JPH07193536A - 波長分割多重光導波路システム - Google Patents
波長分割多重光導波路システムInfo
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Abstract
量光ファイバ網を提供する。 【構成】波長分割多重光導波路システムは、チャネルキ
ャリアを生成し、変調し、変調されたチャネルキャリア
を多重化し、伝送ライン内に導入するための、グループ
化されたチャネルキャリアの波長範囲内の“システム波
長”を特徴とする送信器10〜13と、変調されたチャ
ネルキャリアのデマルチプレキシングを含む機能を遂行
するための受信器19〜22と、光増幅器16,17
と、一端を送信器によって他端を受信器によって定義さ
れる少なくとも一つのファイバスパンであって、少なく
とも一つの光増幅器を含むファイバスパンを含む光ファ
イバの伝送ラインからなり、前記スパンを定義するファ
イバの主要部分が前記システム波長において1.5乃至
4ps/nm-kmの範囲内の絶対値の色分散を持つことを特徴
とする。
Description
高容量光ファイバ網に関する。ここで構想されるシステ
ムは、100キロメートルを超えるスパン距離に基づ
き、スパン内の中継器ではなく信号増幅に依存し、各々
が5.0Gbit/チャネルの最低速度にて動作可能な
3つ或はそれ以上の多重化チャネルを使用する。
た論文『分散シフトファイバ(Dispersion-shifted Fib
er)』、Lightwave 、pp.25−29、1992年1
1月29日発行において要約されている。この論文にお
いて示されているように、現在据え付け中或は現在計画
段階である最も進んだ光ファイバシステムは、分散シフ
トファイバ(dispersion-shifted fiber、DSファイ
バ)に依存する。多くの進展の結果として、好ましいと
される方向性は、1.55μmのキャリア波長に向かっ
ている。優勢な単一モードシリカベースファイバに対す
る損失最小(loss minimum)はこの波長の所にあり、現
時点で唯一の実用的なファイバ増幅器であるエルビウム
増幅器はこの波長において最も良好に動作する。かなり
以前から線形分散ゼロポイント(linear dispersion nu
ll point)、つまり、そこにおいて色分散が符号を変
え、ゼロを通過する放射波長は、シリカをベースとする
ファイバでは、本来的には、約1.13μmの所に落ち
着くことが知られている。分散ゼロポイントが1.55
μmにシフトされたファイバであるDSファイバは、色
分散の二つの主要な要素である材料分散(material dis
persion )及び波長分散のバランスに依存する。導波路
分散はファイバの屈折率プロファイルを適合させること
によって調節される。
作、つまり、波長分割多重(wavelength division mult
iplex 、WDM)に寄与することが期待される。こうし
て、複数の狭い間隔に離されたキャリア波長が、個々が
高い容量、つまり、5.0Gbit/sec或はそれ以
上にて動作する個々のチャネルを定義する。WDMを意
図する設備(installation)は、初期から或は構想され
るグレードアップに対して、各々がゼロ分散ポイントに
十分に接近し、各々が同一の容量にて動作する3つ或は
それ以上のチャネル動作を使用する。構想されるシステ
ムは、一般的には、この能力にて動作する或はこの能力
にグレードアップが可能な4つ或は8つのWDMチャネ
ルに基づく。
再生器ではなく光増幅器を使用する。WDMは電子的検
出及び光学的再生に依存する通常の中継器の代わりに光
増幅器を使用することによって実用的なものとなる。E
r増幅器の使用は、中継器或は端末間の数百キロメート
ルのファイバスパンを可能にする。計画段階の一つのシ
ステムは360kmのスパン長を通じて120km間隔
にて光増幅器を使用する。
ステムに対して分布フィードバック(distributed feed
back、DFB)レーザから得られる狭いスペクトルライ
ン幅を使用することについて記述する。この比較的安価
であり、簡単に入手できるファブリペロレーザは通常の
初期動作に対しては十分である。この論文中に報告され
るように、Telefonos de Mexico ;MCI ;及びAT&Tによ
って据え付け中のシステムは、DSファイバに依存す
る。
に関しては、D.Marcuse (マーカセ)によって、 J.Lig
htwave Technology、vol.9、No.3、pp.356-361、199
1年3月発行に掲載の論文『光増幅器を持つ非常に長い
非線形ファイバ内におけるゼロ分散での単一チャネル動
作(Single-Channel Operation in Very Long Nonlinea
r Fibers With Optical Amplifiers at Zero Distersio
n )』、及びD.Marcuse (マーカセ)、A.R.Chraplyvy
(チャープリビイ)及びR.W.Tkach (ティカハ)によっ
て、 J.Lightwave Technology、Vol.9、No.1、pp.121-1
28、1991年1月発行に掲載の論文『長距離伝送への
ファイバ非線形性の影響(Effect of Fiber Nonlineari
ty on Long-Distance Transmission)』を参照するこ
と。研究された非線形効果としては、誘導ブリユアン散
乱(Stimulated Brillouin Scattering )、セルフ位相
及びクロス位相変調(Self-Phase and Cross-Phase Mod
ulation )、4−ホトン混合(Four-Photon Mixing(4
PM)、及び誘導ラマン散乱(Stimulated Raman Scatt
ering )が含まれる。以前から線形分散問題の修正は最
終的な解決ではないことが知られている。つまり、少な
くとも原理的には、より大きな長さ及びより高い容量に
て動作するさらに高度なシステムでは、終極的には、非
線形効果の考慮も要求される。
長分割多重(Wavelength Division Multiplex 、WD
M)。チャネルは単一の光増幅器によって同時に増幅さ
れるのに十分に接近している。現時点においては、優勢
な光増幅器(エルビウムにてドープされたシリカファイ
バ増幅器)はλは約10−20nmの使用可能なバンド
幅を持つ。分散(Dispersion) 単独で使用された場合、この用語は、色分散を指す。キ
ャリアスペクトル内の波長依存速度に起因する線形効果
である。スパン(Span) ここでは、中継器なしのファイバ長について言及され
る。光増幅器を含む可能性のあるこの長さは信号がそこ
で電子形式に或はこれから変換される局間の距離(通常
は、最も近い信号再生器間の距離)である。このスパン
はシステム全体を定義することも、或は一つ或は複数の
追加のスパンと結合されることもある。
初期の或は構想されるWDM光ファイバ通信システムに
対する新たな据え付け(設備)は実質的に通信スパンの
全体を通じて最小の分散を持つファイバを要求する。つ
まり、大きな長さのDSファイバの使用は禁止される。
スパンは、望ましくは、少なくとも1.5ps/nm−
kmの値の一定の分散を持つ均一なファイバから構成さ
れる。別の方法として、スパンは、“鎖状連結(Concat
enation )”或は“補償(Compensation)”によって異
なる分散の一連のファイバを使用することもできる。こ
の場合は、両者とも、1.5ps/nm-kmより大きな分散の
ファイバを含む。鎖状連結においては、おおむね同一オ
ーダの規模の正及び負の分散の一連のファイバ長が使用
される。補償の場合は、反対の符号の分散を持つ主ファ
イバ長を補償するために非常に大きな分散の比較的短い
長さの“分散マッチング(dispersion matching )”フ
ァイバが使用される。近い将来のWDMシステムでは、
小さな規定される平均量を持つ色分散の使用は耐えられ
るが、構想(計画)されるシステムにおいては、λ0 =
1550nmへの平均化が期待され、このようなシステ
ムに対しては、任意のファイバ長に対してある最大値以
下に分散を維持することが好ましい。特に、40gbi
t/sec 4−チャネル或は80gbit/sec8
−チャネルよりも大きな総容量のシステムにおいては、
スペクトル内容をキャリア生成レーザによって導入され
るそれを超えて増加させる自発的生成(spontaneuos ge
neration)は、結果として、容量を制約する分散を与え
ることとなる。この結果としての色分散は、結果として
非線形になるために、初期のパルス内容はもはや検索で
きなくなる。このような目的のために、将来のより高度
化されたシステムに対しては、8ps/nm-kmの最大分散値
が規定される。
因としての4−ホトン混合を回避するファイバ経路設計
に基づく。この考慮事項のために、2.5nm或はそれ
以下の間隔を持つ4つ或はそれ以上のチャネル;少なく
とも300kmのスパン長、少なくとも100kmの増
幅器間隔の許可などが決定され、本発明はこれに従って
定義される。
62号はWDMシステムにおいて使用することが適当で
ある小さいが但しクリティカルな色分散を補償するプロ
フィルを持つファイバについて請求する。このファイバ
は本発明の様々なバリエーションのシステム内で使用さ
れることが考慮(意図)される。
混合が構想されるWDMシステムの設計において考慮さ
れるべき関係のある重要なメカニズムであるという観察
を反映する。幾つかの要因が本発明の開示が上に説明の
形式を取るという想定を保証する。一つにおいては、キ
ャリア波長を、例えば、λ=1550±20nmに変更
し、DSファイバ内に必要とされる分散を導入すること
は、原理的には適当であるが、簡単に達成できるもので
はない。今日の進展状態でのエルビウム増幅器は、15
50nm近傍に動作ピークを持つ。このピークから20
nm離れた所での動作は、キャリアパワーレベルを一つ
或は複数のチャネルに対して不都合な低いレベルに低減
させる。エルビニウムに対する代替品、或はこの増幅器
の設計における他の変更によって、この動作が将来可能
になることも考えられる。但し、最も高い可能性として
は、将来のシステムは、現在或はさらに進んだ程度の従
来のエルビニウム増幅器の長所を活用して引き続いて設
計されることが考えられる。
な波長に依存する。均一な間隔を与えられた4−チャネ
ルシステムは、この要件を不可避的に満たす。但し、4
PMの考えられる重要性は3−チャネルシステムでは幾
分か低減され、厳密に等しくない間隔(precise uneven
spacing)が想定される場合は、4−チャネルシステム
においてさえも、原理的には、4ホトン混合は回避した
方が得策である。このアプローチを取ることにおける問
題は、現在の技術水準を超えるような動作パラメータが
要求され、これがたとえ実現されたとしても、追加の費
用が要求されるであろうことである。このような正確さ
を維持するための信頼性のある安定化は、例えば、熱ド
リフトなどのために、問題を多く含む。
られるシステムに対しては真剣には考慮されないと思わ
れるが、但し、地上システム(inground system )、特
に既に設置されているDSファイバを持つシステムに対
しては価値あると考えられる。
目的がまさしく色分散(chromatic dispersion)が除去
される完全さによって妨げられることが発見されてい
る。DSF仕様テーブル(DSF Specification Table )
のλ=1525−1575nmの波長範囲を通じての<
3.5ps/nm-kmの許容分散公差(permitted dispersion
tolerance)は、それ自身が、近い将来のシステムに対
してでさえも、WDM動作に困難を与えるのに十分な非
線形性(non-linerity)の保証である。今日において
は、計画のシステムは、非線形の形式(form of non-li
nearity )のために、動作が不能であることが発見され
ている。制約を課す非線形性、つまり、4ホトン混合
(four-photon mixing、4PM)が最近になって知られ
るようになり、文献において説明されている。これに関
しては、例えば、上に引用の『ファイバ非線形性の長距
離伝送への影響(Effect of Fiber Nonlinearity on Lo
ng-Distance Transmission)』を参照すること。殆どの
目的に対しては、4PMは学術的な興味の対象としての
み考慮されてきた。引用の論文は、7500kmのスパ
ン長の試験システムをかなり適切に表わすものである。
(これよりかなり短い通常のスパン長に基づく)配備シ
ステム(In-place system )、並びにWDM動作に対す
るDSFの継続されている販売及び据え付けも、この見
解と一致するものである。
れた回路設計によって軽減することが可能である。チャ
ネル間隔及び変調フォーマットに注意を払うことによっ
て、厳しく低減された容量、つまり、制限されたチャネ
ル数、及び制限された距離のWDMシステムに対して、
DSFを継続して使用することは許される。現在考慮さ
れている(目標とされている)WDMシステムは許され
ないが、但し、本発明を実施することによって可能とな
る。DSFの取り替えによって、目標とされてきた能
力、例えば、4−チャネル動作、少なくとも5Gb/s
ecのチャネル当りの容量;360km及びそれ以上の
無中継器スパン長、及び1.0nmから2.0nmのチ
ャネル間隔が達成できると予想される。システム設計者
は本発明の教示を容易に理解及び実現できるものであ
る。
(magnitudes)は一例としてのものであったり、或は近
い将来の実際的な目標を満足するように設計されていた
りする。一例として、1.0nm或はそれ以上のチャネ
ル間隔は、送信器及び受信器の容易に達成可能な周波数
安定化を考慮に入れる。本発明の4PMの低減の効果を
活用してのより狭いチャネル間隔及びより大きな許容シ
ステム容量も正当化できるものである。設計上の考察か
らは、0.8nmの想定間隔が考えられる。
る。厳格には、4PMは、異なるチャネルの信号を必然
的に伴う建設的及び破壊的干渉に起因するパワー不利
(power penalty )としての変動する利得或は損失とし
て現われる。4PMはノイズ源ではない。この効果は、
ある部分が増加しある部分が減少した振幅を持つ信号歪
であるために、この効果は後に平衡に矯正することはで
きない。4PMの規模はパワーに依存するために、この
効果は発射パワーを低減することによって少なくするこ
とができる。ある与えられたファイバスパン長に対し
て、挿入損失は、発射パワーの低減が許されるように増
幅器の数を増加させるアプローチによって少なくするこ
とができる。“用語”の欄で定義されているように、W
DMFは、各々が考慮される(目標とされる)WDMに
対してDSFによっては排除されるパワーレベルにて動
作する増幅器の使用を許す。これらの目的に対して、本
発明の進歩は、2.5mW/Gb−secの発射パワー
レベルにて動作する一つ或は複数の増幅器を伴う120
km或はそれ以上の増幅器間隔の観点から定義される。
スプライス損失、エージング効果などを含む33dBの
期待される損失予算(loss budget )に関してである。
他の考慮事項が他のことを示唆することも考えられる。
一つの明示的な例として、海底システムは、再生器設備
のより大きな据え付け及び保守コストのために地上での
使用に対して考慮されるよりもかなり大きなスパン長を
使用する。これは、結果として、より狭い増幅器間隔、
つまり、≦100kmの間隔を要求する。本発明のシス
テムは、システム設計者の高レベルの期待を満足させる
が、これら期待は今ではDSFによっては不可能である
ことがわかっている。
れている特徴的なWDMシステムを示す。これは、受動
4:1結合器14に結合される4つの送信器10、1
1、12、及び13を含む。こうして結合された信号
は、ファイバ伝送ライン15に導入されるが、これは、
二つの光増幅器16及び17を含む。受信器端におい
て、これら4−チャネル信号はデマルチプレクサ18に
よって分割され、この後に、分離された信号は4つの再
生器19、20、21及び22にルートされる。
のシステムを代表するものであるが、8−チャネルシス
テムが現在考慮(予定)されている。より長いシステム
は、より長いスパン、或は複数のスパンを含み、これら
送信器が再生器として機能する。計画段階の一つのシス
テムに対しては、スパン長は360kmとされ、増幅器
間隔は120kmとされる。チャネル間隔、つまり、キ
ャリア波長の差は、200GHz(或は約1.5nm)
である。ファイバ経路は、上に述べたように、主に端か
ら端まで不変の固定された分散を持つファイバから構成
されることも、或は鎖状に連結された、或は補償された
ファイバから構成されることもある。
計画されているシステムと、主に、ファイバ伝送ライン
の性質が異なる。以前のシステムは、色分散は容量の制
御要因であるという前提で設計された。つまり、分散シ
フトファイバ(dispersion shifted fiber)の使用によ
り、WDMの目標、つまり、360kmの初期スパン
長、並びに、各々が5gbit/secのチャネル当り
容量の4−チャネルが可能であると想定されていた。本
発明の推力は、非線形分散の一つの形式である4ホトン
混合(4PM)が4−チャネル20gbit/sec容
量の目標の達成を阻止するという認識にある。これから
の即座の結論は、大きな長さのDSファイバの使用を排
除する方向である。新たに据え付けられるシステムは、
代わりに、分散ファイバ(dispersive fiber)を使用す
ることが期待される。課せられる色分散による制約は鎖
状連結(concatenation )或は補償(compensation)に
よってオフセットされる。
値を持つファイバの使用、つまり、λ=1550nmの
所で測定されたとき4ps/nm-km或はそれ以上の分散を持
つファイバの使用を許す。両者とも、分散を厳格に補償
し適当なレベルにまで低減するために厳格に規定された
ファイバ長を要求する。第1の鎖状連結(concatenatio
n )は、一連の長さの反対の符号の分散を持つ“正常
(normal)”な分散ファイバを使用する。“正常”と
は、システムの材料分散によって導入される分散に等し
いかこれ以下の分散を持つファイバを意味し、ここで、
使用されるファイバの場合は、約18ps/nm-km或はこれ
以下である。このアプローチは、海底設備に対して重要
であるが、但し、地上での用途に対しては一般的には重
要ではない。これは、据え付けの前に、各タイプのファ
イバに対して、正確な長さの決定が要求されるためであ
る。第2の補償アプローチは、正常なファイバを補償す
るために、比較的短い長さの高分散ファイバ(high dis
persion fiber )を使用する。補償ファイバは増幅器或
は端末ポイントの所に据え付けられるようにリール上に
巻き取られることが期待される。
関数としてチャネルパワーを追跡する。このダイアグラ
ムは、受信された信号を時間の関数としてプロットし、
次に時間軸を1ビット期間だけシフトし、再度プロット
することによって生成される。横座標間隔は約1ビット
長である。64個のこうして重畳されたビットは、プロ
ットされた特定のチャネルに隣接する3つのチャネル内
の伝送に起因する最も可能性のある(建設的及び破壊的
な)干渉を定義する。このアイダイアグラムは、軌跡の
妨げのない(clear of traces )最も大きな座標値によ
って(ピークとゼロ間の軌跡のないきれいな空間の垂直
寸法によって)測定された所の最悪ケース損傷(worst
case impairment )を示す。過多に損傷されてないシス
テムは、ダイアグラムの中央の所に大きな“アイ開口
(eye opening )”を持つ“1(ones)”と“0(zero
s )”の間の鮮明な弁別(discrimination)を示す。損
傷のないシステム(unimpaired system )は1.0の
“アイ開口”を持つものと見なされる。約0.9の開口
にて動作する実際のシステムは、実質的に損傷がないも
のと見なされる。システムは0.9程度の開口が達成さ
れるように設計され、実質的にこれより大きな損傷はコ
ストの掛かる設計の修正、つまり、WDMのケースにお
いては、増幅器/補償距離の増加による及び/或は増幅
器発射パワーの低減による修正を必要とする。
ンを示し、(線形)分散及び非線形の屈折率に起因する
分散の両方の効果を含む。一貫性を持たせるために、全
ての曲線は第三チャネルに対するものである。原因とな
る要因は、主に、色分散、4PM、及びSPMである。
動作パワーレベルは十分に低いために、他の非線形効果
は無視できる。(非常に低レベルでの非線形効果は、誘
導ブリユアン散乱(Stimulated Brillouin Scattering
)、及び誘導ラマン散乱(Stimulated Raman Scatteri
ng )である。スプリアスライン(spurious line)は可
能な全ての相互作用の結果である。このダイアグラムの
重要さは、“アイの開口”、つまり、ピークとゼロ(nu
ll)との間の妨害されない空間の割合にある。
ャネル間隔;360kmのスパン長、120kmの増幅
器間隔、及びチャネル当り5gb/secでの条件にて
動作するDSF4−チャネルWDMシステムに対するア
イダイアグラムである。この約0.56の開口は、正常
な動作に対しては不十分である。非分散ファイバである
ために、分散及びSPMは無視でき、アイ閉塞(eye cl
osing )は全て4PMに起因する。
システムに対するアイダイアグラムである。この約0.
814のアイ開口は、正常な動作に対して十分なコント
ラストである。この図面のシステムは、その+2ps/nm-
kmの分散に対する補償は行なわれていない。分散を低減
するために補償ファイバを使用することによって動作が
さらに向上されることが期待される。これは、ここでの
条件下においては必要ではないが、容量を増加させるこ
とが期待される。
+16ps/nm-kmの分散のファイバの使用を示す。この分
散値は十分に高く、このためこの動作条件下での4PM
は重要でない。スプリアスラインは分散とSPMに起因
する。開口は、約0.414である。
が、但し、(120kmの増幅器間間隔の)各増幅器位
置において分散をゼロ(null)にするための補償が行な
われる。補償は完全に(線形)分散に基づき、SPMを
完全に無視した場合は、アイ開口が約0.924まで増
加する。このプロットに基づくと、少なくとも上に述べ
られた動作条件下においては、このシステムの120k
mライン長を通じての補償に対しては、SPMを考慮に
入れなければならない必要性は存在しない。
果よる。より長い距離を通じての補償、例えば、スパン
の末端の所のみでに補償ファイバを設置しての補償は、
この効果に起因して閉塞を3倍以上増加させる。この図
面は、これさえもあまり大きな結果は与えないことを示
唆する。より分散の少ないファイバ、例えば、≦8ps/n
m-kmの分散のファイバに対する好ましさは、より大きな
補償から補償までの距離に対するシステム、或はより大
きな容量のシステムに対してのみ問題となることが期待
される。
が他のアプローチよりも好ましいとされる理由である。
本発明と同時に申請の合衆国特許出願第08/0699
62号のWDMファイバは、近い将来のシステムに対し
て分散ゼロ化(dispersion nulling)を受け入れないD
Sファイバの代わりに使用されることが期待される。
1.5−4ps/nm-kmの許容範囲内に色分散を持つこのフ
ァイバは、4−チャネル、360kmスパン長、20g
bit/secシステムに対して使用されると思われ
る。より高い容量/スパン長の将来のシステムは、さら
に線形分散を低減するために補償WDMファイバライン
を使用する。同時に申請の特許出願において説明の理由
によって、WDMファイバに対して要求される分散の符
号は、好ましくは、正(+1.5−4ps/nm-km)とされ
る。補償ファイバは、従って、負の分散とされることが
考えられる。この特許出願において述べられているよう
に、この発明の教示の含蓄するものは述べられている分
散範囲を超えて適用する。この範囲の仕様は、考慮され
るシステムに対するバランスに対して適当であり、これ
より小さな分散、つまり、1.0ps/nm-km或はこれより
小さな分散の使用は、指定される範囲と比較すると幾分
落ちるが、DSFの使用よりも向上された容量を補償す
る。
なしに使用しても多くのシステム要件を満足することが
できるが、等化は容量をさらに増加させる。補償ファイ
バの使用によって可能な等化に加えて、鎖状連結(conc
atenation )の特定の形式は魅力的である。ここでは、
鎖状連結はある長さの反対の符号の分散のWDMFを必
然的に必要とするが、このWDMFは1.5−4ps/nm-
kmの好ましい分散レンジ内のものとされる。
WDMファイバに対する試み的な仕様テーブルが以下に
示される。
異である小さいがクリティカルな分散に関してである。
とりわけ、マクロベンディング損失(macrobending los
s )、モードフィールドの直径等を含む他の設計基準
は、従来の技術によるファイバ(例えば、DSF)の設
計と概して一致し、また、進歩とともに変更されること
も考えられる。AT&T Technical Journal、vol.6
5、5版、(1986年)、ページ105−121は代
表的である。ファイバは、シリカをベースとし、ゲルマ
ニウムにてドープされたコア、並びに、シリカである
か、或はフッ素にてダウンドープされた一つ或は複数の
クラディング層を含む。全体としての125μm構造
は、約6μmの直径のコアを持つ。屈折率ピークは未ド
ープシリカに対して0.013から0.015のΔnを
持つ。通常の形状は、三角形或は台形であり、恐らく
は、Δnが約0.002の20μmの直径のプラットホ
ーム上に置かれる。指定されるWDMファイバは一巻の
補償ファイバによって補償される。本発明と譲受人を同
一とする1993年11月18日付けで申請された合衆
国特許出願第07/978,002号はこの目的に対し
て適当である。説明の構造は2ps/nm-kmの分散を持つ。
の符号の分散を持つ主要長、及びこれに続く負の分散の
補償ファイバの形式を持つ。WDMファイバと同様に、
補償ファイバは、本出願と譲受人を同一とする合衆国特
許申請において説明の形式であり得る。
与える非線形効果は小さいことが発見されている。図4
及び5から、適当な距離(このケースにおいては、12
0km離された増幅器位置)での(線形)分散に対する
補償は、結果としてSPMを考慮の対象として排除する
ことが結論付けられる。このような状況下においては、
λ0 =1310nmを持つファイバが(補償のコスト及
び不便さを無視した場合)許容できる。この記述が想定
する近い将来のWDMシステム(360kmのスパン
長、4−チャネル、5gbit/チャネル)はλ0 =1
310nmファイバのこの約17ps/nm-km無修正材料分
散を受け入れる。より長いスパン或はより大きな容量の
将来のシステムは、約8ps/nm 分散のファイバを使用す
ることが考えられる。
回の補償という結論に達する。近い将来のWDMシステ
ムに対する要件は、各増幅器(例えば、120kmの間
隔での)の所でのこの約17ps/nm-kmファイバの補償に
よって満たされる。本発明による進歩は、前述のよう
に、より短いスパン長のシステムに対しても有効であ
る。(補償或は鎖状連結)による等化は全体としてDS
ファイバとして機能するほど、短い長さであってはなら
ない。1kmの距離での等化は、この理由により排除さ
れる。20kmよりも小さな長さはできたら回避される
べきである。経済的な理由からは数10キロメートル
(例えば、50km或はそれ以上)の非等化ファイバ
(unequalized fiber )を提供する実用的なシステム設
計が適当である。
と非常に類似する。ファイバ長を通じての鎖状連結は、
約20kmよりもかなり短く、結果として、DSファイ
バに接近するライン挙動を示す。ここでも経済的に得策
な数10キロメートルの非等化長の設計が適当である。
追加的な可能性としての制約的非線形効果であるSPM
に対しても考慮される20gbit、4−チャネルシス
テムは耐えられる。計画されるグレードアップ、並びに
より高い容量の新たな設備は、好ましいとされる最大分
散を約8ps/nm-kmに設定と考えられる。
全な除去を与える。現在計画中のWDMシステムは、こ
のような精度を要求しない。分散を規定されたWDMフ
ァイバ仕様テーブル(≧2.0ps/nm-km)のそれに低減
することで十分である。
て大きな役割を果すことは期待されず、海底システムに
おいてより可能性が高い。
で説明されてきた。ここでは、360kmという大きな
スパンに対する準備がなされる。ただし、このシステム
は、より短いスパン長も含むことが考えられる。この考
慮事項はより広い意味から考察される。この基本的なア
プローチは、単に、設計自由度を許し、設計公差を緩和
するという目的であれば、全てのWDMシステムに対し
て有効である。5gbit/sec、4−チャネルシス
テムは、本発明の教示から約200kmのスパン長に対
して大きな利益を受ける。容量とスパン長との間の関係
は、以下によって定義される。 B2 L≦104000/D (式1) ここで、 B=gbit/secでのビット速度 L=kmでの長さ D=ps/nm−kmでの平均分散
るために、10gbit/secライン容量に対応する
スパン長は50kmである。より一般的な意味において
は、従って、本発明の教示に基づくシステムは、式1に
従う少なくとも一つのファイバスパンを含む。
源及び増幅器IV(Fiber Laser Source and Amplifier
IV)』(SPIE、Vol.1789、pp.260-266(1992))におい
て説明されている。送信器は各チャネルに対して一つの
レーザを含む。レーザ出力は別個に分離され、分離され
た信号は伝送ライン内に供給するために多重化される。
ることも、或は信号再生器の部分であることもある。こ
れは、チャネルをデマルチプレキシングするための手段
を含む。これは、関心のあるチャネル波長をパスし、他
の波長はブロックするためのデバイスを必要とする。こ
れは、出力ポートの所で各チャネルにチューニングされ
た光ファイバと結合される単純な分割器であることも
(Nagel の論文を参照)、或は単一ユニット内に分割と
ろ波の機能を結合するデバイスでもあり得る。
る。単一エルビウム増幅器の有効な利得領域はλ=40
から50nmである。増幅器が直列にて接続された場
合、(“利得領域”内の振幅がピークのいずれかのサイ
ドで低減されるために)正味利得が狭化される。参照さ
れる10−20nmバンド幅は、3−増幅器スパンに対
して適当な値である。
な)ものである。少しの例外を除けば、DSファイバと
共に使用されるように設計されたWDMシステムは、本
発明に直接に使用することができる。システム設計は、
従来の技術及び本発明に共通な考慮事項に従う。チャネ
ル間隔は、必然的に、チャネルを光増幅器のピーク内に
フィットさせるようなものとされる。スパン長の最大
は、挿入損失、発射パワー、及び耐えることが可能なパ
ルス広がりによって設定される。複数の考慮(計画)事
項は、自然に課せられる制約に従って適合される。例え
ば、補償なしのWDMファイバの使用は、ビット速度及
びスパン長の積に制限を与える。スパン長は、例えば、
補償が提供するか、或は鎖状連結されたファイバ長の開
始とするかなどに応じて適当に設定される。
低減し、チャネルのスペクトル安定性を向上させるため
に外部変調を使用する。
有効なWDMシステムの略図である。
イ”ダイアグラムであり、これらは、4−チャネルシス
テムに対する線形分散及び4PMを含む様々な形式の分
散に起因するビット流内の1と0との間のコントラスト
を示す。基本動作システム特性(basic operating syst
em characteristics)はこれら図面の全てに対して同一
であり、これらはファイバの特性のみが異なる。
イ”ダイアグラムであり、これらは、4−チャネルシス
テムに対する線形分散及び4PMを含む様々な形式の分
散に起因するビット流内の1と0との間のコントラスト
を示す。基本動作システム特性(basic operating syst
em characteristics)はこれら図面の全てに対して同一
であり、これらはファイバの特性のみが異なる。
イ”ダイアグラムであり、これらは、4−チャネルシス
テムに対する線形分散及び4PMを含む様々な形式の分
散に起因するビット流内の1と0との間のコントラスト
を示す。基本動作システム特性(basic operating syst
em characteristics)はこれら図面の全てに対して同一
であり、これらはファイバの特性のみが異なる。
イ”ダイアグラムであり、これらは、4−チャネルシス
テムに対する線形分散及び4PMを含む様々な形式の分
散に起因するビット流内の1と0との間のコントラスト
を示す。基本動作システム特性(basic operating syst
em characteristics)はこれら図面の全てに対して同一
であり、これらはファイバの特性のみが異なる。
Claims (14)
- 【請求項1】 チャネルキャリアを生成し、変調し、及
び変調されたチャネルキャリアを多重化し、伝送ライン
内に導入するための送信器であって、グループ化された
チャネルキャリアの波長範囲内の規模のある“システム
波長”を特徴とする送信器と、変調されたチャネルキャ
リアのデマルチプレキシングを含む機能を遂行するため
の受信器と、光増幅器と、一端を送信器によって他端を
受信器によって定義される、少なくとも一つのファイバ
スパンであって少なくとも一つの光増幅器を含むファイ
バスパンを含む光ファイバの伝送ラインからなる波長分
割多重光導波路システムにおいて、 前記スパンを定義するファイバの主要部分が前記システ
ム波長において、1.5乃至4ps/nm-kmの範囲内の絶対
値の色分散を持つことを特徴とする波長分割多重光導波
路システムシステム。 - 【請求項2】 請求項1の波長分割多重光導波路システ
ムにおいて、前記システム波長が約1550nmである
ことを特徴とするシステム。 - 【請求項3】 請求項2の波長分割多重光導波路システ
ムにおいて、前記スパンを定義する実質的に全てのファ
イバが実質的に均一な色分散を持つことを特徴とするシ
ステム。 - 【請求項4】 請求項3の波長分割多重光導波路システ
ムにおいて、前記色分散が≧2ps/nm-kmであることを特
徴とするシステム。 - 【請求項5】 請求項2の波長分割多重光導波路システ
ムにおいて、前記スパンを定義するファイバの平均線形
分散が異なる符号の分散の少なくとも二つのファイバ長
の挿入によっておおむね零の大きさに等化されることを
特徴とするシステム。 - 【請求項6】 請求項5の波長分割多重光導波路システ
ムにおいて、前記スパンを定義する実質的に全てのファ
イバが≧2ps/nm-kmの均一な色分散を持ち、ここで、等
化が補償ファイバの挿入によって行なわれることを特徴
とするシステム。 - 【請求項7】 請求項2の波長分割多重光導波路システ
ムにおいて、光増幅器がエルミニウムドープされたシリ
カから構成されることを特徴とするシステム。 - 【請求項8】 請求項7の波長分割多重光導波路システ
ムにおいて、チャネルの両端の波長が≦20nmのスペ
クトルを規定することを特徴とするシステム。 - 【請求項9】 請求項8の波長分割多重光導波路システ
ムにおいて、0.8−4nmだけ離された少なくとも4
つのチャネルが使用されることを特徴とするシステム。 - 【請求項10】 請求項1の波長分割多重光導波路シス
テムにおいて、一つのスパン内のファイバの実質的な部
分(長さ)が約1550nmのλ0 を持つことを特徴と
する請求項1のシステム。 - 【請求項11】 チャネルキャリアを生成し、変調し、
及び変調されたチャネルキャリアを多重化し、伝送ライ
ン内に導入するための送信器であって、グループ化され
たチャネルキャリアの波長範囲内の規模のある“システ
ム波長”を特徴とする送信器と、変調されたチャネルキ
ャリアのデマルチプレキシングを含む機能を遂行するた
めの受信器と、光増幅器と、一端を送信器によって他端
を受信器によって定義される、少なくとも一つのファイ
バスパンであって少なくとも一つの光増幅器を含むファ
イバスパンを含む光ファイバの伝送ラインからなる波長
分割多重光導波路システムにおいて、 前記少なくとも一つのファイバスパンが1993年5月
28日以降に据え付けられたものであり、このスパン内
の光ファイバが本質的に反対符号の分散の少なくとも二
つのファイバから構成され、これによって、このスパン
内の平均分散の絶対値が≦4ps/nm-kmとされることを特
徴とするシステム。 - 【請求項12】 請求項11の波長分割多重光導波路シ
ステムにおいて、前記ファイバの一つがファイバ材料の
それと実質的に等しい分散を持ち、等化が補償ファイバ
の挿入によることを特徴とするシステム。 - 【請求項13】 請求項11の波長分割多重光導波路シ
ステムにおいて、前記ファイバの一つが≧8ps/nm-kmの
分散を持ち、等化が補償ファイバの挿入によることを特
徴とするシステム。 - 【請求項14】 請求項11の波長分割多重光導波路シ
ステムにおいて、前記スパンを規定するファイバの主要
部分が本質的に第1の符号の分散を持つ第1のファイバ
及び反対の符号の分散を持つ第2のファイバから構成さ
れ、第1のファイバ及び第2のファイバが同一オーダの
大きさの分散値を持つことを特徴とするシステム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US069952 | 1993-05-28 | ||
US08/069,952 US5587830A (en) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | High capacity optical fiber network |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=22092216
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JP (1) | JP3516409B2 (ja) |
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