JP3494741B2 - 光位相共役を用いた光通信方法及びシステム - Google Patents
光位相共役を用いた光通信方法及びシステム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】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、位相共役光
学の光通信への適用に関し、さらに詳しくは、光位相共
役を用いた光通信方法及びシステムに関する。
学の光通信への適用に関し、さらに詳しくは、光位相共
役を用いた光通信方法及びシステムに関する。
【０００３】非線形光学を用いることにより、従来の光
技術では得られなかった新しい機能や特性の改善が可能
となる。特に、光位相共役を適用して位相共役光の時間
反転の性質を用いると、伝送路内での位相揺らぎや波長
分散の補償が可能となる。
技術では得られなかった新しい機能や特性の改善が可能
となる。特に、光位相共役を適用して位相共役光の時間
反転の性質を用いると、伝送路内での位相揺らぎや波長
分散の補償が可能となる。
【０００４】この性質を光ファイバ通信に応用し、ファ
イバの波長分散を補償する方法や非線形光学効果により
高速光パルスの歪みを補償する方法については、既に特
願平５−２２１８５６号において示した。本願は上記先
願に示された技術の延長線にあるもので、光位相共役を
光周波数分割多重（ＯＦＤＭ）に適用するものである。
イバの波長分散を補償する方法や非線形光学効果により
高速光パルスの歪みを補償する方法については、既に特
願平５−２２１８５６号において示した。本願は上記先
願に示された技術の延長線にあるもので、光位相共役を
光周波数分割多重（ＯＦＤＭ）に適用するものである。
【０００５】
【従来の技術】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、数百キロメートル〜数千キロメートルに
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、しかもその信号速度は数Ｇｂ／ｓ〜数十
Ｇｂ／ｓにも及ぶ高速なものである。また、さらに大容
量化を進めるために、電気段及び光段でのより高速な時
分割多重（ＴＤＭ）化やＯＦＤＭ化とその伝送方法の研
究が盛んになされている。
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、数百キロメートル〜数千キロメートルに
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、しかもその信号速度は数Ｇｂ／ｓ〜数十
Ｇｂ／ｓにも及ぶ高速なものである。また、さらに大容
量化を進めるために、電気段及び光段でのより高速な時
分割多重（ＴＤＭ）化やＯＦＤＭ化とその伝送方法の研
究が盛んになされている。
【０００６】こうしたシステムにおいては、多くの解決
すべき問題点があるが、その中でもファイバの波長分散
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、
ひいては伝送距離に制限が生じる。
すべき問題点があるが、その中でもファイバの波長分散
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、
ひいては伝送距離に制限が生じる。
【０００７】波長分散に対する従来の対策の一つは、光
ファイバの分散をできるだけ小さく抑えることにある。
例えば、実用的な伝送波長帯である１．３μｍ帯、１．
５μｍ帯でほぼ零分散になる光ファイバが実現されてい
る。
ファイバの分散をできるだけ小さく抑えることにある。
例えば、実用的な伝送波長帯である１．３μｍ帯、１．
５μｍ帯でほぼ零分散になる光ファイバが実現されてい
る。
【０００８】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、レ
ーザダイオードを直接変調せずに、定常駆動されるレー
ザダイオードからの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、ＬｉＮｂＯ3 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、レ
ーザダイオードを直接変調せずに、定常駆動されるレー
ザダイオードからの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、ＬｉＮｂＯ3 マッハツェンダ型光変
調器が開発されている。
【０００９】さらに、送信信号光に予めチャーピングを
与えておき伝送路の波長分散により補償する方法や分散
補償ファイバを用いて伝送路の波長分散を補償する方
法、さらには受信機において光学的或いは電気的に分散
補償を行う研究が進められている。
与えておき伝送路の波長分散により補償する方法や分散
補償ファイバを用いて伝送路の波長分散を補償する方
法、さらには受信機において光学的或いは電気的に分散
補償を行う研究が進められている。
【００１０】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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ＯＦＤＭにおける伝送
速度と伝送距離の制限要因としては、単一チャンネル伝
送と同様の、（ａ）波長分散と光カー効果の相乗効果に
よる波形歪み、（ｂ）光増幅多中継伝送における光アン
プの付加的自然放出光雑音（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、の他に、（ｃ）
チャンネル間クロストークの影響、がある。
速度と伝送距離の制限要因としては、単一チャンネル伝
送と同様の、（ａ）波長分散と光カー効果の相乗効果に
よる波形歪み、（ｂ）光増幅多中継伝送における光アン
プの付加的自然放出光雑音（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、の他に、（ｃ）
チャンネル間クロストークの影響、がある。
【００１２】（ｃ）は主にファイバ内の４光波混合（Ｆ
ＷＭ）により生じるものであるが、ＦＷＭの発生効率は
以下で述べるように光強度と位相整合状態に大きく依存
する。具体的には、（ａ），（ｂ）の問題を回避するた
めに波長分散の小さい分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を
用いようとすると、ＦＷＭの位相整合が取れやすい条件
になるため、各チャンネルの信号パワー、チャンネル間
隔及び伝送可能な距離に制限がでる。即ち、限られたＳ
Ｎ比で限られた多重密度の伝送を行うことになる。
ＷＭ）により生じるものであるが、ＦＷＭの発生効率は
以下で述べるように光強度と位相整合状態に大きく依存
する。具体的には、（ａ），（ｂ）の問題を回避するた
めに波長分散の小さい分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を
用いようとすると、ＦＷＭの位相整合が取れやすい条件
になるため、各チャンネルの信号パワー、チャンネル間
隔及び伝送可能な距離に制限がでる。即ち、限られたＳ
Ｎ比で限られた多重密度の伝送を行うことになる。
【００１３】一方、ＦＷＭを抑えるために大きな分散値
のファイバを用いようとすると、（ａ），（ｂ）の問題
から伝送する信号速度と伝送可能な距離に制限が出てし
まう。いずれにしても、ＯＦＤＭはかなり限られた条件
の下でしか実現することができないのが現状である。
のファイバを用いようとすると、（ａ），（ｂ）の問題
から伝送する信号速度と伝送可能な距離に制限が出てし
まう。いずれにしても、ＯＦＤＭはかなり限られた条件
の下でしか実現することができないのが現状である。
【００１４】（ａ），（ｂ）の問題については、位相共
役光学を適用することにより解決可能であることを特願
平５−２２１８５６号において示した。本発明の目的
は、チャンネル間クロストークの影響を排除した光通信
方法及び光通信システムを提供することにある。
役光学を適用することにより解決可能であることを特願
平５−２２１８５６号において示した。本発明の目的
は、チャンネル間クロストークの影響を排除した光通信
方法及び光通信システムを提供することにある。
【００１５】以下、本発明を高速システムに適用するた
めに、光ファイバがシングルモードファイバであるとし
て本発明を説明するが、本発明は光ファイバがシングル
モードファイバであることに限定されない。
めに、光ファイバがシングルモードファイバであるとし
て本発明を説明するが、本発明は光ファイバがシングル
モードファイバであることに限定されない。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によると、複数の
光キャリアを必要に応じてそれぞれ変調した後周波数分
割多重してＦＤＭ信号光を生成するステップと、該ＦＤ
Ｍ信号光を第１のシングルモードファイバの第１端に入
力するステップと、該第１のシングルモードファイバの
第２端から出力された上記ＦＤＭ信号光の位相共役波に
相当するＦＤＭ位相共役光を生成するステップと、該Ｆ
ＤＭ位相共役光を第２のシングルモードファイバの第１
端に入力するステップと、該第２のシングルモードファ
イバの第２端から出力された上記ＦＤＭ位相共役光を復
調するステップとからなり、上記第１のシングルモード
ファイバにおける平均光強度と非線形屈折率とファイバ
長の積が上記第２のシングルモードファイバにおける平
均光強度と非線形屈折率とファイバ長の積にほぼ等しい
光通信方法が提供される。
光キャリアを必要に応じてそれぞれ変調した後周波数分
割多重してＦＤＭ信号光を生成するステップと、該ＦＤ
Ｍ信号光を第１のシングルモードファイバの第１端に入
力するステップと、該第１のシングルモードファイバの
第２端から出力された上記ＦＤＭ信号光の位相共役波に
相当するＦＤＭ位相共役光を生成するステップと、該Ｆ
ＤＭ位相共役光を第２のシングルモードファイバの第１
端に入力するステップと、該第２のシングルモードファ
イバの第２端から出力された上記ＦＤＭ位相共役光を復
調するステップとからなり、上記第１のシングルモード
ファイバにおける平均光強度と非線形屈折率とファイバ
長の積が上記第２のシングルモードファイバにおける平
均光強度と非線形屈折率とファイバ長の積にほぼ等しい
光通信方法が提供される。
【００１７】本発明の他の側面によると、複数の光キャ
リアを必要に応じてそれぞれ変調した後周波数分割多重
してＦＤＭ信号光を生成するＦＤＭ信号光発生手段と、
第１端及び第２端を有し、該第１端は上記ＦＤＭ信号光
発生手段に接続され、該第１端に入力した上記ＦＤＭ信
号光を伝送して該第２端から出力する第１のシングルモ
ードファイバと、入力端及び出力端を有し、該入力端は
上記第１のシングルモードファイバの第２端に接続さ
れ、該入力端に供給された上記ＦＤＭ信号光の位相共役
波に相当するＦＤＭ位相共役光を生成する位相共役光発
生手段と、第１端及び第２端を有し、該第１端は上記出
力端に接続され、該第１端に入力した上記ＦＤＭ位相共
役光を伝送して該第２端から出力する第２のシングルモ
ードファイバとを備え、上記第１のシングルモードファ
イバにおける平均光強度と非線形屈折率とファイバ長の
積が上記第２のシングルモードファイバにおける平均光
強度と非線形屈折率とファイバ長の積にほぼ等しい光通
信システムが提供される。
リアを必要に応じてそれぞれ変調した後周波数分割多重
してＦＤＭ信号光を生成するＦＤＭ信号光発生手段と、
第１端及び第２端を有し、該第１端は上記ＦＤＭ信号光
発生手段に接続され、該第１端に入力した上記ＦＤＭ信
号光を伝送して該第２端から出力する第１のシングルモ
ードファイバと、入力端及び出力端を有し、該入力端は
上記第１のシングルモードファイバの第２端に接続さ
れ、該入力端に供給された上記ＦＤＭ信号光の位相共役
波に相当するＦＤＭ位相共役光を生成する位相共役光発
生手段と、第１端及び第２端を有し、該第１端は上記出
力端に接続され、該第１端に入力した上記ＦＤＭ位相共
役光を伝送して該第２端から出力する第２のシングルモ
ードファイバとを備え、上記第１のシングルモードファ
イバにおける平均光強度と非線形屈折率とファイバ長の
積が上記第２のシングルモードファイバにおける平均光
強度と非線形屈折率とファイバ長の積にほぼ等しい光通
信システムが提供される。
【００１８】
【作用】本発明の光通信方法又は光通信システムによる
と、第１のシングルモードファイバと第２のシングルモ
ードファイバの間でＦＤＭ信号光の位相共役波に相当す
るＦＤＭ位相共役光を生成し、各シングルモードファイ
バにおける平均光強度等のパラメータを所定の関係に設
定しているので、後述する原理に従って、チャンネル間
クロストークの影響が排除される。
と、第１のシングルモードファイバと第２のシングルモ
ードファイバの間でＦＤＭ信号光の位相共役波に相当す
るＦＤＭ位相共役光を生成し、各シングルモードファイ
バにおける平均光強度等のパラメータを所定の関係に設
定しているので、後述する原理に従って、チャンネル間
クロストークの影響が排除される。
【００１９】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に従って詳細に説
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。ＦＤＭ信号光発生手段ＳＧは、周
波数ωS1，ωS2，…，ωSNのＮチャンネルの光キャリア
を必要に応じてそれぞれ変調して周波数分割多重された
ＦＤＭ信号光を生成する。ＦＤＭ信号光の各周波数成分
をそれぞれＥS1，ＥS2，…，ＥSNとする。
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。ＦＤＭ信号光発生手段ＳＧは、周
波数ωS1，ωS2，…，ωSNのＮチャンネルの光キャリア
を必要に応じてそれぞれ変調して周波数分割多重された
ＦＤＭ信号光を生成する。ＦＤＭ信号光の各周波数成分
をそれぞれＥS1，ＥS2，…，ＥSNとする。
【００２０】ＦＤＭ信号光は、長さＬ1 、損失定数
α1 、伝送定数β1 、非線形屈折率ｎ21の第１のシング
ルモードファイバＳＭＦ１を通って位相共役光発生手段
ＰＣに伝送される。ＦＤＭ信号光発生手段ＳＧにおける
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。
α1 、伝送定数β1 、非線形屈折率ｎ21の第１のシング
ルモードファイバＳＭＦ１を通って位相共役光発生手段
ＰＣに伝送される。ＦＤＭ信号光発生手段ＳＧにおける
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】位相共役光発生手段ＰＣは、例えば、非線
形光学媒質と、励起光Ｅ0 を発生する励起光源と、励起
光Ｅ0 及びＦＤＭ信号光を上記非線形光学媒質に供給す
る光学手段とからなる。位相共役光発生手段ＰＣの具体
的構成については後述する。
形光学媒質と、励起光Ｅ0 を発生する励起光源と、励起
光Ｅ0 及びＦＤＭ信号光を上記非線形光学媒質に供給す
る光学手段とからなる。位相共役光発生手段ＰＣの具体
的構成については後述する。
【００２２】ＦＤＭ信号光発生手段ＳＧから送出された
ＦＤＭ信号光ＥS1，…，ＥSNはシングルモードファイバ
ＳＭＦ１を通る間にそれぞれＥS1′，…，ＥSN′に変化
し、次いで、位相共役光発生手段ＰＣにおいて、ＦＤＭ
信号光の位相共役波に対するＦＤＭ位相共役光ＥC1，
…，ＥCNに変換される。
ＦＤＭ信号光ＥS1，…，ＥSNはシングルモードファイバ
ＳＭＦ１を通る間にそれぞれＥS1′，…，ＥSN′に変化
し、次いで、位相共役光発生手段ＰＣにおいて、ＦＤＭ
信号光の位相共役波に対するＦＤＭ位相共役光ＥC1，
…，ＥCNに変換される。
【００２３】ＦＤＭ位相共役光の各周波数成分の周波数
はそれぞれωC1，…，ωCNである。そして、ＦＤＭ位相
共役光は、長さＬ2 、損失定数α2 、伝送定数β2 、非
線形屈折率ｎ22の第２のシングルモードファイバＳＭＦ
２により復調手段ＤＭに伝送される。位相共役光発生手
段ＰＣから送出されたＦＤＭ位相共役光ＥC1，…，ＥCN
は第２のシングルモードファイバＳＭＦ２を通ってそれ
ぞれＥC1′，…，Ｅ CN′に変化する。
はそれぞれωC1，…，ωCNである。そして、ＦＤＭ位相
共役光は、長さＬ2 、損失定数α2 、伝送定数β2 、非
線形屈折率ｎ22の第２のシングルモードファイバＳＭＦ
２により復調手段ＤＭに伝送される。位相共役光発生手
段ＰＣから送出されたＦＤＭ位相共役光ＥC1，…，ＥCN
は第２のシングルモードファイバＳＭＦ２を通ってそれ
ぞれＥC1′，…，Ｅ CN′に変化する。
【００２４】復調手段ＤＭは受信したＦＤＭ位相共役光
を復調してＦＤＭ信号光発生手段ＳＧにおける変調信号
に対応する復調信号を再生する。復調に際しての検波方
式としては、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、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、ローカル光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。
を復調してＦＤＭ信号光発生手段ＳＧにおける変調信号
に対応する復調信号を再生する。復調に際しての検波方
式としては、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、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、ローカル光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。
【００２５】各チャンネルの波長分散の影響は、既に前
述の先願において示されているように、次の条件が成り
立てば補償することができる。
述の先願において示されているように、次の条件が成り
立てば補償することができる。
【００２６】
【数１】
【００２７】ここで、∂2 βj ／∂ω2 （ｊ＝１，２）
はファイバ内の群速度分散（ＧＶＤ）を表す。従って、
シングルモードファイバＳＭＦ１及びＳＭＦ２として分
散が同じファイバを用いている場合にはこれらの長さを
同じにすることにより、また分散の異なるファイバを用
いている場合には長さを変えて（１）式を満たすように
すれば、分散補償が可能になる。この場合、２つのファ
イバの波長分散の符号が等しいことが条件である。
はファイバ内の群速度分散（ＧＶＤ）を表す。従って、
シングルモードファイバＳＭＦ１及びＳＭＦ２として分
散が同じファイバを用いている場合にはこれらの長さを
同じにすることにより、また分散の異なるファイバを用
いている場合には長さを変えて（１）式を満たすように
すれば、分散補償が可能になる。この場合、２つのファ
イバの波長分散の符号が等しいことが条件である。
【００２８】次に、光カー効果の影響が無視できない場
合について考える。この場合、波長分散と光カー効果の
相乗効果によりパルスの形状が歪む。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。
合について考える。この場合、波長分散と光カー効果の
相乗効果によりパルスの形状が歪む。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。
【００２９】この場合、波長分散の補償については上述
と同様であるが、光カー効果による影響は次の条件が成
り立てば補償可能である。
と同様であるが、光カー効果による影響は次の条件が成
り立てば補償可能である。
【００３０】
【数２】
【００３１】である。このように、非線形屈折率と平均
パワーとファイバ長との積を第１及び第２のシングルモ
ードファイバにおいてほぼ等しく設定しておくことによ
って、光カー効果によるパルスの補償も可能になる。実
際には、パルス歪みは波長分散と光カー効果の非線形な
相乗効果によって生じるので、それぞれを独立して完全
には補償することができない。しかも、パルス形状によ
りチャーピング量が異なるので、上述のように平均パワ
ーによる近似は限られた条件（例えばパワー変動が小さ
い条件）でしか成り立たない。波長分散及び光カー効果
の影響をより最適に補償するためには、非線形波動方程
式の数値解析を用いて行うことができる。
パワーとファイバ長との積を第１及び第２のシングルモ
ードファイバにおいてほぼ等しく設定しておくことによ
って、光カー効果によるパルスの補償も可能になる。実
際には、パルス歪みは波長分散と光カー効果の非線形な
相乗効果によって生じるので、それぞれを独立して完全
には補償することができない。しかも、パルス形状によ
りチャーピング量が異なるので、上述のように平均パワ
ーによる近似は限られた条件（例えばパワー変動が小さ
い条件）でしか成り立たない。波長分散及び光カー効果
の影響をより最適に補償するためには、非線形波動方程
式の数値解析を用いて行うことができる。
【００３２】一般に、位相共役光発生手段ＰＣの前後の
二つ伝送路と光強度の長さ方向の分布が対称である場合
には、位相共役光発生手段ＰＣにより、第２の伝送路か
ら第１の伝送路への入力光の複素共役光が出力される。
従って、伝送路途中で受ける分散や光カー効果による波
形歪みとともに四光波混合（ＦＷＭ）による波長多重信
号チャンネルの間のクロストーク等の補償された光が受
信可能となる。
二つ伝送路と光強度の長さ方向の分布が対称である場合
には、位相共役光発生手段ＰＣにより、第２の伝送路か
ら第１の伝送路への入力光の複素共役光が出力される。
従って、伝送路途中で受ける分散や光カー効果による波
形歪みとともに四光波混合（ＦＷＭ）による波長多重信
号チャンネルの間のクロストーク等の補償された光が受
信可能となる。
【００３３】この場合、上記した伝送路と光強度の長さ
方向の分布を完全に対称にすることは実際には困難であ
り、これが性能の限界を与える。具体的には、伝送路の
損失による光強度分布の非対称性と波長分散の周波数依
存性によるチャンネル間の位相不整合によりＦＷＭの生
成効率が位相共役光発生手段ＰＣの前後で対称にならな
いことが限界を与える。
方向の分布を完全に対称にすることは実際には困難であ
り、これが性能の限界を与える。具体的には、伝送路の
損失による光強度分布の非対称性と波長分散の周波数依
存性によるチャンネル間の位相不整合によりＦＷＭの生
成効率が位相共役光発生手段ＰＣの前後で対称にならな
いことが限界を与える。
【００３４】次に、ＦＷＭにより生じるクロストークの
補償について述べる。この原理を説明するために、最も
簡単なモデルとして、図２に示されるように、３チャン
ネルのＯＦＤＭが行われている場合について考える。
補償について述べる。この原理を説明するために、最も
簡単なモデルとして、図２に示されるように、３チャン
ネルのＯＦＤＭが行われている場合について考える。
【００３５】ここでは２チャンネルの伝送を考え、その
うちの一つのチャンネルの光、例えば、第２チャンネル
の光を励起光とするＦＷＭが選択的に発生する場合につ
いて考える。シングルモードファイバＳＭＦ１及びＳＭ
Ｆ２としてωS2，ωC2に零分散波長があるＤＳＦを用い
て伝送する場合等がこれに相当する。
うちの一つのチャンネルの光、例えば、第２チャンネル
の光を励起光とするＦＷＭが選択的に発生する場合につ
いて考える。シングルモードファイバＳＭＦ１及びＳＭ
Ｆ２としてωS2，ωC2に零分散波長があるＤＳＦを用い
て伝送する場合等がこれに相当する。
【００３６】このとき、ＦＷＭによる第１チャンネルの
変換光を第３チャンネルとすると、シングルモードファ
イバＳＭＦ１伝送後の第１，３チャンネルの光は以下の
ように書ける。
変換光を第３チャンネルとすると、シングルモードファ
イバＳＭＦ１伝送後の第１，３チャンネルの光は以下の
ように書ける。
【００３７】
【数３】
【００３８】ここに、
【００３９】
【数４】
【００４０】であり、ｎ1 及びχ1 (3) はそれぞれシン
グルモードファイバＳＭＦ１のコア屈折率及び３次の非
線形感受率を表す。また、ｌ1 （Ｌ1 ）は相互作用長を
表し、以下のように書ける。
グルモードファイバＳＭＦ１のコア屈折率及び３次の非
線形感受率を表す。また、ｌ1 （Ｌ1 ）は相互作用長を
表し、以下のように書ける。
【００４１】
【数５】
【００４２】特に、第３チャンネルの光が入力されない
場合（ＥS3＝０）には、（５），（６）式は以下のよう
に書ける。
場合（ＥS3＝０）には、（５），（６）式は以下のよう
に書ける。
【００４３】
【数６】
【００４４】次にこれらの光を位相共役光発生手段ＰＣ
で位相共役光（ＥC1，ＥC2，ＥC3）に変換し、その際の
位相共役光発生手段ＰＣの利得をｇとすると、次式が与
えられる。
で位相共役光（ＥC1，ＥC2，ＥC3）に変換し、その際の
位相共役光発生手段ＰＣの利得をｇとすると、次式が与
えられる。
【００４５】
【数７】
【００４６】次にこれらの光をシングルモードファイバ
ＳＭＦ２に入力する。シングルモードファイバＳＭＦ２
においてもＦＷＭによるエネルギー変換が発生するが、
上記と同様に理想的な位相整合が成り立っている場合に
は、シングルモードファイバＳＭＦ２伝送後の第３チャ
ンネルの光は以下のように書ける。
ＳＭＦ２に入力する。シングルモードファイバＳＭＦ２
においてもＦＷＭによるエネルギー変換が発生するが、
上記と同様に理想的な位相整合が成り立っている場合に
は、シングルモードファイバＳＭＦ２伝送後の第３チャ
ンネルの光は以下のように書ける。
【００４７】
【数８】
【００４８】ここに、
【００４９】
【数９】
【００５０】であり、ｎ2 及びχ2 (3) はそれぞれシン
グルモードファイバＳＭＦ２のコア屈折率及び３次の非
線形感受率を表す。また、ｌ2 （Ｌ2 ）は相互作用長を
表し、以下のように書ける。
グルモードファイバＳＭＦ２のコア屈折率及び３次の非
線形感受率を表す。また、ｌ2 （Ｌ2 ）は相互作用長を
表し、以下のように書ける。
【００５１】
【数１０】
【００５２】（１２），（１３）式を（１４）式に代入
すると、次式が得られる。
すると、次式が得られる。
【００５３】
【数１１】
【００５４】ここに、
【００５５】
【数１２】
【００５６】である。一方、位相共役光発生手段ＰＣを
用いずにシングルモードファイバＳＭＦ１，ＳＭＦ２を
伝送（但し、伝送損失を補償するために途中で１回だけ
利得ｇの線形増幅を行う。）した場合のシングルモード
ファイバＳＭＦ２から出力される第３チャンネルの光Ｅ
C3″は以下のように書ける。
用いずにシングルモードファイバＳＭＦ１，ＳＭＦ２を
伝送（但し、伝送損失を補償するために途中で１回だけ
利得ｇの線形増幅を行う。）した場合のシングルモード
ファイバＳＭＦ２から出力される第３チャンネルの光Ｅ
C3″は以下のように書ける。
【００５７】
【数１３】
【００５８】ここに、
【００５９】
【数１４】
【００６０】である。位相共役光発生手段ＰＣにより効
果的にＦＷＭを抑圧することができるのはｒ＜０．１７
πの領域である。例えば、非線形光学媒質としてシング
ルモードファイバを用いる場合には、ｒ＝０．１７πと
なる光パワーは、２０kmで約＋１２ｄＢｍ、４０kmでは
約＋１０ｄＢｍとなり、これらの値は通常のＦＤＭシス
テムにおいて十分適用可能な値である。
果的にＦＷＭを抑圧することができるのはｒ＜０．１７
πの領域である。例えば、非線形光学媒質としてシング
ルモードファイバを用いる場合には、ｒ＝０．１７πと
なる光パワーは、２０kmで約＋１２ｄＢｍ、４０kmでは
約＋１０ｄＢｍとなり、これらの値は通常のＦＤＭシス
テムにおいて十分適用可能な値である。
【００６１】（１８）乃至（２１）式より、位相共役光
発生手段ＰＣを用いることによるＦＷＭの抑圧比Ｓ（ｒ
1 ，ｒ2 ）は、
発生手段ＰＣを用いることによるＦＷＭの抑圧比Ｓ（ｒ
1 ，ｒ2 ）は、
【００６２】
【数１５】
【００６３】で与えられる。特に、ｒ1 ＝ｒ2 ＝ｒの場
合には、
合には、
【００６４】
【数１６】
【００６５】となる。通常のＤＳＦにおいて、損失を
０．２３ｄＢ／ｋｍ、第２チャンネルの入力パワーを
３．１６ｍＷ（＋５ｄＢｍ）とすれば、伝送距離（Ｌ＝
Ｌ1 ＋Ｌ2 ）に対してＳ（ｒ）は表１のように見積もる
ことができる。
０．２３ｄＢ／ｋｍ、第２チャンネルの入力パワーを
３．１６ｍＷ（＋５ｄＢｍ）とすれば、伝送距離（Ｌ＝
Ｌ1 ＋Ｌ2 ）に対してＳ（ｒ）は表１のように見積もる
ことができる。
【００６６】
【表１】
【００６７】上記の議論は位相整合条件下のものである
が、同様のことは一般の波長多重伝送において各チャン
ネル間の位相整合が不完全の場合においても、位相共役
光発生手段ＰＣの前後の位相条件を同一（対称）に設定
しさえすれば成立する。この場合、本発明の補償限界
は、伝送路の損失による光強度の非対称な分布（位相共
役光発生手段ＰＣに関して）によって決まる。決められ
た条件下での最適補償条件は波長分散と光カー効果によ
る波形歪みの補償の場合と同様にして、非線形波動方程
式の数値解析等を用いて行うことができる。
が、同様のことは一般の波長多重伝送において各チャン
ネル間の位相整合が不完全の場合においても、位相共役
光発生手段ＰＣの前後の位相条件を同一（対称）に設定
しさえすれば成立する。この場合、本発明の補償限界
は、伝送路の損失による光強度の非対称な分布（位相共
役光発生手段ＰＣに関して）によって決まる。決められ
た条件下での最適補償条件は波長分散と光カー効果によ
る波形歪みの補償の場合と同様にして、非線形波動方程
式の数値解析等を用いて行うことができる。
【００６８】図３は位相共役光発生手段ＰＣの動作原理
を示す図である。位相共役光の発生には、４光波混合、
特に信号光と励起光が非線形光学媒質において同じ方向
に伝搬する前方４光波混合（ＦＦＷＭ）を用いるのが望
ましい。
を示す図である。位相共役光の発生には、４光波混合、
特に信号光と励起光が非線形光学媒質において同じ方向
に伝搬する前方４光波混合（ＦＦＷＭ）を用いるのが望
ましい。
【００６９】ＦＦＷＭにおいては、図３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
ωS1，…，ωSN、波数ｋS1，…，ｋSNのＦＤＭ信号光Ｅ
S1，…，ＥSNから、周波数ωS1，…，ωSN、波数ｋS1，
…，ｋSNのＦＤＭ信号光Ｅ S1′，…，ＥSN′と、周波数
ωI1，…，ωIN、波数ｋI1，…，ｋINのＦＤＭアイドラ
光ＥIN′，…，ＥIN′が発生する。ここで、励起光ＥP
は図１及び図２に示される励起光Ｅ0 に相当し、ＦＤＭ
アイドラ光（出力アイドラ光）はＦＤＭ位相共役光に相
当する。
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
ωS1，…，ωSN、波数ｋS1，…，ｋSNのＦＤＭ信号光Ｅ
S1，…，ＥSNから、周波数ωS1，…，ωSN、波数ｋS1，
…，ｋSNのＦＤＭ信号光Ｅ S1′，…，ＥSN′と、周波数
ωI1，…，ωIN、波数ｋI1，…，ｋINのＦＤＭアイドラ
光ＥIN′，…，ＥIN′が発生する。ここで、励起光ＥP
は図１及び図２に示される励起光Ｅ0 に相当し、ＦＤＭ
アイドラ光（出力アイドラ光）はＦＤＭ位相共役光に相
当する。
【００７０】特に、図３に示されるように、励起光ＥP
を信号光と同じ方向から非線形光学媒質に供給する場合
には、ｋIi＝２ｋP −ｋSi（ｉ＝１，…，Ｎ）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。
を信号光と同じ方向から非線形光学媒質に供給する場合
には、ｋIi＝２ｋP −ｋSi（ｉ＝１，…，Ｎ）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。
【００７１】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。
【００７２】
【数１７】
【００７３】このときの信号光（ＦＤＭ信号光）、励起
光及びアイドラ光（ＦＤＭ位相共役光）の周波数配置を
図４に示す。（２５）式の関係から明らかなように、Ｆ
ＦＷＭによりスペクトルが反転する。従って、各信号光
が変調されている場合には、周波数がωSi＋Ωのフーリ
エ成分は、周波数がωIi−Ωの成分に変換される。
光及びアイドラ光（ＦＤＭ位相共役光）の周波数配置を
図４に示す。（２５）式の関係から明らかなように、Ｆ
ＦＷＭによりスペクトルが反転する。従って、各信号光
が変調されている場合には、周波数がωSi＋Ωのフーリ
エ成分は、周波数がωIi−Ωの成分に変換される。
【００７４】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、生成方程式は以下で与えられる。
作用長をＬとすれば、生成方程式は以下で与えられる。
【００７５】
【数１８】
【００７６】ここに、
【００７７】
【数１９】
【００７８】であり、ｎ及びχ(3) はそれぞれ非線形媒
質（損失がないものとする）の屈折率及び３次の非線形
定数を表す。また、ここでは位相整合が成り立っている
（｜δｋ｜＝｜２ｋP −ｋS −ｋI ｜＝０）とした。
質（損失がないものとする）の屈折率及び３次の非線形
定数を表す。また、ここでは位相整合が成り立っている
（｜δｋ｜＝｜２ｋP −ｋS −ｋI ｜＝０）とした。
【００７９】（２６）式において、入力アイドラ光がな
い場合（ＥIi＝０）を考えると、出力アイドラ光が入力
信号光の位相共役光になっていることが分かる。また、
信号光及びアイドラ光に対する利得ＧS 及びＧI は、
い場合（ＥIi＝０）を考えると、出力アイドラ光が入力
信号光の位相共役光になっていることが分かる。また、
信号光及びアイドラ光に対する利得ＧS 及びＧI は、
【００８０】
【数２０】
【００８１】で与えられることがわかり、十分大きなパ
ワーの励起光を用いれば、位相共役光発生手段ＰＣによ
り信号の増幅（光パラメトリック増幅）も同時に実現で
きることがわかる。
ワーの励起光を用いれば、位相共役光発生手段ＰＣによ
り信号の増幅（光パラメトリック増幅）も同時に実現で
きることがわかる。
【００８２】図５は本発明システムの具体例に相当する
第１実施例を示すブロック図である。図１のＦＤＭ信号
光発生手段ＳＧ及び復調手段ＤＭにそれぞれ対応して送
信機１及び受信機２が用いられている。
第１実施例を示すブロック図である。図１のＦＤＭ信号
光発生手段ＳＧ及び復調手段ＤＭにそれぞれ対応して送
信機１及び受信機２が用いられている。
【００８３】送信機１ではＮチャンネルのＦＤＭ信号光
が生成され、このＦＤＭ信号光は、長さがＬ1 、零分散
波長がλ10、分散がＤ1 のシングルモードファイバＳＭ
Ｆ１により伝送された後、位相共役光発生手段ＰＣによ
りＮチャンネルのＦＤＭ位相共役光に変換される。この
ＦＤＭ位相共役光は、長さがＬ2 、零分散波長がλ20、
分散がＤ2 のシングルモードファイバＳＭＦ２により受
信機２に伝送され、受信機２では各チャンネルの信号が
検出される。
が生成され、このＦＤＭ信号光は、長さがＬ1 、零分散
波長がλ10、分散がＤ1 のシングルモードファイバＳＭ
Ｆ１により伝送された後、位相共役光発生手段ＰＣによ
りＮチャンネルのＦＤＭ位相共役光に変換される。この
ＦＤＭ位相共役光は、長さがＬ2 、零分散波長がλ20、
分散がＤ2 のシングルモードファイバＳＭＦ２により受
信機２に伝送され、受信機２では各チャンネルの信号が
検出される。
【００８４】受信機２では、例えば振幅（強度）変調さ
れているＦＤＭ信号光に対しては、フィルタによるチャ
ンネル抽出後の直接検波或いは光ヘテロダイン法による
抽出後の包絡線検波が行われる。また、送信機１におい
て周波数（位相）変調が採用されている場合には、受信
機２では、光フィルタ等により強度変調信号に変換した
後に直接検波したり、光ヘテロダイン検波により位相検
出したりする。
れているＦＤＭ信号光に対しては、フィルタによるチャ
ンネル抽出後の直接検波或いは光ヘテロダイン法による
抽出後の包絡線検波が行われる。また、送信機１におい
て周波数（位相）変調が採用されている場合には、受信
機２では、光フィルタ等により強度変調信号に変換した
後に直接検波したり、光ヘテロダイン検波により位相検
出したりする。
【００８５】本実施例においては、１．３μｍ零分散フ
ァイバを用いて１．５μｍ帯の光信号を伝送する場合の
ようにシングルモードファイバＳＭＦ１及びＳＭＦ２が
波長分散の大きなものであれば、波長分散の影響は前述
した原理に従って光カー効果による影響も含めて補償さ
れる。
ァイバを用いて１．５μｍ帯の光信号を伝送する場合の
ようにシングルモードファイバＳＭＦ１及びＳＭＦ２が
波長分散の大きなものであれば、波長分散の影響は前述
した原理に従って光カー効果による影響も含めて補償さ
れる。
【００８６】一方、信号光の波長帯がシングルモードフ
ァイバＳＭＦ１及びＳＭＦ２の零分散波長に近いもので
あれば、ＦＷＭによるクロストークの影響を前述した原
理に従って抑圧可能である。
ァイバＳＭＦ１及びＳＭＦ２の零分散波長に近いもので
あれば、ＦＷＭによるクロストークの影響を前述した原
理に従って抑圧可能である。
【００８７】しかし、一般には波長分散があると各チャ
ンネル毎に位相整合の程度が異なる。ＦＷＭの生成効率
は位相整合の程度に依存するので、上記のような場合、
各チャンネル毎にＦＷＭの生成効率が異なってくる。こ
のような場合でも、本発明において、位相共役光発生手
段ＰＣの前後の各チャンネルの位相整合の程度を対称に
設定することによりＦＷＭを抑圧可能である。
ンネル毎に位相整合の程度が異なる。ＦＷＭの生成効率
は位相整合の程度に依存するので、上記のような場合、
各チャンネル毎にＦＷＭの生成効率が異なってくる。こ
のような場合でも、本発明において、位相共役光発生手
段ＰＣの前後の各チャンネルの位相整合の程度を対称に
設定することによりＦＷＭを抑圧可能である。
【００８８】例えば、伝送路がＤＳＦの場合には、ＤＳ
Ｆの分散値或いは零分散波長を適当に設定することによ
りクロストークの理想的な抑圧が可能になる。このよう
な波長の配置例を図６に示す。同図に示されるように、
零分散波長の付近では、分散値の変化は波長の変化に対
してほぼリニアである。この例では、ＦＤＭ信号光にお
ける各光キャリアの波長配置（λS1，…，λSN）と第１
のシングルモードファイバＳＭＦ１の零分散波長λ10と
の相対的関係を、ＦＤＭ位相共役光における各キャリア
の波長配置（λCN，…，λC1）と第２のシングルモード
ファイバＳＭＦ２の零分散波長λ20との相対的関係とほ
ぼ対称にしている。
Ｆの分散値或いは零分散波長を適当に設定することによ
りクロストークの理想的な抑圧が可能になる。このよう
な波長の配置例を図６に示す。同図に示されるように、
零分散波長の付近では、分散値の変化は波長の変化に対
してほぼリニアである。この例では、ＦＤＭ信号光にお
ける各光キャリアの波長配置（λS1，…，λSN）と第１
のシングルモードファイバＳＭＦ１の零分散波長λ10と
の相対的関係を、ＦＤＭ位相共役光における各キャリア
の波長配置（λCN，…，λC1）と第２のシングルモード
ファイバＳＭＦ２の零分散波長λ20との相対的関係とほ
ぼ対称にしている。
【００８９】この場合、シングルモードファイバＳＭＦ
１及びＳＭＦ２の長さ（Ｌ1 ，Ｌ2）とこれらへの入力
パワー（Ｐ1 ，Ｐ2 ）はそれぞれほぼ同じに設定され
る。こうすることにより、符号は反対であるが絶対値が
ほぼ等しい分散Ｄ1 ，Ｄ2（従って対称な位相整合）を
実現することができ、良好なクロストークの抑圧が可能
になる。
１及びＳＭＦ２の長さ（Ｌ1 ，Ｌ2）とこれらへの入力
パワー（Ｐ1 ，Ｐ2 ）はそれぞれほぼ同じに設定され
る。こうすることにより、符号は反対であるが絶対値が
ほぼ等しい分散Ｄ1 ，Ｄ2（従って対称な位相整合）を
実現することができ、良好なクロストークの抑圧が可能
になる。
【００９０】ところで、位相共役光発生手段により波長
分散を厳密な意味で補償するためには、シングルモード
ファイバＳＭＦ１及びＳＭＦ２における総分散量を同符
号で且つ等しくすることが要求される。図６に示される
波長配置の例では、位相共役光発生手段ＰＣの前後で分
散の符号が反転しているため、この条件は成り立たな
い。
分散を厳密な意味で補償するためには、シングルモード
ファイバＳＭＦ１及びＳＭＦ２における総分散量を同符
号で且つ等しくすることが要求される。図６に示される
波長配置の例では、位相共役光発生手段ＰＣの前後で分
散の符号が反転しているため、この条件は成り立たな
い。
【００９１】しかし、伝送路として用いる光ファイバ中
のＦＷＭの発生は、波長分散が十分小さい領域でのみ問
題となるから、この場合には波長分散の影響は問題にな
らないくらい小さいのが普通である。従って、このよう
な場合には、波長分散の影響を無視してクロストークの
抑圧のみを考慮すれば良いことになる。
のＦＷＭの発生は、波長分散が十分小さい領域でのみ問
題となるから、この場合には波長分散の影響は問題にな
らないくらい小さいのが普通である。従って、このよう
な場合には、波長分散の影響を無視してクロストークの
抑圧のみを考慮すれば良いことになる。
【００９２】但し、光増幅器を用いた中継伝送において
は、波長分散による波形歪みについても無視することが
できなくなるので、この方法では限界が生じる。そこ
で、このような場合に適した波長の配置の例を図７に示
す。この例では、シングルモードファイバＳＭＦ１の零
分散波長λ10からみたＦＤＭ信号光における各光キャリ
アの波長配置（λS1，…，λSN）と、シングルモードフ
ァイバＳＭＦ２の零分散波長λ20からみたＦＤＭ位相共
役光の各キャリアの波長配置（λCN，…，λC1）とがほ
ぼ一致するようにしている。但し、位相共役によりチャ
ンネルの順番は反転するため、ＦＤＭ信号光とＦＤＭ位
相共役光は同じ符号で異なる値の分散を受けることがあ
る。
は、波長分散による波形歪みについても無視することが
できなくなるので、この方法では限界が生じる。そこ
で、このような場合に適した波長の配置の例を図７に示
す。この例では、シングルモードファイバＳＭＦ１の零
分散波長λ10からみたＦＤＭ信号光における各光キャリ
アの波長配置（λS1，…，λSN）と、シングルモードフ
ァイバＳＭＦ２の零分散波長λ20からみたＦＤＭ位相共
役光の各キャリアの波長配置（λCN，…，λC1）とがほ
ぼ一致するようにしている。但し、位相共役によりチャ
ンネルの順番は反転するため、ＦＤＭ信号光とＦＤＭ位
相共役光は同じ符号で異なる値の分散を受けることがあ
る。
【００９３】この例では、位相共役光発生手段ＰＣによ
りチャンネル配置が反転することに起因して、分散及び
クロストークを全チャンネルにわたって完全に補償する
ことはできないが、実用上十分な補償は可能になる。即
ち、分散補償とクロストーク補償とがトレードオフの関
係にあることを考慮して、チャンネル毎に重み付けをす
ることで全チャンネルにわたってほぼ完全な補償を可能
にするものである。
りチャンネル配置が反転することに起因して、分散及び
クロストークを全チャンネルにわたって完全に補償する
ことはできないが、実用上十分な補償は可能になる。即
ち、分散補償とクロストーク補償とがトレードオフの関
係にあることを考慮して、チャンネル毎に重み付けをす
ることで全チャンネルにわたってほぼ完全な補償を可能
にするものである。
【００９４】例えば、分散補償の程度が良いチャンネル
程分散の影響を受けやすい信号（より高速な信号等）を
乗せ、或いは、クロストーク補償の程度が良いチャンネ
ル程信号パワーを下げてその分他のチャンネルのパワー
を上げるようにするのである。
程分散の影響を受けやすい信号（より高速な信号等）を
乗せ、或いは、クロストーク補償の程度が良いチャンネ
ル程信号パワーを下げてその分他のチャンネルのパワー
を上げるようにするのである。
【００９５】こうした問題を一挙に解決する手段を以下
に示す。いずれも光ファイバ分散の波長特性の設計によ
り実現するものである。第１の方法は、図２０の（Ａ）
に示したように、２つのファイバの分散傾斜（２次分
散）を反対符号にするものである。これによれば、完全
に対称な分散値と位相整合を実現できるので、波形歪み
とクロストークを同時に抑圧可能である。
に示す。いずれも光ファイバ分散の波長特性の設計によ
り実現するものである。第１の方法は、図２０の（Ａ）
に示したように、２つのファイバの分散傾斜（２次分
散）を反対符号にするものである。これによれば、完全
に対称な分散値と位相整合を実現できるので、波形歪み
とクロストークを同時に抑圧可能である。
【００９６】第２の方法は、分散傾斜のない光ファイバ
を用いるものである。（図２０の（Ｂ））。図のように
ＦＷＭを抑えるために比較的大きな一定の分散値のファ
イバを用いれば、全てのチャンネルに対して位相共役光
発生手段ＰＣの前後で同じ分散と対称な位相整合を用意
できるので、本発明による補償効果が良好に発揮され
る。
を用いるものである。（図２０の（Ｂ））。図のように
ＦＷＭを抑えるために比較的大きな一定の分散値のファ
イバを用いれば、全てのチャンネルに対して位相共役光
発生手段ＰＣの前後で同じ分散と対称な位相整合を用意
できるので、本発明による補償効果が良好に発揮され
る。
【００９７】これらのファイバは、コアとクラッドの比
屈折率差、コア径、コア形状等の各種パラメータの設計
や材料組成の選定等の各種手段を組み合わせることによ
り実現可能である。
屈折率差、コア径、コア形状等の各種パラメータの設計
や材料組成の選定等の各種手段を組み合わせることによ
り実現可能である。
【００９８】図８は本発明システムの第２実施例を示す
ブロック図である。送信機１と受信機２の間に複数組の
光学パスが直列に接続されている。１組目の光学パス
は、図５のシングルモードファイバＳＭＦ１、位相共役
光発生手段ＰＣ及びシングルモードファイバＳＭＦ２に
それぞれ対応するシングルモードファイバＳＭＦ−１
１、位相共役光発生手段ＰＣ−１及びシングルモードフ
ァイバＳＭＦ−１２からなり、２組目以降の光学パスも
１組目に準じて構成されている。
ブロック図である。送信機１と受信機２の間に複数組の
光学パスが直列に接続されている。１組目の光学パス
は、図５のシングルモードファイバＳＭＦ１、位相共役
光発生手段ＰＣ及びシングルモードファイバＳＭＦ２に
それぞれ対応するシングルモードファイバＳＭＦ−１
１、位相共役光発生手段ＰＣ−１及びシングルモードフ
ァイバＳＭＦ−１２からなり、２組目以降の光学パスも
１組目に準じて構成されている。
【００９９】この例では、光学パスはＭ組（Ｍは２以上
の自然数）、各光学パスの間には線形光アンプＬＡ−ｋ
（ｋ＝１，２，…，（Ｍ−１））が設けられている。こ
のシステムの動作を具体的に説明すると、送信機１から
受信機２に向かってｋ番目の位相共役光発生手段ＰＣ−
ｋにより、その前後のシングルモードファイバＳＭＦ−
ｋ１及びＳＭＦ−ｋ２でのパルスの波形歪み又はクロス
トークを補償しながら伝送が行われるのである。
の自然数）、各光学パスの間には線形光アンプＬＡ−ｋ
（ｋ＝１，２，…，（Ｍ−１））が設けられている。こ
のシステムの動作を具体的に説明すると、送信機１から
受信機２に向かってｋ番目の位相共役光発生手段ＰＣ−
ｋにより、その前後のシングルモードファイバＳＭＦ−
ｋ１及びＳＭＦ−ｋ２でのパルスの波形歪み又はクロス
トークを補償しながら伝送が行われるのである。
【０１００】各位相共役光発生手段ＰＣ−ｋにおける補
償の原理は前述した通りである。また、クロストークの
補償における各波長の配置についても前述した通りであ
る。この例では、各光学パスの間に１つずつ線形光アン
プを設けているが、必要に応じて光アンプを増設しても
良い。
償の原理は前述した通りである。また、クロストークの
補償における各波長の配置についても前述した通りであ
る。この例では、各光学パスの間に１つずつ線形光アン
プを設けているが、必要に応じて光アンプを増設しても
良い。
【０１０１】図９は本発明システムの第３実施例を示す
ブロック図である。この例では、送信機１１内にＦＤＭ
信号光発生手段ＳＧ、第１のシングルモードファイバＳ
ＭＦ−１（長さＬ1 、損失α1 、分散Ｄ1 、非線形屈折
率ｎ21、零分散波長λ10）及び位相共役光発生手段ＰＣ
を置き、シングルモードファイバＳＭＦ−１にＦＤＭ信
号光をパワーＰ1 で入力する。
ブロック図である。この例では、送信機１１内にＦＤＭ
信号光発生手段ＳＧ、第１のシングルモードファイバＳ
ＭＦ−１（長さＬ1 、損失α1 、分散Ｄ1 、非線形屈折
率ｎ21、零分散波長λ10）及び位相共役光発生手段ＰＣ
を置き、シングルモードファイバＳＭＦ−１にＦＤＭ信
号光をパワーＰ1 で入力する。
【０１０２】ＦＤＭ信号光は位相共役光発生手段ＰＣに
よりＦＤＭ位相共役光に変換され、このＦＤＭ位相共役
光は、伝送路である第２のシングルモードファイバＳＭ
Ｆ−２（長さＬ2 、損失α2 、分散Ｄ2 、非線形屈折率
ｎ22、零分散波長λ20）により受信機２に伝送される。
よりＦＤＭ位相共役光に変換され、このＦＤＭ位相共役
光は、伝送路である第２のシングルモードファイバＳＭ
Ｆ−２（長さＬ2 、損失α2 、分散Ｄ2 、非線形屈折率
ｎ22、零分散波長λ20）により受信機２に伝送される。
【０１０３】まず、伝送路である第２のシングルモード
ファイバＳＭＦ−２による非線形パルス歪みは、分散と
非線形屈折率の値を以下の条件が成り立つように設定し
て補償する。
ファイバＳＭＦ−２による非線形パルス歪みは、分散と
非線形屈折率の値を以下の条件が成り立つように設定し
て補償する。
【０１０４】
【数２１】
【０１０５】（３２）式は波長分散の補償条件を、また
（３３）式は光カー効果の補償条件をそれぞれ表してい
る。この実施例によると、受信機２において歪みのない
パルスを受信可能であり、しかも位相共役光発生手段Ｐ
Ｃが伝送路内にないので、伝送路における偏光依存性を
考慮することが不要になる。
（３３）式は光カー効果の補償条件をそれぞれ表してい
る。この実施例によると、受信機２において歪みのない
パルスを受信可能であり、しかも位相共役光発生手段Ｐ
Ｃが伝送路内にないので、伝送路における偏光依存性を
考慮することが不要になる。
【０１０６】望ましくは、第１のシングルモードファイ
バＳＭＦ−１の分散Ｄ1 及び非線形屈折率ｎ21は大きな
値に設定される。こうすることにより、比較的長い第２
のシングルモードファイバＳＭＦ−２を用いて長距離の
伝送が可能になる。
バＳＭＦ−１の分散Ｄ1 及び非線形屈折率ｎ21は大きな
値に設定される。こうすることにより、比較的長い第２
のシングルモードファイバＳＭＦ−２を用いて長距離の
伝送が可能になる。
【０１０７】
【０１０８】
【０１０９】一方、ＦＷＭによるクロストークは、第１
のシングルモードファイバＳＭＦ−１における入力光強
度と非線形屈折率と相互作用長の積が第２のシングルモ
ードファイバＳＭＦ−２における入力光強度と非線形屈
折率と相互作用長の積にほぼ等しくなるようにすること
によって、補償することができる。
のシングルモードファイバＳＭＦ−１における入力光強
度と非線形屈折率と相互作用長の積が第２のシングルモ
ードファイバＳＭＦ−２における入力光強度と非線形屈
折率と相互作用長の積にほぼ等しくなるようにすること
によって、補償することができる。
【０１１０】
【０１１１】
【０１１２】（７）式を考慮すると、第１のシングルモ
ードファイバＳＭＦ−１における平均光強度と非線形屈
折率とファイバ長の積が第２のシングルモードファイバ
ＳＭＦ−２における平均光強度と非線形屈折率とファイ
バ長の積にほぼ等しくすることによって、ＦＤＭによる
クロストークが補償されるのである。
ードファイバＳＭＦ−１における平均光強度と非線形屈
折率とファイバ長の積が第２のシングルモードファイバ
ＳＭＦ−２における平均光強度と非線形屈折率とファイ
バ長の積にほぼ等しくすることによって、ＦＤＭによる
クロストークが補償されるのである。
【０１１３】但し、この場合にも、零分散波長λ10及び
λ20とチャンネル配置の関係は前述した通りに設定され
る。図１０は本発明システムの第４実施例を示すブロッ
ク図である。この実施例は、位相共役光発生手段ＰＣ、
第２のシングルモードファイバＳＭＦ−２及び復調手段
ＤＭが受信機２１に含まれている点で特徴付けられる。
λ20とチャンネル配置の関係は前述した通りに設定され
る。図１０は本発明システムの第４実施例を示すブロッ
ク図である。この実施例は、位相共役光発生手段ＰＣ、
第２のシングルモードファイバＳＭＦ−２及び復調手段
ＤＭが受信機２１に含まれている点で特徴付けられる。
【０１１４】ＦＤＭ信号光発生手段としては図５の送信
機１が用いられる。従って、この実施例では、第１のシ
ングルモードファイバＳＭＦ−１が伝送路となる。この
実施例においても、（３２），（３３）式を満足するこ
とにより、波長分散及び光カー効果の影響を補償するこ
とができ、また、（３４）式或いは（３５）式を満足す
ることによりＦＤＭによるクロストークを補償すること
ができる。
機１が用いられる。従って、この実施例では、第１のシ
ングルモードファイバＳＭＦ−１が伝送路となる。この
実施例においても、（３２），（３３）式を満足するこ
とにより、波長分散及び光カー効果の影響を補償するこ
とができ、また、（３４）式或いは（３５）式を満足す
ることによりＦＤＭによるクロストークを補償すること
ができる。
【０１１５】この実施例では、受信機２１において偏光
依存性を排除する手段が要求されるが、受信機２１にお
いて位相共役光発生手段ＰＣの励起光によりＦＤＭ信号
光の波長選択機能が生じるという点で有望である。
依存性を排除する手段が要求されるが、受信機２１にお
いて位相共役光発生手段ＰＣの励起光によりＦＤＭ信号
光の波長選択機能が生じるという点で有望である。
【０１１６】図１１は位相共役光発生手段ＰＣの基本構
成を示す図である。位相共役光発生手段ＰＣは、非線形
光学媒質１５と、励起光を発生する励起光源１６と、第
１のシングルモードファイバＳＭＦ１からのＦＤＭ信号
光を励起光源１６からの励起光と共に非線形光学媒質１
５に供給する光学手段１７とからなる。
成を示す図である。位相共役光発生手段ＰＣは、非線形
光学媒質１５と、励起光を発生する励起光源１６と、第
１のシングルモードファイバＳＭＦ１からのＦＤＭ信号
光を励起光源１６からの励起光と共に非線形光学媒質１
５に供給する光学手段１７とからなる。
【０１１７】非線形光学媒質１５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１５においては、
縮退型又は非縮退型の４光波混合により位相共役光が発
生する。
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１５においては、
縮退型又は非縮退型の４光波混合により位相共役光が発
生する。
【０１１８】非線形光学媒質１５の具体例としては、進
行波型の半導体光増幅器を始めとする各種光半導体、各
種有機媒質、ＬｉＮｂＯ3 等を用いた光導波路、さらに
はシングルモードファイバを用いることが可能である。
特に、シングルモードファイバを用いる場合には、位相
共役光の生成効率を良くするために、シングルモードフ
ァイバの零分散波長と励起光の波長を一致させるのが有
効である。
行波型の半導体光増幅器を始めとする各種光半導体、各
種有機媒質、ＬｉＮｂＯ3 等を用いた光導波路、さらに
はシングルモードファイバを用いることが可能である。
特に、シングルモードファイバを用いる場合には、位相
共役光の生成効率を良くするために、シングルモードフ
ァイバの零分散波長と励起光の波長を一致させるのが有
効である。
【０１１９】また、位相共役光の生成効率を上げるため
に励起パワーを高くする際に発生する誘導ブリルアン散
乱を抑圧するためには、例えば、励起光に低速の周波数
変調をかけるのが有効である。さらに、信号光の偏波状
態による位相共役光の生成効率の変動を抑えるために、
各種の偏波変動対策を用いることができる。偏波変動対
策の具体例については後述する。以下、説明の便宜上、
非線形光学媒質がシングルモードファイバであるとす
る。
に励起パワーを高くする際に発生する誘導ブリルアン散
乱を抑圧するためには、例えば、励起光に低速の周波数
変調をかけるのが有効である。さらに、信号光の偏波状
態による位相共役光の生成効率の変動を抑えるために、
各種の偏波変動対策を用いることができる。偏波変動対
策の具体例については後述する。以下、説明の便宜上、
非線形光学媒質がシングルモードファイバであるとす
る。
【０１２０】図１２は図１１の位相共役光発生手段ＰＣ
の第１実施例を示すブロック図である。図１１の非線形
光学媒質１５、励起光源１６及び光学手段１７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。
の第１実施例を示すブロック図である。図１１の非線形
光学媒質１５、励起光源１６及び光学手段１７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。
【０１２１】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。
【０１２２】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の第１のシングルモードファイバＳＭＦ１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の第２のシングルモードファイバＳ
ＭＦ２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の第１のシングルモードファイバＳＭＦ１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の第２のシングルモードファイバＳ
ＭＦ２に接続される。
【０１２３】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。
【０１２４】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。
【０１２５】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る。
【０１２６】図１３は図１１の位相共役光発生手段ＰＣ
の第２実施例を示すブロック図である。この実施例は、
図１２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
の第２のシングルモードファイバＳＭＦ２に供給してい
る点で特徴付けられる。
の第２実施例を示すブロック図である。この実施例は、
図１２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
の第２のシングルモードファイバＳＭＦ２に供給してい
る点で特徴付けられる。
【０１２７】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。
【０１２８】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。
【０１２９】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。
【０１３０】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、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、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。
【０１３１】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の第１のシングルモードファイ
バＳＭＦ１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。
発生させるために、図１の第１のシングルモードファイ
バＳＭＦ１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。
【０１３２】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。
【０１３３】図１４は図１１の位相共役光発生手段ＰＣ
の第３実施例を示すブロック図である。この実施例は、
図１２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。
の第３実施例を示すブロック図である。この実施例は、
図１２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。
【０１３４】一般に、シングルモードファイバの伝搬モ
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
送路としてシングルモード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ＰＣ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。
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
送路としてシングルモード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ＰＣ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。
【０１３５】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ＰＣ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ＰＣ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ＰＣ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ＰＣ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。
【０１３６】図１４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。
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。
【０１３７】偏光スクランブラは、信号速度に比べて比
較的低速の場合には、１／２波長板と１／４波長板の組
み合わせ等を用いて構成することができるし、信号速度
或いはそれ以上の高速の場合には、ＬｉＴｉＯ3 位相変
調器等による位相変調を適用することにより構成するこ
とができる。好ましくは、偏光スクランブラの動作周波
数（例えば偏光面の回転周期の逆数）を信号速度或いは
それ以上に設定しておく。これにより、十分に偏光依存
性を排除可能である。
較的低速の場合には、１／２波長板と１／４波長板の組
み合わせ等を用いて構成することができるし、信号速度
或いはそれ以上の高速の場合には、ＬｉＴｉＯ3 位相変
調器等による位相変調を適用することにより構成するこ
とができる。好ましくは、偏光スクランブラの動作周波
数（例えば偏光面の回転周期の逆数）を信号速度或いは
それ以上に設定しておく。これにより、十分に偏光依存
性を排除可能である。
【０１３８】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、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、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。
【０１３９】図１５は図１１の位相共役光発生手段ＰＣ
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の第１のシングルモードファイバＳＭＦ１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。
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の第１のシングルモードファイバＳＭＦ１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。
【０１４０】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の第２のシングルモードフ
ァイバＳＭＦ２に供給される。
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の第２のシングルモードフ
ァイバＳＭＦ２に供給される。
【０１４１】位相共役光発生装置５２及び５３として
は、例えば図１２の構成が採用される。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５２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のシングルモードファイバＳＭＦ１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
位相共役光をシングルモードファイバＳＭＦ２に供給す
ることができる。
は、例えば図１２の構成が採用される。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５２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のシングルモードファイバＳＭＦ１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
位相共役光をシングルモードファイバＳＭＦ２に供給す
ることができる。
【０１４２】図１６は図１１の位相共役光発生手段ＰＣ
の第５実施例を示すブロック図である。励起光源１６と
してレーザダイオード２２が用いられ、非線形光学媒質
１５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。
の第５実施例を示すブロック図である。励起光源１６と
してレーザダイオード２２が用いられ、非線形光学媒質
１５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。
【０１４３】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、図１１の光学手段１７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、図１１の光学手段１７は、光カプラ６１と偏光
ビームスプリッタ６２とを含む。
【０１４４】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
シングルモードファイバＳＭＦ１が接続され、ポート６
１Ｂ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
シングルモードファイバＳＭＦ１が接続され、ポート６
１Ｂ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。
【０１４５】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。
【０１４６】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のシングルモー
ドファイバＳＭＦ２が接続され、ポート６２Ｃ及び６２
Ｄ間には光ファイバ２１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のシングルモー
ドファイバＳＭＦ２が接続され、ポート６２Ｃ及び６２
Ｄ間には光ファイバ２１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。
【０１４７】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。
【０１４８】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。
【０１４９】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。
【０１５０】図１７は図１１の位相共役光発生手段ＰＣ
の第６実施例を示すブロック図である。この実施例は、
図１６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２
１′を用いている点で特徴付けられる。
の第６実施例を示すブロック図である。この実施例は、
図１６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２
１′を用いている点で特徴付けられる。
【０１５１】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１６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１６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。
【０１５２】図１８は図１１の位相共役光発生手段ＰＣ
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１６の位相共役光
発生手段の第５実施例と同じである。
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１６の位相共役光
発生手段の第５実施例と同じである。
【０１５３】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１１の光学手段１７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、光学手段１７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１１の光学手段１７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、光学手段１７は、さら
に光サーキュレータ７２を含む。
【０１５４】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。
【０１５５】ポート７２Ａには図１のシングルモードフ
ァイバＳＭＦ１が接続され、ポート７２Ｃはシングルモ
ードファイバＳＭＦ２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７
１Ｄに供給された光を等分配してポート７１Ａ及び７１
Ｂ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。
ァイバＳＭＦ１が接続され、ポート７２Ｃはシングルモ
ードファイバＳＭＦ２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７
１Ｄに供給された光を等分配してポート７１Ａ及び７１
Ｂ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。
【０１５６】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。
【０１５７】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。
【０１５８】この実施例では、光カプラ７１のポート７
１Ａに供給される励起光の偏光状態と、レーザダイオー
ド２２から光サーキュレータ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。
１Ａに供給される励起光の偏光状態と、レーザダイオー
ド２２から光サーキュレータ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。
【０１５９】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。
【０１６０】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。
【０１６１】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。
【０１６２】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。
【０１６３】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。
【０１６４】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
共役光は主としてポート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
共役光は主としてポート７１Ｂから出力される。
【０１６５】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のシングル
モードファイバＳＭＦ２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１３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１８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のシングル
モードファイバＳＭＦ２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１３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１８の実施例は有用である。
【０１６６】図１９は本発明システムの第５実施例を示
す図である。送信機１と受信機２を結ぶ光伝送路の中間
には位相共役光発生手段ＰＣが配置され、送信機１と位
相共役光発生手段ＰＣの間には（Ｎ−１）個の光増幅器
ＬＡ−１，２，…，（Ｎ−１）が配置され、また、位相
共役光発生手段ＰＣと受信機２の間には同じく（Ｎ−
１）個の光増幅器ＬＡ−Ｎ，…，２（Ｎ−１）が配置さ
れる。
す図である。送信機１と受信機２を結ぶ光伝送路の中間
には位相共役光発生手段ＰＣが配置され、送信機１と位
相共役光発生手段ＰＣの間には（Ｎ−１）個の光増幅器
ＬＡ−１，２，…，（Ｎ−１）が配置され、また、位相
共役光発生手段ＰＣと受信機２の間には同じく（Ｎ−
１）個の光増幅器ＬＡ−Ｎ，…，２（Ｎ−１）が配置さ
れる。
【０１６７】送信機１と位相共役光発生手段ＰＣの間の
光伝送路はＮ本のシングルモードファイバＳＭＦ−１，
…，Ｎであり、位相共役光発生手段ＰＣと受信機２の間
の光伝送路は同じくＮ本のシングルモードファイバＳＭ
Ｆ−（Ｎ＋１），…，２Ｎである。送信機１と位相共役
光発生手段ＰＣの間における各シングルモードファイバ
及び各光増幅器の配置形態は、位相共役光発生手段ＰＣ
と受信機２の間における各シングルモードファイバ及び
各光増幅器の配置形態と対称である。
光伝送路はＮ本のシングルモードファイバＳＭＦ−１，
…，Ｎであり、位相共役光発生手段ＰＣと受信機２の間
の光伝送路は同じくＮ本のシングルモードファイバＳＭ
Ｆ−（Ｎ＋１），…，２Ｎである。送信機１と位相共役
光発生手段ＰＣの間における各シングルモードファイバ
及び各光増幅器の配置形態は、位相共役光発生手段ＰＣ
と受信機２の間における各シングルモードファイバ及び
各光増幅器の配置形態と対称である。
【０１６８】この実施例によると、送信機１と位相共役
光発生手段ＰＣの間の各シングルモードファイバ内で発
生したクロストーク光を、本発明の原理に従って、位相
共役光発生手段ＰＣと受信機２の間の各シングルモード
ファイバで発生するクロストーク光により補償すること
ができる。
光発生手段ＰＣの間の各シングルモードファイバ内で発
生したクロストーク光を、本発明の原理に従って、位相
共役光発生手段ＰＣと受信機２の間の各シングルモード
ファイバで発生するクロストーク光により補償すること
ができる。
【０１６９】この場合、各シングルモードファイバの長
さをＬ、各シングルモードファイバ内における平均光パ
ワーをＰとすると、以下の条件を満足することで効率的
なクロストークの補償が可能になる。
さをＬ、各シングルモードファイバ内における平均光パ
ワーをＰとすると、以下の条件を満足することで効率的
なクロストークの補償が可能になる。
【０１７０】
【数２４】
【０１７１】ここに、ε0 は真空の誘電率、ｎは各シン
グルモードファイバのコア屈折率、Ａeff は各シングル
モードファイバの有効コア断面積である。このように、
本発明は光増幅中継にも適用可能である。
グルモードファイバのコア屈折率、Ａeff は各シングル
モードファイバの有効コア断面積である。このように、
本発明は光増幅中継にも適用可能である。
【０１７２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
チャンネル間クロストークの影響を排除した光通信シス
テム及び光通信方法の提供が可能になるという効果が生
じる。
チャンネル間クロストークの影響を排除した光通信シス
テム及び光通信方法の提供が可能になるという効果が生
じる。
【図１】本発明システムの基本構成を示す図である。
【図２】クロストークの補償の原理を説明するための図
である。
である。
【図３】位相共役光発生手段の動作原理を示す図であ
る。
る。
【図４】信号光、励起光及びアイドラ光の周波数配置を
示す図である。
示す図である。
【図５】本発明システムの第１実施例を示すブロック図
である。
である。
【図６】波長の配置の一例を示す図である。
【図７】波長の配置の他の例を示す図である。
【図８】本発明システムの第２実施例を示すブロック図
である。
である。
【図９】本発明システムの第３実施例を示すブロック図
である。
である。
【図１０】本発明システムの第４実施例を示すブロック
図である。
図である。
【図１１】位相共役光発生手段の基本構成を示す図であ
る。
る。
【図１２】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。
ック図である。
【図１３】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。
ック図である。
【図１４】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。
ック図である。
【図１５】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。
ック図である。
【図１６】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。
ック図である。
【図１７】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。
ック図である。
【図１８】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１９】本発明システムの第５実施例を示す図であ
る。
る。
【図２０】ファイバの分散値を説明するための図であ
る。
る。
ＳＧ ＦＤＭ信号光発生手段
ＰＣ 位相共役光発生手段
ＤＭ 復調手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ，1993年，Ｖｏｌ．５，Ｎ
ｏ．１，92−95
ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ,
1993年，Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．10，1241−
1243
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/35
H04B 10/00
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (16)
- 【請求項１】 複数の光キャリアを必要に応じてそれぞ
れ変調した後周波数分割多重してＦＤＭ信号光を生成す
るステップと、 該ＦＤＭ信号光を第１の光ファイバの第１端に入力する
ステップと、 該第１の光ファイバの第２端から出力された上記ＦＤＭ
信号光の位相共役波に相当するＦＤＭ位相共役光を生成
するステップと、 該ＦＤＭ位相共役光を第２の光ファイバの第１端に入力
するステップと、 該第２の光ファイバの第２端から出力された上記ＦＤＭ
位相共役光を復調するステップとからなり、 上記第１の光ファイバにおける平均光強度と非線形屈折
率とファイバ長の積が上記第２の光ファイバにおける平
均光強度と非線形屈折率とファイバ長の積にほぼ等し
く、 上記各光キャリアの波長配置と上記第１の光ファイバの
零分散波長との相対関係は、上記ＦＤＭ位相共役光の各
キャリアの波長配置と上記第２の光ファイバの零分散波
長の相対関係とほぼ対称とすることを特徴とする 光通信
方法。 - 【請求項２】 複数の光キャリアを必要に応じてそれぞ
れ変調した後周波数分割多重してＦＤＭ信号光を生成す
るＦＤＭ信号光発生手段と、 第１端及び第２端を有し、該第１端は上記ＦＤＭ信号光
発生手段に接続され、該第１端に入力した上記ＦＤＭ信
号光を伝送して該第２端から出力する第１の光ファイバ
と、 入力端及び出力端を有し、該入力端は上記第１の光ファ
イバの第２端に接続され、該入力端に供給された上記Ｆ
ＤＭ信号光の位相共役波に相当するＦＤＭ位相共役光を
生成する位相共役光発生手段と、 第１端及び第２端を有し、該第１端は上記出力端に接続
され、該第１端に入力した上記ＦＤＭ位相共役光を伝送
して該第２端から出力する第２の光ファイバとを備え、 上記第１の光ファイバにおける平均光強度と非線形屈折
率とファイバ長の積が上記第２の光ファイバにおける平
均光強度と非線形屈折率とファイバ長の積にほぼ等し
く、 上記各光キャリアの波長配置と上記第１の光ファイバの
零分散波長との相対関係は、上記ＦＤＭ位相共役光の各
キャリアの波長配置と上記第２の光ファイバの零分散波
長の相対関係とほぼ対称とすることを特徴とする 光通信
システム。 - 【請求項３】 上記第２の光ファイバの第２端に接続さ
れ、該第２端から出力した上記ＦＤＭ位相共役光を復調
する復調手段をさらに備えた請求項２に記載の光通信シ
ステム。 - 【請求項４】 上記位相共役光発生手段は、非線形光学
媒質と、励起光を発生する励起光源と、該励起光及び上
記ＦＤＭ信号光を上記非線形光学媒質に供給する光学手
段とからなる請求項２に記載の光通信システム。 - 【請求項５】 上記非線形光学媒質は３次の非線形光学
効果を呈し、該非線形光学媒質においては４光波混合に
より上記ＦＤＭ信号光が上記ＦＤＭ位相共役光に変換さ
れる請求項４に記載の光通信システム。 - 【請求項６】 上記非線形光学媒質は光ファイバからな
り、該光ファイバの零分散波長は上記励起光の波長にほ
ぼ一致している請求項５に記載の光通信システム。 - 【請求項７】 上記第１及び第２の光ファイバの２次分
散の符号が逆である請求項２に記載の光通信システム。 - 【請求項８】 複数の光キャリアを必要に応じてそれぞ
れ変調した後周波数分割多重してＦＤＭ信号光を生成す
るＦＤＭ信号光発生手段と、 第１端及び第２端を有し、該第１端は上記ＦＤＭ信号光
発生手段に接続され、該第１端に入力した上記ＦＤＭ信
号光を伝送して該第２端から出力する第１の光ファイバ
と、 入力端及び出力端を有し、該入力端は上記第１の光ファ
イバの第２端に接続され、該入力端に供給された上記Ｆ
ＤＭ信号光の位相共役波に相当するＦＤＭ位相共役光を
生成する位相共役光発生手段と、 第１端及び第２端を有し、該第１端は上記出力端に接続
され、該第１端に入力した上記ＦＤＭ位相共役光を伝送
して該第２端から出力する第２の光ファイバとを備え、 上記第１の光ファイバにおける平均光強度と非線形屈折
率とファイバ長の積が 上記第２の光ファイバにおける平
均光強度と非線形屈折率とファイバ長の積にほぼ等し
く、 上記第１の光ファイバの零分散波長からみた上記各光キ
ャリアの波長配置は、上記第２の光ファイバの零分散波
長からみた上記ＦＤＭ位相共役光の各キャリアの波長配
置とほぼ一致す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９】 上記第１の光ファイバ、上記位相共役光
発生手段及び上記第２の光ファイバにそれぞれ相当する
要素を含む光学パスをさらに少なくとも１つ備え、 該光学パスは上記第２の光ファイバの下流側に直列に接
続される請求項２に記載の光通信システム。 - 【請求項１０】 上記光学パスは光増幅器をさらに含む
請求項９に記載の光通信システム。 - 【請求項１１】 上記ＦＤＭ信号光発生手段、上記第１
の光ファイバ及び上記位相共役光発生手段は光送信機に
含まれる請求項２に記載の光通信システム。 - 【請求項１２】 上記位相共役光発生手段及び上記第２
の光ファイバは光受信機に含まれる請求項２に記載の光
通信システム。 - 【請求項１３】 上記ＦＤＭ信号光に作用する偏光スク
ランブラをさらに備えた請求項２に記載の光通信システ
ム。 - 【請求項１４】 上記励起光に作用する偏光スクランブ
ラをさらに備えた請求項４に記載の光通信システム。 - 【請求項１５】 上記第１及び第２の光ファイバの途中
にそれぞれ設けられる光増幅器をさらに備えた請求項２
に記載の光通信システム。 - 【請求項１６】 複数の光キャリアを必要に応じてそれ
ぞれ変調した後周波数分割多重してＦＤＭ信号光を生成
するＦＤＭ信号光発生手段と、 第１端及び第２端を有し、該第１端は上記ＦＤＭ信号光
発生手段に接続され、該第１端に入力した上記ＦＤＭ信
号光を伝送して該第２端から出力する第１の光ファイバ
と、 入力端及び出力端を有し、該入力端は上記第１の光ファ
イバの第２端に接続され、該入力端に供給された上記Ｆ
ＤＭ信号光の位相共役波に相当するＦＤＭ位相共役光を
生成する位相共役光発生手段と、 第１端及び第２端を有し、該第１端は上記出力端に接続
され、該第１端に入力した上記ＦＤＭ位相共役光を伝送
して該第２端から出力する第２の光ファイバとを備え、 上記第１の光ファイバにおける平均光強度と非線形屈折
率とファイバ長の積が上記第２の光ファイバにおける平
均光強度と非線形屈折率とファイバ長の積にほぼ等し
く、 上記第１及び第２の光ファイバは波長に依存して変化し
ない分散を有することを特徴とする光通信システム。
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Applications Claiming Priority (3)
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-
1995
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