JP3322653B2 - Optical receiving device used for dark soliton optical communication system - Google Patents

Optical receiving device used for dark soliton optical communication system

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JP3322653B2
JP3322653B2 JP17210299A JP17210299A JP3322653B2 JP 3322653 B2 JP3322653 B2 JP 3322653B2 JP 17210299 A JP17210299 A JP 17210299A JP 17210299 A JP17210299 A JP 17210299A JP 3322653 B2 JP3322653 B2 JP 3322653B2
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
た伝送システム、特にダークソリトンパルスと光増幅器
を使用した長距離・大容量光通信システムに用いる光受
信装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission system using an optical fiber, and more particularly to an optical receiver used for a long-distance and large-capacity optical communication system using a dark soliton pulse and an optical amplifier.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ通信技術は、光増幅技術の進
展にささえられ超長距離化が進んでおり、再生中継器を
使用せずに太平洋横断も可能となってきた。しかしなが
ら、従来の伝送方式では、伝送速度が高くなると光ファ
イバの波長分散特性や非線形光学効果に基づく伝送特性
の劣化の影響がおおきくなり、高速・大容量化には限界
があった。この波長分散特性や非線形光学効果による高
速化の限界を打破する方式として、光ソリトン通信方式
が近年脚光を浴びている。光ソリトン通信方式は、従来
の伝送方式の特性劣化要因である光ファイバの波長分散
特性や非線形光学効果を積極的に利用するものであり、
ファイバの波長分散によるパルス広がりと非線形光学効
果に基づくパルス圧縮をバランスさせ光短パルスを形を
変えずに伝送する方式である。光ファイバの損失を補償
する光増幅器を中継器として使用した場合には、中継間
隔の平均パワーや光ファイバの平均分散をソリトン条件
に設定することにより、理想的ソリトンパルスと同様の
波形変化がほとんどないソリトン通信が可能となる。
2. Description of the Related Art In the optical fiber communication technology, the super long distance has been progressed by the progress of the optical amplification technology, and it has become possible to cross the Pacific Ocean without using a regenerative repeater. However, in the conventional transmission system, as the transmission speed increases, the influence of the deterioration of the transmission characteristics due to the chromatic dispersion characteristics of the optical fiber and the nonlinear optical effect increases, and there is a limit to the increase in speed and capacity. In recent years, an optical soliton communication system has been spotlighted as a method for overcoming the limitation of high speed due to the wavelength dispersion characteristic and the nonlinear optical effect. The optical soliton communication system actively utilizes the chromatic dispersion characteristics and the nonlinear optical effect of the optical fiber, which are the causes of characteristic deterioration of the conventional transmission system.
This is a method in which pulse broadening due to fiber chromatic dispersion and pulse compression based on non-linear optical effects are balanced to transmit an optical short pulse without changing its shape. When an optical amplifier that compensates for the loss of the optical fiber is used as a repeater, by setting the average power of the relay interval and the average dispersion of the optical fiber to the soliton condition, the waveform change similar to the ideal soliton pulse hardly occurs. No soliton communication is possible.

【0003】20Gb/s程度の高速の光ソリトン通信
では、光増幅器の雑音は、受信端での光パルスのタイミ
ングジッタに影響を及ぼし伝送特性を劣化させる。すな
わち、雑音が重畳した光ソリトンパルスでは光強度がラ
ンダムに揺らぎ理想的光ソリトンパルスの形から僅かに
ずれるため、非線形光学効果によるキャリア周波数のシ
フト量に揺らぎが生じる。これが各中継器毎に繰り返さ
れるため、有限な分散値を持つ光ファイバを伝搬するう
ちに光パルスの到着時間がランダムに揺らぎタイミング
ジッタが引き起こされる。この現象は、ゴードンハウス
効果と呼ばれ、光ソリトン通信の主たる伝送特性の制限
要因となっている。更に、情報を持った複数の光ソリト
ンパルスを伝送する場合、隣り合うソリトンパルス同士
の間隔が狭いとソリトンパルス同士が干渉し、引き寄せ
られたり、反発し合ったりする現象が観測される。これ
も、受信端でのタイミングジッタとなるため通信への応
用上は好ましくなく、ソリトンパルスの干渉を抑制する
ためには、隣接したソリトンパルス同士の間隔はある程
度広くとる必要がある。上述したタイミングジッタを克
服すべく、人為的にタイミングジッタを抑制するソリト
ン制御技術の研究が活発に進められており、ソリトンパ
ルス伝送実験はここ数年間で急速に進展した。一つは、
ランダム周波数シフトを光フィルタを用いて周波数領域
で制御するものであり、もう一方はタイミングジッタそ
のものを時間領域で直接制御する方法である。しかしな
がら、従来技術では、中継器内部で、超狭帯域の光バン
ドパスフィルタを使用したり光変調器を用いた複雑な処
理を伴う必要があり、システムの長期的な信頼性などの
実用的観点からは望ましくない。光増幅器を用いる長距
離伝送システムの大容量化を計るためには、従来技術の
ように伝送路中に特別な仕掛けを設けずに、光増幅器を
含む伝送路はできる限り簡単化しておき、かつ、ソリト
ンパルスが高密度に配列されて高密度化した光信号を伝
送することが重要である。
In high-speed optical soliton communication of about 20 Gb / s, noise of an optical amplifier affects timing jitter of an optical pulse at a receiving end and deteriorates transmission characteristics. In other words, in the optical soliton pulse on which noise is superimposed, the light intensity fluctuates randomly and slightly deviates from the ideal optical soliton pulse form, so that the carrier frequency shift amount fluctuates due to the nonlinear optical effect. Since this is repeated for each repeater, the arrival time of the optical pulse fluctuates randomly while propagating through the optical fiber having a finite dispersion value, thereby causing timing jitter. This phenomenon is called the Gordon House effect, and is a limiting factor of the main transmission characteristics of optical soliton communication. Furthermore, when transmitting a plurality of optical soliton pulses having information, if the interval between adjacent soliton pulses is narrow, the soliton pulses interfere with each other, and a phenomenon of being attracted or repelled is observed. This also results in timing jitter at the receiving end, which is not preferable in terms of application to communication. To suppress soliton pulse interference, the interval between adjacent soliton pulses needs to be widened to some extent. In order to overcome the above-mentioned timing jitter, research on soliton control technology for artificially suppressing timing jitter has been actively conducted, and soliton pulse transmission experiments have progressed rapidly in recent years. one,
The random frequency shift is controlled in the frequency domain using an optical filter, and the other is a method of directly controlling the timing jitter itself in the time domain. However, in the prior art, it is necessary to use an ultra-narrow band optical band-pass filter or complicated processing using an optical modulator inside the repeater, so that practical viewpoints such as long-term reliability of the system are required. Is undesirable. In order to increase the capacity of a long-distance transmission system using an optical amplifier, the transmission line including the optical amplifier should be simplified as much as possible without providing a special mechanism in the transmission line as in the prior art, and It is important that soliton pulses are arranged at high density to transmit an optical signal of high density.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】これまで、光ソリトン
通信は、光ファイバの異常分散領域の波長帯で、短光パ
ルスを伝送する、いわゆるブライトソリトンが用いられ
ている。一方、光パルスのオン・オフを反転した信号、
即ち、一定強度の光の一部が鋭く窪んだ光信号(ダーク
パルス)を、光ファイバの正常分散領域で伝送した場合
に、信号強度及びダークパルスのパルス幅(窪みの幅)
が一定の関係を満足すると、ブライトソリトンと同様に
波形(窪みの形状)の劣化がない伝送が可能なことが理
論的に知られており(A. Hasegawa and F. Tappert, Ap
pl. Phys. Lett., Vol.23, pp.171-172, 1973)、ダーク
ソリトン伝送と呼ばれている。但し、ダークパルスの中
央部では、光位相シフトを設ける必要がある。図12
(a),(b),(c)にブライトソリトンとダークソ
リトンパルスの波形の典型的な例を示す(J.R Taylor e
d, Optical Solitons-Theory and Experiment, chap.1
0, Cambridge Univerithy Press, 1992)。図12
(a)はブライトソリトンの例であり光位相は一定であ
る。一方、ダークソリトンでは、光強度が、図12
(b),(c)に示すように、ブライトソリトンの光強
度のオンオフを反転した形状となるのに加えて、光の位
相がシフトするのが特長である。図12(b)は、窪み
部分の光がゼロの場合(ブラックソリトン)であり、こ
の場合、光の位相は、窪みの中央値の前後でπシフトし
ている。図12(c)は、CWレーザ光の強度の1/2
までダークパルスが窪んだ場合(グレイソリトン)であ
り、光の位相シフト量は、π/2である。図中に示すよ
うにA,Bはそれぞれ、窪み部の深さ、及びバックグラ
ンド光の相対レベルを表すパラメータであり、A=B=
1は、ブラックソリトンに対応し、バックグランド光の
レベルが上がるに従い、Bはゼロに近づく。ダークソリ
トンの位相シフト量は、このパラメータBを用いて、数
1で与えられる。
Heretofore, in optical soliton communication, so-called bright solitons, which transmit short optical pulses in a wavelength band in the anomalous dispersion region of an optical fiber, have been used. On the other hand, a signal obtained by inverting the ON / OFF of the light pulse,
That is, when an optical signal (dark pulse) in which a part of light having a constant intensity is sharply transmitted is transmitted in the normal dispersion region of the optical fiber, the signal intensity and the pulse width of the dark pulse (width of the depression)
It is theoretically known that transmission of the waveform (depression shape) can be performed without deterioration as in the case of the bright soliton if Satisfies a certain relationship (A. Hasegawa and F. Tappert, Ap.
pl. Phys. Lett., Vol.23, pp.171-172, 1973), which is called dark soliton transmission. However, it is necessary to provide an optical phase shift at the center of the dark pulse. FIG.
(A), (b) and (c) show typical examples of bright soliton and dark soliton pulse waveforms (JR Taylor e).
d, Optical Solitons-Theory and Experiment, chap.1
0, Cambridge Univerithy Press, 1992). FIG.
(A) is an example of a bright soliton, and the optical phase is constant. On the other hand, in dark solitons, the light intensity
As shown in (b) and (c), the bright soliton is characterized in that it has a shape in which the light intensity is turned on and off, and in addition, the light phase is shifted. FIG. 12B shows a case where the light in the dent portion is zero (black soliton). In this case, the phase of the light is shifted by π before and after the center value of the dent. FIG. 12C shows half of the intensity of the CW laser beam.
This is the case where the dark pulse is depressed (gray soliton), and the amount of phase shift of light is π / 2. As shown in the figure, A and B are parameters representing the depth of the depression and the relative level of the background light, respectively, where A = B =
1 corresponds to black soliton, and B approaches zero as the level of background light increases. The phase shift amount of the dark soliton is given by Equation 1 using this parameter B.

【数1】 (Equation 1)

【0005】ダークソリトンでは、ブライトソリトンと
比較して、ゴードンハウスジッタが約70%程度に抑え
られること、ソリトン相互干渉が少ないことなどの特長
がある(Y. S. Kivshar, IEEE J. Quantum Electronic
s, Vol.29, pp.250-264, 1993) 。しかしながら、ディ
ジタル情報が付加されたブライトソリトン発生装置を有
する送信装置、及び受信装置が存在していなかったた
め、ダークソリトンの光通信への応用は試みられていな
かった。
[0005] Compared with bright solitons, dark solitons have features such as that the Gordon house jitter is suppressed to about 70% and that soliton mutual interference is small (YS Kivshar, IEEE J. Quantum Electronic).
s, Vol.29, pp.250-264, 1993). However, since there was no transmitting device and a receiving device having a bright soliton generator to which digital information was added, application of dark solitons to optical communication was not attempted.

【0006】本発明は、通常の光ソリトン(ブライトソ
リトン)の光強度のオンオフを反転し、かつ光位相シフ
トを伴うダークソリトンの相互干渉を抑制し、またタイ
ミングジッタを抑制しつつソリトンパルスの配列密度を
上げることができる、ダークソリトン超高速・大容量光
伝送システムに用いる光受信装置を提供することを目的
とする。
According to the present invention, an arrangement of soliton pulses is performed while inverting the light intensity of a normal optical soliton (bright soliton), suppressing mutual interference of dark solitons accompanied by an optical phase shift, and suppressing timing jitter. It is an object of the present invention to provide an optical receiving device which can increase the density and is used for a dark soliton ultra-high speed / large capacity optical transmission system.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明を適用する光通信
システムは、ディジタル情報をもつダークソリトンパル
ス光信号を送信する光送信装置と、そのダークソリトン
パルス光信号をリターンツウゼロパルスに変換して受信
する光受信装置と、該送信装置と該受信装置とを結ぶ伝
送用光ファイバと、該伝送用光ファイバ上に該光ファイ
バの損失を補償する複数台の光増幅中継器とを具備し、
該伝送用光ファイバが、該送信光信号の波長において、
該伝送用光ファイバの全長の波長分散値の平均値が負の
値となる正常分散値をとり、該伝送用光ファイバの波長
分散値の平均値及び該光増幅中継器の光出力強度が、該
送信光信号に加えられる非線形光学効果と波長分散効果
と均衡するように構成されている。本発明が受信の対象
とするダークソリトン光信号を伝送するのに用いる光送
信装置は、リターンツウゼロ光パルスにディジタル情報
を加えた光パルス信号を生成する手段と、一定出力光を
発生する手段と、2系統の光入力信号の論理的エクスク
ルシブオアを出力する光ゲートと、光位相変調器を具備
し、リターンツウゼロディジタル光信号と該一定振幅の
光を該エクスクルシブオア光ゲートに入射し、一定振幅
の光を該リターンツウゼロディジタル光信号のオンオフ
を反転した光パルス信号に変換し、該反転光パルス信号
を、伝送速度で駆動された位相変調器で変調することに
より、該反転パルス信号の光強度が最小となる時間の前
後で光の位相にダークソリトン条件となるπ以下の位相
差を与えた反転光パルス信号を生成することをように構
成されている。本発明による第一の光受信装置は、一定
出力光を発生する手段と、2系統の光入力信号の論理的
エクスクルシブオアを出力する光ゲートとを具備し、該
オンオフ反転光パルス信号と一定振幅の光をエクスクル
シブオア光ゲートに入射し、該一定振幅の光をリターン
ツウゼロディジタル光信号に変換した後、直接または光
デマルチプレクサにより多重前伝送速度に分周したのち
受信するように構成されている。さらに、第二の光受信
装置は、該伝送用光ファイバを伝送されたオンオフ反転
光パルス信号を分岐し、一方の光パルス信号を電気パル
ス信号に変換した後、伝送速度のクロック周波数成分又
は多重前のクロック周波数成分を抽出し増幅した後、該
伝送された光パルス信号の他方を該クロック周波数信号
または多重前伝送速度のクロック周波数で変調された光
変調器を通過させ、該伝送光信号のオン・オフを反転さ
せたリターンツウゼロ光信号に変換した後1つ又は複数
の光受信器で受信するように構成されている。
SUMMARY OF THE INVENTION An optical communication system to which the present invention is applied is an optical transmitter for transmitting a dark soliton pulse optical signal having digital information, and converts the dark soliton pulse optical signal into a return to zero pulse. An optical receiving device for receiving the optical fiber, a transmitting optical fiber connecting the transmitting device and the receiving device, and a plurality of optical amplifier repeaters on the transmitting optical fiber for compensating for the loss of the optical fiber. ,
The transmission optical fiber, at the wavelength of the transmission optical signal,
The average value of the chromatic dispersion value of the entire length of the transmission optical fiber takes a normal dispersion value that is a negative value, and the average value of the chromatic dispersion value of the transmission optical fiber and the optical output intensity of the optical amplification repeater are: It is configured to balance the nonlinear optical effect and the chromatic dispersion effect applied to the transmitted optical signal. An optical transmitter used for transmitting a dark soliton optical signal to be received by the present invention includes: a means for generating an optical pulse signal obtained by adding digital information to a return to zero optical pulse; and a means for generating a constant output light. An optical gate for outputting a logical exclusive OR of two optical input signals; and an optical phase modulator, wherein the return-to-zero digital optical signal and the light having the constant amplitude are transmitted to the exclusive OR optical gate. By converting the light of constant amplitude into an optical pulse signal in which the return-to-zero digital optical signal is turned on and off, and modulating the inverted optical pulse signal by a phase modulator driven at a transmission speed, A method of generating an inverted light pulse signal that gives a phase difference of π or less that is a dark soliton condition to the phase of light before and after the time when the light intensity of the inverted pulse signal is minimized. It has been made. A first optical receiving apparatus according to the present invention includes a means for generating a constant output light, and an optical gate for outputting a logical exclusive OR of two optical input signals. Light having a constant amplitude is incident on an exclusive OR optical gate, and the light having the constant amplitude is converted into a return-to-zero digital optical signal. Is configured. Further, the second optical receiving device splits the on / off inverted optical pulse signal transmitted through the transmission optical fiber, converts one of the optical pulse signals into an electric pulse signal, and then transmits the clock frequency component or the multiplexed signal of the transmission speed. After extracting and amplifying the previous clock frequency component, the other of the transmitted optical pulse signals is passed through the clock frequency signal or the optical modulator modulated at the clock frequency of the transmission speed before multiplexing, and the transmitted optical signal After being converted into a return-to-zero optical signal whose on / off is inverted, the optical signal is received by one or a plurality of optical receivers.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】上述したように光増幅器を用いた
光ソリトン通信システムの伝送特性の制限要因はゴード
ンハウス効果によるタイミングジッタと隣接ソリトンの
相互干渉に基づくタイミングジッタである。これに鑑
み、本発明を適用するダークソリトン光信号は、第1
に、光送信端局において、ブライトンソリトン光信号の
オン・オフを反転し、かつ、該オン・オフ反転光パルス
信号の光強度が最小となる時間の前後で光の位相にダー
クソリトン条件となるπ以下の位相差を与えた反転光パ
ルス信号を生成することにより、高密度化したダークソ
リトン光信号生成し、第2にダークソリトンを伝送信号
として使用することにより、隣接ソリトンパルスの相互
干渉とゴードンハウス効果に基づくタイミングジッタを
抑制している。本発明による光受信装置は、このような
ダークソリトン光信号を通常のブライトソリトンに変換
し、高密度化した信号を時間軸上でさらに分周したのち
受信するようにしたときには、タイミングジッタが符号
誤り率特性に与える影響を抑制する作用効果を有してい
る。これによって高密度のソリトンパルスの伝送ができ
る長距離・大容量光ダークソリトン通信システムを提供
している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, the limiting factors of the transmission characteristics of an optical soliton communication system using an optical amplifier are the timing jitter due to the Gordon House effect and the timing jitter based on the mutual interference between adjacent solitons. In view of this, the dark soliton optical signal to which the present invention is applied is the first
In the optical transmitting terminal, the dark and soliton optical signal is inverted on and off, and the phase of the light is a dark soliton condition before and after the time when the light intensity of the on and off inverted optical pulse signal is minimum. By generating an inverted optical pulse signal having a phase difference of π or less, a high-density dark soliton optical signal is generated, and secondly, by using dark soliton as a transmission signal, mutual interference between adjacent soliton pulses is reduced. Timing jitter based on the Gordon House effect is suppressed. The optical receiving apparatus according to the present invention converts such a dark soliton optical signal into a normal bright soliton, and further receives the signal after the high-density signal is further divided on the time axis. It has the effect of suppressing the influence on the error rate characteristics. This provides a long-distance, large-capacity optical dark soliton communication system capable of transmitting high-density soliton pulses.

【0009】図1に本発明を適用するダークソリトン光
信号を発生する光送信装置の具体例を示す。1は時分割
多重ブライトソリトン光信号発生装置、2はCW(cont
inuous wave )レーザ、3はエクスクルシブオア光ゲー
ト、4は光位相変調器である。時分割多重ブライトソリ
トン光信号発生装置1は、ソリトンパルス光源101、
光増幅器102、パルス列を4分岐するための光カプラ
ー103、光遅延回路104,105,106,10
7、光強度変調器108,109,110,111、光
カップラ112、雑音を除去するための光バンドパスフ
ィルタを含む光増幅器113で構成される。ソリトンパ
ルス光源101は、波長1561nm、5Gb/s繰り
返しで、パルス幅10psのソリトンパルス列を生成す
る。該ソリトンパルス列を、光増幅器102で増幅後、
光カプラー103で4分岐し、それぞれパルス列が相対
的に0ps,25ps,50ps,75psずれるよう
に光遅延回路104,105,106,107の遅延時
間を設定し、各パルス列を光強度変調器108,10
9,110,111でディジタル変調を加える。各4系
統の偏波状態は同一になるように光強度変調器108,
109,110,111の前にそれぞれ配置されている
偏波コントローラ128a,128b,128c,12
8dで設定されている。4系統の光信号を光カップラ1
12で合成し、4多重されたブライトソリトン光信号を
生成する。更に、光増幅器113で信号光を増幅する。
FIG. 1 shows a specific example of an optical transmitter for generating a dark soliton optical signal to which the present invention is applied. 1 is a time division multiplexed bright soliton optical signal generator, and 2 is a CW (cont
inuous wave) laser, 3 is an exclusive OR gate, 4 is an optical phase modulator. The time-division multiplex bright soliton optical signal generator 1 includes a soliton pulse light source 101,
An optical amplifier 102, an optical coupler 103 for dividing a pulse train into four, and optical delay circuits 104, 105, 106, and 10
7, optical intensity modulators 108, 109, 110, 111, an optical coupler 112, and an optical amplifier 113 including an optical band-pass filter for removing noise. The soliton pulse light source 101 generates a soliton pulse train having a pulse width of 10 ps at a wavelength of 1561 nm and a repetition rate of 5 Gb / s. After the soliton pulse train is amplified by the optical amplifier 102,
The optical coupler 103 divides the pulse train into four, sets the delay times of the optical delay circuits 104, 105, 106, and 107 such that the pulse trains are relatively shifted by 0 ps, 25 ps, 50 ps, and 75 ps, respectively. 10
Digital modulation is applied at 9, 110 and 111. The optical intensity modulators 108,
Polarization controllers 128a, 128b, 128c, 12 disposed before 109, 110, 111, respectively.
8d. Optical coupler 1 for four optical signals
At 12, the signal is combined to generate a four-multiplexed bright soliton optical signal. Further, the optical amplifier 113 amplifies the signal light.

【0010】時分割多重されたブライトソリトン光信号
をエクスクルシブオア光ゲート3のポートP1 へ入射
し、ポートP2 へ波長1558nmのCWレーザ2の出
力光を入射すると、CWレーザ光は、両者の論理的エク
スクルシブオア出力、即ちブライトソリトン光信号のオ
ンオフを反転した光パルス信号に変換されポートP3
ら出力される。エクスクルシブオア光ゲートを非線形光
ループミラー(サニャック干渉計)で構成した例を図2
に示す。該エクスクルシブオア光ゲートは光増幅器11
4、偏波コントローラ115,119、光カップラ11
7,120,121、光アイソレータ116,122,
124、光バンドパスフィルタ123及び非線形光ファ
イバ118で構成される。光カップラ120の分岐比は
1:1である。ポートP 1 から20Gb/sの時分割多
重ブライトソリトン光信号を入射し、光増幅器114で
平均パワーを13dBm程度まで増幅した後、偏波コン
トローラ115、光アイソレータ116、光カップラ1
17を介して非線形光ファイバ118へ入射する。光フ
ァイバ118は、波長1558nm近傍で波長分散がほ
ぼゼロとなる分散シフトシングルモード光ファイバであ
り、長さは約10kmである。一方CWレーザ光は、ポ
ートP2 より入射し、光アイソレータ122、光カップ
ラ121、光カップラ120をへて、光ファイバ118
へ入射する。偏波コントローラ119で光カップラ12
1の2つの出力光の偏光状態を同一に保持すると、ポー
トP1 から光入力がない場合には、光ファイバの時計回
りの信号と反時計回りの光信号はポートP2 の方向へ戻
り、光カップラ121、光バンドパスフィルタ123、
光アイソレータ124をへてポートP3aから出力され
る。ポートP1 からブライトソリトン光信号が前記CW
レーザ光と同一偏光状態で入射すると、光ファイバのカ
ー効果により光強度の大きさに応じて屈折率変化が生じ
るため、相互位相変調により、反時計回りのCWレーザ
光にのみブライトソリトン光信号の強度に応じた位相変
調が付加される。ブライトソリトン光信号のピークパワ
ーで相互位相変調による位相変化がπとなるように設定
すると、ブライトソリトン光信号のピークパワーに相当
する時間では、ポートP2 より入射したCWレーザ光は
すべてポートP3bへ出力され、ポートP3aへの出力は、
ブライトソリトン光信号の強度を反転したCWレーザ光
の一部が窪んだ光信号(ダークパルス)が出力される。
即ち、ポートP3aからの光信号は、ブライトソリトン光
信号とCWレーザ光の論理的エクスクルシブオアをとっ
た出力となり、ポートP3bへの光出力は、両者の論理的
アンドを取ったものとなる。ダークパルス光信号を20
Gb/sで変調される光位相変調器4で変調しダークパ
ルス光信号の窪みの中央で位相をπシフトさせることに
より、ダークソリトン伝送用の送信光信号が得られる。
Time-division multiplexed bright soliton optical signal
To port P of exclusive OR optical gate 31 Incident on
And port PTwo Of CW laser 2 with wavelength of 1558 nm
When power light is incident, the CW laser light is
Scoursive OR output, that is, the output of a bright soliton optical signal
The port P is converted to an optical pulse signalThree Or
Output from Exclusive or optical gate to nonlinear light
Figure 2 shows an example of a loop mirror (Sagnac interferometer)
Shown in The exclusive OR optical gate is an optical amplifier 11
4. Polarization controllers 115 and 119, optical coupler 11
7, 120, 121, optical isolators 116, 122,
124, the optical bandpass filter 123 and the nonlinear optical filter.
IB118. The branching ratio of the optical coupler 120 is
1: 1. Port P 1 To 20Gb / s time division multiple
A double bright soliton optical signal is input and
After amplifying the average power to about 13 dBm,
Troller 115, optical isolator 116, optical coupler 1
The light enters the nonlinear optical fiber 118 via the optical fiber 17. Light
The fiber 118 has a chromatic dispersion of about 1558 nm.
A dispersion-shifted single-mode optical fiber
And the length is about 10 km. On the other hand, CW laser light
Auto PTwo Incident, optical isolator 122, optical cup
Through the optical coupler 118 and the optical coupler 120.
Incident on. The polarization controller 119 controls the optical coupler 12
If the polarization states of the two output lights 1 are kept the same,
To P1 If there is no optical input from the
Signal and counterclockwise optical signal areTwo Return to the direction
Optical coupler 121, optical bandpass filter 123,
Port P through optical isolator 1243aOutput from
You. Port P1 The bright soliton optical signal from the CW
When the laser beam enters the same polarization state as the laser beam, the optical fiber
The effect causes a change in the refractive index according to the magnitude of the light intensity
Counter-clockwise CW laser by cross-phase modulation
The phase change according to the intensity of the bright soliton optical signal only for light
A key is added. Peak power of bright soliton optical signal
Set the phase change due to mutual phase modulation to π
Then, it corresponds to the peak power of the bright soliton optical signal.
Time to go to port PTwo The incident CW laser light
All ports P3bOutput to port P3aThe output to
CW laser light with inverted intensity of bright soliton optical signal
An optical signal (dark pulse) in which a part of is depressed is output.
That is, port P3aThe light signal from is a bright soliton light
Logical exclusive OR of signal and CW laser light
Output, and port P3bThe light output to the
And will be. 20 dark pulse light signals
Gb / s modulated by the optical phase modulator 4
To shift the phase by π at the center of the optical signal
As a result, a transmission optical signal for dark soliton transmission is obtained.

【0011】図6に、ダークソリトン生成の様子を示
す。図6(a)は時分割多重ブライトソリトン光信号発
生装置1からの光出力、(b)はエクスクルシブオア光
ゲート3へ入射するCWレーザ光、(c)はエクスクル
シブオア光ゲート3のポートP 3 からの光信号、(d)
は光位相変調器4を通過後のダークソリトン光信号であ
る。また、ダークソリトンの中央での光強度は必ずしも
ゼロである必要はないため、光増幅器114の出力をわ
ずかに下げて、ゼロに到達しない光信号を発生させても
よい。この場合には光位相変調器4による位相シフト量
はπ以下に設定すれば良い。また、上記非線形光ループ
ミラー(図2)中の偏波コントローラ119を制御し、
3dBカップラ120の2つの出力の偏光状態を互いに
直交させることにより、エクスクルシブオア光ゲート3
のポートP3a及びポートP3bへの出力をともに前記の場
合とは反転させることができるため、ポートP3bから、
ブライトソリトン光信号の強度を反転させたダークソリ
トン光信号を取り出すこともできる。本具体例では、エ
クスクルシブオア光ゲート3として、非線形光ループミ
ラー(サニャック干渉計)中の光ファイバには分散シフ
ト光ファイバを用いたが、同一長の2本の偏波面保存フ
ァイバを主軸を直交させて接続した光ファイバを用い
て、ブライトソリトン光信号を該偏波面保存ファイバの
主軸に対して45度となるように入射することにより、
CWレーザ光の偏光状態に依存せずに、同様のブライト
ソリトンの強度を反転させた光信号を取り出すことがで
きる。
FIG. 6 shows how dark solitons are generated.
You. FIG. 6A shows a time division multiplexed bright soliton optical signal emission.
Light output from raw device 1, (b) Exclusive or light
CW laser beam incident on gate 3, (c) Exclude
Port P of Shibu-or optical gate 3 Three Light signal from (d)
Is a dark soliton optical signal after passing through the optical phase modulator 4.
You. Also, the light intensity at the center of dark solitons is not necessarily
Since it does not need to be zero, the output of the optical amplifier 114 is
Even if it is lowered quickly to generate an optical signal that does not reach zero,
Good. In this case, the amount of phase shift by the optical phase modulator 4
May be set to π or less. In addition, the above nonlinear optical loop
Controlling the polarization controller 119 in the mirror (FIG. 2);
The polarization states of the two outputs of the 3 dB coupler 120
By making them orthogonal, the exclusive OR optical gate 3
Port P of3aAnd port P3bOutput to both
Port P3bFrom
Dark soliton with inverted light signal intensity
Ton light signals can also be extracted. In this specific example,
Non-linear optical loop mixer as optical gate 3
The optical fiber in the Ra (Sagnac interferometer)
Optical fiber, but two polarization-maintaining optical fibers of the same length
Fibers are used with fibers connected with their main axes orthogonal.
The bright soliton optical signal to the polarization-maintaining fiber.
By entering at 45 degrees to the main axis,
The same brightness is used regardless of the polarization state of the CW laser light.
An optical signal with inverted soliton intensity can be extracted.
Wear.

【0012】エクスクルシブオア光ゲート3としては、
半導体光増幅器の利得飽和時に一方の波長の光入射強度
に応じて、他方の波長の利得が変調される相互利得飽和
現象を利用することにより、図3に示すように、光カッ
プラ117aを介して半導体光増幅器129にCWレー
ザ光とブライトソリトン光信号(ポンプ光として働く)
を入射して、CWレーザ光波長成分のみを光バンドパス
フィルタ123aで通過させることにより、上記と同様
なダーク光信号を生成することもできる。
The exclusive OR optical gate 3 includes:
By utilizing the mutual gain saturation phenomenon in which the gain of the other wavelength is modulated in accordance with the incident light intensity of one wavelength when the gain of the semiconductor optical amplifier is saturated, as shown in FIG. 3, through the optical coupler 117a. CW laser light and bright soliton optical signal (work as pump light) to semiconductor optical amplifier 129
Is incident, and only the wavelength component of the CW laser light is passed through the optical bandpass filter 123a, whereby a dark light signal similar to that described above can be generated.

【0013】更に、図4に示すように、同一長の非線形
光ファイバ130,131でマッハゼンダ干渉計を構成
し、偏波コントローラ119aを介してCWレーザ光を
入力し、ブライトソリトン光信号(ポンプ光として働
く)を光増幅器114aと偏波コントローラ115aと
光カップラ117bを介して入射すれば、上記と同様な
ダーク光信号を生成することもできる。
Further, as shown in FIG. 4, a Mach-Zehnder interferometer is constituted by nonlinear optical fibers 130 and 131 having the same length, a CW laser beam is input via a polarization controller 119a, and a bright soliton optical signal (pump light) is input. ) Via the optical amplifier 114a, the polarization controller 115a, and the optical coupler 117b, it is possible to generate a dark optical signal similar to the above.

【0014】光ファイバでは光カー効果によりポンプ光
の強度に応じて、信号光の偏波面が回転するため、これ
を利用すると、エクスクルシブオア光ゲートとして、図
5に示す光カーシャッタも利用することができる。光増
幅器114b,偏波コントローラ115b及び光カップ
ラ117cを介して加えられるポンプ光となるブライト
ソリトン光信号の偏波面を同一長の2本の偏波面保存フ
ァイバ125,126を主軸を直交させて接続した光フ
ァイバの主軸に一致させておき、CWレーザ光を偏波コ
ントローラ119bを介して主軸から45度の角度で入
射すると、CWレーザ光の偏波面がブライトソリトン光
信号の強度に応じて回転するため、光ファイバ出射端で
光バンドパスフィルタ123cで変調を受けたCWレー
ザ光のみを取り出し、通過偏光面を入力CWレーザ光の
偏光面に一致させた偏光子127に入力することによ
り、出力として、ブライトソリトン光信号のオンオフを
反転したダーク光信号が得られる。本具体例によれば、
光多重化されたブライトソリトン光信号をダークソリト
ン光信号に変換して伝送した後、受信側で多重化以前の
光信号に分離して受信することができる。この場合に、
光パルスの配列密度を低減した状態で処理し得るため、
伝送された光信号に含まれるタイミングジッタが符号誤
り率に与える影響を容易に抑制することができるという
効果がある。
In the optical fiber, the plane of polarization of the signal light rotates according to the intensity of the pump light due to the optical Kerr effect. If this is used, the optical Kerr shutter shown in FIG. 5 is also used as an exclusive OR optical gate. can do. The polarization planes of the bright soliton optical signal serving as pump light applied via the optical amplifier 114b, the polarization controller 115b, and the optical coupler 117c are connected to two polarization plane preserving fibers 125 and 126 of the same length with their main axes orthogonal to each other. When the CW laser beam is incident at an angle of 45 degrees from the main axis via the polarization controller 119b while being made to coincide with the main axis of the optical fiber, the plane of polarization of the CW laser light rotates according to the intensity of the bright soliton optical signal. By taking out only the CW laser light modulated by the optical bandpass filter 123c at the optical fiber output end, and inputting the passing polarization plane to the polarizer 127 whose polarization plane matches the polarization plane of the input CW laser light, A dark optical signal obtained by inverting the ON / OFF of the bright soliton optical signal is obtained. According to this specific example,
After converting the optically multiplexed bright soliton optical signal into a dark soliton optical signal and transmitting it, the receiving side can separate and receive the optical signal before multiplexing. In this case,
Because processing can be performed with the array density of light pulses reduced,
There is an effect that the influence of the timing jitter included in the transmitted optical signal on the bit error rate can be easily suppressed.

【0015】[0015]

【実施例】(実施例1)図7に本発明による光受信装置
の実施例を示す。本受信装置は、エクスクルシブオア光
ゲート200、CWレーザ201、光カップラ202、
受光素子203、狭帯域バンドパスフィルタ204、分
周器205、光デマルチプレクサ206、光レシーバ2
07,208,209,210で構成される。エクスク
ルシブオア光ゲート200に、時分割4多重された20
Gb/sのダークソリトン光信号とCWレーザ201の
出力を入射し、CWレーザ光をダークソリトン光信号の
オンオフを反転した時分割多重ブライトソリトン光信号
に変換する。時分割多重光信号は、光カップラ202に
より2分岐する。分岐光信号の一部を受光素子203で
電気信号に変換し、狭帯域フィルタ204により、20
Gb/sのクロック周波数成分を抽出し、分周器205
により、5Gb/sの多重前のクロック周波数に変換す
る。分岐信号光の他方と5Gb/sのクロック信号を光
デマルチプレクサに入射し、4系統の5Gb/sブライ
トソリトン光信号に分離し、それぞれを光レシーバ20
7,208,209,210に入射し、データの再生を
行なう。光デマルチプレクサ206は、4台の電気吸収
型光変調器を用いて多重前の光信号に同期した25ps
幅の光ゲートを形成することによって実現できる。ま
た、図2に示す非線形光ループミラーの光アンド動作を
利用して光デマルチプレクシングを行なってもよい。
(Embodiment 1) FIG. 7 shows an embodiment of an optical receiver according to the present invention. The receiving apparatus includes an exclusive OR optical gate 200, a CW laser 201, an optical coupler 202,
Light receiving element 203, narrow band pass filter 204, frequency divider 205, optical demultiplexer 206, optical receiver 2
07, 208, 209 and 210. The exclusive OR gate 200 has 20 time-division multiplexed 20
The Gb / s dark soliton optical signal and the output of the CW laser 201 are incident, and the CW laser light is converted into a time division multiplexed bright soliton optical signal in which the dark soliton optical signal is turned on and off. The time division multiplexed optical signal is branched into two by the optical coupler 202. A part of the branched optical signal is converted into an electric signal by the light receiving element 203,
The clock frequency component of Gb / s is extracted, and the frequency divider 205
Thus, the clock frequency is converted to a clock frequency before multiplexing of 5 Gb / s. The other of the branched signal lights and the 5 Gb / s clock signal are input to the optical demultiplexer and separated into four 5 Gb / s bright soliton optical signals.
7, 208, 209 and 210 to reproduce data. The optical demultiplexer 206 uses four electro-absorption optical modulators to synchronize with the optical signal before multiplexing at 25 ps.
This can be realized by forming an optical gate having a width. Further, optical demultiplexing may be performed using the optical AND operation of the nonlinear optical loop mirror shown in FIG.

【0016】(実施例2)図8に本発明による光受信装
置の他の実施例を示す。図7に示した実施例1は、ダー
クソリトンをブライトソリトンに変換した後、光デマル
チプレクサ206により分離を行なうのに対して、本実
施例では、ダークソリトン光信号のブライトソリトン光
信号への変換と光デマルチプレクシングを同時に行なう
ものである。時分割多重ダークソリトン光信号は、光増
幅器102aをへて光カップラ202により2分岐す
る。分岐光信号の一部を受光素子203で電気信号に変
換し、狭帯域フィルタ204により、20Gb/sのク
ロック周波数成分を抽出し、分周器205により、5G
b/sの多重前のクロック周波数に変換し、狭帯域増幅
器211により増幅する。分岐信号光の他方は4分岐後
4台の電気吸収型光変調器216,217,218,2
19に入射する。各光変調器は、マイクロ波遅延回路2
12,213,214,215でそれぞれ多重前の光信
号に同期するように遅延時間を調整されている前記5G
b/sのクロック周波数をもつ正弦波状の電圧で駆動さ
れており、周期100psでブライトソリトン光信号の
パルス幅と同程度の幅の光ゲートを形成している。多重
光信号は光変調器を通過することにより、ダークパルス
がない一定強度の光ところでは光ゲート波形がそのまま
出力されるためブライトパルスが形成され、ダークパル
スがあるところでは、ゲート波形がダークパルスのオン
オフを反転した形状であれば、出力はゼロとなる。ま
た、他の3系統の光信号列は光変調器がオフ状態である
ため、信号は出力されない。したがって、各光変調器の
出力は、多重ダークパルスのオンオフを反転し、かつ多
重前のブライトソリトンパルス信号として分離されたも
のとなる。4系統の5Gb/sブライトソリトン光信号
は光増幅器220,221,222,223で増幅し、
それぞれ光レシーバ207,208,209,210に
入射し、データの再生を行なう。
(Embodiment 2) FIG. 8 shows another embodiment of the optical receiver according to the present invention. In the first embodiment shown in FIG. 7, the dark solitons are converted into bright solitons and then separated by the optical demultiplexer 206. In the present embodiment, the dark solitons are converted into bright solitons. And optical demultiplexing are performed at the same time. The time division multiplexed dark soliton optical signal is split into two by the optical coupler 202 through the optical amplifier 102a. A part of the branched optical signal is converted into an electric signal by the light receiving element 203, a clock frequency component of 20 Gb / s is extracted by the narrow band filter 204, and 5 G is extracted by the frequency divider 205.
The signal is converted into a clock frequency before b / s multiplexing and amplified by the narrow band amplifier 211. The other of the branched signal lights is divided into four and four electroabsorption optical modulators 216, 217, 218, 2
It is incident on 19. Each optical modulator has a microwave delay circuit 2
The 5G, wherein the delay time is adjusted so as to synchronize with the optical signal before multiplexing at 12, 213, 214, and 215, respectively.
It is driven by a sinusoidal voltage having a clock frequency of b / s, and forms an optical gate having a period of 100 ps and a width approximately equal to the pulse width of the bright soliton optical signal. When the multiplexed optical signal passes through the optical modulator, an optical gate waveform is output as it is at a constant intensity where there is no dark pulse, so that a bright pulse is formed. Where a dark pulse exists, the gate waveform has a dark pulse. If the shape is the inverse of the on / off state, the output will be zero. Further, no signal is output from the other three optical signal trains because the optical modulator is in the OFF state. Therefore, the output of each optical modulator is obtained by inverting the on / off state of the multiplex dark pulse and separating it as a bright soliton pulse signal before multiplexing. Four systems of 5 Gb / s bright soliton optical signals are amplified by optical amplifiers 220, 221, 222, and 223.
The light enters the optical receivers 207, 208, 209 and 210, respectively, and reproduces data.

【0017】(実施例3)図9に本発明による光受信装
置のさらに他の実施例を示す。実施例3との違いは、過
飽和吸収素子224,225,226,227が光変調
器216,217,218,219の後に接続されてい
る点にある。実施例3では、ダークパルスがあるところ
では、ゲート波形をダークパルスのオンオフを反転した
形状に設定して出力をゼロとしているが、ダークパルス
にタイミングジッタがある場合やゲート波形がダークパ
ルス波形の形状からずれた場合には、残留誤差成分が出
力される。本実施例では、光強度に応じて吸収係数が変
化する(光強度がおおきくなると吸収係数が減少する)
過飽和吸収素子224,225,226,227により
この残留誤差成分を除去し、タイミングジッタによる誤
差を除去するとともに光信号の消光比を向上させること
ができる。
(Embodiment 3) FIG. 9 shows still another embodiment of the optical receiver according to the present invention. The difference from the third embodiment is that the saturable absorbers 224, 225, 226 and 227 are connected after the optical modulators 216, 217, 218 and 219. In the third embodiment, where there is a dark pulse, the gate waveform is set to a shape in which the on / off of the dark pulse is inverted, and the output is set to zero. However, when there is timing jitter in the dark pulse or when the gate waveform is In the case of deviation from the shape, a residual error component is output. In this embodiment, the absorption coefficient changes according to the light intensity (the absorption coefficient decreases as the light intensity increases).
The saturable absorbers 224, 225, 226, and 227 can remove the residual error component, remove errors due to timing jitter, and improve the extinction ratio of the optical signal.

【0018】図10にダークソリトン光受信装置(実施
例4)の動作説明図を示す。図10(a)は時分割多重
ダークソリトン光信号、(b)は分周同期クロックで変
調された電気吸収型光変調器が形成する光ゲート波形、
(c)は光ゲート出力波形、(d)は過飽和吸収素子通
過後のブライトソリトン光信号である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the dark soliton light receiving apparatus (Embodiment 4). 10A is a time-division multiplexed dark soliton optical signal, FIG. 10B is an optical gate waveform formed by an electro-absorption optical modulator modulated by a frequency-divided synchronous clock,
(C) is an optical gate output waveform, and (d) is a bright soliton optical signal after passing through a saturable absorption element.

【0019】図11に本発明による光受信装置を用いる
光通信システムの具体例を示す。5はn多重ダークソリ
トン光送信装置、6はn多重ダークソリトン光受信装
置、7は光ファイバと光ファイバの損失を補償する光増
幅器で構成される光伝送路である。本実施例では、多重
前の伝送速度は5Gb/s、多重度はn=4としてい
る。4多重ダークソリトン光送信装置5は、4多重ダー
クソリトン光受信装置6は既に記載した本発明による光
送信装置(実施例1)及び光受信装置(実施例4)で実
現する。光伝送路7中の伝送用光ファイバ8の全長は約
9000km、平均波長分散は、正常分散値で−0.0
5ps/km/nmに設定してある。約30km毎に光
ファイバの損失を補償するためのエルビウムドープファ
イバを用いた光増幅中継器9が300台設置されてい
る。送信ダークパルスのパルス幅は10psとし、各ス
パンの区間平均光パワーがソリトン条件を満足させるた
め、各光増幅中継器の平均光出力パワーを3dBmに設
定してある。9000km伝送後のダークソリトンのタ
イミングジッタの平均値は4.8psとなり、そのまま
ではエラーフリー受信することができない。しかし、本
実施例では、タイミングジッタの影響をほとんど受けな
い受信装置を使用しているため誤り率10-9以下で受信
が達成できる。
FIG. 11 shows a specific example of an optical communication system using the optical receiver according to the present invention. Reference numeral 5 denotes an n-multiplexed dark soliton optical transmitter, 6 denotes an n-multiplexed dark soliton optical receiver, and 7 denotes an optical transmission line composed of an optical fiber and an optical amplifier for compensating for the loss of the optical fiber. In this embodiment, the transmission speed before multiplexing is 5 Gb / s, and the multiplicity is n = 4. The four-multiplexed dark soliton optical transmitting device 5 is realized by the optical transmitting device (the first embodiment) and the optical receiving device (the fourth embodiment) according to the present invention described above. The total length of the transmission optical fiber 8 in the optical transmission line 7 is about 9000 km, and the average chromatic dispersion is -0.0 in a normal dispersion value.
It is set to 5 ps / km / nm. 300 optical amplifying repeaters 9 each using an erbium-doped fiber for compensating the loss of the optical fiber are installed every about 30 km. The pulse width of the transmission dark pulse is 10 ps, and the average optical output power of each optical amplification repeater is set to 3 dBm so that the section average optical power of each span satisfies the soliton condition. The average value of the timing jitter of dark solitons after 9000 km transmission is 4.8 ps, and error-free reception cannot be performed as it is. However, in the present embodiment, reception is achieved with an error rate of 10 −9 or less because a receiving device that is hardly affected by timing jitter is used.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
ダークソリトン光受信装置とそれを用いたタイミングジ
ッタ制限がほとんどない光通信システムを実現すること
ができる。また、光ファイバと光増幅器を組み合わせた
単純な構成の光伝送路を使用することができるため、信
頼性がある超高速・長距離光通信が可能となり、本方式
は、実用的なソリトン伝送システムの実現のため著しい
効果を発揮するものである。
As described in detail above, the present invention provides
It is possible to realize a dark soliton optical receiving apparatus and an optical communication system using the same that has almost no timing jitter limitation. In addition, since a simple optical transmission line combining an optical fiber and an optical amplifier can be used, reliable ultra-high-speed and long-distance optical communication becomes possible. It has a remarkable effect for realizing.

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

【図1】本発明の適用対象であるダークソリトン光送信
装置を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a dark soliton optical transmission device to which the present invention is applied.

【図2】本発明に用いる非線形光ループミラー(サニャ
ック干渉計)を用いたエクスクルシブオア光ゲートを示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an exclusive OR optical gate using a nonlinear optical loop mirror (Sagnac interferometer) used in the present invention.

【図3】本発明に用いる半導体光増幅器を用いたエクス
クルシブオア光ゲートを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an exclusive OR optical gate using a semiconductor optical amplifier used in the present invention.

【図4】本発明に用いる非線形マッハゼンダー干渉計用
いたエクスクルシブオア光ゲートを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an exclusive OR optical gate using a nonlinear Mach-Zehnder interferometer used in the present invention.

【図5】本発明に用いる光カーシャッタを用いたエクス
クルシブオア光ゲートを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an exclusive or optical gate using an optical car shutter used in the present invention.

【図6】ダークソリトン送信光パルス信号生成の説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of dark soliton transmission optical pulse signal generation.

【図7】本発明の実施例1によるダークソリトン光受信
装置1を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a dark soliton light receiving device 1 according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例2によるダークソリトン光受信
装置2を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a dark soliton light receiving device 2 according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例3によるダークソリトン光受信
装置3を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a dark soliton light receiving device 3 according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明のダークソリトン光受信装置の実施例
2の動作を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an operation of the dark soliton light receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明を用いて実現する光通信システムを説
明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an optical communication system realized by using the present invention.

【図12】従来のブライトソリトンとダークソリトンパ
ルスの波形の典型的な例をしめす波形図である。
FIG. 12 is a waveform diagram showing a typical example of the waveforms of a conventional bright soliton and dark soliton pulse.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 時分割多重ブライトソリトン光信号発生装置 2,201 CWレーザ 3,200 エクスクルシブオア光ゲート 4 光位相変調器 5 n多重ダークソリトン光送信装置 6 n多重ダークソリトン光受信装置 7 光伝送路 8 伝送用光ファイバ 9 光増幅中継器 101 ソリトンパルス光源 102,102a,113,114,114a,114
b,220,221,222,223 光増幅器 103,112,117,117a,117b,12
0,121,202 光カップラ 104,105,106,107 光遅延線 108,109,110,111 光強度変調器 115,115a,115b,119,119a,11
9b 偏波コントローラ 116,122,124 光アイソレータ 118,130,131 非線形光ファイバ 123,123a,123b,123c 光バンドパス
フィルタ 125,126 偏波面保存非線形光ファイバ 127 偏光子 128 偏波コントローラ 129 半導体光増幅器 203 受光素子 204 狭帯域フィルタ 205 分周器 206 光デマルチプレクサ 207,208,209,210 光レシーバ 211 狭帯域増幅器 212,213,214,215 マイクロ波遅延回路 216,217,218,219 電気吸収型光変調器 224,225,226,227 過飽和吸収素子
Reference Signs List 1 time division multiplex bright soliton optical signal generator 2,201 CW laser 3,200 exclusive OR optical gate 4 optical phase modulator 5 n-multiplexed dark soliton optical transmitter 6 n-multiplexed dark soliton optical receiver 7 optical transmission line 8 Optical fiber for transmission 9 Optical amplifier repeater 101 Soliton pulse light source 102, 102a, 113, 114, 114a, 114
b, 220, 221, 222, 223 Optical amplifier 103, 112, 117, 117a, 117b, 12
0, 121, 202 Optical couplers 104, 105, 106, 107 Optical delay lines 108, 109, 110, 111 Optical intensity modulators 115, 115a, 115b, 119, 119a, 11
9b Polarization controller 116, 122, 124 Optical isolator 118, 130, 131 Nonlinear optical fiber 123, 123a, 123b, 123c Optical bandpass filter 125, 126 Polarization-preserving nonlinear optical fiber 127 Polarizer 128 Polarization controller 129 Semiconductor optical amplifier 203 Light receiving element 204 Narrow band filter 205 Divider 206 Optical demultiplexer 207,208,209,210 Optical receiver 211 Narrow band amplifier 212,213,214,215 Microwave delay circuit 216,217,218,219 Electroabsorption light Modulator 224, 225, 226, 227 Supersaturated absorption element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 周 東京都新宿区西新宿二丁目3番2号 ケ イディディ株式会社内 (72)発明者 秋葉 重幸 東京都新宿区西新宿二丁目3番2号 ケ イディディ株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−185430(JP,A) 特開 平2−96718(JP,A) 特開 平5−241220(JP,A) 特開 平3−17633(JP,A) 特開 平2−113736(JP,A) 特開 昭55−90146(JP,A) 特開 平5−284117(JP,A) 実開 平2−116151(JP,U) 電子通信学会 編,新版レーザ入門, 日本,社団法人電子通信学会,1979年3 月25日,初版,p.87−88 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 G02F 1/35 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shu Yamamoto 2-2-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Keididi Co., Ltd. (72) Inventor Shigeyuki Akiba 2-2-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo (56) References JP-A-3-185430 (JP, A) JP-A-2-96718 (JP, A) JP-A-5-241220 (JP, A) JP-A-3-17633 ( JP, A) JP-A-2-113736 (JP, A) JP-A-55-90146 (JP, A) JP-A-5-284117 (JP, A) JP-A-2-116151 (JP, U) Electronic communication Ed., Introduction to New Version Laser, Japan Society of Electronics and Communication Engineers, March 25, 1979, first edition, p. 87-88 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04B 10/00-10/28 H04J 14/00-14/08 G02F 1/35

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 リターンツウゼロ光パルスにディジタル
情報を加えたブライトソリトン光信号のオンオフ反転光
信号であるダークソリトン光パルス信号を伝送するダー
クソリトン光通信システムに用いる光受信装置におい
て、 該ダークソリトン光パルス信号を受信する入力端子と、 一定振幅の光を出力する一定振幅光発生手段と、 該ダークソリトン光パルス信号と該一定振幅光発生手段
の出力を受けて、該一定振幅の光を該ダークソリトン光
パルス信号のオンオフを反転したリターンツウゼロ光パ
ルスにディジタル情報を加えた光パルス信号に変換す
る、2系統の光入力の論理的エクスクルシブオアの出力
機能を有する光ゲート手段と、 該光ゲート手段の出力の該リターンツウゼロ光パルスに
ディジタル情報を加えた光パルス信号を電気パルス信号
に変換する光レシーバとを備えたことを特徴とするダー
クソリトン光通信システムに用いる光受信装置。
An optical receiver for use in a dark soliton optical communication system for transmitting a dark soliton optical pulse signal which is an on / off inverted optical signal of a bright soliton optical signal in which digital information is added to a return to zero optical pulse. An input terminal for receiving an optical pulse signal; a constant-amplitude light generating means for outputting light of a constant amplitude; receiving the dark soliton light pulse signal and the output of the constant-amplitude light generating means, Optical gate means having an output function of a logical exclusive OR of two optical inputs for converting a return to zero optical pulse obtained by inverting the on / off state of the dark soliton optical pulse signal into an optical pulse signal obtained by adding digital information; An electrical pulse signal obtained by adding digital information to the return to zero optical pulse output from the optical gate means Optical receiving apparatus for use in dark soliton optical communication system characterized by comprising an optical receiver for converting the scan signal.
【請求項2】 リターンツウゼロ光パルスにディジタル
情報を加えたブライトソリトン光信号の複数を時分割多
重しかつオンオフ反転した光信号である時分割多重ダー
クソリトン光パルス信号を伝送するダークソリトン光通
信システムに用いる光受信装置において、 該時分割多重ダークソリトン光パルス信号を受信する入
力端子と、 一定振幅の光を出力する一定振幅光発生手段と、 該時分割多重ダークソリトン光パルス信号と該一定振幅
光手段の出力を受けて、該一定振幅の光を該時分割多重
ダークソリトン光パルス信号のオンオフを反転したリタ
ーンツウゼロ光パルスにディジタル情報を加えた時分割
多重光パルス信号に変換する、2系統の光入力の論理的
エクスクルシブオアの出力機能を有する光ゲート手段
と、 該ゲート手段の出力の該リターンツウゼロ光パルスにデ
ィジタル情報を加えた時分割多重光パルス信号から多重
前のリターンツウゼロ光パルスのクロック周波数をもつ
クロック電気信号を分周する分周手段と、 該ゲート手段の出力の該リターンツウゼロ光パルスにデ
ィジタル情報を加えた時分割多重光信号と該分周手段の
出力の該クロック電気信号を入力し、複数の多重化前の
リターンツウゼロ光信号にそれぞれ同期した複数の光パ
ルス信号を分離する光デマルチプレクサと、 該光デマルチプレクサの出力の該リターンゼロ光パルス
にディジタル情報を加えた複数の光パルス信号を複数の
電気パルス信号に変換する光レシーバとを備えたことを
特徴とするダークソリトン光通信システムに用いる光受
信装置。
2. A dark soliton optical communication system for transmitting a time-division multiplexed dark soliton optical pulse signal, which is an optical signal obtained by time division multiplexing a plurality of bright soliton optical signals obtained by adding digital information to return-to-zero optical pulses and on / off inverted. An optical receiver used in a system, comprising: an input terminal for receiving the time-division multiplexed dark soliton optical pulse signal; a constant-amplitude light generating means for outputting light of a constant amplitude; the time-division multiplexed dark soliton optical pulse signal; Receiving the output of the amplitude light means, converting the light of the constant amplitude into a time-division multiplexed optical pulse signal obtained by adding digital information to a return-to-zero optical pulse obtained by inverting the ON / OFF of the time-division multiplexed dark soliton optical pulse signal; Optical gating means having a logical exclusive OR output function of two optical inputs; Frequency dividing means for dividing a clock electric signal having a clock frequency of a return to zero light pulse before multiplexing from a time division multiplexed light pulse signal obtained by adding digital information to a return to zero light pulse; A time-division multiplexed optical signal obtained by adding digital information to a return to zero optical pulse and the clock electric signal output from the frequency dividing means are input, and a plurality of optical signals respectively synchronized with a plurality of return to zero optical signals before being multiplexed. An optical demultiplexer for separating a pulse signal; and an optical receiver for converting a plurality of optical pulse signals obtained by adding digital information to the return zero optical pulse output from the optical demultiplexer into a plurality of electric pulse signals. An optical receiver for use in a dark soliton optical communication system.
【請求項3】 リターンツウゼロ光パルスにディジタル
情報を加えたブライトソリトン光信号が複数時分割多重
されたオンオフ反転光信号である時分割多重ダークソリ
トン光パルス信号を伝送するダークソリトン光通信シス
テムに用いる光受信装置において、 該時分割多重ダークソリトン光パルス信号を受信する入
力端子と、 該時分割多重オンオフ反転光信号から多重前の前記リタ
ーンツウゼロ光パルスのクロック周波数をもつクロック
電気信号を分周する分周手段と、 該時分割多重ダークソリトン光パルス信号を該分周手段
の出力の該クロック電気信号にそれぞれ所要の遅延を与
えた複数のクロック電気信号で変調することにより多重
前のクロック周波数への分周とオンオフを反転したリタ
ーンツウゼロ光パルスへの変換とを同時に行い、該時分
割多重ダークソリトン光パルス信号のオンオフを反転し
たリターンツウゼロ光パルスにディジタル情報を加えた
複数の光パルス信号を得る複数の光変調器と、 該光変調器の出力の該リターンツウゼロ光パルスにディ
ジタル情報を加えた複数の光パルス信号を複数の電気パ
ルス信号に変換する光レシーバとを備えたことを特徴と
するダークソリトン光通信システムに用いる光受信装
置。
3. A dark soliton optical communication system for transmitting a time division multiplexed dark soliton optical pulse signal which is an on / off inverted optical signal obtained by time division multiplexing a bright soliton optical signal obtained by adding digital information to a return to zero optical pulse. In the optical receiver used, an input terminal for receiving the time-division multiplexed dark soliton optical pulse signal, and a clock electric signal having a clock frequency of the return-to-zero optical pulse before multiplexing are separated from the time-division multiplexed on / off inverted optical signal. A frequency dividing means, and a clock before multiplexing by modulating the time-division multiplexed dark soliton optical pulse signal with a plurality of clock electric signals each having a required delay to the clock electric signal output from the frequency dividing means. Simultaneously divides the frequency and converts it to a return-to-zero optical pulse with inverted on / off, A plurality of optical modulators for obtaining a plurality of optical pulse signals obtained by adding digital information to a return to zero optical pulse obtained by inverting the on / off state of the time division multiplexed dark soliton optical pulse signal; and a return to zero output of the optical modulator. An optical receiver for use in a dark soliton optical communication system, comprising: an optical receiver that converts a plurality of optical pulse signals obtained by adding digital information to optical pulses to a plurality of electric pulse signals.
【請求項4】 リターンツウゼロ光パルスにディジタル
情報を加えたブライトソリトン光信号が複数時分割多重
されたオンオフ反転光信号である時分割多重ダークソリ
トン光パルス信号を伝送するダークソリトン光通信シス
テムに用いる光受信装置において、 該時分割多重ダークソリトン光パルス信号を受信する入
力端子と、 該時分割多重ダークソリトン光パルス信号から多重前の
前記リターンツウゼロ光パルスのクロック周波数をもつ
クロック電気信号を分周する分周手段と、 該時分割多重オンオフ反転光信号を該分周手段の出力の
該クロック電気信号にそれぞれ所要の遅延を与えた複数
のクロック電気信号で変調することにより多重前のクロ
ック周波数への分周とオンオフを反転したリターンツウ
ゼロ光パルスへの変換とを同時に行い、該時分割多重オ
ンオフ反転光信号のオンオフを反転したリターンツウゼ
ロ光パルスにディジタル情報を加えた複数の光パルス信
号を得る複数の光変調器と、 該複数の光変調器の出力の該リターンツウゼロ光パルス
にディジタル情報を加えた複数の光パルス信号から残留
誤差成分を吸収するために光強度が大きくなると吸収係
数が減少する過飽和吸収特性をもつ複数の吸収手段と、 該複数の吸収手段の出力のリターンツウゼロ光パルスに
ディジタル情報を加えた複数の光パルス信号を複数の電
気パルス信号に変換する光レシーバとを備えたことを特
徴とするダークソリトン光通信システムに用いる光受信
装置。
4. A dark soliton optical communication system for transmitting a time division multiplexed dark soliton optical pulse signal which is an on / off inverted optical signal obtained by time division multiplexing a bright soliton optical signal obtained by adding digital information to a return to zero optical pulse. An input terminal for receiving the time-division multiplexed dark soliton optical pulse signal, and a clock electric signal having a clock frequency of the return-to-zero optical pulse before multiplexing from the time-division multiplexed dark soliton optical pulse signal. A frequency dividing means for dividing, and a clock before multiplexing by modulating the time division multiplexed on / off inverted optical signal with a plurality of clock electric signals each having a required delay to the clock electric signal output from the frequency dividing means. Simultaneously divides the frequency and converts it to a return-to-zero optical pulse with inverted on / off, A plurality of optical modulators for obtaining a plurality of optical pulse signals obtained by adding digital information to a return toe zero optical pulse obtained by inverting the on / off of the time division multiplexed on / off inverted optical signal; and a return tow of outputs of the plurality of optical modulators. A plurality of absorption means having supersaturated absorption characteristics in which the absorption coefficient decreases as the light intensity increases in order to absorb residual error components from a plurality of light pulse signals obtained by adding digital information to the zero light pulse; An optical receiver for use in a dark soliton optical communication system, comprising: an optical receiver that converts a plurality of optical pulse signals obtained by adding digital information to an output return-to-zero optical pulse to a plurality of electric pulse signals.
【請求項5】 前記光ゲート手段が、非線形光ファイバ
ループミラーであることを特徴とする請求項1又は2に
記載のダークソリトン光通信システムに用いる光受信装
置。
5. The optical receiver according to claim 1, wherein the optical gate means is a non-linear optical fiber loop mirror.
【請求項6】 前記光ゲート手段が、非線形光ファイバ
カーシャッタであることを特徴とする請求項1又は2に
記載のダークソリトン光通信システムに用いる光受信装
置。
6. The optical receiver according to claim 1, wherein the optical gate means is a nonlinear optical fiber car shutter.
【請求項7】 前記光ゲート手段が、非線形光マッハゼ
ンダー干渉計であることを特徴とする請求項1又は2に
記載のダークソリトン光通信システムに用いる光受信装
置。
7. The optical receiver according to claim 1, wherein said optical gate means is a nonlinear optical Mach-Zehnder interferometer.
【請求項8】 前記光ゲート手段が、半導体光増幅器で
あることを特徴とする請求項1又は2に記載のダークソ
リトン光通信システムに用いる光受信装置。
8. The optical receiver according to claim 1, wherein said optical gate means is a semiconductor optical amplifier.
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