JP2959257B2 - 光ファイバ通信方法 - Google Patents

光ファイバ通信方法

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JP2959257B2
JP2959257B2 JP4018587A JP1858792A JP2959257B2 JP 2959257 B2 JP2959257 B2 JP 2959257B2 JP 4018587 A JP4018587 A JP 4018587A JP 1858792 A JP1858792 A JP 1858792A JP 2959257 B2 JP2959257 B2 JP 2959257B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信等に用いられる
光ファイバ通信方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光ファイバ通信用増幅器として、
光信号を光電変換することなく直接光のまま増幅するE
r添加光ファイバ増幅器に関する研究が活発に行われて
いる。このEr添加光ファイバ増幅器の発達に伴い、光
電変換を用いた従来の中継器に置き代わり、Er添加光
ファイバ増幅器を光直接増幅中継器として用いられるよ
うになってきている。この光直接増幅中継器を用いるこ
とにより、高速かつ数千kmにもおよび超長距離伝送が可
能となってきている。(S.Saito et al.,“2.5Gbit/s,
80-100 km Spaced In-Line Amplifier Transmission E
xperiments Over2, 500-4,500km ”,17th European Co
nference on Optical Communication ECOC'91/ 8th Int
ernational Conference on Integrated Optics and Opt
ical Fibre Communication IOOC'91, Post-Deadline Pa
pers, pp.68-71) 。
【0003】このような高速・超長距離光ファイバ通信
の制限要因として、以下のことが指摘されている。一つ
は、光搬送波に重畳されたデータ変調成分が伝送路であ
る光ファイバの波長分散により位相変化を被り生じる波
形歪である。もう一つは、光強度変化により光ファイバ
の屈折率変化が生じ、光搬送波に位相変調が重畳される
自己位相変調効果による波形歪である。
【0004】前者の波形歪を補償する方法として、送出
される光信号において、強度変調されたパルスに適切な
周波数変調を施す「プリチャープ法」(N. Henmi et a
l.,“A Novel Dispersion Compensation Technique for
Multigigabit Transmissionwith Normal Optical Fibe
r at 1.5μm Wavelength”,Optical Fiber Communicat
ion Conference OFC'90, Postdeadline papers PD-8)
が提案されている。また、さらに伝送距離を拡大する伝
送装置として、特願平2−234993「光送信装置」
や特願平2−234994「光送信装置」などがある。
これは、強度変調された光信号の個々のパルス内で適切
な周波数変調を施した複数のパルス系列を多重すること
によって、1つのパルス系列で同じ伝送容量を持つパル
ス伝送に較べ、各パルス系列のパルス幅が拡いため、波
長分散による波形歪補償量は拡大できるというものであ
る。図3を用いて説明すると、理想的に強度変調された
パルスを伝送路である光ファイバと逆の波長分散特性を
有する光ファイバを伝送したとき、パルス幅は拡がりそ
のパルス内の光搬送波は周波数変調が施されている様に
なっている。このパルスを伝送すべき光ファイバを用い
て伝送させると、逆の過程をたどるため、結果として伝
送可能距離を伸長できる。信号光波長が、光ファイバの
零分散波長より長波長側に在るときの送出するパルス内
での位相変化を示したものが図4(a)(b)である。
【0005】一方、自己位相変調効果は、従来の光ファ
イバ通信において、送出光強度がそれ程強くなく、伝送
距離も損失限界のため短かったため、問題になる程影響
は無かった。しかしながら、光増幅器を用いた光ファイ
バ通信では、送出光強度は強く、伝送距離が非常に長い
ため、自己位相変調の効果が大きく現れ、伝送により波
形歪が生じることが指摘されている。(T. Koyama et a
l., “Compensation for Nonlinear Pulse Distortion
in Optical Fiber by Employing Prechirp Techniqu
e”,17th European Conference on Optical Communica
tion ECOC'91/ 8thInternational Conference on Integ
rated Optics and Optical Fibre Communication IOOC'
91, We.C7.2 )。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したプリチャープ
法により、伝送距離は伸長できるが、高速・超長距離伝
送の場合、自己位相変調による波形歪が通信の品質を大
きく劣化させ、受信感度劣化が生じ、伝送可能距離が制
限されてしまうという欠点があった。
【0007】本発明の目的は、自己位相変調による波形
歪を低減あるいは補償することによって、受信感度劣化
を低減し、伝送可能距離を伸長することを可能とする光
ファイバ通信方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明の光ファイバ
通信方法は、情報伝送速度の1/n倍(nは正の整数)
の情報速度で強度変調されたパルス系列の1タイムスロ
ット内で、光搬送波周波数に前記パルス系列のクロック
に同期した周波数偏移を与え、前記パルス系列をn系列
多重した光信号を伝送路に送出し、包絡線検波または2
乗検波する長距離光ファイバを媒体する多重プリチャー
プ高速ディジタル光通信方法において、信号光波長が前
記光ファイバの零分散波長より長波長側に在る場合、送
信部に於ける前記周波数偏移量を、自己位相変調を無視
したときの周波数偏移量よりも、小さな量にするか、又
は前記1タイムスロットの前方が高周波数成分に、前記
1タイムスロットの後方が低周波数成分になるように
し、前記周波数偏移量を大きな値にすることにより、前
記光ファイバ内で生じる自己位相変調による波形歪を補
償することを特徴とする。
【0009】第2の発明の光ファイバ通信方法は、情報
伝送速度の1/n倍(nは2以上の整数)の情報速度で
強度変調されたパルス系列の1タイムスロット内で、信
号光波長が伝送路である光ファイバの零分散波長より長
波長側に在る場合、前記パルス系列のクロックに同期
し、前記1タイムスロットの前方が低周波数成分に、前
記1タイムスロットの後方が高周波数成分になる様に、
光搬送波周波数に周波数偏移を与え、前記パルス系列を
n系列多重した光信号を伝送路に送出し、包絡線検波あ
るいは2乗検波する長距離光ファイバを媒体する多重プ
リチャープ高速ディジタル光通信方法において、合波さ
れた前記送出光信号の瞬時の光強度変化が小さくなる様
に、前記各パルス系列に時間差を与えて、自己位相変調
による波形歪を補償することを特徴とする。
【0010】
【作用】一般に、光ファイバ内で生じる自己位相変調
は、次式で表される。
【数1】 ただし、Δω(t)は光搬送波の角周波数変化、Δφ
(t)は光搬送波の位相変化、 2 は非線形定数、lは
非線形相互作用長、λは光搬送波の波長、E(t)は光
搬送波の電界振幅である。
【0011】数(1)から判るように、一般に光強度
(|E(t)|2 )の変化に比例して、位相変調が生じ
る。
【0012】第1の発明は、伝送において生じる自己位
相変調を予め周波数偏移量から差し引くことによって、
自己位相変調効果を補償するものである。このときのパ
ルス内での位相変化を表したものが図4(c)である。
この場合の周波数偏移量に対する受信感度劣化量を表し
たものが図5である。ただし、図5では、信号光波長が
光ファイバの零分散波長より長波長側に在る場合を考え
ている。第1の発明の場合、自己位相変調分だけ、周波
数偏移量を左にシフトさせる。また、自己位相変調は光
強度変化が小さい程、位相変調量は少なくなる。そこ
で、第1の発明の幅の広いパルスは、一般に立ち上がり
立ち下がり時間を長くでき、光強度の変化を緩やかにし
て、自己位相変調を低減することも可能としている。
【0013】第2の発明は、複数のパルス系列を多重す
ることによって、パルス間の重なりによって、光強度変
化を低減し、自己位相変調効果を低減するものである。
これを簡単に示したものが図6である。この送出光波形
は、伝送するのに伴い、伝送の最初は送出波形に近いた
め光強度変化が少なく、自己位相変調を殆ど被らない。
さらに伝送するとプリチャープの効果により各パルスが
圧縮し始め、それに伴い光強度変化が大きくなり、自己
位相変調が生じ始める。このように、第2の発明では、
送出光強度変化を少なくし、自己位相変調効果を伝送全
体では低減している。
【0014】
【実施例】次に、図面を参照して、本発明の光ファイバ
通信方法について詳細に説明する。まず、第1の発明に
ついて説明する。図1は、第1の発明の一実施例を示す
ブロック図である。データ発生器4から出力されるデー
タに基づき、伝送すべき情報速度の1/n(nは正の整
数)の速度で強度変調し、その1タイムスロット内で光
搬送波を周波数変調することによってプリチャープ波を
生成するプリチャープ波発生器1−1,1−2,…,1
−n(プリチャープ波発生器には、周知のもの、例えば
特願平1−310930号「光通信装置」に記載のもの
を用いることができる)の出力を合波器5で合波し、光
増幅器7−1,7−2,…,7−m(mは正の整数)を
中継器として途中に備えてある光ファイバ6に合波器5
の出力を送出している。送信信号光は光ファイバ6を伝
送した後、光受信器8で包絡線検波あるいは2乗検波さ
れる。
【0015】ここで、通常のプリチャープ波を伝送した
場合、光ファイバ伝送により生じる自己位相変調効果を
受け、大きな受信感度劣化を生じた。そこで、各プリチ
ャープ波発生器の周波数偏移量を周波数偏移量調整器3
を用いて調整したところ、受信感度劣化は殆ど見られな
かった。
【0016】次に、第2の発明について説明する。図2
は、第2の発明の一実施例を示す図である。第1の発明
の実施例においての各プリチャープ波発生器1−1,1
−2,…,1−nの出力を光遅延回路2−1,2−2,
…,2−nを用いてそれぞれ異なる時間差を与え、合波
器5で合波している。
【0017】ここで、各プリチャープ波発生器出力に加
える時間差を光遅延回路2−1,2−2,…,2−nを
用いて調整することにより、通常の伝送をした場合に較
べ、受信波形歪が低減された。
【0018】本発明には、上記の実施例の他にも様々な
変形例がある。第1の発明においては、n=1の1つの
信号系列の場合でも良い。
【0019】伝送路としては、光増幅器を含まない伝送
路でも、損失が問題にならなければ差し支えない。ま
た、プリチャープ波発生器も本実施例のものに限らずそ
の機能が備えて良い。
【0020】
【発明の効果】以上に説明した様に本発明によれば、伝
送路である光ファイバの波長分散と自己位相変調の影響
が大きい高速、長距離伝送において、これらの影響を同
時に低減あるいは補償した伝送を可能とする光ファイバ
通信方法を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。
【図2】第2の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。
【図3】従来のプリチャープによる伝送距離拡大を示す
図である。
【図4】従来のプリチャープ法によるパルス内での位相
変化、及び第1の発明の位相変化を表した図である。
【図5】第1の発明の周波数偏移量に対する受信感度劣
化量を示した図である。
【図6】第2の発明のパルス内での位相変化を表した図
である。
【符号の説明】
1−1,1−2,…,1−n プリチャープ波発生器 3 周波数偏移量調整器 4 データ発生器 5 合波器 6 光ファイバ 7−1,7−2,…,7−m 光増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/18 H04J 14/00 14/04 14/06

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 情報伝送速度の1/n倍(nは正の整
    数)の情報速度で強度変調されたパルス系列の1タイム
    スロット内で、光搬送波周波数に前記パルス系列のクロ
    ックに同期した周波数偏移を与え、前記パルス系列をn
    系列多重した光信号を伝送路に送出し、包絡線検波また
    は2乗検波する長距離光ファイバを媒体する多重プリチ
    ャープ高速ディジタル光通信方法において、信号光波長
    が前記光ファイバの零分散波長より長波長側に在る場
    合、送信部に於ける前記周波数偏移量を、自己位相変調
    を無視したときの周波数偏移量よりも、小さな量にする
    か、又は前記1タイムスロットの前方が高周波数成分
    に、前記1タイムスロットの後方が低周波数成分になる
    ようにし、前記周波数偏移量を大きな値にすることによ
    り、前記光ファイバ内で生じる自己位相変調による波形
    歪を補償することを特徴とした光ファイバ通信方法。
  2. 【請求項2】 情報伝送速度の1/n倍(nは正の整
    数)の情報速度で強度変調されたパルス系列の1タイム
    スロット内で、光搬送波周波数に前記パルス系列のクロ
    ックに同期した周波数偏移を与え、前記パルス系列をn
    系列多重した光信号を伝送路に送出し、包絡線検波ある
    いは2乗検波する長距離光ファイバを媒体する多重プリ
    チャープ高速ディジタル光通信方法において、信号光波
    長が前記光ファイバの零分散波長より短波長側に在る場
    合、送信部に於ける前記周波数偏移量を、自己位相変調
    を無視したときの周波数偏移量よりも、大きな量にする
    か、或は、前記1タイムスロットの前方が低周波数成分
    に、前記1タイムスロットの後方が高周波数成分になる
    ようにし、前記周波数偏移量を小さな値にすることによ
    り、前記光ファイバ内で生じる自己位相変調による波形
    歪を補償することを特徴とした光ファイバ通信方法。
  3. 【請求項3】 情報伝送速度の1/n倍(nは2以上の
    整数)の情報速度で強度変調されたパルス系列の1タイ
    ムスロット内で、信号光波長が伝送路である光ファイバ
    の零分散波長より長波長側に在る場合、前記パルス系列
    のクロックに同期し、前記1タイムスロットの前方が低
    周波数成分に、前記1タイムスロットの後方が高周波数
    成分になる様に、光搬送波周波数に周波数偏移を与え、
    前記パルス系列をn系列多重した光信号を伝送路に送出
    し、包絡線検波あるいは2乗検波する長距離光ファイバ
    を媒体する多重プリチャープ高速ディジタル光通信方法
    において、合波された前記送出光信号の瞬時の光強度変
    化が小さくなる様に、前記各パルス系列に時間差を与え
    て、自己位相変調による波形歪を補償することを特徴と
    した光ファイバ通信方法。
  4. 【請求項4】 情報伝送速度の1/n倍(nは2以上の
    整数)の情報速度で強度変調されたパルス系列の1タイ
    ムスロット内で、信号光波長が伝送路である光ファイバ
    の零分散波長より短波長側に在る場合、前記パルス系列
    のクロックに同期し、前記1タイムスロットの前方が高
    周波数成分に、前記1タイムスロットの後方が低周波数
    成分になる様に、光搬送波周波数に周波数偏移を与え、
    前記パルス系列をn系列多重した光信号を伝送路に送出
    し、包絡線検波あるいは2乗検波する長距離光ファイバ
    を媒体する多重プリチャープ高速ディジタル光通信方法
    において、合波された前記送出光信号の瞬時の光強度変
    化が小さくなる様に、前記各パルス系列に時間差を与え
    て、自己位相変調による波形歪を補償することを特徴と
    した光ファイバ通信方法。
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JP2009213176A (ja) * 2009-06-22 2009-09-17 Fujitsu Ltd 光伝送システム
JP2016059024A (ja) * 2014-09-11 2016-04-21 富士通株式会社 光通信装置および光通信システム

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