JPH08237226A

JPH08237226A - 分散シフト光ファイバを備えた波長分離多重化通信システム

Info

Publication number: JPH08237226A
Application number: JP7329074A
Authority: JP
Inventors: Fausto Meli; ファウスト・メリ; Giorgio Grasso; ジョルジョ・グラッソ
Original assignee: Pirelli Cavi SpA; Cavi Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1996-09-13
Also published as: ITMI942556A0; PE26997A1; DE69531511D1; KR960027595A; SK158295A3; AU4026995A; HU215887B; AU716484B2; CN1132970A; US5946117A; EP0717515B1; EP0978960B1; BR9505434A; CA2165146A1; ITMI942556A1; CZ331195A3; FI956047A0; HUT74329A; EP0978960A1; EP0717515A1

Abstract

(57)【要約】【目的】光ファイバが波長の増加と共に増加する色分
散を有し、ファイバに存在しかつ４波混合現象を生じる
ことができる色分散の局部的ゼロ値が前記帯域に含まれ
ない如き量だけ前記帯域の最小波長より低い波長におい
てゼロ値を呈すること。【構成】予め定めた伝送波長における異なる波長の少
なくとも２つの変調光信号ソースと、単一の光ファイバ
の入口において信号を多重化する手段と、一端部におい
て多重化手段に接続される光ファイバ回線と、信号を受
取り多重化解除する手段とを含み、前記回線が伝送波長
帯域における予め定めた値より低く、波長の増加と共に
増加する色分散値を持つ光ファイバを含み、前記ファイ
バが、伝送波長帯域の最小波長より、ファイバに存在し
かつ４波混合現象を生じることが可能である色分散の局
部的波長ゼロ値が前記帯域には含まれない如き量だけ低
い波長においてゼロ値を有する光通信システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる「４波混
合（ＦｏｕｒＷａｖｅＭｉｘｉｎｇ：ＦＷＭ）」に
よるノイズ効果が避けられる分散シフト光ファイバを用
いる波長分離多重化（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｄｉｖｉ
ｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）通信シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】大部分の最近の電気通信エンジニアリン
グにおいては、遠隔通信されるべき情報を含む予め定め
た周波数の光信号を送るための光ファイバの使用は公知
である。また、光ファイバを介して送られる光信号が進
行中に減衰を生じ、予め定めた間隔で回線に沿って配置
された各々の増幅器によって増幅を実施することを必要
とすることもまた公知である。

【０００３】上記の目的のため光増幅器が便利に用いら
れ、この増幅器により光形態のまま、即ち信号の検出お
よび再生を行わずに信号が増幅される。

【０００４】前記光増幅器は、例えばエルビウムの如き
蛍光ドーパントの特性に基き、このドーパントは、光ポ
ンピング・エネルギの管理によって適当に励起される
時、シリカ基材光ファイバにおける光の最小減衰帯域に
対応する波長帯域における高放出を有する。

【０００５】伝送のため使用される光ファイバは、ファ
イバを構成する材料の諸特性と屈折率プロフィールの諸
特性との組合わせによる色分散を生じ、この色分散は伝
送される信号の波長と共に変化し、波長自体の所与の値
でゼロになる。

【０００６】この色分散現象は、実質的に光ファイバの
信号の伝送中に信号を形成するパルスの持続時間におけ
る拡大からなり、この拡大は、それぞれそれ自体の波長
を特徴とする各パルスの異なる色成分が異なる速度で光
ファイバ中に伝送する事実による。

【０００７】前記拡大に続いて、放出時に完全に別のも
のである一時的に連続的なパルスは、その光ファイバを
伝送した後、受信時に部分的に重ね合わすことができ、
これらパルスはもはや別の値として弁別できず、受信時
のエラーを生じる。

【０００８】いわゆる「ステップ・インデックス（Ｓｔ
ｅｐＩｎｄｅｘ）」（即ち、ＳＩ）のファイバは、色
分散（Ｃｈｒｏｍａｔｉｃｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）が
約１３００ｎｍの波長の値でゼロになるような光学的特
性を有する。

【０００９】従って、通信用に用いられる１５００ｎｍ
に近い波長におけるＳＩファイバは、伝送速度、即ち受
信時のエラーを生じることなく予め定めた単位時間で非
常に多数の連続的パルスを送る可能性に対する制限を構
成し得る色分散の重要値を有する。

【００１０】色分散のゼロ点を一般に通信のため使用さ
れる１５００乃至１６００ｎｍの範囲内の波長の値にす
るように実質的に光学的特性が適切に引出されるファイ
バである、いわゆる分散シフト型ファイバ、即ちＤＳフ
ァイバ（即ち、色分散のゼロ点がシフトされるファイ
バ）もまた周知である。

【００１１】この種類のファイバは、該ファイバの色分
散が１５５０ｎｍのλ₀波長値でこの値に対して５０ｎ
ｍの公差で見かけ上ゼロになると１９９３年３月のＩＴ
Ｕ−ＴＧ．６５３推奨事項にファイバの色分散が定義
されている。

【００１２】これらのファイバは、例えば、商品名ＳＭ
Ｆ／ＤＳ（登録商標）でＣｏｒｎｉｎｇＮ．Ｙ．（米
国）から、また商品名ＳＭＤＳでＢａｔｔｉｐａｇｌ
ｉａ（イタリア）のＦｉｂｒｅＯｔｔｉｃｈｅＳｕ
ｄＳ．ｐ．Ａ．から入手可能である。

【００１３】上記の種類のファイバはまた、例えば、米
国特許第４，７１５，６７９号、同第４，８２２，３９
９号、同第４，７５５，０２２号に記載されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ますます多量の情報を
同じ伝送線上に伝送する必要が、アナログ信号またはデ
ィジタル信号からなるより多くのチャンネルが同時に単
一の光ファイバからなる回線上に同時に送られ、かつこ
のチャンネルがそれぞれ用いられた送信帯域におけるそ
れ自体の波長と関連させられる点で相互に弁別される、
いわゆる「波長分離多重化（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤ
ｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤ
Ｍ）」プロセスによって同じ回線上でより多くの伝送チ
ャンネルを送る必要を導いたことも公知である。

【００１５】この手法は、単位時間当たりに伝送される
情報片の数を増すことを可能にし、この情報片が幾つか
のチャンネルに分散され、各チャンネルにおける伝送速
度は同じである。

【００１６】しかし、前記の分散シフトされた単一モー
ド光ファイバにおけるＷＤＭ伝送がチャンネル間に「４
波混合（ＦｏｕｒＷａｖｅＭｉｘｉｎｇ）」即ちＦ
ＷＭとして知られる相互変調現象を生じることが判っ
た。

【００１７】この現象は、一般に、ファイバにおける光
信号の存在が他の光信号と重なり得る４番目の信号を生
じ、これによりシステム性能を低下させることを含む。

【００１８】この現象は、例えば、「光波技術ジャーナ
ル（ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＷＡＶＥＴＥ
ＣＨＮＯＬＯＧＹ）」の第８巻、第９部、１９９０年９
月、１４０２÷１０８ページに記載されており、この効
果はファイバのコアにおける高いフィールド強さによ
り、かつ信号間の高い相互作用長さにおいて非常に強く
なり得るよりも非線形の３次現象によるものである。

【００１９】更に詳しくは、同じ文献が、特定の光ファ
イバの場合、第４波の最も大きい生成効率（即ち、シス
テムにおけるノイズ効果）が、信号の増加する位相シフ
トにより、信号周波数、色分散あるいは伝送長さ間の差
異を増すことによって低減されることを指摘する。

【００２０】光ファイバが低色分散ファイバ（ｌｏｗ−
ｃｈｒｏｍａｔｉｃｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｆｉｂｅ
ｒ）（例えば、上記のＤＳファイバ）であり、かつ光周
波数間の相互作用の小さな実効面積を有する場合（単一
モード・ファイバ）に、第４波の生成の結果として生じ
る非線形性が伝送に対する制限となり得、この場合相互
変調積がノイズ源を生じる受信帯域内になり得る。

【００２１】ＷＤＭシステムを計画するため上記の文献
に堤案された解決法は、異なるチャンネルの波長間の距
離と信号電力とを考察することからなる。

【００２２】米国特許第５，３２７，５１６号から、
１．５と４ｐｓ／（ｎｍ．ｋｍ）間のレンジ内に含まれ
る１５５０ｎｍにおける平均色分散の絶対値と、２．２
ｋｍより短くないファイバ部分における０．１５ｐｓ／
（ｎｍ²．ｋｍ）における比較的低い分散カーブの勾配
とを有するＷＤＭ通信システム用の光ファイバが公知で
あり、上記文献において（欄３、行１÷５）明らかにさ
れるように、光ファイバのこれらの特徴は上記の非線形
性の作用を避けるに充分である光チャンネル間の位相シ
フトを生じる少量の線形分散を実質的に生じる。

【００２３】ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＷＡＶ
ＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ、第１０巻、第１１部、１９
９２年１１月のページ１５５３÷１５６１は、第４波の
生成効率が最大となる別の条件の存在を報告し、またこ
れが３つの光キャリヤの内の２つがゼロの分散の波長に
関して相互に対称的な波長を持つ時、あるいは１つの光
キャリヤが分散をゼロにする波長と同じ波長を持つ時に
生じることを指摘している。

【００２４】同じ文献は、ファイバの製造過程において
生じる回線中の擾乱に対して、分散をゼロにする波長の
値がファイバ長さに沿って変動し、１５５７．７ｎｍの
固定波長におけるテスト信号と共に光ポンプ周波数を約
ゼロの分散波長で変動させることにより行われた実験か
ら、１つのプリフォームから引出された２．５ｋｍの長
さのファイバ部分に対して異なるピーク値を著者が検出
した事実を述べている。このことは、テストされたファ
イバの各々におけるゼロの色分散の波長が、例えファイ
バが同じプリフォームから形成（ｓｐｉｎ）されても異
なることを意味する。

【００２５】検出されたゼロの分散周波数間の差異は１
００ＧＨz程度（０．８ｎｍの波長に対応する）にあ
り、１０ｋｍの長さのファイバの場合、チャンネル周波
数間の距離の増加と共にＦＷＭ効率の急激な低下が指摘
されている。

【００２６】上記の結果として、前記文献は、より広い
波長範囲でファイバが動作し得るためには均一なファイ
バの製造が必要であることを結論付けている。

【００２７】ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＷＡＶ
ＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹの第１巻、第１０部、１９９
３年１０月のページ１６１５÷１６２１は、「通常の」
グループ（Ｄ＜０）の速度分散ファイバの伝送用ファイ
バとして使用することにより、かつ２つの中継器間に含
まれる全長さにわたり分散を再びゼロにするために「異
常な」分散（Ｄ＞０）の短いファイバ部分を導入するこ
とによって、伝送システムの非線形性の結果として得る
ノイズを除去することが可能な方法およびファイバ装置
について報告しており、この文献は、単一チャンネルお
よび非常に長距離のシステムにおける光チャンネルと増
幅即時放出間のＦＷＭ現象の場合を勘案している。

【００２８】

【課題を解決するための手段】１つの特質において、本
発明は、予め定めた伝送速度で予め定めた伝送波長帯域
に含まれる異なる波長で変調された少なくとも２つの光
信号源と、単一の光ファイバへ入力される前記信号を多
重化する手段と、前記多重化手段（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ
ｉｎｇｍｅａｎｓ）に対して一端部で接続された光フ
ァイバ回線と、各波長に依存して信号自体に対する光分
離手段（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇｍｅａｎｓ）
を含む前記信号を受信する受信手段と、を含み、前記信
号が前記光ファイバ回線の少なくとも一部において予め
定めた値より大きな値の光パワーを持ち、前記回線が、
前記伝送波長帯域における予め定めた値より低い色分散
値を持つ光ファイバを含む光通信システムにおいて、前
記光ファイバが波長の増加と共に増加する色分散を有
し、ファイバに存在しかつ４波混合現象を生じることが
できる色分散の局部的ゼロ値が前記帯域に含まれない如
き量だけ前記帯域の最小波長より低い波長でゼロ値を呈
する光通信システムに関するものである。

【００２９】特に、色分散をゼロにする前記波長値は、
前記伝送帯域の最小波長より少なくとも１０ｎｍだけ低
い。

【００３０】色分散をゼロにする前記波長値は、望まし
くは１５２０ｎｍより低いかこれに等しく、更に望まし
くは１５００乃至１５２０ｎｍの間に含まれる。

【００３１】望ましくは、前記ファイバにおける色分散
値は、予め定めた伝送帯域において３ｐｓ／（ｎｍ．ｋ
ｍ）より低い。

【００３２】望ましくは、前記回線の少なくとも１つの
部分における前記の予め定めた光パワー値は、３ｍＷ／
チャンネルより低くない。

【００３３】特定の実施例において、本発明のシステム
は、光回線に沿って介挿された少なくとも１つの光増幅
器を含み、特に、該光増幅器は、前記の予め定めた波長
帯域を含む信号増幅帯域を持ち、かつ望ましくは信号増
幅帯域が１５３０乃至１５７０ｎｍの間に含まれる。

【００３４】特定の実施例において、当該システムは、
少なくとも４つの光増幅器からなっている。

【００３５】第２の特質において、本発明は、少なくと
も２つの光信号を予め定めた伝送波長帯域で伝送するた
めの光ファイバであって、少なくとも１０ｋｍの長さに
わたり測定され、予め定めた間隔に含まれる波長値に対
してゼロになる色分散を持ち、その最大値が、前記信号
の相互変調ピークを生じることが可能な長さ部分にわた
りファイバに存在する局部的色分散をゼロにする局部的
な波長値が前記帯域に実質的に含まれない如き量だけ前
記帯域の最小波長より低いことを特徴とする光ファイバ
に関するものである。

【００３６】特に、局部的な色分散の前記波長ゼロ値の
各々が、ファイバにおける全色分散の波長ゼロ値から１
０ｎｍより小さい値だけ異なる。

【００３７】特に、本発明による光ファイバは、前記伝
送ＢＤＥにおいて３ｐｓ／（ｎｍ．ｋｍ）より低い色分
散を持ち、これが前記帯域の最小波長値より少なくとも
１０ｎｍだけ低い値に対してゼロになる。

【００３８】別の特質において、本発明による光ファイ
バは、１００ｋｍより大きな全ファイバ長さに対して、
ファイバ端部に送られた少なくともチャンネル当たり３
ｍＷのパワーを持ち、その強さが２０より低い信号／雑
音比を生じる、異なる波長の幾つかのチャンネルにおけ
る少なくとも２つの光信号の存在時には相互変調ピーク
が生じない如き値の色分散を有することを特徴とする。

【００３９】更に別の特質において、本発明は、予め定
めた伝送速度で光信号を伝送するプロセスであって、少
なくとも２ｎｍだけ相互に異なる、予め定めた伝送帯域
に含まれる予め定めた波長の少なくとも２つの変調光信
号を生成し、送信帯域において３ｐｓ／（ｎｍ．ｋｍ）
より低い色分散と、予め定めた波長における色分散のゼ
ロ点とを持つ単一モード光ファイバへ前記信号を送り、
少なくとも１つの能動型光ファイバ増幅器により少なく
とも１回前記光信号を増幅し、少なくとも５０ｋｍの距
離にわたり前記信号を伝送し、前記信号を分離用レシー
バ（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇｒｅｃｅｉｖｅ
ｒ）を介して受取るステップを含み、前記ファイバの少
なくとも一部における前記信号のパワーがチャンネル間
の４波混合によるノイズを生じることが可能な値より高
い該プロセスにおいて、伝送帯域の最小波長値が色分散
をゼロにする波長値より所与の量だけ高く、この量が非
実効ファイバ部分においても前記帯域における色値がゼ
ロになる如き値を有することを特徴とするプロセスに関
するものである。

【００４０】望ましくは、前記伝送帯域の前記最小波長
は、少なくとも１０ｎｍだけ色分散のゼロ値より高い。

【００４１】更に望ましくは、色分散をゼロにする前記
波長値は、１５００乃至１５２０ｎｍの間に含まれる。

【００４２】望ましくは、前記予め定めた伝送速度は、
２．５Ｇｂｉｔ／秒より高いかあるいはこれに等しい。

【００４３】望ましくは、チャンネル間の４波混合の結
果としてノイズを生じることが可能である前記光ファイ
バにおける前記信号のパワー値は、少なくとも３ｍＷ／
チャンネルである。

【００４４】更に他の特質によれば、本発明は、予め定
めた伝送波長帯域における非線形現象に感応する光信号
を伝送する光ファイバにおいて、前記帯域における予め
定めた値より低く、かつ予め定めた間隔に含まれる波長
値に対してゼロになり、その最大値が前記帯域の最小波
長より、前記信号のスペクトル変調を生じることが可能
である長さ部分にわたりファイバに存在する局部的色分
散をゼロにする局部的波長値が実質的に前記帯域に含ま
れない如き量だけ低い色分散を持つことを特徴とする光
ファイバに関するものである。

【００４５】望ましくは、局部的色分散の前記波長のゼ
ロ値はそれぞれ、ファイバにおける全色分散の波長ゼロ
値から１０ｎｍより少ない量だけ異なる。

【００４６】特に、光ファイバは、前記送信帯域におい
て３ｐｓ／（ｎｍ．ｋｍ）より低く、かつ前記帯域の最
小波長値より少なくとも１０ｎｍだけ低い値に対してゼ
ロになる色分散を持ち、前記予め定めた伝送波長帯域が
１５３０乃至１５６０ｎｍの範囲にわたることが望まし
い。

【００４７】添付図面に関する以降の記述から、更に詳
細が明らかになるであろう。

【００４８】

【発明の実施の形態】実験１増幅された伝送システムにおける４波混合（ＦＷＭ）現
象を検出して、伝送時に結果として生じるノイズ作用を
評価するための実験装置が図１に示される。

【００４９】当該装置は、１５５７ｎｍの固定波長を持
つ外部変調レーザ１と、１５３０乃至１５６０ｎｍの範
囲内で変化する波長の２つのレーザ２つの、３と、固定
された１５５０ｎｍの外部変調レーザ４とを含み、実験
１ではレーザ４は不動作であった。

【００５０】レーザ１、４は、商品名ＴＸＴ−ＥＭシス
テムＴ３１で出願人から入手可能なインターフェース装
置からなっていた。

【００５１】レーザ２、３は、それぞれ外部キャビティ
・レーザ（ｅｘｔｅｒｎａｌ−ｃａｖｉｔｙｌａｓｅ
ｒｓ）（ＥＣＬ）で、４８５愛知（日本）の小牧、Ｋａ
ｍｉｓｕｅ、ＭｉｃｏｍＶａｌｌｅｙＴｈｋａｄａ
ｉのＳＡＮＴＥＣ社製のモデルＴＳＬ−８０、およびメ
リーランド州（米国）のＲｏｃｋｗｅｌｌのＨＥＷＬＥ
ＴＴＰＡＣＫＡＲＤ社製のモデルＨＰ８１６７８Ａか
らなっていた。

【００５２】可変波長のレーザ２、３により生成される
信号は、チャンネルの均衡化のため偏光コントローラ５
および減衰器６へ送られる。

【００５３】偏光コントローラ５は、それぞれ約２０÷
４０ｎｍの直径を持ち異なるチャンネルの偏光整合を最
大化するため軸の周囲に揺動するＳＭタイプの光ファイ
バ・コイルで形成された２つの要素からなっていた。

【００５４】３つの生成されたキャリヤが、受動型光コ
ンバイナ（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）１×４７の入口部へ送
られ、このコンバイナにより信号が１つの出力光ファイ
バにおいて組合わされる。

【００５５】採用されたコンバイナは，融解ファイバ・
コンバイナ（ｍｅｌｔｅｄ−ｆｉｂｅｒｃｏｍｂｉｎ
ｅｒ）で、カルフォルニァ州（米国）のＳａｎＪｏｓ
ｅ、ＬｕｎｄｙＡｖｅ．１８８５のＥ−ＴＥＫＤＹ
ＮＡＭＩＣＳにより市販されるモデル１×４ＳＭＴＣ
−０１０４−１５５０−Ａ−Ｈであった。

【００５６】信号は、ブースタ８へ送られ、更にブース
タから４つの光ファイバ部分９を含む光回線へ送られ、
この部分の各々は６０ｋｍの長さを持ちその間に３つの
光回線増幅器１０が介挿されていた。

【００５７】前置増幅器（ｐｒｅ−ａｍｐｌｉｆｉｅ
ｒ）１１が、最後の光ファイバ部分の端部に接続され
た。

【００５８】前置増幅器１１の出力は、ファブリ−ペロ
ー（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）・フィルタ１２を介して
エラー測定（ＢＥＲ）装置１４が設けられた端末１３
（２５Ｇｂ／秒のＰｈｉｌｉｐｓＳＤＨ）に接続さ
れ、あるいはまた東京（日本）港区５−１０−２７のＡ
ＮＲＩＴＳＵ社製のモノクロメータ形式の光スペクトル
・アナライザ１５に接続される。

【００５９】線路増幅器から個々の光ファイバ部分へ送
られる全パワーは約１３ｄＢｍであり、相等のファイバ
長さは約２３ｄＢであった（減衰の一部は減衰器１６に
より生じた）。

【００６０】ブースタ８は、出願人により製造されたＴ
ＰＡ／Ｅ−ＭＷモデルであった。

【００６１】光回線増幅器１０は、出願人により製造さ
れたＯＬＡ／Ｅ−ＭＷモデルであり、この線路増幅器の
更に詳細な記述は以下に行われる。

【００６２】前置増幅器１１は、出願人から入手可能な
ＲＰＡ／Ｅ−ＭＷモデルであった。

【００６３】実験１で用いられた光ファイバ部分９は、
下記の公称特性を持つＦＯＳ社製の分散シフト型ファイ
バＳＭ−ＤＳであった。即ち、色分散をゼロにする波長：λ₀＝１５４０ｎｍ１５５０ｎｍにおける色分散：Ｄｃ＝１ｐｓ／（ｎｍ．
ｋｍ）色分散カーブの勾配：ＤＣ′＝０．１１ｐｓ／（ｎ
ｍ²．ｋｍ）モード径：ＭＦＤ＝８．１μｍ遮断波長（ＬＰ１１の遮断）：λ_c＝１２３０ｎｍファイバの単位色分散は、１９９３年３月のＩＴＵ−Ｔ
Ｇ．６５０推奨事項による位相シフト手法に従って測
定された（測定のため用いたファイバ長さは１÷２ｋ
ｍ）。

【００６４】可変波長レーザ２、３を最初に動作させて
受信スペクトルを検出することにより、外部キャビティ
・レーザ２の一方が１５５４ｎｍに置かれたが他のレー
ザ３が１５４８ｎｍに保持された時に、かなりのＦＷＭ
の生成が発見された。

【００６５】次いで、外部キャビティ・レーザ２が上記
波長に維持され、他の外部キャビティ・レーザが１５５
０．３７ｎｍに変更され、その結果ＦＷＭ相互変調積は
１５５４ｎｍで外部キャビティ・レーザ１の波長に固定
することができ、これにより得られたスペクトルが図５
に示される。

【００６６】先の条件下では、レーザ１がオンにされて
２．５Ｇｂ／秒で回線端末１３に接続されることによ
り、この端末によって生じるノイズ量を測定するため信
号とＦＷＭ相互変調積との間の完全なオーバーラッピン
グ（ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ）の場合を生成する。

【００６７】フィルタ１２を介してＢＥＲレベルが測定
されて、関連する減衰器６に働く入力信号のパワー値を
変更することにより得られる信号／雑音（Ｎ／Ｓ）比の
異なる値のクロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）による
ペナルティ（ｐｅｎａｌｔｙ）を検査し、それぞれＳ／
Ｎ＝１４．７ｄＢ、１３．３ｄＢおよび１１ｄＢである
条件下で検出されたＢＥＲカーブ１７、１８、１９を再
現している結果が図２に示されるが、カーブ２０が下記
の実験８において記述される如きＦＷＭの無い場合に検
出された。

【００６８】図２から判るように、１０^-9のＢＥＲでＳ
／Ｎ比＝１４．７ｄＢの場合に、ＦＷＭピークの存在が
ＦＷＭの無い場合に関して約０．８ｄＢのペナルティ
（ｐｅｎａｌｔｙ）に原点を与える。

【００６９】Ｓ／Ｎ＝１４．７ｄＢとＳ／Ｎ＝１３．３
ｄＢのカーブ間のクロストークは、測定中の信号の偏光
状態における変動によるＦＷＭの揺れによって生じるも
のと見做される。

【００７０】ＦＷＭを生じる２つのキャリヤが２．５Ｇ
ｂ／秒でもＳＤＨフレームを搬送するならば、更に大き
なペナルティさえも予期することができる。

【００７１】実験２先に述べ図１に示された実験装置を用いて、上記の３つ
のキャリヤに加えて、少なくとも１５５０ｎｍでレーザ
４により生じた４番目のキャリヤが存在し、図３に示さ
れた受信スペクトルが検出された時に、伝送テストもま
た行われた。

【００７２】この場合、λ₀で１つのキャリヤが存在
し、２つのキャリヤがλ₀に対して対称であり２つのキ
ャリヤが近い周波数を持つ場合の組合わせによって与え
られるＦＷＭ効果によって、前記スペクトルが信号に加
えて幾つかのピークを含むことが判る。

【００７３】実験３ＦＷＭ現象における伝送のため使用されるファイバによ
り与えられる効果を調べるため、図４に示される如き、
固定波長の光キャリヤを生じるための外部キャビティ・
レーザ１と可変波長の光キャリヤを生じるための外部キ
ャビティ・レーザ２とで形成された簡素化された実験装
置が用意され、両方のレーザからの出力ファイバが光結
合器２１へ送られ、２つのチャンネル間の光パワーを均
衡させるためレーザ２の出口に偏光コントローラ５と減
衰器６が備えられた。

【００７４】光結合器２１の出口には、スペクトル・ア
ナライザ１５の入口で終わる光伝送ファイバ２３の一終
端部に接続されたブースタ２２が存在した。

【００７５】光結合器２１は、上記のＥ−ＴＥＫ社製の
融解ファイバ結合器モデル（ｆｕｓｅｄ−ｆｉｂｒｅ
ｃｏｕｐｌｅｒｍｏｄｅｌ）１×２であった。

【００７６】ブースタ２２は、＋１５ｄＢｍの飽和パワ
ーを有する、出願人により製造され販売されるＡＭＰＬ
ＩＰＨＯＳ（登録商標）モデルであった。

【００７７】レーザ１および２は、それぞれＳＡＮＴＥ
ＣおよびＨＥＷＬＥＴＴ−ＰＡＣＫＡＲＤにより既に記
述され製造された実験１の同じＥＣＬレーザであり、レ
ーザ１の波長はλ＝１５５６．５４ｎｍに固定された。

【００７８】スペクトル・アナライザ１５は、既に述べ
たモノクロメータＡＮＲＩＴＳＵであった。

【００７９】テストに用いられた光ファイバは、ＳＭ−
ＤＳＦＯＳファイバであり、これは５ｋｍの長さであ
った。

【００８０】レーザ２により生じた波長は、それぞれ
０．１ｎｍの段階で変化させられた。図６に示されたグ
ラフはスペクトル・アナライザ１５により得られ、これ
は第２のチャンネルの波長の変化と同時に固定された波
長チャンネルでＦＷＭのピークｆ２２１を生じる標準化
された効率Ｅ＝Ｐ_FWM／Ｐ_FWMｍａｘを示す。

【００８１】特に、１５４４乃至１５４７ｎｍ間に含ま
れるレンジ（即ち、範囲）では、例えば２つの効率の最
大値が検出され、これらはそれぞれ１５４４．８５ｎｍ
と１５４５．５５ｎｍでのファイバにおける２つの異な
るλ₀値の存在によるものと見做される。

【００８２】実験４実験３におけるものと同じ様相（ｍｏｄａｌｉｔｙ）に
よるが６０ｋｍの長さのファイバを用いて、別の実験が
行われた。

【００８３】１５４５．２ｎｍの固定波長レーザと、そ
れぞれ１５５０と１５５７ｎの間に含まれるレンジにあ
る各０．１ｎｍのステップで変化する可変レーザとを用
いて得られた長さＬ＝６０ｋｍを持つファイバにおける
ｆ２２１ＦＷＭピークのパワーＰの測定結果が図７に示
される。

【００８４】パワーの測定は、下記の関係により１ｍＷ
入力パワーの光キャリヤにおいて標準化される。即ち、Ｐ_FWM（標準化）＝Ｐ_FWM／（Ｐｉｎ₁・Ｐｉｎ₂ ²）但し、Ｐｉｎ₁、Ｐｉｎ₂は光入力キャリヤのパワー値で
ある。

【００８５】前記グラフから、ファイバに沿って局部的
に存在する異なるλ₀値に与えられた幾つかのＦＷＭ効
率のピークの存在が判る。

【００８６】実験５実験４におけると同じ様相が、下記の特徴を持つＦＯＳ
により作られた商業用ＤＳファイバに接続された１５２
５ｎｍの固定波長を持つＥＣＬレーザと、可変波長のＥ
ＣＬレーザとを用いて行われた別の実験に適用された。
即ち、（公称）色分散をゼロにする波長：λ₀＝１５２５ｎｍ１５５０ｎｍにおける色分散：Ｄｃ＝３ｐｓ（ｎｍ・ｋ
ｍ）色分散カーブの勾配：Ｄｃ′＝０．１２ｐｓ／（ｎｍ²
・ｋｍ）長さ：Ｌ＝６０ｋｍ図８は、１５４７と１５３９ｎｍの間に含まれる帯域に
おいてＰｉｎ＝１ｍＷで標準化されたＦＷＭピークＰ
_FWMのパワーを示す。

【００８７】この実験は、ファイバが、その公称値λ₀
が異なる（１５２５ｎｍ）波長におけるものであるが、
１５２７÷１５３９ｎｍの帯域に分布された幾つかのλ
₀値の存在に起因するＦＷＭ効率ピークを有することを
示している。

【００８８】実験６ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＷＡＶＥＴＥＣＨ
ＮＯＬＯＧＹ、第１０巻、第１１部、１９９２年１１月
のページ１５５３〜１５６１に記載された数値に基くシ
ミュレーション・テストが、先の実験において測定され
たものと類似し、且つ各々が１５２７乃至１５３９ｎｍ
の間（局部的λ₀に起因するＦＷＭピークが実験的に観
察されたものと同じ帯域）にランダムに分布されたλ₀
値をもつ３０のセグメントから形成された光伝送ファイ
バをシミュレートすることによって行われた。

【００８９】ファイバの計算データは、減衰量：∝＝０．２８ｄＢ／ｋｍガラスの屈折率：ｎ＝１．４５モード径ＭＦ：Ｄ＝８μｍ３次の非線形妨害感受性：ｃ₁₁₁₁＝４．２６．１０^-14
ｍ³／Ｊ色分散カーブの勾配：Ｄｃ′＝０．１２ｐｓ／（ｎｍ²
・ｋｍ）長さ：Ｌ＝６０ｋｍ異なる波長λにおけるＦＷＭピークＰ_FWMの計算された
標準化されたパワーは図９に示される。

【００９０】図８と図９間の比較から、商用型（ｃｏｍ
ｍｅｒｃｉａｌｔｙｐｅ）の単一光ファイバにより実
験的に検出されたピークと品質において非常に類似する
ＦＷＭピークのプロフィールが検出される。

【００９１】このような結果は、シミュレーションのた
め前提とされた形式のものの分布が（調べられた波長帯
域における）実際のファイバにおける実験により検出し
得るものに非常によく似た結果を与えることを思わせ
る。

【００９２】実験７先に述べたと同じアルゴリズムを用いて、増幅された光
回線のシミュレーションが実行された。これは、各々が
１００ｋｍの長さを持つＤＳ光ファイバのＮ個の部分か
らなり、１５３０乃至１５４５ｎｍ間で相互に同距離だ
け隔てられた８つのチャンネルを含むシステムにおいて
減衰を補償するために介挿された増幅器に関連して実験
６に示される如くシミュレートされた。

【００９３】図１０に示されたカーブは、Ｎ個の光ファ
イバ部分および関連する増幅器に依存するＳ／Ｎ比≧２
０の各チャンネルに対する最大伝送可能パワーＰを表わ
す。

【００９４】カーブ２４、２５、２６、２７はそれぞ
れ、１５２７と１５３７ｎｍ間、１５２０と１５３０ｎ
ｍ間、１５１６と１５２６ｎｍ間、および１５１２と１
５２２ｎｍ間に含まれるλ₀値を持つファイバのシミュ
レーションに対応している。

【００９５】同図に示されるように、１５２７乃至１５
３７ｎｍ間に含まれるλ₀値を持つファイバでは、既に
１つまたは２つのファイバ部分の後では、最大パワーが
２乃至３ｍＷ／チャンネルより少なくなることなしにＳ
／Ｎレベルを観察することはできず、１５２０乃至１５
３０ｎｍ間に含まれるλ₀値を持つファイバでも、各々
が１００ｋｍの長さであり介挿された関連する増幅器を
有し、最大伝送可能パワーが５ｍＷ／チャンネルより少
なくなることなしに４つより多いＤＳファイバ部分を作
ることは不可能に見える。

【００９６】増幅された光回線における自然放出（ＡＳ
Ｅ）によるノイズの存在が強制され、一方で、伝送され
るパワー・レベルがＳ／Ｎ比を犠牲にしないように充分
に高く保持されなければならず、この要求が存在する増
幅器数の増加と共に増大することに注意すべきであり、
指示されたように、６つの増幅器を持つシステムと少な
くとも３乃至６ｍＷ／チャンネルで１００ｋｍの長さの
ファイバ部分が、ＡＳＥ８（２．５Ｇｂ／秒におけ
る）による重大なペナルティに合わないようにするため
要求される。

【００９７】実験８図１に示された実験装置を用いて新たなテストが行わ
れ、これにおいて実験１の商業用ＤＳファイバが下記の
特徴を持つＤＳファイバと置換された。

【００９８】（公称）色分散をゼロにする波長：λ₀＝１５２０ｎｍ３ｓにおける分布＝±１０ｎｍ１５３０乃至１５６０ｎｍ間の色分散：Ｄｃ＝０．７÷
３ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）（１５５０ｎｍにおける）色分散カーブの勾配：Ｄｃ′
＝０．１１ｐｓ／（ｎｍ²・ｋｍ）実効領域：Ａ_eff＝５０〜６０μｍ上記条件下の受信時のスペクトルが図１１に示される
が、上記条件下で測定されたＢＥＲカーブは図２におけ
るカーブである。

【００９９】図１１に示されるように、重要なＦＷＭピ
ークは現れず、図２のカーブは、１０^-9のＢＥＲで、約
−３３．３ｄＢｍまでの受信時のパワーが受入れ得る
が、このパワーは公知のファイバによる同じＢＥＲレベ
ルに対して要求されるものより非常に低いことを示す。

【０１００】実施された実験およびシミュレーションに
基いて、チャンネル間での混合により当技術において周
知のＤＳタイプの光ファイバにおけるノイズ現象が、前
記ファイバが同じ母材（ｐｒｅｆｏｒｍ）から作られた
場合でも光ファイバ長さにおいて一定に保たれない色分
散をゼロにする波長値を持ち、この値が対照的に前記文
献に述べられたよりもはるかに大きい量の局部的変動を
受けること、およびこれらの変動が、あるファイバ部分
において局部的λ₀値が前記のエルビウムでドープされ
た増幅器の実効帯域内に該当する如き量であリ、伝送チ
ャンネルが相互に作用させられて観察される混合現象に
根拠を与えることになるという事実からの結果と見做さ
れる。

【０１０１】従って、本発明の１つの特質によれば、高
いパワーおよび高い速度の信号に関して、ファイバのＦ
ＷＭにより、かつファイバの平均屈折率の非線形性によ
り非線形現象を取除くための色分散のシフトされたゼロ
点を持つ光ファイバを作ることは可能である。

【０１０２】特に、本発明によるファイバは下記の特徴
を持つファイバである。即ち、（公称）λ₀＝１５２０ｎｍ３ｓにおける分布＝±１０ｎｍ１５５０ｎｍにおける分散カーブの勾配：Ｄｃ′＝０．
０６〜０．０８ｐｓ／（ｎｍ²・ｋｍ）１５３０乃至１５６０ｎｍ間の色分散：Ｄｃ＝０．７〜
３ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）実効面積＝５０〜６０μｍ² 図１２および図１３にそれぞれ示されているのは、実験
８の光ファイバの屈折率特性と色分散カーブの図であ
る。

【０１０３】色分散カーブは、１２００乃至１７００ｎ
ｍ間の間隔において実質的に線形を呈する。

【０１０４】屈折率の特性は、「セグメント化コア（ｓ
ｅｇｍｅｎｔｅｄ−ｃｏｒｅ）」タイプのものである。

【０１０５】色分散をゼロにする波長が上記レンジから
選択されることを前提として、ＯＶＤ、ＭＣＶＤ、ＶＡ
Ｄの如き当技術で周知の種々の技術により得られる異な
る特性のファイバによっても、同じ結果が達成されるも
のと見做される。

【０１０６】本発明の別の特質によれば、使用された光
ファイバおよび長い距離にわたる屈折率の非線形性によ
りＦＷＭ現象が生じ、例えＤＳタイプの光ファイバ、即
ち、３ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）より低い色分散を持ち、従
って伝送されるパルスの一時的拡張現象を取除くかある
いは低減することができるファイバが用いられても、関
連する増幅器が含まれる、高いパワーと速度でデータの
ＷＤＭ伝送のための光ファイバ伝送回線を作ることが可
能である。

【０１０７】本発明による多重チャンネルＷＤＳ通信シ
ステムの望ましい実施例が添付する図１４乃至図１６に
示され、このシステムが、「外部信号」と呼ばれるそれ
ぞれが波長、変調の種類、パワーの如きそれ自体の伝送
特性を処理する本例では４つの光源信号２８ａ、２８
ｂ、２８ｃ、２８ｄの幾つかのソースを提供する。これ
らのソースから生成された信号が伝送ステーション２９
へ送られ、そのそれぞれが外部の源光信号を受取り、こ
れらを検出し、かつこれらを再生するためのインターフ
ェース装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄへ送られ
て、これらに伝送システムに適合した新たな特徴を与え
る。

【０１０８】特に、前記インターフェース装置は、シス
テムにおいて連続的に配置された増幅器の有用なワーク
帯域（ｕｓｅｆｕｌｗｏｒｋｂａｎｄ）に含まれる
波長λ₁、λ₂、λ₃、λ₄の各ワーク光信号（ｏｐｔｉｃ
ａｌｗｏｒｋｓｉｇｎａｌ）を生成する。

【０１０９】参考のため本文に援用される同じ出願人の
米国特許第５，２６７，０７３号において、特に光入力
信号を光伝送回線に適する形態に変換するための伝送ア
ダプタと、伝送された信号を受信装置に適する形態に変
換するための受信アダプタとを含むインターフェース装
置が記載されている。

【０１１０】本発明のシステムに使用するため、前記伝
送アダプタが、出力信号を生じるレーザとして、外部変
調タイプ（ｅｘｔｅｒｎａｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
ｔｙｐｅ）のレーザを含むことが望ましい。

【０１１１】本発明において使用されるためのタイプの
インターフェース伝送装置の図が図１５に示され、これ
においては明瞭化の目的で、光的結合は実線で表わさ
れ、電気的結合は点線で表わされる。

【０１１２】ソース２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄの
１つ、例えば図示の如くソース２８ａからの光信号は、
電子増幅器３２へ送られる電気信号を放出するフォトデ
テクタ（フォトダイオード）３１により受取られる。

【０１１３】増幅器３２から出てくる電気信号は、到来
する信号の情報を含む選択された波長で光信号を生成す
る全体的に３４で規定される変調レーザ・エミッタ３４
のパイロット回路３３へ送られる。

【０１１４】好都合にも、サービス・チャンネルを許容
する回路３５は更にパイロット回路３３に接続されてい
る。変調レーザ・エミッタ（ｍｏｄｕｌａｔｅｄｌａ
ｓｅｒｅｍｉｔｔｅｒ）３５は、レーザ３６と、回路
３３から出てくる信号によりパイロットされる例えばマ
ッハ−ツェンダ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｎｄｅｒ）タイプの外
部変調器（ｅｘｔｅｒｎａｌｍｏｄｕｌａｔｏｒ）３
７とを含んでいる。回路３８は、レーザ３６の放出波の
長さを制御してこのレーザ波を予め選択された値に対し
て一定に保持し、かつ温度などの如きあり得る外部摂動
を補償する。

【０１１５】受信のため示されたタイプのインターフェ
ース装置については、前掲の特許に記載されており、商
品名ＴＸＴ／Ｅ−ＥＭとして出願人により販売される。

【０１１６】従って、前記光ワーク信号は、単一光出力
ファイバ（ｓｉｎｇｌｅｏｐｔｉｃａｌｏｕｔｐｕ
ｔｆｉｂｒｅ）４０に波長λ₁、λ₂、λ₃、λ₄でワー
ク信号を同時に送出するための信号コンバイナ３９へ送
られる。

【０１１７】一般に、信号コンバイナ３９は、各光ファ
イバに伝送された光信号が単一ファイバにおいて結合さ
れる受動型光装置であり、このタイプの装置は、例え
ば、プラナー光学系、ミクロ光学系などにおける融解フ
ァイバ結合器からなる。

【０１１８】一例として、適当なコンバイナは、カルフ
ォルニァ州（米国）ＳａｎＪｏｓｅ、ＬｕｎｄｙＡ
ｖｅ．１８８５のＥ−ＴＸＴＤＹＮＡＭＩＣＳ社によ
り市販されるコンバイナ１×４ＳＭＴＣ−０１０４
−１５５０−Ａ−Ｈである。

【０１１９】以下においてＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と呼
ばれる前記ワーク信号は、ファイバ４０を介して、新た
な増幅手段に達する前に前記信号が以降の光ファイバ部
分を移動することを可能にするのに充分な値まで前記信
号のレベルを上昇させるブースタ４１へ送られ、端部で
所望の伝送品質を保証するに充分なパワー・レベルを保
持する。

【０１２０】従って、光ファイバの第１の部分４２ａは
増幅器４１に接続され、このファイバ部分は通常は、数
十（数百）ｋｍの、例えば１００ｋｍの長さである適切
な光ケーブルに挿入されるステップ・インデックス・タ
イプの単一モードの光ファイバからなっている。

【０１２１】光回線の前記第１の部分４２ａの端部に
は、ファイバ経路内で減衰される信号を受取り、これら
信号を先に述べたものと同じ特徴の第２の光ファイバ部
分４２ｂへ送ることを可能にするに充分なレベルまで前
記信号を増幅するための第１の線路増幅器４３ａが存在
する。

【０１２２】後続の線路増幅器４３ｂ、４３ｃ、４３
ｄ、および光ファイバ部分４２ｃ、４２ｄ、４２ｅの各
々は、これらが信号を受取りこれを増幅して、受信装置
の感度に適合するパワー・レベルまで以降のディマルチ
プレックス装置（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇａｐ
ｐａｒａｔｕｓ）による損失を補償するための前置増幅
器４５を含む受信ステーション４４に達するまでに必要
な全伝送距離をカバーする。

【０１２３】前置増幅器４５から、信号がデマルチプレ
クサ４６へ送られ、このデマルチプレクサを経て信号が
関連波長に応じて分離された後伝送システムに適する特
性を持つ光信号を受取ってこれらを各受信装置４８ａ、
４８ｂ、４８ｃ、４８ｄに適合する全ての事象における
オプティカル・オリジン特性（ｏｐｔｉｃａｌｏｒｉ
ｇｉｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）その他の特
性に再調整するためのインターフェース装置４７ａ、４
７ｂ、４７ｃ、４７ｄへ送られる。

【０１２４】デマルチプレクサ４６は、幾つかの出力フ
ァイバに分配するための装置であり、入力ファイバへ送
られた光信号は各波長に応じて分けられる。このデマル
チプレクサは、入力信号を幾つかの、特に４つの出力フ
ァイバ上の信号に分離する融解ファイバ分割器からな
り、前記信号の各々は問題となる波長の各々を中心とす
る各帯域通過フィルタへ送られる。

【０１２５】例えば、既に述べた信号コンバイナ３９と
同じ構成要素を用いることができ、これは各帯域通過フ
ィルタと組合わされた逆形態に取付けられる。

【０１２６】上記のタイプの帯域通過フィルタは、例え
ば、米国ジョージア州Ａｔｌａｎｔａ、Ｓｕｉｔｅ１
４０、ＢｕｆｏｒｄＨｗｙ２８０１のＭＩＣＲＯＮ
−ＯＰＴＩＣＳ社から入手可能であり、適切なモデルは
ＦＦＰ−１００である。

【０１２７】上記の構成は、４つの線路増幅器と１つの
ブースタと１つの前置増幅器の使用により、高い伝送速
度、例えば２．５Ｇビット／秒（これにより、伝送能力
が単一波長における１０Ｇビット／秒に対応する４つの
多重化波長により達成される）で５００ｋｍ程度の距離
にわたる伝送のため特に満足し得る結果を与える。

【０１２８】本文の記述の目的のため、および上記の用
途のために、ブースタ４１は例えば下記の特徴を持つ商
業タイプの光ファイバ増幅器である。即ち、入力パワー：−５乃至＋２ｄＢｍ出力パワー：１３ｄＢｍ動作波長：１５３０〜１５６０ｎｍ前記ブースタはノッチ・フィルタを含まない。

【０１２９】適切なモデルは、出願人により市販される
ＴＰＡ／Ｅ−１２である。

【０１３０】前記増幅器は、Ａｌ／Ｇｅ／Ｅｒタイプの
エルビウムでドープされた能動型光ファイバを使用す
る。

【０１３１】「ブースタ（ｂｏｏｓｔｅｒ）」とは、飽
和状態の下で動作する増幅器を意味し、その出力パワー
は、参考のため本文に援用されるヨーロッパ特許第ＥＰ
４３９，８６７号に詳細に記載される如きポンピング
・パワーに依存する。

【０１３２】本発明の目的のため、および上記用途のた
めには、「前置増幅器（ｐｒｅ−ａｍｐｌｉｆｉｅ
ｒ）」とは、レシーバへ送出される信号をレシーバ自体
の感度閾値より望ましくは高い値まで上げることが可能
であると同時に、最小許容ノイズを生じかつ信号の等価
性を維持することが可能である回線の先端部に配置され
た増幅器を意味する。

【０１３３】例えば、前置増幅器４５を作るためには、
以下に述べる増幅器４３ａ〜４３ｃと同じ能動型ファイ
バを用いる線路増幅器を用いることができ、あるいは特
定の要件に基く目的のために増幅器を特に設計すること
ができる。

【０１３４】適切なモデルは、出願人により市販される
ＲＰＡ／Ｅ−ＭＷである。

【０１３５】上記の伝送システムの構成は、特に一部の
波長を他に対して犠牲にすることなく選択された波長を
伝送する能力に関して、システムの一部である線路増幅
器の特性の特定の選択が存在する際に特に多重チャンネ
ルのＷＤＭ伝送のための所要の性能を提供するのに適し
ている。

【０１３６】特に、カスケード動作で異なる波長に対す
る実質的に均一な（即ち、「平坦な」）応答を持つよう
に設計された線路増幅器を用いて、カスケードで動作す
る増幅器の存在下で、１５３０乃至１５６０ｎｍ間に含
まれる波長帯域において、全てのチャンネルに対する均
一な挙動を保証することができる。

【０１３７】ｂ）線路増幅器（Ｌｉｎｅａｍｐｌｉｆ
ｉｅｒ）上記目的のために、線路増幅器として使用されるため意
図された増幅器は、図１６に示される図に従って作ら
れ、１つのエルビウムでドープされた能動型ファイバ４
９と、ダイクロイック結合器５１を介して接続された各
ポンプ・レーザ５０とを含み、１つのオプトアイソレー
タ５２が増幅されるべき信号の進行方向でファイバ４９
の上流側に配置されるが、第２のオプトアイソレータ５
３は能動型ファイバ自体の下流側に配置される。

【０１３８】前記増幅器は更に、ダイクロイック結合器
５６を介して各ポンプ・レーザ５５と関連する第２のエ
ルビウムでドープされた能動型ファイバ５４を含み、従
って、ファイバ５４の下流側には別のオプトアイソレー
タ５７がある。

【０１３９】あるいはまた、線路増幅器は、特定用途の
要件に基く単一段形態（図示せず）で作ることができ
る。

【０１４０】線路増幅器における能動型ファイバの望ま
しい組成および光特性は下表に要約される。即ち、Ａｌ₂Ｏ₃ ＧｅＯ₂ Ｌａ₂Ｏ₃ Ｅｒ₂Ｏ₃ ＮＡ λ_c ％wt（％mol）％wt（％mol）％wt（％mol）％wt（％mol）ｎｍ 4 （2.6） 18 （11.4） 1 （0.2） 0.2 （0.03） 0.219 911 但し、％ｗｔは、コアにおける酸化物の重量パーセント（平
均）％ｍｏｌは、コアにおける酸化物のモル・パーセント
（平均）ＮＡは、開口数（ｎ１²−ｎ２²）^1/2 λ_cは、遮断波長（ＬＰ１１遮断）組成の分析は、走査用電子顕微鏡（ＳＥＭＨｉｔａｃ
ｈｉ）と組合わされたマイクロプローブによってプリフ
ォームについて行われた（ファイバ引き前に）。

【０１４１】前記分析は、直径に沿って置かれた相互に
２００μｍだけ分離された離散点上で１３００倍で行わ
れた。上記のファイバは、石英ガラス管内で真空メッキ
法によって行われた。

【０１４２】ファイバにおいて、ファイバ・コアにおけ
るＳｉＯ₂母材中へのドーパントとしてのゲルマニウム
の組込みは、合成工程中に得られた。

【０１４３】エルビウム、アルミニウムおよびランタン
のファイバ・コア中への組込みは、いわゆる「浸漬ドー
ピング（ｄｏｐｉｎｇ−ｉｎ−ｓｏｌｕｔｉｏｎ）」法
により得られ、同法においてはドーパント塩化物の水溶
液が、プリフォームの硬化前にファイバ・コアの合成材
料が粒子状態にある間この材料と接触させられる。

【０１４４】浸漬ドーピング法についての更なる詳細に
については、例えば、参考のため本文に援用される米国
特許第５，２８２，０７９号に見出すことができる。

【０１４５】ポンプ・レーザ５０、５５は、望ましくは
下記の特徴を持つ量子井戸タイプのレーザである。即
ち、放出波長：λ_p＝９８０ｎｍ最大光出力パワー：Ｐｕ＝８０ｍＷ上記のタイプのレーザは、例えば、マサチューセッツ州
（米国）Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ、ＮｏｒｔｈＡｖｅｎ
ｕｅ３７のＬＡＳＥＲＴＲＯＮ社により製造される。

【０１４６】先に述べたタイプのダイクロイック結合器
は公知であり市販されており、例えば、メリーランド州
（米国）ＧｅｌｍＢｕｒｎｉｅ、Ｂａｙｍｅａｄｏｗ
ＤｒｉｖｅのＧＯＵＬＤ社の光ファイバ事業部、およ
びＴｏｒｑｕａｙＤｅｖｏｎ（英国）、Ｗｏｏｄｌａ
ｎｄＲｏａｄのＳＩＦＡＭ社の光ファイバ事業部によ
って製造される。

【０１４７】光アイソレータ５２、５３、５７は、偏光
制御が伝送信号の偏光とは独立的であり、かつ３５ｄＢ
より大きな分離（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）と−５０ｄＢよ
り低い反射性とを持つ光アイソレータである。

【０１４８】本例で使用されるアイソレータは、ニュー
ジャージー州（米国）、Ｄｏｖｅｒ、Ｈａｒｄｉｎｇ
Ａｖｅｎｕｅ６４のＩＳＯＷＡＶＥ社から入手可能な
ＭＤＬＩ−１５ＰＩＰＴ−ＡＳ／Ｎ１０１６モ
デルである。

【０１４９】上記のシステムにおいて、線路増幅器は、
約３０ｄＢの利得で、約１４ｄＢｍの全光出力パワーで
動作するように提供される。

【０１５０】適切なモデルは、出願人により市販される
ＯＬＡ／Ｅ−ＭＷである。

【０１５１】本発明の記述において、他に指定がない時
は、ファイバにおける色分散をゼロにする波長（λ₀）
とは、これに基いて検査中のファイバ部分の全色分散を
計算することができる、１ｋｍより長いファイバについ
てのテストにより得られる既に述べたＩＴＵ−ＴＧ．
６５０推奨事項において基準方法として報告された位相
シフト手法により測定することができる公称（または、
平均）値を意味する。

【０１５２】更に、ファイバにおいて色分散をゼロにす
る「局部的」波長（λ₀）とは、ＦＷＭピークが伝送チ
ャンネルと対応するかあるいは機能的に関連する場合に
このピークの生成を生じるに充分な制限された長さのフ
ァイバ部分においてファイバ構造における変動に従って
λ₀が局部的に取り得る値を意味し、この長さが、実際
に異なるチャンネルに対するファイバに存在する光パワ
ーにとりわけ依存し、ＦＷＭピークが増幅を蒙るという
事実に依存し、かつ、具体的には数百メートルの長さが
重要な影響を及ぼし得る。

【０１５３】本発明の１つの特質によれば、多重波長伝
送システムにおけるＦＷＭによるノイズ効果を低減する
ためには、公称（平均）の色分散値が伝送信号帯域では
ゼロでないファイバを有するだけでは充分でなく、ファ
イバの公称（平均）色分散が伝送のため提供される最小
波長値より小さくかつ充分に離れている波長値において
ゼロになることも必要であることが判った。更に、ＦＷ
Ｍからのペナルティ（ｐｅｎａｌｔｉｅｓ）を蒙ること
なく最大接続距離を増すためには、色分散をゼロにする
波長値と伝送チャンネルの最小波長との間の距離を対応
的に増加することが必要であることが判った。本発明に
よれば、ファイバにおいて色分散をゼロにするための
（平均）波長値を確立し、かつ同じファイバにおける色
分散の局部的ゼロ値を確立するステップを提供するプロ
セスによって、ＤＳタイプの光ファイバを用いて増幅さ
れた多重チャンネルＷＤＭ伝送回線における光信号の伝
送を実施することもまた可能であり、これらの値に基い
て、伝送帯域がファイバの色分散の平均値から前記局部
的ゼロ値が伝送帯域自体には全く含まない如き量だけ分
けられるように、伝送帯域が選択される。あるいはま
た、伝送のため使用される光ファイバは、ファイバにお
ける色分散のゼロ（平均）値が、前記ファイバの重要な
長さの各部が前記伝送帯域内に該当する色分散の局部的
ゼロ値を持つことを阻止するようにＷＤＭ伝送のために
使用された帯域から充分に離れているように選択され
る。本発明によれば、９８０ｎｍのポンプド増幅器で用
いられる時、伝送帯域が約１５３０ｎｍまで拡張し得る
ことが観察され、また問題が最大値のみに関連するので
はなく分散の局部的ゼロ値にも関連することが判った。

【０１５４】本発明は、波長分割多重化手法（ｗａｖｅ
ｌｅｎｇｔｈｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉ
ｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）およびこれと関連する４波
混合現象（ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ−ｍｉｘｉｎｇｐｈｅ
ｎｏｍｅｎａ）に関して詳細に記述されたが、光ファイ
バにおける伝搬と関連する他の非線形現象もまたファイ
バの分散値と、ファイバ長さに沿ってそのゼロ値が一定
であることによっても同様に影響を受けること、従っ
て、本発明から利益を得ることに注意すべきである。

【０１５５】上記の事例は、非線形伝搬条件における高
速の光伝送であり、特に分散シフト型ファイバにおける
ソリトン伝搬の場合には、ソリトン伝搬が生じるファイ
バ回線が負の色分散（公称分散）値を持つ所与の長さ
（数キロメートル程度、例えば、５ｋｍ以上の）の部分
を含む時、ソリトン・パルス伝搬がソリトン・スペクト
ル幅の著しい増加（例えば、ソリトン・スペクトル幅の
著しい増加が約１０％より大きい）で強く摂動状態（ｐ
ｅｒｔｕｒｂｅｄ）となることが観察された。

【０１５６】これは、これらのファイバ部分において、
分散のチャープと位相変調チャープ間の補償が失われる
という事実による（単語「チャープ（ｃｈｉｒｐｉｎ
ｇ）」とは、光キャリヤの瞬時周波数における変動を意
味する）。

【０１５７】ソリトンがいわゆる「正常な」分散ファイ
バ（即ち、負の分散を持つファイバ）中を伝搬させられ
る時にその非線形性によって生じるパルスの劣化は、
「異常な」分散のファイバの長さにおける以降の伝搬に
おいて僅かに部分的に回復され、従って、この種の伝送
では、回線に使用されるファイバが、本発明において提
供される如きソリトン伝送（ｓｏｌｉｔｏｎｔｒａｎ
ｓｍｉｓｓｉｏｎ）のため使用される波長レンジにおい
てλ₀値を実際に持たないことが非常に重要である。

【０１５８】この現象が関連状態となることを越える正
常な分散を有する最小臨界ファイバ長さは信号のビット
・レートの増加と共に低減され、従って、本発明による
ファイバの使用は、１０Ｇビット／秒を越え、特に４０
Ｇビット／秒あるいはそれ以上の速度で動作する光リン
クにとって特に重要となり、これと関連する公差は更に
厳しくなる。

【０１５９】更に、１５００〜１５２０ｎｍの範囲内の
公称λ₀値を持つ本発明によるファイバでは、光増幅器
の有効な全範囲まで実際に拡張された広い波長帯域を用
いてソリトン伝送が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実験的伝送装置を示す概略図である。

【図２】図１の装置による伝送テストにおける受信時の
パワーに依存する異なるＳ／Ｎ値に対して測定されたＢ
ＥＲ（ビット・エラー・レート）カーブを示す図であ
る。

【図３】図１の装置および商業的ＤＳファイバによる４
チャンネル伝送テストにおいて検出されたスペクトルを
示し、

【図４】単一ファイバにおけるＦＷＭ効果を観察するテ
スト装置の図である。

【図５】スペクトルを示す図である。

【図６】商業用の５ｋｍの長さのＤＳファイバにおいて
検出されたＦＷＭ効率を示す図である。

【図７】商業用の６０ｋｍの長さのＤＳファイバにおい
て検出されたＦＷＭ効率を示す図である。

【図８】異なる商業用の６０ｋｍの長さのＤＳファイバ
において検出されたＦＷＭ効率を示す図である。

【図９】図８に示されたファイバに対するシミュレート
されたＦＷＭ効率を示す図である。

【図１０】１００ｋｍの長さの部分を持ち、スペクトル
の種々の領域に分布された局部的λ₀値を持つＤＳ型の
ファイバを用いる８チャンネルの増幅伝送システムにお
けるチャンネル当たりの最大許容パワーの計算図であ
る。

【図１１】図１の装置と本発明によるファイバとを用い
て検出されたスペクトルを示し、

【図１２】図１１に示されたスペクトルのファイバの屈
折率プロフィールを示し、

【図１３】図１１におけるスペクトルのファイバ分散カ
ーブを示し、

【図１４】本発明による光伝送システムの一例を示し、

【図１５】図１４のシステムに適合されたインターフェ
ース装置の一例を示し、

【図１６】線路増幅器の図である。

【符号の説明】

１外部キャビティ・レーザ２外部キャビティ・レーザ３レーザ４レーザ５偏光コントローラ６減衰器７コンバイナ８ブースタ９光ファイバ部分１０光回線増幅器１１前置増幅器１２ファブリ−ペロー（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）・
フィルタ１３端末１４エラー測定（ＢＥＲ）装置１５光スペクトル・アナライザ２１光結合器２２ブースタ２３光伝送ファイバ２８ａ〜２８ｄソース２９伝送ステーション３０インターフェース装置３２電子増幅器３３パイロット回路３４変調レーザ・エミッタ３５サービス・チャンネル許容回路３６レーザ３７外部変調器３８回路３９信号コンバイナ４０単一出力光ファイバ４１ブースタ４３第１の線路増幅器４４受信ステーション４５前置増幅器４６デマルチプレクサ（マルチプレックス解除装置）４７インターフェース装置４８受信装置４９能動型ファイバ５０ポンプ・レーザ５１ダイクロイック結合器５２オプトアイソレータ５３オプトアイソレータ５４能動型ファイバ５５ポンプ・レーザ５６ダイクロイック結合器５７オプトアイソレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め定めた伝送速度で予め定めた伝送波
長帯域に含まれる異なる波長で変調された光信号の少な
くとも２つのソースと、単一光ファイバへ入力するため前記信号を多重化する手
段と、一端部で前記多重化手段に接続された光ファイバ回線
と、各波長に依存する信号自体のための光ディマルチプレッ
クス手段を含む前記信号を受取る手段と、を含む光通信
システムであって、前記信号が、前記光ファイバ回線の少なくとも一部にお
いて予め定めた値より大きい値の光パワーを有し、前記
回線が前記伝送波長帯域における予め定めた値より低い
色分散値を持つ光ファイバを含む光通信システムにおい
て、前記光ファイバが波長の増加と共に増加する色分散を有
し、ファイバに存在しかつ４波混合現象を生じることが
できる色分散の局部的ゼロ値が前記帯域に含まれない如
き量だけ前記帯域の最小波長より低い波長においてゼロ
値を呈することを特徴とする光通信システム。
【請求項２】色分散をゼロにする前記波長値が、前記
伝送帯域の最小波長より少なくとも１０ｎｍだけ低いこ
とを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の光通信
システム。
【請求項３】色分散をゼロにする前記波長値が１５２
０ｎｍより低いかあるいはこれに等しいことを特徴とす
る請求項１記載の光通信システム。
【請求項４】色分散をゼロにする前記波長値が１５０
０乃至１５２０ｎｍ間に含まれることを特徴とする請求
項１記載の光通信システム。
【請求項５】色分散が予め定めた伝送帯域において３
ｐｓ／（ｎｍ．ｋｍ）より低いことを特徴とする請求項
１記載の光通信システム。
【請求項６】前記回線の少なくとも１つの部分におけ
る前記の予め定めた光パワー値が１チャンネルにつき３
ｍＷより低くないことを特徴とする請求項１記載の光通
信システム。
【請求項７】光回線に沿って介挿された少なくとも１
つの光増幅器を備えることを特徴とする請求項１記載の
光通信システム。
【請求項８】前記光増幅器が前記の予め定めた波長帯
域を含む信号増幅帯域を有することを特徴とする請求項
７記載の光通信システム。
【請求項９】前記光増幅器が１５３０乃至１５７０ｎ
ｍ間に含まれる信号増幅帯域を有することを特徴とする
請求項８記載の光通信システム。
【請求項１０】少なくとも４つの光増幅器を備えるこ
とを特徴とする請求項７記載の光通信システム。
【請求項１１】予め定めた伝送波長帯域において少な
くとも２つの光信号を伝送する光ファイバにおいて、前記帯域において予め定めた値よりも低く、かつ予め定
めた間隔に含まれる波長値に対してゼロになり、その最
大値が前記帯域の最小波長より、前記信号の相互変調ピ
ークを生成することができる長さ部分にわたりファイバ
に存在する、局部的色分散をゼロにする局部的波長値が
実質的に前記帯域に含まれない如き量だけ低いことを特
徴とする光ファイバ。
【請求項１２】局部的色分散の前記波長ゼロ値の各々
が、ファイバにおける全色分散の波長ゼロ値とは１０ｎ
ｍより少ない量だけ異なることを特徴とする請求項１１
記載の光ファイバ。
【請求項１３】前記伝送帯域において３ｐｓ／（ｎ
ｍ．ｋｍ）より低い色分散を有し、該色分散が前記帯域
の最小波長値より少なくとも１０ｎｍだけ低い値に対し
てゼロになることを特徴とする請求項１１記載の光ファ
イバ。
【請求項１４】５ｋｍより大きい全ファイバ長さに対
して、前記ファイバが、相互変調ピークが異なる波長の
幾つかのチャンネルにわたり少なくとも２つのファイバ
端部に送られる少なくとも１チャンネルにつき３ｍＷの
パワーを持ち、その強さが２０と等しいかあるいはこれ
より大きい信号／雑音比を生じさせる光信号の存在時に
は生成されない値の如き色分散を有することを特徴とす
る請求項１１記載の光ファイバ。
【請求項１５】光信号を予め定めた伝送速度で伝送す
るプロセスであって、相互に少なくとも２ｎｍだけ異なる、予め定めた伝送帯
域に含まれる予め定めた波長の少なくとも２つの変調光
信号を生成するステップと、伝送帯域において３ｐｓ／（ｎｍ．ｋｍ）より低い色分
散と、予め定めた波長における色分散のゼロ点とを有す
る単一モード光ファイバに対して前記信号を送るステッ
プと、少なくとも１つの能動型の光ファイバ増幅器により少な
くとも１回前記光信号を増幅するステップと、前記信号を少なくとも５０ｋｍの距離にわたり伝送する
ステップと、ディマルチプレックス・レシーバを介して前記信号を受
信するステップとを含むプロセスであって、前記ファイバの少なくとも１つの部分における前記信号
のパワーが、チャンネル間の４波混合により雑音を生じ
ることができる値より高いプロセスにおいて、伝送帯域の最小波長値が、色分散をゼロにする波長値よ
り所与の量だけ高く、該量が重要なファイバ部分では、
前記帯域における色値がゼロにならない如き値を有する
ことを特徴とするプロセス。
【請求項１６】前記伝送帯域の前記最小波長が色分散
のゼロ値より少なくとも１０ｎｍだけ高いことを特徴と
する請求項１５記載のプロセス。
【請求項１７】色分散をゼロにする前記波長値が１５
００乃至１５２０ｎｍ間に含まれることを特徴とする請
求項１５記載のプロセス。
【請求項１８】前記の予め定めた伝送速度が２．５Ｇ
ビット／秒より高いかあるいはこれと等しいことを特徴
とする請求項１５記載のプロセス。
【請求項１９】チャンネル間の４波混合の結果として
ノイズを生じることができる前記光ファイバにおける前
記信号のパワー値が少なくとも１チャンネルにつき３ｍ
Ｗであることを特徴とする請求項１５記載のプロセス。
【請求項２０】予め定めた伝送波長帯域における非線
形現象に対して感応する光信号を伝送する光ファイバに
おいて、前記帯域における予め定めた値より低く、かつ予め定め
た間隔に含まれる波長値に対してゼロになり、かつその
最大値が前記帯域の最小波長より、前記信号のスペクト
ル修飾が可能な長さ部分にわたりファイバに存在する局
部的色分散をゼロにする局部的波長値が前記帯域に含ま
れない如き量だけ低いことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２１】局部的色分散の前記波長ゼロ値の各々
が、ファイバにおける全色分散の波長ゼロ値と１０ｎｍ
より少ない量だけ異なることを特徴とする請求項２０記
載の光ファイバ。
【請求項２２】前記伝送帯域において３ｐｓ／（ｎ
ｍ．ｋｍ）より低い色分散を持ち、前記帯域の最小波長
値より少なくとも１０ｎｍだけ低い値に対してゼロにな
ることを特徴とする請求項２０記載の光ファイバ。
【請求項２３】前記の予め定めた伝送波長帯域が１５
３０乃至１５６０ｎｍの範囲にわたることを特徴とする
請求項２０記載の光ファイバ。