JPH05300099A - 光中継器 - Google Patents

光中継器

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JPH05300099A
JPH05300099A JP4097644A JP9764492A JPH05300099A JP H05300099 A JPH05300099 A JP H05300099A JP 4097644 A JP4097644 A JP 4097644A JP 9764492 A JP9764492 A JP 9764492A JP H05300099 A JPH05300099 A JP H05300099A
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JP
Japan
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optical
signal
amplifier
noise
photoelectric converter
Prior art date
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Pending
Application number
JP4097644A
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English (en)
Inventor
Seishi Yoshida
誠史 吉田
Katsu Iwashita
克 岩下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光増幅器による強度雑音を充分抑制し得る光
中継器を提供する。 【構成】 光増幅器1で増幅された光信号を光分岐器6
によって分岐し、一方の光を光電変換器7に、また、他
方の光を光強度変調器8にそれぞれ入力し、光電変換器
7で光電変換された電気信号を増幅器10によって増幅
し、該増幅後の電気信号を光強度変調器8に入力するこ
とにより、光増幅器1による強度雑音を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムに用い
られる光中継器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光通信システムに用いられる伝送路とし
ては、石英(シリカ)系ガラス、多成分ガラス、PMM
A(ポリメチルメタアクリレート)等の材料を用いた光
ファイバが挙げられる。これらの中でも石英系の単一モ
ードファイバは低損失化が著しく、波長1.5μm帯で
損失が0.16dB/kmに達するものが実現されている。
光通信システムにおいてはこの光ファイバの損失による
信号の減衰のため、受信器の受信感度に応じた伝送距離
の制限が生じる。従って、伝送距離を増大させるために
は光中継器により信号を増幅して、伝送路による信号の
減衰を補償する必要がある。
【0003】光中継器に用いられる光増幅器としては、
半導体レーザの端面の反射率を低下させた進行波型半導
体光増幅器、Er+ イオン等の希土類イオンをドープし
た光ファイバを用いた光ファイバ型光増幅器等が知られ
ている。このうち、特に後者の光ファイバ型光増幅器に
ついては前者と比較して、帯域が広い、偏波依存性がな
い、光ファイバとの結合が容易である等の特徴があり、
近年、活発に研究が行われている。
【0004】この光増幅器を光中継器として用いる場合
の問題点として、光増幅器による自然放出光雑音の影響
が挙げられる。自然放出光雑音は前記光増幅器が誘導放
出を利用している関係上、不可避的に生じる雑音であ
り、増幅器の出力のSN比は入力信号のSN比と比較し
て最低でも3dB悪化することが知られている。
【0005】多中継光通信システムではこの自然放出光
による雑音が各中継器で累積し、信号品質を劣化させる
のみならず、中継時のファイバ入力光強度が大きい場合
には光強度の変化により光ファイバの屈折率が変化す
る、いわゆる自己位相変調効果によって信号に位相雑音
を生じる。この位相雑音は光周波数や位相に信号を載せ
る、いわゆるコヒーレント光通信方式では信号劣化に大
きく影響する。この影響は中継器数の3乗に比例して増
大することが理論的に指摘されている(例えば、J.P.Go
rdon and L.F. Mollenauer“Phase noise in photonic
communications systems using linear amplifiers”Op
tics Letters vol.15,No.23,pp1351−1353参照)。ま
た、このように発生した位相雑音が光ファイバの分散に
よって強度雑音に変換され、IM−DD方式においては
これらの強度雑音による伝送距離制限を強いられる。
【0006】従来、この自然放出光雑音を抑制するよう
になした装置としては、図2に示すように光増幅器1の
後段に光フィルタ2を配置し、図3(a) に示すように光
フィルタ2の通過帯域3(−ωF 〜ωF )内に信号の周
波数4を配置することにより、自然放出光雑音5を低減
した装置があった。ところが、このような装置では図3
(b) に示すように光フィルタ2の通過帯域3内の自然放
出光雑音5´が依然として残り、その影響を完全に取り
除くことは困難であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように光通信シス
テムにおいて、光中継器によって信号を増幅する場合は
光増幅器の自然放出光雑音のため、信号に強度雑音が重
畳され、信号の品質を劣化させるという問題があった。
また、中継後のファイバ入力光強度が大きい場合には自
己位相変調効果によって自然放出光による強度雑音から
位相雑音を生じ、位相変調信号、周波数変調信号を劣化
させるという問題があった。
【0008】本発明は前記従来の問題点に鑑み、光増幅
器による強度雑音を充分抑制し得る光中継器を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、光増幅器と、該光増幅器から出力される光
信号を分岐する光分岐器と、該光分岐器の一方の出力に
結合された光電変換器と、前記光分岐器の他方の出力に
結合された光強度変調器と、前記光電変換器によって光
電変換された電気信号を増幅して前記光強度変調器へ入
力する増幅器とを具備した光中継器を提案する。
【0010】
【作用】本光中継器によれば、光増幅器によって増幅さ
れた光信号は、光分岐器によって分岐され、光電変換器
によって2乗検波されて強度雑音成分が電気信号に変換
される。この光電変換された電気信号は増幅器によって
増幅され、光強度変調器を駆動する。この時、光増幅器
の出力光信号の自然放出光による強度雑音は光強度変調
器によって打ち消され、強度雑音の抑制が図られる。ま
た、本光中継器ではフィードフォワード制御により雑音
を抑制するため、フィードバック制御の場合に問題とな
るループ遅延時間による帯域制限のない、広帯域な雑音
抑制が可能となる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の光中継器の一実施例を示すも
ので、図中、1は光増幅器、6は光分岐器、7は光電変
換器、8は光強度変調器、9は遅延線路、10は増幅
器、11は可変減衰器である。
【0012】光増幅器1によって増幅された光信号は光
分岐器6によって分岐され、一方の光は光電変換器7
に、また、他方の光は光強度変調器8にそれぞれ入力さ
れる。光電変換器7によって光電変換された電気信号は
遅延線路9によって最適な遅延を与えられた後、増幅器
10によって増幅される。増幅後の電気信号は可変減衰
器11によって最適な信号振幅に調整された後、光強度
変調器8に入力される。
【0013】以下、本発明の動作原理を説明する。
【0014】本発明の光中継器は位相もしくは周波数変
調された信号を光増幅器で増幅する際に生じる自然放出
光による強度雑音を抑制することに特徴がある。
【0015】今、PSK信号を光増幅器1で増幅した後
の光信号を、 E(t) =ES (t) +EN (t) ……(1) と表すものとする。
【0016】ここで、ES (t) は信号の電界、EN (t)
は自然放出光雑音の電界であり、それぞれ、 と表される。但し、E0 は電界、ωc は搬送波の角周波
数である。また、φ(t)は位相変調信号であり、データ
「0」及び「1」に対して、それぞれ「0」及び「π」
の値をとる。また、A(ω,t)は角周波数ωの自然放
出光雑音成分の電界を表している。
【0017】また、α(t) 及びβ(t) は、それぞれ、 と表される。
【0018】前記(1) 、(2) 及び(3) 式より、光強度
は、 I(t) =E2 (t) ={ES (t) +EN (t) }2 =ES 2 (t) +2ES (t) EN (t) +EN 2 (t) ……(6) と表される。
【0019】このうち、(6) 式の第1項は(2) 式より ES 2 (t) ={E0 cos (ωc t+φ(t) )}2 =(1/2)E0 2 +(1/2)cos [2(ωc t+φ(t) )] ……(7) となる。
【0020】ここで、(7) 式の第2項の2次高調波成分
は測定にかからないので無視すれば、(6) 式の第1項は
強度雑音に寄与しないことがわかる。また、(6) 式の第
3項は微小なので同様に無視でき、結局、強度雑音をも
たらすのは第2項のビート成分、即ち、 2ES (t) EN (t) =E0 cos (ωc t+φ(t) ){α(t) cos ωc t +β(t) sin ωc t} =(1/2)E0 {α(t) cos φ(t) −β(t) sin φ(t) } ……(8) である。
【0021】前記(6) 、(7) 及び(8) 式より、信号強度
は、 I(t) ≒I0 +ΔI(t) ……(9) と書くことができる。但し、I0 及びΔI(t) は、それ
ぞれ、 I0 =(1/2)E0 2 ……(10) ΔI(t) =(1/2)E0 {α(t) cos φ(t) −β(t) sin φ(t) } ……(11) と表される。この光増幅器1の出力信号の強度雑音成分
ΔI(t) は白色雑音なので、そのスペクトルは図4(a)
に示すようになる(但し、ωE は光増幅器1の帯域であ
る。)。
【0022】さて、一方、(1) 式の信号を光電変換器7
によって光電変換することによって得られる受光電流
は、 i(t) =(1/2)E0 2 +(1/2)E0 {α´(t) cos φ(t) −β´(t) sin φ(t) } ……(12) と表される。但し、α´(t) 及びβ´(t) は、光電変換
器7の帯域をωo とすると、それぞれ、 と表される。この場合、光電変換器7の帯域によって、
信号の搬送波及び自然放出雑音のビート成分の高周波成
分はカットされるため、光電変換後の電気信号(受光電
流)の周波数スペクトルは図4(b) のようになる。
【0023】前記電気信号を増幅し、可変減衰器11に
よって最適な信号振幅に調節した後、光強度変調器8に
入力する。光分岐器6から光強度変調器8に至る信号と
同期させれば、強度変調成分は、 ΔI''(t) =(1/2)E0 {α(t) cos φ(t) −β(t) sin φ(t) } −(1/2)E0 {α´(t) cos φ(t) −β´(t) sin φ(t) } =(1/2)E0 {α(t) −α´(t) }cos φ(t) −(1/2)E0 {β(t) −β´(t) }sin φ(t) =(1/2)E0 α''(t) cos φ(t) −(1/2)E0 β''(t) sin φ(t) ……(15) と低減される。
【0024】但し、α''(t) 及びβ''(t) は、それぞ
れ、 と表される。即ち、強度変調成分は図4(c) の周波数ス
ペクトルに示すように低減される。
【0025】前記ωo よりも高い周波数の雑音成分は光
電変換器7が応答せず、その影響は無視できるほど小さ
いと考えられるので、ΔI''(t) はほとんど0となる。
従って、光電変換器7の帯域として信号の伝送速度より
も充分に広帯域なものを用いれば、信号帯域内の強度変
調成分は低減され、自己位相変調による位相雑音の信号
劣化に及ぼす影響は大幅に改善される。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
増幅器と、該光増幅器から出力される光信号を分岐する
光分岐器と、該光分岐器の一方の出力に結合された光電
変換器と、前記光分岐器の他方の出力に結合された光強
度変調器と、前記光電変換器によって光電変換された電
気信号を増幅して前記光強度変調器へ入力する増幅器と
を具備したため、光増幅器で光信号を増幅する際に発生
する信号光と自然放出光とのビート強度雑音を充分抑制
することができ、コヒーレント光通信システムに適用し
て、伝送距離の増大を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光中継器の一実施例を示す構成図
【図2】従来の光中継器の一例を示す構成図
【図3】光増幅器による自然放出光雑音及び光フィルタ
透過後の自然放出光雑音を示す説明図
【図4】信号光と自然放出光雑音とのビート強度雑音の
スペクトル、光電変換後のスペクトル及び本発明の光中
継器の出力信号のスペクトルを示す説明図
【符号の説明】
1…光増幅器、6…光分岐器、7…光電変換器、8…光
強度変調器、9…遅延線路、10…増幅器、11…可変
減衰器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光増幅器と、 該光増幅器から出力される光信号を分岐する光分岐器
    と、 該光分岐器の一方の出力に結合された光電変換器と、 前記光分岐器の他方の出力に結合された光強度変調器
    と、 前記光電変換器によって光電変換された電気信号を増幅
    して前記光強度変調器へ入力する増幅器とを具備したこ
    とを特徴とする光中継器。
JP4097644A 1992-04-17 1992-04-17 光中継器 Pending JPH05300099A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4097644A JPH05300099A (ja) 1992-04-17 1992-04-17 光中継器

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JP4097644A JPH05300099A (ja) 1992-04-17 1992-04-17 光中継器

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ID=14197833

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JP (1) JPH05300099A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0692868A1 (en) * 1994-07-08 1996-01-17 AT&T Corp. Linear optical amplifier
JP2011114852A (ja) * 2009-11-30 2011-06-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光受信器及び光ファイバ伝送システム

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