JPH06291735A

JPH06291735A - 光ソリトンパルス伝送システム

Info

Publication number: JPH06291735A
Application number: JP5347975A
Authority: JP
Inventors: Richard E Epworth; リチャード・エドワード・エプワース
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1993-01-23
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1994-10-18
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: JP3424846B2; EP0608611A1; GB9301326D0; GB2274952A; US5523874A; DE69324563T2; EP0608611B1; GB2274952B; DE69324563D1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】光ソリトンパルスの減衰を測定し、その測定
値によって調整し中心周波数をオフセットする光アクチ
ブフィルタを有する光ソリトンパルス伝送システムを提
供する。【構成】各中心周波数を有する光アクチブフィルタを
縦続に接続し、各アクチブフィルタにおいて、入力光信
号を光タップ２１、２３によって減衰させ、その減衰出
力を光検出器２２、２４によって電気信号に変換し、そ
の変換出力を差動アンプ２５で増幅し、その増幅信号を
パワーアンプ増幅２６し、その出力によってファブリペ
ローフィルタ２０の中心周波数をオフセットする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ソリトンパルス伝送シ
ステムに関するものである。より詳細にはアクチブフィ
ルタに入力する光信号を所定の量だけ減衰させることに
よってアクチブフィルタ中心周波数を適応的にオフセッ
トする光ソリトン伝送システム用アクチブフィルタに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】基本的な光ソリトンパルス伝送システム
は、”線形”伝送システムに類似しており、主な相違点
は、ソリトンシステムは、ＮＲＺパルスの代わりに、se
ch²波形のＲＺ方式を用い、それらを、低い常分散の代
わりに、異常分散を有するファイバに沿って送信する点
である。ソリトンパルス伝送システムは”線形”光増幅
システムより潜在的に大容量であるが、いくつかの他の
影響、特に隣接のソリトンパルス間での相互作用、パル
スジッタ効果（Gordon-Haus）によるノイズ及びノイズ
を発生させるソリトン電力の制約によって制限される。

【０００３】これらの問題は、通信パス中でパルスを完
全に再生することなく整形することにより改善すること
ができる。M.Nakazawa等によって１９９１年７月１４日
に発行されたエレクトロニクス・レター、Ｖｏｌ．２
７、Ｎｏ．１４、第１２７０頁〜第１２７２頁の「１０
０万キロメートルの以上１０Ｇビット／秒ソリトンデー
タ伝送」において、ソリトンパルスがどのようにしてル
ートに沿った間隔で正弦波変調器を通過することによっ
て整形されるかが述べられている。

【０００４】ルートに沿って同様な要素を含む他の方法
は、周波数選択フィルタを介してソリトンパルスを通過
させる方法である。ゴードンハウス（Gordon-Haus）効
果は、ソリトン中に不要な周波数シフトを発生させ、こ
れらの周波数シフトは分散効果の結果としてジッタを増
加させる。ルートに沿った間隔で設けられた連続フィル
タは、スペクトルを選択的に減衰させ、ソリトン中心周
波数が最初にシステムで発生された周波数からのドリフ
トを最小にする。そのようなフィルタは、ゴードンハウ
スジッタの大きさを制限するように動作する。

【０００５】この方法の１つの利点は、フィルタはパス
バンドおよびストップバンドの規則的な配列を有し、波
長分割多重送信（ＷＤＭ）ソリトンパルス伝送システム
中の使用に適するためにスペクトル周期を有するように
配列された干渉タイプフィルタでもよいことである。

【０００６】一方、最初に提案されるように、仮にすべ
てのフィルタが同じ周波数に同調されるならば、自然放
出（ＡＳＥ）で増幅された蓄積増幅ノイズは、前に述べ
た変調方法によって禁止される方法によってルートに沿
って伝搬する。このノイズはフィルタがない場合よりも
悪化する。というのはフィルタの損出分をオフセットす
るためにシステム中で余分な増幅が行われるからであ
る。この問題は、L.F.Mollenauer等によって１９９２年
１１月１５日に発行されたオプティクス・レター、Ｖｏ
ｌ．１７、Ｎｏ．２２、第１５７５頁〜第１５７７頁の
論文「スライディング周波数ガイドフィルタ：ソリトン
ジッタ制御の改善形式」に述べられている。

【０００７】この論文においては、システム中の各フィ
ルタの中心周波数とその直前のフィルタの周波数間に存
在する小さい正又は負の周波数オフセットがあることが
提案されている。この論文では、特にシステムの数量シ
ミュレーションを考慮しており、そのシミュレーション
においては、１０，０００ｋｍ以上の距離における全中
心周波数オフセットは、５６ＧＨｚであり、個々のソリ
トンのバンド幅の３倍である。

【０００８】周波数オフセットは、各増幅器に１つづ
つ、ほぼ３５０の縦続フィルタ上に分布する。ソリトン
パルスは、システムを通過するにつれて徐々にそのスペ
クトルが再調整されるので、システムを通じて得られ
る。これは（線形）ノイズの状態と対比され、システム
全般にわたってフィルタ通過帯域が重ならないので、そ
の大部分がブロックされる。従って、最後のいくつかの
増幅器で発生されるノイズのみが、システムの遠端部に
到達する。各フィルタの中心周波数中の小さなオフセッ
トは、フィルタを通過するあらゆるソリトンパルスの送
信スペクトルをオフセット方向にバイアスする。

【０００９】それによっていくらかの電力が失われる
が、十分な光増幅によって補償が行われれば、ソリトン
は、新しいオフセット周波数でのソリトンになるように
調整される。この調整が、非常に小さいステップで多く
の回数繰り返されれば、ソリトン中心周波数はシステム
中で徐々にシフトされる。

【００１０】この論文の結論のパラグラフにおいては、
ジッタ制御のシステムが全て受動フィルタを使用すると
いう事実からある種の利点が発生すると主張している。
これは、特に前に述べたM.Nakazawa等の時間領域フィル
タリングの論文と比較される。このM.Nakazawa等の論文
は、このL.F.Mollenauer等の論文中の「複雑で、信頼性
のない、高コストの、電子的に再生される波長分割多重
と不適合な」アクチブ装置を使用している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置は、受動フ
ィルタを使用できる利点はあるが、それは実際には約３
５０のフィルタで実現され、近接するフィルタの中心周
波数がほぼ１５７ＭＨｚシフトされることよってわずら
わしい作業となる。もしシステムが海底伝送システムに
好ましく適用される場合は、典型的には２５年以上維持
されるべき安定性が必要になる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の光ソリトンパル
ス伝送システムは、各中心周波数を有する光アクチブフ
ィルタを縦続に接続し、そのアクチブフィルタに入力す
る光信号を減衰させて供給する光ソリトンパルス伝送シ
ステムにおいて、各光アクチブフィルタは、前記光減衰
を測定する測定手段と、前記測定手段からの減衰出力を
所定の値に調節することによって前記中心周波数をオフ
セットする調整手段を含む。

【００１３】好ましくは、光ソリトンパルス伝送システ
ムのアクチブフィルタの調整手段は、そのフィルタの中
心周波数の値を入力ソリトンパルスの中心周波数の値よ
り小さくなるように調整される。

【００１４】一方、好ましくは、光ソリトンパルス伝送
システムのアクチブフィルタの調整手段は、フィルタの
中心周波数の値を入力ソリトンパルスの中心周波数の値
より大きくなるように調整される。

【００１５】さらに、各アクチブフィルタは、入力光信
号を第１の部分で反射させると共に、その入力光信号を
第２の部分に送出する調整可能なファブリペローフィル
タを含む。

【００１６】また、測定手段は、第１及び第２の検出器
を含み、それぞれ反射電力び送信電力を測定し、それぞ
れ第１及び第２の検出器の測定比率から生成された制御
信号によってフィードバックループを制御する。

【００１７】

【作用】本発明の光ソリトン伝送システム用アクチブフ
ィルタは、アクチブフィルタに入力する光信号を所定の
量だけ減衰させることによって、入力光信号からアクチ
ブフィルタの中心周波数を適応的にオフセットするよう
に動作する。

【００１８】

【実施例】本発明のソリトン伝送システムの基本要素
は、伝送パスによってリンクされた送信機及び受信機で
あり、その伝送パスの分散特性は送信機で生成されたソ
リトンが受信機に伝搬される。この伝送パスは光増幅器
および光フィルタが縦続され、各フィルタはその中心周
波数がシステム中の前のフィルタと関連してオフセット
される。各フィルタの中心周波数はシステム中の前のフ
ィルタの中心周波数よりわずかに大きい周波数またはわ
ずかに小さい周波数になるようにオフセットされる。

【００１９】図１はオフセットが後者の（わずかに小さ
い周波数になるようにオフセットされた）タイプの状態
を示している。このタイプではシステムのパスに沿って
ソリトンの中心周波数が徐々に低下する。この周波数の
低下はラマン自己周波数シフト効果によって促進される
ので好ましい。この図において、システムの特定のフィ
ルタのフィルタ応答はカーブ１０で示され、フィルタに
入力するソリトンはカーブ１１によって示される周波数
スペクトルを有する。その中心周波数は１２で示され
る。これらの入力ソリトンの周波数スペクトルは、この
フィルタを介して、中心周波数１４を有するカーブ１３
に変換される。

【００２０】従来の伝送システムは、前記のMollenauer
論文のシステムと区別できなかった。Mollenauer論文の
システムは全て受動フィルタを使用するのに対して、本
発明の伝送システムはアクティブフィルタ（アクティブ
制御フィルタ）を使用するという点で異なる。本発明の
システムのアクティブフィルタの一つのブロック図が図
２に示される。

【００２１】このアクティブフィルタの構成要素は、電
気的に調整可能な、たとえば、温度変化、磁気変化、圧
電気または電気光学同調によって調整可能なファブリペ
ローフィルタ２０、２つの光タップ２１、２３及びそれ
らに関連する光検出器２２、２４、差動アンプ２５、フ
ァブリペローフィルタ２０を調整する手段を駆動するパ
ワーアンプ２６、および可変減衰器２７から構成され
る。このアクティブフィルタは、矢印２８の方向に光ソ
リトンが伝播するようにシステム内に置かれる。

【００２２】光タップ２１は、好ましくはテーパ状に溶
融されたファイバカプラの形式を有し、ファブリペロー
フィルタ２０によって伝送された光ソリトン電力の一部
を取り出し、それを光検出器２２に導き、ソリトン電力
に比例した電気信号Ｂを供給する。光タップ２３は、同
様に、テーパ状に溶融されたファイバカプラの形式を有
し、ファブリペローフィルタ２０によって反射されたソ
リトン入力電力に比例する反射電力を光検出器２４に導
き、ソリトン電力に比例する電気信号Ａを供給する。

【００２３】信号Ａ及びＢの大きさは、それぞれ図３の
カーブ３０および３１に示されるように変化し、フィー
ドバックループを介してファブリペローフィルタ２０を
調整する。特に、図３は、フィルタ中心周波数が入力ソ
リトンの中心周波数で掃引されたときの通過するＢの最
大値及び通過するＡの最小値を示している。送信ソリト
ン光電力の電気信号Ｂ、及び反射ソリトン光電力の電気
信号Ａにそれぞれ関連する２つの比例定数は必ずしも同
一ではない。信号Ａの大きさは、一般に、所定の周波数
オフセットを供給するフィルタ同調状態下では、信号Ｂ
の大きさとは等しくない。

【００２４】従って、２つの信号Ａ及びＢの小さい方の
信号Ａは差動アンプ２５の一方の入力に直接供給され、
一方、大きい信号Ｂは減衰器２７を介して他の入力に供
給される。説明の都合上、図２においては、信号Ｂの方
が信号Ａより大きいものとする。差動アンプ２５の出力
Ｃは、図３に示すように、小さい信号Ａから大きい信号
Ｂを引いたカーブ３２に示すように変化し、この信号は
電力アンプ２６で増幅されその出力によってフィルタ２
０を調節する。このようにフィードバックループが構成
され、フィードバックループのループゲインの符号によ
って、点３３または点３４のいずれかに対し、調節可能
なフィルタの動作点をオフセットする。

【００２５】図２のアクティブフィルタは、送信光ソリ
トン電力及び反射電力の両方の測定を行う。これらの２
つの測定は、ソリトン入力周波数とフィルタの中心周波
数の変動に応答するフィードバックループに用いられる
電力比信号を得るために行われる。しかしながら、も
し、アクチブフィルタがシステム中の一定の光電力の点
にあるときは、たとえば、アクチブフィルタがＡＧＣま
たは飽和光増幅器のすぐ下方に置かれ、入力ソリトンの
一定の電力レベルが分かっているときには、必要な比率
はこれらの測定の一つのみを使用することによって得る
ことができる。

【００２６】また、光タップ２１、２３の一方または両
方はシステム内で他の機能を有する装置を用いても良
い。たとえば、反射電力タップ２３は、光サーキュレー
タまたは光アイソレータを用いることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ソリト
ン伝送システム用アクチブフィルタはそのアクチブフィ
ルタに入力する光信号の中心周波数からアクチブフィル
タの中心周波数を適応的にオフセットできる。すなわ
ち、フィードバックループを用いて入力信号を所定の量
だけ減衰させることによって、フィルタの動作点をオフ
セットできる。

【００２９】アクティブフィルタを使用する他の利点と
しては、アクチブフィルタを使用することによって、結
合損失以外の各フィルタによる損失を安定化させ、全般
的に伝送パスの損失を安定化させるようにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アクティブフィルタの１つの周波数応答及び
ソリトンパルスがフィルタを通過する前後のソリトンパ
ルスの周波数スペクトルを示す図である。

【図２】アクティブフィルタのブロック図である。

【図３】周波数オフセットの機能として、アクティブ
フィルタのフィードバック制御ループ中の種々の部分に
現れる信号を示す図である。

【符号の説明】

２０ファブリペローフィルタ２１、２３光タップ２２、２４光検出器２５差動アンプ２６パワーアンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各中心周波数を有する光アクチブフィル
タを縦続に接続し、そのアクチブフィルタに入力する光
信号を減衰させて供給する光ソリトンパルス伝送システ
ムにおいて、各光アクチブフィルタは、前記光減衰を測定する測定手段と、前記測定手段からの減衰出力を所定の値に調節すること
によって前記中心周波数をオフセットする調整手段と、を備えたことを特徴とする光ソリトンパルス伝送システ
ム。
【請求項２】請求項１記載の光ソリトンパルス伝送シ
ステムにおいて、各アクチブフィルタの調整手段は、そのフィルタの中心
周波数の値を入力ソリトンパルスの中心周波数の値より
小さくなるように調整することを特徴とする光ソリトン
パルス伝送システム。
【請求項３】請求項１記載の光ソリトンパルス伝送シ
ステムにおいて、各アクチブフィルタの調整手段は、フィルタの中心周波
数の値を入力ソリトンパルスの中心周波数の値より大き
くなるように調整することを特徴とする光ソリトンパル
ス伝送システム。
【請求項４】請求項１記載の光ソリトンパルス伝送シ
ステムにおいて、各アクチブフィルタは、入力光信号を第１の部分で反射
させると共に、その入力光信号を第２の部分に送出する
調整可能なファブリペローフィルタを含むことを特徴と
する光ソリトンパルス伝送システム。
【請求項５】請求項４記載の光ソリトンパルス伝送シ
ステムにおいて、前記測定手段は、第１及び第２の検出器を含み、それぞ
れ反射電力び送信電力を測定をすることを特徴とする光
ソリトンパルス伝送システム。
【請求項６】請求項２記載の光ソリトンパルス伝送シ
ステムにおいて、前記の各光アクチブフィルタは、入力光信号を第１の部
分で反射させ、第２の部分を送信する調整可能なファブ
リペローフィルタを含むことを特徴とする光ソリトンパ
ルス伝送システム。
【請求項７】請求項６記載の光ソリトンパルス伝送シ
ステムにおいて、前記測定手段は、第１及び第２の検出器を含み、それぞ
れ反射電力及び送信電力を測定をすることを特徴とする
光ソリトンパルス伝送システム。
【請求項８】請求項３記載の光ソリトンパルス伝送シ
ステムにおいて、前記各光アクチブフィルタは、入力光信号の第１の部分
を反射させると共に、その入力光信号を第２の部分に送
出する調整可能なファブリペローフィルタを含むことを
特徴とする光ソリトンパルス伝送システム。
【請求項９】請求項８記載の光ソリトンパルス伝送シ
ステムにおいて、前記測定手段は、第１及び第２の検出器によって構成さ
れ、それぞれ反射電力及び送信電力を測定をすることを
特徴とする光ソリトンパルス伝送システム。
【請求項１０】フィードバックループを含み、中心周
波数を有する光ソリトン伝送システム用アクチブフィル
タにおいて、そのフィードバックループによってアクチブフィルタへ
の入力光信号を所定の量だけ減衰させることによって、
そのアクチブフィルタの中心周波数を入力光信号の中心
周波数から適応的にオフセットすることを特徴とする光
ソリトン伝送システム用アクチブフィルタ。
【請求項１１】請求項１０記載の光ソリトン伝送シス
テム用アクチブフィルタにおいて、入力光信号を第１の
部分で反射すると共に、その入力光信号を第２の部分に
送出する調整可能なファブリペローフィルタを含むこと
を特徴とする光ソリトン伝送システム用アクチブフィル
タ。
【請求項１２】請求項１１記載の光ソリトン伝送シス
テム用アクチブフィルタにおいて、フィードバックルー
プは第１及び第２の部分の測定比率から生成された制御
信号を用いることを特徴とする光ソリトン伝送システム
用アクチブフィルタ。