JPH05333389A - 光伝送システム及び光増幅器 - Google Patents
光伝送システム及び光増幅器Info
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- JPH05333389A JPH05333389A JP4142908A JP14290892A JPH05333389A JP H05333389 A JPH05333389 A JP H05333389A JP 4142908 A JP4142908 A JP 4142908A JP 14290892 A JP14290892 A JP 14290892A JP H05333389 A JPH05333389 A JP H05333389A
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- transmission line
- optical transmission
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 長距離伝送を可能とした光伝送システム及び
光増幅器に関し、簡単な構成によりＳＰＭを抑圧し、且
つＳＢＳによる影響を低減する。 【構成】 光送信部４と光受信部５との間の光伝送路１
を、正の非線形屈折率を有する物質からなる光伝送路部
２と、負の非線形屈折率を有する物質からなる光伝送路
部３とを組合せて構成する。又光増幅部と負の非線形屈
折率を有する物質からなる光伝送路部とを組合せて、光
伝送システムの光増幅器を構成し、光強度変化に伴う光
周波数変化による光信号波形の劣化を防止する。
光増幅器に関し、簡単な構成によりＳＰＭを抑圧し、且
つＳＢＳによる影響を低減する。 【構成】 光送信部４と光受信部５との間の光伝送路１
を、正の非線形屈折率を有する物質からなる光伝送路部
２と、負の非線形屈折率を有する物質からなる光伝送路
部３とを組合せて構成する。又光増幅部と負の非線形屈
折率を有する物質からなる光伝送路部とを組合せて、光
伝送システムの光増幅器を構成し、光強度変化に伴う光
周波数変化による光信号波形の劣化を防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、長距離伝送を可能とす
る光伝送システム及び光増幅器に関する。光ファイバに
よる光伝送路に於いては、誘導ブリユアン散乱（Ｓtimu
latedＢrillouin Ｓcattering ；ＳＢＳ）により入力
可能な光強度が制限され、又自己位相変調（Ｓelf Ｐha
se Ｍodulation ；ＳＰＭ）効果による光信号の波形劣
化が問題となる。このような問題点を解決することが要
望されている。
る光伝送システム及び光増幅器に関する。光ファイバに
よる光伝送路に於いては、誘導ブリユアン散乱（Ｓtimu
latedＢrillouin Ｓcattering ；ＳＢＳ）により入力
可能な光強度が制限され、又自己位相変調（Ｓelf Ｐha
se Ｍodulation ；ＳＰＭ）効果による光信号の波形劣
化が問題となる。このような問題点を解決することが要
望されている。
【０００２】
【従来の技術】従来例の光伝送システムは、例えば、図
９に示すように、光送信部４１と光受信部４２との間
に、光ファイバ４４−１〜４４−ｎを伝播する光信号を
増幅する光増幅器４３−１〜４３−ｎ＋１を設けた構成
を有するもので、光増幅器としては、例えば、Ｅｒ等の
希土類ドープ光ファイバ増幅器や半導体光増幅器等が知
られている。
９に示すように、光送信部４１と光受信部４２との間
に、光ファイバ４４−１〜４４−ｎを伝播する光信号を
増幅する光増幅器４３−１〜４３−ｎ＋１を設けた構成
を有するもので、光増幅器としては、例えば、Ｅｒ等の
希土類ドープ光ファイバ増幅器や半導体光増幅器等が知
られている。
【０００３】光送信部４１から強度変調された光信号又
は位相変調され且つノイズが重畳した光信号が、光ファ
イバ４４−１〜４４−ｎを伝播すると、その光強度に比
例した位相変調を受けるもので、この現象はＳＰＭ（自
己位相変調）として知られている。このＳＰＭの為に、
強度変調された光信号のパルス波形が劣化し、又位相変
調された光信号の変調度が影響を受けることになる。
は位相変調され且つノイズが重畳した光信号が、光ファ
イバ４４−１〜４４−ｎを伝播すると、その光強度に比
例した位相変調を受けるもので、この現象はＳＰＭ（自
己位相変調）として知られている。このＳＰＭの為に、
強度変調された光信号のパルス波形が劣化し、又位相変
調された光信号の変調度が影響を受けることになる。
【０００４】そこで、ＳＰＭの影響を抑圧する為に、例
えば、図１０の（Ａ）に示す構成が提案されている。即
ち、光送信部５１から送信データに従って強度変調され
た光信号が出力され、この光信号を光位相変調器５２に
入力し、光変調駆動回路５３から変調信号に従った駆動
信号を光位相変調器５２に加えて、強度変調された光信
号の位相を変調し、変調位相を光ファイバのＳＰＭを補
償するように選択するものである。
えば、図１０の（Ａ）に示す構成が提案されている。即
ち、光送信部５１から送信データに従って強度変調され
た光信号が出力され、この光信号を光位相変調器５２に
入力し、光変調駆動回路５３から変調信号に従った駆動
信号を光位相変調器５２に加えて、強度変調された光信
号の位相を変調し、変調位相を光ファイバのＳＰＭを補
償するように選択するものである。
【０００５】又光ファイバに入射する光強度が閾値以上
となると、入射した光の一部が入射側に戻り、入力可能
の光強度が制限されるＳＢＳが現れる。このＳＢＳを抑
圧する為に光信号のスペクトルを拡げることが提案され
ている（例えば、特公平３−４１４１号公報参照）。光
信号のスペクトルを拡げる為に位相変調を用いることに
なり、例えば、図１０の（Ｂ）に示すように、正弦波や
他の波形の変調信号に従って駆動回路５５から光源５４
を位相変調し、位相変調された出力光を光強度変調器５
６に入力し、送信データに従った変調信号を光変調器駆
動回路５７に入力し、この光変調器駆動回路５７からの
駆動信号により光強度変調器５６を駆動して、スペクト
ルが広がった強度変調光信号を出力するものである。又
光強度変調器５６の代わりに、ＰＳＫやＦＳＫ等の光位
相変調器とし、光源５４から位相変調された光信号を、
送信データに従ってＰＳＫ変調やＦＳＫ変調して出力す
ることもできる。
となると、入射した光の一部が入射側に戻り、入力可能
の光強度が制限されるＳＢＳが現れる。このＳＢＳを抑
圧する為に光信号のスペクトルを拡げることが提案され
ている（例えば、特公平３−４１４１号公報参照）。光
信号のスペクトルを拡げる為に位相変調を用いることに
なり、例えば、図１０の（Ｂ）に示すように、正弦波や
他の波形の変調信号に従って駆動回路５５から光源５４
を位相変調し、位相変調された出力光を光強度変調器５
６に入力し、送信データに従った変調信号を光変調器駆
動回路５７に入力し、この光変調器駆動回路５７からの
駆動信号により光強度変調器５６を駆動して、スペクト
ルが広がった強度変調光信号を出力するものである。又
光強度変調器５６の代わりに、ＰＳＫやＦＳＫ等の光位
相変調器とし、光源５４から位相変調された光信号を、
送信データに従ってＰＳＫ変調やＦＳＫ変調して出力す
ることもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする問題点】前述のように、光フ
ァイバによる光伝送路に於いては、ＳＰＭにより光信号
の波形が劣化する問題がある。これを補償する為に、図
１０の（Ａ）に示すように光位相変調器５２により位相
変調を行う場合、光強度変調を行う為の変調信号の波形
と強度変調された光信号の波形との関係と、光位相変調
器５２に加える位相変調信号と位相変調量との関係と
を、１対１に対応させる必要がある。しかし、これは各
部の応答特性が相違することから非常に困難である。又
光ファイバ中を伝播して波形が劣化した光信号を増幅
し、且つＳＰＭ抑圧の為の位相変調を行う場合は、位相
変調量を設定する為に光信号波形を観測する必要があ
り、これを光伝送路の中継増幅地点毎に行うことは容易
でない欠点がある。又光位相変調器５２を駆動する為の
光変調駆動回路５３等を構成する能動素子が必要とな
り、構成が複雑化する欠点がある。
ァイバによる光伝送路に於いては、ＳＰＭにより光信号
の波形が劣化する問題がある。これを補償する為に、図
１０の（Ａ）に示すように光位相変調器５２により位相
変調を行う場合、光強度変調を行う為の変調信号の波形
と強度変調された光信号の波形との関係と、光位相変調
器５２に加える位相変調信号と位相変調量との関係と
を、１対１に対応させる必要がある。しかし、これは各
部の応答特性が相違することから非常に困難である。又
光ファイバ中を伝播して波形が劣化した光信号を増幅
し、且つＳＰＭ抑圧の為の位相変調を行う場合は、位相
変調量を設定する為に光信号波形を観測する必要があ
り、これを光伝送路の中継増幅地点毎に行うことは容易
でない欠点がある。又光位相変調器５２を駆動する為の
光変調駆動回路５３等を構成する能動素子が必要とな
り、構成が複雑化する欠点がある。
【０００７】又光ファイバに対する入力可能の光強度を
制限するＳＢＳを抑圧する為に、光信号のスペクトルを
拡げるものであり、例えば、図１０の（Ｂ）に示すよう
に、半導体レーザ等の光源５４に位相変調の為の駆動電
流を供給する必要があり、その為に、光強度変調或いは
光位相変調の為の構成以外の能動素子を必要とする欠点
がある。本発明は、簡単な構成によりＳＰＭを抑圧し、
且つＳＢＳによる影響を低減することを目的とする。
制限するＳＢＳを抑圧する為に、光信号のスペクトルを
拡げるものであり、例えば、図１０の（Ｂ）に示すよう
に、半導体レーザ等の光源５４に位相変調の為の駆動電
流を供給する必要があり、その為に、光強度変調或いは
光位相変調の為の構成以外の能動素子を必要とする欠点
がある。本発明は、簡単な構成によりＳＰＭを抑圧し、
且つＳＢＳによる影響を低減することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光伝送システム
及び光増幅器は、図１を参照して説明すると、光信号を
光ファイバからなる光伝送路を介して伝送する光伝送シ
ステムに於いて、光伝送路１を、伝送される光信号の強
度に対して非線形屈折率が正の値を有する物質からなる
光伝送路部２と、負の値を有する物質からなる光伝送路
部３とを組合せて構成し、光送信部４から光受信部５に
光信号を伝送する。
及び光増幅器は、図１を参照して説明すると、光信号を
光ファイバからなる光伝送路を介して伝送する光伝送シ
ステムに於いて、光伝送路１を、伝送される光信号の強
度に対して非線形屈折率が正の値を有する物質からなる
光伝送路部２と、負の値を有する物質からなる光伝送路
部３とを組合せて構成し、光送信部４から光受信部５に
光信号を伝送する。
【０００９】又光伝送システムに於ける光増幅器を、光
増幅部と、負の非線形屈折率の値を有する物質からなる
光伝送路部とを組合せて構成した。
増幅部と、負の非線形屈折率の値を有する物質からなる
光伝送路部とを組合せて構成した。
【００１０】又前記光増幅器を、利得制御が可能の複数
の光増幅部と、この光増幅部間に接続した負の非線形屈
折率を有する物質からなる光伝送路部とを組合せて、自
己位相変調の量を制御可能の構成とした。
の光増幅部と、この光増幅部間に接続した負の非線形屈
折率を有する物質からなる光伝送路部とを組合せて、自
己位相変調の量を制御可能の構成とした。
【００１１】
【作用】光が物質中を伝播する時に、その物質の屈折率
は光強度に比例して変化する。この屈折率の変化により
光信号は位相変調を受けることになる。即ち、ＳＰＭ効
果が生じる。このＳＰＭによる瞬時周波数変化は、非線
形屈折率に比例したものとなる。従って、非線形屈折率
が正の値（ｎ2P）の物質からなる光伝送路部２と、負の
値（ｎ2N）の物質からなる光伝送路部３とを組合せて光
伝送路１を構成することにより、ＳＰＭを抑圧すること
ができる。その場合に、非線形屈折率の値に対応して光
伝送路部２，３の長さＬPn，ＬNmが選定される。
は光強度に比例して変化する。この屈折率の変化により
光信号は位相変調を受けることになる。即ち、ＳＰＭ効
果が生じる。このＳＰＭによる瞬時周波数変化は、非線
形屈折率に比例したものとなる。従って、非線形屈折率
が正の値（ｎ2P）の物質からなる光伝送路部２と、負の
値（ｎ2N）の物質からなる光伝送路部３とを組合せて光
伝送路１を構成することにより、ＳＰＭを抑圧すること
ができる。その場合に、非線形屈折率の値に対応して光
伝送路部２，３の長さＬPn，ＬNmが選定される。
【００１２】又通常の光ファイバの非線形屈折率は正の
値を有するものであるから、光増幅部と負の非線形屈折
率を有する物質からなる光伝送路部とを組合せた光増幅
器により、光ファイバのＳＰＭを抑圧することができ
る。
値を有するものであるから、光増幅部と負の非線形屈折
率を有する物質からなる光伝送路部とを組合せた光増幅
器により、光ファイバのＳＰＭを抑圧することができ
る。
【００１３】又非線形屈折率が負の値からなる光伝送路
部の前段の光増幅部の利得を制御して、その光伝送路部
へ入力する光強度を制御し、その光伝送路部の後段の光
増幅部の利得を、前段の光増幅部の利得との関連により
制御して、光増幅器としての利得を設定することができ
る。
部の前段の光増幅部の利得を制御して、その光伝送路部
へ入力する光強度を制御し、その光伝送路部の後段の光
増幅部の利得を、前段の光増幅部の利得との関連により
制御して、光増幅器としての利得を設定することができ
る。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の実施例の説明図であり、光送
信部４と光受信部５との間の光伝送路１を、正の非線形
屈折率（ｎ2P＞０）を有する物質からなる光伝送路部２
と、負の非線形屈折率（ｎ2N＜０）を有する物質からな
る光伝送路部３とを組合せて構成する。そして、光送信
部４からｍ番目の光伝送路部３の長さをＬNm，ｎ番目の
光伝送路部２の長さをＬPn，ｍ番目とｎ番目との光伝送
路部３，２のそれぞれの平均光強度をＩm ，Ｉn 、光伝
送路部２，３の有効断面積をＡｅｆｆ、光の角周波数を
ω0 、光速をｃとすると、 ｜γN ＬNmＩm ｜≒γP ＬPnＩn （ｍ≠１） …（１） 但し、ＬN1≒０．５×ＬN3 γN ＝ｎ2Nω0 ／ｃ／ＡｅｆｆN γP ＝ｎ2Pω0 ／ｃ／ＡｅｆｆP の条件を満足するように、長さＬNm，ＬPnを選定する。
信部４と光受信部５との間の光伝送路１を、正の非線形
屈折率（ｎ2P＞０）を有する物質からなる光伝送路部２
と、負の非線形屈折率（ｎ2N＜０）を有する物質からな
る光伝送路部３とを組合せて構成する。そして、光送信
部４からｍ番目の光伝送路部３の長さをＬNm，ｎ番目の
光伝送路部２の長さをＬPn，ｍ番目とｎ番目との光伝送
路部３，２のそれぞれの平均光強度をＩm ，Ｉn 、光伝
送路部２，３の有効断面積をＡｅｆｆ、光の角周波数を
ω0 、光速をｃとすると、 ｜γN ＬNmＩm ｜≒γP ＬPnＩn （ｍ≠１） …（１） 但し、ＬN1≒０．５×ＬN3 γN ＝ｎ2Nω0 ／ｃ／ＡｅｆｆN γP ＝ｎ2Pω0 ／ｃ／ＡｅｆｆP の条件を満足するように、長さＬNm，ＬPnを選定する。
【００１５】屈折率ｎが時間変化する時、その物質を伝
播する光の角周波数の変化δω（ｔ）は、光信号の伝播
の長さをＬ、光信号の波長をλとすると、次式で表され
る。 δω（ｔ）＝−ｄδφ／ｄｔ＝−（２πＬ／λ）ｄδｎ／ｄｔ …（２） その物質が非線形屈折率ｎ2 を有する時、屈折率変化δ
ｎは、光信号をＩ（ｔ）とすると、 δｎ＝ｎ2 Ｉ（ｔ） …（３） で表される。従って、ＳＰＭによる瞬時角周波数変化δ
ω（ｔ）は、 δω（ｔ）＝−（２πＬｎ2 ／λ）ｄＩ（ｔ）／ｄｔ …（４） で表される。
播する光の角周波数の変化δω（ｔ）は、光信号の伝播
の長さをＬ、光信号の波長をλとすると、次式で表され
る。 δω（ｔ）＝−ｄδφ／ｄｔ＝−（２πＬ／λ）ｄδｎ／ｄｔ …（２） その物質が非線形屈折率ｎ2 を有する時、屈折率変化δ
ｎは、光信号をＩ（ｔ）とすると、 δｎ＝ｎ2 Ｉ（ｔ） …（３） で表される。従って、ＳＰＭによる瞬時角周波数変化δ
ω（ｔ）は、 δω（ｔ）＝−（２πＬｎ2 ／λ）ｄＩ（ｔ）／ｄｔ …（４） で表される。
【００１６】光強度によるチャーピングを有する光は、
物質による分散によって光波形が変化する。そこで、Ｓ
ＰＭ分散による波形変化を近似的に求める為に、ガウス
分布波形パルスを仮定する。Ｚ＝０のｒｍｓ（自乗平均
の平方根）幅がσ0 で表されるパルスが、Ｚ＝Ｚで持つ
パルス幅をσとすると、 σ／σ0 ＝〔１＋２1/2 φMAX Ｚ／ＬD ＋（１＋４／３／３1/2 φMAX 2 ）（Ｚ／ＬD ）2 〕1/2 …（５） 但し、 φMAX ＝Ｚeff γＩ0 γ＝ｎ2 ω0 ／ｃ／Ａｅｆｆ ＬD ＝２σ0 2 ／β2 Ｔ0 ＝２1/2 σ0 （＝１／ｅパルス幅） Ｚeff ＝〔１−ｅｘｐ（αＬ）〕／α β2 ＝群速度分散 α＝損失 この（５）式により、最大位相変化φMAX の関数でパル
ス幅が与えられる。
物質による分散によって光波形が変化する。そこで、Ｓ
ＰＭ分散による波形変化を近似的に求める為に、ガウス
分布波形パルスを仮定する。Ｚ＝０のｒｍｓ（自乗平均
の平方根）幅がσ0 で表されるパルスが、Ｚ＝Ｚで持つ
パルス幅をσとすると、 σ／σ0 ＝〔１＋２1/2 φMAX Ｚ／ＬD ＋（１＋４／３／３1/2 φMAX 2 ）（Ｚ／ＬD ）2 〕1/2 …（５） 但し、 φMAX ＝Ｚeff γＩ0 γ＝ｎ2 ω0 ／ｃ／Ａｅｆｆ ＬD ＝２σ0 2 ／β2 Ｔ0 ＝２1/2 σ0 （＝１／ｅパルス幅） Ｚeff ＝〔１−ｅｘｐ（αＬ）〕／α β2 ＝群速度分散 α＝損失 この（５）式により、最大位相変化φMAX の関数でパル
ス幅が与えられる。
【００１７】正と負との非線形屈折率を有する物質の中
を光が伝播する際に受ける位相変化は、Ｚ＝ＬN の時
φ’、Ｚ＝ＬN ＋ＬP の時φ”とすると、 φ’＝ＬNeffγN Ｉ0 …（６） φ”＝ＬNeffγN Ｉ0 ＋ＬPeffγP Ｉ0 …（７） 但し、 ＬNeff＝ＬN （１−α’ＬN ）／α’ （負の非線形屈折率を有する物質の有効距離） α’＝負の非線形屈折率を有する物質の損失 ＬPeff＝ＬP （１−αＬP ）／α （正の非線形屈折率を有する物質の有効距離） となる。
を光が伝播する際に受ける位相変化は、Ｚ＝ＬN の時
φ’、Ｚ＝ＬN ＋ＬP の時φ”とすると、 φ’＝ＬNeffγN Ｉ0 …（６） φ”＝ＬNeffγN Ｉ0 ＋ＬPeffγP Ｉ0 …（７） 但し、 ＬNeff＝ＬN （１−α’ＬN ）／α’ （負の非線形屈折率を有する物質の有効距離） α’＝負の非線形屈折率を有する物質の損失 ＬPeff＝ＬP （１−αＬP ）／α （正の非線形屈折率を有する物質の有効距離） となる。
【００１８】正と負との非線形屈折率を有する物質を伝
播する光の位相変化が、互いに打ち消すように作用する
から、最大位相変化φMAX は、φ’とφ”との絶対値の
大きい方になる。ガウスパルスを考えた場合には、φ
MAX が小さい程、入出力でのパルス幅の変化が小さいこ
とになるが、φMAX を最小にする条件は、 ＬNeffγ’＝−ＬPeffγ／２ …（８） となる。又φ’＝０の場合に、φ”＝φ1 とすると、最
小条件ではφMAX ＝φ1 ／２となる。
播する光の位相変化が、互いに打ち消すように作用する
から、最大位相変化φMAX は、φ’とφ”との絶対値の
大きい方になる。ガウスパルスを考えた場合には、φ
MAX が小さい程、入出力でのパルス幅の変化が小さいこ
とになるが、φMAX を最小にする条件は、 ＬNeffγ’＝−ＬPeffγ／２ …（８） となる。又φ’＝０の場合に、φ”＝φ1 とすると、最
小条件ではφMAX ＝φ1 ／２となる。
【００１９】又位相の時間微分に相当する瞬時角周波数
変化δω（ｔ）についてみると、光信号がＩ（ｔ）で与
えられる時、 δω（ｔ）＝−ＬγｄＩ（ｔ）／ｄｔ …（９） となる。光信号がＺ＝ＬN ＋ＬP までに伝播する間の最
大角周波数変化は、（６），（７）式のφ’，φ”の時
間微分の最小を考えれば良いことになり、（８）式の条
件で与えられる。この時に、最大角周波数変化は、負の
非線形屈折率を有する物質が無い場合に比較して、約１
／２に低減される。
変化δω（ｔ）についてみると、光信号がＩ（ｔ）で与
えられる時、 δω（ｔ）＝−ＬγｄＩ（ｔ）／ｄｔ …（９） となる。光信号がＺ＝ＬN ＋ＬP までに伝播する間の最
大角周波数変化は、（６），（７）式のφ’，φ”の時
間微分の最小を考えれば良いことになり、（８）式の条
件で与えられる。この時に、最大角周波数変化は、負の
非線形屈折率を有する物質が無い場合に比較して、約１
／２に低減される。
【００２０】前述の正の非線形屈折率ｎ2pを有する物質
としては、通常の光ファイバを構成するＳｉＯ2 等があ
り、１０-20 程度である。又負の非線形屈折率ｎ2Nを有
する物質としては、例えば、−１０-12 程度の化合物半
導体のＧａＡｌＡｓ、又は−１０-14 程度のＣｄＳX Ｓ
ｅ1-x をドープしたガラス等がある（例えば、Ｇ．Ｉ．
Ｓtegeman ，Ｒ．Ｈ．Ｓtolem ，「Ｗaveguides and fi
bers for nonlinearoptics」，Ｊ．Ｏｃｔ．Ｓｏｃ．Ａ
ｍ．Ｂ／Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．４，（１９８９．４），第
６５２頁〜第６６２頁参照）。このような正の非線形屈
折率ｎ2pを有する物質からなる光伝送路部２と、負の非
線形屈折率ｎ2Nを有する物質からなる光伝送路部３とを
組合せて、光送信部４と光受信部５との間の光伝送路１
を構成するものである。
としては、通常の光ファイバを構成するＳｉＯ2 等があ
り、１０-20 程度である。又負の非線形屈折率ｎ2Nを有
する物質としては、例えば、−１０-12 程度の化合物半
導体のＧａＡｌＡｓ、又は−１０-14 程度のＣｄＳX Ｓ
ｅ1-x をドープしたガラス等がある（例えば、Ｇ．Ｉ．
Ｓtegeman ，Ｒ．Ｈ．Ｓtolem ，「Ｗaveguides and fi
bers for nonlinearoptics」，Ｊ．Ｏｃｔ．Ｓｏｃ．Ａ
ｍ．Ｂ／Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．４，（１９８９．４），第
６５２頁〜第６６２頁参照）。このような正の非線形屈
折率ｎ2pを有する物質からなる光伝送路部２と、負の非
線形屈折率ｎ2Nを有する物質からなる光伝送路部３とを
組合せて、光送信部４と光受信部５との間の光伝送路１
を構成するものである。
【００２１】前述のように、正の非線形屈折率ｎ2Pを有
する物質からなる光伝送路部２と、負の非線形屈折率ｎ
2Nを有する物質からなる光伝送路部３とを組合せること
により、ＳＰＭによる波形劣化の原因となる位相変化を
打ち消すことができる。その場合、ＳＰＭ抑圧の為に能
動素子を用いるものではないから、構成が簡単化される
利点がある。
する物質からなる光伝送路部２と、負の非線形屈折率ｎ
2Nを有する物質からなる光伝送路部３とを組合せること
により、ＳＰＭによる波形劣化の原因となる位相変化を
打ち消すことができる。その場合、ＳＰＭ抑圧の為に能
動素子を用いるものではないから、構成が簡単化される
利点がある。
【００２２】図２は本発明の一実施例の光増幅器の説明
図であり、光増幅器１１は、光増幅部１２と負の非線形
屈折率を有する物質からなる光伝送路部１３とを含み、
光ファイバ１０に送出する光信号を増幅するものであ
る。光ファイバ１０は、正の非線形屈折率を有するもの
であり、光増幅器１１により光信号を増幅すると共に、
光ファイバ１０によるＳＰＭを抑圧するものである。
図であり、光増幅器１１は、光増幅部１２と負の非線形
屈折率を有する物質からなる光伝送路部１３とを含み、
光ファイバ１０に送出する光信号を増幅するものであ
る。光ファイバ１０は、正の非線形屈折率を有するもの
であり、光増幅器１１により光信号を増幅すると共に、
光ファイバ１０によるＳＰＭを抑圧するものである。
【００２３】前述の正の非線形屈折率ｎ2Pと損失αと有
効断面積ＡｅｆｆP とを有する光ファイバ１０の長さを
Ｌとすると、負の非線形屈折率ｎ2Nと損失α’と有効断
面積ＡｅｆｆN とを有する光伝送路部１３を、次式を満
足するように構成する。 ２×｜γＬNeffＩamp ｜≒γP Ｌeff Ｉin …（１０） 但し、 Ｉin＝Ｉamp ｅｘｐ（−α’ＬN ）（光ファイバ１０へ
の入力光強度） Ｉamp ＝光増幅部の出力光強度 ＬNeff＝ＬN （１−α’ＬN ）／α’ Ｌeff ＝Ｌ（１−αＬN ）／α
効断面積ＡｅｆｆP とを有する光ファイバ１０の長さを
Ｌとすると、負の非線形屈折率ｎ2Nと損失α’と有効断
面積ＡｅｆｆN とを有する光伝送路部１３を、次式を満
足するように構成する。 ２×｜γＬNeffＩamp ｜≒γP Ｌeff Ｉin …（１０） 但し、 Ｉin＝Ｉamp ｅｘｐ（−α’ＬN ）（光ファイバ１０へ
の入力光強度） Ｉamp ＝光増幅部の出力光強度 ＬNeff＝ＬN （１−α’ＬN ）／α’ Ｌeff ＝Ｌ（１−αＬN ）／α
【００２４】例えば、光ファイバ１０により５０ｋｍ以
上の伝送を行う場合、 ｎ2 ≒３．２×１０-20 ｍ2 ／Ｗ γ≒２．５９×１０-3／Ｗ／ｋｍ ＬPeff≒２０ｋｍ（損失＝０．２ｄＢ／ｋｍ） の光ファイバ１０とすると、光増幅器１１の負の非線形
屈折率を有する物質からなる光伝送路部１３は、次のよ
うな特性であることが導出される。ＬNeff＝２ｍとする
と、 γ’≒−γ×１０4 ×０．５
上の伝送を行う場合、 ｎ2 ≒３．２×１０-20 ｍ2 ／Ｗ γ≒２．５９×１０-3／Ｗ／ｋｍ ＬPeff≒２０ｋｍ（損失＝０．２ｄＢ／ｋｍ） の光ファイバ１０とすると、光増幅器１１の負の非線形
屈折率を有する物質からなる光伝送路部１３は、次のよ
うな特性であることが導出される。ＬNeff＝２ｍとする
と、 γ’≒−γ×１０4 ×０．５
【００２５】図３は本発明の他の実施例の光増幅器の説
明図であり、光ファイバ２０に光信号を送出する光増幅
器２１を、負の非線形屈折率を有する物質からなる光伝
送路部２３の前段の光増幅部２２と、光伝送路部２３の
後段の光増幅部２４とにより構成した場合を示す。この
光増幅器２１の利得Ｇは、光増幅部２２，２４の利得を
Ｇ1 ，Ｇ2 とし、光伝送路部２３の損失をα’、その長
さをＬN とすると、 Ｇ＝Ｇ1 ｅｘｐ（−α’ＬN ）×Ｇ2 …（１１） で表される。従って、光増幅器２１としての利得Ｇを一
定として、光増幅部２２，２４の利得Ｇ1 ，Ｇ2 を制御
し、光伝送路部２３への入射光強度を制御して、光増幅
器２１の出力光に所望の負のＳＰＭを与えて、光ファイ
バ２０によるＳＰＭを抑圧することができる。
明図であり、光ファイバ２０に光信号を送出する光増幅
器２１を、負の非線形屈折率を有する物質からなる光伝
送路部２３の前段の光増幅部２２と、光伝送路部２３の
後段の光増幅部２４とにより構成した場合を示す。この
光増幅器２１の利得Ｇは、光増幅部２２，２４の利得を
Ｇ1 ，Ｇ2 とし、光伝送路部２３の損失をα’、その長
さをＬN とすると、 Ｇ＝Ｇ1 ｅｘｐ（−α’ＬN ）×Ｇ2 …（１１） で表される。従って、光増幅器２１としての利得Ｇを一
定として、光増幅部２２，２４の利得Ｇ1 ，Ｇ2 を制御
し、光伝送路部２３への入射光強度を制御して、光増幅
器２１の出力光に所望の負のＳＰＭを与えて、光ファイ
バ２０によるＳＰＭを抑圧することができる。
【００２６】前述の条件は、 Ｉin＝ＩaiＧ1 ｅｘｐ（−α’ＬN ）Ｇ2 ＝ＩaiＧ …（１２） となる。但し、 ｜γN ＬNeffＩaiＧ1 ｜≒（１／２）γP Ｌeff Ｉin ｜γN ＬNeff｜≒（１／２）γP Ｌeff ｅｘｐ（−α’
ＬN ）Ｇ2
ＬN ）Ｇ2
【００２７】図４は本発明の実施例のシミュレーション
用の構成説明図であり、３１は光送信部、３２は光受信
部、３３，３４は光増幅部、３５，３６は負の非線形屈
折率を有する物質からなる光伝送路部、３７，３８は光
ファイバであり、伝送速度は１０Ｇｂ／ｓ、光伝送路部
３５，３６の有効距離ＬNeff＝２ｍ、負の非線形屈折率
ｎ2N＝−ｎ2P×１０4 ×０．５、光フイァバ３７，３８
のモードフィールド径＝８μｍ、正の非線形屈折率ｎ2P
＝３．２×１０-20 ｍ2 ／Ｗ、損失α＝０．２ｄＢ／ｋ
ｍ、出力光ピーク強度＋２０ｄＢｍとした。
用の構成説明図であり、３１は光送信部、３２は光受信
部、３３，３４は光増幅部、３５，３６は負の非線形屈
折率を有する物質からなる光伝送路部、３７，３８は光
ファイバであり、伝送速度は１０Ｇｂ／ｓ、光伝送路部
３５，３６の有効距離ＬNeff＝２ｍ、負の非線形屈折率
ｎ2N＝−ｎ2P×１０4 ×０．５、光フイァバ３７，３８
のモードフィールド径＝８μｍ、正の非線形屈折率ｎ2P
＝３．２×１０-20 ｍ2 ／Ｗ、損失α＝０．２ｄＢ／ｋ
ｍ、出力光ピーク強度＋２０ｄＢｍとした。
【００２８】図５は光ファイバの分散が＋１ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍの場合のシミュレーション結果を示し、（Ａ）は
光伝送路部３５，３６を接続しない場合のアイパターン
を示し、（Ｂ）は光伝送路部３５，３６を接続した場合
のアイパターンを示す。この図５の（Ａ），（Ｂ）を比
較すれば明らかなように、負の非線形屈折率を有する物
質からなる光伝送路部３５，３６を設けることにより、
ＳＰＭを抑圧し、光信号の波形劣化を防止することがで
きる。
／ｋｍの場合のシミュレーション結果を示し、（Ａ）は
光伝送路部３５，３６を接続しない場合のアイパターン
を示し、（Ｂ）は光伝送路部３５，３６を接続した場合
のアイパターンを示す。この図５の（Ａ），（Ｂ）を比
較すれば明らかなように、負の非線形屈折率を有する物
質からなる光伝送路部３５，３６を設けることにより、
ＳＰＭを抑圧し、光信号の波形劣化を防止することがで
きる。
【００２９】又図６は光ファイバの分散が−２ｐｓ／ｎ
ｍ／ｋｍの場合のシミュレーション結果を示し、（Ａ）
は光伝送路部３５，３６を接続しない場合のアイパター
ンを示し、（Ｂ）は光伝送路部３５，３６を接続した場
合のアイパターンを示す。このシミュレーション結果に
於いても、負の非線形屈折率を有する物質からなる光伝
送路部３５，３６を設けることにより、ＳＰＭを抑圧
し、光信号の波形劣化を防止することができる。
ｍ／ｋｍの場合のシミュレーション結果を示し、（Ａ）
は光伝送路部３５，３６を接続しない場合のアイパター
ンを示し、（Ｂ）は光伝送路部３５，３６を接続した場
合のアイパターンを示す。このシミュレーション結果に
於いても、負の非線形屈折率を有する物質からなる光伝
送路部３５，３６を設けることにより、ＳＰＭを抑圧
し、光信号の波形劣化を防止することができる。
【００３０】図７はＳＰＭによる角周波数変化の説明図
であり、（ａ）は光強度Ｉ（ｔ）のＮＲＺの光信号の一
例を示し、この光信号が、長さＺ＝ＬN の負の非線形屈
折率（ｎ2 ＜０）を有する物質からなる光伝送路部と、
長さＺ＝ＬP の正の非線形屈折率（ｎ2 ＞０）を有する
物質からなる光伝送路部とを伝播した時、Ｚ＝ＬN に於
ける周波数変化、即ち、負の非線形屈折率を有する物質
からなる光伝送路部を伝播した光信号の角周波数変化δ
ω（ｔ）1 は（ｂ）に示すものとなり、又Ｚ＝ＬN から
Ｚ＝ＬP に於ける周波数変化、即ち、正の非線形屈折率
を有する物質からなる光伝送路部のみを伝播した光信号
の角周波数変化δω（ｔ）2 は（ｃ）に示すものとな
る。
であり、（ａ）は光強度Ｉ（ｔ）のＮＲＺの光信号の一
例を示し、この光信号が、長さＺ＝ＬN の負の非線形屈
折率（ｎ2 ＜０）を有する物質からなる光伝送路部と、
長さＺ＝ＬP の正の非線形屈折率（ｎ2 ＞０）を有する
物質からなる光伝送路部とを伝播した時、Ｚ＝ＬN に於
ける周波数変化、即ち、負の非線形屈折率を有する物質
からなる光伝送路部を伝播した光信号の角周波数変化δ
ω（ｔ）1 は（ｂ）に示すものとなり、又Ｚ＝ＬN から
Ｚ＝ＬP に於ける周波数変化、即ち、正の非線形屈折率
を有する物質からなる光伝送路部のみを伝播した光信号
の角周波数変化δω（ｔ）2 は（ｃ）に示すものとな
る。
【００３１】従って、Ｚ＝０からＺ＝ＬN ＋ＬP に伝播
した光信号の角周波数変化は（ｄ）に示すものとなり、
その角周波数変化δω（ｔ）は、δω（ｔ）＝δω
（ｔ）1＋δω（ｔ）2 となる。この場合、（８）式の
条件を満足するように構成した時に、（ｄ）に示すよう
に、最大角周波数変化δωmax は、負の非線形屈折率を
有する物質からなる光伝送路部を設けない場合に比較し
て、約１／２に低減することができる。
した光信号の角周波数変化は（ｄ）に示すものとなり、
その角周波数変化δω（ｔ）は、δω（ｔ）＝δω
（ｔ）1＋δω（ｔ）2 となる。この場合、（８）式の
条件を満足するように構成した時に、（ｄ）に示すよう
に、最大角周波数変化δωmax は、負の非線形屈折率を
有する物質からなる光伝送路部を設けない場合に比較し
て、約１／２に低減することができる。
【００３２】図８は光信号と角周波数変化との関係説明
図であり、（ａ）は、縦軸をＩ／Ｉ MAX 、横軸をｔ／Ｔ
0 とし、光信号波形をスーパーガウス波形（ｍ＝２）と
した場合を示し、（ｂ）は、縦軸をω・Ｔ0 、横軸をｔ
／Ｔ0 として、光信号速度を１０Ｇｂ／ｓ、光信号強度
を１３ｄＢｍとした時、負の非線形屈折率を有する物質
からなる光伝送路部による角周波数変化を示す。このよ
うな負のＳＰＭを与えることは、チャーピングを発生さ
せることであり、その量をブリユアン帯域幅より広くす
ることにより、ＳＢＳによる閾値を上昇することができ
る。
図であり、（ａ）は、縦軸をＩ／Ｉ MAX 、横軸をｔ／Ｔ
0 とし、光信号波形をスーパーガウス波形（ｍ＝２）と
した場合を示し、（ｂ）は、縦軸をω・Ｔ0 、横軸をｔ
／Ｔ0 として、光信号速度を１０Ｇｂ／ｓ、光信号強度
を１３ｄＢｍとした時、負の非線形屈折率を有する物質
からなる光伝送路部による角周波数変化を示す。このよ
うな負のＳＰＭを与えることは、チャーピングを発生さ
せることであり、その量をブリユアン帯域幅より広くす
ることにより、ＳＢＳによる閾値を上昇することができ
る。
【００３３】前述のように、光信号速度を１０Ｇｂ／
ｓ、光信号強度を１３ｄＢｍ、光信号波形をスーパーガ
ウス波形とした時、ＳＢＳによる閾値は、ＮＲＺ光信号
でｍ＝２の場合は２ｄＢ上昇し、ｍ＝３の場合は１．７
ｄＢ上昇した。又ＲＺ光信号でｍ＝２の場合は７ｄＢ上
昇し、ｍ＝３の場合は４．５ｄＢ上昇した。即ち、特別
な位相変調駆動手段を設けなくても、負の非線形屈折率
を有する物質からなる光伝送路部を設けるることによっ
て負のＳＰＭを与え、それによる周波数変化を大きくし
て、位相変調した場合と等価なスペクトルの広がりを得
ることができるから、ＳＰＭ抑圧と共に、ＳＢＳによる
閾値を上昇することができる。
ｓ、光信号強度を１３ｄＢｍ、光信号波形をスーパーガ
ウス波形とした時、ＳＢＳによる閾値は、ＮＲＺ光信号
でｍ＝２の場合は２ｄＢ上昇し、ｍ＝３の場合は１．７
ｄＢ上昇した。又ＲＺ光信号でｍ＝２の場合は７ｄＢ上
昇し、ｍ＝３の場合は４．５ｄＢ上昇した。即ち、特別
な位相変調駆動手段を設けなくても、負の非線形屈折率
を有する物質からなる光伝送路部を設けるることによっ
て負のＳＰＭを与え、それによる周波数変化を大きくし
て、位相変調した場合と等価なスペクトルの広がりを得
ることができるから、ＳＰＭ抑圧と共に、ＳＢＳによる
閾値を上昇することができる。
【００３４】本発明は前述の実施例にのみ限定されるも
のではなく、種々付加変更することができるものであ
り、負の非線形屈折率を有する各種の物質を用いて、伝
送路部３，１３，２３を構成することができるものであ
る。又光増幅部と組合せた場合は、比較的短い長さでＳ
ＰＭを抑圧できるから、損失が多少大きい物質でも使用
できることになる。又図１に示す光伝送路部２，３から
なる光伝送路１に、図２又は図３に示す光増幅器１１，
２１を設けることも可能である。
のではなく、種々付加変更することができるものであ
り、負の非線形屈折率を有する各種の物質を用いて、伝
送路部３，１３，２３を構成することができるものであ
る。又光増幅部と組合せた場合は、比較的短い長さでＳ
ＰＭを抑圧できるから、損失が多少大きい物質でも使用
できることになる。又図１に示す光伝送路部２，３から
なる光伝送路１に、図２又は図３に示す光増幅器１１，
２１を設けることも可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光伝送
路１を、正の非線形屈折率を有する物質からなる光伝送
路部２と、負の非線形屈折率を有する物質からなる光伝
送路部３とを組合せて構成したものであり、光強度変調
や雑音光等による光強度変化に伴う周波数変化を抑制
し、それによって、光信号波形の劣化を防止することが
できる利点がある。その場合、周波数変化の逆の変化を
与える位相変調等の為の能動素子を含む駆動手段を必要
としないから、簡単な構成でＳＰＭを抑圧できる利点が
ある。
路１を、正の非線形屈折率を有する物質からなる光伝送
路部２と、負の非線形屈折率を有する物質からなる光伝
送路部３とを組合せて構成したものであり、光強度変調
や雑音光等による光強度変化に伴う周波数変化を抑制
し、それによって、光信号波形の劣化を防止することが
できる利点がある。その場合、周波数変化の逆の変化を
与える位相変調等の為の能動素子を含む駆動手段を必要
としないから、簡単な構成でＳＰＭを抑圧できる利点が
ある。
【００３６】又光伝送システムに於ける光増幅器を、負
の非線形屈折率を有する物質からなる光伝送路部と光増
幅部とを組合せて構成し、正の非線形屈折率を有する物
質からなる光ファイバ等の光伝送路部のＳＰＭを抑圧す
ることができる。従って、光信号を直接増幅する光ファ
イバ増幅器や半導体光増幅器等により、波形整形するこ
となく中継増幅して、長距離の光伝送システムを構成す
ることが容易となる利点がある。
の非線形屈折率を有する物質からなる光伝送路部と光増
幅部とを組合せて構成し、正の非線形屈折率を有する物
質からなる光ファイバ等の光伝送路部のＳＰＭを抑圧す
ることができる。従って、光信号を直接増幅する光ファ
イバ増幅器や半導体光増幅器等により、波形整形するこ
となく中継増幅して、長距離の光伝送システムを構成す
ることが容易となる利点がある。
【００３７】又複数の光増幅部と非線形屈折率を有する
物質からなる光伝送路部とを組合せて、前段の光増幅部
により光伝送路に入力する光強度を制御して、所望の負
のＳＰＭを与え、後段の光増幅部により光増幅器として
の所望の利得が得られるようにその利得を制御すること
ができるから、光ファイバ等による光伝送路の特性に対
応して負のＳＰＭを与えることが容易となる利点があ
る。
物質からなる光伝送路部とを組合せて、前段の光増幅部
により光伝送路に入力する光強度を制御して、所望の負
のＳＰＭを与え、後段の光増幅部により光増幅器として
の所望の利得が得られるようにその利得を制御すること
ができるから、光ファイバ等による光伝送路の特性に対
応して負のＳＰＭを与えることが容易となる利点があ
る。
【００３８】更に、非線形屈折率による光信号の周波数
変化を利用して、ＳＢＳによる閾値を上昇することがで
きる。その場合も、スペクトルを拡げる為の位相変調の
為の能動素子等を含む駆動手段を必要としない利点があ
り、従って、経済的な構成により、入力光強度の上昇を
図ることができるので、長距離光伝送システムを容易に
構成することができる利点がある。
変化を利用して、ＳＢＳによる閾値を上昇することがで
きる。その場合も、スペクトルを拡げる為の位相変調の
為の能動素子等を含む駆動手段を必要としない利点があ
り、従って、経済的な構成により、入力光強度の上昇を
図ることができるので、長距離光伝送システムを容易に
構成することができる利点がある。
【図１】本発明の実施例の説明図である。
【図２】本発明の一実施例の光増幅器の説明図である。
【図３】本発明の他の実施例の光増幅器の説明図であ
る。
る。
【図４】本発明の実施例のシミュレーション用の構成説
明図である。
明図である。
【図５】シミュレーション結果の説明図である。
【図６】シミュレーション結果の説明図である。
【図７】ＳＰＭによる角周波数変化の説明図である。
【図８】光信号と角周波数変化との関係説明図である。
【図９】従来例の光伝送システムの説明図である。
【図１０】従来例のＳＰＭ又はＳＢＳ抑圧の為の構成の
説明図である。
説明図である。
１ 光伝送路 ２ 正の非線形屈折率を有する物質からなる光伝送路部 ３ 負の非線形屈折率を有する物質からなる光伝送路部 ４ 光送信部 ５ 光受信部
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/108 8934−4Ｍ Ｈ０４Ｂ 10/18 10/12
Claims (3)
- 【請求項１】 光信号を光ファイバからなる光伝送路を
介して伝送する光伝送システムに於いて、 前記光伝送路（１）を、伝送される光信号の強度に対し
て非線形屈折率が正の値を有する物質からなる光伝送路
部（２）と、負の値を有する物質からなる光伝送路部
（３）とを組合せて構成したことを特徴とする光伝送シ
ステム。 - 【請求項２】 光増幅部と、負の非線形屈折率を有する
物質からなる光伝送路部とを組合せて、前記光伝送シス
テムによる光信号を増幅することを特徴とする光増幅
器。 - 【請求項３】 利得制御が可能の複数の光増幅部と、該
光増幅部間に接続した負の非線形屈折率を有する物質か
らなる光伝送路部とを組合せて、自己位相変調の量を制
御可能の構成としたことを特徴とする請求項２記載の光
増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4142908A JPH05333389A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 光伝送システム及び光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4142908A JPH05333389A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 光伝送システム及び光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05333389A true JPH05333389A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15326416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4142908A Withdrawn JPH05333389A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 光伝送システム及び光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05333389A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10284775A (ja) * | 1997-04-09 | 1998-10-23 | Toshiba Corp | 固体レーザ装置 |
| WO2002095486A1 (fr) * | 2001-05-18 | 2002-11-28 | Nikon Corporation | Dispositif de source lumineuse et dispositif de rayonnement lumineux, ainsi que leur procede de fabrication |
| JP2005033584A (ja) * | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Nec Corp | 誘導ブリルアン散乱抑圧装置及びこれを用いた光ファイバ伝送システム |
-
1992
- 1992-06-03 JP JP4142908A patent/JPH05333389A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10284775A (ja) * | 1997-04-09 | 1998-10-23 | Toshiba Corp | 固体レーザ装置 |
| WO2002095486A1 (fr) * | 2001-05-18 | 2002-11-28 | Nikon Corporation | Dispositif de source lumineuse et dispositif de rayonnement lumineux, ainsi que leur procede de fabrication |
| JP2005033584A (ja) * | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Nec Corp | 誘導ブリルアン散乱抑圧装置及びこれを用いた光ファイバ伝送システム |
| JP4654570B2 (ja) * | 2003-07-07 | 2011-03-23 | 日本電気株式会社 | 誘導ブリルアン散乱抑圧装置及びこれを用いた光ファイバ伝送システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |