JP3425964B2 - 誘導ブリルアン散乱を用いた光信号生成装置及び光伝送システム - Google Patents
誘導ブリルアン散乱を用いた光信号生成装置及び光伝送システムInfo
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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】
【発明の属する技術分野】本発明は誘導ブリルアン散乱
を用いた光信号生成装置及び光伝送システムに関する。
を用いた光信号生成装置及び光伝送システムに関する。
【０００３】誘導ブリルアン散乱は２次の非線形光学現
象であり、光通信等においてはこれまで積極的に利用さ
れたことは殆どなく、むしろ伝送特性を劣化させるもの
として排除するような提案がなされていた。即ち、如何
に誘導ブリルアン散乱を抑圧するかということが技術的
課題であったといえる。
象であり、光通信等においてはこれまで積極的に利用さ
れたことは殆どなく、むしろ伝送特性を劣化させるもの
として排除するような提案がなされていた。即ち、如何
に誘導ブリルアン散乱を抑圧するかということが技術的
課題であったといえる。
【０００４】しかし、誘導ブリルアン散乱は、（１）し
きい値が他の非線形光学効果に比べて極端に（１〜２
桁）小さい（損失０．２ｄＢ／ｋｍ程度のシングルモー
ドファイバの場合は１ｍＷ程度）、（２）音響フォノン
との相互作用を介するので、ストークスシフトが小さい
（例えば伝送波長１．５５μｍのシングルモードファイ
バの場合約１１ＧＨｚ）、（３）後方散乱光のみが発生
する、等の特異の性質を有しており、このような性質を
うまく用いれば光伝送システム等への幅広い応用が可能
であると考えられる。
きい値が他の非線形光学効果に比べて極端に（１〜２
桁）小さい（損失０．２ｄＢ／ｋｍ程度のシングルモー
ドファイバの場合は１ｍＷ程度）、（２）音響フォノン
との相互作用を介するので、ストークスシフトが小さい
（例えば伝送波長１．５５μｍのシングルモードファイ
バの場合約１１ＧＨｚ）、（３）後方散乱光のみが発生
する、等の特異の性質を有しており、このような性質を
うまく用いれば光伝送システム等への幅広い応用が可能
であると考えられる。
【０００５】
【従来の技術】上述ように、従来、誘導ブリルアン散乱
を積極的に用いた例は殆どなく、わずかに、誘導ブリル
アン散乱の狭帯域性を用いた光フィルタとしての応用
や、誘導ブリルアン散乱光と励起光の波長多重伝送への
応用が考えられている程度である。
を積極的に用いた例は殆どなく、わずかに、誘導ブリル
アン散乱の狭帯域性を用いた光フィルタとしての応用
や、誘導ブリルアン散乱光と励起光の波長多重伝送への
応用が考えられている程度である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】誘導ブリルアン散乱の
応用がこれまで殆ど提案されていないのは、誘導ブリル
アン散乱の帯域が狭いことに起因すると考えられる。誘
導ブリルアン散乱は音響フォノンとの相互作用を介する
ので、帯域はこの音響フォノンの緩和時間で決まる。従
って、常温における帯域は１０〜１００ＭＨｚ程度とい
ったところである。この狭帯域性により、光通信等の広
帯域伝送への適用は殆ど考えられていない。
応用がこれまで殆ど提案されていないのは、誘導ブリル
アン散乱の帯域が狭いことに起因すると考えられる。誘
導ブリルアン散乱は音響フォノンとの相互作用を介する
ので、帯域はこの音響フォノンの緩和時間で決まる。従
って、常温における帯域は１０〜１００ＭＨｚ程度とい
ったところである。この狭帯域性により、光通信等の広
帯域伝送への適用は殆ど考えられていない。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みて創作され
たもので、誘導ブリルアン散乱の特徴を生かしてこれを
光伝送システム等に有効に適用することを目的としてい
る。具体的には、本発明の目的は、誘導ブリルアン散乱
を用いた光信号生成装置及び光伝送システムを提供する
ことである。
たもので、誘導ブリルアン散乱の特徴を生かしてこれを
光伝送システム等に有効に適用することを目的としてい
る。具体的には、本発明の目的は、誘導ブリルアン散乱
を用いた光信号生成装置及び光伝送システムを提供する
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光信号生成装置
は、第１の励起光を第１の情報信号により振幅変調する
光変調手段と、該光変調手段から出力した振幅変調光が
伝搬する２次の非線形効果を有する光学媒質からなる光
伝送路と、上記振幅変調光の上記第１の情報信号による
変調波形の高レベルと低レベルの間に上記光学媒質の誘
導ブリルアン散乱のしきい値が位置するように上記光変
調手段を制御する制御手段とを備え、上記光伝送路内で
上記振幅変調光の伝搬方向と逆の方向に誘導ブリルアン
散乱光が生じるようにしたものである。
は、第１の励起光を第１の情報信号により振幅変調する
光変調手段と、該光変調手段から出力した振幅変調光が
伝搬する２次の非線形効果を有する光学媒質からなる光
伝送路と、上記振幅変調光の上記第１の情報信号による
変調波形の高レベルと低レベルの間に上記光学媒質の誘
導ブリルアン散乱のしきい値が位置するように上記光変
調手段を制御する制御手段とを備え、上記光伝送路内で
上記振幅変調光の伝搬方向と逆の方向に誘導ブリルアン
散乱光が生じるようにしたものである。
【０００９】本発明の光伝送システムの第１の態様は、
光中継器として機能する本発明の光信号生成装置と、上
記第１の情報信号よりも高周波数又は高ビットレートの
第２の情報信号により変調された信号光を出力し、該信
号光が上記第１の励起光として上記光信号生成装置に入
力するようにされた光送信局と、上記光伝送路を伝搬し
た上記振幅変調光を受け、上記第２の情報信号を再生す
る受信局とを備えている。
光中継器として機能する本発明の光信号生成装置と、上
記第１の情報信号よりも高周波数又は高ビットレートの
第２の情報信号により変調された信号光を出力し、該信
号光が上記第１の励起光として上記光信号生成装置に入
力するようにされた光送信局と、上記光伝送路を伝搬し
た上記振幅変調光を受け、上記第２の情報信号を再生す
る受信局とを備えている。
【００１０】本発明の光伝送システムの第２の態様は、
本発明の光信号生成装置を複数リング状に配置して構成
される。本発明の光伝送システムの第３の態様は、上記
第１の態様に係る光伝送システムを上り回線用及び下り
回線用に２組備え、上り回線及び下り回線において生じ
た誘導ブリルアン散乱光を分岐してそれぞれ下り回線及
び上り回線に合流させるようにして構成される。
本発明の光信号生成装置を複数リング状に配置して構成
される。本発明の光伝送システムの第３の態様は、上記
第１の態様に係る光伝送システムを上り回線用及び下り
回線用に２組備え、上り回線及び下り回線において生じ
た誘導ブリルアン散乱光を分岐してそれぞれ下り回線及
び上り回線に合流させるようにして構成される。
【００１１】本発明の光伝送システムの第１又は第３の
態様においては、本発明の光信号生成装置が複数用いら
れ、これらが従属に接続されてもよい。本発明の光伝送
システムの第４の態様は、２次の非線形効果を有する光
学媒質からなる光伝送路と、該光学媒質の誘導ブリルア
ン散乱のしきい値よりも高い強度の励起光を上記光伝送
路の第１端から入射させる手段と、上記励起光の周波数
よりも所定周波数だけ低い周波数を有し、情報信号によ
り変調された信号光を上記光伝送路の第２端から入射さ
せる手段とを備えている。
態様においては、本発明の光信号生成装置が複数用いら
れ、これらが従属に接続されてもよい。本発明の光伝送
システムの第４の態様は、２次の非線形効果を有する光
学媒質からなる光伝送路と、該光学媒質の誘導ブリルア
ン散乱のしきい値よりも高い強度の励起光を上記光伝送
路の第１端から入射させる手段と、上記励起光の周波数
よりも所定周波数だけ低い周波数を有し、情報信号によ
り変調された信号光を上記光伝送路の第２端から入射さ
せる手段とを備えている。
【００１２】本発明の光伝送路のフレネル反射点の探索
方法は、２次の非線形効果を有する光学媒質からなる光
伝送路の端部から、該光学媒質の誘導ブリルアン散乱の
しきい値よりも高い強度の励起光を入射するステップ
と、上記励起光の周波数よりも所定周波数だけ低い周波
数の光パルスを上記励起光に重畳して上記光伝送路に上
記端部から入射するステップと、上記端部から出射する
光の強度の経時変化を観測するステップとを含む。
方法は、２次の非線形効果を有する光学媒質からなる光
伝送路の端部から、該光学媒質の誘導ブリルアン散乱の
しきい値よりも高い強度の励起光を入射するステップ
と、上記励起光の周波数よりも所定周波数だけ低い周波
数の光パルスを上記励起光に重畳して上記光伝送路に上
記端部から入射するステップと、上記端部から出射する
光の強度の経時変化を観測するステップとを含む。
【００１３】
【作用】まず、ブリルアン散乱の発生の原理を図１によ
り説明する。媒質中を速度ｖaで粗密波が進行している
とすると、波長λa に相当する周期の屈折率の粗密格子
が速度ｖa で進んでいて、この格子によって周波数ω0
の入射光（波長λ0 、波数ｋ0 ）がブラッグ反射により
特定の方向θに強く回折される。このとき、散乱光の周
波数をωS 、波長をλS 、波数をｋS 、粗密波の周波数
をωa 、波長をλ a 、波数をｋa とすると、以下の保存
則がなりたつ。
り説明する。媒質中を速度ｖaで粗密波が進行している
とすると、波長λa に相当する周期の屈折率の粗密格子
が速度ｖa で進んでいて、この格子によって周波数ω0
の入射光（波長λ0 、波数ｋ0 ）がブラッグ反射により
特定の方向θに強く回折される。このとき、散乱光の周
波数をωS 、波長をλS 、波数をｋS 、粗密波の周波数
をωa 、波長をλ a 、波数をｋa とすると、以下の保存
則がなりたつ。
【００１４】
ωS ＝ω0 −ωa …(1)
ｋS ＝ｋ0 −ｋa …(2)
また、格子が速度ｖa で進行している場合のドップラー
効果を考慮すると、ストークスシフトは次式で表され
る。
効果を考慮すると、ストークスシフトは次式で表され
る。
【００１５】
ω0 −ωS ＝ωa ＝ｋa ｖa ＝２ｖa ｋ0 sin(θ／２） …(3)
従って、ストークスシフト量はθ＝π、即ち後方散乱に
おいて最大となり、θ＝０、即ち前方散乱において最小
となる。特に、媒質がシングルモードファイバ（以下
「ＳＭＦ」ともいう。）の場合には、後方散乱のみが表
れる。
おいて最大となり、θ＝０、即ち前方散乱において最小
となる。特に、媒質がシングルモードファイバ（以下
「ＳＭＦ」ともいう。）の場合には、後方散乱のみが表
れる。
【００１６】(3) 式よりストークスシフト量Δνは次式
で与えられる。ここで、ｎは媒質の屈折率である。 Δν＝νa ＝ωa ／２π＝２ｎｖa ／λ0 …(4) ＳｉＯ2 を主成分とする石英系の光ファイバにおいて
は、ｖa ＝６．９６ｋｍ／ｓ，ｎ＝１．４５，λ0 ＝
１．５５μｍであるとすると、 Δν≒１１．２ＧＨｚ …(5) となる。
で与えられる。ここで、ｎは媒質の屈折率である。 Δν＝νa ＝ωa ／２π＝２ｎｖa ／λ0 …(4) ＳｉＯ2 を主成分とする石英系の光ファイバにおいて
は、ｖa ＝６．９６ｋｍ／ｓ，ｎ＝１．４５，λ0 ＝
１．５５μｍであるとすると、 Δν≒１１．２ＧＨｚ …(5) となる。
【００１７】散乱により生じたストークス光と入射光が
媒質の超音波振動を駆動するようになると、誘導ブリル
アン散乱（以下「ＳＢＳ」ということがある。）が発生
する。ＳＢＳの発生メカニズムは、光周波数ω0 とωS
の電場が、電歪現象によって媒質中に周波数ωa （＝ω
0 −ωS ）の圧力変動を生じさせ、それにより超音波が
発生し、その超音波が周波数ω0 の入射光を散乱して周
波数ωS のストークス光を発生し、それがさらに電歪現
象により超音波を発生するというものである。
媒質の超音波振動を駆動するようになると、誘導ブリル
アン散乱（以下「ＳＢＳ」ということがある。）が発生
する。ＳＢＳの発生メカニズムは、光周波数ω0 とωS
の電場が、電歪現象によって媒質中に周波数ωa （＝ω
0 −ωS ）の圧力変動を生じさせ、それにより超音波が
発生し、その超音波が周波数ω0 の入射光を散乱して周
波数ωS のストークス光を発生し、それがさらに電歪現
象により超音波を発生するというものである。
【００１８】この現象を図２により定量的に考察する。
いま、図２に示すように、ＳＭＦ１０の入射点を零点と
し、励起光の進行方向をｚ軸とする座標系を想定する。
このとき、光強度の結合方程式は次のようになる。
いま、図２に示すように、ＳＭＦ１０の入射点を零点と
し、励起光の進行方向をｚ軸とする座標系を想定する。
このとき、光強度の結合方程式は次のようになる。
【００１９】
ｄＩS (z) ／ｄｚ＝−ｇB ＩP (z) ＩS (z) ＋αＩS (z) …(6)
ｄＩP (z) ／ｄｚ＝−ｇB ＩP (z) ＩS (z) −αＩP (z) …(7)
ここで、ＩP (z),ＩS (z) は各々励起光及び散乱光の強
度を表し、αはファイバの損失係数を表す。一方、ｇB
はブリルアン利得係数であり、次式で与えられる。
度を表し、αはファイバの損失係数を表す。一方、ｇB
はブリルアン利得係数であり、次式で与えられる。
【００２０】
ｇB ( ν）＝
｛（ΔνB /2)2／〔（ν−νB )2+(ΔνB /2)2〕｝ｇB （νB ）…(8)
ただし、
ｇB （νB ）＝２πｎ7 ｐ12 2 ／ｃλ0 2ρ0 νA ΔνB …(9)
ΔνB ＝１／（πＴB ） …(10)
である。ここで、ｃは真空中の光速、ｐ12は縦方向の弾
性光学定数、ρ0 は物質密度、νB はブリルアン帯域の
中心周波数を表し、ΔνB は、フォノンの寿命がＴB で
ある場合のブリルアン利得の半値全幅を表す。
性光学定数、ρ0 は物質密度、νB はブリルアン帯域の
中心周波数を表し、ΔνB は、フォノンの寿命がＴB で
ある場合のブリルアン利得の半値全幅を表す。
【００２１】ここでは、音響波がexp(-t/TB ) に従って
減衰すると仮定している。従って、この場合、利得スペ
クトルはLorentzian型になる。また、信号光と励起光に
対するファイバの減衰定数は一般に異なるが、考えてい
る系においては、信号光と励起光の周波数差が１１ＧＨ
ｚ程度であるので、共通のαで十分近似可能である。
減衰すると仮定している。従って、この場合、利得スペ
クトルはLorentzian型になる。また、信号光と励起光に
対するファイバの減衰定数は一般に異なるが、考えてい
る系においては、信号光と励起光の周波数差が１１ＧＨ
ｚ程度であるので、共通のαで十分近似可能である。
【００２２】(6),(7) 式を境界条件ＩP (z) →０(z→
∞) のもとで解くと、解は以下のようになる。 ＩS (z)=〔b0(1-b0)／(G(z)-b0) 〕ＩP (0)exp(-αz) …(11) ＩP (z)=〔(1-b0)G(z)/(G(z)-b0)〕ＩP (0)exp(-αz) …(12) ここで、 Ｇ(z)= exp〔(1-b0)(g0/α)(1-exp(- αz)) 〕 …(13) ｂ0 =ＩS (0)/ＩP (0) …(14) ｇ0 = gB ＩP (0) …(15) である。また、ｂ0 はブリルアン変換効率（入力励起光
パワーに対する出力ストークス光パワーの比）を表す。
また、ｇ0 はＳＢＳ過程における小信号利得である。
∞) のもとで解くと、解は以下のようになる。 ＩS (z)=〔b0(1-b0)／(G(z)-b0) 〕ＩP (0)exp(-αz) …(11) ＩP (z)=〔(1-b0)G(z)/(G(z)-b0)〕ＩP (0)exp(-αz) …(12) ここで、 Ｇ(z)= exp〔(1-b0)(g0/α)(1-exp(- αz)) 〕 …(13) ｂ0 =ＩS (0)/ＩP (0) …(14) ｇ0 = gB ＩP (0) …(15) である。また、ｂ0 はブリルアン変換効率（入力励起光
パワーに対する出力ストークス光パワーの比）を表す。
また、ｇ0 はＳＢＳ過程における小信号利得である。
【００２３】(11)式及び(12)式の解を図３に図示する。
図３は、励起光及びストークス光の相対強度と光ファイ
バにおける入射点からの距離を光ファイバ全長で規格化
した値との関係を表すグラフである。
図３は、励起光及びストークス光の相対強度と光ファイ
バにおける入射点からの距離を光ファイバ全長で規格化
した値との関係を表すグラフである。
【００２４】図３の結果から明らかなように、ＳＢＳに
より励起光のエネルギーが散乱光に変換されて後方向に
出力される。従って、もし反対方向にブリルアン散乱光
の周波数と同一の周波数の信号光を入力すれば、この信
号光は増幅されて後方向に出射することになる。この増
幅の原理を考察する。
より励起光のエネルギーが散乱光に変換されて後方向に
出力される。従って、もし反対方向にブリルアン散乱光
の周波数と同一の周波数の信号光を入力すれば、この信
号光は増幅されて後方向に出射することになる。この増
幅の原理を考察する。
【００２５】いま、励起光パワーが十分大きく、損失以
外の減衰が殆どないとすると、即ち所謂depletion-less
の状態であるとすると、(7) 式より、 ＩP (z) ＝ＩP (0)exp(-αz) …(16) となる。そこで、ＳＢＳに使われる有効励起パワーとし
て以下の量を定義する。
外の減衰が殆どないとすると、即ち所謂depletion-less
の状態であるとすると、(7) 式より、 ＩP (z) ＝ＩP (0)exp(-αz) …(16) となる。そこで、ＳＢＳに使われる有効励起パワーとし
て以下の量を定義する。
【００２６】
ＩP eff ＝（ＩP (0)/α）〔1-exp(- αL)〕
＝ＩP (0)Leff …(17)
ここに、
Ｌeff ＝〔1-exp(- αL)〕／α …(18)
である。このとき、(6) 式より、
ＩS (L) ＝ＩS (0)exp〔-( gB ＩP eff - α)dz 〕
＝ＩS (0)exp〔-gB ＩP (0)Leff + αL 〕
となる。即ち、
ＩS (0) ＝ＩS (L)exp〔 gB ＩP (0)Leff - αL 〕 …(19)
を得る。(19)式は、励起光の入射端から距離Ｌの位置に
逆方向に入射された信号光がブリルアン増幅されて出射
される様子を示している。(19)式は、入射励起光パワー
ＰP 及びファイバのコアの有効断面積Ａeff を用いて以
下のようにも書ける。
逆方向に入射された信号光がブリルアン増幅されて出射
される様子を示している。(19)式は、入射励起光パワー
ＰP 及びファイバのコアの有効断面積Ａeff を用いて以
下のようにも書ける。
【００２７】
ＩS (0) ＝ＩS (L)exp〔 gB ＰP Ｌeff ／Ａeff −αＬ〕 …(20)
(20)式より、ブリルアン増幅器のしきい値励起光パワー
ＰP crに対する条件として、 ｇB ＰP crＬeff ／Ａeff ≒２１ …(21) を得る。この式に波長１．５５μｍ用のシングルモード
ファイバの条件、Ａeff≒５０μｍ2 ，Ｌeff ≒２０ｋ
ｍ，ｇB ＝５×１０-11 ｍ／Ｗを適用すると、 ＰP cr≒１．１ｍＷ …(22) を得る。
ＰP crに対する条件として、 ｇB ＰP crＬeff ／Ａeff ≒２１ …(21) を得る。この式に波長１．５５μｍ用のシングルモード
ファイバの条件、Ａeff≒５０μｍ2 ，Ｌeff ≒２０ｋ
ｍ，ｇB ＝５×１０-11 ｍ／Ｗを適用すると、 ＰP cr≒１．１ｍＷ …(22) を得る。
【００２８】誘導ブリルアン増幅の原理の応用として
は、広範囲な例が考えられるが、これを通常の光通信に
適用しようとすると、帯域が比較的狭い（約１００ＭＨ
ｚ）ことが制約となる。本発明においてこの狭帯域性が
制約にならないことは以下の説明から明らかである。
は、広範囲な例が考えられるが、これを通常の光通信に
適用しようとすると、帯域が比較的狭い（約１００ＭＨ
ｚ）ことが制約となる。本発明においてこの狭帯域性が
制約にならないことは以下の説明から明らかである。
【００２９】図４は本発明の光信号生成装置の基本構成
を示すブロック図である。符号２１は励起光を情報信号
により振幅変調する光変調手段である。符号２２は光変
調手段２１から出力した振幅変調光が伝搬する光伝送路
であり、この光伝送路２２は２次の非線形効果を有する
光学媒質からなる。
を示すブロック図である。符号２１は励起光を情報信号
により振幅変調する光変調手段である。符号２２は光変
調手段２１から出力した振幅変調光が伝搬する光伝送路
であり、この光伝送路２２は２次の非線形効果を有する
光学媒質からなる。
【００３０】符号２３は光変調手段２１を制御する制御
手段であり、その制御態様は、振幅変調光の情報信号に
よる変調波形の高レベルと低レベルの間に上述の光学媒
質の誘導ブリルアン散乱のしきい値が位置するようにす
るものである。
手段であり、その制御態様は、振幅変調光の情報信号に
よる変調波形の高レベルと低レベルの間に上述の光学媒
質の誘導ブリルアン散乱のしきい値が位置するようにす
るものである。
【００３１】そして、光伝送路２２内で振幅変調光の伝
搬方向と逆の方向に伝搬する誘導ブリルアン散乱光を生
成するようにしている。この誘導ブリルアン散乱光は次
のような特性を有する。
搬方向と逆の方向に伝搬する誘導ブリルアン散乱光を生
成するようにしている。この誘導ブリルアン散乱光は次
のような特性を有する。
【００３２】図５において、（Ａ）は光伝送路２２に入
力する振幅変調光の経時変化を表すグラフ、（Ｂ）は光
伝送路２２内において生じた誘導ブリルアン散乱光の強
度の経時変化を表すグラフである。
力する振幅変調光の経時変化を表すグラフ、（Ｂ）は光
伝送路２２内において生じた誘導ブリルアン散乱光の強
度の経時変化を表すグラフである。
【００３３】光伝送路２２にパワーＰ1 の励起光を入力
し、パワーＰ1 を光伝送路２２の誘導ブリルアン散乱の
しきい値ＰP crと等しいか或いはＰP crよりも少し小さ
い値Ｐ1,0 に設定しておく。そして、この励起光を情報
信号により振幅変調する。この情報信号は図示された例
ではデジタル信号であるが、アナログ信号であってもか
まわない。ただし、変調パルス幅Ｔは、フォノンの減衰
定数よりも十分に大きいとする。即ち、次式を満足す
る。
し、パワーＰ1 を光伝送路２２の誘導ブリルアン散乱の
しきい値ＰP crと等しいか或いはＰP crよりも少し小さ
い値Ｐ1,0 に設定しておく。そして、この励起光を情報
信号により振幅変調する。この情報信号は図示された例
ではデジタル信号であるが、アナログ信号であってもか
まわない。ただし、変調パルス幅Ｔは、フォノンの減衰
定数よりも十分に大きいとする。即ち、次式を満足す
る。
【００３４】
Ｔ≫ＴB …(23)
このとき、Ｐ1 ＞ＰP crのときにだけ誘導ブリルアン散
乱光が発生するので、図５（Ｂ）に示すような波形で振
幅変調された誘導ブリルアン散乱光を生成することがで
きるのである。
乱光が発生するので、図５（Ｂ）に示すような波形で振
幅変調された誘導ブリルアン散乱光を生成することがで
きるのである。
【００３５】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図６は光信
号生成装置の第１実施例を示すブロック図である。符号
３３は光伝送路として機能するシングルモードファイバ
であり、このシングルモードファイバ３３は２次の非線
形効果を呈する。
号生成装置の第１実施例を示すブロック図である。符号
３３は光伝送路として機能するシングルモードファイバ
であり、このシングルモードファイバ３３は２次の非線
形効果を呈する。
【００３６】光変調手段は、励起光を出力する光源３１
と、この光源３１からの励起光を振幅変調する光変調器
３２とから構成される。光変調器３２としては、マッハ
ツェンダ型のもの等が使用され、この光変調器３２には
駆動回路３４から駆動信号が与えられる。
と、この光源３１からの励起光を振幅変調する光変調器
３２とから構成される。光変調器３２としては、マッハ
ツェンダ型のもの等が使用され、この光変調器３２には
駆動回路３４から駆動信号が与えられる。
【００３７】この実施例の構成によると、図５（Ａ）に
示すような波形の振幅変調光を光変調器３２からシング
ルモードファイバ３３に入射させ、その結果、図５
（Ｂ）に示すような波形の振幅変調された誘導ブリルア
ン散乱光を生じさせることができる。
示すような波形の振幅変調光を光変調器３２からシング
ルモードファイバ３３に入射させ、その結果、図５
（Ｂ）に示すような波形の振幅変調された誘導ブリルア
ン散乱光を生じさせることができる。
【００３８】図７は光信号生成装置の第２実施例を示す
ブロック図である。この実施例では、光変調手段はレー
ザダイオード４１を含んで構成され、このレーザダイオ
ード４１に供給するバイアス電流が駆動回路４２により
調整されて情報信号による励起光の振幅変調がなされ
る。
ブロック図である。この実施例では、光変調手段はレー
ザダイオード４１を含んで構成され、このレーザダイオ
ード４１に供給するバイアス電流が駆動回路４２により
調整されて情報信号による励起光の振幅変調がなされ
る。
【００３９】図８は光信号生成装置の第３実施例を示す
ブロック図である。この実施例では、光変調手段は、励
起光を出力する光源３１と、光源３１からの励起光を増
幅する光増幅器５１とを含み、光増幅器５１の利得が利
得制御回路５２によって振幅変調される。
ブロック図である。この実施例では、光変調手段は、励
起光を出力する光源３１と、光源３１からの励起光を増
幅する光増幅器５１とを含み、光増幅器５１の利得が利
得制御回路５２によって振幅変調される。
【００４０】光増幅器５１として、半導体の利得媒質を
備えた半導体光増幅器が用いられている場合には、半導
体利得媒質への注入電流を情報信号により変調すること
によって、振幅変調光を得ることができる。
備えた半導体光増幅器が用いられている場合には、半導
体利得媒質への注入電流を情報信号により変調すること
によって、振幅変調光を得ることができる。
【００４１】光増幅器５１として、ファイバ型光増幅器
が用いられている場合には、励起光源からの励起光の振
幅を変調するようにすればよい。その具体例を以下に説
明する。
が用いられている場合には、励起光源からの励起光の振
幅を変調するようにすればよい。その具体例を以下に説
明する。
【００４２】図９は図８の光信号生成装置の第３実施例
における光増幅器５１の一構成例を示すブロック図であ
る。この例では、光増幅器５１は、第２の励起光を出力
する励起レーザダイオード６１と、この第２の励起光を
図８の光源３１からの増幅すべき第１の励起光と合波す
る合波器６２と、合波器６２により合波された第１及び
第２の励起光が入力するドープファイバ６３とを備えて
いる。
における光増幅器５１の一構成例を示すブロック図であ
る。この例では、光増幅器５１は、第２の励起光を出力
する励起レーザダイオード６１と、この第２の励起光を
図８の光源３１からの増幅すべき第１の励起光と合波す
る合波器６２と、合波器６２により合波された第１及び
第２の励起光が入力するドープファイバ６３とを備えて
いる。
【００４３】ドープファイバ６３は、主としてコアにＥ
ｒ等の希土類元素をドープして構成される。そして、励
起レーザダイオード６１のバイアス電流が情報信号によ
り変調されるようになっている。
ｒ等の希土類元素をドープして構成される。そして、励
起レーザダイオード６１のバイアス電流が情報信号によ
り変調されるようになっている。
【００４４】この種のファイバ型の光増幅器において
は、励起レーザダイオードからの励起光の強度に応じて
この光増幅器の利得が決定されるので、上述のように励
起レーザダイオード６１のバイアス電流を情報信号によ
り振幅変調することによって、ドープファイバ６３から
出力する光について振幅変調を行うことができる。
は、励起レーザダイオードからの励起光の強度に応じて
この光増幅器の利得が決定されるので、上述のように励
起レーザダイオード６１のバイアス電流を情報信号によ
り振幅変調することによって、ドープファイバ６３から
出力する光について振幅変調を行うことができる。
【００４５】図１０は図８の光信号生成装置の第３実施
例における光増幅器の他の構成例を示すブロック図であ
る。この例では、光増幅器５１は、第２の励起光を出力
する第１の励起レーザダイオード７１と、この第２の励
起光を図８の光源３１からの増幅すべき第１の励起光と
合波する第１の合波器７２と、第１の合波器７２からの
第１及び第２の励起光がその一端に入力するドープファ
イバ７３と、第３の励起光を出力する第２の励起レーザ
ダイオード７４と、この第３の励起光をドープファイバ
７３の第２端から入射させる第２の合波器７５とを備え
ている。
例における光増幅器の他の構成例を示すブロック図であ
る。この例では、光増幅器５１は、第２の励起光を出力
する第１の励起レーザダイオード７１と、この第２の励
起光を図８の光源３１からの増幅すべき第１の励起光と
合波する第１の合波器７２と、第１の合波器７２からの
第１及び第２の励起光がその一端に入力するドープファ
イバ７３と、第３の励起光を出力する第２の励起レーザ
ダイオード７４と、この第３の励起光をドープファイバ
７３の第２端から入射させる第２の合波器７５とを備え
ている。
【００４６】この構成によると、励起レーザダイオード
を２つ用いているので、１つの励起レーザダイオードの
出力が光増幅動作に足りないような場合に有利である。
また、２つの励起レーザダイオードのうちのいずれか一
方（図では第２の励起レーザダイオード７４）を用いて
この光増幅器から出力する励起光を誘導ブリルアン散乱
のしきい値以上にするのに用い、他方の励起レーザダイ
オード（図では第１の励起レーザダイオード７１）のバ
イアス電流に情報信号を重畳することによって、この光
増幅器から出力する励起光を振幅変調することができ
る。
を２つ用いているので、１つの励起レーザダイオードの
出力が光増幅動作に足りないような場合に有利である。
また、２つの励起レーザダイオードのうちのいずれか一
方（図では第２の励起レーザダイオード７４）を用いて
この光増幅器から出力する励起光を誘導ブリルアン散乱
のしきい値以上にするのに用い、他方の励起レーザダイ
オード（図では第１の励起レーザダイオード７１）のバ
イアス電流に情報信号を重畳することによって、この光
増幅器から出力する励起光を振幅変調することができ
る。
【００４７】この実施例では、ドープファイバ７３の第
１の励起光伝搬方向上流側及び下流側からドープファイ
バの励起用の励起光を入射させているが、２以上の励起
レーザダイオードを用いて、上記上流側及び下流側のい
ずれか一方のみから励起光を入射させるようにしてもよ
い。
１の励起光伝搬方向上流側及び下流側からドープファイ
バの励起用の励起光を入射させているが、２以上の励起
レーザダイオードを用いて、上記上流側及び下流側のい
ずれか一方のみから励起光を入射させるようにしてもよ
い。
【００４８】また、図１０の構成において、第１の励起
レーザダイオード７１及び第１の合波器７２を省略し
て、後方励起型の光増幅器を構成してもよい。この場合
第２の励起レーザダイオード７４のバイアス電流が振幅
変調される。
レーザダイオード７１及び第１の合波器７２を省略し
て、後方励起型の光増幅器を構成してもよい。この場合
第２の励起レーザダイオード７４のバイアス電流が振幅
変調される。
【００４９】ところで、(23)式に示したように、情報信
号による変調パルス幅Ｔはフォノンの減衰定数よりも十
分大きいことが要求される。変調パルス幅Ｔが大きくな
るに従って情報信号の帯域は狭くなり、伝送可能な情報
量が少なくなる。そこで、本発明の光信号生成装置を用
い場合における伝送速度の限界について考察する。
号による変調パルス幅Ｔはフォノンの減衰定数よりも十
分大きいことが要求される。変調パルス幅Ｔが大きくな
るに従って情報信号の帯域は狭くなり、伝送可能な情報
量が少なくなる。そこで、本発明の光信号生成装置を用
い場合における伝送速度の限界について考察する。
【００５０】この限界は、明らかに(18)式で定義された
励起光の有効到達距離Ｌeff に依存すると考えられる。
誘導ブリルアン散乱光として後方に出力する光は、入力
した励起光の有効到達距離Ｌeff の範囲内の誘導ブリル
アン散乱光の累積である。従って、入射端付近からの誘
導ブリルアン散乱光と、有効到達距離Ｌeff の位置から
の誘導ブリルアン散乱光の遅延時間差をΔｔとした場
合、ΔｔがＴに比べて十分小さくないと、パルス波形に
乱れが生じることになる。
励起光の有効到達距離Ｌeff に依存すると考えられる。
誘導ブリルアン散乱光として後方に出力する光は、入力
した励起光の有効到達距離Ｌeff の範囲内の誘導ブリル
アン散乱光の累積である。従って、入射端付近からの誘
導ブリルアン散乱光と、有効到達距離Ｌeff の位置から
の誘導ブリルアン散乱光の遅延時間差をΔｔとした場
合、ΔｔがＴに比べて十分小さくないと、パルス波形に
乱れが生じることになる。
【００５１】光伝送路としてシングルモードファイバが
用いられている場合、励起光の有効到達距離Ｌeff は約
２０ｋｍであり、また、非線形効果の時定数は遅延時間
差Δｔに比べて十分短いから、Δｔは光が有効到達距離
を１往復する時間に等しく、約２×１０-4秒となる。
用いられている場合、励起光の有効到達距離Ｌeff は約
２０ｋｍであり、また、非線形効果の時定数は遅延時間
差Δｔに比べて十分短いから、Δｔは光が有効到達距離
を１往復する時間に等しく、約２×１０-4秒となる。
【００５２】いま、Δｔ／Ｔ＜０．２の条件が信号を復
調可能な範囲とすれば、Ｔ＞１×１０-3秒となるから、
伝送可能な信号の速度限界は約１ｋｂ／ｓとなる。本発
明を適用するのに適した光中継器の監視信号の速度は大
体１００ｂ／ｓ程度であるから、上述の速度限界は実用
上十分なものである。
調可能な範囲とすれば、Ｔ＞１×１０-3秒となるから、
伝送可能な信号の速度限界は約１ｋｂ／ｓとなる。本発
明を適用するのに適した光中継器の監視信号の速度は大
体１００ｂ／ｓ程度であるから、上述の速度限界は実用
上十分なものである。
【００５３】次に、図５（Ａ）において、Ｐ1 ＞ＰP cr
に設定する場合を考える。この場合、常に誘導ブリルア
ン散乱が生じ、散乱光の波長と同一の波長の光に対して
誘導ブリルアン増幅がなされる。従って、誘導ブリルア
ン散乱光と同一周波数の光を増幅してファイバ伝送する
ことができる。ファイバ長をＬ0 としたときのＰB のレ
ベルダイヤグラムを図１１に示す。ここでは、光ファイ
バの送信局端を距離の原点にとっている。
に設定する場合を考える。この場合、常に誘導ブリルア
ン散乱が生じ、散乱光の波長と同一の波長の光に対して
誘導ブリルアン増幅がなされる。従って、誘導ブリルア
ン散乱光と同一周波数の光を増幅してファイバ伝送する
ことができる。ファイバ長をＬ0 としたときのＰB のレ
ベルダイヤグラムを図１１に示す。ここでは、光ファイ
バの送信局端を距離の原点にとっている。
【００５４】このとき、(20)式より次の式が導出され
る。 ＰB (0) ＝ＰB (L0) exp〔ｇB ＰP Ｌeff ／Ａeff −αＬ0 〕 …(24) 図１２は上述の誘導ブリルアン増幅の原理を用いた光伝
送システムの説明図である。このシステムは、２次の非
線形効果を有する光学媒質からなる光伝送路８１と、こ
の光学媒質の誘導ブリルアン散乱のしきい値よりも高い
強度の励起光８２を光伝送路８１の第１端から入射させ
る手段と、励起光８２と所定の周波数関係にある信号光
８３を光伝送路８１の第２端から入射させる手段とを備
えている。信号光の中心周波数ωi はブリルアン増幅帯
域の中心周波数と一致し、この周波数と励起光の周波数
ωp の関係は以下の通りである。
る。 ＰB (0) ＝ＰB (L0) exp〔ｇB ＰP Ｌeff ／Ａeff −αＬ0 〕 …(24) 図１２は上述の誘導ブリルアン増幅の原理を用いた光伝
送システムの説明図である。このシステムは、２次の非
線形効果を有する光学媒質からなる光伝送路８１と、こ
の光学媒質の誘導ブリルアン散乱のしきい値よりも高い
強度の励起光８２を光伝送路８１の第１端から入射させ
る手段と、励起光８２と所定の周波数関係にある信号光
８３を光伝送路８１の第２端から入射させる手段とを備
えている。信号光の中心周波数ωi はブリルアン増幅帯
域の中心周波数と一致し、この周波数と励起光の周波数
ωp の関係は以下の通りである。
【００５５】ωi ＝ωp −ωa …(25)
ここで、ωa は(4) 式で与えられる。図１２のシステム
によると、信号光８３を光伝送路８１内で誘導ブリルア
ン増幅して、矢印８４で示すように、励起光８２と反対
の方向に伝送することができる。
によると、信号光８３を光伝送路８１内で誘導ブリルア
ン増幅して、矢印８４で示すように、励起光８２と反対
の方向に伝送することができる。
【００５６】図１３は図１２のシステムの具体例を示す
図である。図１２の信号光８３の生成方法として最も単
純なものは、周波数ωi で発振する光源９１を用い、そ
の出射光を光伝送路８１に入射するようにするものであ
る。光源９１は情報信号により変調される。この場合、
変調方式としては、振幅変調、位相変調、周波数変調等
を採用可能である。
図である。図１２の信号光８３の生成方法として最も単
純なものは、周波数ωi で発振する光源９１を用い、そ
の出射光を光伝送路８１に入射するようにするものであ
る。光源９１は情報信号により変調される。この場合、
変調方式としては、振幅変調、位相変調、周波数変調等
を採用可能である。
【００５７】この構成によると、情報信号により変調さ
れた光源９１からの信号光を光伝送路８１内で誘導ブリ
ルアン増幅して励起光８２の伝搬方向と逆の方向に伝送
することができる。
れた光源９１からの信号光を光伝送路８１内で誘導ブリ
ルアン増幅して励起光８２の伝搬方向と逆の方向に伝送
することができる。
【００５８】図１４は図１２のシステムの他の具体例を
示す図である。この例では、図１３の例のように信号光
の光源を独立に設けるのではなく、光伝送路８１からの
励起光を分岐して、この分岐された光をサブキャリア変
調するようにしている。より具体的には次の通りであ
る。
示す図である。この例では、図１３の例のように信号光
の光源を独立に設けるのではなく、光伝送路８１からの
励起光を分岐して、この分岐された光をサブキャリア変
調するようにしている。より具体的には次の通りであ
る。
【００５９】光伝送路８１の第１端に入射した励起光８
２は、光伝送路８１の第２端に接続された光合波器１０
３を介してハーフミラー１０１で分岐される。分岐した
励起光はマッハツェンダ光変調器等の外部変調器１０２
でサブキャリア変調され、この変調された光は光合波器
１０３を介して光伝送路８１に逆方向に合流する。
２は、光伝送路８１の第２端に接続された光合波器１０
３を介してハーフミラー１０１で分岐される。分岐した
励起光はマッハツェンダ光変調器等の外部変調器１０２
でサブキャリア変調され、この変調された光は光合波器
１０３を介して光伝送路８１に逆方向に合流する。
【００６０】発振器１０４からの周波数νa のサブキャ
リアは、ミキサ１０５で情報信号により変調され、その
変調出力が外部変調器１０２に入力する。このときの変
調された信号光のスペクトルを図１５に示す。丁度ブリ
ルアン増幅帯域の中心と１次の変調信号（図では低周波
側の変調信号）の中心とが一致し、その信号成分だけが
誘導ブリルアン増幅される。従って、この信号成分を光
伝送路の他端で検波して情報を検出可能である。
リアは、ミキサ１０５で情報信号により変調され、その
変調出力が外部変調器１０２に入力する。このときの変
調された信号光のスペクトルを図１５に示す。丁度ブリ
ルアン増幅帯域の中心と１次の変調信号（図では低周波
側の変調信号）の中心とが一致し、その信号成分だけが
誘導ブリルアン増幅される。従って、この信号成分を光
伝送路の他端で検波して情報を検出可能である。
【００６１】この例によると、信号光用の独立した光源
が不要であり、しかも、高精度の電気発振器を用いてサ
ブキャリア変調を行うことができるので、安定した誘導
ブリルアン増幅を実現することができる。
が不要であり、しかも、高精度の電気発振器を用いてサ
ブキャリア変調を行うことができるので、安定した誘導
ブリルアン増幅を実現することができる。
【００６２】次に、図１６により、光伝送路の破断点等
のフレネル反射点の探索方法を説明する。いま、周波数
がωp であり、パワーが誘導ブリルアン散乱のしきい値
よりも高い値の連続的な励起光と、(25)式の関係を満足
する周波数ωi のパルス光とをシングルモードファイバ
等からなる光伝送路１１１に入射する構成について考え
る。
のフレネル反射点の探索方法を説明する。いま、周波数
がωp であり、パワーが誘導ブリルアン散乱のしきい値
よりも高い値の連続的な励起光と、(25)式の関係を満足
する周波数ωi のパルス光とをシングルモードファイバ
等からなる光伝送路１１１に入射する構成について考え
る。
【００６３】パルス光のパルス幅はＴ′である。入射点
を原点とし、進行方向にｚ座標をとり、破断点１１１Ａ
の座標をＬとする。パルス光は光伝送路内でレーリー散
乱され、そのうちの後方散乱成分は誘導ブリルアン増幅
されて入射点に戻ってくる。また、破断点においては、
フレネル反射が生じ、後方に散乱光が生じる。パルス光
の散乱成分は誘導ブリルアン増幅されて入射点に戻って
くる。
を原点とし、進行方向にｚ座標をとり、破断点１１１Ａ
の座標をＬとする。パルス光は光伝送路内でレーリー散
乱され、そのうちの後方散乱成分は誘導ブリルアン増幅
されて入射点に戻ってくる。また、破断点においては、
フレネル反射が生じ、後方に散乱光が生じる。パルス光
の散乱成分は誘導ブリルアン増幅されて入射点に戻って
くる。
【００６４】このときの、入射端で観測した全後方散乱
光のうちの周波数ωi の成分Ｐi の時間変化は、パルス
光の入射時刻を零として図１７に示すようになる。即
ち、Ｐ i はレーリー散乱成分と誘導ブリルアン散乱成分
とフレネル反射成分の合成となる。いま、フレネル反射
成分の観測時刻をパルス光入射後２ｔ0 とすると、破断
点の位置Ｌは、次式で与えられる。
光のうちの周波数ωi の成分Ｐi の時間変化は、パルス
光の入射時刻を零として図１７に示すようになる。即
ち、Ｐ i はレーリー散乱成分と誘導ブリルアン散乱成分
とフレネル反射成分の合成となる。いま、フレネル反射
成分の観測時刻をパルス光入射後２ｔ0 とすると、破断
点の位置Ｌは、次式で与えられる。
【００６５】
Ｌ＝（ｃ／ｎ）ｔ0 …(26)
また、この観測における分解能ΔＬは次式で与えられ
る。 ΔＬ＝（ｃ／ｎ）Ｔ′ …(27) 一般に、レーリー散乱光及びフレネル反射光はともに微
弱なものであり、光伝送路における損失により観測可能
な距離が制限されるものであるが、上述した方法による
と、誘導ブリルアン増幅の大きな利得を用いて遠方の破
断点の位置を高精度に観測することができるようにな
る。
る。 ΔＬ＝（ｃ／ｎ）Ｔ′ …(27) 一般に、レーリー散乱光及びフレネル反射光はともに微
弱なものであり、光伝送路における損失により観測可能
な距離が制限されるものであるが、上述した方法による
と、誘導ブリルアン増幅の大きな利得を用いて遠方の破
断点の位置を高精度に観測することができるようにな
る。
【００６６】次に、本発明の光信号生成装置を適用した
光伝送システムについて説明する。図１８に示すよう
に、送信局１２１と受信局１２２の間で、光増幅器１２
３を備えた光中継器１２４を用いて光伝送を行う場合、
一般に、光中継器１２４は送信局１２１及び受信局１２
２から遠隔地にあるから、光増幅器１２３についての監
視情報を送信局１２１又は受信局１２２においてモニタ
する必要がある場合が生じる。この監視機能は、システ
ム全体を安定に機能させる意味からも、また、何らかの
故障が発生した場合にその故障箇所を迅速に検出する意
味からも非常に重要である。モニタする内容としては、
光増幅器の動作条件、温度等が考えられるが、こうした
情報はさほど大容量ではなく、精々数十ビット程度であ
る。従来、このような監視情報を伝送する手段として
は、伝送信号に微小な変調度でサブキャリア振幅変調を
かけ、これを光増幅中継した後、フィルタ検波するとい
うような方法が用いられている。しかしながら、この方
法では、主信号の感度低下を防止するために原理的に監
視信号の変調度を大きくすることができず、従って、光
増幅器が発生する自然放出光雑音の影響により、中継可
能な光増幅器の段数に制限が生じる。そこで、監視信号
の伝送に本発明の光信号生成装置を用いることとする。
光伝送システムについて説明する。図１８に示すよう
に、送信局１２１と受信局１２２の間で、光増幅器１２
３を備えた光中継器１２４を用いて光伝送を行う場合、
一般に、光中継器１２４は送信局１２１及び受信局１２
２から遠隔地にあるから、光増幅器１２３についての監
視情報を送信局１２１又は受信局１２２においてモニタ
する必要がある場合が生じる。この監視機能は、システ
ム全体を安定に機能させる意味からも、また、何らかの
故障が発生した場合にその故障箇所を迅速に検出する意
味からも非常に重要である。モニタする内容としては、
光増幅器の動作条件、温度等が考えられるが、こうした
情報はさほど大容量ではなく、精々数十ビット程度であ
る。従来、このような監視情報を伝送する手段として
は、伝送信号に微小な変調度でサブキャリア振幅変調を
かけ、これを光増幅中継した後、フィルタ検波するとい
うような方法が用いられている。しかしながら、この方
法では、主信号の感度低下を防止するために原理的に監
視信号の変調度を大きくすることができず、従って、光
増幅器が発生する自然放出光雑音の影響により、中継可
能な光増幅器の段数に制限が生じる。そこで、監視信号
の伝送に本発明の光信号生成装置を用いることとする。
【００６７】図１９は図４及び図５により説明した装置
の原理を適用した光伝送システムのブロック図である。
伝送損失Γの光ファイバ１３２に送信局１３１からパワ
ーＰ 0 の信号光（第１の励起光）を入力し、伝送により
減衰した信号光を利得Ｇの光増幅器１３３により増幅補
償し、残りの光ファイバ１３２を介して受信局１３５に
伝送するものである。このとき、光増幅器１３３の出力
パワーをＰ1 とすると、次式が成立する。
の原理を適用した光伝送システムのブロック図である。
伝送損失Γの光ファイバ１３２に送信局１３１からパワ
ーＰ 0 の信号光（第１の励起光）を入力し、伝送により
減衰した信号光を利得Ｇの光増幅器１３３により増幅補
償し、残りの光ファイバ１３２を介して受信局１３５に
伝送するものである。このとき、光増幅器１３３の出力
パワーをＰ1 とすると、次式が成立する。
【００６８】
Ｐ1 ＝Ｐ0 ΓＧ …(28)
光増幅器１３３の出力パワーＰ1 を光ファイバ１３４の
誘導ブリルアン散乱のしきい値ＰP cr或いはこのしきい
値よりも少し低い値Ｐ1,0 に設定しておき、このＰ1 を
監視情報（デジタル信号）によりＰP crの上下で振幅変
調する。変調パルス幅Ｔはフォノンの減衰定数よりも十
分に大きく設定される。
誘導ブリルアン散乱のしきい値ＰP cr或いはこのしきい
値よりも少し低い値Ｐ1,0 に設定しておき、このＰ1 を
監視情報（デジタル信号）によりＰP crの上下で振幅変
調する。変調パルス幅Ｔはフォノンの減衰定数よりも十
分に大きく設定される。
【００６９】こうすると、図５の動作原理に従って、Ｐ
1 ＞ＰP crのときにだけ誘導ブリルアン散乱光が発生す
る。この散乱光は、ビームスプリッタ１３６で主光伝送
路から分岐され、迂回光路１３７を通ってもう１つのビ
ームスプリッタ１３８で主光伝送路に結合される。
1 ＞ＰP crのときにだけ誘導ブリルアン散乱光が発生す
る。この散乱光は、ビームスプリッタ１３６で主光伝送
路から分岐され、迂回光路１３７を通ってもう１つのビ
ームスプリッタ１３８で主光伝送路に結合される。
【００７０】これにより、監視情報により振幅変調され
た誘導ブリルアン散乱光を送信局１３１に伝送すること
ができる。図１９のシステムにおいて、Ｐ0 ＞ＰP crに
設定する場合を考える。この場合、送信局１３１と光増
幅器１３３の間の光ファイバ１３２は、誘導ブリルアン
散乱光と同一波長の光に対して誘導ブリルアン増幅を呈
する。従って、上述のようにして得られた、監視信号に
より変調された強度ＰB の誘導ブリルアン散乱光をさら
に増幅して送信局１３１に伝送することができる。尚、
この場合におけるファイバ長をＬ0 としたときのＰB の
レベルダイヤグラムは、光ファイバ１３２の送信局１３
１側の端部を距離の原点にとった場合、図１１と同様に
なる。
た誘導ブリルアン散乱光を送信局１３１に伝送すること
ができる。図１９のシステムにおいて、Ｐ0 ＞ＰP crに
設定する場合を考える。この場合、送信局１３１と光増
幅器１３３の間の光ファイバ１３２は、誘導ブリルアン
散乱光と同一波長の光に対して誘導ブリルアン増幅を呈
する。従って、上述のようにして得られた、監視信号に
より変調された強度ＰB の誘導ブリルアン散乱光をさら
に増幅して送信局１３１に伝送することができる。尚、
この場合におけるファイバ長をＬ0 としたときのＰB の
レベルダイヤグラムは、光ファイバ１３２の送信局１３
１側の端部を距離の原点にとった場合、図１１と同様に
なる。
【００７１】誘導ブリルアン増幅の原理を適用した図１
９のシステムにおいて、光中継器を複数縦列に備えた多
段中継システムの第１実施例を図２０に示す。この例で
は、送信局１３１と受信局１３５の間に、図１９に準じ
て構成される光中継器が符号１４１（＃１〜＃Ｎ）で示
すようにＮ個縦列に接続されている。
９のシステムにおいて、光中継器を複数縦列に備えた多
段中継システムの第１実施例を図２０に示す。この例で
は、送信局１３１と受信局１３５の間に、図１９に準じ
て構成される光中継器が符号１４１（＃１〜＃Ｎ）で示
すようにＮ個縦列に接続されている。
【００７２】この場合、各光ファイバへの入力光パワー
Ｐi （ｉ＝０，１，２，…，Ｎ）の初期値又は定常値Ｐ
i0（ｉ＝０，１，２，…，Ｎ）は、ＰP crよりも大きい
値に設定しておき、常に誘導ブリルアン散乱が生じる状
態にしておく。そして、光増幅器１４１（＃ｉ；ｉは任
意）の監視情報によりその光増幅器の出力光に振幅変調
をかけ、図２１に示すように、出力振幅の最小点がＰP
crよりも小さくなるようにする。
Ｐi （ｉ＝０，１，２，…，Ｎ）の初期値又は定常値Ｐ
i0（ｉ＝０，１，２，…，Ｎ）は、ＰP crよりも大きい
値に設定しておき、常に誘導ブリルアン散乱が生じる状
態にしておく。そして、光増幅器１４１（＃ｉ；ｉは任
意）の監視情報によりその光増幅器の出力光に振幅変調
をかけ、図２１に示すように、出力振幅の最小点がＰP
crよりも小さくなるようにする。
【００７３】これにより、Ｐi ＜ＰP crのときには誘導
ブリルアン散乱が生じない状況を作れるから、これによ
り誘導ブリルアン散乱光のオン・オフを行い、この振幅
変調された誘導ブリルアン散乱光を順次前段に伝送する
ことにより、任意の光中継器の監視情報を送信局１３１
に伝送する。この実施例においては、各光ファイバはブ
リルアン増幅器となっているので、その利得により伝送
損失やビームスプリッタによる分岐損等を補償すること
ができる。
ブリルアン散乱が生じない状況を作れるから、これによ
り誘導ブリルアン散乱光のオン・オフを行い、この振幅
変調された誘導ブリルアン散乱光を順次前段に伝送する
ことにより、任意の光中継器の監視情報を送信局１３１
に伝送する。この実施例においては、各光ファイバはブ
リルアン増幅器となっているので、その利得により伝送
損失やビームスプリッタによる分岐損等を補償すること
ができる。
【００７４】尚、この実施例では、光中継器１４１（＃
１）から送信局１３１に伝送される監視信号を誘導ブリ
ルアン増幅するために、光中継器１４１（＃１）と送信
局１３１を接続する光伝送路１４２についても、他の光
伝送路と同じように２次の非線形効果を有する光学媒質
から形成しておく。
１）から送信局１３１に伝送される監視信号を誘導ブリ
ルアン増幅するために、光中継器１４１（＃１）と送信
局１３１を接続する光伝送路１４２についても、他の光
伝送路と同じように２次の非線形効果を有する光学媒質
から形成しておく。
【００７５】ところで、(23)式に示したように、変調パ
ルス幅Ｔはフォノンの減衰定数よりも十分に大きいこと
が望ましいが、Ｔが大きければ大きい程情報信号の帯域
は狭くなり、伝送可能な情報量が少なくなる。本実施例
における伝送速度の限界も明らかに励起光の有効到達距
離Ｌeff に依存し、その限界は前述したように約１ｋｂ
／ｓとなる。
ルス幅Ｔはフォノンの減衰定数よりも十分に大きいこと
が望ましいが、Ｔが大きければ大きい程情報信号の帯域
は狭くなり、伝送可能な情報量が少なくなる。本実施例
における伝送速度の限界も明らかに励起光の有効到達距
離Ｌeff に依存し、その限界は前述したように約１ｋｂ
／ｓとなる。
【００７６】図２２は、多段中継システムの第２実施例
を示す図である。送信局１３１と受信局１３５の間には
複数の光中継器１５１（＃１〜＃Ｎ）が縦列に配置され
ており、各中継器の光出力はブリルアン散乱のしきい値
よりも高い値に設定されている。それぞれの光中継器に
おいては、迂回光路を通る誘導ブリルアン散乱光がそれ
ぞれ変調器１５２（＃１〜＃Ｎ）により外部変調され
る。ここで、各変調は、ブリルアン周波数νB の発振周
波数の光源の直接変調或いはその出力光の外部変調でも
よい。
を示す図である。送信局１３１と受信局１３５の間には
複数の光中継器１５１（＃１〜＃Ｎ）が縦列に配置され
ており、各中継器の光出力はブリルアン散乱のしきい値
よりも高い値に設定されている。それぞれの光中継器に
おいては、迂回光路を通る誘導ブリルアン散乱光がそれ
ぞれ変調器１５２（＃１〜＃Ｎ）により外部変調され
る。ここで、各変調は、ブリルアン周波数νB の発振周
波数の光源の直接変調或いはその出力光の外部変調でも
よい。
【００７７】図２３は多段中継システムの第３実施例を
示す図である。この例では、図１４及び図１５における
原理に基づき動作する光中継器１５３（＃１〜＃Ｎ）が
用いられている。ここでは、各光増幅器の出力の一部が
分岐され、それぞれ周波数ν a のサブキャリアを用いて
サブキャリア変調される。
示す図である。この例では、図１４及び図１５における
原理に基づき動作する光中継器１５３（＃１〜＃Ｎ）が
用いられている。ここでは、各光増幅器の出力の一部が
分岐され、それぞれ周波数ν a のサブキャリアを用いて
サブキャリア変調される。
【００７８】図２２，２３の実施例の特徴は、図２０の
システムに比べて伝送可能な速度の限界が大きいことで
ある。即ち、この実施例における伝送速度の制限要因は
誘導ブリルアン散乱の緩和時間そのもの、即ち誘導ブリ
ルアン散乱の帯域であるから、１０〜１００Ｍｂ／ｓ程
度の情報信号の伝送が可能である。
システムに比べて伝送可能な速度の限界が大きいことで
ある。即ち、この実施例における伝送速度の制限要因は
誘導ブリルアン散乱の緩和時間そのもの、即ち誘導ブリ
ルアン散乱の帯域であるから、１０〜１００Ｍｂ／ｓ程
度の情報信号の伝送が可能である。
【００７９】図１９における光中継器を複数リング状に
配置することによって、双方向伝送が可能になることが
明らかである。図２４は双方向伝送システムの第１実施
例を示す図である。このシステムは、図１９における光
中継器１６１を複数（＃１〜＃Ｎ）用い、これらをリン
グ状に接続して構成される。各光中継器における光増幅
器の順方向は図において時計回りを向くように揃えてあ
る。
配置することによって、双方向伝送が可能になることが
明らかである。図２４は双方向伝送システムの第１実施
例を示す図である。このシステムは、図１９における光
中継器１６１を複数（＃１〜＃Ｎ）用い、これらをリン
グ状に接続して構成される。各光中継器における光増幅
器の順方向は図において時計回りを向くように揃えてあ
る。
【００８０】ここでは、光中継器における光増幅器の各
々から振幅変調光を誘導ブリルアン散乱によって生成す
るとともに、これにより生成された光信号を誘導ブリル
アン増幅により主信号と反対方向に伝送する。例えば、
各光増幅器をターミナル内に設置し、そこから信号を加
入者に分配するようなシステムを想定すると、この実施
例は各加入者からのリクエスト信号等の伝送に使えるこ
とがわかる。
々から振幅変調光を誘導ブリルアン散乱によって生成す
るとともに、これにより生成された光信号を誘導ブリル
アン増幅により主信号と反対方向に伝送する。例えば、
各光増幅器をターミナル内に設置し、そこから信号を加
入者に分配するようなシステムを想定すると、この実施
例は各加入者からのリクエスト信号等の伝送に使えるこ
とがわかる。
【００８１】図２５は線形光増幅器を用いた光伝送シス
テムを示す図である。図１９に示した光伝送システムに
おいては、監視情報をのせた誘導ブリルアン散乱光を主
光伝送路から迂回して送信局に向けて伝送するようにし
ていたが、この実施例では、光増幅器の双方向性を用い
て、監視情報をのせた誘導ブリルアン散乱光を主光伝送
路から迂回させずに送信局に伝送するようにしている。
テムを示す図である。図１９に示した光伝送システムに
おいては、監視情報をのせた誘導ブリルアン散乱光を主
光伝送路から迂回して送信局に向けて伝送するようにし
ていたが、この実施例では、光増幅器の双方向性を用い
て、監視情報をのせた誘導ブリルアン散乱光を主光伝送
路から迂回させずに送信局に伝送するようにしている。
【００８２】図２５において、送信局１３１から送出さ
れた励起光は、光ファイバ１３２を介して光増幅器１７
１に順方向で入力する。光増幅器１７１は、図４及び図
５における原理と同様の動作原理によって、入力した励
起光を振幅変調して光ファイバ１３４に送出する。送出
された励起光の主信号成分は受信局１３５に伝送され
る。
れた励起光は、光ファイバ１３２を介して光増幅器１７
１に順方向で入力する。光増幅器１７１は、図４及び図
５における原理と同様の動作原理によって、入力した励
起光を振幅変調して光ファイバ１３４に送出する。送出
された励起光の主信号成分は受信局１３５に伝送され
る。
【００８３】一方、光増幅器１７１と受信局１３５の間
の光ファイバ１３４内で生じた誘導ブリルアン散乱光
は、前述の監視信号によって振幅変調されている。この
光は、光増幅器１７１を逆方向に通過することによって
この光増幅器１７１により増幅され、増幅された光は、
光ファイバ１３２を介して送信局１３１に伝送される。
の光ファイバ１３４内で生じた誘導ブリルアン散乱光
は、前述の監視信号によって振幅変調されている。この
光は、光増幅器１７１を逆方向に通過することによって
この光増幅器１７１により増幅され、増幅された光は、
光ファイバ１３２を介して送信局１３１に伝送される。
【００８４】このような線形増幅動作をする光増幅器と
しては、ドープファイバを備えたファイバ型光増幅器や
半導体光増幅器等がある。図２６は多段中継システムの
第４実施例を示す図である。この例では、図２５に示し
た線形的に動作する光増幅器１７１（＃１〜＃Ｎ）を複
数従属に接続し、多段中継システムを構成している。各
光増幅器の動作については図２５のシステムに準じ、全
体の動作については図２０のシステムに準じる。
しては、ドープファイバを備えたファイバ型光増幅器や
半導体光増幅器等がある。図２６は多段中継システムの
第４実施例を示す図である。この例では、図２５に示し
た線形的に動作する光増幅器１７１（＃１〜＃Ｎ）を複
数従属に接続し、多段中継システムを構成している。各
光増幅器の動作については図２５のシステムに準じ、全
体の動作については図２０のシステムに準じる。
【００８５】図２７は双方向伝送システムの第２実施例
を示す図である。この例では、図２５の線形的に動作す
る光増幅器１７１（＃１〜＃Ｎ）を複数リング状に接続
し、各光増幅器の順方向が同一の方向を向くようにして
いる。この構成によっても、図２５のシステム及び図２
４のシステムの動作原理に準じて双方向伝送が可能にな
る。
を示す図である。この例では、図２５の線形的に動作す
る光増幅器１７１（＃１〜＃Ｎ）を複数リング状に接続
し、各光増幅器の順方向が同一の方向を向くようにして
いる。この構成によっても、図２５のシステム及び図２
４のシステムの動作原理に準じて双方向伝送が可能にな
る。
【００８６】図２８は本発明を上り・下り回線に適用し
た実施例を示す図である。符号１８１は主信号光が図中
の左から右方向に伝搬する上り回線の光伝送路、符号１
８２は主信号光が図中の右から左方向に伝搬する下り回
線の光伝送路である。上り回線及び下り回線の光伝送路
１８１，１８２にはそれぞれ光中継器としての光増幅器
１８３，１８４が設けられている。
た実施例を示す図である。符号１８１は主信号光が図中
の左から右方向に伝搬する上り回線の光伝送路、符号１
８２は主信号光が図中の右から左方向に伝搬する下り回
線の光伝送路である。上り回線及び下り回線の光伝送路
１８１，１８２にはそれぞれ光中継器としての光増幅器
１８３，１８４が設けられている。
【００８７】光増幅器１８３では、この光増幅器１８３
の監視情報によって上り回線の主信号光（第１の励起
光）が振幅変調される。また、光増幅器１８４では、こ
の光増幅器１８４の監視情報によって下り回線の主信号
光が振幅変調される。
の監視情報によって上り回線の主信号光（第１の励起
光）が振幅変調される。また、光増幅器１８４では、こ
の光増幅器１８４の監視情報によって下り回線の主信号
光が振幅変調される。
【００８８】上り回線の光伝送路１８１の光増幅器１８
３の下流側で生じた誘導ブリルアン散乱光は、図中の右
から左方向に伝搬して、光分岐回路１８５で分岐され、
この分岐された光は、光合波器１８６を介して下り回線
の光伝送路１８２に結合される。そして、この光増幅器
１８３についての監視情報を含む光は、光増幅器１８４
で線形増幅されて光伝送路１８２に送出される。
３の下流側で生じた誘導ブリルアン散乱光は、図中の右
から左方向に伝搬して、光分岐回路１８５で分岐され、
この分岐された光は、光合波器１８６を介して下り回線
の光伝送路１８２に結合される。そして、この光増幅器
１８３についての監視情報を含む光は、光増幅器１８４
で線形増幅されて光伝送路１８２に送出される。
【００８９】一方、下り回線の光伝送路１８２の光増幅
器１８４の下流側で生じた誘導ブリルアン散乱光は、光
分岐回路１８７で分岐され、この分岐された光は、光合
波器１８８を介して上り回線の光伝送路１８１に結合さ
れる。上り回線の光伝送路１８１に結合した、光増幅器
１８４についての監視情報を含む光は、上り回線の光増
幅器１８３で増幅されて、上り回線の光伝送路１８１に
送出される。
器１８４の下流側で生じた誘導ブリルアン散乱光は、光
分岐回路１８７で分岐され、この分岐された光は、光合
波器１８８を介して上り回線の光伝送路１８１に結合さ
れる。上り回線の光伝送路１８１に結合した、光増幅器
１８４についての監視情報を含む光は、上り回線の光増
幅器１８３で増幅されて、上り回線の光伝送路１８１に
送出される。
【００９０】この実施例では、監視情報を含む光を、そ
の光が伝搬する光伝送路における主信号光の伝搬方向と
同一の方向に伝搬させるようにしているが、逆方向に伝
搬するように光学的に構成してもよい。
の光が伝搬する光伝送路における主信号光の伝搬方向と
同一の方向に伝搬させるようにしているが、逆方向に伝
搬するように光学的に構成してもよい。
【００９１】この実施例では、振幅変調手段として光増
幅器を用いているが、それ以外にも光信号生成装置の具
体例で説明した様々な手段を採用することができる。図
２９は図２８の光中継器を多段に設けた実施例を示す図
である。この実施例では、図２７の上り回線用の光増幅
器１８３及び下り回線用の光増幅器１８４をそれぞれ備
えた光中継器１９１（＃１〜＃Ｎ）を複数従属に接続し
ている。
幅器を用いているが、それ以外にも光信号生成装置の具
体例で説明した様々な手段を採用することができる。図
２９は図２８の光中継器を多段に設けた実施例を示す図
である。この実施例では、図２７の上り回線用の光増幅
器１８３及び下り回線用の光増幅器１８４をそれぞれ備
えた光中継器１９１（＃１〜＃Ｎ）を複数従属に接続し
ている。
【００９２】このように複数の光中継器を用いて上り回
線及び下り回線の監視を行う場合には、いずれの光中継
器からの監視信号かを容易に判別するために、各光中継
器の固有番号をコード化しておき、復調時にどの光中継
器からの信号かを区別できるようにしておくとよい。
線及び下り回線の監視を行う場合には、いずれの光中継
器からの監視信号かを容易に判別するために、各光中継
器の固有番号をコード化しておき、復調時にどの光中継
器からの信号かを区別できるようにしておくとよい。
【００９３】図３０は、光中継器の監視情報を含む誘導
ブリルアン散乱光を光送信局で受けるための光受信機の
構成の一例を示すブロック図である。図示しない光送信
機からの主信号光は、ビームスプリッタ２０２を介して
光伝送路２０１に送出される。光伝送路２０１を図中の
右から左方向に伝搬してきた監視情報を含む誘導ブリル
アン散乱光は、ビームスプリッタ２０２で分岐されて光
バンドパスフィルタ２０３に入力する。
ブリルアン散乱光を光送信局で受けるための光受信機の
構成の一例を示すブロック図である。図示しない光送信
機からの主信号光は、ビームスプリッタ２０２を介して
光伝送路２０１に送出される。光伝送路２０１を図中の
右から左方向に伝搬してきた監視情報を含む誘導ブリル
アン散乱光は、ビームスプリッタ２０２で分岐されて光
バンドパスフィルタ２０３に入力する。
【００９４】光バンドパスフィルタ２０３はその誘導ブ
リルアン散乱光の周波数ωi に一致する周波数の光は透
過させそれ以外の光は反射させる。光バンドパスフィル
タ２０３を透過した誘導ブリルアン散乱光は、フォトダ
イオード２０４で直接検波され、これにより光中継器の
監視情報が再生される。
リルアン散乱光の周波数ωi に一致する周波数の光は透
過させそれ以外の光は反射させる。光バンドパスフィル
タ２０３を透過した誘導ブリルアン散乱光は、フォトダ
イオード２０４で直接検波され、これにより光中継器の
監視情報が再生される。
【００９５】図３１は、光中継器の監視情報を含む誘導
ブリルアン散乱光を光送信局で受けるための光受信機の
他の構成例を示す図である。この例では、光伝送路２０
１の送信局側に設けられたビームスプリッタ２０２で分
岐された誘導ブリルアン散乱光は、ヘテロダイン検波さ
れて光中継器の監視情報が再生される。具体的には次の
通りである。
ブリルアン散乱光を光送信局で受けるための光受信機の
他の構成例を示す図である。この例では、光伝送路２０
１の送信局側に設けられたビームスプリッタ２０２で分
岐された誘導ブリルアン散乱光は、ヘテロダイン検波さ
れて光中継器の監視情報が再生される。具体的には次の
通りである。
【００９６】分岐された誘導ブリルアン散乱光は、光カ
プラ２１１でローカルレーザダイオード２１２からのロ
ーカル光と合波され、この合波された光はフォトダイオ
ード２１３に入力する。フォトダイオード２１３で光電
変換がなされると、誘導ブリルアン散乱光の周波数とロ
ーカル光の周波数の差に相当する周波数のヘテロダイン
検波信号（中間周波信号）が得られ、この信号は増幅器
２１４で増幅されてバンドパスフィルタ２１５に入力す
る。このバンドパスフィルタ２１５は中間周波信号の周
波数に相当する周波数成分を通過させる。
プラ２１１でローカルレーザダイオード２１２からのロ
ーカル光と合波され、この合波された光はフォトダイオ
ード２１３に入力する。フォトダイオード２１３で光電
変換がなされると、誘導ブリルアン散乱光の周波数とロ
ーカル光の周波数の差に相当する周波数のヘテロダイン
検波信号（中間周波信号）が得られ、この信号は増幅器
２１４で増幅されてバンドパスフィルタ２１５に入力す
る。このバンドパスフィルタ２１５は中間周波信号の周
波数に相当する周波数成分を通過させる。
【００９７】この構成によっても、光増幅器の監視情報
を再生することができる。この場合、ローカル光の周波
数を調整することによって、所要の周波数の誘導ブリル
アン散乱光を選択的に同調させることができるので、こ
の実施例は、主信号光が光伝送路２０１を双方向に伝搬
するり双方向伝送方式に適している。
を再生することができる。この場合、ローカル光の周波
数を調整することによって、所要の周波数の誘導ブリル
アン散乱光を選択的に同調させることができるので、こ
の実施例は、主信号光が光伝送路２０１を双方向に伝搬
するり双方向伝送方式に適している。
【００９８】また、ローカルレーザダイオード２１２の
出力を増大させることにより、高感度な受信が可能にな
る。図３２は、光中継器の監視情報を含む誘導ブリルア
ン散乱光を光受信局で受けるための光受信機の構成例を
示す図である。この光受信機は、例えば、図２８又は図
２９のシステムのように監視情報を含む光が主信号光の
伝搬方向と同一の方向に伝搬する場合に適用される。
出力を増大させることにより、高感度な受信が可能にな
る。図３２は、光中継器の監視情報を含む誘導ブリルア
ン散乱光を光受信局で受けるための光受信機の構成例を
示す図である。この光受信機は、例えば、図２８又は図
２９のシステムのように監視情報を含む光が主信号光の
伝搬方向と同一の方向に伝搬する場合に適用される。
【００９９】光伝送路２２１を図中の左から右方向に伝
搬してきた、主信号光及び監視情報を含む誘導ブリルア
ン散乱光は、ビームスプリッタ２２２で分岐される。分
岐された一方の光は主光受信機２２３に入力し、ここで
主信号光に基づく情報伝送が再生される。
搬してきた、主信号光及び監視情報を含む誘導ブリルア
ン散乱光は、ビームスプリッタ２２２で分岐される。分
岐された一方の光は主光受信機２２３に入力し、ここで
主信号光に基づく情報伝送が再生される。
【０１００】ビームスプリッタ２２２で分岐された他方
の光は、光バンドパスフィルタ２２４に入力する。光バ
ンドパスフィルタ２２４は誘導ブリルアン散乱光の周波
数ω i に一致する周波数の光は透過させそれ以外の光は
反射させる。光バンドパスフィルタ２２４を透過した誘
導ブリルアン散乱光は、フォトダイオード２２５で直接
検波され、これにより光中継器からの監視情報が再生さ
れる。
の光は、光バンドパスフィルタ２２４に入力する。光バ
ンドパスフィルタ２２４は誘導ブリルアン散乱光の周波
数ω i に一致する周波数の光は透過させそれ以外の光は
反射させる。光バンドパスフィルタ２２４を透過した誘
導ブリルアン散乱光は、フォトダイオード２２５で直接
検波され、これにより光中継器からの監視情報が再生さ
れる。
【０１０１】図３３は、光中継器の監視情報を含む誘導
ブリルアン散乱光を光受信局で受けるための光受信機の
他の構成例を示す図である。図３２の実施例と異なる点
は、ハーフミラー２２２で分岐された光に基づく監視情
報の再生をヘテロダイン検波により行っている点であ
る。
ブリルアン散乱光を光受信局で受けるための光受信機の
他の構成例を示す図である。図３２の実施例と異なる点
は、ハーフミラー２２２で分岐された光に基づく監視情
報の再生をヘテロダイン検波により行っている点であ
る。
【０１０２】ハーフミラー２２２で分岐された光は、光
カプラ２２６でローカルレーザダイオード２２７からの
ローカル光と合波され、この合波された光は、フォトダ
イオード２２８に入力する。フォトダイオード２２８の
自乗検波特性によって得られたヘテロダイン検波信号
（中間周波信号）は、増幅器２２９で増幅されてバンド
パスフィルタ２３０に入力する。バンドパスフィルタ２
３０は、誘導ブリルアン散乱光の周波数とローカル光の
周波数の差に相当する周波数成分のみを通過させ、これ
により光増幅器からの監視情報が再生される。
カプラ２２６でローカルレーザダイオード２２７からの
ローカル光と合波され、この合波された光は、フォトダ
イオード２２８に入力する。フォトダイオード２２８の
自乗検波特性によって得られたヘテロダイン検波信号
（中間周波信号）は、増幅器２２９で増幅されてバンド
パスフィルタ２３０に入力する。バンドパスフィルタ２
３０は、誘導ブリルアン散乱光の周波数とローカル光の
周波数の差に相当する周波数成分のみを通過させ、これ
により光増幅器からの監視情報が再生される。
【０１０３】この実施例によると、ローカルレーザダイ
オード２２７の出力を増大させることにより、監視情報
についての高感度な受信が可能になる。また、ローカル
光の周波数を調整することによって、所要の周波数の誘
導ブリルアン散乱光を選択的に同調させることができる
ので、主信号と監視情報の分離が容易である。
オード２２７の出力を増大させることにより、監視情報
についての高感度な受信が可能になる。また、ローカル
光の周波数を調整することによって、所要の周波数の誘
導ブリルアン散乱光を選択的に同調させることができる
ので、主信号と監視情報の分離が容易である。
【０１０４】図１６及び図１７により説明した光伝送路
における破断点等のフレネル反射点の探索方法は、以上
説明したいずれの実施例のシステムにも適用可能であ
る。
における破断点等のフレネル反射点の探索方法は、以上
説明したいずれの実施例のシステムにも適用可能であ
る。
【０１０５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
誘導ブリルアン散乱の特徴を生かした光信号生成装置及
び光伝送システムの提供が可能になるという効果を奏す
る。
誘導ブリルアン散乱の特徴を生かした光信号生成装置及
び光伝送システムの提供が可能になるという効果を奏す
る。
【図１】ブリルアン散乱の発生の原理説明図である。
【図２】シングルモードファイバにおける誘導ブリルア
ン散乱の発生を説明するための図である。
ン散乱の発生を説明するための図である。
【図３】相対強度と規格化された距離の関係を表すグラ
フである。
フである。
【図４】光信号生成装置の基本構成を示す図である。
【図５】変調された誘導ブリルアン散乱光の説明図であ
る。
る。
【図６】光信号生成装置の第１実施例を示す図である。
【図７】光信号生成装置の第２実施例を示す図である。
【図８】光信号生成装置の第３実施例を示す図である。
【図９】図８の第３実施例における光増幅器の一例を示
す図である。
す図である。
【図１０】図８の第３実施例における光増幅器の他の例
を示す図である。
を示す図である。
【図１１】誘導ブリルアン増幅における信号光のレベル
ダイヤグラムである。
ダイヤグラムである。
【図１２】誘導ブリルアン増幅を用いた光伝送システム
の説明図である。
の説明図である。
【図１３】図１２のシステムの具体例を示す図である。
【図１４】図１２のシステムの他の具体例を示す図であ
る。
る。
【図１５】サブキャリア変調による信号光のスペクトル
を示す図である。
を示す図である。
【図１６】光伝送路のフレネル反射点の探索方法の説明
図である。
図である。
【図１７】後方散乱光のうちのブリルアン増幅帯域成分
の時間変化を表すグラフである。
の時間変化を表すグラフである。
【図１８】一般的な光伝送システムを示す図である。
【図１９】図４、図５の装置の原理を用いた光伝送シス
テムを示す図である。
テムを示す図である。
【図２０】多段中継システムの第１実施例を示す図であ
る。
る。
【図２１】図２０のシステムの動作原理の説明図であ
る。
る。
【図２２】多段中継システムの第２実施例を示す図であ
る。
る。
【図２３】多段中継システムの第３実施例を示す図であ
る。
る。
【図２４】双方向伝送システムの第１実施例を示す図で
ある。
ある。
【図２５】線形光増幅器を用いた光伝送システムを示す
図である。
図である。
【図２６】多段中継システムの第４実施例を示す図であ
る。
る。
【図２７】双方向伝送システムの第２実施例を示す図で
ある。
ある。
【図２８】本発明を上り・下り回線に適用した実施例を
示す図である。
示す図である。
【図２９】図２８の光中継器を多段に接続した実施例を
示す図である。
示す図である。
【図３０】送信局用光受信機の一例を示す図である。
【図３１】送信局用光受信機の他の例を示す図である。
【図３２】受信局用光受信機の一例を示す図である。
【図３３】受信局用光受信機の他の例を示す図である。
２１ 光変調手段
２２ 光伝送路
２３ 制御手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｂ 10/14
10/26
10/28
Claims (11)
- 【請求項１】 第１の励起光を第１の情報信号により振
幅変調する光変調手段と、 該光変調手段から出力した振幅変調光が伝搬する２次の
非線形効果を有する光学媒質からなる光伝送路と、 上記振幅変調光の上記第１の情報信号による変調波形の
高レベルと低レベルの間に上記光学媒質の誘導ブリルア
ン散乱のしきい値が位置するように上記光変調手段を制
御する制御手段とを備え、 上記光伝送路内で上記振幅変調光の伝搬方向と逆の方向
に誘導ブリルアン散乱光が生じるようにし、 上記第１の励起光は上記第１の情報信号よりも高周波数
又は高ビットレートの第２の情報信号により変調されて
いることを特徴とする光信号生成装置。 - 【請求項２】 上記光伝送路は石英系のシングルモード
ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の光信
号生成装置。 - 【請求項３】 上記光変調手段は、上記第１の励起光を
出力する光源と、該第１の励起光を振幅変調する光変調
器とを含み、上記第１の情報信号は上記光変調器に入力
することを特徴とする請求項２に記載の光信号生成装
置。 - 【請求項４】 上記光変調手段は、上記第１の励起光を
出力するレーザダイオードを含み、該レーザダイオード
のバイアス電流が上記第１の情報信号により変調される
ことを特徴とする請求項２に記載の光信号生成装置。 - 【請求項５】 上記光変調手段は、上記第１の励起光を
増幅する光増幅器を含み、該光増幅器の利得が上記第１
の情報信号により変調されることを特徴とする請求項２
に記載の光信号生成装置。 - 【請求項６】 上記光増幅器は半導体の利得媒質を有
し、該利得媒質への注入電流が上記第１の情報信号によ
り変調されることを特徴とする請求項５に記載の光信号
生成装置。 - 【請求項７】 上記光増幅器は、第２の励起光を出力す
る励起レーザダイオードと、該第２の励起光を上記第１
の励起光と合波する合波器と、該合波器からの上記第１
及び第２の励起光が入力する、主としてコアに希土類元
素がドープされたドープファイバとを含み、上記励起レ
ーザダイオードのバイアス電流が上記第１の情報信号に
より変調されることを特徴とする請求項５に記載の光信
号生成装置。 - 【請求項８】 上記光増幅器は、第２の励起光を出力す
る第１の励起レーザダイオードと、該第２の励起光を上
記第１の励起光と合波する第１の合波器と、該第１の合
波器からの上記第１及び第２の励起光がその第１端に入
力する、主としてコアに希土類元素がドープされたドー
プファイバと、第３の励起光を出力する第２の励起レー
ザダイオードと、該第３の励起光を上記ドープファイバ
の第２端から入射させる第２の合波器とを含み、上記第
１又は第２の励起レーザダイオードのバイアス電流が上
記第１の情報信号により変調されることを特徴とする請
求項５に記載の光信号生成装置。 - 【請求項９】 請求項１に記載の光信号生成装置を複数
リング状に配置してなることを特徴とする光伝送システ
ム。 - 【請求項１０】 上記光信号生成装置において生じた誘
導ブリルアン散乱光は当該光信号生成装置の上流側の光
信号生成装置の上記光伝送路でブリルアン増幅されるこ
とを特徴とする請求項９に記載の光伝送システム。 - 【請求項１１】 請求項１又は９に記載の装置又はシス
テムにおいて、上記第１の励起光は複数あり、該複数の
第１の励起光はそれぞれ別々の周波数を割り当てられて
いることを特徴とする光信号生成装置又は光伝送システ
ム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06396992A JP3425964B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 誘導ブリルアン散乱を用いた光信号生成装置及び光伝送システム |
| US08/032,240 US5515192A (en) | 1992-03-19 | 1993-03-17 | Optical systems making use of phenomenon of stimulated brillouin scattering |
| US08/556,012 US5598289A (en) | 1992-03-19 | 1995-11-09 | Optical systems making use of phenomenon of stimulated brillouin scattering |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06396992A JP3425964B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 誘導ブリルアン散乱を用いた光信号生成装置及び光伝送システム |
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| JP2002353424A Division JP3566274B2 (ja) | 2002-12-05 | 2002-12-05 | 誘導ブリルアン散乱を用いた光伝送システム |
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|---|---|
| JPH05267798A JPH05267798A (ja) | 1993-10-15 |
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Family Applications (1)
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