JP3419510B2 - 波長分散を補償した光通信システム及び該システムに適用可能な位相共役光発生装置 - Google Patents
波長分散を補償した光通信システム及び該システムに適用可能な位相共役光発生装置Info
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3536—Four-wave interaction
- G02F1/3538—Four-wave interaction for optical phase conjugation
-
- 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
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
- H04B10/2531—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using spectral inversion
Description
【０００１】（目次）
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段
作用
実施例
発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、位相共役
光学の光通信システムへの適用に関し、さらに詳しく
は、波長分散を補償した光通信システム及び該システム
に適用可能な位相共役光発生装置に関する。
光学の光通信システムへの適用に関し、さらに詳しく
は、波長分散を補償した光通信システム及び該システム
に適用可能な位相共役光発生装置に関する。
【０００３】従来の光通信システムは、線形の光学特性
を有する光コンポーネントを用いて構築されており、シ
ンプルではあるが、特性や機能に制限がある。特に最近
においては、数百ｋｍ〜数千ｋｍにも及ぶ無中継システ
ム或いは光増幅中継システムが実現されつつあり、しか
もその伝送速度は数Ｇｂ／ｓ〜数十Ｇｂ／ｓにも及ぶ高
速なものである。また、極めて線形性の良好な光変調器
を備えたアナログ光通信システムも実用化されつつあ
る。
を有する光コンポーネントを用いて構築されており、シ
ンプルではあるが、特性や機能に制限がある。特に最近
においては、数百ｋｍ〜数千ｋｍにも及ぶ無中継システ
ム或いは光増幅中継システムが実現されつつあり、しか
もその伝送速度は数Ｇｂ／ｓ〜数十Ｇｂ／ｓにも及ぶ高
速なものである。また、極めて線形性の良好な光変調器
を備えたアナログ光通信システムも実用化されつつあ
る。
【０００４】これらのシステムにおいては、光伝送路の
波長分散の影響は、最も重大で且つ深刻な問題の一つで
ある。光伝送路において生じる波長分散は、伝送特性を
劣化させ、延いては伝送距離に制限が生じる。このた
め、波長分散を補償した光通信システムが要望されてい
る。
波長分散の影響は、最も重大で且つ深刻な問題の一つで
ある。光伝送路において生じる波長分散は、伝送特性を
劣化させ、延いては伝送距離に制限が生じる。このた
め、波長分散を補償した光通信システムが要望されてい
る。
【０００５】
【従来の技術】波長分散に対する従来の対策の一つは、
光伝送路として使用される光ファイバの分散をできるだ
け小さく抑えることである。例えば、波長１．３μｍ帯
及び／又は波長１．５５μｍ帯でほぼ零分散になる光フ
ァイバが実現されている。
光伝送路として使用される光ファイバの分散をできるだ
け小さく抑えることである。例えば、波長１．３μｍ帯
及び／又は波長１．５５μｍ帯でほぼ零分散になる光フ
ァイバが実現されている。
【０００６】また、伝送すべき信号光のチャーピング
（動的波長変動）をできるだけ小さく抑えるために、送
信用光源を直接変調せずに、光源からの定常光を光変調
器により外部変調するシステムの検討も進められてい
る。優れた変調特性を有する光変調器として、ＬｉＮｂ
Ｏ3 マッハツェンダ型光変調器が開発されている。
（動的波長変動）をできるだけ小さく抑えるために、送
信用光源を直接変調せずに、光源からの定常光を光変調
器により外部変調するシステムの検討も進められてい
る。優れた変調特性を有する光変調器として、ＬｉＮｂ
Ｏ3 マッハツェンダ型光変調器が開発されている。
【０００７】さらに、送信信号光を予め逆のチャーピン
グを与えておき、伝送路の波長分散により補償する方法
や、受信機において非線形光フィルタを用いることや光
信号を電気信号に変換した後に分散補償を行うことが原
理的に可能であり、精力的に研究が進められている。
グを与えておき、伝送路の波長分散により補償する方法
や、受信機において非線形光フィルタを用いることや光
信号を電気信号に変換した後に分散補償を行うことが原
理的に可能であり、精力的に研究が進められている。
【０００８】一方、位相共役光学の光通信への適用の可
能性については、文献(A. Yariv, D. Fekete, and D.
M. Pepper, “Compensation for channel dispersion b
y non-linear optical phase conjugation," Opt. Let
t., vol. 4, pp.52-54, 1979.)に示されている。
能性については、文献(A. Yariv, D. Fekete, and D.
M. Pepper, “Compensation for channel dispersion b
y non-linear optical phase conjugation," Opt. Let
t., vol. 4, pp.52-54, 1979.)に示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、波長
分散を補償した新規な光通信システムを提供することで
ある。
分散を補償した新規な光通信システムを提供することで
ある。
【００１０】本発明の他の目的は、該システムに適用可
能な新規な位相共役光発生装置を提供することである。
能な新規な位相共役光発生装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のある側面による
と、信号光を伝送する第１の光伝送路と、該第１の光伝
送路から供給された上記信号光を受け、該信号光に対す
る位相共役光を発生する位相共役光発生手段と、該位相
共役光発生手段から供給された上記位相共役光を受け、
該位相共役光を伝送する第２の光伝送路とを備え、上記
位相共役光発生手段は、非線形光学媒質と、励起光を出
力する励起光源と、該励起光源から供給された上記励起
光を上記信号光とともに上記非線形光学媒質に供給する
信号光／励起光供給手段とを含む光通信システムが提供
される。
と、信号光を伝送する第１の光伝送路と、該第１の光伝
送路から供給された上記信号光を受け、該信号光に対す
る位相共役光を発生する位相共役光発生手段と、該位相
共役光発生手段から供給された上記位相共役光を受け、
該位相共役光を伝送する第２の光伝送路とを備え、上記
位相共役光発生手段は、非線形光学媒質と、励起光を出
力する励起光源と、該励起光源から供給された上記励起
光を上記信号光とともに上記非線形光学媒質に供給する
信号光／励起光供給手段とを含む光通信システムが提供
される。
【００１２】本発明の他のある側面によると、供給され
た信号光に対する位相共役光を発生する位相共役光発生
装置であって、非線形光学媒質と、励起光を出力する励
起光源と、該励起光及び上記信号光を受け、該励起光及
び該信号光を上記非線形光学媒質に供給する信号光／励
起光供給手段とを備え、上記信号光は第１の光パルスで
あり、上記励起光は該第１の光パルスに同期した第２の
光パルスであり、上記励起光源が該第２の光パルスを出
力するように該励起光源を駆動する駆動手段をさらに備
えた位相共役光発生装置が提供される。
た信号光に対する位相共役光を発生する位相共役光発生
装置であって、非線形光学媒質と、励起光を出力する励
起光源と、該励起光及び上記信号光を受け、該励起光及
び該信号光を上記非線形光学媒質に供給する信号光／励
起光供給手段とを備え、上記信号光は第１の光パルスで
あり、上記励起光は該第１の光パルスに同期した第２の
光パルスであり、上記励起光源が該第２の光パルスを出
力するように該励起光源を駆動する駆動手段をさらに備
えた位相共役光発生装置が提供される。
【００１３】
【作用】本発明システムによると、位相共役光発生手段
を上述のように構成したので、第１の光伝送路から供給
された信号光に対する位相共役光を発生しこれを第２の
光伝送路により伝送することで、位相共役光が有する時
間反転の性質の結果、波長分散が補償される。
を上述のように構成したので、第１の光伝送路から供給
された信号光に対する位相共役光を発生しこれを第２の
光伝送路により伝送することで、位相共役光が有する時
間反転の性質の結果、波長分散が補償される。
【００１４】本発明装置の有用性については後述する。
望ましくは、第１及び第２の光伝送路はそれぞれ第１及
び第２のシングルモード光ファイバである。この場合、
第１のシングルモード光ファイバで生じる波長分散と第
２のシングルモード光ファイバで生じる波長分散とがほ
ぼ等しくなるようにしておくことによって、システム全
体での波長分散の影響をほぼ零にすることができ、波長
分散の補償を極めて効果的に行うことができる。
望ましくは、第１及び第２の光伝送路はそれぞれ第１及
び第２のシングルモード光ファイバである。この場合、
第１のシングルモード光ファイバで生じる波長分散と第
２のシングルモード光ファイバで生じる波長分散とがほ
ぼ等しくなるようにしておくことによって、システム全
体での波長分散の影響をほぼ零にすることができ、波長
分散の補償を極めて効果的に行うことができる。
【００１５】第１のシングルモード光ファイバで生じる
波長分散と第２のシングルモード光ファイバで生じる波
長分散とが異なる場合にも、システム全体での波長分散
は、第１のシングルモード光ファイバで生じる波長分散
及び第２のシングルモード光ファイバで生じる波長分散
のいずれよりも小さくなり、こうして波長分散が補償さ
れる。
波長分散と第２のシングルモード光ファイバで生じる波
長分散とが異なる場合にも、システム全体での波長分散
は、第１のシングルモード光ファイバで生じる波長分散
及び第２のシングルモード光ファイバで生じる波長分散
のいずれよりも小さくなり、こうして波長分散が補償さ
れる。
【００１６】位相共役光発生手段が有する非線形光学媒
質の具体例としては、ＴｉＢａＯ3，ＬｉＮｂＯ3 等の
結晶媒質或いは各種半導体さらには光ファイバ等があげ
られる。
質の具体例としては、ＴｉＢａＯ3，ＬｉＮｂＯ3 等の
結晶媒質或いは各種半導体さらには光ファイバ等があげ
られる。
【００１７】本発明を光ファイバ通信に適用する場合に
は、光伝送路との整合性から、非線形光学媒質としては
光ファイバが最適である。この場合において、信号光の
波長と励起光の波長をわずかに異ならせて非縮退型の４
光波混合を生じさせるときには、光ファイバの零分散を
与える波長を励起光の波長に一致させておくことが望ま
しい。
は、光伝送路との整合性から、非線形光学媒質としては
光ファイバが最適である。この場合において、信号光の
波長と励起光の波長をわずかに異ならせて非縮退型の４
光波混合を生じさせるときには、光ファイバの零分散を
与える波長を励起光の波長に一致させておくことが望ま
しい。
【００１８】こうすることにより、２次分散までの近似
において、信号光の波数ベクトルの大きさをアイドラ光
（位相共役光）の波数ベクトルの大きさにほぼ一致させ
ることができ、結果として理想的な位相整合が可能にな
る。
において、信号光の波数ベクトルの大きさをアイドラ光
（位相共役光）の波数ベクトルの大きさにほぼ一致させ
ることができ、結果として理想的な位相整合が可能にな
る。
【００１９】信号光が光パルスである場合には、これに
同期した光パルスからなる励起光を用いることによっ
て、波形整形或いはリタイミングされた光パルスからな
る位相共役光を出力させることができる。その具体的な
原理については後述する。
同期した光パルスからなる励起光を用いることによっ
て、波形整形或いはリタイミングされた光パルスからな
る位相共役光を出力させることができる。その具体的な
原理については後述する。
【００２０】
【実施例】以下本発明の実施例を添付図面を参照して詳
細に説明する。図１は本発明の光通信システムの基本構
成を示すブロック図である。光送信機１は、入力信号に
基づいて変調された信号光を光伝送路２に供給する。変
調方式は、例えば、コヒーレントな光若しくはコヒーレ
ントでない光に対する強度変調又はコヒーレントな光に
対する振幅変調若しくは角度変調である。
細に説明する。図１は本発明の光通信システムの基本構
成を示すブロック図である。光送信機１は、入力信号に
基づいて変調された信号光を光伝送路２に供給する。変
調方式は、例えば、コヒーレントな光若しくはコヒーレ
ントでない光に対する強度変調又はコヒーレントな光に
対する振幅変調若しくは角度変調である。
【００２１】光伝送路２により伝送された信号光は、位
相共役光発生手段３に供給される。位相共役光発生手段
３は、受けた信号光に対する位相共役光を発生する。光
伝送路４は、位相共役光発生手段３で発生した位相共役
光を伝送して光受信機５に供給する。光受信機５は、供
給された位相共役光に基づいて、光送信機１における入
力信号に対応した復調信号を再生する。
相共役光発生手段３に供給される。位相共役光発生手段
３は、受けた信号光に対する位相共役光を発生する。光
伝送路４は、位相共役光発生手段３で発生した位相共役
光を伝送して光受信機５に供給する。光受信機５は、供
給された位相共役光に基づいて、光送信機１における入
力信号に対応した復調信号を再生する。
【００２２】光受信機５における検波方式としては、光
送信機１における変調方式が強度変調である場合には、
フォトダイオード等の受光器を用いた直接検波が適して
おり、光送信機１における変調方式がコヒーレント光に
対する振幅変調又は角度変調である場合には、フォトダ
イオード等の受光器とローカル光とを用いたヘテロダイ
ン検波又はホモダイン検波が適している。
送信機１における変調方式が強度変調である場合には、
フォトダイオード等の受光器を用いた直接検波が適して
おり、光送信機１における変調方式がコヒーレント光に
対する振幅変調又は角度変調である場合には、フォトダ
イオード等の受光器とローカル光とを用いたヘテロダイ
ン検波又はホモダイン検波が適している。
【００２３】位相共役光発生手段３は、非線形光学媒質
６と、励起光を出力する励起光源７と、励起光源７から
供給された励起光を光伝送路２から供給された信号光と
ともに非線形光学媒質６に供給する信号光／励起光供給
手段８とを含む。
６と、励起光を出力する励起光源７と、励起光源７から
供給された励起光を光伝送路２から供給された信号光と
ともに非線形光学媒質６に供給する信号光／励起光供給
手段８とを含む。
【００２４】非線形光学媒質６は、２次又は３次の非線
形光学効果を呈するもので、３次の非線形光学効果が生
じている場合には、非線形光学媒質６においては、縮退
型又は非縮退型の４光波混合等により位相共役光が発生
する。
形光学効果を呈するもので、３次の非線形光学効果が生
じている場合には、非線形光学媒質６においては、縮退
型又は非縮退型の４光波混合等により位相共役光が発生
する。
【００２５】光伝送路２及び４は、波長分散が不可避的
に生じる例えば石英系の光ファイバであり、この場合、
本発明の実施により波長分散が補償される。光伝送路２
で生じる波長分散が光ファイバ４で生じる波長分散にほ
ぼ等しい場合、本発明の実施により効果的に波長分散を
補償することができる。光伝送路２及び４が特にモード
分散のないシングルモード光ファイバである場合、本発
明による波長分散の補償は極めて効果的である。
に生じる例えば石英系の光ファイバであり、この場合、
本発明の実施により波長分散が補償される。光伝送路２
で生じる波長分散が光ファイバ４で生じる波長分散にほ
ぼ等しい場合、本発明の実施により効果的に波長分散を
補償することができる。光伝送路２及び４が特にモード
分散のないシングルモード光ファイバである場合、本発
明による波長分散の補償は極めて効果的である。
【００２６】次に、位相共役光について説明する。い
ま、＋ｚ方向に進行するプローブ光（変調されていない
信号光に相当）が平面波として次の式で表されるものと
する。
ま、＋ｚ方向に進行するプローブ光（変調されていない
信号光に相当）が平面波として次の式で表されるものと
する。
【００２７】
【数１】
【００２８】ここで、ＡS （ｒ）は電場の複素振幅、ｒ
は空間座標ベクトル、ωS はプローブ光の（角）周波
数、ｔは時間、ｋS は波数ベクトルの大きさを表し、
ｃ．ｃ．はその直前の項の複素共役をとることを意味す
る。但し、波数ベクトルの大きさｋS は、光路の屈折率
をｎ、真空中の光速をｃとすると、ｋS ＝ωS ｎ／ｃで
与えられる。このとき、(1) 式で表される光の位相共役
光は、次の(2A)式及び(2B)式で表される。
は空間座標ベクトル、ωS はプローブ光の（角）周波
数、ｔは時間、ｋS は波数ベクトルの大きさを表し、
ｃ．ｃ．はその直前の項の複素共役をとることを意味す
る。但し、波数ベクトルの大きさｋS は、光路の屈折率
をｎ、真空中の光速をｃとすると、ｋS ＝ωS ｎ／ｃで
与えられる。このとき、(1) 式で表される光の位相共役
光は、次の(2A)式及び(2B)式で表される。
【００２９】
【数２】
【００３０】ここで、(2A)式は−ｚ方向の進行波である
反射型位相共役光を表し、(2B)式は＋ｚ方向の進行波で
ある透過型位相共役光を表す。(1) 式及び(2A)式より明
らかなように、反射型位相共役光については、
反射型位相共役光を表し、(2B)式は＋ｚ方向の進行波で
ある透過型位相共役光を表す。(1) 式及び(2A)式より明
らかなように、反射型位相共役光については、
【００３１】
【数３】
【００３２】が成り立ち、位相共役光が時間反転の性質
をもつことがわかる。また、透過型位相共役光について
は、横方向の空間座標成分について時間反転の性質を持
つ。この時間反転の性質を用いると、光伝送路で受ける
線形の位相歪み（例えば波長分散の影響）や偏波変動等
の位相揺らぎを補償可能である。
をもつことがわかる。また、透過型位相共役光について
は、横方向の空間座標成分について時間反転の性質を持
つ。この時間反転の性質を用いると、光伝送路で受ける
線形の位相歪み（例えば波長分散の影響）や偏波変動等
の位相揺らぎを補償可能である。
【００３３】次いで、波長分散の補償についてその原理
を説明する。図１のシステムにおいて、光送信機１から
光伝送路２に供給される信号光をＥ S1、光伝送路２から
位相共役光発生手段３に供給される信号光をＥS2、位相
共役光発生手段３から光伝送路４に供給される位相共役
光をＥC1、光伝送路４から光受信機５に供給される位相
共役光をＥC2とする。また、光伝送路２及び４の長さを
それぞれＬ1 及びＬ2 とする。このとき、送信信号をＳ
（ｔ）とし、そのフーリエ変換をＦ（Ω）とすると、
を説明する。図１のシステムにおいて、光送信機１から
光伝送路２に供給される信号光をＥ S1、光伝送路２から
位相共役光発生手段３に供給される信号光をＥS2、位相
共役光発生手段３から光伝送路４に供給される位相共役
光をＥC1、光伝送路４から光受信機５に供給される位相
共役光をＥC2とする。また、光伝送路２及び４の長さを
それぞれＬ1 及びＬ2 とする。このとき、送信信号をＳ
（ｔ）とし、そのフーリエ変換をＦ（Ω）とすると、
【００３４】
【数４】
【００３５】であるから、ＥS1は次の式で与えられる。
【００３６】
【数５】
【００３７】ここで、Ωは変調周波数を表し、ωS に比
べて十分に小さい値を持つものとする（Ω≪ωS ）。光
伝送路２の伝搬定数をβ（ω）として、次のようにωS
に関してテーラー展開する。
べて十分に小さい値を持つものとする（Ω≪ωS ）。光
伝送路２の伝搬定数をβ（ω）として、次のようにωS
に関してテーラー展開する。
【００３８】
【数６】
【００３９】(5), (6)式より、位相共役光発生手段３に
供給される信号光ＥS2は、Ωに関する２次までの近似に
おいて次式で与えられる。
供給される信号光ＥS2は、Ωに関する２次までの近似に
おいて次式で与えられる。
【００４０】
【数７】
【００４１】ここで、β0 ＝β（ωS ）であり、信号光
の群速度ｖg 及び群速度分散（ＧＶＤ）はそれぞれ次の
(8), (9)式により与えられる。
の群速度ｖg 及び群速度分散（ＧＶＤ）はそれぞれ次の
(8), (9)式により与えられる。
【００４２】
【数８】
【００４３】さて、位相共役光発生手段３における信号
光の位相共役光への変換効率をＴ（Ω）、位相変位をφ
（Ω）とすると、位相共役光発生手段３から光伝送路４
に供給される信号光ＥC1は次のように表される。
光の位相共役光への変換効率をＴ（Ω）、位相変位をφ
（Ω）とすると、位相共役光発生手段３から光伝送路４
に供給される信号光ＥC1は次のように表される。
【００４４】
【数９】
【００４５】光伝送路４における伝搬定数をβ′（ω）
としてωS に関してテーラー展開すると次の式が得られ
る。
としてωS に関してテーラー展開すると次の式が得られ
る。
【００４６】
【数１０】
【００４７】(7)式を求めたのと同じようにして、光伝
送路４から光受信機５に供給される位相共役光ＥC2を求
めると次の式が得られる。
送路４から光受信機５に供給される位相共役光ＥC2を求
めると次の式が得られる。
【００４８】
【数１１】
【００４９】従って、群遅延の総量は、光伝送路２及び
４における遅延の和（∂β（ωS )／∂ω）Ｌ1 ＋（∂
β′（ωC ) ／∂ω）Ｌ2 で与えられ、信号光が光伝送
路２を伝搬するときの分散と位相共役光が光伝送路４を
伝搬するときの分散とが、次の式の条件が満足されると
きに相殺されることがわかる。
４における遅延の和（∂β（ωS )／∂ω）Ｌ1 ＋（∂
β′（ωC ) ／∂ω）Ｌ2 で与えられ、信号光が光伝送
路２を伝搬するときの分散と位相共役光が光伝送路４を
伝搬するときの分散とが、次の式の条件が満足されると
きに相殺されることがわかる。
【００５０】
【数１２】
【００５１】以上の結果から、光伝送路２及び４の分散
特性が同じである場合には、光伝送路２の長さを光伝送
路４の長さと等しくすることによって、分散の効果的な
補償が可能である。また、光伝送路２及び４の分散特性
が異なる場合には、(13)式を満足するように各光伝送路
２及び４の長さを設定することによって、分散の効果的
な補償が可能である。
特性が同じである場合には、光伝送路２の長さを光伝送
路４の長さと等しくすることによって、分散の効果的な
補償が可能である。また、光伝送路２及び４の分散特性
が異なる場合には、(13)式を満足するように各光伝送路
２及び４の長さを設定することによって、分散の効果的
な補償が可能である。
【００５２】(1)〜(13)式による説明は、信号光、励起
光及び位相共役光の周波数が異なる非縮退型４光波混合
により位相共役光を得る場合についてのものであるが、
信号光の周波数と励起光の周波数が一致する縮退型４光
波混合プロセスにより位相共役光が発生する場合におい
ても、同じように分散の補償が可能である。この場合ω
S ＝ωC とすればよい。
光及び位相共役光の周波数が異なる非縮退型４光波混合
により位相共役光を得る場合についてのものであるが、
信号光の周波数と励起光の周波数が一致する縮退型４光
波混合プロセスにより位相共役光が発生する場合におい
ても、同じように分散の補償が可能である。この場合ω
S ＝ωC とすればよい。
【００５３】図２は４光波混合による位相共役光の発生
原理の説明図である。位相共役光の発生には、４光波混
合、特に前方４光波混合を用いるのが望ましい。前方４
光波混合においては、図２に示されるように、高い強度
の励起光ＥP （周波数ωP ）によりもたらされる３次の
非線形光学プロセス、具体的には、励起光の一部と信号
光の相互作用により形成される物質励起波による残りの
励起光の自己回折効果により、周波数ωS 、波数ｋS の
信号光ＥS から、周波数ωS 、波数ｋS の信号光ＥS ′
と、周波数ωI 、波数ｋI のアイドラ光ＥI ′が発生す
る。
原理の説明図である。位相共役光の発生には、４光波混
合、特に前方４光波混合を用いるのが望ましい。前方４
光波混合においては、図２に示されるように、高い強度
の励起光ＥP （周波数ωP ）によりもたらされる３次の
非線形光学プロセス、具体的には、励起光の一部と信号
光の相互作用により形成される物質励起波による残りの
励起光の自己回折効果により、周波数ωS 、波数ｋS の
信号光ＥS から、周波数ωS 、波数ｋS の信号光ＥS ′
と、周波数ωI 、波数ｋI のアイドラ光ＥI ′が発生す
る。
【００５４】特に、図２に示されるように、周波数
ωP 、波数ｋP の励起光ＥP を信号光と同じ方向から非
線形光学媒質１１に供給する場合には、ｋI ＝２ｋP −
ｋS となるから、アイドラ光は入射方向と同じ方向に出
力される。
ωP 、波数ｋP の励起光ＥP を信号光と同じ方向から非
線形光学媒質１１に供給する場合には、ｋI ＝２ｋP −
ｋS となるから、アイドラ光は入射方向と同じ方向に出
力される。
【００５５】このとき、エネルギー保存則により次の関
係が成り立つ。
係が成り立つ。
【００５６】
【数１３】
【００５７】このときの信号光、励起光及びアイドラ光
の周波数配置を図３に示す。周波数軸上において、信号
光及びアイドラ光は励起光を中心として対称の位置にあ
ることがわかる。図中Δω＝｜ωP −ωS ｜＝｜ωP −
ωI ｜は、信号光及びアイドラ光と励起光との周波数差
を表す。
の周波数配置を図３に示す。周波数軸上において、信号
光及びアイドラ光は励起光を中心として対称の位置にあ
ることがわかる。図中Δω＝｜ωP −ωS ｜＝｜ωP −
ωI ｜は、信号光及びアイドラ光と励起光との周波数差
を表す。
【００５８】図３の原理における非線形光学効果の相互
作用長をＬとすれば、生成方程式は次のように与えられ
る。
作用長をＬとすれば、生成方程式は次のように与えられ
る。
【００５９】
【数１４】
【００６０】であり、ｎ及びχ(3) はそれぞれ非線形媒
質１１の屈折率及び３次の非線形定数を表す。また、＜
χ(3) ＞は非線形定数χ(3) の全ての偏波状態について
の平均を表す。ここでは、位相整合が成り立っている
（｜δｋ｜＝｜２ｋP −ｋs −ｋ I ｜＝０）とした。
質１１の屈折率及び３次の非線形定数を表す。また、＜
χ(3) ＞は非線形定数χ(3) の全ての偏波状態について
の平均を表す。ここでは、位相整合が成り立っている
（｜δｋ｜＝｜２ｋP −ｋs −ｋ I ｜＝０）とした。
【００６１】(15)式において、入力アイドラ光がない場
合（ＥI ＝０）を考えると、出力アイドラ光ＥI ′が入
力信号光ＥS の位相共役光になっていることが明らかで
ある。また、信号光及びアイドラ光に対する利得ＧS 及
びＧI は、
合（ＥI ＝０）を考えると、出力アイドラ光ＥI ′が入
力信号光ＥS の位相共役光になっていることが明らかで
ある。また、信号光及びアイドラ光に対する利得ＧS 及
びＧI は、
【００６２】
【数１５】
【００６３】で与えられることがわかり、４光波混合を
用いた位相共役光の発生においては、信号の増幅も同時
に実現されることがわかる。従って、波長分散の補償の
みならず信号の減衰に対する補償も可能になり、高性能
な光中継器の実現が可能になる。
用いた位相共役光の発生においては、信号の増幅も同時
に実現されることがわかる。従って、波長分散の補償の
みならず信号の減衰に対する補償も可能になり、高性能
な光中継器の実現が可能になる。
【００６４】図４は図１の位相共役光発生手段３の第１
実施例を示すブロック図である。図１の非線形光学媒質
６、励起光源７及び信号光／励起光供給手段８にそれぞ
れ対応する光ファイバ２１、レーザダイオード２２及び
光カプラ２３が用いられる。
実施例を示すブロック図である。図１の非線形光学媒質
６、励起光源７及び信号光／励起光供給手段８にそれぞ
れ対応する光ファイバ２１、レーザダイオード２２及び
光カプラ２３が用いられる。
【００６５】非線形光学媒質としての光ファイバ２１は
望ましくはシングルモード光ファイバである。この場合
において、信号光の波長と励起光の波長をわずかに異な
らせて非縮退型の４光波混合を生じさせるときには、光
ファイバ２１の零分散を与える波長が励起光の波長（レ
ーザダイオード２２の発振波長）に一致するようにして
おく。
望ましくはシングルモード光ファイバである。この場合
において、信号光の波長と励起光の波長をわずかに異な
らせて非縮退型の４光波混合を生じさせるときには、光
ファイバ２１の零分散を与える波長が励起光の波長（レ
ーザダイオード２２の発振波長）に一致するようにして
おく。
【００６６】光カプラ２３は４つのポート２３Ａ，２３
Ｂ，２３Ｃ及び２３Ｄを有している。ポート２３Ａには
図１の光伝送路２が接続され、ポート２３Ｂにはレーザ
ダイオード２２が接続され、ポート２３Ｃには光ファイ
バ２１の第１端が接続され、ポート２３Ｄはデッドエン
ドにされる。光ファイバ２１の第２端は図１の光伝送路
４に接続される。
Ｂ，２３Ｃ及び２３Ｄを有している。ポート２３Ａには
図１の光伝送路２が接続され、ポート２３Ｂにはレーザ
ダイオード２２が接続され、ポート２３Ｃには光ファイ
バ２１の第１端が接続され、ポート２３Ｄはデッドエン
ドにされる。光ファイバ２１の第２端は図１の光伝送路
４に接続される。
【００６７】尚、本願明細書において「接続」という語
は、動作的な接続を意味し、光学的に直接接続される場
合を含み、さらに、光フィルタや光アイソレータ等の光
デバイスを介して接続される場合や偏光状態を適当に調
整した上で接続される場合を含む。
は、動作的な接続を意味し、光学的に直接接続される場
合を含み、さらに、光フィルタや光アイソレータ等の光
デバイスを介して接続される場合や偏光状態を適当に調
整した上で接続される場合を含む。
【００６８】光カプラ２３は、少なくとも、ポート２３
Ａ及び２３Ｂに供給された光をポート２３Ｃから出力す
るように機能し、この光カプラ２３としては、例えば、
ファイバ融着型のもの、ハーフミラー、光合波器、偏光
ビームスプリッタ等が使用される。
Ａ及び２３Ｂに供給された光をポート２３Ｃから出力す
るように機能し、この光カプラ２３としては、例えば、
ファイバ融着型のもの、ハーフミラー、光合波器、偏光
ビームスプリッタ等が使用される。
【００６９】この実施例の構成によると、光カプラ２３
のポート２３Ａに供給された信号光とポート２３Ｂに供
給されたレーザダイオード２２からの励起光とをともに
非線形光学媒質である光ファイバ２１に導波させること
ができるので、４光波混合により透過型の位相共役光を
発生することができ、この位相共役光を図１の光伝送路
４に供給することができる。
のポート２３Ａに供給された信号光とポート２３Ｂに供
給されたレーザダイオード２２からの励起光とをともに
非線形光学媒質である光ファイバ２１に導波させること
ができるので、４光波混合により透過型の位相共役光を
発生することができ、この位相共役光を図１の光伝送路
４に供給することができる。
【００７０】図５は図１の位相共役光発生手段３の第２
実施例を示すブロック図である。この実施例は、図４の
位相共役光発生手段の第１実施例と対比して、光ファイ
バ２１内で発生した位相共役光を、光バンドパスフィル
タ３１及び光増幅器３２をこの順に介して図１の光伝送
路４に供給している点で特徴付けられる。
実施例を示すブロック図である。この実施例は、図４の
位相共役光発生手段の第１実施例と対比して、光ファイ
バ２１内で発生した位相共役光を、光バンドパスフィル
タ３１及び光増幅器３２をこの順に介して図１の光伝送
路４に供給している点で特徴付けられる。
【００７１】光増幅器３２は、例えば線形光増幅器であ
る。光増幅器３２の一つの構成例は、Ｅｒ等の希土類元
素がドープされたドープファイバと、励起光を出力する
励起光源と、この励起光を増幅すべき光とともにドープ
ファイバに供給する手段とを含む。
る。光増幅器３２の一つの構成例は、Ｅｒ等の希土類元
素がドープされたドープファイバと、励起光を出力する
励起光源と、この励起光を増幅すべき光とともにドープ
ファイバに供給する手段とを含む。
【００７２】光バンドパスフィルタ３１は、信号光、励
起光、雑音光等の不所望な光を除去するためのものであ
る。このような不要な光を除去することによって、例え
ば、レーザダイオード２２からの励起光によって光増幅
器３２の動作が飽和されるのを回避することができ、光
ファイバ２１内で生じた位相共役光を十分に増幅するこ
とができる。
起光、雑音光等の不所望な光を除去するためのものであ
る。このような不要な光を除去することによって、例え
ば、レーザダイオード２２からの励起光によって光増幅
器３２の動作が飽和されるのを回避することができ、光
ファイバ２１内で生じた位相共役光を十分に増幅するこ
とができる。
【００７３】また、一般に位相共役光を発生させるため
の励起光の強度は信号光及び位相共役光の強度に比べて
極めて高いので、光バンドパスフィルタ３１を用いて励
起光等の不要な光を除去することによって、高強度な励
起光が後段の光伝送路内でさらに非線形光学効果を生じ
させる恐れがない。
の励起光の強度は信号光及び位相共役光の強度に比べて
極めて高いので、光バンドパスフィルタ３１を用いて励
起光等の不要な光を除去することによって、高強度な励
起光が後段の光伝送路内でさらに非線形光学効果を生じ
させる恐れがない。
【００７４】さらに、光バンドパスフィルタ３１により
不要な光を除去することによって、図１の光受信機５で
受けた位相共役光に基づき復調信号を再生するに際し
て、励起光の存在による復調の困難を排除することがで
きる。
不要な光を除去することによって、図１の光受信機５で
受けた位相共役光に基づき復調信号を再生するに際し
て、励起光の存在による復調の困難を排除することがで
きる。
【００７５】後述の実験システムのように、非線形光学
媒質内で効率よく位相共役光を発生させるために、図１
の光伝送路２と光カプラ２３のポート２３Ａの間に光増
幅器及び光バンドパスフィルタをこの順に挿入してもよ
い。
媒質内で効率よく位相共役光を発生させるために、図１
の光伝送路２と光カプラ２３のポート２３Ａの間に光増
幅器及び光バンドパスフィルタをこの順に挿入してもよ
い。
【００７６】尚、レーザダイオード２２から供給される
励起光の強度が十分高い場合には、光ファイバ２１に供
給された信号光の強度よりも光ファイバ２１内で発生す
る位相共役光の強度が高くなることがあるので、このよ
うな増幅作用が生じている場合には、光増幅器３２は用
いなくてもよい。
励起光の強度が十分高い場合には、光ファイバ２１に供
給された信号光の強度よりも光ファイバ２１内で発生す
る位相共役光の強度が高くなることがあるので、このよ
うな増幅作用が生じている場合には、光増幅器３２は用
いなくてもよい。
【００７７】図６は図１の位相共役光発生手段３の第３
実施例を示すブロック図である。この実施例は、図４の
位相共役光発生手段の第１実施例に対比して、励起光源
としてのレーザダイオード２２と光カプラ２３のポート
２３Ｂとの間に偏光スクランブラ４１を設けている点で
特徴付けられる。
実施例を示すブロック図である。この実施例は、図４の
位相共役光発生手段の第１実施例に対比して、励起光源
としてのレーザダイオード２２と光カプラ２３のポート
２３Ｂとの間に偏光スクランブラ４１を設けている点で
特徴付けられる。
【００７８】一般に、シングルモード光ファイバの伝搬
モードには、偏光面が互いに直交する２つの偏光モード
が存在し、各種の外乱の影響によりこれら２つの偏光モ
ードが結合して、結果として、光ファイバの第１端に供
給される光の偏光状態はこの光ファイバの第２端から出
力される光の偏光状態に一致しない。従って、図１の光
伝送路２としてシングルモード光ファイバが用いられて
いる場合には、位相共役光発生手段３に供給される信号
光の偏光状態は、環境変化等によって時間とともに変動
する。
モードには、偏光面が互いに直交する２つの偏光モード
が存在し、各種の外乱の影響によりこれら２つの偏光モ
ードが結合して、結果として、光ファイバの第１端に供
給される光の偏光状態はこの光ファイバの第２端から出
力される光の偏光状態に一致しない。従って、図１の光
伝送路２としてシングルモード光ファイバが用いられて
いる場合には、位相共役光発生手段３に供給される信号
光の偏光状態は、環境変化等によって時間とともに変動
する。
【００７９】一方、前述した位相共役光の発生原理から
明らかなように、図１の位相共役光発生手段３における
信号光から位相共役光への変換効率は、位相共役光発生
手段３に供給される信号光の偏光状態と励起光の偏光状
態との関係に依存する。
明らかなように、図１の位相共役光発生手段３における
信号光から位相共役光への変換効率は、位相共役光発生
手段３に供給される信号光の偏光状態と励起光の偏光状
態との関係に依存する。
【００８０】図６の位相共役光発生手段の第３実施例に
よると、レーザダイオード２２からの励起光を偏光スク
ランブラ４１を介して信号光と合流させるようにしてい
るので、供給される信号光の偏光状態が時間とともに変
動する場合でも、信号光から位相共役光への変換効率を
一定にして位相共役光発生手段の安定動作を実現するこ
とができる。
よると、レーザダイオード２２からの励起光を偏光スク
ランブラ４１を介して信号光と合流させるようにしてい
るので、供給される信号光の偏光状態が時間とともに変
動する場合でも、信号光から位相共役光への変換効率を
一定にして位相共役光発生手段の安定動作を実現するこ
とができる。
【００８１】偏光スクランブラ４１は、１／２波長板及
び１／４波長板等を用いて通常通り構成され、例えば、
レーザダイオード２２から供給される励起光がほぼ直線
偏光である場合には、その偏光面を回転するように機能
する。供給される信号光の偏光状態の環境条件の変化等
に起因する変動は比較的ゆっくりなので、偏光スクラン
ブラ４１の動作周波数（例えば偏光面の回転周期の逆
数）を１〜１００ＫＨｚ程度に設定しておくことによっ
て、十分に偏光依存性を排除することができる。
び１／４波長板等を用いて通常通り構成され、例えば、
レーザダイオード２２から供給される励起光がほぼ直線
偏光である場合には、その偏光面を回転するように機能
する。供給される信号光の偏光状態の環境条件の変化等
に起因する変動は比較的ゆっくりなので、偏光スクラン
ブラ４１の動作周波数（例えば偏光面の回転周期の逆
数）を１〜１００ＫＨｚ程度に設定しておくことによっ
て、十分に偏光依存性を排除することができる。
【００８２】この例では、レーザダイオード２２から供
給される励起光に対して偏光スクランブラ４１を作用さ
せているが、図１の光伝送路２から光カプラ２３のポー
ト２３Ａに供給される信号光に対して偏光スクランブラ
を作用させるように構成してもよい。また、励起光及び
信号光の双方に対して偏光スクランブラを作用させるよ
うに構成してもよい。
給される励起光に対して偏光スクランブラ４１を作用さ
せているが、図１の光伝送路２から光カプラ２３のポー
ト２３Ａに供給される信号光に対して偏光スクランブラ
を作用させるように構成してもよい。また、励起光及び
信号光の双方に対して偏光スクランブラを作用させるよ
うに構成してもよい。
【００８３】図７は図１の位相共役光発生手段３の第４
実施例を示すブロック図である。この実施例では、図１
の光伝送路２から供給された信号光を偏光面が互いに直
交する第１及び第２偏光成分に分離する偏光ビームスプ
リッタ５１と、偏光ビームスプリッタ５１からの第１及
び第２偏光成分に基づいてそれぞれ位相共役光を発生す
る位相共役光発生装置５２及び５３と、位相共役光発生
装置５２及び５３からの各位相共役光を合流させる偏光
合成器５４とを含む。
実施例を示すブロック図である。この実施例では、図１
の光伝送路２から供給された信号光を偏光面が互いに直
交する第１及び第２偏光成分に分離する偏光ビームスプ
リッタ５１と、偏光ビームスプリッタ５１からの第１及
び第２偏光成分に基づいてそれぞれ位相共役光を発生す
る位相共役光発生装置５２及び５３と、位相共役光発生
装置５２及び５３からの各位相共役光を合流させる偏光
合成器５４とを含む。
【００８４】偏光合成器５４としては例えば偏光ビーム
スプリッタを用いることができ、この偏光合成器５４で
合成された位相共役光は図１の光伝送路４に供給され
る。位相共役光発生装置５２及び５３としては、例えば
図４の構成が採用される。
スプリッタを用いることができ、この偏光合成器５４で
合成された位相共役光は図１の光伝送路４に供給され
る。位相共役光発生装置５２及び５３としては、例えば
図４の構成が採用される。
【００８５】この実施例によると、各位相共役光発生装
置５２及び５３に供給される信号光の第１及び第２偏光
成分は共に直線偏光であるから、位相共役光発生装置５
２及び５３において、供給された信号光（第１又は第２
偏光成分）の偏光状態を励起光の偏光状態に一致させる
のが容易であり、偏光依存性のない位相共役光発生手段
の実現が可能になる。つまり、図１の光伝送路２から供
給される信号光の偏光状態の変動にかかわらず、一定強
度の位相共役光を光伝送路４に供給することができる。
置５２及び５３に供給される信号光の第１及び第２偏光
成分は共に直線偏光であるから、位相共役光発生装置５
２及び５３において、供給された信号光（第１又は第２
偏光成分）の偏光状態を励起光の偏光状態に一致させる
のが容易であり、偏光依存性のない位相共役光発生手段
の実現が可能になる。つまり、図１の光伝送路２から供
給される信号光の偏光状態の変動にかかわらず、一定強
度の位相共役光を光伝送路４に供給することができる。
【００８６】図８は図１の位相共役光発生手段３の第５
実施例を示すブロック図である。励起光源としてレーザ
ダイオード２２が用いられ、非線形光学媒質６として光
ファイバ２１が用いられている点はこれまでの第１乃至
第４実施例と同じである。
実施例を示すブロック図である。励起光源としてレーザ
ダイオード２２が用いられ、非線形光学媒質６として光
ファイバ２１が用いられている点はこれまでの第１乃至
第４実施例と同じである。
【００８７】この実施例では、信号光及び励起光を非線
形光学媒体である光ファイバ２１に双方向に導波させる
ために、信号光／励起光供給手段は、光カプラ６１と偏
光ビームスプリッタ６２とを含む。
形光学媒体である光ファイバ２１に双方向に導波させる
ために、信号光／励起光供給手段は、光カプラ６１と偏
光ビームスプリッタ６２とを含む。
【００８８】光カプラ６１はポート６１Ａ，６１Ｂ及び
６１Ｃを有し、ポート６１Ａ及び６１Ｂに供給された光
をポート６１Ｃから出力する。ポート６１Ａには図１の
光伝送路２が接続され、ポート６１Ｂには励起光源とし
てのレーザダイオード２２が接続される。
６１Ｃを有し、ポート６１Ａ及び６１Ｂに供給された光
をポート６１Ｃから出力する。ポート６１Ａには図１の
光伝送路２が接続され、ポート６１Ｂには励起光源とし
てのレーザダイオード２２が接続される。
【００８９】偏光ビームスプリッタ６２はポート６２
Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ及び６２Ｄを有し、ポート６２Ａ及
び６２Ｂに供給された光を直交２偏光成分に偏光分離
し、これらの２偏光成分をそれぞれポート６２Ｃ及び６
２Ｄから出力する。また、偏光ビームスプリッタ６２
は、ポート６２Ｃ及び６２Ｄに供給された光を直交２偏
光成分に偏光分離し、これらの２偏光成分をそれぞれポ
ート６２Ａ及び６２Ｂから出力する。
Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ及び６２Ｄを有し、ポート６２Ａ及
び６２Ｂに供給された光を直交２偏光成分に偏光分離
し、これらの２偏光成分をそれぞれポート６２Ｃ及び６
２Ｄから出力する。また、偏光ビームスプリッタ６２
は、ポート６２Ｃ及び６２Ｄに供給された光を直交２偏
光成分に偏光分離し、これらの２偏光成分をそれぞれポ
ート６２Ａ及び６２Ｂから出力する。
【００９０】ポート６２Ａには光カプラ６１のポート６
１Ｃが接続され、ポート６２Ｂには図１の光伝送路４が
接続され、ポート６２Ｃ及び６２Ｄ間には光ファイバ２
１が接続される。光ファイバ２１の途中には、１／４波
長板及び１／２波長板等を用いて通常通り構成される偏
光制御器６３が設けられており、この偏光制御器６３
は、光ファイバ２１に供給された光の偏光状態と光ファ
イバ２１から出力する光の偏光状態とが一致するような
制御を行う。
１Ｃが接続され、ポート６２Ｂには図１の光伝送路４が
接続され、ポート６２Ｃ及び６２Ｄ間には光ファイバ２
１が接続される。光ファイバ２１の途中には、１／４波
長板及び１／２波長板等を用いて通常通り構成される偏
光制御器６３が設けられており、この偏光制御器６３
は、光ファイバ２１に供給された光の偏光状態と光ファ
イバ２１から出力する光の偏光状態とが一致するような
制御を行う。
【００９１】供給された信号光は、光カプラ６１で、レ
ーザダイオード２２からの励起光と合流され、これら信
号光及び励起光は、偏光ビームスプリッタ６２で第１偏
光成分とこの第１偏光成分の偏光面に直交する偏光面を
有する第２偏光成分とに分離される。第１及び第２偏光
成分は、それぞれ光ファイバ２１を互いに逆方向に伝搬
して、さらにもう一度偏光ビームスプリッタ６２を通過
するときに偏光合成されてポート６２Ｂから出力され
る。
ーザダイオード２２からの励起光と合流され、これら信
号光及び励起光は、偏光ビームスプリッタ６２で第１偏
光成分とこの第１偏光成分の偏光面に直交する偏光面を
有する第２偏光成分とに分離される。第１及び第２偏光
成分は、それぞれ光ファイバ２１を互いに逆方向に伝搬
して、さらにもう一度偏光ビームスプリッタ６２を通過
するときに偏光合成されてポート６２Ｂから出力され
る。
【００９２】レーザダイオード２２から出力される励起
光の偏光面は、偏光ビームスプリッタ６２で分離される
第１及び第２偏光成分への、レーザダイオード２２から
の励起光の分配比が１：１になるように、設定される。
即ち、偏光ビームスプリッタ６２のポート６２Ａに供給
される励起光の偏光面は、第１及び第２偏光成分の偏光
面に対してそれぞれほぼ４５°傾斜するように、レーザ
ダイオード２２が設定される。
光の偏光面は、偏光ビームスプリッタ６２で分離される
第１及び第２偏光成分への、レーザダイオード２２から
の励起光の分配比が１：１になるように、設定される。
即ち、偏光ビームスプリッタ６２のポート６２Ａに供給
される励起光の偏光面は、第１及び第２偏光成分の偏光
面に対してそれぞれほぼ４５°傾斜するように、レーザ
ダイオード２２が設定される。
【００９３】こうしておくと、光ファイバ２１に互いに
逆方向に導波される信号光の直交２偏光成分に対して、
励起光の直交２偏光成分がそれぞれ一致した偏光面でも
って作用するので、光ファイバ２１内で互いに逆方向に
発生した位相共役光を偏光ビームスプリッタ６２で合成
してポート６２Ｂから出力したときに、供給された信号
光の偏光状態の変動にかかわらず一定強度の位相共役光
を得ることができる。
逆方向に導波される信号光の直交２偏光成分に対して、
励起光の直交２偏光成分がそれぞれ一致した偏光面でも
って作用するので、光ファイバ２１内で互いに逆方向に
発生した位相共役光を偏光ビームスプリッタ６２で合成
してポート６２Ｂから出力したときに、供給された信号
光の偏光状態の変動にかかわらず一定強度の位相共役光
を得ることができる。
【００９４】図９は図１の位相共役光発生手段３の第６
実施例を示すブロック図である。この実施例は、図８の
位相共役光発生手段の第５実施例と対比して、光ファイ
バ２１として偏光面保存型の定偏波ファイバ２１′を用
いている点で特徴付けられる。
実施例を示すブロック図である。この実施例は、図８の
位相共役光発生手段の第５実施例と対比して、光ファイ
バ２１として偏光面保存型の定偏波ファイバ２１′を用
いている点で特徴付けられる。
【００９５】定偏波ファイバ２１′は、定偏波ファイバ
２１′に供給された光の偏光状態が定偏波ファイバ２
１′から出力される光の偏光状態に一致するように、偏
光ビームスプリッタ６２に接続される。この場合、定偏
波ファイバ２１′の主軸は、偏光ビームスプリッタ６２
で偏光分離される直線偏光の偏光面に平行である。この
実施例によると、図８の偏波制御器６３が不要になるの
で、装置の構成を簡単にすることができる。
２１′に供給された光の偏光状態が定偏波ファイバ２
１′から出力される光の偏光状態に一致するように、偏
光ビームスプリッタ６２に接続される。この場合、定偏
波ファイバ２１′の主軸は、偏光ビームスプリッタ６２
で偏光分離される直線偏光の偏光面に平行である。この
実施例によると、図８の偏波制御器６３が不要になるの
で、装置の構成を簡単にすることができる。
【００９６】図１０は図１の位相共役光発生手段３の第
７実施例を示すブロック図である。非線形光学媒質とし
ての光ファイバ２１と、励起光源としてのレーザダイオ
ード２２と、偏光ビームスプリッタ６２と、偏光制御器
６３とが用いられている点は、図８の位相共役光発生手
段の第５実施例と同じである。
７実施例を示すブロック図である。非線形光学媒質とし
ての光ファイバ２１と、励起光源としてのレーザダイオ
ード２２と、偏光ビームスプリッタ６２と、偏光制御器
６３とが用いられている点は、図８の位相共役光発生手
段の第５実施例と同じである。
【００９７】この実施例では、位相共役光の発生に際し
て消費されずに残った励起光を発生した位相共役光と分
離するために、図１の信号光／励起光供給手段８は、光
カプラ７１と１／２波長板７３と偏光ビームスプリッタ
６２とを含む。また、励起光を供給するポートと位相共
役光を取り出すポートとを分離するために、信号光／励
起光供給手段は、さらに光サーキュレータ７２を含む。
て消費されずに残った励起光を発生した位相共役光と分
離するために、図１の信号光／励起光供給手段８は、光
カプラ７１と１／２波長板７３と偏光ビームスプリッタ
６２とを含む。また、励起光を供給するポートと位相共
役光を取り出すポートとを分離するために、信号光／励
起光供給手段は、さらに光サーキュレータ７２を含む。
【００９８】光サーキュレータ７２は３つのポート７２
Ａ，７２Ｂ及び７２Ｃを有し、ポート７２Ａに供給され
た光をポート７２Ｂから出力し、ポート７２Ｂに供給さ
れた光をポート７２Ｃから出力し、ポート７２Ｃに供給
された光をポート７２Ａから出力するように機能する。
Ａ，７２Ｂ及び７２Ｃを有し、ポート７２Ａに供給され
た光をポート７２Ｂから出力し、ポート７２Ｂに供給さ
れた光をポート７２Ｃから出力し、ポート７２Ｃに供給
された光をポート７２Ａから出力するように機能する。
【００９９】ポート７２Ａには図１の光伝送路２が接続
され、ポート７２Ｃは図１の光伝送路４に接続される。
光カプラ７１は４つのポート７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ及
び７１Ｄを有し、ポート７１Ａ及び７１Ｂに供給された
光を等分配してポート７１Ｃ及び７１Ｄから出力し、ポ
ート７１Ｃ及び７１Ｄに供給された光を等分配してポー
ト７１Ａ及び７１Ｂから出力する。光カプラ７１として
は、例えばハーフミラーやファイバ融着型のものが用い
られる。
され、ポート７２Ｃは図１の光伝送路４に接続される。
光カプラ７１は４つのポート７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ及
び７１Ｄを有し、ポート７１Ａ及び７１Ｂに供給された
光を等分配してポート７１Ｃ及び７１Ｄから出力し、ポ
ート７１Ｃ及び７１Ｄに供給された光を等分配してポー
ト７１Ａ及び７１Ｂから出力する。光カプラ７１として
は、例えばハーフミラーやファイバ融着型のものが用い
られる。
【０１００】光カプラ７１のポート７１Ａには励起光源
としてのレーザダイオード２２が接続され、ポート７１
Ｂには光サーキュレータ７２のポート７２Ｂが接続さ
れ、ポート７１Ｄは偏光ビームスプリッタ６２のポート
６２Ｂに接続される。
としてのレーザダイオード２２が接続され、ポート７１
Ｂには光サーキュレータ７２のポート７２Ｂが接続さ
れ、ポート７１Ｄは偏光ビームスプリッタ６２のポート
６２Ｂに接続される。
【０１０１】１／２波長板７３は光カプラ７１のポート
７１Ｃと偏光ビームスプリッタ６２のポート６２Ａの間
の光路に挿入され、この１／２波長板７３は供給された
光の偏光面を９０°回転させる。
７１Ｃと偏光ビームスプリッタ６２のポート６２Ａの間
の光路に挿入され、この１／２波長板７３は供給された
光の偏光面を９０°回転させる。
【０１０２】この実施例では、レーザダイオード２２か
ら光カプラ７１のポート７１Ａに供給される励起光の偏
光状態と、光サーキュレータ７２を介して光カプラ７１
のポート７１Ｂに供給される信号光の偏光状態とが一致
するようにされている。いま、これらの励起光及び信号
光がそれぞれ紙面に垂直な偏光面を有する直線偏光であ
るとしてこの実施例における動作を説明する。
ら光カプラ７１のポート７１Ａに供給される励起光の偏
光状態と、光サーキュレータ７２を介して光カプラ７１
のポート７１Ｂに供給される信号光の偏光状態とが一致
するようにされている。いま、これらの励起光及び信号
光がそれぞれ紙面に垂直な偏光面を有する直線偏光であ
るとしてこの実施例における動作を説明する。
【０１０３】光カプラ７１のポート７１Ａ及び７１Ｂに
それぞれ供給された励起光及び信号光は、等分配されて
ポート７１Ｃ及び７１Ｄから出力する。ポート７１Ｃか
ら出力された信号光及び励起光は、１／２波長板７３で
偏光面を９０°回転され、紙面に平行な偏光面を有する
直線偏光として偏光ビームスプリッタ６２のポート６２
Ａに供給される。
それぞれ供給された励起光及び信号光は、等分配されて
ポート７１Ｃ及び７１Ｄから出力する。ポート７１Ｃか
ら出力された信号光及び励起光は、１／２波長板７３で
偏光面を９０°回転され、紙面に平行な偏光面を有する
直線偏光として偏光ビームスプリッタ６２のポート６２
Ａに供給される。
【０１０４】ポート６２Ａに供給された信号光及び励起
光は、ポート６２Ｄから光ファイバ２１に供給され、光
ファイバ２１内で図の反時計回りに伝搬するときに同方
向に位相共役光が発生する。
光は、ポート６２Ｄから光ファイバ２１に供給され、光
ファイバ２１内で図の反時計回りに伝搬するときに同方
向に位相共役光が発生する。
【０１０５】この位相共役光と残留した励起光は、ポー
ト６２Ｃから偏光ビームスプリッタ６２に供給されポー
ト６２Ｂから出力する。一方、光カプラ７１のポート７
１Ｄから偏光ビームスプリッタ６２のポート６２Ｂに供
給された信号光及び励起光は、紙面に垂直な偏光面を有
しているので、これら信号光及び励起光は、ポート６２
Ｄから光ファイバ２１に供給され、光ファイバ２１内で
図中の反時計回りに伝搬するときに位相共役光が発生す
る。
ト６２Ｃから偏光ビームスプリッタ６２に供給されポー
ト６２Ｂから出力する。一方、光カプラ７１のポート７
１Ｄから偏光ビームスプリッタ６２のポート６２Ｂに供
給された信号光及び励起光は、紙面に垂直な偏光面を有
しているので、これら信号光及び励起光は、ポート６２
Ｄから光ファイバ２１に供給され、光ファイバ２１内で
図中の反時計回りに伝搬するときに位相共役光が発生す
る。
【０１０６】この位相共役光と残留した励起光は、ポー
ト６２Ｃから偏光ビームスプリッタ６２に供給され、ポ
ート６２Ａから出力される。ポート６２Ａから１／２波
長板７３に供給された位相共役光及び励起光は、偏光面
を９０°回転されて紙面に平行な直線偏光として光カプ
ラ７１のポート７１Ｃに供給される。
ト６２Ｃから偏光ビームスプリッタ６２に供給され、ポ
ート６２Ａから出力される。ポート６２Ａから１／２波
長板７３に供給された位相共役光及び励起光は、偏光面
を９０°回転されて紙面に平行な直線偏光として光カプ
ラ７１のポート７１Ｃに供給される。
【０１０７】１／２波長板７３からポート７１Ｃに供給
される励起光及び位相共役光と偏光ビームスプリッタ６
２のポート６２Ｂから光カプラ７１のポート７１Ｄに供
給される励起光及び位相共役光とは、共に紙面に平行な
偏光面を有しており、且つ、これらが経てきた光路の長
さは完全に一致する。
される励起光及び位相共役光と偏光ビームスプリッタ６
２のポート６２Ｂから光カプラ７１のポート７１Ｄに供
給される励起光及び位相共役光とは、共に紙面に平行な
偏光面を有しており、且つ、これらが経てきた光路の長
さは完全に一致する。
【０１０８】従って、光カプラ７１においてポート７１
Ｃ及び７１Ｄに供給された励起光及び位相共役光のう
ち、励起光は主としてポート７１Ａから出力され、位相
共役光は主として７１Ｂから出力される。
Ｃ及び７１Ｄに供給された励起光及び位相共役光のう
ち、励起光は主としてポート７１Ａから出力され、位相
共役光は主として７１Ｂから出力される。
【０１０９】光カプラ７１のポート７１Ｂから出力され
た光は、光サーキュレータ７２を介して図１の光伝送路
４に供給される。本実施例によると、非線形光学媒質と
しての光ファイバ２１内での位相共役光の発生に際して
残留した励起光と発生した位相共役光とを、光フィルタ
（例えば図５の光バンドパスフィルタ３１）を用いるこ
となしに分離することができる。位相共役光の発生に際
して用いられる励起光の強度は信号光及び発生した位相
共役光の強度に比べて極めて高いので、このような高強
度の励起光を位相共役光と分離する上で、図１０の実施
例は有用である。
た光は、光サーキュレータ７２を介して図１の光伝送路
４に供給される。本実施例によると、非線形光学媒質と
しての光ファイバ２１内での位相共役光の発生に際して
残留した励起光と発生した位相共役光とを、光フィルタ
（例えば図５の光バンドパスフィルタ３１）を用いるこ
となしに分離することができる。位相共役光の発生に際
して用いられる励起光の強度は信号光及び発生した位相
共役光の強度に比べて極めて高いので、このような高強
度の励起光を位相共役光と分離する上で、図１０の実施
例は有用である。
【０１１０】以上説明した実施例では、信号光は一つで
あるが、周波数分割多重された複数の信号光に対しても
本発明を適用可能である。次に、本発明を実施し得るこ
とを実証するための実験及びその結果を説明する。この
実証実験の詳細については文献(S. Watanabe, T. Naito
and T. Chikama,“Compensation of Chromatic disper
sion in a single-mode fiber by opticalphase conjug
ation", IEEE photon. Technol. Lett., 5, 92-95, 199
3.)に示されている。
あるが、周波数分割多重された複数の信号光に対しても
本発明を適用可能である。次に、本発明を実施し得るこ
とを実証するための実験及びその結果を説明する。この
実証実験の詳細については文献(S. Watanabe, T. Naito
and T. Chikama,“Compensation of Chromatic disper
sion in a single-mode fiber by opticalphase conjug
ation", IEEE photon. Technol. Lett., 5, 92-95, 199
3.)に示されている。
【０１１１】図１１は実証実験に用いられたシステムの
ブロック図である。信号光源８１としては、発振波長λ
S ＝１５４６ｎｍで駆動される３電極λ／４シフト型の
ＤＦＢ−ＬＤ（分布帰還型レーザダイオード）が使用さ
れた。
ブロック図である。信号光源８１としては、発振波長λ
S ＝１５４６ｎｍで駆動される３電極λ／４シフト型の
ＤＦＢ−ＬＤ（分布帰還型レーザダイオード）が使用さ
れた。
【０１１２】このＤＦＢ−ＬＤの詳細については、文献
(S. Ogita, Y. Kotaki, M. Matsuda, Y. Kuwahara, H.
Onaka, H. Miyata, and H. Ishikawa,“FM response of
narrow-linewidth, multielectrode λ/4 shift DFB l
aser", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 2, pp.165
-166, 1990.)に示されている。
(S. Ogita, Y. Kotaki, M. Matsuda, Y. Kuwahara, H.
Onaka, H. Miyata, and H. Ishikawa,“FM response of
narrow-linewidth, multielectrode λ/4 shift DFB l
aser", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 2, pp.165
-166, 1990.)に示されている。
【０１１３】信号光の変調は、送信光源８１を５Ｇｂ／
ｓＮＲＺデータ列（ＰＮ：２7 −１）で直接変調され
た。変調方式は連続位相周波数シフトキーイング（ＣＰ
ＦＳＫ）であり、変調指数は０．８７に設定された。
ｓＮＲＺデータ列（ＰＮ：２7 −１）で直接変調され
た。変調方式は連続位相周波数シフトキーイング（ＣＰ
ＦＳＫ）であり、変調指数は０．８７に設定された。
【０１１４】光強度が＋９．１ｄＢｍの信号光が図１の
光伝送路２に相当するシングルモードファイバ８２（損
失：０．２３ｄＢ／ｋｍ) に供給された。シングルモー
ドファイバ８２の長さＬ1 は８０ｋｍであり、波長λS
における分散Ｄ1 は１３２４ｐｓ／ｎｍであった。
光伝送路２に相当するシングルモードファイバ８２（損
失：０．２３ｄＢ／ｋｍ) に供給された。シングルモー
ドファイバ８２の長さＬ1 は８０ｋｍであり、波長λS
における分散Ｄ1 は１３２４ｐｓ／ｎｍであった。
【０１１５】シングルモードファイバ８２により伝送さ
れた信号光は、位相共役光発生器８３に供給され、ここ
で波長λC が１５５２ｎｍである位相共役光に変換され
た。発生した位相共役光は、図１の光伝送路４に対応す
るシングルモードファイバ８４により伝送され光カプラ
８７でローカル光源８５から偏光制御器８６を介して供
給されたローカル光とともにヘテロダイン受信機８８に
供給された。
れた信号光は、位相共役光発生器８３に供給され、ここ
で波長λC が１５５２ｎｍである位相共役光に変換され
た。発生した位相共役光は、図１の光伝送路４に対応す
るシングルモードファイバ８４により伝送され光カプラ
８７でローカル光源８５から偏光制御器８６を介して供
給されたローカル光とともにヘテロダイン受信機８８に
供給された。
【０１１６】シングルモードファイバ８４の損失特性は
シングルモードファイバ８２のそれと同等であり、その
長さＬ2 は７２ｋｍ、波長λC での分散Ｄ2 は１２０３
ｐｓ／ｎｍであった。
シングルモードファイバ８２のそれと同等であり、その
長さＬ2 は７２ｋｍ、波長λC での分散Ｄ2 は１２０３
ｐｓ／ｎｍであった。
【０１１７】図１２は図１１の位相共役光発生器８３の
ブロック図である。供給された信号光はＥｒドープファ
イバを備えた光増幅器９１により増幅され、半値全幅が
３ｎｍである光フィルタ９２を通過しさらに偏光制御器
９３で偏光状態を制御された後、光カプラ９４で励起光
源９５からの励起光源と合流された。励起光源９５とし
ては、波長λP ＝１５４９ｎｍで動作する３電極型のＤ
ＦＢ−ＬＤが用いられた。
ブロック図である。供給された信号光はＥｒドープファ
イバを備えた光増幅器９１により増幅され、半値全幅が
３ｎｍである光フィルタ９２を通過しさらに偏光制御器
９３で偏光状態を制御された後、光カプラ９４で励起光
源９５からの励起光源と合流された。励起光源９５とし
ては、波長λP ＝１５４９ｎｍで動作する３電極型のＤ
ＦＢ−ＬＤが用いられた。
【０１１８】光カプラ９４で合流された光は次いで長さ
が２３ｋｍで損失が０．２５ｄＢ／ｋｍである分散シフ
トファイバ９６に供給され、この分散シフトファイバ９
６内においては、非縮退型の前方４光波混合プロセスに
よって、周波数が低い方向に変換された位相共役光が発
生した。
が２３ｋｍで損失が０．２５ｄＢ／ｋｍである分散シフ
トファイバ９６に供給され、この分散シフトファイバ９
６内においては、非縮退型の前方４光波混合プロセスに
よって、周波数が低い方向に変換された位相共役光が発
生した。
【０１１９】分散シフトファイバ９６に供給された信号
光及び励起光の強度はそれぞれ＋６．１ｄＢｍ及び＋
７．４ｄＢｍであった。分散シフトファイバ９６の零分
散波長は、良好な位相整合を達成するために、λP に一
致する１５４９ｎｍに設定された。
光及び励起光の強度はそれぞれ＋６．１ｄＢｍ及び＋
７．４ｄＢｍであった。分散シフトファイバ９６の零分
散波長は、良好な位相整合を達成するために、λP に一
致する１５４９ｎｍに設定された。
【０１２０】発生した位相共役光は次いで通過帯域の半
値全幅が０．７ｎｍの光フィルタ９７を通過した後、さ
らに光増幅器９８で増幅されて図１１のシングルモード
ファイバ８４に供給された。
値全幅が０．７ｎｍの光フィルタ９７を通過した後、さ
らに光増幅器９８で増幅されて図１１のシングルモード
ファイバ８４に供給された。
【０１２１】図１３は図１２の分散シフトファイバ９６
の出力光のスペクトルを示している。Ａで示されるピー
クは位相共役光についてのもの、Ｂで示されるピークは
励起光についてのもの、Ｃで示されるピークは信号光に
ついてのもの、Ｄで示されるピークは周波数が高まる方
向に変換された励起光についてのものである。
の出力光のスペクトルを示している。Ａで示されるピー
クは位相共役光についてのもの、Ｂで示されるピークは
励起光についてのもの、Ｃで示されるピークは信号光に
ついてのもの、Ｄで示されるピークは周波数が高まる方
向に変換された励起光についてのものである。
【０１２２】位相共役光のパワーは−１９．０ｄＢｍで
あって、この値は信号光からの変換効率−２５．１ｄＢ
に相当している。Ｂで示される励起光の強度レベルとＣ
で示される信号光の強度レベルはほぼ一致していた。Ａ
のピークがＤのピークに比べて十分高いレベルであった
という結果は、励起光の波長を分散シフトファイバ９６
の零分散波長に一致させたことで良好な位相整合が達成
されたことを示している。
あって、この値は信号光からの変換効率−２５．１ｄＢ
に相当している。Ｂで示される励起光の強度レベルとＣ
で示される信号光の強度レベルはほぼ一致していた。Ａ
のピークがＤのピークに比べて十分高いレベルであった
という結果は、励起光の波長を分散シフトファイバ９６
の零分散波長に一致させたことで良好な位相整合が達成
されたことを示している。
【０１２３】受信側において、ローカル光源８５として
波長λL ＝１５５２ｎｍで駆動される３電極型のＤＦＢ
−ＬＤが採用された。また、ヘテロダイン受信機８８に
おいては、バランス型の光／電気変換器が使用された。
ヘテロダイン検波信号はフィルタを通過した後遅延型の
復調器により復調された。中間周波信号の中心周波数は
８．７ＧＨｚに設定され、位相共役光のビートスペクト
ルの半値全幅は約６ＭＨｚであった。
波長λL ＝１５５２ｎｍで駆動される３電極型のＤＦＢ
−ＬＤが採用された。また、ヘテロダイン受信機８８に
おいては、バランス型の光／電気変換器が使用された。
ヘテロダイン検波信号はフィルタを通過した後遅延型の
復調器により復調された。中間周波信号の中心周波数は
８．７ＧＨｚに設定され、位相共役光のビートスペクト
ルの半値全幅は約６ＭＨｚであった。
【０１２４】図１４は実験により得られたビット誤り率
特性を示す図である。黒塗りの三角印は送信光源８１か
らの信号光を５ｍの光伝送路を介して直接受信部に伝送
したときの特性を表し、黒塗りの丸印は送信光源８１か
らの信号光を５ｍの光伝送路と位相共役光発生器８３と
を介して受信側に伝送したときの特性を表し、白抜きの
丸印は図１１のシステムを動作させたときの特性を表
し、白抜きの三角印は図１１のシステムから位相共役光
発生器８３を除いて動作させたときの特性を表してい
る。
特性を示す図である。黒塗りの三角印は送信光源８１か
らの信号光を５ｍの光伝送路を介して直接受信部に伝送
したときの特性を表し、黒塗りの丸印は送信光源８１か
らの信号光を５ｍの光伝送路と位相共役光発生器８３と
を介して受信側に伝送したときの特性を表し、白抜きの
丸印は図１１のシステムを動作させたときの特性を表
し、白抜きの三角印は図１１のシステムから位相共役光
発生器８３を除いて動作させたときの特性を表してい
る。
【０１２５】５ｍの光伝送路を用い位相共役光発生器８
３を用いなかったときの受信感度は、ビット誤り率１０
-9で−４２．５ｄＢｍであり、信号光の１５２ｋｍ（シ
ングルモードファイバ８２及び８４の長さの和に相当）
の伝送に際しての分散によるパワーペナルティは１．６
ｄＢであった。尚、位相共役光発生器８３を用いない場
合の測定に際してのローカル光源８５の発振波長は１５
４６ｎｍであった。
３を用いなかったときの受信感度は、ビット誤り率１０
-9で−４２．５ｄＢｍであり、信号光の１５２ｋｍ（シ
ングルモードファイバ８２及び８４の長さの和に相当）
の伝送に際しての分散によるパワーペナルティは１．６
ｄＢであった。尚、位相共役光発生器８３を用いない場
合の測定に際してのローカル光源８５の発振波長は１５
４６ｎｍであった。
【０１２６】図１１のシステムにより位相共役光発生器
８３を用いることにより、パワーペナルティは０．８ｄ
Ｂ改善された。尚、５ｍの光伝送路を用いた場合におい
て、位相共役光発生器８３未使用時に対して使用時のパ
ワーペナルティが０．６ｄＢ劣化しているのは、位相共
役光発生器８３において信号対雑音比が劣化しているか
らであると考えられる。
８３を用いることにより、パワーペナルティは０．８ｄ
Ｂ改善された。尚、５ｍの光伝送路を用いた場合におい
て、位相共役光発生器８３未使用時に対して使用時のパ
ワーペナルティが０．６ｄＢ劣化しているのは、位相共
役光発生器８３において信号対雑音比が劣化しているか
らであると考えられる。
【０１２７】図１１のシングルモードファイバ８２及び
８４間の分散の差を考慮すると、以上の実験結果は、位
相共役光発生器８３の使用により効果的な分散の補償が
達成されたことを示している。
８４間の分散の差を考慮すると、以上の実験結果は、位
相共役光発生器８３の使用により効果的な分散の補償が
達成されたことを示している。
【０１２８】ところで、信号光が強度変調或いは振幅変
調されてなる光パルス（複数の光パルスからなるパルス
列を含む。）である場合、波長分散以外の原因によって
パルス波形が歪むことがある。このような例としては、
（１）波長分散と光カー効果の相乗効果による波形歪
み、（２）光増幅多中継伝送における光アンプのＡＳＥ
雑音の累積によるランダムな位相揺らぎによる波形歪
み、等が顕著なものとして考えられる。以下、こうした
波長分散以外の原因によるパルス波形の歪みにも対処し
得る実施例を説明する。（１）について 光パルスが分散媒質中を伝送する場合を考える。図１５
に示したように、チャープしていないパルスが分散媒質
を透過する際、正常分散媒質（∂2 β／∂ω2＞０）の
場合には、パルスの立ち上がりにおいて低周波側にシフ
トし、立ち下がりにおいて高周波側にシフトする（いわ
ゆるアップ・チャーピング）。一方、異常分散媒質（∂
2 β／∂ω2 ＜０）の場合には、パルスの立ち上がりに
おいて高周波側にシフトし、立ち下がりにおいて低周波
側にシフトする（いわゆるダウン・チャーピング）。そ
して、正常分散媒質においては波長が長い程群速度が速
く、異常分散媒質においては波長が短い程群速度が速い
ため、いずれの場合にもパルス幅は拡がることになる。
調されてなる光パルス（複数の光パルスからなるパルス
列を含む。）である場合、波長分散以外の原因によって
パルス波形が歪むことがある。このような例としては、
（１）波長分散と光カー効果の相乗効果による波形歪
み、（２）光増幅多中継伝送における光アンプのＡＳＥ
雑音の累積によるランダムな位相揺らぎによる波形歪
み、等が顕著なものとして考えられる。以下、こうした
波長分散以外の原因によるパルス波形の歪みにも対処し
得る実施例を説明する。（１）について 光パルスが分散媒質中を伝送する場合を考える。図１５
に示したように、チャープしていないパルスが分散媒質
を透過する際、正常分散媒質（∂2 β／∂ω2＞０）の
場合には、パルスの立ち上がりにおいて低周波側にシフ
トし、立ち下がりにおいて高周波側にシフトする（いわ
ゆるアップ・チャーピング）。一方、異常分散媒質（∂
2 β／∂ω2 ＜０）の場合には、パルスの立ち上がりに
おいて高周波側にシフトし、立ち下がりにおいて低周波
側にシフトする（いわゆるダウン・チャーピング）。そ
して、正常分散媒質においては波長が長い程群速度が速
く、異常分散媒質においては波長が短い程群速度が速い
ため、いずれの場合にもパルス幅は拡がることになる。
【０１２９】他方、光の強度が大きい場合には、光カー
効果によって屈折率が
効果によって屈折率が
【０１３０】
【数１６】
【０１３１】だけ変化する。ここに、ｎ2 ＝χ(3) ／２
ε0 ｎは非線形屈折率とよばれる量であり、シリカファ
イバの場合には３．２×１０-16 cm2 ／Ｗ程度の大きさ
である。光パルスが光カー効果を受けると、
ε0 ｎは非線形屈折率とよばれる量であり、シリカファ
イバの場合には３．２×１０-16 cm2 ／Ｗ程度の大きさ
である。光パルスが光カー効果を受けると、
【０１３２】
【数１７】
【０１３３】だけスペクトルが拡散する。ここにΔｚは
相互作用長である。これを自己位相変調(Self-phase mo
julation: SPM)と称している。ＳＰＭにより光パルスの
立ち上がりにおいては低周波側にシフトし、立ち下がり
においては高周波側にシフトする（アップ・チャーピン
グ）。そのため、この光パルスが分散媒質中で光カー効
果を受けると、正常分散媒質の場合にはパルスが拡散す
るが、異常分散媒質の場合にはパルス圧縮が起きる。
相互作用長である。これを自己位相変調(Self-phase mo
julation: SPM)と称している。ＳＰＭにより光パルスの
立ち上がりにおいては低周波側にシフトし、立ち下がり
においては高周波側にシフトする（アップ・チャーピン
グ）。そのため、この光パルスが分散媒質中で光カー効
果を受けると、正常分散媒質の場合にはパルスが拡散す
るが、異常分散媒質の場合にはパルス圧縮が起きる。
【０１３４】従って、上記の波長分散の効果を考え合わ
せると、正常分散媒質の場合には大きなパルス拡散が発
生し、異常分散媒質の場合には波長分散によるパルス拡
散とＳＰＭによるパルス圧縮が相殺しあい、どちらか効
果の大きなものが残ることになる。特に、これら２つの
効果をバランスさせたものが光ソリトンである。
せると、正常分散媒質の場合には大きなパルス拡散が発
生し、異常分散媒質の場合には波長分散によるパルス拡
散とＳＰＭによるパルス圧縮が相殺しあい、どちらか効
果の大きなものが残ることになる。特に、これら２つの
効果をバランスさせたものが光ソリトンである。
【０１３５】一般に、異常分散媒質においてＳＰＭによ
るパルス圧縮を加えた方がよいように考えがちである
が、最近光アンプを用いて高いレベルの光パワーで伝送
するようになったことと、分散シフトファイバの開発に
より比較的小さな波長分散値が実現できるようになった
こととから、いちがいにパルス圧縮を加えた方がよいと
も言えなくなってきた。
るパルス圧縮を加えた方がよいように考えがちである
が、最近光アンプを用いて高いレベルの光パワーで伝送
するようになったことと、分散シフトファイバの開発に
より比較的小さな波長分散値が実現できるようになった
こととから、いちがいにパルス圧縮を加えた方がよいと
も言えなくなってきた。
【０１３６】つまり、パルス圧縮効果が大きくなり過ぎ
て大きな波形歪みが発生するのである。特に、ＮＲＺパ
ルスの場合には、パルスの立ち上がり、立ち下がり部分
においてのみパルス圧縮がおきるため、急激な波形変化
や、極端な場合には、立ち下がり部分が立ち上がり部分
を追い抜き、パルスが３つに分裂するようなことも起き
る。この様子を図１６に示す。
て大きな波形歪みが発生するのである。特に、ＮＲＺパ
ルスの場合には、パルスの立ち上がり、立ち下がり部分
においてのみパルス圧縮がおきるため、急激な波形変化
や、極端な場合には、立ち下がり部分が立ち上がり部分
を追い抜き、パルスが３つに分裂するようなことも起き
る。この様子を図１６に示す。
【０１３７】こうした問題に対しても本発明は効果があ
ると考えられる。図１７の構成において考える（ここで
は伝送路は異常分散媒質とした）。構成は図１の基本構
成と同じである。ここで、ＰＣは位相共役光発生装置を
表す。ただし、波長分散のみの補償では、２つの伝送路
の全分散値を等しくするだけでよかったが、ＳＰＭの効
果も補償するためには、伝送路の非線形屈折率の値や光
パワーの値を制御することが望ましい。このとき、信号
光と位相共役光のスペクトルが反転することから、分散
による波形歪みもＳＰＭによる波形歪みも補償されるこ
とになる。波長分散の補償条件は(13)式であり、ＳＰＭ
の補償条件は、以下の考察から明らかになる。
ると考えられる。図１７の構成において考える（ここで
は伝送路は異常分散媒質とした）。構成は図１の基本構
成と同じである。ここで、ＰＣは位相共役光発生装置を
表す。ただし、波長分散のみの補償では、２つの伝送路
の全分散値を等しくするだけでよかったが、ＳＰＭの効
果も補償するためには、伝送路の非線形屈折率の値や光
パワーの値を制御することが望ましい。このとき、信号
光と位相共役光のスペクトルが反転することから、分散
による波形歪みもＳＰＭによる波形歪みも補償されるこ
とになる。波長分散の補償条件は(13)式であり、ＳＰＭ
の補償条件は、以下の考察から明らかになる。
【０１３８】前述の(5) 式を(6) 式に展開するに際し
て、光カー効果により生じる項を考慮すると、(6),(7),
(10),(11),(12)式は、それぞれ次に示すように(6′),
(7′),(10 ′), (11′), (12′) 式に変形される。
て、光カー効果により生じる項を考慮すると、(6),(7),
(10),(11),(12)式は、それぞれ次に示すように(6′),
(7′),(10 ′), (11′), (12′) 式に変形される。
【０１３９】
【数１８】
【０１４０】ここで、
【０１４１】
【数１９】
【０１４２】である。従って、非線形効果（光カー効
果）が小さくて無視することができる場合には、前述の
(13)式の条件が満足されるときに波長分散が補償される
のである。
果）が小さくて無視することができる場合には、前述の
(13)式の条件が満足されるときに波長分散が補償される
のである。
【０１４３】次に、光カー効果の影響を無視することが
できない場合には、波長分散と光カー効果の非線形作用
によりパルスの形状が歪む。このパルス形状の歪は、
(20の4)式におけるΦ1 （Ω，Ｌ1 ）と (20の5)式にお
けるΦ2 （Ω，Ｌ2 ）を等しくすることにより補償する
ことができる。ここでは、最も簡単な近似として、各々
の影響を独立に補償することを考える。
できない場合には、波長分散と光カー効果の非線形作用
によりパルスの形状が歪む。このパルス形状の歪は、
(20の4)式におけるΦ1 （Ω，Ｌ1 ）と (20の5)式にお
けるΦ2 （Ω，Ｌ2 ）を等しくすることにより補償する
ことができる。ここでは、最も簡単な近似として、各々
の影響を独立に補償することを考える。
【０１４４】この場合、波長分散の補償については前述
と同様であり、光カー効果による影響は、以下の条件が
なりたてば補償されることになる。
と同様であり、光カー効果による影響は、以下の条件が
なりたてば補償されることになる。
【０１４５】
【数２０】
【０１４６】ここで、第１の光ファイバ（図１の光伝送
路２に対応）及び第２の光ファイバ（図１の光伝送路４
に対応）の損失係数をそれぞれα1 及びα2 とすると、
路２に対応）及び第２の光ファイバ（図１の光伝送路４
に対応）の損失係数をそれぞれα1 及びα2 とすると、
【０１４７】
【数２１】
【０１４８】と書けるから、求める条件は、次の (20の
9)式で与えられる。
9)式で与えられる。
【０１４９】
【数２２】
【０１５０】ここにＰS は第１の光ファイバ内での信号
光の平均パワーを表し、ＰC は第２の光ファイバ内での
位相共役光の平均パワーを表す。即ち、ＰS 及びＰC は
次の(20の10) 式及び (20の11) 式で与えられる。
光の平均パワーを表し、ＰC は第２の光ファイバ内での
位相共役光の平均パワーを表す。即ち、ＰS 及びＰC は
次の(20の10) 式及び (20の11) 式で与えられる。
【０１５１】
【数２３】
【０１５２】このように、(13)式を満足させて波長分散
を補償した上で、第１の光ファイバにおける非線形屈折
率と平均パワーと光周波数とファイバ長との積を第２の
光ファイバにおける非線形屈折率と平均パワーと光周波
数とファイバ長との積に等しく設定しておくことによ
り、光カー効果によるパルス歪の補償も可能になる。
を補償した上で、第１の光ファイバにおける非線形屈折
率と平均パワーと光周波数とファイバ長との積を第２の
光ファイバにおける非線形屈折率と平均パワーと光周波
数とファイバ長との積に等しく設定しておくことによ
り、光カー効果によるパルス歪の補償も可能になる。
【０１５３】以上の各式において、ｎ21及びｎ22はそれ
ぞれ第１及び第２の光ファイバの非線形屈折率を表し、
Ａeff は光ファイバの有効コア面積を表す。(20の9)式
より、もしも２つの伝送路が同じ非線形屈折率をもち、
信号光と位相共役光の周波数が等しい（縮退４光波混
合：ωS ＝ωC ）場合には、同じ長さにして、平均パワ
ーを等しくすればよいことになる。しかし、実際には各
パラメータは微妙に異なるし、信号光と位相共役光の入
力波形は異なる（なぜなら位相共役光は歪んだ波形の線
形変換光であるから）ため、各光パルスのピーク・パワ
ーが異なることになり、結果として光カー効果の大きさ
が異なり、その補償に限界がでる。実際には、各パラメ
ータ（特に平均パワーと長さ）を調整して最適化（波長
分散の補償との整合も考慮して）を行うのが望ましい。
ぞれ第１及び第２の光ファイバの非線形屈折率を表し、
Ａeff は光ファイバの有効コア面積を表す。(20の9)式
より、もしも２つの伝送路が同じ非線形屈折率をもち、
信号光と位相共役光の周波数が等しい（縮退４光波混
合：ωS ＝ωC ）場合には、同じ長さにして、平均パワ
ーを等しくすればよいことになる。しかし、実際には各
パラメータは微妙に異なるし、信号光と位相共役光の入
力波形は異なる（なぜなら位相共役光は歪んだ波形の線
形変換光であるから）ため、各光パルスのピーク・パワ
ーが異なることになり、結果として光カー効果の大きさ
が異なり、その補償に限界がでる。実際には、各パラメ
ータ（特に平均パワーと長さ）を調整して最適化（波長
分散の補償との整合も考慮して）を行うのが望ましい。
【０１５４】伝送路の損失が大きい場合、伝送路内で大
きなパワー変動があるために、ＰＣの前後での光カー効
果に対して時間反転の性質から大きく逸脱してしまい、
結果として補償が不十分となる。このような場合には、
途中にいくつかの光アンプを設置して小さな損失を小さ
な利得で補償し、できるだけ小さなパワー変動に抑える
ようにするのが望ましい。こうすることにより、上記の
平均パワーによる近似に近い条件が達成され、十分な補
償が可能となる。
きなパワー変動があるために、ＰＣの前後での光カー効
果に対して時間反転の性質から大きく逸脱してしまい、
結果として補償が不十分となる。このような場合には、
途中にいくつかの光アンプを設置して小さな損失を小さ
な利得で補償し、できるだけ小さなパワー変動に抑える
ようにするのが望ましい。こうすることにより、上記の
平均パワーによる近似に近い条件が達成され、十分な補
償が可能となる。
【０１５５】また、伝送路に損失がない場合、或いは分
布定数型の光アンプにより伝送路の損失を補償しながら
伝送する場合には、時間反転条件が成り立つ結果、理想
的な波形歪みの補償が実現できることはいうまでもな
い。
布定数型の光アンプにより伝送路の損失を補償しながら
伝送する場合には、時間反転条件が成り立つ結果、理想
的な波形歪みの補償が実現できることはいうまでもな
い。
【０１５６】ところで、図１７の構成では、ＰＣを伝送
路の途中に設けて中継器として使用しているが、本発明
はこれに限定されない。例えば、ＰＣを受信機の近くに
設けて、プリアンプとして使用してもよい。プリアンプ
は、通常送信機及び受信機から遠方に位置する中継器に
比べて管理が容易である。尚、波長分散及び光カー効果
の影響を補償したシステムの具体例については後述す
る。
路の途中に設けて中継器として使用しているが、本発明
はこれに限定されない。例えば、ＰＣを受信機の近くに
設けて、プリアンプとして使用してもよい。プリアンプ
は、通常送信機及び受信機から遠方に位置する中継器に
比べて管理が容易である。尚、波長分散及び光カー効果
の影響を補償したシステムの具体例については後述す
る。
【０１５７】前述の(13)式を、分散値として通常用いら
れるＤ値を用いて書き直すと次式が得られる。ここで、
λS 及びλC はそれぞれ信号光及び位相共役光の波長で
ある。
れるＤ値を用いて書き直すと次式が得られる。ここで、
λS 及びλC はそれぞれ信号光及び位相共役光の波長で
ある。
【０１５８】
【数２４】
【０１５９】例えば、いまωS ≒ωC であるとし、第１
の光伝送路としてＤ1 ＝１．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散
シフトファイバを用い、これをＤ2 ＝１８ｐｓ／ｎｍ／
ｋｍの第２の光伝送路により補償することを考える。こ
のようなファイバは１５５０ｎｍ帯での分散シフトファ
イバを異常分散領域で用いるとともに、ゼロ分散波長が
１３１０ｎｍ帯のシングルモードファイバを１５５０ｎ
ｍで用いることによって容易に実現可能である。この場
合、Ｄ2 ／Ｄ1 ＝１０であるから、 (20の12)式よりＬ
2 はＬ1 のおよそ１／１０倍に設定することになる。す
なわち、もしもＬ1 ＝１００ｋｍならばＬ2 ＝１０ｋ
ｍ、Ｌ1 ＝１０００ｋｍならばＬ2 ＝１００ｋｍに設定
できる。このとき、２つのファイバの非線形屈折率がさ
ほど違わないとすれば、第２の光伝送路における位相共
役光の平均光強度を第１の光伝送路における信号光の平
均光強度の約１０倍の値に設定することにより、光カー
効果による波形歪みの補償が可能になる。
の光伝送路としてＤ1 ＝１．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散
シフトファイバを用い、これをＤ2 ＝１８ｐｓ／ｎｍ／
ｋｍの第２の光伝送路により補償することを考える。こ
のようなファイバは１５５０ｎｍ帯での分散シフトファ
イバを異常分散領域で用いるとともに、ゼロ分散波長が
１３１０ｎｍ帯のシングルモードファイバを１５５０ｎ
ｍで用いることによって容易に実現可能である。この場
合、Ｄ2 ／Ｄ1 ＝１０であるから、 (20の12)式よりＬ
2 はＬ1 のおよそ１／１０倍に設定することになる。す
なわち、もしもＬ1 ＝１００ｋｍならばＬ2 ＝１０ｋ
ｍ、Ｌ1 ＝１０００ｋｍならばＬ2 ＝１００ｋｍに設定
できる。このとき、２つのファイバの非線形屈折率がさ
ほど違わないとすれば、第２の光伝送路における位相共
役光の平均光強度を第１の光伝送路における信号光の平
均光強度の約１０倍の値に設定することにより、光カー
効果による波形歪みの補償が可能になる。
【０１６０】また、位相共役光と信号光の平均光強度が
ほぼ等しい場合には、第１及び第２の光伝送路の長さの
違いに応じて、 (20の9)式を満足するように、非線形屈
折率を設定すればよい。非線形屈折率が大きいファイバ
として、カルコゲナイトガラスからなるファイバが知ら
れている。（２）について 信号光が強度変調或いは振幅変調されてなる光パルスで
ある場合に波長分散以外の原因によってパルス波形が歪
む現象は、特に、多数の光増幅器を用いて多段光増幅中
継を行う場合に顕著であり、その対策が要望されてい
る。
ほぼ等しい場合には、第１及び第２の光伝送路の長さの
違いに応じて、 (20の9)式を満足するように、非線形屈
折率を設定すればよい。非線形屈折率が大きいファイバ
として、カルコゲナイトガラスからなるファイバが知ら
れている。（２）について 信号光が強度変調或いは振幅変調されてなる光パルスで
ある場合に波長分散以外の原因によってパルス波形が歪
む現象は、特に、多数の光増幅器を用いて多段光増幅中
継を行う場合に顕著であり、その対策が要望されてい
る。
【０１６１】図１８は、本発明を適用可能な光増幅中継
システムのブロック図である。光送信機１から出力され
た信号光は、その途中に１つ又は複数の光増幅器１０１
が挿入された光伝送路２を介して光中継器１０２に供給
される。光中継器１０２で波形整形、増幅、タイミング
調整等の処理をなされた信号光は、その途中に１つ又は
複数の光増幅器１０３が挿入された光伝送路４を介して
光受信機５に伝送される。
システムのブロック図である。光送信機１から出力され
た信号光は、その途中に１つ又は複数の光増幅器１０１
が挿入された光伝送路２を介して光中継器１０２に供給
される。光中継器１０２で波形整形、増幅、タイミング
調整等の処理をなされた信号光は、その途中に１つ又は
複数の光増幅器１０３が挿入された光伝送路４を介して
光受信機５に伝送される。
【０１６２】光中継器１０２が位相共役光発生手段３
（図１参照）を含む場合に波長分散が補償されることは
これまでに説明した通りである。伝送距離が長くなっ
て、図１８に示されるように、１つ又は複数の光増幅器
を用いて信号光を伝送する場合、各光増幅器において生
じる自然放出光（ＡＳＥ）による微小な振幅揺らぎが信
号光に付加され、信号光自らのパワーによる光カー効果
によって生じる位相シフトのランダム化（所謂自己位相
変調（ＳＰＭ））や、信号光を励起光とする自然放出光
の４光波混合過程を通じて、信号光のスペクトルが拡散
する。その結果がパルス波形の歪みである。
（図１参照）を含む場合に波長分散が補償されることは
これまでに説明した通りである。伝送距離が長くなっ
て、図１８に示されるように、１つ又は複数の光増幅器
を用いて信号光を伝送する場合、各光増幅器において生
じる自然放出光（ＡＳＥ）による微小な振幅揺らぎが信
号光に付加され、信号光自らのパワーによる光カー効果
によって生じる位相シフトのランダム化（所謂自己位相
変調（ＳＰＭ））や、信号光を励起光とする自然放出光
の４光波混合過程を通じて、信号光のスペクトルが拡散
する。その結果がパルス波形の歪みである。
【０１６３】この非線形効果については、特に大陸間の
光海底伝送等の長距離伝送システムにおいて盛んに研究
されている。信号光のパワー及び光増幅器の利得を可能
な限り小さくしたり、狭帯域の光フィルタを用いて自然
放出光を低減すること等が提案されているが、有効な解
決策は未だないのが現状である。
光海底伝送等の長距離伝送システムにおいて盛んに研究
されている。信号光のパワー及び光増幅器の利得を可能
な限り小さくしたり、狭帯域の光フィルタを用いて自然
放出光を低減すること等が提案されているが、有効な解
決策は未だないのが現状である。
【０１６４】図１９は図１８のシステムに適用可能な位
相共役光発生装置のブロック図である。非線形光学媒質
６、励起光源７及び信号光／励起光供給手段８が用いら
れている点は、図１の位相共役光発生手段３と同じであ
る。
相共役光発生装置のブロック図である。非線形光学媒質
６、励起光源７及び信号光／励起光供給手段８が用いら
れている点は、図１の位相共役光発生手段３と同じであ
る。
【０１６５】この例では、光パルスＯＰ１からなる信号
光が信号光／励起光供給手段８を介して非線形光学媒質
６に供給され、一方、励起光源７は光パルスＯＰ２から
なる励起光を、信号光／励起光供給手段８を介して非線
形光学媒質６に供給する。光パルスＯＰ１とＯＰ２は同
期するようにされている。
光が信号光／励起光供給手段８を介して非線形光学媒質
６に供給され、一方、励起光源７は光パルスＯＰ２から
なる励起光を、信号光／励起光供給手段８を介して非線
形光学媒質６に供給する。光パルスＯＰ１とＯＰ２は同
期するようにされている。
【０１６６】そのために、図１９の装置は、光パルスＯ
Ｐ１とＯＰ２が同期するように励起光源７を駆動する駆
動手段１１１をさらに備えている。駆動手段１１１の一
つの構成例は、基準パルスＳＰを出力するパルスジェネ
レータ１１２と、基準パルスＳＰを調整された遅延時間
だけ遅延させて励起光源７に供給する可変遅延回路１１
３と、非線形光学媒質６から出力される位相共役光を第
１及び第２の分岐光に分岐する光分岐回路１１４と、第
１の分岐光を受け、その平均パワーを検出する受光回路
１１５と、受光回路１１５で検出された平均パワーが最
大になるように可変遅延回路１１３における遅延時間を
調整するタイミング回路１１６とを含む。
Ｐ１とＯＰ２が同期するように励起光源７を駆動する駆
動手段１１１をさらに備えている。駆動手段１１１の一
つの構成例は、基準パルスＳＰを出力するパルスジェネ
レータ１１２と、基準パルスＳＰを調整された遅延時間
だけ遅延させて励起光源７に供給する可変遅延回路１１
３と、非線形光学媒質６から出力される位相共役光を第
１及び第２の分岐光に分岐する光分岐回路１１４と、第
１の分岐光を受け、その平均パワーを検出する受光回路
１１５と、受光回路１１５で検出された平均パワーが最
大になるように可変遅延回路１１３における遅延時間を
調整するタイミング回路１１６とを含む。
【０１６７】光分岐回路１１４で分岐された第２の分岐
光は光伝送路４（図１８等参照）に送出される。第１の
分岐光のパワーは第２の分岐光のパワーに比べて十分小
さくてよい。
光は光伝送路４（図１８等参照）に送出される。第１の
分岐光のパワーは第２の分岐光のパワーに比べて十分小
さくてよい。
【０１６８】駆動手段１１１の具体例における動作につ
いては後述する。図１９の位相共役光発生装置を図１８
の光中継器１０２に適用することによって、波長分散が
補償されるという効果が生じる他、波形整形、リタイミ
ング、増幅等が可能になる。波長分散の補償を効果的に
行うためには、図１８のシステムにおいて、光伝送路２
における総分散量と光伝送路４における総分散量とがほ
ぼ等しくなるようにされ、光増幅器１０１の数と光増幅
器１０３の数は例えば等しくされる。
いては後述する。図１９の位相共役光発生装置を図１８
の光中継器１０２に適用することによって、波長分散が
補償されるという効果が生じる他、波形整形、リタイミ
ング、増幅等が可能になる。波長分散の補償を効果的に
行うためには、図１８のシステムにおいて、光伝送路２
における総分散量と光伝送路４における総分散量とがほ
ぼ等しくなるようにされ、光増幅器１０１の数と光増幅
器１０３の数は例えば等しくされる。
【０１６９】また、図１９の装置は、光送信機１と光受
信機５を結ぶ光伝送路における光受信機５に近い所に配
置して使用することもできる。この場合、波形改善等を
行った直後に受信することができるので、高性能な前置
増幅器を提供することができる。或いは、図１９の装置
は光受信機５に含まれていてもよい。その具体例につい
ては後述する。
信機５を結ぶ光伝送路における光受信機５に近い所に配
置して使用することもできる。この場合、波形改善等を
行った直後に受信することができるので、高性能な前置
増幅器を提供することができる。或いは、図１９の装置
は光受信機５に含まれていてもよい。その具体例につい
ては後述する。
【０１７０】尚、図１８においては、光中継器１０２が
１つだけ図示されているが、光送信機１と光受信機５を
結ぶ光伝送路の途中に光中継器を複数設けてもよい。次
に、図１９の装置において波形整形等がなされる原理に
ついて詳細に説明する。図２の説明並びに(14)式乃至(2
0)式から明らかなように、４光波混合においては、励起
光ＥP と信号光ＥS が非線形光学媒質中で相互作用する
結果、ＥP Ｅ S * に比例した物質励起波ができ、これに
よりさらに励起光ＥP がｋI ＝２ｋP−ｋS の方向に自
己回折されてアイドラ光（位相共役光）ＥI が生じる。
結果として、アイドラ光ＥI の複素振幅ＡI （ｔ）は次
式で与えられる。
１つだけ図示されているが、光送信機１と光受信機５を
結ぶ光伝送路の途中に光中継器を複数設けてもよい。次
に、図１９の装置において波形整形等がなされる原理に
ついて詳細に説明する。図２の説明並びに(14)式乃至(2
0)式から明らかなように、４光波混合においては、励起
光ＥP と信号光ＥS が非線形光学媒質中で相互作用する
結果、ＥP Ｅ S * に比例した物質励起波ができ、これに
よりさらに励起光ＥP がｋI ＝２ｋP−ｋS の方向に自
己回折されてアイドラ光（位相共役光）ＥI が生じる。
結果として、アイドラ光ＥI の複素振幅ＡI （ｔ）は次
式で与えられる。
【０１７１】
【数２５】
【０１７２】ここで、ＡP1（ｔ）及びＡP2（ｔ）はそれ
ぞれ励起光パルスの複素振幅を表す。励起光パルスの複
素振幅が２つあるのは、励起光の作用が２光子過程に相
当するからである。つまり、励起光は４光波混合過程に
おいて２光波に相当する。
ぞれ励起光パルスの複素振幅を表す。励起光パルスの複
素振幅が２つあるのは、励起光の作用が２光子過程に相
当するからである。つまり、励起光は４光波混合過程に
おいて２光波に相当する。
【０１７３】(21)式から、アイドラ光（位相共役光）が
信号光パルスと励起光パルスの重なり領域で発生してい
ることがわかる。発生するアイドラ光パルス（位相共役
光パルス）ＩI （ｔ）は次式で与えられる。
信号光パルスと励起光パルスの重なり領域で発生してい
ることがわかる。発生するアイドラ光パルス（位相共役
光パルス）ＩI （ｔ）は次式で与えられる。
【０１７４】
【数２６】
【０１７５】ここに、ＧI0はアイドラ光の利得を表し、
ｔ1 及びｔ2 は励起光パルスの信号光パルスに対する時
間ずれを表す。励起光源が１つである場合には、ｔ1 及
びｔ2は等しい値をとるが、２つの励起光源を用いる場
合を含む一般形においては、ｔ 1 及びｔ2 は必ずしも一
致しない。
ｔ1 及びｔ2 は励起光パルスの信号光パルスに対する時
間ずれを表す。励起光源が１つである場合には、ｔ1 及
びｔ2は等しい値をとるが、２つの励起光源を用いる場
合を含む一般形においては、ｔ 1 及びｔ2 は必ずしも一
致しない。
【０１７６】ここでは、励起光パルスのパルス幅は非線
形光学媒質の応答時間よりも十分に長い場合を想定して
いる。この場合、物質系からの応答は十分に得られ、光
波と媒質との非線形相互作用による分極は定常値に達す
る。
形光学媒質の応答時間よりも十分に長い場合を想定して
いる。この場合、物質系からの応答は十分に得られ、光
波と媒質との非線形相互作用による分極は定常値に達す
る。
【０１７７】従って、発生する位相共役光のパルス幅は
プローブ光（信号光）のパルス幅と等しいか、それより
も短くなる。また、励起光パルスが対称形である場合に
は、供給された信号光のパルス波形が対称形でないとし
ても、発生する位相共役光のパルス波形は対称形に近づ
く。
プローブ光（信号光）のパルス幅と等しいか、それより
も短くなる。また、励起光パルスが対称形である場合に
は、供給された信号光のパルス波形が対称形でないとし
ても、発生する位相共役光のパルス波形は対称形に近づ
く。
【０１７８】このことを確認するために、半値全幅（Ｆ
ＷＨＭ）がＴS の信号光とパルス幅がＴP である矩形波
の励起光パルスとによる４光波混合を考える。但し、各
パルスの中心は時間的に一致している（ｔ1 ＝ｔ2 ＝
０）とする。このとき、(22)式より次式が得られる。
ＷＨＭ）がＴS の信号光とパルス幅がＴP である矩形波
の励起光パルスとによる４光波混合を考える。但し、各
パルスの中心は時間的に一致している（ｔ1 ＝ｔ2 ＝
０）とする。このとき、(22)式より次式が得られる。
【０１７９】
【数２７】
【０１８０】ここで、τは励起光パルスの中心からの時
間ずれを表す。また、簡単のため励起パルスの強度は規
格化した。(23)式の結果を図２０及び図２１に示す。
間ずれを表す。また、簡単のため励起パルスの強度は規
格化した。(23)式の結果を図２０及び図２１に示す。
【０１８１】図２０は、励起光のパルス幅が信号光のパ
ルス幅にほぼ等しいか或いはそれよりも大きい場合にお
ける各光パルスの波形図である。同図において、（Ａ）
は信号光パルス、（Ｂ）は励起光パルス、（Ｃ）は位相
共役光パルスを表す。
ルス幅にほぼ等しいか或いはそれよりも大きい場合にお
ける各光パルスの波形図である。同図において、（Ａ）
は信号光パルス、（Ｂ）は励起光パルス、（Ｃ）は位相
共役光パルスを表す。
【０１８２】励起光のパルス幅が信号光のパルス幅にほ
ぼ等しい場合には、発生した位相共役光のパルス形状は
供給された信号光のパルス形状にほぼ一致する。尚、励
起光のパルス幅が信号光のパルス幅よりも大きい場合に
も、位相共役光のパルス形状は信号光のパルス形状にほ
ぼ一致する。
ぼ等しい場合には、発生した位相共役光のパルス形状は
供給された信号光のパルス形状にほぼ一致する。尚、励
起光のパルス幅が信号光のパルス幅よりも大きい場合に
も、位相共役光のパルス形状は信号光のパルス形状にほ
ぼ一致する。
【０１８３】図２１は励起光のパルス幅が信号光のパル
ス幅よりも小さい場合の各波形図を表す。同図におい
て、（Ａ）は信号光パルス、（Ｂ）は励起光パルス、
（Ｃ）は位相共役光パルスを表す。
ス幅よりも小さい場合の各波形図を表す。同図におい
て、（Ａ）は信号光パルス、（Ｂ）は励起光パルス、
（Ｃ）は位相共役光パルスを表す。
【０１８４】励起光のパルス幅が信号光のパルス幅より
も小さい場合には、発生する位相共役光パルスの形状は
その幅が励起光のパルス幅により制限されたものにな
る。従って、信号光に基づき位相共役光を発生させると
きに、パルス幅を減少させて波形整形を行うことができ
る。
も小さい場合には、発生する位相共役光パルスの形状は
その幅が励起光のパルス幅により制限されたものにな
る。従って、信号光に基づき位相共役光を発生させると
きに、パルス幅を減少させて波形整形を行うことができ
る。
【０１８５】図２０及び図２１による説明においては、
使用する励起光のパルス形状が単純な矩形波であるとし
たが、本発明はこれに限定されず、任意パルス波形の励
起光を用いて信号光に対する波形整形を行うことができ
る。
使用する励起光のパルス形状が単純な矩形波であるとし
たが、本発明はこれに限定されず、任意パルス波形の励
起光を用いて信号光に対する波形整形を行うことができ
る。
【０１８６】図２１により説明した原理に従って、パル
ス波形整形を行う場合、非線形光学媒質に供給される信
号光に対して、供給する励起光を同期させることが要求
される。この同期を行うための駆動手段１１１（図１９
参照）の動作の具体例を説明する。
ス波形整形を行う場合、非線形光学媒質に供給される信
号光に対して、供給する励起光を同期させることが要求
される。この同期を行うための駆動手段１１１（図１９
参照）の動作の具体例を説明する。
【０１８７】パルスジェネレータ１１２が出力した基準
パルスＳＰは、可変遅延回路１１３により、調整された
遅延量だけ遅延されて、タイミングを調整された基準パ
ルスＳＰ′となって励起光源７に供給される。励起光源
７は、例えばレーザダイオードを用いて構成され、供給
された遅延パルスに同期した励起光パルスＯＰ２を出力
する。
パルスＳＰは、可変遅延回路１１３により、調整された
遅延量だけ遅延されて、タイミングを調整された基準パ
ルスＳＰ′となって励起光源７に供給される。励起光源
７は、例えばレーザダイオードを用いて構成され、供給
された遅延パルスに同期した励起光パルスＯＰ２を出力
する。
【０１８８】信号光パルスＯＰ１及び励起光パルスＯＰ
２が非線形光学媒質６に供給されると、信号光パルスＯ
Ｐ１と励起光パルスＯＰ２とが時間軸上で重なり合って
いるときに位相共役光パルスＰＣが非線形光学媒質６か
ら出力される。
２が非線形光学媒質６に供給されると、信号光パルスＯ
Ｐ１と励起光パルスＯＰ２とが時間軸上で重なり合って
いるときに位相共役光パルスＰＣが非線形光学媒質６か
ら出力される。
【０１８９】非線形光学媒質６から出力された位相共役
光パルスＰＣは、その一部を光分岐回路１１４で分岐さ
れ、その分岐光の平均パワーは受光回路１１５によって
検出される。
光パルスＰＣは、その一部を光分岐回路１１４で分岐さ
れ、その分岐光の平均パワーは受光回路１１５によって
検出される。
【０１９０】信号光パルスＯＰ１と励起光パルスＯＰ２
とが完全に同期したときに、受光回路１１５で検出され
る平均パワーが最大になる。従って、受光回路１１５で
検出される平均パワーが最大になるように、タイミング
回路１１６が可変遅延回路１１３における基準パルスＳ
Ｐのタイミングを調整することによって、信号光パルス
ＯＰ１と励起光パルスＯＰ２を同期させることができ
る。
とが完全に同期したときに、受光回路１１５で検出され
る平均パワーが最大になる。従って、受光回路１１５で
検出される平均パワーが最大になるように、タイミング
回路１１６が可変遅延回路１１３における基準パルスＳ
Ｐのタイミングを調整することによって、信号光パルス
ＯＰ１と励起光パルスＯＰ２を同期させることができ
る。
【０１９１】尚、図示はしないが、駆動手段１１１の他
の具体例としては、供給された信号光パルスからクロッ
ク成分を抽出し、このクロック成分に基づき励起光源７
を駆動するように構成されるものがある。
の具体例としては、供給された信号光パルスからクロッ
ク成分を抽出し、このクロック成分に基づき励起光源７
を駆動するように構成されるものがある。
【０１９２】信号光パルスが後述するソリトンパルスで
ある場合には、パルス間の相互作用によりパルス間隔が
変動し、クロック抽出が困難になる場合があるので、こ
のような場合には、図１９に示される駆動手段１１１の
具体例が適している。
ある場合には、パルス間の相互作用によりパルス間隔が
変動し、クロック抽出が困難になる場合があるので、こ
のような場合には、図１９に示される駆動手段１１１の
具体例が適している。
【０１９３】図２２は、図１８の光送信機における信号
光の符号形式（コード）がＮＲＺコードである場合の各
光パルスの波形図である。図１８の光増幅中継システム
における光中継器１０２は、図１９の位相共役光発生装
置を有しているものとする。
光の符号形式（コード）がＮＲＺコードである場合の各
光パルスの波形図である。図１８の光増幅中継システム
における光中継器１０２は、図１９の位相共役光発生装
置を有しているものとする。
【０１９４】図２２において、（Ａ）は光送信機１から
送出される送信信号光パルス、（Ｂ）は光中継器１０２
が受ける伝送信号光パルス、（Ｃ）は光中継器１０２に
おいて供給される励起光パルス、（Ｄ）は光中継器１０
２から送出される位相共役光パルスのそれぞれの波形を
表している。
送出される送信信号光パルス、（Ｂ）は光中継器１０２
が受ける伝送信号光パルス、（Ｃ）は光中継器１０２に
おいて供給される励起光パルス、（Ｄ）は光中継器１０
２から送出される位相共役光パルスのそれぞれの波形を
表している。
【０１９５】信号光パルスがビットレートＢ、幅Ｔ（Ｔ
＝１／Ｂ）のＮＲＺパルスである場合には、同じビット
レートでパルス幅Ｔ′（Ｔ′＜Ｔ）の全オンＲＺパルス
からなる励起光パルスを用いることにより、生成される
位相共役光パルスのパルス幅Ｔ″をＴよりも細くするこ
とができる。
＝１／Ｂ）のＮＲＺパルスである場合には、同じビット
レートでパルス幅Ｔ′（Ｔ′＜Ｔ）の全オンＲＺパルス
からなる励起光パルスを用いることにより、生成される
位相共役光パルスのパルス幅Ｔ″をＴよりも細くするこ
とができる。
【０１９６】図２２の（Ｂ）に示されるように、伝送信
号光パルスのパルス幅が波長分散やＳＰＭの影響により
送信信号光パルスに対比して拡がっている場合には、
Ｔ″≒１／Ｂとなるように波形整形が可能である。ま
た、多くの場合、伝送信号光パルスのタイミングも微妙
にずれているが、このずれも図２２の波形整形過程にお
いて修正される。
号光パルスのパルス幅が波長分散やＳＰＭの影響により
送信信号光パルスに対比して拡がっている場合には、
Ｔ″≒１／Ｂとなるように波形整形が可能である。ま
た、多くの場合、伝送信号光パルスのタイミングも微妙
にずれているが、このずれも図２２の波形整形過程にお
いて修正される。
【０１９７】図２３は信号光がＲＺコードである場合の
各光パルスの波形図である。図２３の（Ａ）〜（Ｄ）は
それぞれ図２２の（Ａ）〜（Ｄ）に対応している。信号
光パルスがビットレートＢ、幅ＴのＲＺパルスである場
合には、同じビットレートでパルス幅Ｔ′（Ｔ′≦Ｔ）
の全オンＲＺパルスからなる励起光パルスを用いること
により、位相共役光パルスのパルス幅Ｔ″をＴよりも小
さくすることができる。
各光パルスの波形図である。図２３の（Ａ）〜（Ｄ）は
それぞれ図２２の（Ａ）〜（Ｄ）に対応している。信号
光パルスがビットレートＢ、幅ＴのＲＺパルスである場
合には、同じビットレートでパルス幅Ｔ′（Ｔ′≦Ｔ）
の全オンＲＺパルスからなる励起光パルスを用いること
により、位相共役光パルスのパルス幅Ｔ″をＴよりも小
さくすることができる。
【０１９８】伝送信号光パルスのパルス幅Ｔが波長分散
やＳＰＭの影響により送信信号光パルスにおける当初の
設定値ｄ／Ｂ（ｄデューティ比）よりも拡がっている場
合には、この方法によりＴ″≒ｄ／Ｂとなるように波形
整形が可能である。
やＳＰＭの影響により送信信号光パルスにおける当初の
設定値ｄ／Ｂ（ｄデューティ比）よりも拡がっている場
合には、この方法によりＴ″≒ｄ／Ｂとなるように波形
整形が可能である。
【０１９９】ここで、このような波形整形をすることの
効果について考える。まず第１に、波形整形によりＳＮ
比が改善される。コヒーレント光を用いた光通信におい
ては、損失を受けても量子雑音によって決まるＳＮ比
（所謂ショット雑音限界）は保存されるので、受信機で
検波した際の送信信号に対するＳＮ比の低下は、主とし
て、光伝送路における付加雑音若しくは隣接パルス間の
干渉又は受信機における熱雑音によってもたらされる。
効果について考える。まず第１に、波形整形によりＳＮ
比が改善される。コヒーレント光を用いた光通信におい
ては、損失を受けても量子雑音によって決まるＳＮ比
（所謂ショット雑音限界）は保存されるので、受信機で
検波した際の送信信号に対するＳＮ比の低下は、主とし
て、光伝送路における付加雑音若しくは隣接パルス間の
干渉又は受信機における熱雑音によってもたらされる。
【０２００】このうちの付加雑音に関しては、光増幅器
が放出するＡＳＥ雑音が最も大きい。また、隣接パルス
間の干渉は、波長分散やＳＰＭによる波形歪みが主な原
因である。
が放出するＡＳＥ雑音が最も大きい。また、隣接パルス
間の干渉は、波長分散やＳＰＭによる波形歪みが主な原
因である。
【０２０１】位相共役光発生装置自身も増幅機能を有し
ていることがあるので、これによる雑音の累積は増加す
る。しかしながら、位相共役光発生装置において波形整
形を行うことにより、隣接パルス間の干渉雑音を減らす
ことが可能になるので、結果としてＳＮ比を回復可能で
ある。この様子を図２４に示す。
ていることがあるので、これによる雑音の累積は増加す
る。しかしながら、位相共役光発生装置において波形整
形を行うことにより、隣接パルス間の干渉雑音を減らす
ことが可能になるので、結果としてＳＮ比を回復可能で
ある。この様子を図２４に示す。
【０２０２】図２４は波形整形の効果の説明図であっ
て、（Ａ）は波形劣化した伝送信号光パルスの波形図、
（Ｂ）は波形整形された位相共役光パルスの波形図を表
している。波形整形によって干渉雑音を除去可能である
ことがわかる。
て、（Ａ）は波形劣化した伝送信号光パルスの波形図、
（Ｂ）は波形整形された位相共役光パルスの波形図を表
している。波形整形によって干渉雑音を除去可能である
ことがわかる。
【０２０３】第２に、本発明による波形整形の結果、伝
送信号光パルスの時間軸上の揺らぎを補正して、リタイ
ミングされた位相共役光パルスを生成することができ
る。従って、この位相共役光パルスを受信側に伝送した
ときに、受信に際しての位相余裕を大きくすることがで
きる。
送信号光パルスの時間軸上の揺らぎを補正して、リタイ
ミングされた位相共役光パルスを生成することができ
る。従って、この位相共役光パルスを受信側に伝送した
ときに、受信に際しての位相余裕を大きくすることがで
きる。
【０２０４】ところで、最近、光ソリトンを用いた光通
信の研究が盛んになされている。光ソリトン通信の場合
にも、信号光は自らの電界の２乗に比例する位相シフト
を受けるが、光増幅中継する場合には、光増幅器のＡＳ
Ｅによるランダムな強度変調によるランダムな位相変調
により、パルスのランダムな群速度揺らぎが発生し、こ
れにより受信パルスのタイミングずれが生じ、伝送特性
が劣化する。
信の研究が盛んになされている。光ソリトン通信の場合
にも、信号光は自らの電界の２乗に比例する位相シフト
を受けるが、光増幅中継する場合には、光増幅器のＡＳ
Ｅによるランダムな強度変調によるランダムな位相変調
により、パルスのランダムな群速度揺らぎが発生し、こ
れにより受信パルスのタイミングずれが生じ、伝送特性
が劣化する。
【０２０５】この劣化による伝送速度と伝送距離の積の
限界はGordon-Haus 限界と呼ばれ、光ソリトン通信の限
界を与えるものとなっている。これを克服するための各
種の方策が検討されているが、いずれもトリッキーなも
のであり、実現にはほど遠い。
限界はGordon-Haus 限界と呼ばれ、光ソリトン通信の限
界を与えるものとなっている。これを克服するための各
種の方策が検討されているが、いずれもトリッキーなも
のであり、実現にはほど遠い。
【０２０６】本発明によると、前述の説明から明らかな
ように、パルスのタイミングを補正することができるの
で、この原理を用いてGordon-Haus 限界を越える伝送を
実現することができる。これを図２５により説明する。
ように、パルスのタイミングを補正することができるの
で、この原理を用いてGordon-Haus 限界を越える伝送を
実現することができる。これを図２５により説明する。
【０２０７】図２５は信号光がソリトンパルスである場
合の各光パルスの波形図である。（Ａ）は送信信号光パ
ルス、（Ｂ）は伝送信号光パルス、（Ｃ）は励起光パル
ス、（Ｄ）は位相共役光パルス、（Ｅ）は出力一定化パ
ルスにそれぞれ対応する。
合の各光パルスの波形図である。（Ａ）は送信信号光パ
ルス、（Ｂ）は伝送信号光パルス、（Ｃ）は励起光パル
ス、（Ｄ）は位相共役光パルス、（Ｅ）は出力一定化パ
ルスにそれぞれ対応する。
【０２０８】光送信機から出力される送信信号光はビッ
トレートＢのソリトンパルスであるとする。この信号光
が伝送された結果、ビットレートがＢ＋ΔＢであるよう
にタイミングが揺らいでいる場合、同じビットレートＢ
の全オンＲＺパルスからなる励起光パルスを用いること
によって、タイミング揺らぎがΔＢよりも小さなソリト
ンパルスからなる位相共役光パルスを生成可能である。
トレートＢのソリトンパルスであるとする。この信号光
が伝送された結果、ビットレートがＢ＋ΔＢであるよう
にタイミングが揺らいでいる場合、同じビットレートＢ
の全オンＲＺパルスからなる励起光パルスを用いること
によって、タイミング揺らぎがΔＢよりも小さなソリト
ンパルスからなる位相共役光パルスを生成可能である。
【０２０９】この場合、発生する位相共役光パルスの波
高は、信号光パルスと励起光パルスのタイミングずれに
依存するので、位相共役光パルスの波高のばらつき（図
２５の（Ｄ）参照）を補償するために、出力一定光増幅
器を用いるのがよい。
高は、信号光パルスと励起光パルスのタイミングずれに
依存するので、位相共役光パルスの波高のばらつき（図
２５の（Ｄ）参照）を補償するために、出力一定光増幅
器を用いるのがよい。
【０２１０】このような光増幅器の例としては、出力飽
和領域にあるファイバ型光増幅器があげられる。或い
は、応答速度の速い半導体型光増幅器の駆動電流へのフ
ィードバックを行うことにより、光増幅器出力が一定に
なるようにしてもよい。さらに、過飽和吸収体と線形光
増幅器を組み合わせたり非線形光学効果を用いて出力一
定光増幅器を構成してもよい。
和領域にあるファイバ型光増幅器があげられる。或い
は、応答速度の速い半導体型光増幅器の駆動電流へのフ
ィードバックを行うことにより、光増幅器出力が一定に
なるようにしてもよい。さらに、過飽和吸収体と線形光
増幅器を組み合わせたり非線形光学効果を用いて出力一
定光増幅器を構成してもよい。
【０２１１】図２６は、図１８のシステムの遠隔操作に
適した改良例を示すブロック図である。光中継器１０
２′に図１６の位相共役光発生装置が適用される点につ
いては図１８のシステムと同じであるが、この例では、
励起光源として、遠隔地に設置されたソリトン光源１２
１を用いている。
適した改良例を示すブロック図である。光中継器１０
２′に図１６の位相共役光発生装置が適用される点につ
いては図１８のシステムと同じであるが、この例では、
励起光源として、遠隔地に設置されたソリトン光源１２
１を用いている。
【０２１２】前述した波形整形の原理においては、励起
光パルスはできるだけ形がきれいで高いパワーであるこ
とが望ましい。ところが、図１８及び図２６に示される
ように、多段の光増幅中継を行う場合には、光中継器を
人が容易に近づくことができない場所（例えば山奥や海
中）に設置されることが多いので、光中継器についての
監視が要求される。
光パルスはできるだけ形がきれいで高いパワーであるこ
とが望ましい。ところが、図１８及び図２６に示される
ように、多段の光増幅中継を行う場合には、光中継器を
人が容易に近づくことができない場所（例えば山奥や海
中）に設置されることが多いので、光中継器についての
監視が要求される。
【０２１３】その一方で、監視機能に関する構成をでき
るだけ簡素にしたいという基本的な要求もある。こうし
た観点から、遠隔地に設置された光中継器に本発明の位
相共役光発生装置を適用しようとする場合には、励起光
パルス用の励起光源を遠隔伝送用に構成することが要求
されるのである。
るだけ簡素にしたいという基本的な要求もある。こうし
た観点から、遠隔地に設置された光中継器に本発明の位
相共役光発生装置を適用しようとする場合には、励起光
パルス用の励起光源を遠隔伝送用に構成することが要求
されるのである。
【０２１４】励起光パルスを遠隔伝送する場合、分散等
の影響による励起光パルスの波形劣化を防止するため
に、励起光パルスをソリトンパルスにすることが望まし
い。ソリトンパルスは光ファイバの波長分散や位相シフ
トとバランスした形で伝送するので、パルス波形を保存
した状態で光中継器に伝送することができる。
の影響による励起光パルスの波形劣化を防止するため
に、励起光パルスをソリトンパルスにすることが望まし
い。ソリトンパルスは光ファイバの波長分散や位相シフ
トとバランスした形で伝送するので、パルス波形を保存
した状態で光中継器に伝送することができる。
【０２１５】但し、パルス幅はパワーの減少に従って拡
がるので、光ファイバの損失が問題になる程遠距離の伝
送を行う場合には、ソリトン光源１２１におけるパルス
幅を予め所要のものよりも狭くしておくか、励起光パル
ス伝送用の光伝送路の途中で光増幅器を用いて伝送損失
を補償する等の対策がなされることが望ましい。
がるので、光ファイバの損失が問題になる程遠距離の伝
送を行う場合には、ソリトン光源１２１におけるパルス
幅を予め所要のものよりも狭くしておくか、励起光パル
ス伝送用の光伝送路の途中で光増幅器を用いて伝送損失
を補償する等の対策がなされることが望ましい。
【０２１６】尚、ソリトン光源は、例えば、次に掲げる
文献に開示された公知技術を用いて構成することができ
る。 (1) G. Eisenstein et al., “Active mode-locking ch
aracteristics of InGaAsP single mode fiber composi
te cavity lasers", IEEE J. Quantum Electron., vol.
QE-22, pp.142-148, 1986. (2) R. S. Tucker et al.,“40 GHz active mode-locki
ng in a 1.5 μm monolithic extended-cavity laser",
Electron. Lett., vol.25, pp.621-622, 1989. (3) M. C. Wu et al.,“Transform-limited 1.4 ps opt
ical pulses from a monolithic colliding-pulse mode
-locked quantum well laser", Appl. Phys. Lett., vo
l. 57, pp.759-761, 1990. (4) M. Suzuki et al., “Transform-limited 14 ps op
tical pulse generationwith 15 GHz repetition rate
by InGaAsP electroabsorption modulator", Electron.
Lett., vol. 28, pp.1007-1008, 1992. (5) K. Iwatsuki et al., “Generation of transform-
limited gain-switchedDFB-LD pulses < 6 ps with lin
ear fiber compression and spectral window",Electro
n. Lett., vol. 27, pp.1981-1982, 1992. (6) K. Smith et al.,“Totally integrated erbium fi
ber soliton laser pumped by laser diode", Electro
n. Lett., vol. 27, pp.244-246, 1991. (7) D. J. Richardson et al.,“Pulse repetition rat
es in passive, selfstarting, femtsecond soliton fi
ber laser", Electron. Lett., vol. 27, pp.1451-145
3, 1991. (8) S. V. Chernikov et al., “Tunable source of 4
ps to 230 fs solitonsat repetition rates from 60-2
00 Gbit/s", OAA'92, Paper PD7, 1992. 本発明の位相共役光発生装置の応用例として、時分割多
重（ＴＤＭ）された光パルスの分離（ＤＥＭＵＸ）への
適用がある。光パルスが高速になるにつれ、実際に変復
調を行うエレクトロニクスの動作速度の限界に近づいて
ゆく。これを打破するための一例として、光ＴＤＭと称
される方法が提案されている。この方法では、光デバイ
スの帯域が十分に広いことを利用している。
文献に開示された公知技術を用いて構成することができ
る。 (1) G. Eisenstein et al., “Active mode-locking ch
aracteristics of InGaAsP single mode fiber composi
te cavity lasers", IEEE J. Quantum Electron., vol.
QE-22, pp.142-148, 1986. (2) R. S. Tucker et al.,“40 GHz active mode-locki
ng in a 1.5 μm monolithic extended-cavity laser",
Electron. Lett., vol.25, pp.621-622, 1989. (3) M. C. Wu et al.,“Transform-limited 1.4 ps opt
ical pulses from a monolithic colliding-pulse mode
-locked quantum well laser", Appl. Phys. Lett., vo
l. 57, pp.759-761, 1990. (4) M. Suzuki et al., “Transform-limited 14 ps op
tical pulse generationwith 15 GHz repetition rate
by InGaAsP electroabsorption modulator", Electron.
Lett., vol. 28, pp.1007-1008, 1992. (5) K. Iwatsuki et al., “Generation of transform-
limited gain-switchedDFB-LD pulses < 6 ps with lin
ear fiber compression and spectral window",Electro
n. Lett., vol. 27, pp.1981-1982, 1992. (6) K. Smith et al.,“Totally integrated erbium fi
ber soliton laser pumped by laser diode", Electro
n. Lett., vol. 27, pp.244-246, 1991. (7) D. J. Richardson et al.,“Pulse repetition rat
es in passive, selfstarting, femtsecond soliton fi
ber laser", Electron. Lett., vol. 27, pp.1451-145
3, 1991. (8) S. V. Chernikov et al., “Tunable source of 4
ps to 230 fs solitonsat repetition rates from 60-2
00 Gbit/s", OAA'92, Paper PD7, 1992. 本発明の位相共役光発生装置の応用例として、時分割多
重（ＴＤＭ）された光パルスの分離（ＤＥＭＵＸ）への
適用がある。光パルスが高速になるにつれ、実際に変復
調を行うエレクトロニクスの動作速度の限界に近づいて
ゆく。これを打破するための一例として、光ＴＤＭと称
される方法が提案されている。この方法では、光デバイ
スの帯域が十分に広いことを利用している。
【０２１７】具体的には、図２７に示されるように、別
チャネルの光パルスを、その一方のタイミングを調整し
ながら一つのチャネルに合流させるのである。一方の信
号光発生器１３１からの信号光パルスＯＰ１１は、光カ
プラ等からなる光マルチプレクサ１３４を介して光伝送
路２に送出される。他方の信号光発生器１３２からの信
号光パルスＯＰ１２は、遅延時間が可変な光遅延回路１
３３を通り光マルチプレクサ１３４を介して光伝送路２
に送出される。
チャネルの光パルスを、その一方のタイミングを調整し
ながら一つのチャネルに合流させるのである。一方の信
号光発生器１３１からの信号光パルスＯＰ１１は、光カ
プラ等からなる光マルチプレクサ１３４を介して光伝送
路２に送出される。他方の信号光発生器１３２からの信
号光パルスＯＰ１２は、遅延時間が可変な光遅延回路１
３３を通り光マルチプレクサ１３４を介して光伝送路２
に送出される。
【０２１８】信号光パルスＯＰ１１とＯＰ１２とが同一
速度であるとすれば、光遅延回路１３３における遅延時
間を適切に設定することによって、光伝送路２に送出さ
れる信号光パルスＯＰ１３の速度を信号光パルスＯＰ１
１及びＯＰ１２の速度の２倍にすることができる。
速度であるとすれば、光遅延回路１３３における遅延時
間を適切に設定することによって、光伝送路２に送出さ
れる信号光パルスＯＰ１３の速度を信号光パルスＯＰ１
１及びＯＰ１２の速度の２倍にすることができる。
【０２１９】このように、図２７に示された光送信機は
高速化に適したものであり、この光ＴＤＭを繰り返し行
うことにより、原理的には伝送速度の上限はない。しか
しながら、いくら高速な信号光パルスを生成することが
できたとしても、光受信機において光パルスの分離（Ｄ
ＥＭＵＸ）を行い得なければ意味がない。本発明の位相
共役光発生装置は、このような光パルスの分離に適用す
ることができる。具体的には次の通りである。
高速化に適したものであり、この光ＴＤＭを繰り返し行
うことにより、原理的には伝送速度の上限はない。しか
しながら、いくら高速な信号光パルスを生成することが
できたとしても、光受信機において光パルスの分離（Ｄ
ＥＭＵＸ）を行い得なければ意味がない。本発明の位相
共役光発生装置は、このような光パルスの分離に適用す
ることができる。具体的には次の通りである。
【０２２０】図２８は、ＴＤＭ光パルス（時分割多重さ
れた光パルス）の分離に適した光受信機の例を示すブロ
ック図である。例えば図２７の光送信機において生成さ
れた高速な信号光パルスＯＰ１３は、光カプラ等からな
る信号光／励起光供給手段８を介して非線形光学媒質６
に供給される。
れた光パルス）の分離に適した光受信機の例を示すブロ
ック図である。例えば図２７の光送信機において生成さ
れた高速な信号光パルスＯＰ１３は、光カプラ等からな
る信号光／励起光供給手段８を介して非線形光学媒質６
に供給される。
【０２２１】励起光源７から信号光／励起光供給手段８
を介して非線形光学媒質６に供給される励起光パルスＯ
Ｐ１４は、信号光パルスＯＰ１３に対して、多重数（こ
の例では２）の逆数に比例した速度を有している。
を介して非線形光学媒質６に供給される励起光パルスＯ
Ｐ１４は、信号光パルスＯＰ１３に対して、多重数（こ
の例では２）の逆数に比例した速度を有している。
【０２２２】励起光源７がパルスジェネレータ１１２か
らの基準パルスＳＰに基づいて駆動される点は、図１９
の位相共役光発生装置におけるのと同じである。この場
合、基準パルスＳＰは前述したような励起光パルスＯＰ
１４が得られるように速度を調整されている。
らの基準パルスＳＰに基づいて駆動される点は、図１９
の位相共役光発生装置におけるのと同じである。この場
合、基準パルスＳＰは前述したような励起光パルスＯＰ
１４が得られるように速度を調整されている。
【０２２３】この構成によると、複数チャネルの低速光
パルスを時分割多重してなる信号光パルスＯＰ１３の
内、励起光パルスＯＰ１４が同期する低速光パルスのみ
について位相共役光パルスＰＣを生じさせることができ
るので、低速パルスのいずれかを選択的に取り出すこと
ができる。つまり、時分割多重された光パルスの分離が
可能になるのである。
パルスを時分割多重してなる信号光パルスＯＰ１３の
内、励起光パルスＯＰ１４が同期する低速光パルスのみ
について位相共役光パルスＰＣを生じさせることができ
るので、低速パルスのいずれかを選択的に取り出すこと
ができる。つまり、時分割多重された光パルスの分離が
可能になるのである。
【０２２４】選択的に取り出された、低速光パルスに対
応する位相共役光ＰＣは、光分岐回路１１４で分岐さ
れ、その分岐光の一方は受信部１４１に供給されてデー
タが再生される。分岐光の他方は、受光回路１１５に供
給され、図１６で説明した原理に従って、励起光パルス
ＯＰ１４と信号光パルスＯＰ１３における低速光パルス
との同期ずれが生じないように、基準パルスＳＰのタイ
ミングが調整される。
応する位相共役光ＰＣは、光分岐回路１１４で分岐さ
れ、その分岐光の一方は受信部１４１に供給されてデー
タが再生される。分岐光の他方は、受光回路１１５に供
給され、図１６で説明した原理に従って、励起光パルス
ＯＰ１４と信号光パルスＯＰ１３における低速光パルス
との同期ずれが生じないように、基準パルスＳＰのタイ
ミングが調整される。
【０２２５】次に図２９及び図３０により、供給される
信号光の偏波状態にかかわらず位相共役光の生成効率を
安定に保つことができる位相共役光発生装置の実施例を
説明する。これらの位相共役光発生装置は、図１のシス
テムにおける位相共役光発生手段３として用いることが
できる他、図１９の装置或いは図２８の光受信機にも適
用可能である。
信号光の偏波状態にかかわらず位相共役光の生成効率を
安定に保つことができる位相共役光発生装置の実施例を
説明する。これらの位相共役光発生装置は、図１のシス
テムにおける位相共役光発生手段３として用いることが
できる他、図１９の装置或いは図２８の光受信機にも適
用可能である。
【０２２６】図２９は位相共役光発生装置の第８実施例
を示す図である。信号光／励起光供給手段としては、光
カプラ１５１が用いられ、非線形光学媒質としては定偏
波ファイバ１５２が用いられている。供給された信号光
と励起光源７からの励起光は、光カプラ１５１で合流し
て定偏波ファイバ１５２に入力する。
を示す図である。信号光／励起光供給手段としては、光
カプラ１５１が用いられ、非線形光学媒質としては定偏
波ファイバ１５２が用いられている。供給された信号光
と励起光源７からの励起光は、光カプラ１５１で合流し
て定偏波ファイバ１５２に入力する。
【０２２７】この例では、励起光は予め定められた偏波
面を有する実質的な直線偏波であり、この予め定められ
た偏波面が定偏波ファイバ１５２の主軸に対してほぼ４
５°傾斜するように励起光源７の配置等が設定される。
面を有する実質的な直線偏波であり、この予め定められ
た偏波面が定偏波ファイバ１５２の主軸に対してほぼ４
５°傾斜するように励起光源７の配置等が設定される。
【０２２８】こうしておくと、励起光パワーの直交２偏
波成分を等しく一定に保つことができるので、任意の偏
波状態の信号光に対して位相共役光の生成効率を安定に
保つことができる。
波成分を等しく一定に保つことができるので、任意の偏
波状態の信号光に対して位相共役光の生成効率を安定に
保つことができる。
【０２２９】図２９の実施例では、非線形光学媒質とし
ての定偏波ファイバ１５２の長さが長くなるのに従っ
て、定偏波ファイバ１５２の２つの主軸方向の偏波に対
する屈折率のわずかな違いによる位相ずれが生じる可能
性があるので、励起光パワーを高くするか或いは定偏波
ファイバ１５２の非線形定数を大きくすることによっ
て、短い定偏波ファイバ１５２で足りるようにすること
が望ましい。
ての定偏波ファイバ１５２の長さが長くなるのに従っ
て、定偏波ファイバ１５２の２つの主軸方向の偏波に対
する屈折率のわずかな違いによる位相ずれが生じる可能
性があるので、励起光パワーを高くするか或いは定偏波
ファイバ１５２の非線形定数を大きくすることによっ
て、短い定偏波ファイバ１５２で足りるようにすること
が望ましい。
【０２３０】この直交２偏波成分間の位相ずれの程度
は、定偏波ファイバ１５２の材料や構造により決定され
る。標準的なファイバにおいては、１０ｍの長さに対し
て約１７ｐｓのずれが発生する。従って、ビットレート
が６０Ｇｂ／ｓ程度の信号光に対して１ビットの偏波分
散となって現れる。この場合、実際に伝送可能な信号光
の伝送速度は１０Ｇｂ／ｓ程度になる。定偏波ファイバ
の長さが長くなればさらに伝送可能な信号光の伝送速度
は低下する。
は、定偏波ファイバ１５２の材料や構造により決定され
る。標準的なファイバにおいては、１０ｍの長さに対し
て約１７ｐｓのずれが発生する。従って、ビットレート
が６０Ｇｂ／ｓ程度の信号光に対して１ビットの偏波分
散となって現れる。この場合、実際に伝送可能な信号光
の伝送速度は１０Ｇｂ／ｓ程度になる。定偏波ファイバ
の長さが長くなればさらに伝送可能な信号光の伝送速度
は低下する。
【０２３１】次に、非線形光学媒質としての定偏波ファ
イバの長さを短くすることなしに高ビットレートの信号
光に対応可能な実施例を説明する。図３０は位相共役光
発生装置の第９実施例を示す図である。この実施例は、
図２９の実施例と対比して、非線形光学媒質がほぼ同じ
長さの２本の定偏波ファイバ１５２Ａ及び１５２Ｂから
なる点で特徴付けられる。
イバの長さを短くすることなしに高ビットレートの信号
光に対応可能な実施例を説明する。図３０は位相共役光
発生装置の第９実施例を示す図である。この実施例は、
図２９の実施例と対比して、非線形光学媒質がほぼ同じ
長さの２本の定偏波ファイバ１５２Ａ及び１５２Ｂから
なる点で特徴付けられる。
【０２３２】定偏波ファイバ１５２Ａ及び１５２Ｂはこ
れらの主軸同士が互いに直交するように接続される。励
起光は予め定められた偏波面を有する実質的な直線偏波
である。実質的な直線偏波を出力する励起光源として
は、例えばレーザダイオードを用いることができる。
れらの主軸同士が互いに直交するように接続される。励
起光は予め定められた偏波面を有する実質的な直線偏波
である。実質的な直線偏波を出力する励起光源として
は、例えばレーザダイオードを用いることができる。
【０２３３】光カプラ１５１で合流した信号光と励起光
は、定偏波ファイバ１５２Ａの第１端に供給される。こ
のとき、励起光の偏波面が定偏波ファイバ１５２Ａの主
軸に対してほぼ４５°傾斜するように、励起光源７の配
置が設定される。
は、定偏波ファイバ１５２Ａの第１端に供給される。こ
のとき、励起光の偏波面が定偏波ファイバ１５２Ａの主
軸に対してほぼ４５°傾斜するように、励起光源７の配
置が設定される。
【０２３４】定偏波ファイバ１５２Ａの第２端は定偏波
ファイバ１５２Ｂの第１端に接続される。定偏波ファイ
バ１５２Ｂの第２端からは、定偏波ファイバ１５２Ａ及
び１５２Ｂ内で生じた位相共役光が出力する。
ファイバ１５２Ｂの第１端に接続される。定偏波ファイ
バ１５２Ｂの第２端からは、定偏波ファイバ１５２Ａ及
び１５２Ｂ内で生じた位相共役光が出力する。
【０２３５】この実施例では、ほぼ同じ特性を有する定
偏波ファイバ１５２Ａ及び１５２Ｂの長さを等しく設定
しているので、定偏波ファイバ１５２Ａで生じた直交２
偏波成分間の位相ずれは定偏波ファイバ１５２Ｂにおい
て生じる直交２偏波成分間の位相ずれと相殺され、定偏
波ファイバ１５２Ａと１５２Ｂの総長が長い場合でも、
これによって信号光の伝送速度が制限されることがな
い。
偏波ファイバ１５２Ａ及び１５２Ｂの長さを等しく設定
しているので、定偏波ファイバ１５２Ａで生じた直交２
偏波成分間の位相ずれは定偏波ファイバ１５２Ｂにおい
て生じる直交２偏波成分間の位相ずれと相殺され、定偏
波ファイバ１５２Ａと１５２Ｂの総長が長い場合でも、
これによって信号光の伝送速度が制限されることがな
い。
【０２３６】次に、本発明により波長分散及び光カー効
果の影響を補償したシステムの具体例について説明す
る。即ち、図１７のシステムの幾つかの具体例である。
果の影響を補償したシステムの具体例について説明す
る。即ち、図１７のシステムの幾つかの具体例である。
【０２３７】図３１は図１７のシステムの第１の具体例
を示すブロック図である。ここでは、線形光増幅器によ
る光増幅多中継伝送システムにおいて、各中継器間の伝
送路の途中に位相共役光発生装置を置いて、その前後の
ファイバによるパルス歪を補償しながら伝送する構成を
示している。具体的には次の通りである。
を示すブロック図である。ここでは、線形光増幅器によ
る光増幅多中継伝送システムにおいて、各中継器間の伝
送路の途中に位相共役光発生装置を置いて、その前後の
ファイバによるパルス歪を補償しながら伝送する構成を
示している。具体的には次の通りである。
【０２３８】光送信機１と光受信機５を結ぶ光伝送路の
途中に、複数の位相共役光発生装置ＰＣと複数の線形光
増幅器ＬＡとを設けている。光伝送路はこの例ではシン
グルモードファイバからなる。
途中に、複数の位相共役光発生装置ＰＣと複数の線形光
増幅器ＬＡとを設けている。光伝送路はこの例ではシン
グルモードファイバからなる。
【０２３９】即ち、光送信機１と光受信機５の間に、光
送信機１の側から、シングルモードファイバＳＭＦ−ｍ
１と位相共役光発生装置ＰＣ−ｍとシングルモードファ
イバＳＭＦ−ｍ２と線形光増幅器ＬＡ−ｍとの組（ｍは
自然数）をＮ組この順に設けている。
送信機１の側から、シングルモードファイバＳＭＦ−ｍ
１と位相共役光発生装置ＰＣ−ｍとシングルモードファ
イバＳＭＦ−ｍ２と線形光増幅器ＬＡ−ｍとの組（ｍは
自然数）をＮ組この順に設けている。
【０２４０】任意の位相共役光発生装置ＰＣ−ｍの上流
側のシングルモードファイバＳＭＦ−ｍ１の波長分散と
下流側のシングルモードファイバＳＭＦ−ｍ２の波長分
散とが同符号で且つほぼ等しい値にしておくことによっ
て、システム全体において波長分散を累積的に補償する
ことができる。
側のシングルモードファイバＳＭＦ−ｍ１の波長分散と
下流側のシングルモードファイバＳＭＦ−ｍ２の波長分
散とが同符号で且つほぼ等しい値にしておくことによっ
て、システム全体において波長分散を累積的に補償する
ことができる。
【０２４１】また、波長分散を補償した上で、任意の位
相共役光発生装置ＰＣ−ｍの上流側のシングルモードフ
ァイバＳＭＦ−ｍ１における平均光パワーと光周波数と
非線形屈折率と長さの積が下流側のシングルモードモー
ルドＳＭＦ−ｍ２における平均光パワーと光周波数と非
線形屈折率と長さの積に等しくしておくことによって、
波長分散及び光カー効果の影響を累積的に補償すること
ができる。
相共役光発生装置ＰＣ−ｍの上流側のシングルモードフ
ァイバＳＭＦ−ｍ１における平均光パワーと光周波数と
非線形屈折率と長さの積が下流側のシングルモードモー
ルドＳＭＦ−ｍ２における平均光パワーと光周波数と非
線形屈折率と長さの積に等しくしておくことによって、
波長分散及び光カー効果の影響を累積的に補償すること
ができる。
【０２４２】図３２は図１７のシステムの第２の具体例
を示すブロック図である。この実施例では、光送信機
１′の内部に第１の光伝送路としてのシングルモードフ
ァイバＳＭＦ−１と位相共役光発生装置ＰＣとを設け、
このシングルモードファイバＳＭＦ−１に光変調器ＯＭ
からの波長λS の出力光をパワーＰ1 で供給する。シン
グルモードファイバＳＭＦ−１の長さはＬ1 、分散はＤ
1 、非線形屈折率はｎ21である。
を示すブロック図である。この実施例では、光送信機
１′の内部に第１の光伝送路としてのシングルモードフ
ァイバＳＭＦ−１と位相共役光発生装置ＰＣとを設け、
このシングルモードファイバＳＭＦ−１に光変調器ＯＭ
からの波長λS の出力光をパワーＰ1 で供給する。シン
グルモードファイバＳＭＦ−１の長さはＬ1 、分散はＤ
1 、非線形屈折率はｎ21である。
【０２４３】位相共役光発生装置ＰＣに供給された光
は、波長λC の位相共役光に変換され、この光はパワー
Ｐ2 でこのシステムの伝送路となる第２の光伝送路とし
てのシングルモードファイバＳＭＦ−２により光受信機
５に伝送される。シングルモードファイバＳＭＦ−２の
長さはＬ2 、分散はＤ2 、非線形屈折率はｎ22である。
は、波長λC の位相共役光に変換され、この光はパワー
Ｐ2 でこのシステムの伝送路となる第２の光伝送路とし
てのシングルモードファイバＳＭＦ−２により光受信機
５に伝送される。シングルモードファイバＳＭＦ−２の
長さはＬ2 、分散はＤ2 、非線形屈折率はｎ22である。
【０２４４】この場合、前述の (20の9)式及び (20の1
2) 式を満足するように各パラメータを設定すること
で、波長分散及び光カー効果の影響を補償することがで
きる。尚、 (20の9)式を適用するに際して、光周波数ω
S 及びωC はそれぞれ波長λS 及びλC の逆数に比例す
る。
2) 式を満足するように各パラメータを設定すること
で、波長分散及び光カー効果の影響を補償することがで
きる。尚、 (20の9)式を適用するに際して、光周波数ω
S 及びωC はそれぞれ波長λS 及びλC の逆数に比例す
る。
【０２４５】この実施例によると、光受信機５において
歪のない光パルスを受信することができ、しかも、位相
共役光発生装置ＰＣを中継器として使用する場合のよう
に位相共役光発生装置ＰＣが伝送路の途中にないので、
偏光依存性等に対する考慮が不要である（光送信機内で
あれば一定偏光の状態を確保しやすい）。
歪のない光パルスを受信することができ、しかも、位相
共役光発生装置ＰＣを中継器として使用する場合のよう
に位相共役光発生装置ＰＣが伝送路の途中にないので、
偏光依存性等に対する考慮が不要である（光送信機内で
あれば一定偏光の状態を確保しやすい）。
【０２４６】図３２のシステムを実施する場合、光送信
機１′内に設けるシングルモードファイバＳＭＦ−１の
Ｄ1 及びｎ21をできるだけ大きくすることが望ましい。
これにより、比較的小さい値のＤ2 及びｎ22を有するシ
ングルモードファイバＳＭＦ−２を長く設定することが
できるので、長距離伝送が容易になる。
機１′内に設けるシングルモードファイバＳＭＦ−１の
Ｄ1 及びｎ21をできるだけ大きくすることが望ましい。
これにより、比較的小さい値のＤ2 及びｎ22を有するシ
ングルモードファイバＳＭＦ−２を長く設定することが
できるので、長距離伝送が容易になる。
【０２４７】図３３は図１７のシステムの第３の具体例
を示すブロック図である。この実施例では、位相共役光
発生装置ＰＣと第２の光伝送路としてのシングルモード
ファイバＳＭＦ−２を光受信機５′内に設け、シングル
モードファイバＳＭＦ−２から出力する光を光検波器Ｏ
Ｄで検波するようにしている。従って、この場合には、
第１の光伝送路としてのシングルモードファイバＳＭＦ
−１がこのシステムの伝送路として機能する。
を示すブロック図である。この実施例では、位相共役光
発生装置ＰＣと第２の光伝送路としてのシングルモード
ファイバＳＭＦ−２を光受信機５′内に設け、シングル
モードファイバＳＭＦ−２から出力する光を光検波器Ｏ
Ｄで検波するようにしている。従って、この場合には、
第１の光伝送路としてのシングルモードファイバＳＭＦ
−１がこのシステムの伝送路として機能する。
【０２４８】この実施例においても、図３２の実施例と
同様に各パラメータの条件を設定しておくことによっ
て、波長分散及び光カー効果の影響を補償することがで
きる。尚、図３２の実施例と対比して、シングルモード
ファイバＳＭＦ−１内における偏波変動を考慮すると、
光受信機５′には偏波変動に対する対策が要求される
が、位相共役光発生装置ＰＣにおいて励起光による波長
選択機能があることを考えると、図３３のシステムは光
周波数多重伝送システム等において有望な構成である。
同様に各パラメータの条件を設定しておくことによっ
て、波長分散及び光カー効果の影響を補償することがで
きる。尚、図３２の実施例と対比して、シングルモード
ファイバＳＭＦ−１内における偏波変動を考慮すると、
光受信機５′には偏波変動に対する対策が要求される
が、位相共役光発生装置ＰＣにおいて励起光による波長
選択機能があることを考えると、図３３のシステムは光
周波数多重伝送システム等において有望な構成である。
【０２４９】波長分散及び光カー効果の影響を補償する
ようにした以上の実施例では、波長分散による光パルス
の波形歪の補償とＳＰＭによる光パルスの波形歪の補償
とを独立に行うという近似のもとでシステムを構築して
いる。実際の実験結果からも、このような近似で定性的
な説明はできるし、効果も確認されている。しかし、よ
り厳密な補償を行うためには、もう少し詳細な考察が必
要である。
ようにした以上の実施例では、波長分散による光パルス
の波形歪の補償とＳＰＭによる光パルスの波形歪の補償
とを独立に行うという近似のもとでシステムを構築して
いる。実際の実験結果からも、このような近似で定性的
な説明はできるし、効果も確認されている。しかし、よ
り厳密な補償を行うためには、もう少し詳細な考察が必
要である。
【０２５０】ここでの考え方の基礎は、光位相共役によ
る補償は位相共役光の時間反転性を用いているという点
である。波長分散についてはその定常的な性質から完璧
な補償が可能であるが、ＳＰＭについては、光カー効果
がピークパワーに依存するため、補償の度合いが光伝送
路における長手方向のパワー分布に依存することにな
る。その意味では、伝送路の損失が無視できる場合、或
いは分布定数的な光増幅器を用いる場合には時間反転の
パワー分布を得ることが可能である。
る補償は位相共役光の時間反転性を用いているという点
である。波長分散についてはその定常的な性質から完璧
な補償が可能であるが、ＳＰＭについては、光カー効果
がピークパワーに依存するため、補償の度合いが光伝送
路における長手方向のパワー分布に依存することにな
る。その意味では、伝送路の損失が無視できる場合、或
いは分布定数的な光増幅器を用いる場合には時間反転の
パワー分布を得ることが可能である。
【０２５１】しかし、無視できない伝送路の損失の補償
を最も一般的な集中定数的な光増幅器により行う場合に
は、位相共役光発生装置の前後におけるパワー分布が対
称とはならないから、正確には光カー効果に対する時間
反転性もなりたたないことになる。また、光の電界Ｅは
波動方程式に従って伝搬していくが、波長分散と光カー
効果がともに存在する場合には、この２つの効果が互い
に影響しながら波動が伝搬する。実際、伝送路中の光強
度変動等を含んだより厳密な議論をするためには、以下
の非線形シュレジンガー方程式でよく説明できることが
示されている。
を最も一般的な集中定数的な光増幅器により行う場合に
は、位相共役光発生装置の前後におけるパワー分布が対
称とはならないから、正確には光カー効果に対する時間
反転性もなりたたないことになる。また、光の電界Ｅは
波動方程式に従って伝搬していくが、波長分散と光カー
効果がともに存在する場合には、この２つの効果が互い
に影響しながら波動が伝搬する。実際、伝送路中の光強
度変動等を含んだより厳密な議論をするためには、以下
の非線形シュレジンガー方程式でよく説明できることが
示されている。
【０２５２】
【数２８】
【０２５３】ここに、（ｚ，Ｔ）は光パルスと一緒に動
く座標系を表し、Γは減衰定数を表す。これをもう少し
現象論的に見てみる。位相共役光発生装置の前後では、
信号光と位相共役光とでスペクトル及びチャーピングの
符号が反転する。また、パルスの歪はこのチャーピング
と分散の相互作用であることは前に示した通りである。
従って、ＳＰＭを補償するためには、チャーピングを補
償する必要がある。その補償条件は次式で与えられる。
く座標系を表し、Γは減衰定数を表す。これをもう少し
現象論的に見てみる。位相共役光発生装置の前後では、
信号光と位相共役光とでスペクトル及びチャーピングの
符号が反転する。また、パルスの歪はこのチャーピング
と分散の相互作用であることは前に示した通りである。
従って、ＳＰＭを補償するためには、チャーピングを補
償する必要がある。その補償条件は次式で与えられる。
【０２５４】
【数２９】
【０２５５】問題は、伝送方向の積分の中に時間微分が
含まれていることである。これは、光の振幅変動に依存
してチャーピング量が異なること、即ちパルスの形状に
よってチャーピング量が異なることを表している。従っ
て、光のパワー分布が位相共役光発生装置の前後で対称
でない場合には、チャーピングの時間反転性が正確な意
味ではなりたたないことになる。
含まれていることである。これは、光の振幅変動に依存
してチャーピング量が異なること、即ちパルスの形状に
よってチャーピング量が異なることを表している。従っ
て、光のパワー分布が位相共役光発生装置の前後で対称
でない場合には、チャーピングの時間反転性が正確な意
味ではなりたたないことになる。
【０２５６】ここで、光パワーと電場の振幅との関係が
次の(26)式で与えられることを考慮すると（ｎは線形屈
折率）、前述の (20の6)式から (20の11) 式の議論は(2
5)式において時間微分がない場合、即ち位相シフトを扱
った場合に相当することがわかる。
次の(26)式で与えられることを考慮すると（ｎは線形屈
折率）、前述の (20の6)式から (20の11) 式の議論は(2
5)式において時間微分がない場合、即ち位相シフトを扱
った場合に相当することがわかる。
【０２５７】
【数３０】
【０２５８】こうした問題を考慮した実施例を図３４及
び図３５により説明する。図３４は図１７のシステムの
第４の具体例を示すブロック図である。光送信機１から
の信号光はシングルモードファイバＳＭＦ−１で位相共
役光発生装置ＰＣに送られ、ここで位相共役光に変換さ
れてシングルモードファイバＳＭＦ−２により光受信機
５に伝送される。図の下側には、長手方向（ｚ方向）に
おけるパワー分布が示されている。
び図３５により説明する。図３４は図１７のシステムの
第４の具体例を示すブロック図である。光送信機１から
の信号光はシングルモードファイバＳＭＦ−１で位相共
役光発生装置ＰＣに送られ、ここで位相共役光に変換さ
れてシングルモードファイバＳＭＦ−２により光受信機
５に伝送される。図の下側には、長手方向（ｚ方向）に
おけるパワー分布が示されている。
【０２５９】シングルモードファイバＳＭＦ−１及びＳ
ＭＦ−２が異常分散ファイバである場合に、位相共役光
発生装置ＰＣに供給される信号光ではパルス圧縮が生じ
ている。従って、位相共役光発生装置ＰＣの後の平均パ
ワーＰC （Ｌ1 ）を最初のパワーＰS （０）と同じにす
ると、位相共役光発生装置ＰＣの後のパルスの平均のピ
ークパワーが最初のそれよりも大きくなってしまう。そ
こで、ＰC （Ｌ1 ）＜ＰS （０）とすることにより、シ
ングルモードファイバＳＭＦ−２内での光カー効果をで
きるだけシングルモードファイバＳＭＦ−１内のそれに
近づけようとするものである。
ＭＦ−２が異常分散ファイバである場合に、位相共役光
発生装置ＰＣに供給される信号光ではパルス圧縮が生じ
ている。従って、位相共役光発生装置ＰＣの後の平均パ
ワーＰC （Ｌ1 ）を最初のパワーＰS （０）と同じにす
ると、位相共役光発生装置ＰＣの後のパルスの平均のピ
ークパワーが最初のそれよりも大きくなってしまう。そ
こで、ＰC （Ｌ1 ）＜ＰS （０）とすることにより、シ
ングルモードファイバＳＭＦ−２内での光カー効果をで
きるだけシングルモードファイバＳＭＦ−１内のそれに
近づけようとするものである。
【０２６０】この効果は既に実験で確認されている。こ
の実験においては、光送信機１の光出力を１１ｄＢｍに
設定し、位相共役光発生装置ＰＣの光出力を５ｄＢｍに
設定した。尚、正常分散ファイバを用いる場合には、波
長分散とＳＰＭの相乗効果によりパルス幅が拡大される
から、ＰC （Ｌ1 ）＞ＰS （０）とすることが望まし
い。この場合にも、各ファイバ内の平均ピークパワーを
ほぼ等しくするという点では、異常分散ファイバを用い
る場合と同様である。
の実験においては、光送信機１の光出力を１１ｄＢｍに
設定し、位相共役光発生装置ＰＣの光出力を５ｄＢｍに
設定した。尚、正常分散ファイバを用いる場合には、波
長分散とＳＰＭの相乗効果によりパルス幅が拡大される
から、ＰC （Ｌ1 ）＞ＰS （０）とすることが望まし
い。この場合にも、各ファイバ内の平均ピークパワーを
ほぼ等しくするという点では、異常分散ファイバを用い
る場合と同様である。
【０２６１】図３５は図１７のシステムの第５の具体例
を示すブロック図である。この実施例では、位相共役光
発生装置ＰＣの後のシングルモードファイバＳＭＦ−２
をＮ分割し（Ｎは自然数）、分割された各ファイバＳＭ
Ｆ−２１，ＳＭＦ−２２，…，ＳＭＦ−２Ｎの入力パワ
ーＰCj（ｊ＝１，２，…，Ｎ）を次第に大きくしてい
き、各ファイバ内の平均パワーの変化が、シングルモー
ドファイバＳＭＦ−１内の長手方向のパワー分布とほぼ
対称になるように設定するものである。
を示すブロック図である。この実施例では、位相共役光
発生装置ＰＣの後のシングルモードファイバＳＭＦ−２
をＮ分割し（Ｎは自然数）、分割された各ファイバＳＭ
Ｆ−２１，ＳＭＦ−２２，…，ＳＭＦ−２Ｎの入力パワ
ーＰCj（ｊ＝１，２，…，Ｎ）を次第に大きくしてい
き、各ファイバ内の平均パワーの変化が、シングルモー
ドファイバＳＭＦ−１内の長手方向のパワー分布とほぼ
対称になるように設定するものである。
【０２６２】尚、この場合の対称という意味は、２つの
条件、(13)式及び (20の9)式を満足することである。即
ち、分散の比に応じて光パワーの比が決定されるのであ
る。また、図３２の例では、シングルモードファイバＳ
ＭＦ−１をＮ分割して、分割された各ファイバの入力パ
ワーを次第に大きくする構成をとることもできる。
条件、(13)式及び (20の9)式を満足することである。即
ち、分散の比に応じて光パワーの比が決定されるのであ
る。また、図３２の例では、シングルモードファイバＳ
ＭＦ−１をＮ分割して、分割された各ファイバの入力パ
ワーを次第に大きくする構成をとることもできる。
【０２６３】こうすることにより、シングルモードファ
イバＳＭＦ−２内の光カー効果がシングルモードファイ
バＳＭＦ−１内の光カー効果の時間反転により近いもの
になり、厳密な意味での波長分散及び光カー効果の補償
が可能になる。分割数Ｎを大きくすることにより、対称
性が良好になり、より良い補償が可能になる。
イバＳＭＦ−２内の光カー効果がシングルモードファイ
バＳＭＦ−１内の光カー効果の時間反転により近いもの
になり、厳密な意味での波長分散及び光カー効果の補償
が可能になる。分割数Ｎを大きくすることにより、対称
性が良好になり、より良い補償が可能になる。
【０２６４】尚、図示された例では、各ファイバの入力
パワーを次第に大きくするために、シングルモードファ
イバＳＭＦ−２の途中に複数の線形光増幅器を設けてい
るが、これによる光伝送路内での光パワーの不連続な変
化を防止するために、分布定数的な光増幅器を用いても
よい。
パワーを次第に大きくするために、シングルモードファ
イバＳＭＦ−２の途中に複数の線形光増幅器を設けてい
るが、これによる光伝送路内での光パワーの不連続な変
化を防止するために、分布定数的な光増幅器を用いても
よい。
【０２６５】この種の分布定数的な光増幅器は、例え
ば、位相共役光発生装置ＰＣと光受信機５を結ぶシング
ルモードファイバＳＭＦ−２にＥｒ（エルビウム）等の
希土類元素をドープしておき、受信機５の側から予め定
められた波長のポンプ光を供給することなどで実現され
る。この場合、シングルモードファイバ長手方向におけ
るドープ濃度に連続的な変化を与えることで、利得の長
手方向の変化を生じさせ、前述の対称性の確保を容易に
してもよい。また、ラマンアンプ、ブリルアンアンプ等
の非線形効果を用いた光アンプを用いることもできる。
ば、位相共役光発生装置ＰＣと光受信機５を結ぶシング
ルモードファイバＳＭＦ−２にＥｒ（エルビウム）等の
希土類元素をドープしておき、受信機５の側から予め定
められた波長のポンプ光を供給することなどで実現され
る。この場合、シングルモードファイバ長手方向におけ
るドープ濃度に連続的な変化を与えることで、利得の長
手方向の変化を生じさせ、前述の対称性の確保を容易に
してもよい。また、ラマンアンプ、ブリルアンアンプ等
の非線形効果を用いた光アンプを用いることもできる。
【０２６６】図３６は偏光状態の能動制御が適用される
実施例を示すシステムのブロック図である。シングルモ
ードファイバＳＭＦ−１からの信号光は、光カプラ１６
２の第１ポートに入力する。光カプラ１６２の第２ポー
トには、情報信号源１６４により変調される励起光源１
６６からの励起光が、偏波制御器１６８を介して供給さ
れる。光カプラ１６２で加え合わされた信号光及び励起
光が非線形媒質１７０に入力すると、ここで位相共役光
が発生し、この位相共役光は光カプラ１７２で２分岐さ
れる。分岐された一方の位相共役光はシングルモードフ
ァイバＳＭＦ−２に送出され、他方の位相共役光は光フ
ィルタ１７４を通って受光器１７６で電気信号に変換さ
れる。
実施例を示すシステムのブロック図である。シングルモ
ードファイバＳＭＦ−１からの信号光は、光カプラ１６
２の第１ポートに入力する。光カプラ１６２の第２ポー
トには、情報信号源１６４により変調される励起光源１
６６からの励起光が、偏波制御器１６８を介して供給さ
れる。光カプラ１６２で加え合わされた信号光及び励起
光が非線形媒質１７０に入力すると、ここで位相共役光
が発生し、この位相共役光は光カプラ１７２で２分岐さ
れる。分岐された一方の位相共役光はシングルモードフ
ァイバＳＭＦ−２に送出され、他方の位相共役光は光フ
ィルタ１７４を通って受光器１７６で電気信号に変換さ
れる。
【０２６７】比較器１７８は、受光器１７６の出力レベ
ルが最大になるように、励起光の偏波状態と励起光源１
６６の発振波長を制御する。偏波制御器１６８はλ／２
板とλ／４板に相当するものを組み合わせることにより
構成することができる。また、励起光の波長は、励起光
源１６６として使用されるレーザダイオードの温度やバ
イアス電流により制御することができる。
ルが最大になるように、励起光の偏波状態と励起光源１
６６の発振波長を制御する。偏波制御器１６８はλ／２
板とλ／４板に相当するものを組み合わせることにより
構成することができる。また、励起光の波長は、励起光
源１６６として使用されるレーザダイオードの温度やバ
イアス電流により制御することができる。
【０２６８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
波長分散を補償した新規な光通信システムの提供が可能
になるという効果が生じる。また、本発明によると、こ
のシステムに適用可能な新規な位相共役光発生装置の提
供も可能になるという効果が生じる。
波長分散を補償した新規な光通信システムの提供が可能
になるという効果が生じる。また、本発明によると、こ
のシステムに適用可能な新規な位相共役光発生装置の提
供も可能になるという効果が生じる。
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図２】４光波混合による位相共役光の発生原理の説明
図である。
図である。
【図３】信号光、励起光及びアイドラ光の周波数配置の
説明図である。
説明図である。
【図４】位相共役光発生手段の第１実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図５】位相共役光発生手段の第２実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図６】位相共役光発生手段の第３実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図７】位相共役光発生手段の第４実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図８】位相共役光発生手段の第５実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図９】位相共役光発生手段の第６実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１０】位相共役光発生手段の第７実施例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図１１】実証実験に用いたシステムのブロック図であ
る。
る。
【図１２】図１１の位相共役光発生装置のブロック図で
ある。
ある。
【図１３】図１２の分散シフトファイバの出力光のスペ
クトルを示す図である。
クトルを示す図である。
【図１４】実験におけるビット誤り率特性を示す図であ
る。
る。
【図１５】分散によるチャーピングの発生の説明図であ
る。
る。
【図１６】パルス圧縮による波形歪みの説明図である。
【図１７】分散による波形歪み及びＳＰＭによる波形歪
みを補償することができるシステムの構成図である。
みを補償することができるシステムの構成図である。
【図１８】本発明を適用可能な光増幅中継システムのブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１９】図１８のシステムに適用可能な位相共役光発
生装置のブロック図である。
生装置のブロック図である。
【図２０】励起光のパルス幅と信号光のパルス幅がほぼ
同じ場合の波形図である。
同じ場合の波形図である。
【図２１】励起光のパルス幅が信号光のパルス幅よりも
小さい場合の波形図である。
小さい場合の波形図である。
【図２２】信号光がＮＲＺコードの場合の波形図であ
る。
る。
【図２３】信号光がＲＺコードの場合の波形図である。
【図２４】波形整形の効果の説明図である。
【図２５】信号光がソリトンパルスである場合の波形図
である。
である。
【図２６】図１８のシステムの遠隔操作に適した改良例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２７】高速化に適した光送信機の例を示すブロック
図である。
図である。
【図２８】ＴＤＭ光パルスの分離に適した光受信機の例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２９】位相共役光発生装置の第８実施例を示す図で
ある。
ある。
【図３０】位相共役光発生装置の第９実施例を示す図で
ある。
ある。
【図３１】図１７のシステムの第１の具体例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３２】図１７のシステムの第２の具体例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３３】図１７のシステムの第３の具体例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３４】図１７のシステムの第４の具体例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３５】図１７のシステムの第５の具体例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３６】偏波状態の能動制御が適用される実施例を示
すシステムのブロック図である。
すシステムのブロック図である。
１ 光送信機
２，４ 光伝送路
３ 位相共役光発生手段
５ 光受信機
６ 非線形光学媒質
７ 励起光源
８ 信号光／励起光供給手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｂ 10/18
(56)参考文献 特開 平３−192222（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−125124（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−191709（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−149526（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−19631（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−229842（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−113036（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−61078（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−107603（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−241232（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−323396（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−346599（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−346598（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−241232（ＪＰ，Ａ)
Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，1979
年，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．２，52−54
ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｅｔｔｅｒｓ,
1992年，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．１，69−72
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，1991
年，Ｖｏｌ．27，Ｎｏ．11，922−923
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/35
H04B 10/00
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (25)
- 【請求項１】 信号光を伝送する第１の光伝送路と、 該第１の光伝送路から供給された該信号光を受け、該信
号光に対する位相共役光を発生する位相共役光発生手段
と、 該位相共役光発生手段から供給された該位相共役光を受
け、該位相共役光を伝送する第２の光伝送路とを備え、 該位相共役光発生手段は、非線形光学媒質と、励起光を
出力する励起光源と、該励起光源から供給された該励起
光を該信号光とともに該非線形光学媒質に供給する信号
光／励起光供給手段とを備え、 該第１及び第２の光伝送路の波長分散が同符号で且つほ
ぼ等しい値とし、該第１の光伝送路における平均光パワ
ーと光周波数と非線形屈折率と長さの積が該第２の光伝
送路における平均パワーと光周波数と非線形屈折率と長
さの積にほぼ等しい値となるように構成したことを特徴
とする光通信システム。 - 【請求項２】 上記第１及び第２の光伝送路はそれぞれ
第１及び第２のシングルモード光ファイバであることを
特徴とする請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項３】 上記非線形光学媒質は３次の非線形光学
効果を呈し、４光波混合により上記位相共役光が発生す
ることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項４】 上記非線形光学媒質と上記第２の光伝送
路の間の光路に挿入されその通過帯域は上記位相共役光
の波長を包含する光バンドパスフィルタを更に備えたこ
とを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項５】 上記光バンドパスフィルタと上記第２の
光伝送路の間の光路に挿入され上記位相共役光を増幅す
る光増幅器を更に備えたことを特徴とする請求項４に記
載の光通信システム。 - 【請求項６】 上記第１の光伝送路から供給された上記
信号光を偏光面が互いに直交する第１及び第２の偏光成
分に分離する偏光分離手段と、偏光合成手段とを更に備
え、 上記非線形光学媒質は上記信号光の上記第１及び第２の
偏光成分を受けて該第１及び第２の偏光成分に対する位
相共役光をそれぞれ出力し、該各位相共役光が上記偏光
合成手段で合成されて上記第２の光伝送路に供給される
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項７】 上記非線形光学媒質は光ファイバである
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項８】 上記非線形光学媒質には上記信号光の波
長とは異なる波長の励起光が入力され、上記光ファイバ
の零分散を与える波長は上記励起光の波長にほぼ一致す
ることを特徴とする請求項７に記載の光通信システム。 - 【請求項９】 上記非線形光学媒質は光ファイバであ
り、 上記励起光源はレーザダイオードであり、 上記信号光／励起光供給手段は、 第１乃至第３ポートを有し、該第１及び第２ポートには
それぞれ上記第１の光伝送路及び上記レーザダイオード
が接続され、該第１及び第２ポートに供給された光を該
第３ポートから出力する光カプラと、 第１乃至第４ポートを有し、該第１ポートは上記光カプ
ラの第３ポートに接続され、該第２ポートは上記第２の
光伝送路に接続され、該第３及び第４ポートは上記光フ
ァイバの第１端及び第２端にそれぞれ接続され、該第１
及び第２ポートに供給された光の直交２偏光成分をそれ
ぞれ該第３及び第４ポートから出力し、該第３及び第４
ポートに供給された光の直交２偏光成分をそれぞれ該第
１及び第２ポートから出力する偏光ビームスプリッタと
を含み、 該偏光ビームスプリッタの第１ポートに供給される上記
励起光の偏光面が上記直交２偏光成分の偏光面に対して
それぞれほぼ４５°傾斜するように上記レーザダイオー
ドが設定されることを特徴とする請求項１に記載の光通
信システム。 - 【請求項１０】 上記位相共役光発生手段は、上記光フ
ァイバに供給される光の偏光状態と上記光ファイバから
出力される光の偏光状態とが一致するように制御する偏
光制御器をさらに備えていることを特徴とする請求項９
に記載の光通信システム。 - 【請求項１１】 上記光ファイバは定偏波ファイバであ
ることを特徴とする請求項９に記載の光通信システム。 - 【請求項１２】 上記非線形光学媒質は光ファイバであ
り、 上記励起光源はレーザダイオードであり、 上記信号光／励起光供給手段は、 第１乃至第４ポートを有し、該第１ポートには上記第１
の光伝送路が接続され、該第２ポートには上記レーザダ
イオードからの上記励起光が供給され、該第１及び第２
ポートに供給された光を等分配して該第３及び第４ポー
トから出力し、該第３及び第４ポートに供給された光を
等分配して該第１及び第２ポートから出力する光カプラ
と、 第１乃至第４ポートを有し、該第２ポートには上記光カ
プラの第４ポートが接続され、該第３及び第４ポートに
は上記光ファイバの第１及び第２端が接続され、該第１
及び第２ポートに供給された光の直交２偏光成分を該第
３及び第４ポートから出力し、該第３及び第４ポートに
供給された光の直交２偏光成分を該第１及び第２ポート
から出力する偏光ビームスプリッタと、 上記光カプラの第３ポート及び上記偏光ビームスプリッ
タの第１ポート間の光路に挿入される１／２波長板とを
含み、 上記光カプラの第１及び第２ポートにそれぞれ供給され
る上記信号光及び上記励起光の偏光状態は一致すること
を特徴とする請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項１３】 上記第１の光伝送路に接続された第１
ポートと上記光カプラの第２ポートに接続された第２ポ
ートと上記第２の光伝送路に接続された第３ポートとを
有し、該第１ポートに供給された光を該第２ポートから
出力し該第２ポートに供給された光を該第３ポートから
出力する光サーキュレータをさらに備えたことを特徴と
する請求項１２に記載の光通信システム。 - 【請求項１４】 上記非線形光学媒質は光ファイバであ
り、 上記励起光源はレーザダイオードであり、 上記信号光／励起光供給手段は、 上記信号光が供給される第１ポートと上記励起光が供給
される第２ポートと上記光ファイバの第１端に接続され
る第３ポートとを有し該第１及び第２ポートにそれぞれ
供給された上記信号光及び上記励起光を該第３ポートか
ら出力する光カプラを含み、 上記光ファイバの第２端は上記第２の光伝送路に接続さ
れることを特徴とする請求項１に記載の光通信システ
ム。 - 【請求項１５】 上記レーザダイオードと上記光カプラ
の第２ポート間の光路に挿入され上記励起光の偏光状態
を攪乱する偏光スクランブラをさらに備えたことを特徴
とする請求項１４に記載の光通信システム。 - 【請求項１６】 上記第１の光伝送路と上記光カプラの
第１ポート間の光路に挿入され上記信号光の偏光状態を
攪乱する偏光スクランブラをさらに備えたことを特徴と
する請求項１４に記載の光通信システム。 - 【請求項１７】 上記信号光は周波数分割多重された複
数の信号光であることを特徴とする請求項１に記載の光
通信システム。 - 【請求項１８】 入力信号に基づいて変調された上記信
号光を上記第１の光伝送路に供給する光送信機と、 上記第２の光伝送路により伝送された上記位相共役光を
受け、該位相共役光に基づき上記入力信号に対応した復
調信号を再生する光受信機とをさらに備えたことを特徴
とする請求項１に記載の光通信システム。 - 【請求項１９】 上記光受信機は上記位相共役光を電気
信号に変換する受光器を含み、該光受信機は直接検波に
より上記復調信号を再生することを特徴とする請求項１
８に記載の光通信システム。 - 【請求項２０】 上記光受信機は、ローカル光を出力す
るローカル光源と、上記位相共役光及び上記ローカル光
を同一受光面で受けて電気信号に変換する受光器とを含
み、該光受信機はヘテロダイン検波により上記復調信号
を再生することを特徴とする請求項１８に記載の光通信
システム。 - 【請求項２１】 上記第１の光伝送路から供給された上
記信号光を増幅する光増幅器と、 該光増幅器と上記位相共役光発生手段の間の光路に挿入
されその通過帯域は上記信号光の波長を包含する光バン
ドパスフィルタとをさらに備えたことを特徴とする請求
項１に記載の光通信システム。 - 【請求項２２】 入力信号に基づいて変調された光を出
力する光送信機と、 該光送信機から供給された光を伝送する光伝送路と、 該光伝送路からの光を受け、該受けた光に基づき上記入
力信号に対応した復調信号を再生する光受信機と、 上記光伝送路の途中に設けられ、受けた光に対する位相
共役光を発生する複数の位相共役光発生手段とを備え、 該各位相共役光発生手段の上流側及び下流側の光伝送路
の波長分散が同符号で且つほぼ等しい値であるととも
に、上記上流側の光伝送路における平均光パワーと光周
波数と非線形屈折率と長さの積が上記下流側の光伝送路
における平均光パワーと光周波数と非線形屈折率と長さ
の積にほぼ等しいことを特徴とする光通信システム。 - 【請求項２３】 上記光伝送路の途中に設けられた線形
光増幅器をさらに備えたことを特徴とする請求項２２に
記載の光通信システム。 - 【請求項２４】 上記第１の光伝送路に供給される上記
信号光の平均ピーク強度が上記位相共役光発生手段から
上記第２の光伝送路に供給される上記位相共役光の平均
ピーク強度にほぼ等しいことを特徴とする請求項２２に
記載の光通信システム。 - 【請求項２５】 上記第２の光伝送路における上記位相
共役光の長手方向の強度分布が上記第１の光伝送路にお
ける上記信号光の長手方向の強度分布に対してほぼ対称
であることを特徴とする請求項２２に記載の光通信シス
テム。
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