信号
式の概略図、第２図は本発明の原理作用を説明するファ
イバ分散とペナルティとの特性図、第３図は本発明によ
る周波数と雑音電力スペクトル密度の実験結果と理論結
果の特性図、第４図は本発明による波形歪みによる伝送
特性劣化の特性図、第５図は本発明による変調不安定現
象による波形歪みの特性図、第６図は本発明と従来の光
源の線幅よる比較図、第７図は本発明の実験結果にもと
ずく要求光源線幅の計算値、第８図は変調器のアルファ
パラメータに対する要求値、第９図（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）はそれぞれ外部変調器の光出力特性図，
外観斜面図，各動作図、第10図は従来の光増幅通信方式
の構成図である。 1,10…光源、2a〜2n,12a〜12n…光ファイバ 3a〜3n,13a〜13n…光増幅器 4,14…受信装置、11…外部変調器 15…結晶基板、16…光導波路 16a,16b…分岐路 17,18…電極、19…変調パルス電圧電源 20…負荷抵抗 DI…デジタル通信情報 Ｅ…電界、La〜Ln,L1〜Ln…光信号 Ｓ…電気信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 枝川 登 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号 国 際電信電話株式会社内 (72)発明者 吉田 尚弘 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号 国 際電信電話株式会社内 (72)発明者 笠 史郎 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号 国 際電信電話株式会社内 (72)発明者 若林 博晴 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号 国 際電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−196630（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−59227（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−87004（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−257804（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】光ファイバに複数の光増幅器を多段挿入し
て構成される長距離光通信システムに高速な光信号を伝
送する長距離用高速光通信方式において、 位相の揺らぎを極力少なくする狭線幅でかつ単一波長の
光信号を発振する光源と、 該光源からの光信号を高速変調する外部変調器と、 前記光源の発振波長より長波長側に零分散波長を設定
し、前記高速変調された光信号を伝送する分散シフト光
ファイバと、からなる、 ことを特徴とする長距離用高速光通信方式。 - 【請求項２】前記光源は、 線幅が50MHz以下の光信号を発振する、 ことを特徴とする請求項１に記載の長距離用高速光通信
方式。 - 【請求項３】前記外部変調器は、 光信号を、光位相変化を示すアルファパラメータが正に
なるようにパルス振幅変調する、 ことを特徴とする請求項１に記載の長距離用高速光通信
方式。 - 【請求項４】前記光位相変化を示すアルファパラメータ
の値が、 ＋0.5から＋1.5の間である、 ことを特徴とする請求項３に記載の長距離用高速光通信
方式。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012703A JP2839105B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 長距離用高速光通信方式 |
| US07/636,863 US5140452A (en) | 1990-01-24 | 1991-01-02 | Long-distance high-speed optical communication scheme |
| GB9100075A GB2240683B (en) | 1990-01-24 | 1991-01-03 | Long-distance high-speed optical communication scheme |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012703A JP2839105B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 長距離用高速光通信方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218129A JPH03218129A (ja) | 1991-09-25 |
| JP2839105B2 true JP2839105B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=11812768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012703A Expired - Fee Related JP2839105B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 長距離用高速光通信方式 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5140452A (ja) |
| JP (1) | JP2839105B2 (ja) |
| GB (1) | GB2240683B (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5063559A (en) * | 1990-02-28 | 1991-11-05 | At&T Bell Laboratories | Optimized wavelength-division-multiplexed lightwave communication system |
| US5508845A (en) * | 1990-10-18 | 1996-04-16 | Telstra Corporation Limited | Quasi-soliton communication system |
| WO1992007430A1 (en) * | 1990-10-18 | 1992-04-30 | Australian And Overseas Telecommunications Corporation Limited | Quasi-soliton communication system |
| FR2685835A1 (fr) * | 1991-12-31 | 1993-07-02 | France Telecom | Systeme de transmission tres longue distance sur fibre optique a compensation des distorsions a la reception. |
| FR2685834B1 (fr) * | 1991-12-31 | 1995-03-31 | France Telecom | Systeme de transmission numerique longue distance sur fibre optique a compensation a l'emission des distorsions. |
| AU664449B2 (en) * | 1992-06-22 | 1995-11-16 | Nec Corporation | Optical communication transmission system |
| JP2919193B2 (ja) * | 1992-09-07 | 1999-07-12 | 日本電気株式会社 | 光通信伝送系 |
| US5359447A (en) * | 1993-06-25 | 1994-10-25 | Hewlett-Packard Company | Optical communication with vertical-cavity surface-emitting laser operating in multiple transverse modes |
| JP3373333B2 (ja) * | 1994-09-12 | 2003-02-04 | Ｋｄｄｉ株式会社 | 光増幅中継伝送システム |
| DE19605567A1 (de) * | 1996-02-15 | 1997-08-21 | Sel Alcatel Ag | Optisches frequenzkodiertes CDMA-Übertragungssystem und optischer Empfänger dafür |
| US6632033B1 (en) * | 1999-04-13 | 2003-10-14 | Cisco Technology, Inc. | Ultra-short reach optical communications system and method of manufacture |
| GB2397121B (en) * | 2002-12-20 | 2005-06-08 | Sensor Highway Ltd | System and method to minimize modulation instability |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4261639A (en) * | 1979-11-13 | 1981-04-14 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Optical pulse equalization in single-mode fibers |
| JPS61196630A (ja) * | 1985-02-26 | 1986-08-30 | Fujitsu Ltd | 光通信方式 |
| JPS6359227A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | パラレル伝送方式 |
| US4889404A (en) * | 1987-09-09 | 1989-12-26 | Corning Incorporated | Asymmetrical bidirectional telecommunication system |
| US4928316A (en) * | 1988-02-04 | 1990-05-22 | Bell Communications Research, Inc. | Optical systems and methods based upon temporal stretching, modulation and recompression of ultrashort pulses |
| US4979234A (en) * | 1988-12-20 | 1990-12-18 | At&T Bell Laboratories | Saturated semiconductor laser amplifier for compensation of optical fibre dispersion |
| US4971417A (en) * | 1989-08-23 | 1990-11-20 | The Boeing Company | Radiation-hardened optical repeater |
| US5035481A (en) * | 1990-08-23 | 1991-07-30 | At&T Bell Laboratories | Long distance soliton lightwave communication system |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP2012703A patent/JP2839105B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-01-02 US US07/636,863 patent/US5140452A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-03 GB GB9100075A patent/GB2240683B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9100075D0 (en) | 1991-02-20 |
| GB2240683B (en) | 1993-12-15 |
| JPH03218129A (ja) | 1991-09-25 |
| GB2240683A (en) | 1991-08-07 |
| US5140452A (en) | 1992-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7006769B1 (en) | Method for optical fiber communication, and device and system for use in carrying out the method | |
| US5737110A (en) | Optical communication system using dark soliton lightwave | |
| US6608854B1 (en) | Method, device, and system for waveform shaping of signal light | |
| EP1079552B1 (en) | Method, optical device, and system for optical fiber transmission | |
| JP2839105B2 (ja) | 長距離用高速光通信方式 | |
| JP2002023208A (ja) | 信号光を波形整形するための方法及び装置 | |
| US7103285B1 (en) | Optical transmission system for reducing nonlinear optical phenomena using modulation depth control system | |
| JPH06504415A (ja) | 疑似ソリトン通信システム | |
| JP2004153835A (ja) | デュオバイナリ光伝送装置 | |
| Brener et al. | Cancellation of all Kerr nonlinearities in long fiber spans using a LiNbO/sub 3/phase conjugator and Raman amplification | |
| JP2825109B2 (ja) | 光ソリトン伝送方法 | |
| US20030043431A1 (en) | Simultaneous demultiplexing and clock recovery of high-speed OTDM signals using a tandem electro-absorption modulator | |
| CN109995525B (zh) | 用于量子密钥分配系统的信号传输方法、装置及系统 | |
| JP2003348021A (ja) | 光送信器および光通信システム | |
| Ludwig et al. | Experimental verification of noise squeezing by an optical intensity filter in high-speed transmission | |
| Kavitha et al. | Mixed fiber optical parametric amplifiers for broadband optical communication systems with reduced nonlinear effects | |
| JP3503720B2 (ja) | ソリトン伝送線路 | |
| JPH09275375A (ja) | 光通信装置 | |
| JP3322653B2 (ja) | ダークソリトン光通信システムに用いる光受信装置 | |
| JP2004282735A (ja) | 波長分割多重方式のメトロ光通信網 | |
| JP2004185021A (ja) | 信号光の波形整形のための方法、装置及びシステム | |
| Gnauck et al. | Dynamic add/drop of 8-of-16 10 Gb/s channels in 4/spl times/40 km semiconductor-optical-amplifier-based WDM system | |
| JP2007068077A (ja) | 高速光伝送システム及び高速光伝送方法 | |
| JPH0795721B2 (ja) | 光通信装置 | |
| Apostolopoulos et al. | Demonstration of 8 Error-free Cascades of 2R NRZ SOA-MZI Wavelength Converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |