JP2849700B2

JP2849700B2 - 光伝送方法および情報伝送方法ならびに光伝送装置

Info

Publication number: JP2849700B2
Application number: JP7047939A
Authority: JP
Inventors: デビット・コッター
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1982-06-04
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 1999-01-20
Anticipated expiration: 2014-01-20
Also published as: ATE19449T1; HK50888A; DK161928C; DK248383A; ZA833995B; AU559570B2; ES8501588A1; FI831915L; FI831915A0; ES522996A0; IE831296L; JPH034141B2; KR850000688A; NO831970L; IN158794B; NO167340C; JPS5911045A; PT76814A; KR920000163B1; IE54438B1

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【産業上の利用分野】本発明は光信号の伝送に関する。
特に、誘電導波路に沿って伝送される方法および装置、
光ファイバに伝送されるディジタル光通信方法および装
置、さらには、誘導ブリユアン散乱を抑圧する光伝送方
法および装置に関するものである。【０００２】ここでは、「光学」、「光」およびこれに
関連する述語は、可視光線の波長のより広いスペクトル
の範囲における電磁波に関して広い意味で定義される。【０００３】【従来の技術】光通信システムでは、通信情報に従って
変調された光は、誘電導波路（さらに狭義には光ファイ
バ）に沿って伝送される。現在では光通信システムの大
部分は、光電気通信システムが顕著な例であるが、非コ
ヒーレント光とディジタル情報を搬送する直接輝度変調
との組合せが採用されている。【０００４】帯域幅の利用、伝送帯域幅、適切な変調技
術の選択、および受信器感度等に関して、伝送用コヒー
レント光を使用するようにして、相当な利益がもくろま
れている。伝送用非コヒーレント光を使用する異なる光
通信システムやコヒーレント光を使用するシステム（以
下、「コヒーレントシステム」という）では、狭い光線
幅（光波長のスペクトルが狭いことを言う）の光源を使
用しなければならず、特に長距離通信では一般的に低損
失の単一モードの光ファイバが誘電光導波路として使わ
れている。【０００５】例えばレーザ光源から発せられた狭い光線
幅の光が、光ファイバ、特に低損失の光ファイバ内に入
射すると、閾値以上の出力となり、誘導ブリユアン散乱
（Stimulated Brillouin Scattering 以下「ＳＢＳ」と
いう。）が光ファイバ内で生じる。このことは、例えば
次の文献に記載がある。【０００６】R G Smith,"Optical Power Handling Capa
city of Low Loss Optical Fibresas Determined by St
imulated Raman and Brillouin Scattering",Appl Opt,
1972, II,2489-2494頁;E P Ippen and R H Stolen,"Sti
mulated Brillouin Scattering in OpticalFibres",App
l Phys Lett,Vol 21,No 11,1 Dec 1972;"Optical Fibre
Telecommunications",1979,Academic Press,New york
(US),edS E Miller et al,Chapter 5 "Non Linear Prop
erties of Optical Fibres",125-150 頁, 5.3 節 ;P La
budde et al,"Transmission of Narrow Band High Powe
r Laser RadiationThrough Optical Fibres",Optics Co
mmunications,Vol 32,No 3,Mar 1980,385-390 頁;N Ues
ugi et al,"Maximum Single Frequency Input Power in
a Long OpticalFibre Determined by Stimulated Bril
louin Scattering",ElectoronicsLetters,28 May 1981,
Vol 17,No 11. これらの文献によれば、ＳＢＳは前進する光波を逆方向
に移行する光波に変換するとともに、周波数偏移をも引
き起す誘導散乱のプロセスである。前述の閾値以上の出
力の光が発せられると、散乱量はファイバを通って前方
に伝播する光が発射光にほとんど影響されなくなるま
で、急激に増加する。伝播光の減少に加えて、ＳＢＳ
は、多数の周波数への偏移現象、レーザ光の後方結合光
の増加、および出力光がさらに大きいときには、光ファ
イバの物理的な損傷などの不都合を引き起こす。【０００７】狭い光線幅の光源を使用することが強制さ
れるコヒーレントシステムには非常に重要であるが、Ｓ
ＢＳはもちろんコヒーレントシステムに限定されない点
に注目すべきである。むしろＳＢＳは光線幅、発射出
力、光導波路の特性等が適当な条件を充たすときはいつ
でも生じ得る。【０００８】ＳＢＳは光導波路に起こり得る非線型プロ
セスのうちの一つであり、一般的に広い光線幅では狭い
光線幅より重要性が劣る。しかしそれでもその閾値は他
の非線型プロセスの閾値より通常低いためＳＢＳは光伝
送システムに重大な制限を与えると考えられてきた（前
記文献参照、特にR G Smith,P Labudde, and N Uesugi
参照）。この制限は、明らかに実用最大入力パワーを
限定するものであり、すでに示されているようにコヒー
レントシステムに線幅の大きい光を選択する自由度を制
限するものである。【０００９】前記引用文献の大部分が上記入力パワーに
ついて多くの検討を行っていないばかりか、ＳＢＳの閾
値についてはこの制限に打ち勝つための議論をしていな
い。例えば、上記のＮウエスギ他の文献では、近赤外線
の範囲で数ｍＷの低入力により、長い単一モードのシリ
カファイバでＳＢＳが発生することを記述している。し
かし、彼等の研究はコヒーレントシステムにおけるＳＢ
Ｓの重要性に着目しながらも、その救済策については示
唆がない。【００１０】【発明が解決しようとする課題】本発明は、誘電導波路
の光伝送でＳＢＳの悪い影響を受けることのない光伝送
方法および装置を提供することを目的とする。【００１１】本発明の他の目的は、誘電導波路の光伝送
でＳＢＳを効果的に抑圧する技術を提供することにあ
る。【００１２】さらに本発明の目的は、誘電導波路の光伝
送でＳＢＳを抑圧した光伝送方法および装置を提供する
ことにある。【００１３】本発明は、さらに光ファイバその他の誘電
導波路に、高いパワーの光信号を伝送することができる
ようにして、その伝送路の中継間隔を増大させることを
目的とする。【００１４】本発明は、光ファイバに情報信号を伝送す
る光通信方法において、 (1) 一または複数の狭い光線幅を有する高い光パワーの
光信号を前記情報信号により振幅変調を行い、 (2) 前記(1) 記載の情報信号による変調の他に前記光信
号の位相角度を時間の経過とともに変化させ、さらに、 (3) その光信号を前記光ファイバの一端に注入し、前記
(2) 記載の光信号の位相角度を時間の経過とともに変化
させる程度はその位相角度を変化しないときよりその光
ファイバに発生する誘導ブリユアン散乱を抑圧する程度
であることを特徴とする。前記情報信号により行う振幅
変調はＡＳＫ（Amplitude Shift Keying, 振幅偏移キー
イング）であることができるし、前記光信号に位相変調
を施すことにより前記光信号の位相角度を時間の経過と
ともに変化させることができる。また、前記光信号に変
調深さが（２ｎ＋１）π （ただしｎは０を含む整数）であるＰＳＫ（Phase Shift Keying，位相偏移キーイン
グ) を施すことにより前記光信号の位相角度を時間の経
過とともに変化させることができる。また、前記光信号
に周波数変調を施すことにより前記光信号の位相角度を
時間の経過とともに変化させることができる。また、前
記光信号にその周波数偏移が誘導ブリユアン散乱を押圧
するに十分に大きいＦＳＫ（Frequency Shift Keying,
周波数偏移キーイング) を施すことにより前記光信号の
位相角度を時間の経過とともに変化させることができ
る。そのＦＳＫは２値ＦＳＫであることができるし、前
記ＰＳＫまたはＦＳＫの速度は１００Ｍｂｉｔ／Ｓ以上
であることができる。前記光信号は複数の異なる光周波
数の狭い線幅であってかつ高い光パワーの光波であり、
その異なる光周波数の光波の付加によりこの光信号の位
相角度を時間の経過とともに変化させることができる。
前記複数の異なる光周波数の光波は、一つの光源から、
あるいはそれぞれ狭い光周波数線幅の光波を発生する複
数の光源から発生されるものとすることができる。前記
光信号の光源を制御することにより、前記情報信号によ
る変調を行うことができる。前記光ファイバはシリカフ
ァイバであり、その伝送損失は0.5 dB/km 以下であり、
その全長は10km以上とすることができる。受信端で前記
光ファイバから現れる光信号にコヒーレント復調を施す
ことができる。【００１５】本発明の第二の観点は光信号伝送装置であ
って、 (a) 高い光パワーの一または複数の狭い光周波数線幅の
光信号を発生する一または複数の光源と、 (b) この光信号に情報信号により振幅変調を施す変調手
段と、 (c) この光信号の位相角度を時間の経過とともに変化さ
せるために前記変調手段とは別に設けられた手段と、 (d) 光ファイバと、 (e) この光ファイバの一端に、前記変調手段および前記
別に設けられた手段により処理された光信号を注入させ
る手段とを備え、前記(c) に記載の別に設けられた手段
の光信号の位相角度を時間の経過とともに変化させる程
度は、この光ファイバにこの別に設けられた手段がない
ときに発生する誘導ブリユアン散乱を抑圧させる程度で
あることを特徴とする。前記情報信号により振幅変調を
施す変調手段はＡＳＫ（Amplitude Shift Keying, 振幅
偏移キーイング）を施す手段を含むことができる。前記
別に設けられた手段は前記光信号に位相変調を施す手段
を含むことができる。前記光信号に位相変調を施す手段
は、その変調深さが（２ｎ＋１）π （ただしｎは０を含む整数）であるＰＳＫ（Phase Shift Keying，位相偏移キーイン
グ) を施す手段を含むことができる。前記別に設けられ
た手段は前記光信号に周波数変調を施す手段を含むこと
ができる。前記別に設けられた手段は前記光信号にＦＳ
Ｋ（Frequency Shift Keying, 周波数偏移キーイング)
を施す手段を含むことができる。前記ＦＳＫは２値ＦＳ
Ｋとすることができる。前記ＰＳＫまたはＦＳＫの速度
は１００Ｍｂｉｔ／Ｓ以上とすることができる。前記光
信号は複数の異なる光周波数の狭い光周波数線幅であっ
てかつ高い光パワーの光波を含み、前記別に設けられた
手段は、この複数の異なる光周波数の光波の付加により
その光信号の位相角度を時間の経過とともに変化させる
手段を含むことができる。【００１６】この「高いパワー」と「狭い光線幅」なる
語は、ここではその光信号が伝送される誘導光導波路
で、ＳＢＳが生起するに十分な程度に光エネルギーが大
きく、かつ光波長のスペクトルが狭いことを意味する。
この程度は数値で表示することは困難であり、個々の条
件に基づいて実験的に定義されるべき性質のものであ
る。【００１７】【作用】実験を施行するための助言としては次の観察に
よることである。与えられた光導波路と波長に対して線
幅を狭めることは通常、ＳＢＳが明確になるパワー引下
げが付随する。ＳＢＳが明確になるそのパワーに加え
て、誘電導波路の特性と動作波長とがそれに関係する。
従って、長い低損失ファイバは一般に、ＳＢＳに弱い、
そしてＳＢＳの閾値は波長増とともに減少する傾向があ
る。【００１８】十分な誘導ブリユアン散乱の抑圧に必要な
位相角の時間変化にも試行錯誤による実験が必要であ
る。このような実験を設計可能にするためにはその方法
として直接または解析的に今後さらに特別な検討が必要
であることが明らかとなろう。【００１９】実験を施行するための手助けは理論的モデ
ルによって得られるであろう。幸いなことに、光導波路
としてもっとも一般的なものは単一モード光ファイバで
あり、波長に対して一つ以上の伝送損失最小点があり、
そして一つ以上の狭い光線幅の光源は伝送損失最小点の
近傍で動作するように調整することができる。多分それ
ぞれの光源は１μｍより長い波長で動作するように調整
されるであろう。【００２０】本発明は、例えば１個以上の狭い光線幅の
光源の組合せ、１．２μｍないし１．７μｍの赤外線範
囲であって、ＦＷＨＭ（全幅半最大）線幅が１ＭＨｚよ
り小さく単一モードのシリカ・ファイバに適応される。
シリカ光ファイバはしばしば１．３μｍ、１．５μｍま
たは双方で、吸収損失最低０．５ｄＢ／ｋｍかそれ以下
となる。１０ｍＷ以上の本発明に関する高パワー光波は
具合良くファイバに入力できる。１０ｋｍ以上の連続フ
ァイバ長は効率良く用いられる。【００２１】そのような周波数で低い吸収損失を有する
ファイバの長い波長における動作には（compare Good m
an, Sol.State and Electronic Device 1978,2,129-137
)可能な中継区間の長さは通常この長さより大きいであ
ろう。連続的放射に対するＳＢＳ閾値と本発明に関係し
て都合良い最小パワーとは一般により小さいであろう。
例えばそのようなファイバとしてはフッ化ガラスファイ
バまたはその類似品であり、それらは明らかに波長３μ
ｍまたは以上で動作するであろう。【００２２】さらに本発明は情報を伝送する方法を提供
する。すなわち一つないしそれ以上の狭い光線幅の光源
から高いパワーの光搬送波を光ファイバに伝送するよう
に構成され、そして伝送される情報によりその搬送波は
変調され、しかもその変調された搬送波は誘導ブリユア
ン散乱を抑制するように、その位相が時間とともに変化
するように構成されたことを特徴とする。【００２３】本発明はさらに一つまたはそれ以上の狭い
光線幅の光源と、変調手段と光ファイバとを備え、上記
光源または手段は、光ファイバに高いパワーの情報変調
した光搬送波を送入するように構成され、その搬送波の
位相は誘導ブリユアン散乱が十分抑制されるように時間
とともに変化させることを特徴とする。【００２４】ここで言う位相角度の変化には、変調によ
る位相角度の変化をも含む。【００２５】またこの明細書を通じて「変調」という言
葉は、当然“keying”も含まれるように理解すべきであ
る。“keying”は変調の特殊な場合で広くディジタル情
報伝送に使われている。幸いそのような搬送波の復調は
コヒーレントに行われる。【００２６】本発明は特に高速のビットレートで光搬送
波のバイナリ位相遷移変調（ＰＳＫ）を行う、ディジタ
ル情報の伝送に適している。この場合、効率的なＳＢＳ
の抑圧が位相シフトのキーイングにより実行することが
できる。その位相シフトの深さは（２ｎ＋１）πで、ｎ
は０または整数である。または位相シフトをπの奇数倍
に近くに設定することにより、効果的なＳＢＳの抑圧を
行うことができる。【００２７】本発明は同様に高速ビットレートのバイナ
リ周波数遷移変調（ＦＳＫ）によるディジタル伝送に適
している。この場合、周波数シフトを大きくすることに
より、十分良好なＳＢＳ抑制を行うことができる。ＰＳ
ＫとＦＳＫの２つの場合の施行実験が以下に記述されて
いる。これらの実験は与えられたビットレート、入射光
パワー、光線幅、ファイバに対して、いかに（２ｎ＋
１）πに近いＰＳＫを行い、十分にＳＢＳを抑制できる
か、いかに周波数シフトを大きくすることができるかに
答えている。これらの実験ではＳＢＳは光ファイバの出
力光および反射光によって観測された。【００２８】本発明は次の２つの特徴がある。すなわ
ち、ビットレートが１００Ｍｂｉｔ／ｓ以上のとき、特
に、１Ｇｂｉｔ／ｓ以上のときに有効である。さらに実
際上非常に低いビット比には応用できない。考察によれ
ば、効果がある低いビットレートには限界があり、それ
は例えばＰＳＫまたはＦＳＫで１ｂｉｔ／ｓである。【００２９】上記の２つの場合、変調技術そのものは、
搬送波の位相に変化を与えることをベースとしていて情
報変調が十分なＳＢＳの抑圧に使われているであろう。
しかしこれは勿論、付加情報変調使用の可能性や付加価
値を本発明のＳＢＳ抑圧に加えることを妨げるものでは
ない。【００３０】しかしもし振幅変調（例えばAMPLITUDE SH
IFT KEYING, ＡＳＫ) を伝送情報に応じて用いる場合に
は、そのときの情報変調は一般にＳＢＳの抑圧を行う効
果は少ない。それは例えば、ＡＳＫシステムにおいて
は、ＳＢＳ閾値は平均的な点灯のパワーより、あるいは
連続波の光源パワーよりはるかに大きいからである。も
し、なんらかの理由でそれ自体ではＳＢＳを抑圧するこ
とができない位相または周波数変調を利用することが望
まれるときに、同様の問題が発生する。【００３１】従って本発明は、周期的に駆動される光位
相変調を使用して、例えばレーザ光源と光ファイバとの
間に情報変調の変調に加えて位相を変調する手段を設
け、それにより十分なＳＢＳ抑制を得る方法を提供す
る。これには、正弦波、あるいは方形波その他の各種の
変調波形が使用できる。【００３２】光信号あるいは光搬送波に、周波数（波
長）の異なる複数の信号周波数成分を加えると、等価的
にその光信号の位相角度が回転することになるので、こ
れを利用して本発明を実施することができる。【００３３】最初の実験は情報信号による変調を用いる
ことなく、周期的に変化する位相変調器あるいは特性が
設定された搬送波を使用して行われ、有効性が確認され
た。これらの実験によりＳＢＳ抑制のために与えられる
入射光パワー、光ファイバ、光線幅、位相変調パラメー
タまたは所要の周波偏移などを決定するために役立つ。
さらに一つの論理的モデルが実験を誘導するために使わ
れた。【００３４】多数の周波数の異なる成分を含む搬送波
は、単一の光源から発生できる。例えばわずかに異なる
波長の２つの長手モードで作動する単一レーザを総合的
モードビート効果をもって変調する場合などである。多
くはその電源を変調することが適当である。この代わり
に２つあるいはそれ以上の単一周波レーザを同時に使用
することもできる。【００３５】搬送波を情報変調することは周波数成分を
付加した後であろうと前であろうと、さらには同時であ
ろうと有効である。この最後の情報変調と周波数成分の
付加を同時に行う方法は便利である。これは例えば、単
一光源の電源を振幅変調する方法などにより実現するこ
とができる。【００３６】複数の異なる周波数成分を含むように変調
された搬送波の復調は、それらの周波数のうちの一つに
ついて、コヒーレント検波帯域幅がビート周波数より小
さい検波器を用いて行うことができる。この場合は伝送
された光パワーの半分だけがデータ伝送に有効であり、
従って効率は３ｄＢ減となる。しかし古い提案であるコ
ヒーレント振幅変調方式と比べれば、このＡＳＫシステ
ムはＳＢＳを抑圧したことにより高い入力パワーを使用
することができ、中継間隔を一層大きくする能力を持つ
ものである。【００３７】周期的に変化する位相変調器により変調さ
れた搬送波、あるいは複数の周波数成分が付加された搬
送波を利用する他の方法は、周波数または位相の変調さ
れた情報を含む別の波の復調のために、光学的な位相の
基準として利用することである。ある周波数変調あるい
は位相変調方式では、一つの光学的な位相の基準とし
て、搬送波の成分を同時に送信することが必要である。
本発明はある条件のもとでは、そのような搬送波はＳＢ
Ｓを大きく改善することがあることを見出した。【００３８】周期的に変化する位相変調された光あるい
は複数の周波数成分を含む光は、通信に限らず連続的な
光の伝送にも利用することができる。【００３９】【実施例】さらには詳しく以下に実施例および図面によ
り説明する。【００４０】図１におけるＳＢＳを検出するための実験
装置は、レーザ光源１、テストファイバ４、電力または
周波数モニタ用装置７、８および９から構成される。レ
ーザ光源１は１．３１９μｍの単一波長のＮｄ：ＹＡＧ
レーザである。可変減衰器２はレーザ光源１からファイ
バ４に入力する光を減衰させるものである。偏光フィル
タ５と１／４波長の厚板６がレーザ光源１と光ファイバ
４との間に介装される。【００４１】装置８および９は、較正したＧｅ光ダイオ
ード電力モニタであり、テストファイバ４を通過する光
の周波数スペクトルをモニタするファブリ・ペロ（Fabr
y-Perot)干渉計である。【００４２】ここで図２ないし図５に示すように、次の
研究実験がＳＢＳとその抑圧のために実施された。【００４３】〔実験１〕連続単周波のＮｄ³⁺: ＹＡＧ（イットリウムアルミニ
ウムガーネット）レーザの１．３１９μｍ遷移が用い
られた。このレーザは単一長手モードと回折除去、ＴＥ
Ｍ₀₀横手モードにて出力電力は１００ｍＷを生じた。レ
ーザ出力光の光線幅は自由スペクトラム範囲で３００Ｍ
Ｈｚ走査型共焦点ファブリ・ペロ干渉計により測定さ
れ、装置の分解能は、１．５ＭＨｚより小さい。これは
自然ブリユアン線幅Δν_Bより１０倍も狭いものであ
る。【００４４】図１は低損失シリカファイバのＳＢＳを観
測するための実験装置である。【００４５】レーザ１の出力は、円形可変密度フィルタ
で減衰され、顕微鏡の対物レンズ３を用いてテストファ
イバ４に集められ入力される。ファイバの近端および遠
端よりの光パワーの散逸は較正したＧｅ光ダイオードで
モニタされる。７．５ＧＨｚ自由スペクトラムレンジ走
査型共焦点ファブリ・ペロ干渉計が散逸先の周波数スペ
クトラムを記録するため使用された。ファイバの実験に
おける結論は、ファイバはその中心に導かれたモードに
おける光パワーを測定するためにはひきいれレンズ口か
ら数メートル以内でカットバックを行うことである。【００４６】直線偏光体５と１／４波長の厚板６とは、
レーザとファイバを分離することを目的としている。し
かし、強いＳＢＳの状況下ではこの装置は逆散乱信号か
らレーザを隔離することには能力不足であることが分か
った。その原因はファイバ内の偏光の乱れによる。それ
にもかかわらず、レーザ１は逆散乱光の周波数がＮｄ：
ＹＡＧゲイン曲線より十分に強くシフトしていると考え
られる状況下でも安定な単一長手モードで動作していた
からである。【００４７】実験はＧｅ０２ドープ単一モードシリ
カファイバの長さ１３．６ｋｍもので進められた。この
ファイバは、コア径９μｍ、クラッドとの屈折率差０．
３％、カットオフ波長１．２１μｍ、１．３２μｍにお
ける損失量が０．４１ｄＢ／ｋｍである。測定した屈折
率からの導入モードのコンピュータ解によれば、波長
１．３２μｍにおいて、導波モード拡散（Guided Mode
Distribution) はＡ＝４．７×１０^-11ｍ²である。【００４８】図２はファイバ各端の出力パワーと入力パ
ワーとを示す。白丸は遠端で観測される順方向の光の測
定値であり、黒丸は近端で観測される逆方向の光の観測
値である。低入力パワーにおいては、逆方向にモニタさ
れた出力パワーはファイバの切断端面からのフレネル反
射のみである。しかし、入力パワーが５ｍＷを越すと、
逆方向の出力パワーは急激に非線型に増加し、逆拡散波
に対する変換効率が６５％に接近する。低入力パワーに
おけるファイバの遠端から放射されるパワーは入力パワ
ーに直線的に関係していて、直線的損失は５．６ｄＢと
なっている。しかし６ｍＷを越える入力パワーでは、出
力パワーは非線型になる。１０ｍＷを越す入力パワーで
は、正方向出力パワーは飽和して最大値は約２ｍＷとな
る。【００４９】図３は逆散乱光のファブリ・ペロのスペク
トラムを示す。少量のレーザ光が代わって干渉計に入
り、較正マーカとなっている。「Ｓ（ストークス）」と
記入したスペクトル部はファイバ入射パワーが５ｍＷ閾
値を越えたときにのみ存在する。「Ｌ」はレーザ周波数
である。もし図３に示す通りであれば、レーザと逆散乱
信号とは２干渉順位（自由スペクトル範囲７．５ＧＨ
ｚ）であり、そのときのストークスシフトは、１２．７±０．２ＧＨｚである。これは計算値１３．１ＧＨｚとよく一致する。
この計算値は２Ｖａｎ／λから求められ、構成する文字
は後に示され、その音響速度は溶解シリカに対し、５．
９６×１０³ｍ／ｓとしている。画像表示された線幅は
測定精度によって限定される。【００５０】ファイバの遠端から放射される光の周波数
スペクトルは、レーザ周波数において強いコンポーネン
トを有し、ストークス周波数で弱いコンポーネントを持
つ。ストークス周波数コンポーネントは、おそらくレー
ザ出力反射鏡からの反射に起因するものと考えられる。
驚くべきことは反ストークスまたは高準位ストークス放
射はこの実験には見られず、ただレーザ装置からの帰還
によるものが見られた（P Labudde et al,Optics Comm
1980,32,385-390 頁参照) 。【００５１】〔実験２〕実験１の装置を用いて、３１．
６ｋｍ長のケーブル化した単一モード光ファイバを用い
て実験が行われた。その線型損失は波長１．３２μｍに
おいて、１７．４ｄＢである。その実験結果は１３．６
ｋｍファイバと同様であり、ＳＢＳが入力６ｍＷ以上の
ときに観測された。物理的長さの代わりに実効干渉長さ
Ｌｅ下記（１．３）式、すなわちケーブル化した３１．
６ｋｍに対し、７．７ｋｍがほとんど１３．６ｋｍファ
イバのそれと同様である。他のファイバパラメータは同
様であり、したがって、（１．１）式からＳＢＳの閾値
パワーは両ファイバについてほとんど近似であるものと
考えられる。【００５２】〔実験３〕装置は実験１、実験２と同じも
のである。しかしレーザは次の２つのものを順次動作さ
せる。最初の単一周波数構成にてレーザは約１００ｍＷ
の出力パワーを単一長手モードでその線幅が１．６ＭＨ
ｚ以下と測定され、ファブリ・ペロ干渉計が用いられ
た。第二に、双周波形式すなわち２隣接長手モードで２
７０ＭＨｚ分離されている。この場合、レーザは約２５
０ｍＷ出力し、等量に２つのラインに分配され、測定分
解能は両方のラインで２０ＭＨｚ以下と測定された。両
方式において、レーザ出力は、回折なしのＴＥＭ₀₀横モ
ードであった。【００５３】使用ファイバは３１．６ｋｍ長のケーブル
化単一モードシリカファイバであり、全損失は１．３２
μｍ波長にて１７．４ｄＢである。このファイバで理論
的に得られたＳＢＳの閾値は、単一周波数レーザにて６
ｍＷであった。【００５４】図４はレーザが単一周波数で動作したとき
ファイバの両端からの出力を入力パワーの関数として示
したものである。同じく白丸は遠端で観測される順方向
の光の測定値であり、黒丸は近端で観測される逆方向の
光の観測値である。ＳＢＳの非線型反射と伝送特性が入
力パワーが６ｍＷを越えた場合に理論とよく一致するこ
とが分かった。【００５５】図５は同様な測定で、レーザが双周波数に
よって動作したときのものである。同じく白丸は遠端で
観測される順方向の光の測定値であり、黒丸は近端で観
測される逆方向の光の観測値である。正方向および逆方
向で入力パワー９０ｍＷまで光学的直線性が変わらない
ことが観測される。９０ｍＷはこの実験における可能な
最大パワーである。閾値パワーが１２ｄＢに上昇したこ
とが認められた。（３．２）式は２７０ＭＨｚビート周
波数を用いてパワーレベルが８５０ｍＷを超過したとき
に現れるものと推定される。これは閾値が２１ｄＢ増加
したことを示す。【００５６】本発明の動作の理論的モデルに対する下記
の検討の意図するところは、前記の試行錯誤の実験計画
と実行に対し若干の指導を提供することである。また以
下に検討した理論的モデルは、若干の下地となる単純化
の仮定をベースとしていること、したがって発明の特徴
に精密な限定を設けるものでないことがすぐに理解され
るであろう。【００５７】例えば、R G Smith （前記参照）と W Kai
er and M Maier (“Stimulated Rayleigh,Brillouin an
d Raman Spectroscopy",Laser Handbook Vol 2,ed. F I
Arrecchi and E O Schulz-Dubois,North Holland,Amst
erdam 1972,1077-1150 頁)によって検討された小スケ
ール定常状態理論から出発して、光ファイバに入力でき
る最大連続波レーザパワーＰＬはＳＢＳが検出される前
において、次式によって与えられる。【００５８】ＧＬ_e≒ ２１ ……（１．１）ここにＧはＳＢＳゲイン係数である。【００５９】【数１】ここにｎは屈折率、ρ₀は材料密度、Ｖ_aは音響速度、
ｐ₁₂はファイバ材料の弾性・光結合係数、Ａはピーク強
度がＰ_L／Ａで与えられるような導波モードの実効拡散
であり、レーザ線幅はΔν_Bに比較し小さいと仮定す
る。Δν_Bは室温における自発ブリユアン散乱の線幅
（Ｈｚ，ＦＷＨＭ）、係数Ｋは偏光しているファイバで
は１、その他では１／２（ R H Stolen, IEE J Quart,E
lec. 1979,QE-15, 1157-1160 参照) である。実効干渉
長さＬｅは次式で与えられる。【００６０】Ｌｅ＝α^-1（１− ｅｘｐ〔−αＬ〕） ……（１．３）ここにαは吸収係数（ｍ^-1）そしてＬはファイバ長で
ある。通信に用いられる長いファイバに対しては通常Ｌ
≫α^-1であり、したがってＬ_e≒α^-1である。低損
失ファイバは長い干渉長を持ち、したがって低いＳＢＳ
閾値を持つ。【００６１】我々はこれらの式中に溶融シリカのバルク
パラメータを挿入した（ R J Pressley (ed) , "Handbo
ok of Lasers" Chemical Rubber Company,Cleveland,19
71and J Schroeder et al, J Amer,Ceram. Soc.,1973,
56 , 510-514 参照）：ｎ＝1.451 ， ρ₀＝２．２１×１０³ｋｇｍ^-3 Ｖ_a＝５．９６×１０³ｍｓ^-1 ｐ₁₂＝０．２８６自発線幅Δν_Bは波長１．０μｍにおいて、３８．４Ｍ
Ｈｚであり、λ^-2に従って変わる（ D Heinman et al,P
hys. Rev.,1979, B19 , 6583-6592 参照) 。我々は１．
３２μｍでΔν_B＝２２ＭＨｚとした。さらに我々は下
記の値を特殊な１３．６ｋｍテストファイバに挿入し
た。【００６２】α＝９．５×１０^-5ｍ^-1 （０．４１ｄ
Ｂ／ｋｍ損失）Ｌｅ＝７．６ｋｍＡ＝４．７×１０^-11ｍ² Ｋ＝１／２かくしてこのテストファイバにて波長１．３２μｍのＳ
ＢＳ閾値はＰ_L≒５．６ｍＷであると推定できる。前記
実験１はこのテストファイバに関する。【００６３】我々は過渡的散乱過程の解析のために、弱
い時間的変化複素フーリエ振幅の光電界Ｅと密度波ρと
のコア軸上の結合方程式を使用した。【００６４】 ∂Ｅ_S／∂_Z＝−ｉＫ₂ρ^*Ｅ_L＋αＥ_S／２ ……（２．１） ∂ρ^*／∂τ＝−ｉＫ₁Ｅ_L ^*Ｅ_S−Γρ^* ……（２．２）（これらの式は、F Shimizu,C S Wang, and N Bloember
gen,"Theory of Stokespulse shapes in transient sti
mulated Ramam scattering", Phys Rev A,1970, 2 , 60
-72 を比較参照するとよい。）レーザ界（添字Ｌ）はフ
ァイバのｚ＝０に入力し、ｚ方向に進行する。ストーク
ス界（添字ｓ）は−ｚ方向に進行し自発散乱から成長す
る。このことはストークス界がｚ＝ｚ₀のところに注入
されたものと表現される。ここにｚ₀≒３α^-1であり、
αは光吸収係数である（既述したR G Smith参照）。進
行座標τ＝ｔ±ｚ／ｖの中の正（負）はレーザ（ストー
クス）フィールドを意味し、ｖは光のグループ速度（音
響速度よりはるかに速いと仮定する）である。Γ^-1と
は音響フォノンのライフタイムである。自発ブリユアン
散乱線幅（Ｈｚ，ＦＷＨＭ）はΓ／πである。結合係数
は、【００６５】【数２】ここにｎ＝βλ／２π、βは光ファイバのコア部分の光
伝播定数、ｐ₁₂ は長手弾性・光結合定数、λは真空中
の光波長、ρ₀は平均密度、Ｖ_aは音響速度、ε₀は自
由空間誘電率（ＳＩ単位）である。【００６６】検出可能のＳＢＳが次の不等式が成立つレ
ーザパワーにて発生する（既述したR G Smith 参
照）。【００６７】１ｎ｜Ｅｓ（0 ，τ）／（Ｅｓ（ｚ₀，τ）｜²≧１８ ……（２．３）この臨界レベルを越さない入力パワーに対してはＳＢＳ
によるレーザフィールドの消耗は少ない。おそらく他の
非線型過程に対してもそのように考えられる。【００６８】我々はファイバ中のレーザフィールドは注
入フィールドと線型吸収によって決まると、本質的に考
える。【００６９】Ｅ_L（ｚ，τ）＝Ｅ_L（０，τ）ｅｘｐ（−αｚ／２） ……（２．４）前記（２．１）と（２．２）はリーマン（Rieman）の方
法によって解かれ、ｚ＝０で下式となるストークス界Ｅ
ｓ（ｚ，τ）が得られる（既述したCarman et alおよび
K Daree“Transient effects in stimulated light sc
attering ", OptQuant Electr,1975,7, 263-279 頁参
照）。【００７０】【数３】ここに【００７１】【数４】Ｗ′はＷ（τ′）を示し、Ｉ₁はモディファイされたベ
ッセル関数である。上記の式（２．５）により閾条件
（２．３）が何等かの入力界により増大するか確かめる
ことができる。【００７２】我々は上式（２．５）を光通信に関する特
殊な場合に評価できる。すなわち“０”と“１”をとる
関数ｍ（ｔ）で表現されるバイナリデータ流に変調する
レーザ界に関する。２つの大きな単純化が行えるであろ
う。初めのものは次の仮定である。変調関数ｍ（ｔ）の
時間平均化である。【００７３】【数５】これは十分大きいΔｔについて収斂し、Δｔ＜Γ^-1で
そうなる。溶融シリカの室温１．３２μｍ（ R G Smith
既述）でΓ／π＝２２ＭＨｚであり、Γはλ^-2で減少
する。我々は上記仮定がベアラスピードが、１００メガ
ビット／秒を越すような超低不均衡な光通信路に対して
価値あるものと信じる。（バランスコードに対して零に
帰る式か他の特殊な方法でｍは１／２から変わる。）次
の仮定はα^-1≫ｖΓ^-1である。我々はこれは低損失
シリカファイバ、例えば１．３μｍで０．５ｄＢ／ｋｍ
に対してα^-1≒８．７ｋｍそしてｖΓ^-1≒３．５ｍ
に好ましいと思われる。この簡単化は〔外１〕項で得ら
れる積分式（２．５）の解析界を可能とする。【００７４】【外１】ＡＳＫ，ＰＳＫ，ＦＳＫ等の異なる変調技術を考えるた
めに我々は入力界の振幅、位相変動の分離を始めること
にした。【００７５】Ｅ_L（０，ｔ）＝Ｅ_L0 ａ（ｔ）ｅｘｐ〔ｉφ（ｔ）〕 ……（２．６）ここにＥ_Lは定数、ａとφは実と連続関数である。
（２．５）式から振幅係数Ｇが求められた。ここに、１ｎ｜Ｅｓ（0 ，τ）／（Ｅｓ（ｚ，τ）｜²＝Ｇｚｅ−αｚ ……（２．７）ＳＢＳ閾値はそれぞれの場合に評価され、ｚ₀≒３α
^-1であるから閾値制限（２．３）は、【００７６】【数６】である。【００７７】変調なしの場合、次のように考える。【００７８】【数７】ここにＰＬはファイバへの入力パワーであり、Ａは導入
モードの実効断面積である。これは式（２．１）および
（２．２）で（∂ρ^*／∂τ）→０で一致している。【００７９】次式の振幅変調の場合、【００８０】【数８】ここにｋａは変調強度の深さ（０＜ｋａ≦１００％）で
ある。我々は次式を得る。【００８１】【数９】Ｇ_SSは式（２．９）から得られ、この場合、Ｐ_Lはファ
イバに入力するピークパワーを表す。平均パワーは〔外
２〕である。（２．１１）式からＧは、ｋａ＝１００％
で最小になる。この場合、〔外３〕そして〔外１〕はレ
ーザのデューティファクタ（通常０．５）である。【００８２】【外２】【００８３】【外３】位相変調の場合には、ａ（ｔ）＝１ ……（２．１２）【００８４】【数１０】ここにｋｐはＰＳＫシフトである。我々は次式を得る。【００８５】【数１１】フェーズシフトｋｐの特別な値のとき、Ｇはゼロに近づ
く。例えば、〔外４〕であれば、Ｇはゼロすなわちｋｐ
＝（２ｎ＋１）π：ｎ＝０，１，２…である。我々はこ
のｍの値および上記ｋｐの値に対してＳＢＳが抑圧され
てファイバにより大きなパワーを入力させ得るものと考
える。【００８６】【外４】我々はここで周波数変調（ＦＳＫ）について次式を考え
る。【００８７】【数１２】ここで、ｋｆ／２πはキーイング周波数シフト（Ｈｚ）
であり、実用上少なくともビット／時間程度の大きさで
ある。ここで我々は慎重にφ（ｔ）＝０の時間平均値に
対するフーリエ周波数を決めた。それは対応するストー
クス周波数が経験上、ＳＢＳ最大ゲインの場合だからで
ある。式（２．１４）はＡＳＫとＰＳＫの場合の式と異
なり、変調パラメータがデータ流の過去の歴史と符号化
方法に関係するからである。もしｐ（ψ）とｄψがある
任意の特殊な時間の確率とすれば、位相角ψ（ｔ）はψ
とψ＋ｄψ（−π＜ψ≦π）の範囲にある。【００８８】（２．１４）式で値を求め、前記（２．
５）式も参照して次のことを示唆する。【００８９】Ｇ＝ＰＰ^*Ｇ_SS ……（２．１５）ここに、【００９０】【数１３】例えば、ｍ（ｔ）が繰り返し２／Ｂの単位方形波であ
り、データ列０１０１０１…を表すとし、Ｂはベアラビ
ット数〔外４〕として我々は、Ｐ＝ｓｉｎｃ（ｋ_f／２
Ｂ）を示唆する。我々は一般にこのサンプルで示唆する
ことは、ｋ_f→０としてＧ→Ｇ_SSそしてｋ_f／２Ｂ≫１
に対してＧ→０である。我々はＳＢＳの抑制のため十分
に大きな周波数シフトＫ_fを用いることを提案し、さら
に示唆することはＳＢＳゲインはバランスコードでなく
アンバランスコードを用いると、低く抑圧でき位相ずれ
も小範囲にできることである。【００９１】もっと質的な言い方で、われわれは明確に
ＳＢＳが発生するのに光電磁界は減衰時間Γ^-1以内にお
いて強力なコヒーレント音響波を発生（電歪により）し
なければならないことを示唆する。ＡＳＫの場合、我々
は光パルスがコヒーレント音響波を発生するのに効果が
あると信じている。しかしＰＳＫの場合には適当な位相
シフトが選ばれると、光界によって生ずる純音響的励起
はバイナリゼロの期間に生ずる励起が位相シフトされた
バイナリ１（〔外４〕で光界の位相と全く逆になる）の
光界と逆に働いて消滅することになる。同様にＦＳＫの
場合、周波数シフトが十分大きいと、光界の連続的位相
変化が発生し、そして小さな純音響的励起となってＳＢ
Ｓが抑圧されるであろう。【００９２】我々は次のことを提案する。連続波のレー
ザを用いる低損失シリカファイバについて最近見られた
ＳＢＳに対する極めて低い閾値を持っているが、コヒー
レント光伝送システムはＳＢＳのためにパワーレベルや
レピータ間隔に制限を受けないように設計されるべきで
あるということである。一方、ＡＳＫにおいては、ＳＢ
Ｓの閾値は連続波に比べて小さい数字的ファクタだけ異
なる。適当な動作パラメータを用いたＰＳＫとＦＳＫシ
ステムにおいては、ＳＢＳを抑圧できるので最早大きな
制限は存在しないのである。【００９３】さて我々はレーザがフィールドが２つの光
周波数でΔν_mだけ離れた等振幅１／２Ｅ₀である場合
について考える。スペクトラル各ラインの幅は室温にお
けるブリユアン散乱線幅Δν_Bより小さいと仮定する。
したがって全入力レーザフィールドのフーリエ振幅は時
間ｔの関数であり、次式で表される。【００９４】Ｅ_L＝Ｅ₀ｃｏｓ（πΔν_mｔ＋θ） ……（３．１）ここに、θは定数である。これがファイバの前記電界と
密度波との結合波式に代入されると、結果はＳＢＳゲイ
ン係数の表現式となる。【００９５】【数１４】ここでＧ_SSは単一周波数レーザでフィールド振幅Ｅ₀の
とき発生するＳＢＳのゲイン係数である。この計算にお
ける一つの仮定は、 Δν_m≫ αＶであり、Ｖは光学的グループ速度、αはパワー吸収係数
である。注意することはα^-1がＳＢＳの実効相互作用
長さである。我々の示唆するところはビート周波数Δν
_mがΔν_Bよりずっと大きいと、ゲインＧは小さくな
る。ＳＢＳの閾値はＧ（ R G Smith 既述 )に逆比例す
るので、この閾値は次第に増大する。我々は次のように
考える。このことはファイバ内のレーザフィールドのフ
ーリエ振幅がビート周波数の割合に等しく位相変化πを
下回るためと思われる。顕著にＳＢＳが発生するために
は、レーザフィールドが強いコヒーレント波を電歪によ
って位相減少時間Δν_B ^-1内に発生する必要がある。し
かし光学的位相反転が自発音響位相変化より頻繁に起こ
ると、音響波は大きい振幅になり得ないので、ＳＢＳゲ
インは小さくなる。（見掛け上の係数２のＧ_SSとＧの間
のΔν_m≪Δν_Bのときの矛盾はΔν_m≫αＶから生ず
る。）シリカファイバの自発ブリユアン線幅はλ＝１．０μｍ
で３８．４ＭＨｚであり、λ^-2で変化する。（ D. Hein
man et al, "Brillouin scattering measurements on o
ptical glasses",Phys.Rev.,1979, B19 , 6583-6592 頁
参照）。【００９６】したがってλ＝１．３と１．５５μｍで２
３と１６ＭＨｚである。これにより我々はビート周波数
Δν_mは実際に十分なＳＢＳ抑制をするためには、少な
くとも数１０ＭＨｚが必要であろうと考える。１ｄＢ／
ｋｍかそれより小さい損失のファイバではαは２×１０
^-4 ｍ^-1であり、それで以前の仮定Δν_m≫αＶは十
分実証された。【００９７】しかしＳＢＳの抑制は非常に大きいΔν_m
の場合困難であろう。この点から我々は次のことに注意
する。２レーザ周波数に対するフォノン周波数の差異が
Δν_Bより遙かに少ないことによって完全な波結合がで
きること、それで【００９８】【数１５】ここにＶ_aは音響速度でλは光波長である。シリカファ
イバの次の代表的データを挿入する。【００９９】ｎ＝１．５Ｖ_a＝６×１０³m .s^-1 Δν_B＝１６ＭＨｚｄｎ／ｄλ＝０．０２ Δν_m≪２７０ＧＨｚであって、さらにΔν_mが数１０
ＧＨｚ以下であることが必要である。【０１００】原理的には非常に大きいΔν_mに対するＳ
ＢＳの抑制に余り有効でない他のファクタがある。２つ
の周波数のグループ遅延が最少のパルス間隔に比して小
さければ２つの周波数に対するパルスのオーバラップ
（従ってモードビート）がファイバ全長わたって起こる
ことが考えられる。しかし非常に大きいΔν_mに対して
これは原理上拡散のため得られない。しかしこれは実際
上重要ではない。それは３００ｋｍ長のシリカファイバ
を波長１．５５μｍで動作させたときグループ速度分散
は２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。もしビート周波数Δ
ν_mが１ＧＨｚとしたとき、２つの周波数のグループ遅
れの差の計算値は５０ｐｓに過ぎない。【０１０１】前の実例４で定義したタイプの長いファイ
バにおいてもＳＢＳの閾値はΔν_m＝１ＧＨｚで１５Ｗ
余りで標準的と考えられる。【０１０２】我々の上記の解析に内在する仮定は変調さ
れないレーザ線幅はΓに比べて小さいということであ
る。これはコヒーレント光伝送の興味を包含している。
不均一に拡張された源から生成されるＳＢＳは誘導され
た光散乱の統計学的処理を必要とするものと我々は示唆
する。【０１０３】下記の計算例は本発明の理論的モデルとし
て述べられる。【０１０４】〔実施例１〕シリカファイバは下記特性
（すべて数字は近似値）を有する。【０１０５】１．３μｍにおける光学的吸収係数α＝
（１．１×１０^-4）^-1 ｍ^-1，ここではαは１／ｚ・１
ｎ（Ｐ₀／Ｐ_Z）と定義され、Ｐ₀とＰ_Zは非線型効果
のない場合のファイバに沿った伝送方向の距離０とｚに
おける光パワーである。【０１０６】密度ρ₀＝２．２１×１０³ｋｇｍ^-3 コア内の音響速度Ｖａ＝６．０×１０³ｍｓｅｃ^-1 コアの屈折率＝１．４７１．３μｍに対する導波モード拡散Ａ＝１．４×１０
^-11ｍ² ここにＡ＝Ｐ／Ｉｍａｘであり、Ｉｍａｘは非線型効果
のない場合の光パワーＰに対するコア中心における光の
強さである。【０１０７】長手方向の弾性・光係数ｐ₁₂はジェイ・サ
プリアル（ J Saprial )の定義による（“Acousto-Opti
cs",Chapter V, Wiley,1979)。【０１０８】１．３μｍにおけるＳＢＳ線幅Γは、 Γ＝７．１×１０⁷rad s^-1 ここでΓは式（２．２）における定数である。（Γは（∂ρ／∂τ）＝−Γρ^* にしたがって、外的な刺激を受けずに密度波が減衰する
速度を支配する。すなわち（２）式でＥ_L＝０のときで
ある。）これは例えば、W.kaiser and M.Maier,"Stimulated Ray
leigh,Brillouin andRaman Spectroscopy", Laser Hand
book Volume 2,ed. F I Arrecchi and E O Schulz-Dubo
is, North-Holland,Amsterdam,1972,1077-1150 頁に詳
しく検討されている。【０１０９】このファイバの３０ｋｍにＰＳＫ光信号が
入射された。変調されていない光源の線幅は１ＭＨｚ以
下であり、ファイバに入射されるパワーは１００ｍＷで
ある。このバイナリデータの流れの伝送は変調関数ｍ
（ｔ）であり、“０”と“１”の値をとるものである
が、それはその変調関数の平均値ｍが超過時間がΓ^-1よ
り短くても１／２に接近する。伝送ビットの割合は１Ｇ
Ｂｉｔ／秒でキーイング位相Ｋｐ１８０°を用いてい
る。僅かな誘導ブリユアン散乱が観測された。【０１１０】〔実施例２〕この例では光源パワーと線
幅、ファイバ特性とその長さは実施例１のとおりであ
る。しかしバイナリデータ流はＦＳＫで伝送され、〔外
１〕が超過時間がΓ^-1より短くても１／２に接近するよ
うになる。伝送ビットの割合は１００ＭＢｉｔ／秒であ
り、周波数シフトＫ_fは８ＧＨｚが用いられた。極めて
僅かな誘導ブリユアン散乱が観測された。【０１１１】〔実施例３〕実施例２がビット割合１ＧＢ
ｉｔ／秒で繰り返され、そして周波数シフトは３５ＧＨ
ｚである。また極めて僅かな誘導ブリユアン散乱が観測
された。【０１１２】〔実施例４〕この例では、使用されたシリ
カファイバは、ケーブル損失が波長１．３μｍで０．３
ｄＢ／ｋｍのものであり、ファイバ特性、例えばαは実
施例１と同様である。光搬送波がＡＳＫ方式に変調さ
れ、ビット割合は１４０ＭＢｉｔ／秒である。光源がオ
ンのとき出力パワーは１Ｗであり、周波数が１ＧＨｚ離
れた２周波に１ＭＨｚより小さい周波数線幅が観測さ
れ、〔外１〕は１／２であり、この両周波数はともに波
長１．３μｍに対応する。誘導ブリユアン散乱は見い出
されなかった。【０１１３】受信感度が−６０ｄＢｍとしたとき（１０
の誤差率で Y Yamamoto,"Receiver Performance eva
luation of various digital otical modulation demod
ulation systims in the 0.5-10 μm wavelength regio
n",IEEE J.Quant.Elec.,1980,QE-16,1251-1259 頁参
照）データ伝送を３００ｋｍ以上の中継器なしで伝送で
きることになる。【０１１４】【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誘電導波路の光伝送で誘導ブリユアン散乱の悪い影響を
受けることのない光伝送方式が得られ、誘電導波路の光
伝送で誘導ブリユアン散乱を効果的に抑圧することがで
きる。【０１１５】さらに本発明によれば、誘電導波路の光伝
送で誘導ブリユアン散乱を抑圧した光伝送方式が得られ
る。【０１１６】本発明によれば、光ファイバその他の誘電
導波路に高い光パワーであって、光信号スペクトルの狭
い光線幅の信号を伝送させても、誘導ブリユアン散乱が
発生しなくなるので、高い光パワーで狭い光線幅の光信
号を伝送させて、信号雑音比を大きくして、光伝送路の
中継間隔を増大させることができる優れた利点がある。【０１１７】特に、本発明は情報信号の変調に加えて光
信号の位相角度を変化させることにより、情報信号とは
独立に誘導ブリユアン散乱を抑圧するに適する位相変調
の条件を設定することができる。

【図面の簡単な説明】【図１】実験装置の構成を示す図。【図２】実験１に関連し、光ファイバの入力光と出力光
の光パワーの関係を示す図。【図３】実験１に関連し、光ファイバの入力光と散乱光
の関係を波長について示すオシロスコープの表示を示す
図。【図４】実験３に関連し、光ファイバの入力光と出力光
の光パワーの関係を示す図。レーザが単一周波数で動作
した場合。【図５】実験３に関連し、光ファイバの入力光と出力光
の光パワーの関係を示す図。レーザが双周波数で動作し
た場合。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−10549（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−34407（ＪＰ，Ａ) 特公平３−4141（ＪＰ，Ｂ２) ＩＥＥＥＪ．ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎ．，ＱＥ−17［６］, （1981−６），ｐｐ．919−935 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．光ファイバに情報信号を伝送する光通信方法におい
て、 (1) 一または複数の狭い光線幅を有する高い光パワーの
光信号を前記情報信号により振幅変調を行い、 (2) 前記(1) 記載の情報信号による変調の他に前記光信
号の位相角度を時間の経過とともに変化させ、さらに、 (3) その光信号を前記光ファイバの一端に注入し、前記(2) 記載の光信号の位相角度を時間の経過とともに
変化させる程度はその位相角度を変化しないときよりそ
の光ファイバに発生する誘導ブリユアン散乱を抑圧する
程度であることを特徴とする光通信方法。２．前記情報信号により行う振幅変調はＡＳＫ（Amplit
ude Shift Keying, 振幅偏移キーイング）である請求項
１記載の光通信方法。３．前記光信号に位相変調を施すことにより前記光信号
の位相角度を時間の経過とともに変化させる請求項１ま
たは２記載の光通信方法。４．前記光信号に変調深さが（２ｎ＋１）π （ただしｎは０を含む整数）であるＰＳＫ（Phase Shift Keying，位相偏移キーイン
グ) を施すことにより前記光信号の位相角度を時間の経
過とともに変化させる請求項３記載の光通信方法。５．前記光信号に周波数変調を施すことにより前記光信
号の位相角度を時間の経過とともに変化させる請求項１
または２記載の光通信方法。６．前記光信号にその周波数偏移が誘導ブリユアン散乱
を押圧するに十分に大きいＦＳＫ（Frequency Shift Ke
ying, 周波数偏移キーイング) を施すことにより前記光
信号の位相角度を時間の経過とともに変化させる請求項
５記載の光通信方法。７．前記ＦＳＫは２値ＦＳＫである請求項６記載の光通
信方法。８．前記ＰＳＫまたはＦＳＫの速度は１００Ｍｂｉｔ／
Ｓ以上である請求項４、６、７のいずれかに記載の光通
信方法。９．前記光信号は複数の異なる光周波数の狭い線幅であ
ってかつ高い光パワーの光波であり、その異なる光周波
数の光波の相互干渉によりこの光信号の位相角度を時間
の経過とともに変化させる請求項１または２記載の光通
信方法。１０．前記複数の異なる光周波数の光波は、一つの光源
から、あるいはそれぞれ狭い光周波数線幅の光波を発生
する複数の光源から発生される請求項９記載の光通信方
法。１１．前記光信号の光源を制御することにより、前記情
報信号による変調を行う請求項１ないし１０のいずれか
に記載の光通信方法。１２．前記光ファイバはシリカファイバであり、その伝
送損失は0.5dB/km 以下であり、その全長は10km以上で
ある請求項１ないし１１のいずれかに記載の光通信方
法。１３．受信端で前記光ファイバから現れる光信号にコヒ
ーレント復調を施す請求項１ないし１２のいずれかに記
載の光通信方法。１４． (a) 高い光パワーの一または複数の狭い光周波
数線幅の光信号を発生する一または複数の光源と、 (b) この光信号に情報信号により振幅変調を施す変調手
段と、 (c) この光信号の位相角度を時間の経過とともに変化さ
せるために前記変調手段とは別に設けられた手段と、 (d) 光ファイバと、 (e) この光ファイバの一端に、前記変調手段および前記
別に設けられた手段により処理された光信号を注入させ
る手段とを備え、前記(c) に記載の別に設けられた手段の光信号の位相角
度を時間の経過とともに変化させる程度は、この光ファ
イバにこの別に設けられた手段がないときに発生する誘
導ブリユアン散乱を抑圧させる程度であることを特徴と
する光信号伝送装置。１５．前記情報信号により振幅変調を施す変調手段はＡ
ＳＫ（Amplitude Shift Keying, 振幅偏移キーイング）
を施す手段を含む請求項１４記載の光信号伝送装置。１６．前記別に設けられた手段は前記光信号に位相変調
を施す手段を含む請求項１４または１５記載の光信号伝
送装置。１７．前記光信号に位相変調を施す手段は、その変調深
さが（２ｎ＋１）π （ただしｎは０を含む整数）であるＰＳＫ（Phase Shift Keying，位相偏移キーイン
グ) を施す手段を含む請求項１６記載の光信号伝送装
置。１８．前記別に設けられた手段は前記光信号に周波数変
調を施す手段を含む請求項１４または１５記載の光信号
伝送装置。１９．前記別に設けられた手段は前記光信号にＦＳＫ
（Frequency Shift Keying, 周波数偏移キーイング) を
施す手段を含む請求項１８記載の光信号伝送装置。２０．前記ＦＳＫは２値ＦＳＫである請求項１９記載の
光信号伝送装置。２１．前記ＰＳＫまたはＦＳＫの速度は１００Ｍｂｉｔ
／Ｓ以上である請求項１７、１９、２０のいずれかに記
載の光信号伝送装置。２２．前記光信号は複数の異なる光周波数の狭い光周波
数線幅であってかつ高い光パワーの光波を含み、前記別
に設けられた手段は、この複数の異なる光周波数の光波
の付加によりその光信号の位相角度を時間の経過ととも
に変化させる手段を含む請求項１４または１５記載の光
信号伝送装置。２３．前記複数の異なる光周波数の光波を発生する一つ
の光源、あるいはそれぞれ狭い光周波数線幅の光波を発
生する複数の光源を有する請求項２２記載の光信号伝送
装置。２４．前記情報信号により振幅変調を施す変調手段は、前記光源を制御する手段を含む請求項１４ないし２３の
いずれかに記載の光信号伝送装置。２５．前記光ファイバはシリカファイバであり、その伝
送損失は0.5dB/km 以下であり、その全長は10km以上で
ある請求項１４ないし２４のいずれかに記載の光信号伝
送装置。２６．前記光ファイバから現れる光信号にコヒーレント
復調を施す受信手段を備えた請求項１４ないし２５のい
ずれかに記載の光信号伝送装置。