JPH077471A - 光増幅伝送システム - Google Patents

光増幅伝送システム

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JPH077471A
JPH077471A JP6028815A JP2881594A JPH077471A JP H077471 A JPH077471 A JP H077471A JP 6028815 A JP6028815 A JP 6028815A JP 2881594 A JP2881594 A JP 2881594A JP H077471 A JPH077471 A JP H077471A
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optical
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receiver
optical amplification
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＡＳＥを減少させ、その結果、受信器で検出
される信号のＳ／Ｎ比を改良する光増幅伝送システムを
提供する。 【構成】 レーザ源と入力データを変調する第１の変調
器とを有する光送信器と、縦続接続された光増幅器を有
する光伝送パスと、その光伝送パスを介して送信信号を
受信する非干渉光受信器とを含む光増幅伝送システムに
おいて、データを変調する第１の変調器に接続され、そ
の第１の変調器の出力をほぼ直交した一対の偏光状態で
変調する第２の変調器（偏光変調器）を含むように構成
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光増幅伝送システムに関
するものであり、より詳細には、自然放出光（ＡＳＥ）
ノイズを減少させ、その結果、受信器で検出される信号
のＳ／Ｎ比を改良する光増幅伝送システムに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】非干渉検出を用いる光増幅伝送システム
において、離れた位置に置かれた光送信器と光受信器間
の光伝送パスは、伝送パスに沿って間隔をおいて分布さ
れた光増幅器の縦続接続によって構成される。
【０００３】各光増幅器は、反転分布を有する増幅媒体
（増幅器）を有する。そのような増幅器への低電力入力
は、増幅され増幅器を通して伝搬される。増幅器への信
号入力は反転分布と相互に作用して誘導放出を生じ、そ
れによって結果として信号が増幅される。しかし、この
反転分布は信号と比べ広帯域の自然放出光を生じる。こ
の自然放出光は、縦続された増幅器で同様に増幅され
る。
【０００４】その結果、増幅された自然放出光（ＡＳ
Ｅ）は信号と共に受信器に到着する。このことは、たと
えば、N. A. Olssonによって１９８９年７月に発行され
た光波技術ジャーナル、Ｖｏｌ．７、Ｎｏ．７、第１０
７１頁〜第１０８２頁の『光増幅器を有する光波システ
ム』に示されている。それによれば、入力信号が受信器
で検出される時、ＡＳＥは信号光−自然放出光間の相互
作用によって、更に、自然放出光−自然放出光間の相互
作用によって生じるビートノイズの一因となる。
【０００５】図３は従来技術の光伝送システムの一例を
示す図である。図３の光伝送システムは送信器１０およ
び光受信器１１を有し、その受信器１１は光送信器１０
と離れた位置に置かれ、その送信器１０と受信器１１の
間には、光ファイバ伝送パス１２があり、その伝送パス
１２には典型的には数１００の光増幅器１３が縦続され
る。送信器１０中のレーザ源１０ａで発生されたレーザ
光は第１の変調器１０ｂで変調され、伝送パス１２およ
び光増幅器１３を介して光受信器１１に送信される。前
述したように、各光増幅器１３で発生した誘導放出光が
信号と共に増幅され、伝送パス１２を介して光受信器に
到達する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】縦続された増幅器で信
号と共に増幅されたこの自然放出光（ＡＳＥ）は受信器
においてはノイズとなり、信号のＳ／Ｎ比を低下させる
弊害があった。ほぼ直交して偏光された状態で、送信器
によって送信される変調光信号の偏光状態を変調する第
２の変調器の使用については、上に述べた米国特許番号
４９６５８５７および５０２３４９４に記述されてい
る。しかし、その中で述べられたコヒーレント検出（ス
ーパーヘテロダイン）は同期検波システムを使用してい
る。そこに記述されたコヒ―レント検出は光増幅器を使
用していないためにＡＳＥノイズの問題は生じない。さ
らに、その第２の変調器は、特に、同期検波が可能なよ
うに構成されているので、非同期検波を用いるシステム
については何等記載されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の光増幅伝送シス
テムは、ＡＳＥノイズを減少させ、その結果、受信器で
検出される信号のＳ／Ｎ比を改良するように構成され
る。本発明の光増幅伝送システムによれば、レーザ源と
入力データを変調する第１の変調器とを有する光送信器
と、縦続接続された光増幅器を有する光伝送パスと、そ
の光伝送パスを介して送信信号を受信する非干渉光受信
器とを含む光増幅伝送システムにおいて、第１の変調器
に接続され、その第１の変調器の出力をほぼ直交した一
対の偏光状態で変調する第２の変調器を含むように構成
される。
【０００８】また、本発明の光増幅伝送システムは、さ
らに、第２の変調器に直列に接続された偏光状態調整器
と、第２の変調器を駆動する周波数と同じ周波数で駆動
されるドライバと、受信器からの信号をドライバを介し
て偏光状態調整器にフィードバックするフィードバック
ループとを含むように構成される。
【０００９】
【作用】本発明においては、第２の変調器を用いて、第
１の変調器の出力をほぼ直交した一対の偏光状態で変調
するように動作させることによって、ＡＳＥノイズを減
少させ、それによって信号電力／ノイズ比を増加させ
る。
【００１０】また、本発明においては、受信器からの信
号を第２の変調器を駆動する周波数と同じ周波数で駆動
されるドライバを介して偏光状態調整器にフィードバッ
クすることにより、受信器において第２の変調器の周波
数と同じ周波数で受信された受信信号の振幅変調成分を
最小にするように動作する。
【００１１】
【実施例】実施例１ 図１は本発明の第１の実施例を示す図である。図１の光
送信器システムは送信器１０を有し、その送信器１０は
非干渉受信器１１と離れた位置に置かれ、その送信器１
０と受信器１１の間には、光ファイバ伝送パス１２があ
り、その伝送パス１２には典型的には数百の光増幅器１
３が縦続されている。
【００１２】光増幅器の好ましい形は、エルビウムのよ
うな、希土類ドーパントを含む光ファイバ増幅器であ
る。送信器１０の好ましい形は、注入レーザ源１０ａ、
データ入力１４からデータが供給される第１の変調器１
０ｂ、および発振器１５に接続された第２の変調器１０
ｃによって構成される。
【００１３】必ずしもそうであるとは限らないが、一般
に、第１の変調器１０ｂは強度変調器である。データを
強度変調する場合、レーザ源及び強度変調器は、レーザ
バイアス電流及びデータ変調電流の両方で駆動される注
入レーザに組み合わされてもよい。第２の変調器１０ｃ
は、光偏光状態を変調する偏光変調器である。そして発
振器出力の振幅は、第２の変調器（光偏光状態）１０ｃ
を駆動し、ほぼ直交偏光状態にある一対の出力を掃引す
るのに十分なように選ばれる。そのような第２の変調器
１０ｃの好ましい形は、その入力がＴＥとＴＭモード間
でほぼ等しく分割されるように光入力の偏光を行うリチ
ューム・ニオベート位相シフタである。一方、この変調
器は、たとえば、信号を２つに等分し、その一方を音響
光変調によって周波数シフトし、その後直角偏光状態に
ある２つの部分を再結合することによって動作するよう
に構成されてもよい。
【００１４】ＡＳＥは一般に偏光されないと考えられて
いた。すなわち、信号電力の偏光状態に直交する偏光状
態のＡＳＥ電力は、一般に、信号電力の偏光状態と同相
の偏光状態のＡＳＥ電力と等しいと考えられていた。し
かしながら、長距離のシステムにおいては、ＡＳＥ電力
は信号電力と同じではなく、実際には信号に直交するか
なり多くのＡＳＥ電力が存在するということが実験によ
って分かった。これは各増幅器の２つの偏光状態間の小
さなゲイン差によるものと考えられる。この小さなゲイ
ン差は、システム中の多くの増幅器によって掛算され、
それにより、たとえば、約１００の増幅器を含むシステ
ムの場合には、かなりのゲイン差が生じる。信号の偏光
状態を変調し、ほぼ直交する２つの偏光状態における時
間を合わせることによって、ＡＳＥを減少でき、それに
よって信号電力を増加できることが分かった。
【００１５】本発明では信号／ＡＳＥ比、すなわち、受
信信号／ノイズ比を改善する。この改善効果を最大にす
るためには、変調は増幅器中の反転分布の応答時間より
かなり高速レートでなくてはならない。もし、ある一つ
の増幅器において、偏光変調が反転分布の時定数と比べ
て低速レートであると、それに相応して２つの偏光状態
間の全体的なゲイン差を小さくすることが困難となる。
全システムに関しては、各増幅器で個々のゲイン差が累
積されるので、システム中の増幅器の数に応じてこのゲ
イン差はカウントされる。エルビウムドープされたファ
イバ増幅器が約１０ｍｓの反転分布時間を有すると仮定
すると、１００個の増幅器システムに対する偏光変調周
波数は、１００ｋＨｚを上回ることが好ましい。なお、
偏光変調は周期的である必要はない。
【００１６】図１において、第２の変調器１０ｃは、第
１の変調器１０ｂの後に置かれ、送信器１０の一部を構
成する。原理的には、第２の変調器１０ｃはこの縦続接
続された最初の増幅器１３の直前に置くことが好ましい
ことは明らかなことである。第２の変調器１０ｃを最初
の増幅器１３の後に、あるいは、さらに縦続接続された
ある増幅器の下流に置く場合は、その増幅器よりも上流
の増幅器によって発生されたＡＳＥを減少させることは
できないという欠点を含んである。
【００１７】実施例２ このシステムは、網の偏光に依存する損失（ＰＤＬ）を
有する。従って、もし第２の変調器１０ｃが、ほぼ直交
偏光状態にあるランダムなペア間で伝送パス１２に沿っ
て下流へ送信される信号を変調する場合は、この偏光変
調が受信器１１で振幅変調として検出される恐れがあ
る。すなわち、２つの直交変調信号において、それぞれ
の変調信号の伝送損失が異なる場合は受信器側において
偏光状態変調の周波数で振幅変調が生じる。この振幅変
調は伝送システムに悪影響を与えるので除去すべきもの
である。振幅変調による悪影響を避ける一つ方法が、図
２の伝送システムで実現される。
【００１８】図２は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。図２の伝送システムは、伝送パス１２、受信器１１
及び増幅器１３については、図１のシステムと同じ構成
である。同様に、送信器１０は、図１のシステムの送信
器１０と同じ３つの要素であるレーザ源１０ａ、第１の
変調器１０ｂ及び第２の変調器１０ｃを含む。各々の装
置は光ファイバまたはレンズ等の周知の接続方法によっ
て結合される。さらに、図２の送信器１０は、偏光状態
調整器２０ｄ、この偏光状態調整器２０ｄに電力を供給
するドライバ２６および受信器からの信号をフィードバ
ックするフィードバックループ３０を含む。ドライバ２
６およびフィードバックループ３０はフィードバック制
御ループを構成する。
【００１９】この偏光状態調整器２０ｄは、フィードバ
ック制御ループによって駆動され、第２の変調器１０ｃ
に印加される変調周波数と同じ周波数の、受信器の検出
器に現れる振幅変調を最小にするように動作する。も
し、第２の変調器がリチューム・ニオベート位相シフタ
の形式で場合は、偏光状態調整器２０ｄは、それと同じ
形式をとることができる。偏光状態調整器２０ｄは第２
の変調器１０ｃと同様の動作を行う。
【００２０】第２の変調器１０ｃにおいては、出力信号
の変調状態を変調する変調信号は、通常、サイクリック
に与えられる。一方、偏光状態調整器２０ｄにおいて
は、変調信号はフィードバックループによって供給され
る可変バイアスである。もし、偏光状態調整器２０ｄが
最適でない状態でバイアスされると、第１と第２の偏光
状態間で送信器から受信器に送信される信号はそれぞれ
減衰の程度が異なることになる。従って、このような状
態においては、受信器１１は、偏光変調周波数におい
て、振幅変調された信号を受信することになる。この変
調状態は発振器１５の位相基準信号として乗算器によっ
て構成されるドライバ２６に供給される。すなわち、発
振器１５の周波数は、受信器によって検出される信号成
分が偏光変調の周波数と同相かまたは逆相かを決定する
基準信号として使用される。ドライバ２６の出力は、受
信器において、２つの偏光状態がより多く減衰していた
か否かによって正または負になる。このようにして、偏
光状態調整器２０ｄはフィードバックループを介して第
２の変調器１０ｃから受信器に送信される信号を偏光状
態に応じてその変調状態を調整し、受信器１１で受信さ
れる信号の振幅の程度が同じになるように調整する。
【００２１】デジタル強度変調伝送システムに関して
は、偏光に依存する損失（ＰＤＬ）の問題は、偏光状態
調整器２０ｄおよびフィードバックループを用いない
で、その代わり高速のビットレート、好ましくは２倍、
またはそれより大きい整数倍のビットレートで偏光変調
することによって解決できる。このような方法において
は、ＰＤＬによって生じる振幅変調の問題は生じない。
これはビットストリームデータの検出を弱めることな
く、フィルタによって信号を濾波することによって除去
できるからである。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＡＳＥノイズを減少させ、その結果、受信器で検出され
る信号のＳ／Ｎ比を改良できる。
【００２３】さらに、本発明によれば、さらに、フィー
ドバックループ、ドライバおよび偏光状態調整器を用い
ることによって、受信器で受信される受信信号の振幅変
調成分を減少させることによって、振幅変調成分がシス
テムに与える悪影響を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の光増幅伝送システムを示す
システム図である。
【図２】本発明の他の実施例の光増幅伝送システムを示
すシステム図である。
【図３】従来の光増幅伝送システムの一例を示すシステ
ム図である。
【符号の説明】
１０ 送信器 １０ａ 注入レーザ源 １０ｂ 第１の変調器 １０ｃ 第２の変調器（偏光変調器） １１ 非干渉受信器 １２ 光ファイバ伝送パス １３ 光増幅器 １４ データ入力 １５ 発振器 ２０ｄ 偏光状態調整器 ２６ ドライバ ３０ フィードバックループ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/142 10/04 10/06

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ源と入力データを変調する第１の
    変調器とを有する光送信器と、縦続接続された光増幅器
    を有する光伝送パスと、その光伝送パスを介して送信信
    号を受信する非干渉光受信器とを含む光増幅伝送システ
    ムにおいて、 前記第１の変調器に接続され、その第１の変調器の出力
    をほぼ直交した一対の偏光状態で変調する第２の変調器
    を含むことを特徴とする光増幅伝送システム。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光増幅伝送システムにお
    いて、 前記第１の変調器は強度変調の形でデータを変調するこ
    とを特徴とする光増幅伝送システム。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の光増幅伝送システムにお
    いて、 前記第２の変調器は前記第１の変調器の周波数より大き
    い周波数で変調することを特徴とする光増幅伝送システ
    ム。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の光増幅伝送システムにお
    いて、 前記データ変調器は強度変調の形でデータ変調を行うこ
    とを特徴とする光増幅伝送システム。
  5. 【請求項５】 請求項３記載の光増幅伝送システムにお
    いて、 前記第２の変調器は第１の変調器の変調周波数の２以上
    の整数倍の周波数で変調することを特徴とする光増幅伝
    送システム。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の光増幅伝送システムにお
    いて、 前記第１の変調器は強度変調の形でデータを変調するこ
    とを特徴とする光増幅伝送システム。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の光増幅伝送システムにお
    いて、さらに、 第２の変調器に直列に接続された偏光状態調整器と、 前記第２の変調器を駆動する周波数と同じ周波数で駆動
    されるドライバと、 前記受信器からの信号を前記ドライバを介して前記偏光
    状態調整器にフィードバックするフィードバックループ
    とを備え、 偏光状態調整器を制御することによって、受信器におい
    て第２の変調器の周波数と同じ周波数で受信された受信
    信号の振幅変調成分を最小にすることを特徴とする光増
    幅伝送システム。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の光増幅伝送システムにお
    いて、 前記第１の変調器は強度変調の形でデータ変調を行うこ
    とを特徴とする光増幅伝送システム。
JP02881594A 1993-02-02 1994-01-31 光増幅伝送システム Expired - Lifetime JP3488502B2 (ja)

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GB9302022.0 1993-02-02
GB939302022A GB9302022D0 (en) 1993-02-02 1993-02-02 Optically amplified transmission systems

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JPH077471A true JPH077471A (ja) 1995-01-10
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