JPH08139670A - 光増幅中継伝送システム - Google Patents

光増幅中継伝送システム

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JPH08139670A
JPH08139670A JP7154141A JP15414195A JPH08139670A JP H08139670 A JPH08139670 A JP H08139670A JP 7154141 A JP7154141 A JP 7154141A JP 15414195 A JP15414195 A JP 15414195A JP H08139670 A JPH08139670 A JP H08139670A
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wavelength
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正敏 鈴木
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Noboru Edakawa
登 枝川
Hidenori Taga
秀徳 多賀
Shigeyuki Akiba
重幸 秋葉
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    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
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    • H04B10/2525—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using dispersion-compensating fibres
    • H04B10/25253—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using dispersion-compensating fibres with dispersion management, i.e. using a combination of different kind of fibres in the transmission system

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Abstract

(57)【要約】 【目的】ゴードンハウス効果によるタイミングジッタを
ほぼ完全に除去することにより、超高速光信号を安定に
長距離伝送することができる光増幅中継伝送システムを
提供する。 【構成】リターンツウゼロ光パルスにディジタル情報を
加えた光信号を伝送する伝送用光ファイバにほぼ等間隔
に挿入された複数台の光増幅中継器で構成され、該伝送
用光ファイバの波長分散が零となる波長の平均値が該シ
ステムを伝送する光信号波長より短波長であり、該伝送
用光ファイバの累積波長分散値が伝送距離に従い巨視的
に増加する傾向にあり、該伝送用光ファイバが複数の区
間に分割され、該複数の区間の少なくとも最終区間以外
の各区間における該伝送用光ファイバの累積波長分散値
に応じて、該光信号波長における当該区間の累積波長分
散を打ち消すように局部的に波長分散変動を与える波長
分散媒質が当該区間内に挿入された構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを用いた伝
送システムに関するもので、特にリターンツウゼロ（Ｒ
Ｚ）光パルスと光増幅中継器を使用した長距離・大容量
光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信技術は、光増幅技術の進
展にささえられて超長距離化が進んでおり、再生中継器
を使用せずに太平洋横断も可能となってきた。５Ｇｂｉ
ｔ／ｓ程度の信号速度による太洋横断システムは光ファ
イバの分散制御により実現可能である。しかしながら、
ノンリターンツウゼロ（ＮＲＺ）パルスを用いる伝送方
式では、伝送速度を１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上に高速化する
と光ファイバの波長分散特性や非線形光学効果に基づく
伝送特性の劣化の影響が大きくなり、高速・大容量化に
は限界があった。この波長分散特性や非線形光学効果に
よる高速化の限界を打破する方式として、光ソリトン通
信方式が近年脚光を浴びている。光ソリトン通信方式
は、従来の伝送方式の特性劣化要因である光ファイバの
波長分散特性や非線形光学効果を積極的に利用するもの
であり、ファイバの波長分散によるパルス広がりと非線
形光学効果に基づくパルス圧縮をバランスさせ光短パル
スを形を変えずに伝送する方式である。形も大きさも変
えることなく安定に伝搬するソリトンは、伝送媒体に損
失がないことを前提にしているが、通常の光ファイバに
は損失があるため、距離と共に光強度が減衰し、非線形
光学効果が弱まり分散効果とバランスしなくなる。従っ
て、光強度をある程度の強さに保ちつつ見掛け上損失の
ない光ファイバ伝送を可能とするためには、光ファイバ
の損失を光増幅器で補償する必要がある。光増幅器を中
継器として使用した場合には、中継間隔の平均パワーや
光ファイバの平均波長分散をソリトン条件に設定するこ
とにより、理想的ソリトンと同様の波形変化がほとんど
ないソリトン通信が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、光ソリトン通
信においては、光増幅器の雑音は、受信端での光パルス
のタイミングジッタに影響を及ぼし伝送特性を劣化させ
る。すなわち、雑音が重畳した光ソリトンでは光強度が
ランダムに揺らぎ理想的光ソリトンの形から僅かにずれ
るため、非線形光学効果によるキャリア周波数のシフト
量に揺らぎが生じる。これが各中継器毎に繰り返される
ため、有限な波長分散値を持つ光ファイバを伝搬するう
ちに光パルスの到着時間がランダムに揺らぎタイミング
ジッタが引き起こされる。この現象は、ゴードンハウス
効果と呼ばれ、光ソリトン通信の主たる伝送特性の制限
要因となっている。一例として、図１８に、３０ｋｍ間
隔で光増幅中継器を配置した従来の光ソリトン伝送系で
２０Ｇｂｉｔ／ｓの光ソリトン信号を６０００ｋｍ伝送
したときの計算機シミュレーションの結果を示す。図１
８（ａ）は、６０００ｋｍ伝送後の光波形のアイダイア
グラム、図１８（ｂ）は光信号を光受信器で電気信号に
変換し低域通過型電気フィルタを通過させた後のアイダ
イアグラムである。図１８（ａ）より、光増幅器の雑音
により光信号の到着時間が大きくばらついており、大き
なタイミングジッタが発生していることが分かる。符号
誤り率は、図１８（ｂ）のアイダイアグラム中の適当な
符号判定時間で、信号レベルがあるしきい値より大きい
か小さいかにより、“１”か“０”かを確率的手法で判
定することにより求められる。この場合は、タイミング
ジッタが大きいため最適な判定時間と最適なしきい値レ
ベルを設定した場合でも、符号誤り率は１０-5程度であ
る。実用上要求される符号誤り率、例えば、符号誤り率
１０-12 は到底達成できない。以上のように光ソリトン
を使用した場合においても、例えば２０Ｇｂｉｔ／ｓク
ラスの超高速光伝送システムではゴードンハウス効果に
より伝送距離が制限される。
【０００４】本発明は、ゴードンハウス効果によるタイ
ミングジッタをほぼ完全に除去することにより、超高速
光信号を安定に長距離伝送することができる光増幅中継
伝送システムを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、リターンツウゼロ光パルスにディジタル
情報を加えた光信号を伝送する伝送用光ファイバと、該
伝送用光ファイバに挿入された複数台の光増幅中継器で
構成される光増幅中継伝送システムにおいて、該伝送用
光ファイバの波長分散が零となる波長の平均値が該シス
テムを伝送する光信号波長より短波長であり、該伝送用
光ファイバの累積波長分散値が伝送距離に従い巨視的に
増加する傾向にあり、該伝送用光ファイバが複数の区間
に分割され、該複数の区間の少なくとも最終区間以外の
各区間における該伝送用光ファイバの累積波長分散値に
応じて、該光信号波長における当該区間の累積波長分散
を打ち消すように局部的に波長分散変動を与える波長分
散媒質を当該区間内に挿入することによって、タイミン
グジッタの累積を除去し、２０Ｇｂ／ｓ以上の超高速リ
ターンツウゼロディジタル信号の長距離伝送を可能とす
る光増幅中継伝送システムを実現している。
【０００６】すなわち、本発明は次の二つの特徴を有す
る。 １）送信光信号としては、リターンツウゼロ光パルスを
用い、ある程度の距離伝搬後に光ソリトンを形成しパル
ス信号を安定に伝搬させること。 ２）伝搬中に累積した伝送路の正の波長分散値を所定の
区間毎に打ち消して、ソリトン伝送の欠点であるタイミ
ングジッタの累積を除去すること。さらに、次の二つの
特徴を付加することにより更に高い効果を得る。 ３）分散等化によって、ソリトンから変形した光信号の
中から、非ソリトン波に打ち勝って安定なソリトン波が
形成されるように光増幅器の出力を大きく設定するこ
と。 ４）上記非ソリトン波を除去するための光帯域制限素子
を伝送路中に含ませること。
【０００７】
【作用】従来の光ソリトン伝送では、上述したように光
ソリトンに光増幅器の雑音が重畳し、ランダム雑音が非
線形光学効果による光ソリトンのキャリア周波数のシフ
ト量に揺らぎが生じ、この周波数揺らぎが光ファイバの
波長分散により光パルスの到着時間の揺らぎに変換さ
れ、タイミングジッタが引き起こされる。タイミングジ
ッタの大きさは、ファイバの分散値に比例し、又、各光
増幅器毎に上記の現象が繰り返されるため、伝送距離の
増加にともない急激に増加する。本発明者らは、たとえ
光ソリトン周波数揺らぎが生じても、所定の区間での伝
送光ファイバの累積波長分散を逆分散特性を有する分散
媒質を通過させることによって強制的に打ち消すことに
より、タイミングジッタを各区間毎に引き戻すことがで
き、タイミングジッタの累積を阻止できることを発見し
た。
【０００８】図１（ａ）は従来の光ソリトン伝送システ
ムにおける伝送距離に対する累積波長分散を示す図であ
る。図１（ｂ）は本発明の光増幅中継伝送システムにお
ける伝送距離に対する累積波長分散を示す図である。従
来の光ソリトン伝送システムでは、微視的には光ファイ
バの分散値は製造上のばらつきから揺らいでいるもの
の、巨視的には伝送距離に対する累積波長分散は増加す
るように設定される。周波数揺らぎによって生じるタイ
ミングジッタは、光ファイバが常に有限の波長分散値を
有しているために次々に累積してしまうことにより、伝
送距離が長くなればなるほど急激にタイミングジッタが
増加し伝送特性を劣化させる。この現象を説明するた
め、図２に、従来の光ソリトン伝送システムにおける各
伝送距離Ｌ（図１（ａ）参照）における光信号のアイダ
イアグラムを模式的に示した。伝送距離Ｌをａ１からａ
２，ａ３，ａ４と長くすると、タイミングジッタが累積
するため、距離と共にタイミングジッタが急激に増加す
る様子が分かる。一方、本発明では、図１（ｂ）のよう
に、所定の区間での伝送光ファイバの累積波長分散を逆
分散特性を有する分散媒質を通過させることにより強制
的に打ち消しているため、たとえ周波数揺らぎが生じて
いても、波長分散がないため見かけ上タイミングジッタ
に変換されない。微視的には、ソリトン伝送におけるタ
イミングジッタは分散媒質透過後に引き戻され、距離の
増加に伴うタイミングジッタの累積を阻止することが可
能である。図３に本発明による光増幅中継伝送システム
の各伝送距離Ｌ（図１（ｂ）参照）における光信号のア
イダイアグラムを模式的に示した。距離ｂ１で生じたわ
ずかなタイミングジッタは、分散媒質通過後の距離ｂ２
ではほぼ引き戻されている。同様のことが距離ｂ３，ｂ
４及びｂ５，ｂ６でも繰り返されるため、タイミングジ
ッタが累積しない様子が分かる。
【０００９】一般に光ソリトン伝送システムでは、局所
的に大きな負の分散を与えることは、ソリトン条件から
大きく逸脱するため、全く考えられていなかった。本発
明は、光伝送路を光ソリトンの長所である波形劣化のな
い安定な伝送特性を生かす大部分の伝送路と、従来の光
ソリトン伝送の欠点であるタイミングジッタを所定の区
間毎に分散等化を行なう部分により構成することによ
り、安定なソリトン伝送を維持しつつタイミングジッタ
を除去するという全く新規の光増幅中継伝送システムで
ある。なお、本発明は、光パルス形状，パルス幅，光中
継器出力などが、ソリトン条件で規定される狭義の光ソ
リトンを利用した光増幅中継伝送システムに限定される
ものではない。非線形特性を有する光ファイバ伝送で
は、光パルス形状が光ソリトンのsech2 型から極端にず
れていないかぎり、光増幅中継器出力をやや高めに設定
することにより、伝送中に光パルスは光ソリトンに収束
するので、本発明は、ＲＺ光パルスを用いて伝送中に光
ソリトンに収束する伝送システムを包含する広義の光ソ
リトンを利用した光増幅中継伝送システムである。
【００１０】
【実施例】
（実施例１）図４に本発明の第１の実施例を示す。１は
２０Ｇｂｉｔ／ｓ光送信装置、２は伝送用光ファイバ、
３は光増幅中継器、４は累積波長分散補償用分散媒質、
５は光受信装置である。光送信装置１では、波長１５５
８ｎｍで連続発振するＤＦＢ(Distributed feedback)レ
ーザの出力光を２０ＧＨｚで正弦波変調されたＩｎＧａ
ＡｓＰ電気吸収型光変調器により２０ＧＨｚ繰り返しＲ
Ｚ光パルス列に変換し、光変調器により２０Ｇｂｉｔ／
ｓのデータ信号を重畳することにより２０Ｇｂｉｔ／ｓ
疑似ランダム光信号を生成している。送信光パルスは、
時間波形の半値全幅(t) が７ｐｓのsech2 型のリターン
ツウゼロ光パルスである。伝送用光ファイバ２は、全長
は約９０００ｋｍ、平均零分散波長は信号光波長より短
波長の１５５５ｎｍであり、信号波長における平均波長
分散値Ｄは０．２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍである。伝送用光フ
ァイバ２の約３０ｋｍ毎に光ファイバの損失を補償する
ため光増幅中継器３が３００台設置されている。光増幅
中継器３は、エルビウムドープ光ファイバ、ＷＤＭ(wav
elengh division multiplexing) カップラ、光アイソレ
ータ及び光帯域制限素子としての光バンドパスフィルタ
（半値全幅：６ｎｍ）で構成されており、波長１４８０
ｎｍの連続発振レーザ光を励起光としてＷＤＭカップラ
を通してエルビウムドープ光ファイバを後方励起してい
る。伝送用光ファイバ２の各光増幅中継器３の区間平均
光パワーはソリトン条件では約１ｄＢｍであるが、各光
増幅中継器３の平均光出力パワーは３ｄＢｍに設定して
ある。分散媒質４は、伝送用光ファイバ２中の１８０ｋ
ｍごとに挿入されている。本発明では、累積波長分散補
償用の分散媒質４の挿入間隔は必ずしも一定間隔である
必要はないが、実用システムでは、製造容易性の理由か
ら一定間隔にする場合が多いと思われる。分散媒質４に
は、波長分散値−６０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍを有する長さ６
００ｍの分散補償ファイバ（零分散波長：２４００ｎ
ｍ）を用い、伝送用光ファイバ１８０ｋｍ分の正の累積
波長分散３６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを打ち消している。図５
に、実施例１の伝送距離に対する累積波長分散値を示
す。光受信装置５は、２０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送光信号を
２０Ｇｂｉｔ／ｓの光受信器であり、電気信号に変換す
るように構成されている。
【００１１】なお、本実施例の有効性を実証するため、
本実施例の構成に従って計算機シミュレーションを行っ
た結果を図６に示す。図６（ａ）は、９０００ｋｍ伝送
後の受信光波形のアイダイアグラムであり、図６（ｂ）
は受信装置において低域通過型電気フィルタを通過させ
た後のアイダイヤグラムである。図６（ａ）に示す受信
波形は、９０００ｋｍ伝送後においても、ほぼ全ての光
信号が同一の時間に到着している（アイダイアグラム上
で重なっている）ことを示しており、従来技術で問題と
なっていたタイミングジッタは、ほぼ完全に除去されて
いることがわかる。光受信装置において低域通過型電気
フィルタを通過させた後のアイダイヤグラムから、本実
施例では、広い判定時間において、受信信号がしきい値
電圧より大きいか小さいかが判別可能であり、このアイ
ダイアグラムから計算される符号誤り率は、１×１０
-23 である。この符号誤り率からの単純計算では、数１
０万年に１個エラーが発生する割合に相当し、ほぼエラ
フリー伝送特性が達成できた。これは、実用上要求され
る、例えば、１×１０-12 以下の符号誤り率を大幅に上
回る良好な伝送特性であり、たとえ実システムにおける
各種の変動要因を勘案しても、実用レベルの符号誤り率
を十分確保できる値である。伝送用光ファイバ４５０ｋ
ｍ分の累積波長分散値９０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを打ち消す
ように、長さ１．５ｋｍの分散補償ファイバを挿入した
場合について９０００ｋｍ伝送後の伝送特性のシミュレ
ーションを行なった。他の条件は上述の実施例と同じで
ある。その結果、符号誤り率１×１０-14 が達成され
た。なお、この誤り率特性は、光増幅器出力を大きくす
ることにより更に改善された。
【００１２】（実施例２）図７に本発明の第２の実施例
を示す。１は２０Ｇｂｉｔ／ｓ光送信装置、２は伝送用
光ファイバ、３は光増幅中継器、４は累積波長分散補償
用分散媒質、５は光受信装置である。本実施例では、伝
送用光ファイバ２の３６０ｋｍ毎の光累積波長分散をそ
の中間点に補償用分散媒質４を挿入することにより補償
している。図８に、実施例２の伝送距離に対する累積波
長分散値図を示す。実施例１では累積波長分散値は、零
近傍以上の正分散（異常分散）であるが、本実施例で
は、累積分散値が負（正常分散）となる領域が存在して
いる点が上述した実施例１と異なっている。伝送用光フ
ァイバ２は、全長が約９０００ｋｍで、平均零分散波長
は１５５５ｎｍであり、信号波長１５５８ｎｍにおける
平均波長分散値は０．２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍである。実施
例１と同様に約３０ｋｍ毎に光ファイバの損失を補償す
るための光増幅中継器３が３００台設置されている。送
信パルスは、時間波形の半値全幅（ｔ）が７ｐｓのsech
2 型のリターンツウゼロ光パルスである。伝送用ファイ
バ２の各スパンの区間平均光パワーはソリトン条件では
１ｄＢｍであるが、各光増幅中継器の平均光出力パワー
は３ｄＢｍに設定してある。伝送用光ファイバ２中に
は、初めの１８０ｋｍに累積波長分散補償用分散媒質４
が挿入されている。分散媒質４として、波長分散値−６
０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍを有する長さ１．２ｋｍの分散補償
用の光ファイバを用いて、伝送用光ファイバ３６０ｋｍ
分の累積波長分散値７２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを打ち消して
いる。以後３６０ｋｍ間隔に分散媒質４が挿入されてい
る。図９（ａ），（ｂ）に本実施例の構成について計算
機シミュレーションを行い得られた受信波形を示す。こ
の受信波形に基づく計算により９０００ｋｍ伝送後に符
号誤り率１×１０-20 が達成されることがわかる。本実
施例では、３６０ｋｍ毎の伝送用光ファイバの累積波長
分散をその中間点に補償用分散媒質４を挿入することに
より補償しているが、補償用分散媒質４の挿入場所は、
必ずしも、該伝送光ファイバの中間地点である必要はな
く、所定区間の任意の場所でよい。
【００１３】（実施例３）図１０に本発明の第３の実施
例を示す。１は２０Ｇｂｉｔ／ｓ光送信装置、２は伝送
用光ファイバ、３は光増幅中継器、４は累積波長分散補
償用分散媒質、５は光受信装置である。本実施例では、
光送受信装置５に−３６ｐｓ／ｎｍの分散を持つ分散補
償用媒質４を含み、伝送用光ファイバの累積分散が零以
外の値から始まるように設定されている。その他は実施
例１と同様である。光送信装置出力波形を分散媒質を通
過させ変形させてから、伝送を行なっても安定な伝送を
行なうことができる。図１１に、実施例３の伝送距離に
対する累積波長分散値図を示す。
【００１４】図１２（ａ），（ｂ）に本実施例について
計算機シミュレーションを行い得られた受信波形を示
す。この受信波形に基づく計算により、９０００ｋｍ伝
送後に符号誤り率１×１０-16 が達成されることがわか
る。
【００１５】（実施例４）図１３に本発明の第４の実施
例を示す。１は２０Ｇｂｉｔ／ｓの光送信装置、３は光
増幅中継器、５は光受信装置である。本実施例では、２
０Ｇｂｉｔ／ｓの光送信装置１から送信される送信光パ
ルスは、時間波形の半値全幅（ｔ）が１１ｐｓのsech2
型のリターンツウゼロ光パルスである。伝送用光ファイ
バ２は、全長約９０００ｋｍ、平均零分散波長は信号光
波長１５５８ｎｍより短波長の１５５５ｎｍであり、信
号波長における平均波長分散値Ｄは０．２ｐｓ／ｋｍ／
ｎｍである。伝送用光ファイバ２の約３０ｋｍ毎に光フ
ァイバの損失を補償するため光増幅中継器３が３００台
設置されている。４は零分散が約１５８０ｎｍで信号光
波長における平均波長分散値が−１．８ｐｓ／ｋｍ／ｎ
ｍの３０ｋｍの分散補償用光ファイバである分散媒質で
あり、９中継分の伝送用光ファイバの累積波長分散値５
４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍを補償するように１０中継毎に挿入
されている。本実施例では光増幅中継器３の大部分には
光バンドパスフィルタが内蔵されておらず、分散媒質４
の後に設置されている光増幅中継器３には半値全幅３ｎ
ｍの光バンドパスフィルタが内蔵されている。図１４
（ａ），（ｂ）に、本実施例について計算機シミュレー
ションを行って得られた受信波形を示す。この受信波形
に基づく計算により、９０００ｋｍ伝送後に符号誤り率
２×１０-13 が達成されることがわかる。実施例では、
１中継距離に相当する３０ｋｍ長の分散補償用光ファイ
バを使用したが、他の長さ、例えば、１．５中継または
２中継区間に相当する分散補償用光ファイバを使用する
こともできる。
【００１６】（実施例５）図１５に本発明の第５の実施
例を示す。１は２０Ｇｂｉｔ／ｓの光送信装置、３は光
増幅中継器、５は光受信装置である。本実施例では、２
０Ｇｂｉｔ／ｓの光送信装置１から送信される送信光パ
ルスは、時間波形の半値全幅（ｔ）が１１ｐｓのsech2
型のリターンツウゼロ光パルスである。伝送用光ファイ
バ２は、全長約９０００ｋｍ、平均零分散波長は信号光
波長１５５８ｎｍより短波長の１５５５ｎｍであり、信
号波長における平均波長分散値Ｄは０．２２ｐｓ／ｋｍ
／ｎｍである。伝送用光ファイバ２の約３３ｋｍ毎に光
ファイバの損失を補償するため光出力が１ｄｂｍの光増
幅中継器３が２７３台設置されている。４は信号光波長
における平均波長分散値が−６５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの８
００ｍの分散補償用光ファイバである分散媒質であり、
伝送用光ファイバ１０中継分の累積波長分散値約７２ｐ
ｓ／ｋｍ／ｎｍの９０％を補償するように１０中継毎
（３３０ｋｍ毎）に挿入されている。本実施例の効果を
確認するため、光増幅中継器３０台と伝送用光ファイバ
約１０００ｋｍの光ファイバと１０中継毎に分散補償用
光ファイバを用いて光伝送路を構築し、周回伝送実験を
行った。図１６に本実施例の伝送距離に対する累積波長
分散特性を示す。図１７に９０００ｋｍ伝送後（９周回
後）に得られた受信波形を示す。９０００ｋｍ伝送後の
符号誤り率として、１×１０-12 以下が達成された。本
実施例では、２光増幅中継器毎に、５ｎｍの帯域幅を有
する光バンドパスフィルタをその光増幅中継器内に配置
した。本実施例では、累積波長分散の９０％を補償する
例について述べたが、本実施例から明らかなように、累
積波長分散の１００％を補償する分散補償媒質に限ら
ず、累積波長分散の１００％未満（タイミングジッタを
引きもどし、一定の符号誤り率を維持するための分散
量）を補償する分散補償媒質も使用することができる。
【００１７】実施例１，２，３，４，５においては、送
信パルスには、sech2 型の光パルスを用いたがそれ以外
のＲＺパルスを用いてもよい。実施例１では、１８０ｋ
ｍ毎に厳密に累積波長分散を零としたが、伝送用光ファ
イバの分散値に±５０％程度の製造上のばらつきがあっ
ても−３６ｐｓ／ｎｍの分散媒質４で補償することによ
り、ほぼ同等の伝送特性が得られる。すなわち、実施例
１，２，３，４，５において、分散補償値は、各区間で
完全に累積分散値を補償する値である必要はなく、±５
０％程度の製造上のばらつきがあっても良い。実施例
１，２，３，４，５においては分散媒質４として零分散
波長２．４μｍの光ファイバを用いたが、光ファイバの
構造パラメータを変えて零分散波長を２〜３μｍの範囲
のものを使用することにより、光信号波長での波長分散
値を約−４０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍから−１００ｐｓ／ｋｍ
／ｎｍのものを得ることができる。
【００１８】実施例１では、最終区間で３６ｐｓ／ｎｍ
の波長分散が残留しているが、受信端でほぼ零分散に等
化しても同等の特性が得られる。従って、実施例１，
２，３，４，５において、受信端で正常又は異常分散等
化を行なっても良い。また、分散媒質４の挿入間隔は、
実施例１，３の１８０ｋｍおよび実施例２の３６０ｋｍ
に限定されず、安定な光ソリトン形成の目的からすれ
ば、この挿入間隔はある程度の長さが必要であり、特に
ソリトン周期（前記実施例では９６ｋｍ）以上であれば
その効果は大きい。ただし、挿入間隔が長くなれば長く
なるほど、非ソリトン成分が大きくなるため、必要に応
じて光増幅中継器出力を大きく設定し、安定な光ソリト
ンを形成する必要がある。実施例１，２，３，４，５に
おいては、短パルス光源として、単一波長レーザと電気
吸収型光変調器を用いたが、モード同期レーザ、利得ス
イッチレーザなどいかなるソリトン光源を使用しても良
い。また、光送信装置１は直接２０Ｇｂｉｔ／ｓの光信
号を送信するように構成しているが、光時分割２多重、
４多重、８多重により２０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号を実現
してもよい。
【００１９】実施例１，２，３においては、非ソリトン
成分の除去の目的で、帯域幅６ｎｍの光バンドパスフィ
ルタを各光中継器毎に含んでいるが、光バンドパスフィ
ルタの帯域幅、形状および挿入間隔は必ずしも本実施例
に限定されず、実施例４又は５のように構成することが
でき、帯域幅の異なる１次の光バンドパスフィルタ、２
次のバターワース型光バンドパスフィルタ、２次のベッ
セル型光バンドパスフィルタ等を数光中継器毎に配置し
てもよい。更に、光バンドパスフィルタを、過飽和吸収
体のような本実施例における光バンドパスフィルタの効
果と同様の効果を有する素子に置き換えるか併用するか
しても良い。なお、非ソリトン成分の影響を無視できる
ときは、光バンドパスフィルタを省略してもよい。実施
例１，２，３，４，５においては、２０Ｇｂｉｔ／ｓ光
通信システムをとりあげたが、更に高速の数十Ｇｂｉｔ
／ｓ以上の伝送速度でも、長距離光通信が可能である。
実施例１，２，３，４においては、光増幅中継器３の光
出力は３ｄｂｍとしたが、分散媒質４を含まない場合の
送信光信号に加えられる伝送用光ファイバ２の非線形光
学効果によるパルス圧縮効果と波長分散によるパルス広
がりの効果とが釣り合う光出力値以上に設定されていれ
ば、伝送システムの光信号パワーを高く設定するとにな
り、相対的に光雑音量を小さくすることができ、タイミ
ングジッタが小さくなる効果がある。
【００２０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、従来の方法
ではゴードンハウスタイミングジッタによって、超高速
光信号の長距離伝送が困難であったが、本発明により、
タイミングジッタ制限のない超大容量・長距離光増幅中
継伝送システムを構築することが可能となった。従来技
術では、２０Ｇｂ／ｓ以上の太平洋横断クラス長距離光
中継伝送システムを構築することが不可能であったが、
本発明により、太平洋横断システムでもエラーフリー伝
送が可能となり、超大容量・長距離光海底ケーブル等の
実用化にとっての効果は著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の光ソリトン伝送システムの伝送距離に
対する累積波長分散を示す図で（ａ）と本発明による光
増幅中継伝送システムの伝送距離に対する累積波長分散
を示す図（ｂ）である。
【図２】従来例の光ソリトン伝送システムの各伝送距離
における光信号のアイダイアグラムを示す図である。
【図３】本発明による光増幅中継伝送システムのの各伝
送距離における光信号のアイダイアグラムを示す図であ
る。
【図４】本発明の実施例１の光増幅中継伝送システムの
構成図である。
【図５】本発明の実施例１の伝送距離に対する累積波長
分散を示す図である。
【図６】本発明の実施例１における９０００ｋｍ伝送光
波形のアイダイアグラムの計算機シミュレーション図
（ａ）と、本発明の実施例１における９０００ｋｍ伝送
光波形の信号を受信装置において低域通過型電気フィル
タを通過させた場合のアイダイヤグラムの計算機シミュ
レーション図（ｂ）である。
【図７】本発明の実施例２の光増幅中継伝送システムの
構成図である。
【図８】本発明の実施例２の伝送距離に対する累積波長
分散を示す図である。
【図９】本発明の実施例２における９０００ｋｍ伝送光
波形のアイダイアグラムの計算機シミュレーション図で
ある。ソリトンの６０００ｋｍ伝送信号光波形アイダイ
アグラムの計算機シミュレーション図（ａ）と、本発明
の実施例２における９０００ｋｍ伝送光波形の信号を受
信装置において低域通過型電気フィルタを通過させた場
合のアイダイヤグラムの計算機シミュレーション図
（ｂ）である。
【図１０】本発明の実施例３の光増幅中継伝送システム
の構成図である。
【図１１】本発明の実施例３の伝送距離に対する累積波
長分散を示す図である。
【図１２】本発明の実施例３における９０００ｋｍ伝送
光波形のアイダイアグラムの計算機シミュレーション図
（ａ）と、本発明の実施例３における９０００ｋｍ伝送
光波形の信号を受信装置において低域通過型電気フィル
タを通過させた場合のアイダイヤグラムの計算機シミュ
レーション図（ｂ）である。
【図１３】本発明の実施例４の光増幅中継伝送システム
の構成図である。
【図１４】本発明の実施例４における９０００ｋｍ伝送
光波形のアイダイアグラムの計算機シミュレーション図
（ａ）と、本発明の実施例１における９０００ｋｍ伝送
光波形の信号を受信装置において低域通過型電気フィル
タを通過させた場合のアイダイアグラムの計算機シュミ
レーション図（ｂ）である。
【図１５】本発明の実施例５の光増幅中継伝送システム
の構成図である。
【図１６】本発明の実施例５の伝送距離に対する累積波
長分散を示す図である。
【図１７】本発明の実施例５の光増幅中継伝送システム
で得られた９０００ｋｍ伝送光波形のアイダイアグラム
である。
【図１８】従来例で得られる２０Ｇｂｉｔ／ｓ光ソリト
ンの６０００ｋｍ伝送信号光波形アイダイヤグラムの計
算機シミュレーション図（ａ）と、従来例で得られる２
０Ｇｂｉｔ／ｓ光ソリトンの６０００ｋｍ伝送信号を受
信装置において低域通過型電気フィルタを通過させた場
合のアイダイヤグラムの計算機シミュレーション図
（ｂ）図である。
【符号の説明】
１ 光送信装置 ２ 伝送用光ファイバ ３ 光増幅中継器 ４ 分散媒質 ５ 光受信装置
───────────────────────────────────────────────────── 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 10/16 (72)発明者 枝川 登 東京都新宿区西新宿二丁目３番２号 国際 電信電話株式会社内 (72)発明者 多賀 秀徳 東京都新宿区西新宿二丁目３番２号 国際 電信電話株式会社内 (72)発明者 秋葉 重幸 東京都新宿区西新宿二丁目３番２号 国際 電信電話株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リターンツウゼロ光パルスにディジタル
    情報を加えた光信号を伝送する伝送用光ファイバと該伝
    送用光ファイバ上に配置する複数台の光増幅中継器で構
    成される光増幅中継伝送システムにおいて、 該伝送用光ファイバの波長分散が零となる波長の平均値
    が該システムを伝送する光信号波長より短波長であり、
    該伝送用光ファイバの累積波長分散値が伝送距離に従い
    巨視的に増加する傾向にあり、該伝送用光ファイバが複
    数の区間に分割され、該複数の区間の少なくとも最終区
    間以外の各区間における該伝送用光ファイバの累積波長
    分散値に応じて、該光信号波長における当該区間の累積
    波長分散を打ち消すように局部的に波長分散変動を与え
    る波長分散媒質が当該区間内に挿入されていることを特
    徴とする光増幅中継伝送システム。
  2. 【請求項２】 リターンツウゼロ光パルスにディジタル
    情報を加えた光信号を送信する光送信装置と、該送信信
    号を受信する光受信装置と、該送信装置と該受信装置と
    を結ぶ伝送用光ファイバと複数台の光増幅中継器で構成
    される光増幅中継伝送システムにおいて、 該伝送用光ファイバの波長分散が零となる波長の平均値
    が該システムを伝送する光信号波長より短波長であり、
    該伝送用光ファイバの累積波長分散値が伝送距離に従い
    巨視的に増加する傾向にあり、該伝送用光ファイバが複
    数の区間に分割され、該複数の区間の少なくとも最終区
    間以外の各区間における該伝送用光ファイバの累積波長
    分散値に応じて、該光信号波長における当該区間の累積
    波長分散を打ち消すように局部的に波長分散変動を与え
    る波長分散媒質が当該区間内に挿入されていることを特
    徴とする光増幅中継伝送システム。
  3. 【請求項３】 前記光送信装置が、前記分散媒質を含
    み、前記伝送用光ファイバの累積分散が零以外の値から
    始まることを特徴とする請求項２に記載の光増幅中継伝
    送システム。
  4. 【請求項４】 前記伝送用光ファイバの区間中に少なく
    とも１つの光帯域制限素子を含ことを特徴とする請求項
    １、２又は３に記載の光増幅中継伝送システム。
  5. 【請求項５】 前記複数台の光増幅中継器の光出力が、
    前記波長分散媒質を含まない場合の前記送信光信号に加
    えられる前記伝送用光ファイバの非線形光学効果による
    パルス圧縮効果と波長分散によるパルス広がりの効果と
    が釣り合う光出力値以上に設定されていることを特徴と
    する請求項１，２，３又は４項に記載の光増幅中継伝送
    システム。
  6. 【請求項６】 前記光信号は１．５μｍ近傍の光信号波
    長を有し、前記伝送用光ファイバは平均波長分散値が異
    常分散の分散シフト光ファイバであり、前記波長分散媒
    質は零波長分散が２〜３μｍ波長帯にあり信号光波長に
    おける波長分散値が正常分散値を有する光ファイバであ
    ることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載
    の光増幅中継伝送システム。
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