JP6036090B2 - 分散補償型光パルス時間拡散器、光多重伝送システム、及び光通信ネットワークシステム - Google Patents
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Description
λBk=λs+{k+(1/2)}(Δλs/R) (1)
で与えられる。
ΔλR≦λs 2/(2×Lu×neff) (2)
で与えられる範囲に設定されており、かつλsが
λBmin≦λs≦λBmax (3)
で与えられる範囲に設定されている。
この発明の実施形態の分散補償型SSFBGの構成及び動作についての理解に資するため、基準SSFBG及び擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式について説明する。
λBk=λs+{k+(1/2)}(Δλs/R) (1)
で与えられる。
ΔλR≦λs 2/(2×Lu×neff) (2)
で与えられる範囲に設定される。
(c/λBmin)−(c/λBmax)=c/(2×Lu×neff)
λRmax/(λBmin×λBmax)≒λRmax/λs 2=1/(2×Lu×neff)
λRmax=λs 2/(2×Lu×neff)となる。
λBmin≦λs≦λBmax (3)
で与えられる範囲に設定される。
ΔλR=15502/[2×(1×106)×1.45]≒0.8(nm)
となる。
exp[-1×ln2×{2×(M-32/2)}2]
=exp[-1×ln2×{2×(M-16)}2] (6)
ここで、expは指数関数を表す記号であり、ln2は2の自然対数を表す。また、Mは単位FBGの配置順の番号であり、例えば、第1番目の単位FBGではM=1、第32番目の単位FBGではM=32である。
ただし、x=D/2のときは、sinc[Q×{x-(D/2)}]=1と定義する。ここで、xはSSFGBが形成されている光ファイバの長手方向(導波方向)に沿って設定した位置座標の値であり、Dは単位FBGの長さである。また、Qは正の整数であり、後述するように、SSFBGの反射スペクトルの帯域幅を規定するパラメータである。
図6を(A)〜(E)を参照して、この発明の実施形態の分散補償型SSFBGについて説明する。図6(A)は、この発明の実施形態の分散補償型SSFBGの基本的な構成を示す概略図である。この発明の分散補償型SSFBGは、第1〜第M-PKFBGを備え、第1〜第M-PKFBGのそれぞれは、N個ずつ単位FBGを備えるSSFBGである。この第1〜第M-PKFBGがそれぞれ備えるN個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMは、λ1<λ2<・・・<λMを満たし、第1〜第M-PKFBGは、付与遅延時間をTW、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwで順次配置されている。ここで、Nは3以上の整数、MはM≦Nを満たす2以上の整数である。第1〜第M-PKFBGのそれぞれが備える単位FBGの個々の長さはDであり、これら隣接する単位FBGはその中心間隔がLuになるように配列されている。また、第1〜第M-PKFBGのそれぞれの全長はLfである。
λ1=1548.10μm
λ2=1548.95μm
λ3=1549.72μm
λ4=1550.50μm
である。
λ1/(2・neff)=(1548.10 nm)/(2×(1.45))=533.83nmである。同様に、
第2-PKFBGが備える単位FBGの屈折率変調構造の周期Λ2は、534.12nm、
第3-PKFBGが備える単位FBGの屈折率変調構造の周期Λ3は、534.39nm、
第4-PKFBGが備える単位FBGの屈折率変調構造の周期Λ4は、534.66nmとなる。
伝送距離が20 kmである場合は、17(ps/(nm・km)×20 km×0.8 nm=272 ps、
伝送距離が40 kmである場合は、17(ps/(nm・km)×40 km×0.8 nm=544 ps、
伝送距離が60 kmである場合は、17(ps/(nm・km)×60 km×0.8 nm=816 ps、
となる。
Lw(20 km)=TW×c/(2・neff)
=272×10-12(s)×(3×108(m/s))÷(2×1.45)≒28.14×10-3 m≒28 mm
に設定すればよいことがわかる。
Lw(40 km)≒56 mm
Lw(60 km)≒84 mm
に設定すればよいことがわかる。
上述したこの発明の分散補償型SSFBGによれば、擬似的WDM/OCDM光符号が設定された符号器あるいは復号器として利用する擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の光多重伝送システムを構築することができる。
上述したこの発明の分散補償型SSFBGによれば、擬似的WDM/OCDM光符号の符号器あるいは復号器として利用する擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の光通信ネットワークシステムを構築することができる。
142:パルス光源
144、182:分岐器
146: 変調電気信号発生部
148:変調器
150-1、150-2、150-3、150-4:符号器
160:送信部第1チャンネル
162:送信部第2チャンネル
164:送信部第3チャンネル
166:送信部第4チャンネル
170:合波器
172:光ファイバ伝送路
180:受信側装置
184-1、184-2、184-3、184-4:復号器
200:受信部第1チャンネル
202:受信部第2チャンネル
204:受信部第3チャンネル
206:受信部第4チャンネル
210:集中局
212-1〜212-3:Add/Dropノード
214:スターカプラ
216:加入者
220:第1通信エリア
222:第2通信エリア
224:第3通信エリア
Claims (7)
- Nを3以上の整数、MをM≦Nを満たす2以上の整数として、第1〜第M超格子構造ファイバブラッグ格子(SSFBG: Superstructured Fiber Bragg Grating)を備え、
前記第1〜第M-SSFBGのそれぞれは、N個ずつ単位ファイバブラッグ格子(FBG: Fiber Bragg Grating)を備えるSSFBGであって、
当該第1〜第M-SSFBGがそれぞれ備える前記N個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMは、λ1<λ2<・・・<λMを満たし、
前記第1〜第M-SSFBGは、付与遅延時間をTW、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwで順次配置されており、
波長スペクトルが唯一の極大をもつ入力光パルスが入力されると、チップパルス列が反射光として出力され、
当該チップパルス列の波長スペクトルは、前記入力光パルスの波長スペクトルの範囲内に、前記ブラッグ反射波長λ 1 、λ 2 、・・・λ M の何れかに単一のピークを持っており、
前記ブラッグ反射波長λ 1 、λ 2 、・・・λ M ごとに時間軸上で前記時間遅延T W が与えられて出力される
ことを特徴とする分散補償型光パルス時間拡散器。 - Nを3以上の整数、MをM≦Nを満たす2以上の整数として、第1〜第M超格子構造ファイバブラッグ格子(SSFBG: Superstructured Fiber Bragg Grating)を備え、
前記第1〜第M-SSFBGのそれぞれは、N個ずつ単位ファイバブラッグ格子(FBG: Fiber Bragg Grating)を備えるSSFBGであって、
当該第1〜第M-SSFBGがそれぞれ備える前記N個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λ M は、λ1<λ2<・・・<λ M を満たし、
前記第1〜第M-SSFBGは、付与遅延時間をTW、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwで順次配置されており、
前記ブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λ M は、基準SSFBGの反射スペクトルが有する複数のピーク波長を以って設定され、
当該基準SSFBGは、N個の単位FBGを備え、当該N個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBkは、入力光パルスの波長スペクトルのピーク波長をλsとし、該入力光パルスの波長スペクトルの半値全幅をΔλsとして、
Mが奇数の場合は、kを-(M-1)/2〜(M-1)/2の範囲の任意のひとつの整数とし、
Mが偶数の場合は、kを-M/2〜(M/2)-1の範囲の任意のひとつの整数として、
λBk=λs+{k+(1/2)}(Δλs/M) (1)
で与えられ、
式(1)で与えられるブラッグ反射波長λBkの、最大波長λBmaxと最小波長λBminとの差Δλ M =λBmax−λBminは、当該基準SSFBGが備えるN個の単位FBGの平均等価屈折率をneffとして、当該基準SSFBGが備えるN個の単位FBGの隣接する中心間隔をLuとして、
Δλ M ≦λs 2/(2×Lu×neff) (2)
で与えられる範囲に設定されており、かつλsが、
λBmin≦λs≦λBmax (3)
で与えられる範囲に設定されており、
当該基準SSFBGが備えるN個の単位FBGのそれぞれは、屈折率変調が回折格子としての屈折率変調にsinc関数が乗算された関数として与えられ、該関数の極大を繋ぐ包絡線を与える前記sinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光と、隣接する単位FGBにおける前記sinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光の位相差が当該ブラッグ反射光の半波長の奇数倍に設定されており、
波長スペクトルが唯一の極大をもつ入力光パルスが入力されると、チップパルス列が反射光として出力され、
当該チップパルス列の波長スペクトルは、前記入力光パルスの波長スペクトルの範囲内に、前記ブラッグ反射波長λ 1 、λ 2 、・・・λ M の何れかに単一のピークを持っており、
前記ブラッグ反射波長λ 1 、λ 2 、・・・λ M ごとに時間軸上で前記時間遅延T W が与えられて出力される
ことを特徴とする分散補償型光パルス時間拡散器。 - 前記第1〜第M-SSFBGにおいて、当該第1〜第M-SSFBGのそれぞれが備える各単位FBGは、光ファイバの長さ方向に沿って順次当該単位FBGの屈折率変調の振幅の大きさが増大し、中心位置に配置される単位FBGにおいて最大となり、
かつ該中心位置をすぎると光ファイバの長さ方向に沿って順次当該単位FBGの屈折率変調の振幅の大きさが減少する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の分散補償型光パルス時間拡散器。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の分散補償型光パルス時間拡散器を、波長スペクトルが唯一の極大を有する光パルスの波長スペクトルを分割してそれぞれのチャンネルに割り当てる擬似的WDM/OCDM光符号の、符号器あるいは復号器として利用する擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の光多重伝送システム。
- 送信側装置に符号器を備え、受信側装置に復号器を備え、
前記符号器及び前記復号器は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の分散補償型光パルス時間拡散器であり、
前記符号器を構成する前記第1〜第M-SSFBGのそれぞれに設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMの順に、真空中での光の速度をcとして、T Wc ×c/(2・n eff )で与えられる配置間隔Lwcで、前記第1〜第M-SSFBGが順次直列に配置され、
前記復号器を構成する前記第1〜第M-SSFBGのそれぞれに設定されるブラッグ反射波長λM、λM-1、・・・λ1の順に、真空中での光の速度をcとして、T Wd ×c/(2・n eff )で与えられる配置間隔Lwdで前記第1〜第M-SSFBGが順次直列に配置され、
波長分散補償に必要とされる遅延時間が付与遅延時間TWに等しいとし、前記符号器の配置間隔Lwcと前記復号器の配置間隔Lwdとが、2n eff ・L wc /c+2n eff ・L wd /c=TWc+TWd=TWの関係を満たすように設定されている
ことを特徴とする光多重伝送システム。 - 集中局と、複数のAdd/Dropノードを備え、
前記集中局は、複数の局側光回線終端装置(OLT: Optical Line Terminal)を備え、
前記Add/Dropノードのそれぞれは、前記OLTと複数の加入者側光回線終端装置(ONU: Optical Network Unit)との間で双方向通信を行う受動光ネットワーク(PON: Passive Optical Network)通信システムと、前記集中局とのインターフェースとして機能しており、
前記集中局が備える前記OLTには、配置間隔Lwが0に設定された非分散補償型光パルス時間拡散器が使用され、
前記各Add/Dropノードには、前記配置間隔Lwが、前記OLTと当該Add/Dropノードとを結ぶ光ファイバ伝送路で発生する波長分散の波長分散補償に必要とされる遅延時間を付与遅延時間TWに等しいとし、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwに設定された、請求項1〜3のいずれか一項に記載の分散補償型光パルス時間拡散器が使用されており、
前記ONUのそれぞれには、前記配置間隔Lwが0に設定された非分散補償型光パルス時間拡散器が使用されている
ことを特徴とする光通信ネットワークシステム。 - 前記集中局を含み複数の前記Add/Dropノードをリング通信網によってループ状に接続して形成され、
前記Add/Dropノードごとに通信エリアを構成し、当該各通信エリアのそれぞれは、当該Add/Dropノードを介して入力される信号を、スターカプラによって各通信エリアが備える加入者に分岐し、あるいは当該通信エリアが備える複数の加入者からの信号を前記スターカプラによって合波して当該通信エリア外に当該Add/Dropノードを介して出力する前記PONシステムとして構成されており、
前記集中局の各OLTにおいて、当該OLTが備える前記非分散補償型光パルス時間拡散器によって、単一波長の光パルスの波長スペクトルを分割してそれぞれのチャンネルに割り当てる擬似的WDM/OCDM光符号で符号化し、あるいは復号化し、
前記各Add/Dropノードでは、前記分散補償型光パルス時間拡散器によって、前記集中局から送信される特定の擬似的WDM/OCDM光符号が割り当てられた信号を選択してAdd/Dropし、当該Add/Dropノードに接続されている各加入者のONUに供給あるいは当該各加入者のONUからの信号を前記集中局に向けて送信し、
前記ONUのそれぞれは、前記非分散補償型光パルス時間拡散器によって、自己に送信された擬似的WDM/OCDM光符号で符号化された信号を前記非分散補償型光パルス時間拡散器で復号化して受信し、あるいは符号器で符号化して送信する構成とされている
ことを特徴とする請求項6に記載の光通信ネットワークシステム。
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