JPH05327625A - 光伝送方式 - Google Patents
光伝送方式Info
- Publication number
- JPH05327625A JPH05327625A JP4123213A JP12321392A JPH05327625A JP H05327625 A JPH05327625 A JP H05327625A JP 4123213 A JP4123213 A JP 4123213A JP 12321392 A JP12321392 A JP 12321392A JP H05327625 A JPH05327625 A JP H05327625A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- repeater
- output power
- transmitter
- transmission system
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光増幅器を用いた中継間隔が均一でない多中
継伝送システムにおいて、自己位相変調効果に対して適
切な光出力パワーを設定する。 【構成】 送信器および各光中継器の出力パワーの比が
出力に接続された光ファイバの長さの比になるように設
定する。 【効果】 中継間隔が一定でない場合でも自己位相変調
効果の影響はほぼ等しくなる。
継伝送システムにおいて、自己位相変調効果に対して適
切な光出力パワーを設定する。 【構成】 送信器および各光中継器の出力パワーの比が
出力に接続された光ファイバの長さの比になるように設
定する。 【効果】 中継間隔が一定でない場合でも自己位相変調
効果の影響はほぼ等しくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光増幅器を使用した光多
中継伝送システムに係わり、特に光送信器および光中継
器の光出力パワーを異なった値に設定する場合の光伝送
方式に関する。
中継伝送システムに係わり、特に光送信器および光中継
器の光出力パワーを異なった値に設定する場合の光伝送
方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】光伝送は従来、光送信器と光受信器を光
ファイバで直接接続する無中継伝送システムが主流であ
ったが、近年のエルビウムドープファイバ等の光増幅器
の発達によって光信号を電気信号に変換することなく光
のまま直接増幅して中継する光多中継伝送が用いられる
ようになった。光増幅器はプリアンプとして用いた場
合、フォトダイオードで電気信号に変換する受信器また
は光中継器より雑音特性に優れていること、またブース
タアンプとして用いた場合半導体レーザの直接変調また
は外部変調によって得られる出力パワーよりも格段の大
出力が可能なことから中継間隔の長距離化を可能にし
た。光増幅器を用いた多中継伝送システムとしては例え
ば「Optical Amplifiers and Their Applications 1991
Technical Digest Series pp.341-344」の伝送実験例
がある。この伝送実験では中継間隔は不均一であるが、
光出力パワーは一定にしている。
ファイバで直接接続する無中継伝送システムが主流であ
ったが、近年のエルビウムドープファイバ等の光増幅器
の発達によって光信号を電気信号に変換することなく光
のまま直接増幅して中継する光多中継伝送が用いられる
ようになった。光増幅器はプリアンプとして用いた場
合、フォトダイオードで電気信号に変換する受信器また
は光中継器より雑音特性に優れていること、またブース
タアンプとして用いた場合半導体レーザの直接変調また
は外部変調によって得られる出力パワーよりも格段の大
出力が可能なことから中継間隔の長距離化を可能にし
た。光増幅器を用いた多中継伝送システムとしては例え
ば「Optical Amplifiers and Their Applications 1991
Technical Digest Series pp.341-344」の伝送実験例
がある。この伝送実験では中継間隔は不均一であるが、
光出力パワーは一定にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら光増幅器
を用いた光多中継伝送システムで中継間隔を拡大する場
合、次のような問題がある。すなわち中継間隔を拡大に
は光出力パワーの増大が必須であるが、光ファイバへ大
パワーを入力することによって自己位相変調効果（以下
SPMと略す）を生じる。一般に長距離伝送システムでは
光ファイバの波長分散が問題となるため、光ファイバの
分散特性に合わせて光源の位相変調特性を調整する必要
がある。ところがSPMは光ファイバ中での光パワーに依
存するため、光出力パワーによって適切な位相変調特性
が異なってくる。または適切な光出力パワーが異なって
くる。
を用いた光多中継伝送システムで中継間隔を拡大する場
合、次のような問題がある。すなわち中継間隔を拡大に
は光出力パワーの増大が必須であるが、光ファイバへ大
パワーを入力することによって自己位相変調効果（以下
SPMと略す）を生じる。一般に長距離伝送システムでは
光ファイバの波長分散が問題となるため、光ファイバの
分散特性に合わせて光源の位相変調特性を調整する必要
がある。ところがSPMは光ファイバ中での光パワーに依
存するため、光出力パワーによって適切な位相変調特性
が異なってくる。または適切な光出力パワーが異なって
くる。
【０００４】全ての中継間隔が等しい光伝送システムで
は送信器及び各中継器の光出力パワーは等しくてよい。
しかし現実の光伝送システムでは各中継区間の距離は等
しくないのが普通である。各出力パワーを最大中継区間
のそれに等しくした場合、SPMが過剰に発生し伝送劣化
を生じる。逆に各入力パワーを最大中継区間のそれに等
しくした場合、S/N劣化による伝送劣化を生じる。従っ
て中継区間毎に光出力パワーを変える必要がある。従
来、SPMおよび波長分散存在下で中継区間が異なる場合
の光出力のシステマティックな設定方法は検討されてい
なかった。
は送信器及び各中継器の光出力パワーは等しくてよい。
しかし現実の光伝送システムでは各中継区間の距離は等
しくないのが普通である。各出力パワーを最大中継区間
のそれに等しくした場合、SPMが過剰に発生し伝送劣化
を生じる。逆に各入力パワーを最大中継区間のそれに等
しくした場合、S/N劣化による伝送劣化を生じる。従っ
て中継区間毎に光出力パワーを変える必要がある。従
来、SPMおよび波長分散存在下で中継区間が異なる場合
の光出力のシステマティックな設定方法は検討されてい
なかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる問題を解決する手
段を以下に示す。即ち光送信器および光中継器の出力パ
ワーを該光送信器または光中継器につながる光ファイバ
の距離の比とする。または光送信器または光中継器につ
ながる光ファイバの距離がｌ、非線形屈折率がｎ、有効
モードフィールド面積がＡ、減衰率がαであるとき、光
送信器および光中継器の出力パワーの比を（ｌαＡ）／
ｎの比とする。
段を以下に示す。即ち光送信器および光中継器の出力パ
ワーを該光送信器または光中継器につながる光ファイバ
の距離の比とする。または光送信器または光中継器につ
ながる光ファイバの距離がｌ、非線形屈折率がｎ、有効
モードフィールド面積がＡ、減衰率がαであるとき、光
送信器および光中継器の出力パワーの比を（ｌαＡ）／
ｎの比とする。
【０００６】
【作用】本発明によれば各中継区間で生じるSPMの発生
量は中継距離にほぼ比例するため、伝送システム全体で
のSPMの影響は中継区間の距離構成が変化しても総和は
ほぼ等しくできる。また本発明の光出力パワーの設定法
に基づけば、光出力パワーは光ファイバの損失を補うよ
うに設定した場合と比較しても高いため、S/N劣化を生
じない。
量は中継距離にほぼ比例するため、伝送システム全体で
のSPMの影響は中継区間の距離構成が変化しても総和は
ほぼ等しくできる。また本発明の光出力パワーの設定法
に基づけば、光出力パワーは光ファイバの損失を補うよ
うに設定した場合と比較しても高いため、S/N劣化を生
じない。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の１実施例を詳細に説明する。
【０００８】図１に本発明に基づく光伝送システムの構
成例を示す。１は光送信器、２は光中継器、３は光ファ
イバ、４は光受信器である。Pout1は光送信器１の光出
力パワー、Pout2は光中継器２-2の光出力パワー、1lは
光ファイバ３-1の長さ、l2は光ファイバ３-2の長さ、α
lは光ファイバ３-1の減衰率、α2は光ファイバ３-2の減
衰率、Alは光ファイバ３-1の有効モードフィールド面
積、A2は光ファイバ３-2の有効モードフィールド面積、
nlは光ファイバ３-1の非線形屈折率、n2は光ファイバ３
-2の非線形屈折率である。
成例を示す。１は光送信器、２は光中継器、３は光ファ
イバ、４は光受信器である。Pout1は光送信器１の光出
力パワー、Pout2は光中継器２-2の光出力パワー、1lは
光ファイバ３-1の長さ、l2は光ファイバ３-2の長さ、α
lは光ファイバ３-1の減衰率、α2は光ファイバ３-2の減
衰率、Alは光ファイバ３-1の有効モードフィールド面
積、A2は光ファイバ３-2の有効モードフィールド面積、
nlは光ファイバ３-1の非線形屈折率、n2は光ファイバ３
-2の非線形屈折率である。
【０００９】図２に送信器の構成を示す。５はCW発振の
信号用LD光源、６は外部変調器、７はブースタアンプ、
８は励起光源用光カプラ、９はエルビウムドープ光ファ
イバ、１０は出力モニタ用光カプラ、１１は励起光源L
D、１２は光出力モニタ用フォトダイオード、１３はモ
ニタ／光出力パワー制御部である。CW発振しているLD５
は外部変調器６によってデータに応じて変調され、光信
号となり、ブースタアンプ７によって増幅されて送信器
の出力となる。ブースタアンプ７の出力は出力モニタ用
光カプラ１０で一部を分岐して取り出し、フォトダイオ
ード１２で検出することで出力パワーをモニタする。モ
ニタ／光出力パワー制御部１３はこの出力パワーモニタ
値を光出力パワー設定値になるよう励起光源LD１１にフ
ィードバックを掛けることで光出力を一定に制御する。
信号用LD光源、６は外部変調器、７はブースタアンプ、
８は励起光源用光カプラ、９はエルビウムドープ光ファ
イバ、１０は出力モニタ用光カプラ、１１は励起光源L
D、１２は光出力モニタ用フォトダイオード、１３はモ
ニタ／光出力パワー制御部である。CW発振しているLD５
は外部変調器６によってデータに応じて変調され、光信
号となり、ブースタアンプ７によって増幅されて送信器
の出力となる。ブースタアンプ７の出力は出力モニタ用
光カプラ１０で一部を分岐して取り出し、フォトダイオ
ード１２で検出することで出力パワーをモニタする。モ
ニタ／光出力パワー制御部１３はこの出力パワーモニタ
値を光出力パワー設定値になるよう励起光源LD１１にフ
ィードバックを掛けることで光出力を一定に制御する。
【００１０】図３に光中継器の構成を示す。光中継器２
は特性は異なるが送信器１のブースタアンプ７とモニタ
／光出力パワー制御部１３を組み合わせたものと同じ構
成である。
は特性は異なるが送信器１のブースタアンプ７とモニタ
／光出力パワー制御部１３を組み合わせたものと同じ構
成である。
【００１１】ここで光送信器１および光中継器３の光出
力パワーを次式のごとく設定する。
力パワーを次式のごとく設定する。
【００１２】
【数１】
【００１３】次に数１の設定で中継間隔が一定でない場
合でもSPMの効果を一定にできることを示す。CW光に対
するSPMによる総位相偏移量は
合でもSPMの効果を一定にできることを示す。CW光に対
するSPMによる総位相偏移量は
【００１４】
【数２】
【００１５】となる。
【００１６】ここで
【００１７】
【数３】
【００１８】である。
【００１９】光ファイバがある程度長い場合、数２の第
２項は無視できるので、
２項は無視できるので、
【００２０】
【数４】
【００２１】となる。ここで数１を満たすべく
【００２２】
【数５】
【００２３】とおくと、
【００２４】
【数６】
【００２５】となり、SPMによる総位相偏移量は総伝送
距離のみに依存し、各中継間隔には依存しない。
距離のみに依存し、各中継間隔には依存しない。
【００２６】上記実施例は各中継区間の光ファイバの特
性が異なる一般的な場合であるが、全ての光ファイバの
特性が等しい場合、または不明の場合、数１は単純に
性が異なる一般的な場合であるが、全ての光ファイバの
特性が等しい場合、または不明の場合、数１は単純に
【００２７】
【数７】
【００２８】とおくことができる。
【００２９】送信器２および光中継器３の光出力パワー
は光伝送システムの敷設時に設定する。
は光伝送システムの敷設時に設定する。
【００３０】次に光伝送システム敷設後に光出力パワー
を変更可能な実施例を示す。図４に制御信号の転送を示
す。光送信器１、光中継器２および光受信器４は主信号
系のほかに制御信号用送受信器１５、光出力パワー演算
部１６を有する。１４は中央制御部であり、これによっ
て各光出力パワーを制御する。図５に光出力パワー演算
部の構成を示す。光ファイバの特性が既知である場合、
中央制御部１４より指示された値Ｐ0に送信器および各
光中継器に設定された光ファイバの特性定数を(a)の如
く掛けて光出力パワー設定値とする。光ファイバの特性
が不明または各中継区間で等しい場合、(b)の如く中継
距離のみを掛けて光出力パワー設定値とする。
を変更可能な実施例を示す。図４に制御信号の転送を示
す。光送信器１、光中継器２および光受信器４は主信号
系のほかに制御信号用送受信器１５、光出力パワー演算
部１６を有する。１４は中央制御部であり、これによっ
て各光出力パワーを制御する。図５に光出力パワー演算
部の構成を示す。光ファイバの特性が既知である場合、
中央制御部１４より指示された値Ｐ0に送信器および各
光中継器に設定された光ファイバの特性定数を(a)の如
く掛けて光出力パワー設定値とする。光ファイバの特性
が不明または各中継区間で等しい場合、(b)の如く中継
距離のみを掛けて光出力パワー設定値とする。
【００３１】上記実施例では少なくとも中継区間の距離
は既知でなければならない。次に距離が不明の場合に対
応した実施例を示す。図６に光入力パワーモニタ機構を
持つ光中継器の構成を示す。１７は光入力パワーモニタ
用光カプラ、１８は光入力パワー検出用フォトダイオー
ドである。モニタされた光入力パワーは制御信号用送受
信器１５によって他の光中継器、光送信器、光受信器お
よび中央制御部に転送される。図７(a)に光入力モニタ
機構を有する光中継器の光出力パワー演算部の構成を示
す。後続の光中継器より転送された光入力パワーと自光
中継器の光出力パワーから接続された距離を推定して前
実施例を同様の方式で光出力パワー設定値を演算する。
光ファイバの特性が不明または各中継区間で等しい場
合、(b)のように簡単化できる。
は既知でなければならない。次に距離が不明の場合に対
応した実施例を示す。図６に光入力パワーモニタ機構を
持つ光中継器の構成を示す。１７は光入力パワーモニタ
用光カプラ、１８は光入力パワー検出用フォトダイオー
ドである。モニタされた光入力パワーは制御信号用送受
信器１５によって他の光中継器、光送信器、光受信器お
よび中央制御部に転送される。図７(a)に光入力モニタ
機構を有する光中継器の光出力パワー演算部の構成を示
す。後続の光中継器より転送された光入力パワーと自光
中継器の光出力パワーから接続された距離を推定して前
実施例を同様の方式で光出力パワー設定値を演算する。
光ファイバの特性が不明または各中継区間で等しい場
合、(b)のように簡単化できる。
【００３２】以上の実施例では光出力パワー設定値の演
算部を各々の光中継器（光送信器）に設けたが、この演
算部は中央制御部、光送信器、光受信器または特定の光
中継器に集約したり分散することが可能である。
算部を各々の光中継器（光送信器）に設けたが、この演
算部は中央制御部、光送信器、光受信器または特定の光
中継器に集約したり分散することが可能である。
【００３３】以上の実施例ではSPMの点から光出力パワ
ーの決定法を述べた。しかしながら光出力パワーの決定
にはS/Nも考慮しなければならない。本発明に基づいた
光出力パワー決定方法は多中継伝送システムにも係わら
ず制御すべき変数はＰ0だけである。従ってS/NとSPMの
双方に対して適切な光出力パワーを容易に設定すること
ができる。
ーの決定法を述べた。しかしながら光出力パワーの決定
にはS/Nも考慮しなければならない。本発明に基づいた
光出力パワー決定方法は多中継伝送システムにも係わら
ず制御すべき変数はＰ0だけである。従ってS/NとSPMの
双方に対して適切な光出力パワーを容易に設定すること
ができる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば中継間隔が均一でない場
合でもSPMの影響を一定にすることができる。またS/Nに
対しても容易に適切な光出力パワーに設定することが可
能で有る。
合でもSPMの影響を一定にすることができる。またS/Nに
対しても容易に適切な光出力パワーに設定することが可
能で有る。
【図１】本発明の構成を示す図
【図２】送信器の構成
【図３】光中継器の構成
【図４】制御信号の転送を示す図
【図５】光出力パワー演算部の構成
【図６】光入力パワーモニタ機構を持つ光中継器の構成
【図７】光入力モニタ機構を有する光中継器の光出力パ
ワー演算部の構成
ワー演算部の構成
１…光送信器、２…光中継器、３…光ファイバ、４…光
受信器、５…信号用LD光源、６…外部変調器、７…ブー
スタアンプ、８…励起光源用光カプラ、９…エルビウム
ドープファイバ、１０…出力モニタ用光カプラ、１１…
励起光源LD、１２…光出力モニタ用フォトダイオード、
１３…モニタ／光出力パワー制御部、１４…中央制御
部、１５…制御信号用送受信器、１６…光出力パワー演
算部、１７…光入力パワーモニタ用光カプラ、１８…光
入力パワー検出用フォトダイオード。
受信器、５…信号用LD光源、６…外部変調器、７…ブー
スタアンプ、８…励起光源用光カプラ、９…エルビウム
ドープファイバ、１０…出力モニタ用光カプラ、１１…
励起光源LD、１２…光出力モニタ用フォトダイオード、
１３…モニタ／光出力パワー制御部、１４…中央制御
部、１５…制御信号用送受信器、１６…光出力パワー演
算部、１７…光入力パワーモニタ用光カプラ、１８…光
入力パワー検出用フォトダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 慎也 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】光増幅器からなる光中継器を使用して多中
継伝送を行なう光伝送方式において、光送信器および光
中継器の出力パワーを該光送信器または光中継器の出力
につながる光ファイバの距離の比とすることを特徴とす
る光伝送方式。 - 【請求項２】光増幅器からなる光中継器を使用して多中
継伝送を行なう光伝送方式において、光送信器または光
中継器の出力につながる光ファイバの距離がｌ、非線形
屈折率がｎ、有効モードフィールド面積がＡ、減衰率が
αであるとき、該光送信器および光中継器の出力パワー
の比を（ｌαＡ）／ｎの比とすることを特徴とする光伝
送方式。 - 【請求項３】光増幅器からなる光中継器を使用して多中
継伝送を行なう光伝送方式において、光送信器に光出力
パワーモニタ機構、光中継器に光入力パワーおよび光出
力パワーモニタ機構、光受信器に光入力パワーモニタ機
構を設け、光出力パワーとそれを受信する光中継器また
は光受信器の光入力パワーの比を求め、該パワー比によ
って光出力パワーを設定することを特徴とする光伝送方
式。 - 【請求項４】請求項３の光伝送方式において、各光送信
器または光中継器の光出力パワー比を該パワー比の比に
設定することを特徴とする光伝送方式。 - 【請求項５】請求項３の光伝送方式において、パワー比
がβ、光送信器または光中継器の出力につながる光ファ
イバの非線形屈折率がｎ、有効モードフィールド面積が
Ａであるとき、各光送信器または光中継器の光出力パワ
ー比を（βＡ）／ｎの比に設定することを特徴とする光
伝送方式。 - 【請求項６】光増幅器からなる光中継器を使用して多中
継伝送を行なう光伝送方式において、光伝送システムに
光送信器および光中継器を制御する中央制御部を設け、
光送信器および各光中継器において光出力パワー係数の
設定機構とシステム光出力パワー値設定機構を有し、該
光送信器または光中継器の光出力パワーを該光出力パワ
ー係数と該システム光出力パワー値の積となるよう制御
し、該中央制御部において該光送信器および各光中継器
のシステム光出力パワー値を制御することを特徴とする
光伝送方式。 - 【請求項７】請求項６の光伝送方式において、各々の光
送信器および光中継器の光出力パワーの光出力パワー係
数を請求項１に示す距離に比例する値、または請求項２
に示す（ｌαＡ）／ｎに比例する値、または請求項４に
示すパワー比に比例する値、または請求項５に示す（β
Ａ）／ｎに比例する値に設定することを特徴とする光伝
送方式。 - 【請求項８】光増幅器からなる光中継器を使用して多中
継伝送し、光送信器と光中継器の光出力パワーを制御可
能な中央制御部を有する光伝送方式において、該中央制
御部によって光送信器と各光中継器の光出力パワーを請
求項１または請求項２の比に制御することを特徴とする
光伝送方式。 - 【請求項９】光増幅器からなる光中継器を使用して多中
継伝送し、光送信器は光出力パワーモニタ機構、光中継
器は光入力パワーおよび光出力パワーモニタ機構、光受
信器は光入力パワーモニタ機構を有し、光送信器および
光中継器および光受信器のモニタ値を受信する、光送信
器と光中継器の光出力パワーを制御可能な中央制御部を
有する光伝送方式において、該中央制御部によって光送
信器と各光中継器の光出力パワーを請求項４または請求
項５の比に制御することを特徴とする光伝送方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4123213A JPH05327625A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 光伝送方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4123213A JPH05327625A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 光伝送方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05327625A true JPH05327625A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=14855004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4123213A Pending JPH05327625A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 光伝送方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05327625A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6738584B1 (en) | 1998-07-08 | 2004-05-18 | Fujitsu Ltd. | Method for optical fiber communication, and terminal device and system for use in carrying out the method |
-
1992
- 1992-05-15 JP JP4123213A patent/JPH05327625A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6738584B1 (en) | 1998-07-08 | 2004-05-18 | Fujitsu Ltd. | Method for optical fiber communication, and terminal device and system for use in carrying out the method |
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