JPH06224503A - 光通信システムにおける励起ブリリュアン散乱の抑制方法 - Google Patents
光通信システムにおける励起ブリリュアン散乱の抑制方法Info
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- JPH06224503A JPH06224503A JP5288773A JP28877393A JPH06224503A JP H06224503 A JPH06224503 A JP H06224503A JP 5288773 A JP5288773 A JP 5288773A JP 28877393 A JP28877393 A JP 28877393A JP H06224503 A JPH06224503 A JP H06224503A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2537—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to scattering processes, e.g. Raman or Brillouin scattering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/02—ASE (amplified spontaneous emission), noise; Reduction thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S2301/03—Suppression of nonlinear conversion, e.g. specific design to suppress for example stimulated brillouin scattering [SBS], mainly in optical fibres in combination with multimode pumping
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 既存の光ファイバ通信システムにおいて、励
起ブリリュアン散乱を抑制する方法を提供すること。 【構成】 光ソースから、光ファイバを介して、固定感
受性バンド幅を有する光受信器に情報符号化光信号が伝
送される光通信システムにおける励起ブリリュアン散乱
を抑制する方法において、レーザの出力を振動させる為
に、交流波を用いる。この交流波の周波数は、光ファイ
バに接続される受信機のカットオフ周波数より極めて低
く、しかし、ブリリュアンゲインを抑制する程度に高
い。この振動により、前記情報符号化光信号が、光受信
器の感受性のバンド幅の外側の周波数で周波数変調さ
れ、情報符号化光信号のライン幅を増加させることを特
徴とする。
起ブリリュアン散乱を抑制する方法を提供すること。 【構成】 光ソースから、光ファイバを介して、固定感
受性バンド幅を有する光受信器に情報符号化光信号が伝
送される光通信システムにおける励起ブリリュアン散乱
を抑制する方法において、レーザの出力を振動させる為
に、交流波を用いる。この交流波の周波数は、光ファイ
バに接続される受信機のカットオフ周波数より極めて低
く、しかし、ブリリュアンゲインを抑制する程度に高
い。この振動により、前記情報符号化光信号が、光受信
器の感受性のバンド幅の外側の周波数で周波数変調さ
れ、情報符号化光信号のライン幅を増加させることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光伝送システムに関し、
特に、低損失光ファイバ伝送パスの伝送能力を向上させ
る方法に関する。
特に、低損失光ファイバ伝送パスの伝送能力を向上させ
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハイパワーで狭いライン幅のレーザ光ソ
ースと低損失シングルモード光ファイバを組み合わせて
用いることにより、非線形光ファイバに関連した現象に
起因するビットエラーレートと信号の劣化が発生し、こ
れは従来の光ファイバシステムにおいては、不可欠な欠
点であった。この非線形現象には、励起ブリリュアン散
乱（stimulated Brillouin scattering、「ＳＢ
Ｓ」）、励起ラマン散乱、自己位相変調と、複数の光チ
ャンネルが関連する場合には、位相交差変調と４個のフ
ォトン混合が含まれる。
ースと低損失シングルモード光ファイバを組み合わせて
用いることにより、非線形光ファイバに関連した現象に
起因するビットエラーレートと信号の劣化が発生し、こ
れは従来の光ファイバシステムにおいては、不可欠な欠
点であった。この非線形現象には、励起ブリリュアン散
乱（stimulated Brillouin scattering、「ＳＢ
Ｓ」）、励起ラマン散乱、自己位相変調と、複数の光チ
ャンネルが関連する場合には、位相交差変調と４個のフ
ォトン混合が含まれる。
【０００３】ファイバ内のブリリュアン散乱は、音響波
長により導入される局部的屈折率変化によりフォトンが
散乱されることから発生する。この屈折率の変化は、光
ファイバのコアを形成するガラス格子内の音響振動が原
因である。さらに、非線形系の光強度に対する屈折率の
依存性にも起因し、光ファイバ内の光強度の存在により
格子振動を引き起こし、これは、また音響波を引き起こ
し、その結果、光を散乱させる。集中前進伝播信号（ポ
ンプ信号と称する）からの光は、後退伝播、すなわち、
「Stokes」信号に対し、ゲンイを提供できる。この説明
は、ＳＢＳに対する従来の記述である。ＳＢＳのしきい
パワー（ＰSBS）は、入力光ポンプ信号パワー
（Ｐpump）のレベルとして、任意に決定され、そのパワ
ーでもって、後退「Stokes」信号のパワー（ＰStokes）
は、光ファイバの入力点で、Ｐpumpに等しくなる。ＳＢ
Ｓしきいパワーは、光ファイバに沿って伝播する光のラ
イン幅とともに増加する。このため、ＳＢＳの悪影響に
対する考察は、狭ライン幅のレーザソースが実現するま
では考えられなかった。しかし、現在狭ライン幅レーザ
が簡単に入手できるようになると、そして、このような
レーザは、将来の光伝送システムの光ソース光へなるに
つれて、ＳＢＳは、比較的低入力パワーレベルにおい
て、信号の劣化に対する大きな原因となる可能性があ
る。
長により導入される局部的屈折率変化によりフォトンが
散乱されることから発生する。この屈折率の変化は、光
ファイバのコアを形成するガラス格子内の音響振動が原
因である。さらに、非線形系の光強度に対する屈折率の
依存性にも起因し、光ファイバ内の光強度の存在により
格子振動を引き起こし、これは、また音響波を引き起こ
し、その結果、光を散乱させる。集中前進伝播信号（ポ
ンプ信号と称する）からの光は、後退伝播、すなわち、
「Stokes」信号に対し、ゲンイを提供できる。この説明
は、ＳＢＳに対する従来の記述である。ＳＢＳのしきい
パワー（ＰSBS）は、入力光ポンプ信号パワー
（Ｐpump）のレベルとして、任意に決定され、そのパワ
ーでもって、後退「Stokes」信号のパワー（ＰStokes）
は、光ファイバの入力点で、Ｐpumpに等しくなる。ＳＢ
Ｓしきいパワーは、光ファイバに沿って伝播する光のラ
イン幅とともに増加する。このため、ＳＢＳの悪影響に
対する考察は、狭ライン幅のレーザソースが実現するま
では考えられなかった。しかし、現在狭ライン幅レーザ
が簡単に入手できるようになると、そして、このような
レーザは、将来の光伝送システムの光ソース光へなるに
つれて、ＳＢＳは、比較的低入力パワーレベルにおい
て、信号の劣化に対する大きな原因となる可能性があ
る。
【０００４】従来のＳＢＳの抑制方法は、共鳴レーザ
（exotic laser）を使用し、あるいは、伝送媒体とし
て、特別に製造された光ファイバを採用する必要があっ
た。しかし、このような方法は、既存の光ファイバシス
テムおよび市販のレーザとともに用いるには、実際的な
解決方法ではない。ＳＢＳが発生してしまうようなパワ
ーしきい値を増加させる別の方法は、光ファイバシステ
ムを介して伝播する信号を生成するために、ライン幅を
増加させるようなレーザを使用しなければならない。し
かし、この方法は、伝播する光信号の分散特性を劣化さ
せることになるライン幅を増加させるものとして好まし
くない。
（exotic laser）を使用し、あるいは、伝送媒体とし
て、特別に製造された光ファイバを採用する必要があっ
た。しかし、このような方法は、既存の光ファイバシス
テムおよび市販のレーザとともに用いるには、実際的な
解決方法ではない。ＳＢＳが発生してしまうようなパワ
ーしきい値を増加させる別の方法は、光ファイバシステ
ムを介して伝播する信号を生成するために、ライン幅を
増加させるようなレーザを使用しなければならない。し
かし、この方法は、伝播する光信号の分散特性を劣化さ
せることになるライン幅を増加させるものとして好まし
くない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、既存の光ファイバ通信システムにおいて、ＳＢＳを
抑制する方法を提供することである。
は、既存の光ファイバ通信システムにおいて、ＳＢＳを
抑制する方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の方法によれば、
従来のＳＢＳを抑制する欠点を解決する為に、光ファイ
バを伝播する光信号を生成させる従来の半導体レーザを
直接変調する。この変調は、レーザ出力を振動（dithe
r）させるような交互の波形を用いることにより達成で
きる。この交互の波形の特定の周波数は、光ファイバに
接続される受信器の低周波数カットオフよりも遥かに低
いが、しかし、ブリリュアンゲインを抑制するのに十分
なほど高くなるよう選択される。、この振動は、レーザ
が、周波数変調されるようになり、それにより、レーザ
の出力の有効ライン幅を拡大し、このＳＢＳパワーしき
い値を増加させることになる。
従来のＳＢＳを抑制する欠点を解決する為に、光ファイ
バを伝播する光信号を生成させる従来の半導体レーザを
直接変調する。この変調は、レーザ出力を振動（dithe
r）させるような交互の波形を用いることにより達成で
きる。この交互の波形の特定の周波数は、光ファイバに
接続される受信器の低周波数カットオフよりも遥かに低
いが、しかし、ブリリュアンゲインを抑制するのに十分
なほど高くなるよう選択される。、この振動は、レーザ
が、周波数変調されるようになり、それにより、レーザ
の出力の有効ライン幅を拡大し、このＳＢＳパワーしき
い値を増加させることになる。
【０００７】
【実施例】従来技術（例えば、Y.Aoki,K.Tajima,I.Mito
らによる「光通信システムにおける励起ブリリュアン散
乱に起因するシングルモード光ファイバの入力パワーの
限界」、J.lightwave Technol.,vol.6,no.5,p.710（１
９８８年５月））において、公知のように連続波（Ｃ
Ｗ）ポンプ光（ＰCW SBS）に対するＳＢＳしきいパワー
は、有効伝送光ファイバのコア領域Ａeffと有効伝送フ
ァイバ長ＬeffとＳＢＳプロセスに対するゲイン係数ｇ0
で表すことができる。有限ライン幅△νpと自然放射ブ
リリュアンライン幅△νBを有するポンプレーザから発
生するＣＷ信号を伝送する長距離光ファイバに対して
は、ＳＢＳパワーしきい値は、次式で与えられる。 上記の式において、このポンプ信号は、ランダムに極性
化され、Ｌeffは、（１−ｅ-αL）／α＝１／αで近似
され（この等式も近似である）、ここで、αは光減衰常
数で、Ｌは実光ファイバ長であるとする。一般的にシン
グルモード光ファイバにおいては、Ａeff＝８０μｍ2、
α＝０．２２ｄＢ／ｋｍ、Ｌeff＝１０ｌｏｇ10ｅ／α
＝１９．７４ｋｍ、ｇ0＝４×１０-9ｃｍ／Ｗであり、
このＳＢＳしきいパワーは、約４．２５ｍＷ（△νB／
△νp＜＜１）である。有限ライン幅△νpが増加するに
つれて、ＳＢＳしきいパワーも増加する。
らによる「光通信システムにおける励起ブリリュアン散
乱に起因するシングルモード光ファイバの入力パワーの
限界」、J.lightwave Technol.,vol.6,no.5,p.710（１
９８８年５月））において、公知のように連続波（Ｃ
Ｗ）ポンプ光（ＰCW SBS）に対するＳＢＳしきいパワー
は、有効伝送光ファイバのコア領域Ａeffと有効伝送フ
ァイバ長ＬeffとＳＢＳプロセスに対するゲイン係数ｇ0
で表すことができる。有限ライン幅△νpと自然放射ブ
リリュアンライン幅△νBを有するポンプレーザから発
生するＣＷ信号を伝送する長距離光ファイバに対して
は、ＳＢＳパワーしきい値は、次式で与えられる。 上記の式において、このポンプ信号は、ランダムに極性
化され、Ｌeffは、（１−ｅ-αL）／α＝１／αで近似
され（この等式も近似である）、ここで、αは光減衰常
数で、Ｌは実光ファイバ長であるとする。一般的にシン
グルモード光ファイバにおいては、Ａeff＝８０μｍ2、
α＝０．２２ｄＢ／ｋｍ、Ｌeff＝１０ｌｏｇ10ｅ／α
＝１９．７４ｋｍ、ｇ0＝４×１０-9ｃｍ／Ｗであり、
このＳＢＳしきいパワーは、約４．２５ｍＷ（△νB／
△νp＜＜１）である。有限ライン幅△νpが増加するに
つれて、ＳＢＳしきいパワーも増加する。
【０００８】ライン幅とＳＢＳしきいパワーとの間の同
様な関係は、変調光信号、例えば、光通信ネットワーク
内で伝送されるデジタル符号化信号についても当てはま
る。このようなデジタル信号においては、長距離光ファ
イバにおけるＳＢＳゲインは、ポンプスペクトルライン
幅と自然放射ブリリュアンライン幅との間のたたみ込み
関数として与えられる。ポンプ周波数スペクトルがわか
ると、ロレエンツブリリュアンライン幅（△νB）を仮
定すると、変調光信号に対するゲインとＳＢＳしきいパ
ワーとが決定できる。デジタル通信システムにおいて
は、光ポンプ信号は、一般的に振幅変調（amplitude-sh
ift-key、「ＡＳＫ」）で半膜密度疑似ランダム信号と
ともに変調される。ノンリタントツーゼロ（non-retern
-to-zero）データフォーマットのような特別な場合にお
いては、この場合は平均ポンプパワーはＣＷパワーに等
しく。このＳＢＳしきいパワーは以下の式で与えられ
る。 ここで、ｆ0はビット繰り返しレートである。高ビット
レートシステム△νB／ｆ0＝０の場合には、上記の式
は、このＳＢＳしきいパワーレベルにおいて、二倍の増
加（two fold increase）を示す。直観的にスペクトル
的に純粋なポンプキャリアとして予測されるこの結果
は、全ＣＷポンプエネルギーの半分を含んている。この
ＣＷの場合のように、自然放射ブリリュアンライン幅△
νpの増加は、ＳＢＳしきいパワーの増加となる。
様な関係は、変調光信号、例えば、光通信ネットワーク
内で伝送されるデジタル符号化信号についても当てはま
る。このようなデジタル信号においては、長距離光ファ
イバにおけるＳＢＳゲインは、ポンプスペクトルライン
幅と自然放射ブリリュアンライン幅との間のたたみ込み
関数として与えられる。ポンプ周波数スペクトルがわか
ると、ロレエンツブリリュアンライン幅（△νB）を仮
定すると、変調光信号に対するゲインとＳＢＳしきいパ
ワーとが決定できる。デジタル通信システムにおいて
は、光ポンプ信号は、一般的に振幅変調（amplitude-sh
ift-key、「ＡＳＫ」）で半膜密度疑似ランダム信号と
ともに変調される。ノンリタントツーゼロ（non-retern
-to-zero）データフォーマットのような特別な場合にお
いては、この場合は平均ポンプパワーはＣＷパワーに等
しく。このＳＢＳしきいパワーは以下の式で与えられ
る。 ここで、ｆ0はビット繰り返しレートである。高ビット
レートシステム△νB／ｆ0＝０の場合には、上記の式
は、このＳＢＳしきいパワーレベルにおいて、二倍の増
加（two fold increase）を示す。直観的にスペクトル
的に純粋なポンプキャリアとして予測されるこの結果
は、全ＣＷポンプエネルギーの半分を含んている。この
ＣＷの場合のように、自然放射ブリリュアンライン幅△
νpの増加は、ＳＢＳしきいパワーの増加となる。
【０００９】ポンプレーザのバイアス電流を振動させる
ことにより、そのレーザの光出力は、他の如何なる変調
（例えば、デジタル情報符号化、あるいはアナログ情報
符号化）から独立して、周波数変調される。この周波数
変調は、レーザの有効ライン幅を増加させる働きをす
る。この有限ライン幅△νpは、レーザの一定の物理的
特性の関数であるが、実際には一定である。レーザのバ
イアス電流の振動が、レーザの出力信号の波長が非振動
レーザにより生成される全出力波長に周期的にシフトす
る。これにより、非振動レーザのライン幅△νpを中心
のある範囲にわたって、出力ライン幅を拡散させ、そし
て、この振動周波数は、受信器バンド幅の外側にあるの
で、この出力信号は、分散が存在しても劣化しない。レ
ーザバイアス電流の振動は、レーザ出力に振動を引き起
こす交互の波形を用いることにより実現できる。図１
は、この機能を実現する本発明の回路であり、信号生成
器１０１により生成される周波数ｆの交互波形を用い
て、電流生成器１０３により、ポンプレーザ１０２に供
給されるバイアス電圧を変調する。
ことにより、そのレーザの光出力は、他の如何なる変調
（例えば、デジタル情報符号化、あるいはアナログ情報
符号化）から独立して、周波数変調される。この周波数
変調は、レーザの有効ライン幅を増加させる働きをす
る。この有限ライン幅△νpは、レーザの一定の物理的
特性の関数であるが、実際には一定である。レーザのバ
イアス電流の振動が、レーザの出力信号の波長が非振動
レーザにより生成される全出力波長に周期的にシフトす
る。これにより、非振動レーザのライン幅△νpを中心
のある範囲にわたって、出力ライン幅を拡散させ、そし
て、この振動周波数は、受信器バンド幅の外側にあるの
で、この出力信号は、分散が存在しても劣化しない。レ
ーザバイアス電流の振動は、レーザ出力に振動を引き起
こす交互の波形を用いることにより実現できる。図１
は、この機能を実現する本発明の回路であり、信号生成
器１０１により生成される周波数ｆの交互波形を用い
て、電流生成器１０３により、ポンプレーザ１０２に供
給されるバイアス電圧を変調する。
【００１０】図２Ａ−Ｃは、レーザバイアス電流を振動
させることにより、有効ライン幅を拡大するグラフを表
す。一般的な分散型フィードバックレーザ（distribute
d feedback「ＤＦＢ」）がある電流Ｉ0でバイアスされ
た光スペクトルの代表的な点が図２Ａに示されている。
このレーザは、カーブ２０１により表される固定ライン
幅を有する光出力信号を生成し、その中心は波長λ0で
ある。図２Ｂは、電流レベルＩ0−△Ｉ（カーブ２０
２）とＩ0＋△Ｉ（カーブ２０３）によってバイアスさ
れた同一レーザの光スペクトル点を表す。同図に示され
るように、出力信号波長は、バイアス電流の変化によっ
て△λだけシフトする。このバイアス電流が振動して、
周期的にＩ0＋△ＩとＩ0−△Ｉの間で変化すると、この
レーザの光出力は全体的な時間にわたって外観した場合
には、波長λを中心に広がったライン幅を有する（図２
Ｃのカーブ２０４）。
させることにより、有効ライン幅を拡大するグラフを表
す。一般的な分散型フィードバックレーザ（distribute
d feedback「ＤＦＢ」）がある電流Ｉ0でバイアスされ
た光スペクトルの代表的な点が図２Ａに示されている。
このレーザは、カーブ２０１により表される固定ライン
幅を有する光出力信号を生成し、その中心は波長λ0で
ある。図２Ｂは、電流レベルＩ0−△Ｉ（カーブ２０
２）とＩ0＋△Ｉ（カーブ２０３）によってバイアスさ
れた同一レーザの光スペクトル点を表す。同図に示され
るように、出力信号波長は、バイアス電流の変化によっ
て△λだけシフトする。このバイアス電流が振動して、
周期的にＩ0＋△ＩとＩ0−△Ｉの間で変化すると、この
レーザの光出力は全体的な時間にわたって外観した場合
には、波長λを中心に広がったライン幅を有する（図２
Ｃのカーブ２０４）。
【００１１】図３は、５Ｇｂ／ｓでデジタル符号化し、
１５５８ｎｍの光信号が６０ｋｍの長さの光ファイバ内
を伝播したビットエラーレート（ＢＥＲ）を測定した実
験結果を表すグラフである。定常状態（振動していな
い）のバイアス条件において、ＤＦＢレーザ信号により
生成される自然ライン幅Δνp、は３５ＭＨｚである。
図２に示されるように、＋１５．５ｄＢｍの入力パワー
に対して、光ファイバを伝播した信号からは、ＢＥＲ
は、１×１０-8と１×１０-9との間で、この入力パワー
レベルを＋１４ｄＢｍに減少すると、ＢＥＲは、１×１
０-11と１×１０-12との間に減少する。入力パワーを＋
１２ｄＢｍに減少すると、６０ｋｍの長さの光ファイバ
のＳＢＳパワーしきい値以下のレベルにおいては、ＢＥ
Ｒは、１×１０-14に減少する。高パワーレベルにおい
て、ＳＢＳの影響を抑制するため、このＤＦＢレーザの
ライン幅は小さな低周波正方形波形信号とともに、レー
ザバイアス電流を直接変調することによって拡大でき
る。図４は、非振動レーザ（有効ライン幅は３５ＭＨ
ｚ）により生成された＋１５．５ｄＢｍ、１５５８ｎｍ
光信号に対するＢＥＲ性能と、レーザバイアスの振動の
結果により生成された有効ライン幅８０ＭＨｚと１６０
ＭＨｚを有する＋１５．５ｄＢｍ信号に対するＢＥＲを
表す。同図からわかるように、１６０ＭＨｚの有効ライ
ン幅では、ＢＥＲは、１×１０-14に減少する。この値
は光ファイバのＳＢＳしきい値以下のパワーレベルにお
いて、非振動信号を用いて達成できるものと同一レベル
である。
１５５８ｎｍの光信号が６０ｋｍの長さの光ファイバ内
を伝播したビットエラーレート（ＢＥＲ）を測定した実
験結果を表すグラフである。定常状態（振動していな
い）のバイアス条件において、ＤＦＢレーザ信号により
生成される自然ライン幅Δνp、は３５ＭＨｚである。
図２に示されるように、＋１５．５ｄＢｍの入力パワー
に対して、光ファイバを伝播した信号からは、ＢＥＲ
は、１×１０-8と１×１０-9との間で、この入力パワー
レベルを＋１４ｄＢｍに減少すると、ＢＥＲは、１×１
０-11と１×１０-12との間に減少する。入力パワーを＋
１２ｄＢｍに減少すると、６０ｋｍの長さの光ファイバ
のＳＢＳパワーしきい値以下のレベルにおいては、ＢＥ
Ｒは、１×１０-14に減少する。高パワーレベルにおい
て、ＳＢＳの影響を抑制するため、このＤＦＢレーザの
ライン幅は小さな低周波正方形波形信号とともに、レー
ザバイアス電流を直接変調することによって拡大でき
る。図４は、非振動レーザ（有効ライン幅は３５ＭＨ
ｚ）により生成された＋１５．５ｄＢｍ、１５５８ｎｍ
光信号に対するＢＥＲ性能と、レーザバイアスの振動の
結果により生成された有効ライン幅８０ＭＨｚと１６０
ＭＨｚを有する＋１５．５ｄＢｍ信号に対するＢＥＲを
表す。同図からわかるように、１６０ＭＨｚの有効ライ
ン幅では、ＢＥＲは、１×１０-14に減少する。この値
は光ファイバのＳＢＳしきい値以下のパワーレベルにお
いて、非振動信号を用いて達成できるものと同一レベル
である。
【００１２】光ファイバの有効長全体にわたって、完全
なＳＢＳ抑制を達成するためには、振動周波数は、ｃ／
２ｎＬeff（ｎは光ファイバの屈折率）以下でなければ
ならない。有効長が１７ｋｍで、屈折率が１．４５の光
ファイバに対しては、この最小振動周波数は約６ｋＨｚ
である。この最小振動周波数によりブリリュアンゲイン
の絶対光周波数は、光ファイバの伝送時間に等しい時間
でシフトし、それにより光ファイバの大部分が、十分な
時間の間、特定の波長の狭ライン幅信号にさらされるこ
とになる。これは光ファイバ内の光信号の相互作用長を
短くし、それにより光ファイバの全長にわたってＳＢＳ
を抑制する。この最大の振動周波数の制限は光ファイバ
に接続された光受信器により検知される最小周波数によ
り限定され、その結果、信号の性能は破損されない（一
般的に共同変調された光システム内の受信器に対しては
この周波数は１００ｋＨｚから２００ｋＨｚである）。
なＳＢＳ抑制を達成するためには、振動周波数は、ｃ／
２ｎＬeff（ｎは光ファイバの屈折率）以下でなければ
ならない。有効長が１７ｋｍで、屈折率が１．４５の光
ファイバに対しては、この最小振動周波数は約６ｋＨｚ
である。この最小振動周波数によりブリリュアンゲイン
の絶対光周波数は、光ファイバの伝送時間に等しい時間
でシフトし、それにより光ファイバの大部分が、十分な
時間の間、特定の波長の狭ライン幅信号にさらされるこ
とになる。これは光ファイバ内の光信号の相互作用長を
短くし、それにより光ファイバの全長にわたってＳＢＳ
を抑制する。この最大の振動周波数の制限は光ファイバ
に接続された光受信器により検知される最小周波数によ
り限定され、その結果、信号の性能は破損されない（一
般的に共同変調された光システム内の受信器に対しては
この周波数は１００ｋＨｚから２００ｋＨｚである）。
【００１３】さらに、レーザは、一般的に高周波数振動
レートでもって、Δν／ΔＩの感受性を失う。その結
果、周波数を光受信器のカットオフ周波数の以下にし
て、振動するレーザによる特定の光応答を保証する必要
がある。図５は、この振動周波数の限界を確認する実験
的な手法を表す。同図に示されるように、４０ｋｍの有
効長を有するシングルモード光ファイバを伝播するＤＦ
Ｂポンプレーザから発生したの＋１．５４ｄＢｍ光信号
のＳＢＳパワー（ＰSBS）の測定値は、このポンプレー
ザのバイアスが、７ｋＨｚと１０ｋＨｚの周波数で振動
していると、最小となる。
レートでもって、Δν／ΔＩの感受性を失う。その結
果、周波数を光受信器のカットオフ周波数の以下にし
て、振動するレーザによる特定の光応答を保証する必要
がある。図５は、この振動周波数の限界を確認する実験
的な手法を表す。同図に示されるように、４０ｋｍの有
効長を有するシングルモード光ファイバを伝播するＤＦ
Ｂポンプレーザから発生したの＋１．５４ｄＢｍ光信号
のＳＢＳパワー（ＰSBS）の測定値は、このポンプレー
ザのバイアスが、７ｋＨｚと１０ｋＨｚの周波数で振動
していると、最小となる。
【００１４】ＳＢＳを効果的に抑制するのに必要な振動
の振幅は、個別のポンプレーザのΔν／ΔＩ周波数変調
応答（すなわち、レーザバイアス電流の変化の関数とし
ての出力光の有効ライン幅の変化）に依存する。一般的
な半導体レーザにおいては、周波数変調応答は、通常２
００ＭＨｚ／ｍＡと１ＧＨｚ／ｍＡの間にある。図６
は、ＤＦＢ半導体レーザの７ｋＨｚの周波数における電
流変調振幅の範囲にわたるＣＷのＳＢＳしきいパワーの
測定値を表す。このＤＦＢレーザは、最初１００ｍＡで
バイアスされて、２５ＭＨｚのライン幅を生成する。振
動変調係数はΔＩdither／Ｉinitialとして定義され
る。
の振幅は、個別のポンプレーザのΔν／ΔＩ周波数変調
応答（すなわち、レーザバイアス電流の変化の関数とし
ての出力光の有効ライン幅の変化）に依存する。一般的
な半導体レーザにおいては、周波数変調応答は、通常２
００ＭＨｚ／ｍＡと１ＧＨｚ／ｍＡの間にある。図６
は、ＤＦＢ半導体レーザの７ｋＨｚの周波数における電
流変調振幅の範囲にわたるＣＷのＳＢＳしきいパワーの
測定値を表す。このＤＦＢレーザは、最初１００ｍＡで
バイアスされて、２５ＭＨｚのライン幅を生成する。振
動変調係数はΔＩdither／Ｉinitialとして定義され
る。
【００１５】
【発明の効果】一般的に、幅広いライン幅を有する光信
号は、長距離の光ファイバを伝播される際に分散の影響
を受ける。この理由は、レーザの位相ノイズから得られ
る幅広い自然ライン幅（Δνp）と長距離の光ファイバ
における位相から振幅への変調変化に起因する分散とな
る位相ノイズのためである。しかし、本発明における幅
広い有効ライン幅を起こす原因となる振動は、位相ノイ
ズを増加させず、それ故に、分散が増加することとなる
ような品質劣化を起こすことなく、長い光ファイバにわ
たって、伝送されるべき振動した光信号を可能とする。
号は、長距離の光ファイバを伝播される際に分散の影響
を受ける。この理由は、レーザの位相ノイズから得られ
る幅広い自然ライン幅（Δνp）と長距離の光ファイバ
における位相から振幅への変調変化に起因する分散とな
る位相ノイズのためである。しかし、本発明における幅
広い有効ライン幅を起こす原因となる振動は、位相ノイ
ズを増加させず、それ故に、分散が増加することとなる
ような品質劣化を起こすことなく、長い光ファイバにわ
たって、伝送されるべき振動した光信号を可能とする。
【図１】本発明の一実施例の回路図で、信号生成器によ
り生成される交互波形を用いて、電流生成器により、ポ
ンプレーザに供給されるバイアス電流を変調する本発明
の回路図である。
り生成される交互波形を用いて、電流生成器により、ポ
ンプレーザに供給されるバイアス電流を変調する本発明
の回路図である。
【図２】グラフＡは、固定電流Ｉ0でバイアスされたレ
ーザの光スペクトルを表し、グラフＢは、固定電流Ｉ0
−△ＩとＩ0＋△Ｉでバイアスされた同一レーザの光ス
ペクトルを表し、グラフＣは、Ｉ0＋△ＩとＩ0−△Ｉと
の間で周期的にバイアスが変化するように、バイアス電
流が変化する際の同一レーザの光スペクトルを表す。
ーザの光スペクトルを表し、グラフＢは、固定電流Ｉ0
−△ＩとＩ0＋△Ｉでバイアスされた同一レーザの光ス
ペクトルを表し、グラフＣは、Ｉ0＋△ＩとＩ0−△Ｉと
の間で周期的にバイアスが変化するように、バイアス電
流が変化する際の同一レーザの光スペクトルを表す。
【図３】６０ｋｍの長さの光ファイバを伝播した後の３
５ＭＨｚのライン幅を有する様々なパワーレベルの光信
号をビットエラーレートを表すグラフである。
５ＭＨｚのライン幅を有する様々なパワーレベルの光信
号をビットエラーレートを表すグラフである。
【図４】６０ｋｍの長さの光ファイバを伝播した後の様
々のライン幅の＋１５．５ｄＢｍの光信号に対するビッ
トエラーレートを表すグラフである。
々のライン幅の＋１５．５ｄＢｍの光信号に対するビッ
トエラーレートを表すグラフである。
【図５】レーザバイアスの振動周波数の関数として、測
定されたＳＢＳパワーの表である。
定されたＳＢＳパワーの表である。
【図６】７ＭＨｚの周波数における電流変調振幅の範囲
にわたって、半導体レーザに対する測定された連続波Ｓ
ＢＳしきいパワーを表すグラフである。
にわたって、半導体レーザに対する測定された連続波Ｓ
ＢＳしきいパワーを表すグラフである。
１０１ 信号生成器 １０２ ポンプレーザ １０３ 電流生成器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル エイ フィッシュマン アメリカ合衆国 08701 ニュージャージ ー レイクウッド、レイク ドライブ テ ラス、300 (72)発明者 ジョナサン エイ ネイジェル アメリカ合衆国 07728 ニュージャージ ー フリーホールド、ハーデイングロー ド、232Ｂ (72)発明者 ヤングクワン パーク アメリカ合衆国 18106 ペンシルベニア ウェスコスビル、セリア ドライブ、 5346
Claims (5)
- 【請求項１】 光ソースから、光ファイバを介して、固
定感受性バンド幅を有する光受信器に情報符号化光信号
が伝送される光通信システムにおける励起ブリリュアン
散乱を抑制する方法において、 情報符号化光信号のライン幅を増加させるために、前記
情報符号化光信号が、光受信器の感受性のバンド幅の外
側の周波数で周波数変調されることを特徴とする光通信
システムにおける励起ブリリュアン散乱の抑制方法。 - 【請求項２】 前記情報符号化光信号は、ｃ／２ｎＬ
eff以上の周波数でもって変調されるここで、ｃは光
速、ｎは光ファイバの屈折率、Ｌeffは光ファイバの有
効長である ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 印加バイアス電流に応答して、光ソース
から光ファイバを介して、固定感受性バンド幅を有する
光受信器に情報符号化光信号が伝送される光通信システ
ムにおける励起ブリリュアン散乱を抑制する方法におい
て、 情報符号化光信号のライン幅を増加させるために、前記
情報符号化光信号が、光受信器の感受性のバンド幅の外
側の周波数で周波数変調されるために、前記印加バイア
ス電流を振動させることを特徴とする光通信システムに
おける励起ブリリュアン散乱の抑制方法。 - 【請求項４】 前記情報符号化光信号は、ｃ／２ｎＬ
eff以上の周波数でもって変調されるここで、ｃは光
速、ｎは光ファイバの屈折率、Ｌeffは光ファイバの有
効長である ことを特徴とする請求項３の方法。 - 【請求項５】 前記光ソースは、半導体レーザであるこ
とを特徴とする請求項３の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US967649 | 1992-10-28 | ||
| US07/967,649 US5329396A (en) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | Reduction of stimulated brillouin scattering in a fiber optic transmission system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224503A true JPH06224503A (ja) | 1994-08-12 |
| JP3004517B2 JP3004517B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=25513106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5288773A Expired - Lifetime JP3004517B2 (ja) | 1992-10-28 | 1993-10-26 | 光通信システムにおける誘導ブリユアン散乱の抑制方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5329396A (ja) |
| EP (1) | EP0595536B1 (ja) |
| JP (1) | JP3004517B2 (ja) |
| CA (1) | CA2104191C (ja) |
| DE (1) | DE69324881T2 (ja) |
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| JP2005515401A (ja) * | 2000-03-27 | 2005-05-26 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 光学ジャイロスコープ用のレーザ・ダイオード光源のディザリング・システムおよび方法 |
| CN102946278A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-02-27 | 索尔思光电（成都）有限公司 | 一种提高受激布里奥散射的门限的方法 |
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