JP3566274B2 - 誘導ブリルアン散乱を用いた光伝送システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、誘導ブリルアン散乱を用いた光信号生成装置、光伝送システム又は光伝送路のフレネル反射点の探索方法に関し、特に誘導ブリルアン散乱を用いた光信号生成装置に関する。
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
【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。
【０００５】
【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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、光伝送システム又は光伝送路のフレネル反射点の探索方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面によれば、光送信局と、光受信局と、該光送信局と該光受信局を接続する光伝送路と、該光伝送路間に該光送信局からの光を中継する光中継器を有する光伝送システムにおいて、該光送信局は信号光を該伝送路に送信し、該光中継器は、該光送信局からの該信号光を増幅し中継するための光増幅器と、該光増幅器の出力パワーを光伝送路の誘導ブリルアン散乱のしきい値或いはこのしきい値よりも少し低い値に設定し、光増幅器の出力パワーを第１の情報信号により該誘導ブリルアン散乱のしきい値の上下で振幅変調するように制御する制御手段と、該光中継器と該光受信局間の該光伝送路で発生し上記振幅変調器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該光増幅器を介さずに上記光送信局の側に伝送する迂回光路とを有し、該信号光は第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光で有って、該光中継器からの第１情報を該光送信局へ伝送する。
【０００９】
本発明の他の側面によれば、光送信局と、光受信局と、該光送信局と該光受信局を接続する光伝送路と、該光伝送路間に該光送信局からの光を中継する光中継器を有する光伝送システムにおいて、該光送信局は、信号光を該伝送路に送信し、該光中継器は、該光送信し局からの該信号光を増幅し中継するための光増幅器と、該光増幅器の出力パワーを光伝送路の誘導ブリルアン散乱のしきい値よりも高く設定する手段と、該光中継器と該光受信局間の該光伝送路で発生し該信号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該光増幅器を介さずに上記光送信局の側に伝送する迂回光路と、該迂回光路上に該ブリルアン散乱光を第１の情報信号で変調するための変調器を設けることで、該中継器からの第１の情報信号を該光送信局へ伝送する。
【００１０】
本発明の更に他の側面によれば、光送信局と、光受信局と、該光送信局と該光受信局を接続する光伝送路と、該光伝送路間に該光送信局からの光を中継する光中継器を有する光伝送システムにおいて、該光送信局は信号光を該伝送路に送信し、該光中継器は、該光送信局からの該信号光を増幅し中継するための光増幅器と、該光増幅器の出力パワーを光伝送路の誘導ブリルアン散乱のしきい値或いはこのしきい値よりも少し低い値に設定し、光増幅器の出力パワーを第１の情報信号により該誘導ブリルアン散乱のしきい値の上下で振幅変調するように制御する制御手段と、該光中継器と該光受信局間の該光伝送路で発生し上記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該光増幅器を介さずに迂回光路により対向回線に合流させ該光中継器からの該第１の情報信号を該光送信局へ伝送する。
【００１１】
本発明によれば、上記第１の情報信号は上記光中継器の監視信号である。
【００１２】
本発明によれば、上記光送信局と上記光中継器の間で、該第１の情報信号が該信号光によりブリルアン増幅される。
【００１３】
本発明によれば、上記光中継器は複数ある。
【００１４】
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。
【００１５】
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ｖ_ａで粗密波が進行しているとすると、波長λ_ａ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ω_ｏの入射光（波長λ_ｏ、波数ｋ_ｏ）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ω_ｓ、波長をλ_ｓ、波数をｋ_ｓ、粗密波の周波数をω_ａ、波長をλ_ａ、波数をｋ_ａとすると、以下の保存則がなりたつ。
【００１６】
ω_ｓ＝ω_ｏ−ω_ａ …（１）
ｋ_ｓ＝ｋ_ｏ−ｋ_ａ …（２）
また、格子が速度ｖ_ａ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。
【００１７】
ω_ｏ−ω_ｓ＝ω_ａ＝ｋ_ａｖ_ａ＝２ｖ_ａｋ_ｏｓｉｎ（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。
【００１８】
（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。
【００１９】
Δν＝ν_ａ＝ω_ａ／２π＝２ｎｖ_ａ／λ_ｏ …（４）
ＳｉＯ２を主成分とする石英系の光ファイバにおいては、ｖ_ａ＝６．９６ｋｍ／ｓ，ｎ＝１．４５，λ_ｏ＝１．５５μｍであるとすると、
Δν≒１１．２ＧＨｚ …（５）
となる。
【００２０】
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ω_ｏとω_ｓの電場が、電歪現象によって媒質中に周波数ω_ａ（＝ω_ｏ−ω_ｓ）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ω_ｏの入射光を散乱して周波数ω_ｓ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。
【００２１】
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。
【００２２】
ｄＩ_ｓ（ｚ）／ｄｚ＝−ｇ_ＢＩ_Ｐ（ｚ）Ｉ_ｓ（ｚ）＋αＩ_ｓ（ｚ） …（６）
ｄＩ_Ｐ（ｚ）／ｄｚ＝−ｇ_ＢＩ_Ｐ（ｚ）Ｉ_ｓ （ｚ）−αＩ_Ｐ（ｚ） …（７）
ここで、Ｉ_Ｐ（ｚ），Ｉ_ｓ（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、ｇ_Ｂはブリルアン利得係数であり、次式で与えられる。
【００２３】

である。ここで、ｃは真空中の光速、ｐ_１２は縦方向の弾性光学定数、ρ_ｏは物質密度、ν_Ｂはブリルアン帯域の中心周波数を表し、Δν_Ｂは、フォノンの寿命がＴ_Ｂである場合のブリルアン利得の半値全幅を表す。
【００２４】
ここでは、音響波がｅｘｐ（−ｔ／Ｔ_Ｂ）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１１ＧＨｚ程度であるので、共通のαで十分近似可能である。
【００２５】
（６），（７）式を境界条件Ｉ_Ｐ（ｚ）→０（ｚ→∞）のもとで解くと、解は以下のようになる。
【００２６】

である。また、ｂ_Ｏ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、ｇ_ＯはＳＢＳ過程における小信号利得である。
【００２７】
（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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、
Ｉ_Ｐ（ｚ）＝Ｉ_Ｐ（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。
【００３０】

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Ｐ_Ｐ及びファイバのコアの有効断面積Ａ_ｅｆｆを用いて以下のようにも書ける。
【００３１】
Ｉ_Ｓ（０）＝Ｉ_Ｓ（Ｌ）ｅｘｐ〔ｇ_ＢＰ_ＰＬ_ｅｆｆ／Ａ_ｅｆｆ−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Ｐ_Ｐ ^ｃｒに対する条件として、
ｇ_ＢＰ_Ｐ ^ｃｒＬ_ｅｆｆ／Ａ_ｅｆｆ≒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、Ａ_ｅｆｆ≒５０μｍ^２，Ｌ_ｅｆｆ≒２０ｋｍ，ｇ_Ｂ＝５×１０^−１１ｍ／Ｗを適用すると、
Ｐ_Ｐ ^ｃｒ≒１．１ｍＷ …（２２）
を得る。
【００３２】
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１００ＭＨｚ）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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
光伝送路２２にパワーＰ_１の励起光を入力し、パワーＰ_１を光伝送路２２の誘導ブリルアン散乱のしきい値Ｐ_Ｐ ^ｃｒと等しいか或いはＰ_Ｐ ^ｃｒよりも少し小さい値Ｐ_１，_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。
【００３８】
Ｔ≫Ｔ_Ｂ …（２３）
このとき、Ｐ_１＞Ｐ_Ｐ ^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。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を説明する。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
ドープファイバ６３は、主としてコアにＥｒ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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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Ｌ_ｅｆｆ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Ｌ_ｅｆｆ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Ｌ_ｅｆｆ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。
【００５６】
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Ｌ_ｅｆｆ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。
【００５７】
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。
【００５８】
次に、図５（Ａ）において、Ｐ_１＞Ｐ_Ｐ ^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Ｌ_ＯとしたときのＰ_Ｂ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。
【００５９】
このとき、（２０）式より次の式が導出される。
【００６０】
Ｐ_Ｂ（０）＝Ｐ_Ｂ（Ｌ_Ｏ）ｅｘｐ〔ｇ_ＢＰ_ＰＬ_ｅｆｆ／Ａ_ｅｆｆ−αＬ_Ｏ〕 …（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ω_ｉ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ω_Ｐの関係は以下の通りである。
【００６１】
ω_ｉ＝ω_Ｐ−ω_ａ …（２５）
ここで、ω_ａは（４）式で与えられる。
【００６２】
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。
【００６３】
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ω_ｉ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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
光伝送路８１の第１端に入射した励起光８２は、光伝送路８１の第２端に接続された光合波器１０３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。
【００６７】
発振器１０４からの周波数ν_ａ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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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ω_Ｐ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ω_ｉ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。
【００７１】
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。
【００７２】
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ω_ｉの成分Ｐ_ｉ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２ｔ_Ｏとすると、破断点の位置Ｌは、次式で与えられる。
【００７３】
Ｌ＝（ｃ／ｎ）ｔ_Ｏ …（２６）
また、この観測における分解能ΔＬは次式で与えられる。
【００７４】
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。
【００７５】
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１２３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１２２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。
【００７６】
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。
【００７７】
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_Ｏ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Ｐ_１とすると、次式が成立する。
【００７８】
Ｐ_１＝Ｐ_ＯΓＧ …（２８）
光増幅器１３３の出力パワーＰ_１を光ファイバ１３４の誘導ブリルアン散乱のしきい値Ｐ_Ｐ ^ｃｒ或いはこのしきい値よりも少し低い値Ｐ_１，_Ｏに設定しておき、このＰ_１を監視情報（デジタル信号）によりＰ_Ｐ ^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。
【００７９】
こうすると、図５の動作原理に従って、Ｐ_１＞Ｐ_Ｐ ^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。
【００８０】
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。
【００８１】
図１９のシステムにおいて、Ｐ_Ｏ＞Ｐ_Ｐ ^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Ｐ_Ｂ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Ｌ_ＯとしたときのＰ_Ｂのレベルダイヤグラムは、光ファイバ１３２の送信局１３１側の端部を距離の原点にとった場合、図１１と同様になる。
【００８２】
誘導ブリルアン増幅の原理を適用した図１９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。
【００８３】
この場合、各光ファイバへの入力光パワーＰ_ｉ（ｉ＝０，１，２，…，Ｎ）の初期値又は定常値Ｐ_ｉＯ（ｉ＝０，１，２，…，Ｎ）は、Ｐ_Ｐ ^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Ｐ_Ｐ ^ｃｒよりも小さくなるようにする。
【００８４】
これにより、Ｐ_ｉ＜Ｐ_Ｐ ^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。
【００８５】
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。
【００８６】
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Ｌ_ｅｆｆに依存し、その限界は前述したように約１ｋｂ／ｓとなる。
【００８７】
図２２は、多段中継システムの第２実施例を示す図である。
【００８８】
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ν_ａ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。
【００８９】
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νａ のサブキャリアを用いてサブキャリア変調される。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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１７１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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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２４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。
【００９９】
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１８２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。
【０１００】
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。
【０１０１】
上り回線の光伝送路１８１の光増幅器１８３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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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２０１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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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２３０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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
本発明は、以下の付記を含むものである。
【０１２１】
（付記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（２１）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（２２）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（２３）とを備え、
上記光伝送路（２２）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ことを特徴とする光信号生成装置。
【０１２２】
（付記２） 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付記１に記載の光信号生成装置。
【０１２３】
（付記３） 上記光伝送路（２２）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付記２に記載の光信号生成装置。
【０１２４】
（付記４） 上記光変調手段（２１）は、上記第１の励起光を出力する光源（３１）と、該第１の励起光を振幅変調する光変調器（３２）とを含み、上記第１の情報信号は上記光変調器（３２）に入力することを特徴とする付記３に記載の光信号生成装置。
【０１２５】
（付記５） 上記光変調手段（２１）は、上記第１の励起光を出力するレーザダイオード（４１）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付記３に記載の光信号生成装置。
【０１２６】
（付記６） 上記光変調手段（２１）は、上記第１の励起光を増幅する光増幅器（５１）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付記３に記載の光信号生成装置。
【０１２７】
（付記７） 上記光増幅器（５１）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付記６に記載の光信号生成装置。
【０１２８】
（付記８） 上記光増幅器（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、該第２の励起光を上記第１の励起光と合波する合波器（６２）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（６３）とを含み、上記励起レーザダイオード（６１）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付記６に記載の光信号生成装置。
【０１２９】
（付記９） 上記光増幅器（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、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（７２）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（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、該第３の励起光を上記ドープファイバ（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付記６に記載の光信号生成装置。
【０１３０】
（付記１０） 光中継器として機能する請求項１に記載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（１３１）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（１３５）とを備えたことを特徴とする光伝送システム。
【０１３１】
（付記１１） 上記光送信局（１３１）は、上記誘導ブリルアン散乱光を受け上記第１の情報信号を再生する光受信機を備えていることを特徴とする付記１０に記載の光伝送システム。
【０１３２】
（付記１２） 上記光受信機は、上記誘導ブリルアン散乱光を通過させる光バンドパスフィルタ（２０３）と、該光バンドパスフィルタの出力光を受けるフォトダイオード（２０４）とを含み、上記第１の情報信号の再生は直接検波によりなされることを特徴とする付記１１に記載の光伝送システム。
【０１３３】
（付記１３） 上記光受信機は、ローカルレーザダイオード（２１２）と、該ローカルレーザダイオードからのローカル光を上記誘導ブリルアン散乱光と加え合わせる光カプラ（２１１）と、該光カプラの出力光を受けるフォトダイオード（２１３）と、該フォトダイオードの出力信号を受け、上記ローカル光の周波数と上記誘導ブリルアン散乱光の周波数の差に相当する周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ（２１５）とを含み、上記第１の情報信号の再生はヘテロダイン検波によりなされることを特徴とする付記１１に記載の光伝送システム。
【０１３４】
（付記１４） 上記誘導ブリルアン散乱光は上記光変調手段を介して上記光送信局（１３１）の側に伝送されることを特徴とする付記１０に記載の光伝送システム。
【０１３５】
（付記１５） 上記誘導ブリルアン散乱光は上記光変調手段を介さずに迂回光路（１３７）を介して上記光送信局（１３１）の側に伝送されることを特徴とする付記１０に記載の光伝送システム。
【０１３６】
（付記１６） 上記第１の情報信号は上記光中継器の監視信号であることを特徴とする付記１０に記載の光伝送システム。
【０１３７】
（付記１７） 上記光送信局と上記光信号生成装置を接続する最上流側光伝送路（１３２，１４２）は２次の非線形効果を有する光学媒質からなり、上記誘導ブリルアン散乱光は上記最上流側光伝送路においてブリルアン増幅されることを特徴とする付記１０に記載の光伝送システム。
【０１３８】
（付記１８） 上記光信号生成装置は複数あり、該複数の光信号生成装置は縦列に接続されていることを特徴とする付記１０に記載の光伝送システム。
【０１３９】
（付記１９） 付記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。
【０１４０】
（付記２０） 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付記１９に記載の光伝送システム。
【０１４１】
（付記２１） 付記１０又は１８に記載の光伝送システムを上り回線及び下り回線用に２組備え、
該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たことを特徴とする光伝送システム。
【０１４２】
（付記２２） 上記上り回線及び下り回線に合流した誘導ブリルアン散乱光は上記振幅変調光と同方向に伝搬することを特徴とする付記２１に記載の光伝送システム。
【０１４３】
（付記２３） 上記光受信局は、上記誘導ブリルアン散乱光を受け上記第１の情報信号を再生する光受信機を備えていることを特徴とする付記２２に記載の光伝送システム。
【０１４４】
（付記２４） 上記光受信機は、上記誘導ブリルアン散乱光を通過させる光バンドパスフィルタ（２２４）と、該光バンドパスフィルタの出力光を受けるフォトダイオード（２２５）とを含み、上記第１の情報信号の再生は直接検波によりなされることを特徴とする付記２３に記載の光伝送システム。
【０１４５】
（付記２５） 上記光受信機は、ローカルレーザダイオード（２２７）と、該ローカルレーザダイオードからのローカル光を上記誘導ブリルアン散乱光と加え合わせる光カプラ（２２６）と、該光カプラの出力光を受けるフォトダイオード（２２８）と、該フォトダイオードの出力信号を受け、上記ローカル光の周波数と上記誘導ブリルアン散乱光の周波数の差に相当する周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ（２３０）とを含み、上記第１の情報信号の再生はヘテロダイン検波によりなされることを特徴とする付記２３に記載の光伝送システム。
【０１４６】
（付記２６） 上記上り回線及び下り回線に合流した誘導ブリルアン散乱光は上記振幅変調光と逆方向に伝搬することを特徴とする付記２１に記載の光伝送システム。
【０１４７】
（付記２７） 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、
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（８１）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（８１）の第２端から入射させる手段とを備えたことを特徴とする光伝送システム。
【０１４８】
（付記２８） 上記励起光の光源と上記信号光の光源は別々に設けられていることを特徴とする付記２７に記載の光伝送システム。
【０１４９】
（付記２９） 上記信号光は、上記光伝送路（８１）の第２端から出射した上記励起光を分岐して、この分岐された励起光をサブキャリア変調することにより得られることを特徴とする付記２７に記載の光伝送システム。
【０１５０】
（付記３０） ２次の非線形効果を有する光学媒質からなる光伝送路（１１１）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（１１１）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ことを特徴とする光伝送路のフレネル反射点の探索方法。
【０１５１】
（付記３１） 付記１，１０，１９，２１又は２７に記載の装置又はシステムにおいて、
上記第１の励起光又は上記励起光は複数あり、該複数の第１の励起光又は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。
【０１５２】
【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、光伝送システム及び光伝送路のフレネル反射点の探索方法の提供が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図２０】多段中継システムの第１実施例を示す図である。
【図２１】図２０のシステムの動作原理の説明図である。
【図２２】多段中継システムの第２実施例を示す図である。
【図２３】多段中継システムの第３実施例を示す図である。
【図２４】双方向伝送システムの第１実施例を示す図である。
【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２６】多段中継システムの第４実施例を示す図である。
【図２７】双方向伝送システムの第２実施例を示す図である。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
２１ 光変調手段
２２ 光伝送路
２３ 制御手段

Claims (6)

1. 光送信局と、光受信局と、該光送信局と該光受信局を接続するための複数の光伝送路と、該光伝送路間に該光送信局からの光を中継する光中継器を有する光伝送システムにおいて、
   該光送信局は信号光を該伝送路に送信し、
   該光中継器は、該光送信局からの該信号光を増幅し中継するための光増幅器と、該光増幅器の出力パワーを光伝送路の誘導ブリルアン散乱のしきい値或いはこのしきい値よりも少し低い値に設定し、光増幅器の出力パワーを第１の情報信号により該誘導ブリルアン散乱のしきい値の上下で振幅変調するように制御する制御手段と、該光中継器と該光受信局間の該光伝送路で発生し上記振幅変調した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該光増幅器を介さずに上記光送信局の側に伝送する迂回光路とを有し、
   該信号光は第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光で有って、該光中継器からの該第１の情報信号を該光送信局へ伝送することを特徴とする光伝送システム。
2. 光送信局と、光受信局と、該光送信局と該光受信局を接続するための複数の光伝送路と、該光伝送路間に該光送信局からの光を中継する光中継器を有する光伝送システムにおいて、
   該光送信局は、信号光を該伝送路に送信し、
   該光中継器は、該光送信局からの該信号光を増幅し中継するための光増幅器と、該光増幅器の出力パワーを光伝送路の誘導ブリルアン散乱のしきい値よりも高く設定する手段と、該光中継器と該光受信局間の該光伝送路で発生し該信号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該光増幅器を介さずに上記光送信局の側に伝送する迂回光路と、該迂回光路上に該ブリルアン散乱光を第１の情報信号で変調するための変調器を設けることで、該光中継器からの該第１の情報信号を該光送信局へ伝送することを特徴とする光伝送システム。
3. 光送信局と、光受信局と、該光送信局と該光受信局を接続するための複数の光伝送路と、該光伝送路間に該光送信局からの光を中継する光中継器を有する上り回線と下り回線からなる光伝送システムにおいて、
   該光送信局は信号光を該伝送路に送信し、
   該光中継器は、該光送信局からの該信号光を増幅し中継するための光増幅器と、該光増幅器の出力パワーを光伝送路の誘導ブリルアン散乱のしきい値或いはこのしきい値よりも少し低い値に設定し、光増幅器の出力パワーを第１の情報信号により該誘導ブリルアン散乱のしきい値の上下で振幅変調するように制御する制御手段と、該光中継器と該光受信局間の該光伝送路で発生し上記振幅変調した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該光増幅器を介さずに迂回光路により対向回線に合流させ該光中継器からの該第１の情報信号を該光送信局へ伝送することを特徴とする光伝送システム。
4. 上記第１の情報信号は上記光中継器の監視信号であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光伝送システム。
5. 上記光送信局と上記光中継器の間で、該第１の情報信号が該信号光によりブリルアン増幅されることを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送システム。
6. 上記光中継器は複数あることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光伝送システム。

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