JPH0764131A

JPH0764131A - 光通信装置

Info

Publication number: JPH0764131A
Application number: JP5215649A
Authority: JP
Inventors: Naoya Henmi; 直也逸見
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-10
Also published as: AU683278B2; US5675428A; AU7161394A; DE4430821A1

Abstract

(57)【要約】【目的】光通信システムにおいて、伝送路波長分散に
よる伝送後波形歪の影響を抑圧する。【構成】光送信器１００と伝送路である光ファイバ６
０１、６０２と、光非線形セクション５００と光受信器
３００からなる光通信システム。光送信器からは送信信
号光とプローブ光を同時に出力し、非線形セクションで
これら２波長の光から生成されるスペクトル反転波を発
生させる。このスペクトル反転波は、位相共役波と同様
の動作をし、伝送後に分散による波形歪を減少させる。
光送信器に送信光源１０１とプローブ光源１０２を同時
に設置することで、両者の波長間隔および偏波状態の安
定化を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信、特に幹線系高
速・長距離光ファイバ通信に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムとしては、現在半導体レ
ーザを直接注入電流変調して強度変調信号を得、これを
光ファイバで伝送し、受信側で光電変換して受信する方
式が実用化されている。このような光通信システムは、
主に幹線系の光通信への応用が検討されており、大容量
で長距離のデータ伝送を行う通信装置として用いられて
いる。例えば、５００Ｍｂ／ｓ程度のデータレートにお
いては、１５０ｋｍ以上の無中継伝送システムが実用化
されているし、１０Ｇｂ／ｓといった超大容量のデータ
伝送に関する研究・開発も盛んである。例えばエレクト
ロニクスレターズ２５巻１１合（１９８９）７０２−７
０３に記載されている。（Ｆｕｊｉｔａｅｔ．ａｌ．
“１０Ｇｂ／ｓ，１００ｋｍｏｐｔｉｃａｌｆｉｂ
ｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎ
ｔｕｓｉｎｇｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄＭＱＷＤＦ
Ｂ−ＬＤａｎｄｂａｃｋ−ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ
ＧａＩｎＡｓＡＰＤ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．１１，１９８
９，ｐｐ．７０２−７０３）。

【０００３】また、最近では良好な特性を持つ１．５μ
ｍ帯光増幅器であるエルビューム光ファイバ増幅器を光
直接増幅中継器として用いて、１０、０００ｋｍ近い超
長距離の光ファイバ伝送に関する検討も盛んに行われい
る。例えば、ＯＦＣ１９９３ＰＤ−１に記載されてい
る。（Ｈ．Ｔａｇａｅｔａｌ．“１０Ｇｂ／ｓ．９
０００ｋｍＩＭ−ＤＤｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｕｓｉｎｇ２７４Ｅｒ−ｄ
ｏｐｅｄｆｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｒｅｐｅａ
ｔｅｒｓ”，ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕ
ｎｉｃａｔｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ１９９３，
Ｐｏｓｔｄｅａｄ−ｌｉｎｅｐａｐｅｒＰＤ−
１）。

【０００４】このような開発・研究の進む一方で、光フ
ァイバ通信は、最近多くの場所で実用化が進められてお
り、実際１．３μｍ帯で２．５Ｇｂ／ｓの幹線系光通信
システムの実用化が既に行われている。しかし元来光フ
ァイバの損失は、１．５μｍ帯で最小の０．２ｄＢ／ｋ
ｍとなるため、長距離幹線系の応用面から考えると１．
５μｍ帯での通信が望まれる。ところが、現在用いられ
ている通常分散光ファイバは、１．３μｍ帯に波長分散
が零となる波長帯があり、１．５μｍ帯では大きな波長
分散をもつ。このため、１．５μｍ帯での通信において
は伝送後の波形歪が大きくなり伝送距離が大いに制限さ
れている。例えば、１０Ｇｂ／ｓのデータを伝送する場
合を例にとると、半導体レーザを直接変調した光送信器
を用いた場合伝送距離は数ｋｍ、また最近研究開発が活
発化している外部変調器を用いた送信器でも、３０−４
０ｋｍに制限されてしまう。

【０００５】このような波長分散による波形劣化を抑圧
するために、最近では１．５μｍ帯に零分散を移動した
１．５μｍ分散光ファイバの利用が盛んになっている。
しかしながら、既設の大部分の光ファイバは通常分散フ
ァイバであり、既に敷かれた光ファイバを入れ換える、
つまり敷き直すことはコスト的に見合わない。このた
め、既設の通常分散ファイバの分散の影響を補償する分
散補償技術が大いに期待されている。また、将来的に考
えると１．５μｍ零分散ファイバは、１．３μｍ帯にお
いて大きな分散を有するため、１．５μｍ零分散ファイ
バを用いた、１．３μｍ、１．５μｍ波長多重通信等に
おいても分散補償技術が期待される。

【０００６】伝送路の分散補償法としては、伝送路の分
散と逆の符号を有する光ファイバを分散補償用ファイバ
として用いる方法が例えばＯＦＣ１９９３ＰＤ−１５
に記載されている。（Ｈ．Ｉｚａｄｐａｎａｈｅｔ
ａｌ．，“ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔ
ｉｏｎｆｏｒＵｐｇｒａｄｉｎｇＩｎｔｅｒｏｆ
ｆｉｃｅＮｅｔｗｏｒｋｓＢｕｉｌｔｗｉｔｈ
１３１３ｎｍＯｐｔｉｍｉｚｅｄＳＭＦｓＵｓ
ｉｎｇａｎＥｑｕａｌｉｚｅｄＦｉｂｅｒ，ＥＤ
ＦＡｓａｎｄ１３１０／１５５０ｎｍＷＤＭ”，
ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ１９９２，Ｐｏｓｔｄｅａ
ｄ−ｌｉｎｅｐａｐｅｒＰＤ−１５）。送信側で送
信する光信号に予めチャープを加えて分散を補償する方
法が例えばＯＦＣ１９９０ＰＤ−８に記載されてい
る。（Ｎ．Ｈｅｎｍｉｅｔａｌ．“Ａｎｏｖｅｌ
ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｍｕｌｔｉｇｉｇａｂｉｔ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｉｔｈｎｏｒｍａｌ
ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒａｔ１．５ｍｉｃ
ｒｏｎｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ”，ＯｐｔｉｃａｌＦ
ｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＣｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ１９９０，Ｐｏｓｔｄｅａｄ−ｌｉｎｅｐ
ａｐｅｒＰＤ−８）また、位相共役波を用いることに
より分散補償が行えるとの提案もある。例えばオプティ
クスレターズ４巻２号（１９７９）５２−５４頁に記載
されている。（Ａ．Ｙａｒｉｖｅｔａｌ．“Ｃｏｍ
ｐｅｎｓａｔｉｏｎｆｏｒｃｈａｎｎｅｌｄｉｓ
ｐｅｒｓｉｏｎｂｙｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉ
ｃａｌｐｈａｓｅｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ”，Ｏｐｔ
ｉｃｓ，Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．２，１９
７９，ｐｐ．５２−５４）。また光ファイバ内での４光
波混合効果を利用した位相共役発生法を用いた伝送につ
いて、報告もされている。例えば特開平３−１２５１２
４号公報やエレクトロニクスレターズ２９巻７号（１９
９３）５７６−５７８頁に記載されている。（Ｒ．Ｍ．
Ｊｏｐｓｏｎｅｔａｌ．“Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
ｏｆｆｉｂｅｒｃｈｒｏｍａｔｉｃｄｉｓｐｅ
ｒｓｉｏｎｂｙｓｐｅｃｔａｌｉｎｖｅｒｓｉｏ
ｎ”，ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏ
ｌ．２９，Ｎｏ．７，１９９３，ｐｐ．５７６−５７
８）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】分散補償法としては、
前述のようにいくつかの方法が提案されているが、これ
らの技術はそれぞれの課題を有している。

【０００８】分散補償用光ファイバは、大きな分散値を
有する補償用光ファイバの製造が困難であること、分散
補償用ファイバの損失補償に新たに光増幅器が必要とな
り、システムコストが高くなり、あるいはシステム構成
が複雑になる等の問題点がある。

【０００９】プリチャープ法は適用することは容易であ
るが、補償できる分散値が限られており、大きな分散を
有する超長距離伝送、特に光増幅器を用いた超長距離光
増幅中継系には、分散補償量が不十分なため適用できな
くなる問題がある。

【００１０】位相共役波を用いた分散補償法は、無限に
分散を補償できるが、位相共役波を発生する適当な手段
が少ないこと、このような位相共役発生デバイスが強い
偏光依存性を有することなどの問題がある。また、位相
共役波を発生するために必須な送信信号光源とプロープ
光源が、送信器と中継器という２つの異なる場所に存在
するため、２つの異なる場所に異なる周波基準が必要と
なり、それぞれに波長安定化を必要とする問題があっ
た。また、送信側だけで伝送路の使用帯域を指定するこ
とができない問題もあった。

【００１１】本発明の目的は、位相共役波を用いた分散
補償法において、容易にかつ安定した位相共役光を発生
させ、大きな伝送路波長分散通過後にも波形歪の小さい
光通信装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
光送信器、複数の光伝送路、光受信器、光非線形セクシ
ョンとからなり、光送信器と光受信器を端局とし、前記
光送信器、光受信器間を、前記複数の光伝送路、あるい
は複数の光増幅中継器を含む光伝送路、光非線形セクシ
ョンで縦続接続する光増幅中継通信装置において、信号
光とプローブ光の２波以上の光を送出する光送信器と、
前記信号光と前記プローブ光の光非線形効果で生じる光
スペクトル成分を発生する光非線形セクションと、前記
光非線形効果で生じる光スペクトル成分のみを抽出して
受信する光受信器で構成されることを特徴とした光通信
装置である。

【００１３】本発明の第２の発明は、光送信器として、
信号光とプローブ光の偏光状態を同一偏光状態あるい
は、予め設定された状態に設定して送信することを特徴
とした光送信装置である。

【００１４】本発明の第３の発明は、光非線形セクショ
ンに入力される信号光とプローブの偏光状態の関係が一
定状態となるように送信側で偏光を設定する偏光制御器
を前記光送信器内に具備することを特徴とした光送信装
置である。

【００１５】本発明の第４の発明は、光非線形セクショ
ンとして、光信号を伝搬する光伝送路自体を光非線形媒
体として含むとを特徴とする光通信装置である。

【００１６】本発明の第５の発明は、前記光非線形効果
で生じた光スペクトル成分のみを選択的に出力する非線
形クションを含むことを特徴とした光通信装置である。

【００１７】

【作用】本発明の作用について説明する。

【００１８】本発明の第１の発明では、送信側から信号
光とプローブ信号光を併せて送信している。送信側から
伝送された信号光とプローブ信号光は、光伝送路あるい
は複数の光増幅器を含む光伝送路を伝送さた後に、光非
線形セクションに入力される。光非線形セクションにお
いては、信号光とプローブ信号光間の光非線形効果であ
る４光波混合効果により信号光のスペクトル反転波を生
じる。このスペクトル反転波は、送信側から送出された
信号光の高周波成分を低周波側に、低周波成分を高周波
側にスペクトル反転した信号光である。

【００１９】伝送後の波形歪は、一般に信号光のスペク
トル広がりと伝送路の波長分散によって生じている。つ
まり信号光スペクトルの高周波成分と低周波成分が伝搬
される時間差が存在するために伝送後に波形歪が生じ
る。そこで、伝送路の中間点付近に、高周波成分と低周
波成分を入れ換える動作を行えば、伝送後に波形歪は生
じなくなる。

【００２０】本発明の非線形セクションで生じるスペク
トル反転波は正に信号光の高周波成分と低周波成分を入
れ換える動作を行っており、送信器−非線形セクション
間と非線形セクション−光受信器の伝送路分散量をほぼ
同一に設定すれば、伝送後の波形歪をなくすことがで
る。また本発明では、送信信号光源とプローブ信号光源
は送信側に併せて設定されており、２つの光源の波長は
従来知られている光フィルタ等の１箇所に存在した周波
数基準器を用いて容易に波長制御でき、伝送に使用する
波長帯を送信側で指定することができる。

【００２１】本発明の第２の発明では、第１の発明にお
いて、送信側から送出する送信信号光と、プローブ光の
偏光状態を予め設定して送信している。通常伝送に用い
られている光ファイバ中においては、光ファイバに入力
された偏光状態は伝搬中に保持されない。つまり、入力
偏光状態と伝送後の偏光状態は異なることになる。これ
は、伝送用光ファイバに偏波ゆらぎが存在するためであ
る。しかしながら、送信側から異なる周波数の光を同一
の偏光状態で入力すると、光ファイバ内で偏光ゆらぎは
生じるが、異なる周波数の光同士の偏光はある程度の伝
送距離まで偏光状態の関係が同一のまま伝送される。例
えば、通常の光ファイバ１００ｋｍに対応する偏波分散
値τｍを１ｐｓとし、２つの異なる光源の波長間隔ｆｄ
を１５０ＧＨｚと仮定すると、ｆｄ＜１／（２τｍ）（１５０ＧＨｚ）（５００ＧＨｚ）である。このため光ファイバ通過後にも２つの異なる光
の偏光状態はほぼ同一に保たれたまま１００ｋｍ伝送さ
れることになる。このことを用いると、送信側で偏光状
態を予め一定に設定しておくと、偏光依存性の高い光非
線形セクションへ信号光とプローブ光を同一あるいは一
定偏光状態関係に設定して入射することができ、安定で
高効率の光非線形現象を生じさせることができる。

【００２２】本発明の第３の発明は、伝送路の偏波分散
が大きい時に、光非線形セクションで生じた光非線形現
象の効率を検出して、送信側に何らかの手段でフィード
バックし、送信側で偏光状態を制御する送信装置であ
る。第２の発明の作用の項で説明したように、偏光分散
の小さい、あるいは伝送距離の短い伝送路においては、
入力側で予め偏光状態を設定しておけば、非線形セクシ
ョンへの入力偏光状態を保持できるが、伝送路長が拡大
された場合あるは偏光分散の大きな伝送路においては、
偏光状態を保持することは困難である。そこで、非線形
セクションにおいて非線形現象の効率を検出して送信側
の偏光制御器にフィードバックして制御することで安定
な非線形現象の効率を得ることを特徴としている。

【００２３】本発明の第４の発明は、位相共役波あるい
は周波数スペクトルの反転した信号光（以下スペクトル
反転信号光と呼ぶことにする）の発生を、伝送路として
用いられる光ファイバ内で生じさせるものである。光フ
ァイバ内の４光波混合効果は、相互作用を起こす（光非
線形現象を引き起こす）信号光波長において、光ファイ
バの波長分散が小さい時に高効率で生じ、波長分散の大
きいときに生じにくい特徴を有している。そこで、光フ
ァイバを用いた伝送路を構築する際に、伝送路の１部に
波長分散の小さな光ファイバを予め設置しておき、この
伝送用でかつ波長分散の小さな光ファイバ内でスペクト
反転信号光を得、全体の伝送系を構築する。このように
することで、スペクトル反転信号光を得るための光非線
形媒体を伝送路としても用いることができる。

【００２４】本発明の第５の発明は、光増幅器等を用い
た多段光中継系に本発明の第１の発明を適用した際に生
じる光増幅器の出力光レベルの飽和の問題を解決する手
段を与えるものである。本発明の第１の発明を実際の光
直接増幅中継系に適用した場合、送信側から送出された
光は、非線形セクションに入力される。例えば、非線形
セクションとして光ファイバを光非線形媒質として用い
た場合を考えてみる。この際、光非線形セクションから
は入力された信号光は一般に大きなレベルになって出力
されるが、スペクトル反転光はパワーレベルが低い。こ
のため、伝送途中に設置された光増幅器においては、送
信側から送信されてきた信号光によって増幅の飽和効果
が生じ、スペクトル反転信号の増幅率が低下してしま
う。

【００２５】本発明は、この伝送路の途中で生じる増増
幅の飽和効果を抑圧する目的で、光非線形セクション内
にスペクトル反転信号光のみを選択的に出力する手段を
導入し、伝送路中にある光増幅器の増幅飽和効果を抑圧
するものである。

【００２６】

【実施例】まず本発明の第１の発明の実施例について図
１を用いて説明する。

【００２７】本実施例の構成に関して説明する。光送信
器１００は、１．５５μｍの送信信号光源１０１と１．
５５３μｍのプローブ信号光源１０２の２波長の光源を
光ファイバカップラ１０３で合波して出力する光送信器
である。それぞれの光源の出力は、＋３ｄＢｍ付近に設
定した。プローブ信号光源１０２は、通常の温度および
注入電流制御系１０４で安定化されており、また信号送
信光源１０１の出力波長は、通常用いられているファブ
リーペロエタロン光フィルタを基準としてプローブ信号
光源１０２と２ｎｍの波長間隔で波長安定化を行う制御
回路１０５で安定化されている。信号送信光源は、単一
縦モード発振する分布帰還形半導体レーザ２０１で、１
０Ｇｂ／ｓ信号源２０２の出力するデータで直接注入電
流変調されている。光受信器３００は、エルビューム光
ファイバ増幅器３０１を光前置増幅器として用いた光受
信器で、光帯域１ｎｍの帯域幅の波長可変帯域通過フィ
ルタ３０２を具備している。光電変換素子としては、Ｉ
ｎＧａＡｓのＰＩＮフォトダイオード３０３を用いてい
る。この光受信器３００の１０Ｇｂ／ｓにおける受信感
度は−３０ｄＢｍである。光非線形セクション５００と
しては、エルビューム光ファイバ増幅器５０１と、１．
５５μｍ帯の零分散波長を有する１０ｋｍの光ファイバ
５０２と、光ファイバ５０２からの出力光を増幅するエ
ルビューム光ファイバ増幅器５０３を用いている。また
伝送用光ファイバ６０１、６０２は、５０ｋｍの通常分
散光ファイバであり、１．３μｍでは波長分散はほぼ零
であるが、１．５μｍ帯では１８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの大
きな波長分散を有している。

【００２８】次に本実施例の動作について説明する。

【００２９】まず送信器からは、中心波長１．５５μｍ
で１０ｄＢ低下のスペクトル幅で１ｎｍの信号光と、
１．５５３μｍのプローブ光が合波されて送出される。
この送出信号７００のスペクトルを図２に示す。この信
号は、光ファイバ６０１を通過した後に、非線形セクシ
ョン５００に入力される。このとき、それぞれの波長の
信号は、それぞれ−１２ｄＢｍ程度に低下していた。非
線形セクションでは、まず伝送されてきた信号をエルビ
ューム光ファイバ増幅器５０１で２０ｄＢ増幅してそれ
ぞれ＋８ｄＢｍのパワーレベルとし、さらに１．５μｍ
帯で零分散を有する光ファイバ５０２に入力する。この
光ファイバ５０２内では、４光波混合効果により、−５
ｄＢｍのスペクトル反転波７０２を発生し、信号ととも
に光フィアバ増幅器５０３で１０ｄＢ程度増幅されて非
線形セクション出力７０２になる。この非線形セクショ
ンの出力スペクトルを図２に併記する。この出力７０２
は、光ファイバ６０２を伝送後に光受信器３００で受信
される。この際、信号７００とスペクトル反転波７０２
は同時に光増幅器３０１で増幅され、波長可変光ジュフ
ィルタ３０２によって、スペクトル反転波のみ抽出され
てＰＩＮダイオード３０３で受信される。この伝送実験
を行う前に、非線形セクションを取り除いて、光送信器
１００と光受信器３００を光ファイバ６０１と６０２を
縦続接続した１００ｋｍの伝送路を用いて伝送した際に
は、伝送後に大きな波形歪を生じ、送信信号を受信する
ことができなかった。一方、本実施例のように非線形セ
クションを導入し、スペクトル反転波７０２を受信側で
受信した場合には波形歪はなく、分散による感度劣化は
見られなかった。また、送信側で送信信号光波長および
プローブ信号光波長を制御でき、送信側で容易に伝送路
の使用使用波長帯を選択することができた。

【００３０】次に本発明の第２の発明について図３を用
いて説明する。

【００３１】本実施例が、第１の発明の実施例と異なる
のは、送信器の構成が異なる点である。具体的には、光
送信器１５１において、波長λ₁＝１．５５２μｍの送
信信号光源１６１と波長λ₂＝１．５５４μｍのプロー
ブ光源１６２が偏光保存ファイバ１７１、１７２を用い
て出力されており、これらの出力を偏光保存光ファイバ
カップラ１８１を用いて同一偏波状態にして出力してい
る点である。

【００３２】本実施例の動作について説明する。本実施
例においては、送信信号光源１６１からは、１０Ｇｂ／
ｓで強度変調された信号光が、ＴＥモード直線偏光状態
で出力されている。本実施例においては、１０Ｇｂ／ｓ
の強度変調を行うに当たり、半導体吸収型外部光変調器
を用いた。この信号光は、偏光保存光ファイバ１７１で
伝搬され、偏光保存光ファイバカップラ１８１へ導かれ
る。また、同様にプローブ光源１６２から得られた直線
偏光は、偏光保存ファイバ１７２で偏光保存光ファイバ
１８１へ導かれる。この際、偏光保存光ファイバカップ
ラ１８１から得られる信号９００の偏光状態をそれぞれ
の波長の光の偏光状態が互いに等しい状態になるように
入力する。またそれぞれの波長の光パワーは、＋５ｄＢ
ｍに設定されている。信号９００は、伝送路である５０
ｋｍの通常分散ファイバ６０１を通過後に、非線型セク
ション５００に入力される。この時、非線形セクション
に入力される信号パワーは、それぞれの波長信号毎に−
１０ｄＢｍであった。ここで、伝送路６０１の偏波分散
値は、約０．７ｐｓであり、通常の５０ｋｍ光ファイバ
で推定される偏波分散値とほぼ同じ値を有している。こ
の偏波分散量を用いて、送信側から信号光とプローブ光
の偏光状態を一致させて伝送し光ファイバ６０１を伝送
後に偏光状態が一致しているための２波の光の波長間隔
の条件は、波長間隔が７００ＧＨｚ（５．３ｎｍ）より
小さい値に設定されていることとなる。本実施例では、
２ｎｍ（２６０ＧＨｚ）に設定されており、最悪状態で
も信号光と直交するプローブ光成分は２０％以下、同一
偏光成分は８０％以上になっていた。一般に、光ファイ
バは直交成分同士の光で４光波混合を生じさせると効率
は１／１０以下に低下するが、本実施例においては最悪
条件下でもスペクトル反転波を生じる効率が最良条件に
比較して１ｄＢ以上低下することはなかった。このた
め、安定に４光波混合波を得ることができ、長時間に渡
って安定に波型歪のない伝送を行うことができた。

【００３３】次に本発明の第３の発明の実施例を図４を
用いて説明する。

【００３４】本発明の第３の発明が第２の発明と異なる
点は、非線形セクションで得られるスペクトル反転波の
パワーを非線形セクションで検出し、その情報を送信側
に送り返してスペクトル反転波の発生効率を一定に保持
する点である。一般に、偏波分散が小さい系において
は、第２の発明を用いる方が、システム構成が簡易であ
り、複雑な偏波制御系を必要としない利点がある。しか
しながら、図４に示すように、伝送用光ファイバ１００
１、１００２が、光直接増幅器を複数含み、全長が１０
００ｋｍ以上と、偏波分散の影響を無視することはでき
ない。そこで、非線形セクション出力側に、スペクトル
反転波のパワーを検出する検出器１１００を設け、この
検出器１１００で得られた信号を、送信側へ伝送される
多の回線１２００によって伝送し、送信側にある制御系
１１０１で、送信側にある偏光制御器１１０２を制御し
ている。一般に、伝送用光ファイバには２つの基本偏光
モードと呼ばれる偏波分散の影響を受けない偏光状態が
存在する。そこで、この偏光制御器１１０２で、この基
本偏光モードの１つに設定して送信すれば非線形セクシ
ョンで常に最良の変換効率を得ることができた。本実施
例の実験において観測された偏光のゆらぎは数１０Ｈｚ
以下の速度でゆらいでおり、伝送遅延制御されるループ
帯域３００Ｈｚに比較して十分小さくなっている。この
ため、実際の系においても、フィドバックル−プ帯域を
１５０Ｈｚに設定し、常に安定に最良のスペクトル反転
発生効率が得られ、かつ波形歪小さい安定な伝送特性を
得ることができた。

【００３５】本発明の第４の発明に関して図５を用いて
説明する。

【００３６】図５は、ある回線の光ファイバの敷設状態
を模式的に書き表したものである。図５中、Ａ−Ｂ間、
Ｂ−Ｃ間、Ｄ−Ｅ間、Ｅ−Ｆ間を接続している通常分散
ファイバ２００１、２００２、２００３、２００４はそ
れぞれ約４０ｋｍであり、Ｃ−Ｄ間には１．５μｍ零分
散シフト光ファイバ２１００、約４０ｋｍが敷設されて
いる。ここで、Ａから１０Ｇｂ／ｓのデータレートで変
調された信号は、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを中継してＦまで接続
されている。Ａ地点には、第２の発明の実施例で用いた
光送信器を設定している。またＢ地点では、Ａ地点から
伝送さてきた信号光を光直接中継増幅器で、０ｄＢｍ程
度に増幅してＣ地点に伝送する。Ｃ地点では、Ｂ地点か
ら伝送されてきた信号を＋１０ｄＢｍまで増幅して１．
５μｍ分散シフト光ファイバ２１００へ送出している。
伝送用光ファイバ２１００の分散が小さくかつ伝送パワ
ーが大きいため、光ファイバ２１００内では、信号が伝
送されると同時にスペクトル反転信号が生成され、Ｄノ
ードに到達する。Ｄノードにおいては、送信されてきた
信号が直接増幅中継され、さらにＥノードで直接増幅中
継されてＦノードへ伝送される。Ｆノードにおいては、
伝送されてきた信号の内、スペクトル反転信号光のみを
光バンドパスフィルタを用いて選択し、受信している。
このように伝送回線を設定することにより、Ａ地点から
Ｆ地点まで波形歪の小さい、かつ安定な伝送特性を得る
ことができた。

【００３７】また、Ｃ−Ｄ間に敷かれた伝送用の１．５
μｍ分散シフト光ファイバを非線形セクションの一部と
して同時に利用することができ、全系のコスト低減を図
ることができるとともに、長尺の光ファイバを非線形セ
クション内に内蔵することなくコンパクトな系設計を行
うことができた。

【００３８】本発明の第５の発明は、非線形セクション
を通過する光信号をスペクトル反転信号成分だけに制限
している。図６に本発明の実施例の構成図を示す。本実
施例においては、光非線形セクションに縦続接続して、
狭帯域の波長可変バンドパス光フィルタ３００１を設置
しており、この光フィルタの出力光レベルを測定し、そ
の出力光レベルが最大となるように制御する制御回路３
００２を通じて光フィルタ３００１を制御している。本
実施例で用いた光フィルタ３００１は可変波長範囲が
１．５μｍ帯にあり、帯域幅が１ｎｍ以下と狭く設定し
てあるので、スペクトル反転波のみを抽出し、そのスペ
クトル反転波波長に光フィルタ３００１の中心波長が一
致するように安定して動作した。この結果、非線形セク
ションを通過した光は、スペクトル反転波のみを含み、
その他の信号光成分が除去されて伝送された。このた
め、非線形セクションを通過した後の、光直接増幅中継
系では、光増幅器の増幅の飽和現象を抑圧でき、かつ光
非線形セクションを通過する前の伝送路で信号伝送用と
して用いていた波長帯域を、非線形セクション通過後に
は伝送用帯域として用いることができた。

【００３９】（変形例）本発明にはこの他にも多くの変
形例が存在する。

【００４０】本発明の第１の発明に関しては、さまざま
な変形例が存在する。送信器に関しては、送信波長は
１．５μｍ帯に限ることなく１．３μｍ帯でもその他の
波長帯でも良い。また、１．５μｍ帯においても１．５
５１，１．５５３μｍに限ることなく、その他の波長で
も良い。また波長安定化の方法もファブリペローエタロ
ンを用いた波長安定化に限ることなく、回折格子を用い
た波長安定化方法でも、マハツェンダ干渉計を用いた波
長安定化方法でも、その他の波長安定化方法を用いた光
送信器でも良い。また送信信号も、注入電流を直接変調
して強度変調信号を得る方法に限らず、外部変調器を用
いて信号光を得ることもできる。また伝送ビットレート
も１０Ｇｂ／ｓに限らず、５Ｇｂ／ｓ、２０Ｇｂ／ｓこ
れ以上これ以下でも良い。

【００４１】伝送用の光ファイバ６０１、６０２は、通
常分散ファイバに限ることなく、１．５μｍでも、その
他の波長分散を有する光ファイバを用いても良い。また
長さも５０ｋｍに限ることなく、２５ｋｍ、１００ｋｍ
でもこれ以上これ以下でも良い。また、光ファイバ６０
１、６０２の長さは完全に一致している必要はなく、異
なった長さであってもかまわない。非線形セクションに
用いられる光非線形媒体は、光ファイバには限らず、半
導体レーザ増幅器を用いることもできるし、カルコゲナ
イド光ファイバのような光非線形媒質、あるいは有機物
の光非線形媒質を用いることもできる．光受信器に関し
ては、光前置増幅器を用いた高感度受信器に限らず、ア
バランシェフォトダイオードを用いた高感度受信器を用
いることもできるし、ＰＩＮダイオードを光前置増幅器
を用いず光受信器して用いることもできる。また、光増
幅器とは、エルビューム光ファイバ増幅器に限ることな
く、半導体レーザ増幅器、光ファイバラマン増幅器等の
光増幅器を用いることもできる。

【００４２】本発明の第２の発明に関しても多数の変形
例が存在する。第１の実施例の変形形例の他に、以下の
変形例がある。本実施例では同一偏光状態で送信してい
るが、非線形媒体の特性により、予め偏光状態を異なる
状態して送出することもできる。また伝送距離も５０ｋ
ｍに限ることなく、これ以上これ以下でも良い。

【００４３】また、偏波分散量も０．７ｐｓに限らずこ
れ以上でもこれ以下でも、また信号光とプローブ光の波
長間隔もこれ以上これ以下でも伝送後の偏光状態が保持
できれば問題ない。

【００４４】本発明の第３の発明に関しても多数の変形
例が存在する。第１の実施例と同様の変形例の他に、以
下の変形例がある。伝送路を構成する光ファイバ長は、
全長を１０００ｋｍに限ることなく、これ以上これ以下
でも良い。また、非線形セクションを存在する位置は、
５００ｋｍの位置に限らず、５５０ｋｍでも６００ｋｍ
でも以上これ以下でも十分な分散補償効果が得られれば
問題ない。

【００４５】本発明の第４の発明に関しても多数の変形
例が存在する。回線の敷設状態は、本実施例の敷設状態
に限らず、任意の敷設状態でも良い。また、１．５μｍ
零分散シフトファイバは、ある区間に新たに敷設して利
用することもできる。この場合にも、全回線を敷設し直
す場合に比較して大きなコスト上でのメリットがある。
また、これらの光ファイバの利用している帯域外を利用
して、波長多重通信を行うこともできる。例えば、１．
５μｍ帯零分散シフトファイバを用いて１．５μｍ帯の
波長多重伝送を行うこともできるし、１．３μｍ伝送を
行うこともできる。また、通常分散ファイバを用いて
１．３μｍ帯の波長多重伝送を行うこともできる。

【００４６】本発明の第５の発明には、実施例に示した
光フィルタを用いてスペクトル反転信号成分のみを抽出
する以外に、変形例が存在する。例えば、光ファイバを
伝送する際に生じる誘導ブリュアン散乱を用いて、大き
なパワーの送信信号光、プローブ光をバックワードへ導
き、スペクトル反転波のみを伝搬させることもできる。

【００４７】

【発明の効果】本発明を用いることにより、分散制限に
よって実現されなかった光伝送を実現することができ
る。また、安定にかつ安価にシステムを構成できるスペ
クトル反転光伝送方式を提供することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の発明の実施例を表す図面。

【図２】本発明の第１の発明の実施例の動作を表す図
面。

【図３】本発明の第２の発明の実施例を表す図面。

【図４】本発明の第３の発明の実施例を表す図面。

【図５】本発明の第４の発明の実施例を表す図面。

【図６】本発明の第５の発明の実施例を表す図面。

【符号の説明】

１００、１５１光送信器１０１、１６１送信信号光源１０２、１６２プローブ光源１０３光ファイバカップラ１０４制御系１０５制御回路１７１、１７２偏光保存ファイバ１８１偏光保存光ファイバカップラ２０１分布帰還形半導体レーザ２０１信号源３００光受信器３０１、５０１、５０３エルビューム光ファイバ増幅
器３０２波長可変帯域通過フィルタ３０３ＰＩＮフォトダイオード５００光非線形セクション５０２光ファイバ６０１、６０２伝送用光ファイバ７００、９００送出信号７０１、９０１非線形セクション出力８００受信信号１００１、１００２伝送用光ファイバ１１００検出器１１０１制御系１１０２偏光制御器２００１、２００２、２００３、２００４通常分散フ
ァイバ２１００１．５μｍ零分散シフト光ファイバ３００１波長可変バンドパス光フィルタ３００２制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光送信器と、複数の光伝送路と、光受信
器と、光非線形セクションとからなり、光送信器と光受
信器を端局とし、前記光送信器と、光受信器間を前記複
数の光伝送路、あるいは複数の光増幅中継器を含む光伝
送路と、光非線形セクションで縦続接続する光増幅中継
通信装置において、信号光とプローブ光の２波以上の光
を送出する光送信器と、前記信号光と前記プローブ光の
光非線形効果で生じる光スペクトル成分を発生する光非
線形セクションと、前記光非線形効果で生じる光スペク
トル成分のみを抽出して受信する光受信器で構成される
ことを特徴とした光通信装置。
【請求項２】光送信器として、信号光とプローブ光の
偏光状態を同一偏光状態、あるいは予め設定された状態
に設定して送信することを特徴とする請求項１記載の光
送信装置。
【請求項３】光非線形セクションに入力される信号光
とプローブ光の偏光状態の関係が一定状態となるように
送信側で偏光を設定する偏光制御器を前記光送信器内に
具備することを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
【請求項４】光非線形セクションとして、光信号を伝
搬する光伝送路自体を光非線形媒体として含むことを特
徴とする請求項１記載の光通信装置。
【請求項５】光非線非形効果で生じた光スペクト成分
のみを選択的に出力する非線形セクションを含むことを
特徴とする請求項１記載の光通信装置。