JPH08254722A - 光ファイバ伝送路 - Google Patents

光ファイバ伝送路

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JPH08254722A
JPH08254722A JP7059547A JP5954795A JPH08254722A JP H08254722 A JPH08254722 A JP H08254722A JP 7059547 A JP7059547 A JP 7059547A JP 5954795 A JP5954795 A JP 5954795A JP H08254722 A JPH08254722 A JP H08254722A
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optical fiber
transmission line
optical
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Masataka Shirasaki
正孝 白▲崎▼
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 伝送路中の光強度変化を考慮することにより
伝送路の波長分散とカー効果による波形歪みをほぼ完全
に相殺するようにした光ファイバ伝送路を提供する。 【構成】 第2の光ファイバ4を位相共役変換器8から
受信機10に向けて第1、第2・・・第nの微小区間に
仮想的に分割すると共に、第1の光ファイバ2を位相共
役変換器から送信機に向けて第1、第2・・・第nの微
小区間に仮想的に分割し、第1の光ファイバの第1〜第
n微小区間における光強度とカー効果の定数の積に対す
る波長分散値の比率が、第2の光ファイバの第1〜第n
微小区間における光強度とカー効果の定数の積に対する
波長分散値の比率に等しくなるように、第1及び第2の
光ファイバのコア径が定められ、各微小区間の長さが、
該微小区間の光強度とカー効果の定数の積の逆数又は波
長分散値の逆数に比例するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に光ファイバ伝送
路に関し、特に信号光の長距離伝送に適した非線形光フ
ァイバ伝送路に関する。
【0002】
【従来の技術】長距離のシングルモード光ファイバ伝送
路に変調光を伝搬させると、まず、光ファイバの波長分
散によって波形の歪が生じ、そのため伝送特性が大きく
劣化する。これを防ぐため、伝送路に零分散ファイバ等
を使用することによりファイバの波長分散値を零にする
方法がある。
【0003】しかし、光ファイバ伝送路の波長分散が零
であると、四光子混合による伝送特性の劣化が生じるた
め、これに代わるものとして小さい負の分散を有する光
ファイバとそれを補償する正の分散を有する光ファイバ
を交互に接続し、局所的には分散が零になるのを避けな
がら全体としては分散が零となるようにする方法が知ら
れている。
【0004】この方法によって、信号光の光強度が低い
場合には、波長分散による伝送特性の劣化を防ぐことが
できる。しかし、信号光の光強度が低いので、中継器を
多く必要とし、伝送路がコスト高になるという問題があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】正の分散を有する光フ
ァイバと負の分散を有する光ファイバとを交互に接続し
て伝送路を構成した場合にも、伝送距離が長く、光強度
が十分に低くない場合には、光ファイバ中の自己位相変
調効果(カー効果)によって光スペクトルが拡がり、そ
の結果として波長分散の影響が拡大され、伝送特性の劣
化を起こすことになる。
【0006】この問題を解決して、長距離の信号伝送を
する方法として、光ファイバ伝送路の途中に位相共役変
換器を挿入して、該変換器の前後において生じる波長分
散及び非線形効果を相殺する方法が知られている。
【0007】しかし、位相共役変換器の両側の光ファイ
バ伝送路の光強度は位相共役変換器に対して対称ではな
いために、コア径を特別に制御していない通常のシング
ルモード光ファイバを用いた従来の方法では、理想的な
相殺が不可能であるという問題がある。
【0008】本発明はこのような点に鑑みて成されたも
のであり、その目的とするところは、光ファイバ伝送路
の途中に位相共役変換器を配置して、伝送路の波長分散
とカー効果による波形歪みを相殺するようにした光ファ
イバ伝送路において、光ファイバ伝送路中の光強度変化
を考慮して前記相殺をより完全にする光ファイバ伝送路
を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によると、一端が
送信機に接続され他端が位相共役変換器に接続された第
1のシングルモード光ファイバと、一端が該位相共役変
換器に接続され他端が受信機に接続された第2のシング
ルモード光ファイバからなる光ファイバ伝送路におい
て、前記第2の光ファイバを前記位相共役変換器から前
記受信機に向けて第1、第2・・・第nの微小区間に仮
想的に分割すると共に、前記第1の光ファイバを前記位
相共役変換器から前記送信機に向けて前記第2の光ファ
イバの各微小区間に対応するように第1、第2・・・第
nの微小区間に仮想的に分割した場合に、第1の光ファ
イバの第1〜第n微小区間のそれぞれにおいて光強度と
カー効果の定数の積に対するこれらの微小区間の波長分
散値の比率が、第2の光ファイバの対応する第1〜第n
微小区間における光強度とカー効果の定数の積に対する
これらの微小区間の波長分散値の比率に等しくなるよう
に、前記各微小区間における前記第1及び第2の光ファ
イバのコア径、光強度、カー効果の定数、波長分散値な
どのパラメータが定められ、前記各微小区間の長さが、
対応する2つの微小区間毎に該微小区間の光強度とカー
効果の定数の積の逆数又は波長分散値の逆数に比例す
る、ことを特徴とする光ファイバ伝送路が提供される。
【0010】
【作用】本発明によると、第1及び第2の光ファイバの
コア径、光強度、カー効果の定数、波長分散値などのパ
ラメータを上述したように定め、且つ各微小区間の長さ
を、対応する2つの微小区間毎に該微小区間の光強度と
カー効果の定数の積の逆数又は波長分散値の逆数に比例
するように調整したので、光ファイバ伝送路の波長分散
とカー効果による波形歪みをほぼ完全に相殺することが
できる。
【0011】
【実施例】まず図1を参照して、本発明の原理を説明す
る。光送信機6を出た光信号は、第1のシングルモード
光ファイバ(例えば偏波面保存光ファイバ)2を伝搬し
て、位相共役変換器8に入る。
【0012】位相共役変換器8で位相共役変換を受けた
光信号は、第2のシングルモード光ファイバ4を伝搬し
て受信機10で受信される。ここで、第2の光ファイバ
4内で起こる波長分散及びカー効果による波形変化を考
えると、光の振幅は非線形シュレディンガー方程式に基
づく発展をする。
【0013】即ち、振幅をAとすると、そのファイバ伝
搬方向への変化は、 idA/dx=(Dd2 /dt2 +κ|A|2 )A となる。ここで、xは第2の光ファイバ4の伝搬方向の
距離、Dは第2の光ファイバ4の波長分散の大きさ、κ
はカー効果の係数である。D及びκは光ファイバ中で一
定でもよく、変化してもよい。
【0014】第2の光ファイバ4内の光は位相共役変換
の後であるので、実際には振幅がA * の位相共役波が進
行しており、従ってその空間発展は、 idA* /dx=(Dd2 /dt2 +κ|A|2 )A* となる。
【0015】ここで第2の光ファイバ4を位相共役変換
器8から受信機10に向けて第1微小区間41 、第2微
小区間42 ・・・第j微小区間4j 、・・・第n微小区
間4 n に仮想的に分割する。各微小区間においては、波
長分散値D、カー効果の係数κ及び光強度Aは一定であ
るとする。
【0016】そして、第1の光ファイバ2内にDとκと
光強度Aとがそれぞれ第2の光ファイバ4内の各微小区
間と等しいような対応する微小区間があると仮定する。
即ち、第1の光ファイバ2を位相共役変換器8から光送
信機6に向けて、第1微小区間21 、第2微小区間22
・・・第j微小区間2j 、・・・第n微小区間2n に仮
想的に分割し、第1の光ファイバ2の各微小区間を第2
の光ファイバ4の各微小区間に対応させる。
【0017】即ち、第1の光ファイバ2の第1微小区間
1 を第2の光ファイバ4の第1微小区間41 に対応さ
せ、第1の光ファイバ2の第2微小区間22 を第2の光
ファイバ4の第2微小区間42 に対応させ、・・・第1
の光ファイバ2の第n微小区間2n を第2の光ファイバ
4の第n微小区間4n に対応させる。
【0018】第1の光ファイバ2の各微小区間内の光強
度Aの変化である idA/dx=(Dd2 /dt2 +κ|A|2 )A 及びその複素共役 −idA* /dx=(Dd2 /dt2 +κ|A|2 )A* を考えると、第2の光ファイバ4でのこの微小区間での
変化は、第1の光ファイバ2での対応する微小区間で光
ファイバ2を逆行する変化、即ちxを−xと置き換えた
場合の変化に等しい。
【0019】ここまでは、第1及び第2光ファイバ2,
4の対応する各微小区間の光強度、分散及びカー効果が
等しいという仮定に基づくものであったが、実際には第
2の光ファイバ4内の光強度がファイバに沿って減少
し、挿入された増幅器で増加する形となるので、第2の
光ファイバ4と対称な光強度変化を第1の光ファイバ2
内に作るのは困難である。
【0020】この問題を解決するためには、第1の光フ
ァイバ2と第2の光ファイバ4内の対応する微小区間で
の光強度が異なることを前提として、規格化された非線
形シュレディンガー方程式が同一の形となるようにすれ
ばよい。
【0021】具体的には、第1の光ファイバ2と第2の
光ファイバ4での対応する微小区間における光強度|A
2 に対して、κ|A|2 とDとの比率が同一でそれぞ
れ第1の光ファイバ2内の値が第2の光ファイバ4内の
値の定数倍になるようにする。
【0022】κとDは例えば光ファイバのコア径の関数
であるので、第1の光ファイバ2又は第2の光ファイバ
4のコア径を制御することによってこの条件を満たすこ
とができる。
【0023】これにより、空間発展のシュレディンガー
方程式の右辺は定数倍を除いて、第1の光ファイバ2の
微小区間と第2の光ファイバ4の対応する微小区間で同
一の形となる。
【0024】次に、この定数倍が振幅の空間発展の速さ
を決めるので、対応する微小区間の長さをκ|A|2
逆数又はDの逆数に比例するように決定する。即ち、第
1の光ファイバ2内の微小区間の長さを第2の光ファイ
バ4内の対応する微小区間の長さの定数分の1となるよ
うに決める。このようにして、第1の光ファイバ2と第
2の光ファイバ4の特性の関係が決まる。
【0025】次に図2を参照して、本発明一実施例にか
かる光ファイバ伝送路について説明する。例えば、第2
の光ファイバ12が途中に複数の光増幅器16を含む主
伝送路として与えられ、第2の光ファイバ12中の光強
度が場所の関数として決まったとする。第2の光ファイ
バ12は主伝送路を構成するため、シングルモード光フ
ァイバであり、そのコア径は一様である。
【0026】このとき、位相共役変換器8から両側へ向
かって、各微小区間毎に第2の光ファイバ12の特性と
第1の光ファイバ14の特性を合わせるように、第1の
光ファイバ14のコア径及びその微小区間の長さを調整
する。勿論、各微小区間の長さに応じて光の損失が生じ
るので、第1の光ファイバ14を逆上るに従い光強度は
増加していく。
【0027】このようにして、第1の光ファイバ14内
の光強度が第2の光ファイバ12の光強度より高けれ
ば、実際の伝送路である第2の光ファイバ12内の光強
度の変化の情報を長さ方向に圧縮して、ファイバコア径
に転写した第1の光ファイバ14を作り、この光ファイ
バ14で光送信機6と位相共役変換器8を接続する。例
えば、第1の光ファイバ14の長さは100kmであ
り、第2の光ファイバ12の長さは5000kmであ
る。
【0028】図2を参照して説明した第1の光ファイバ
14のコア径の制御は勿論理想的な場合であり、実際に
はコア径が長さ方向に連続して変化せずに段階的に変化
しても、ある程度の効果はある。
【0029】図2に示した実施例では、位相共役変換器
8と受信機10を接続する第2の光ファイバ12を主伝
送路として使用する場合について説明したが、これとは
逆に、送信機6と位相共役変換器8を接続する第1の光
ファイバ14をコア径の一定な主伝送路として使用し、
第2の光ファイバ12のコア径及び微小区間の長さを制
御するようにしてもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明によると、光ファイバ伝送路の途
中に位相共役変換器を配置して、伝送路の波長分散とカ
ー効果による波形歪みを相殺するようにした光ファイバ
伝送路において、ファイバのコア径及びその部分長さを
調整するようにしたので、伝送路の波長分散とカー効果
による波形歪みをほぼ完全に相殺できるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の一実施例説明図である。
【符号の説明】
2,14 第1の光ファイバ 4,12 第2の光ファイバ 6 光送信機 8 位相共役変換器 10 受信機 16 光増幅器

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端が送信機に接続され他端が位相共役
    変換器に接続された第1のシングルモード光ファイバ
    と、一端が該位相共役変換器に接続され他端が受信機に
    接続された第2のシングルモード光ファイバからなる光
    ファイバ伝送路において、 前記第2の光ファイバを前記位相共役変換器から前記受
    信機に向けて第1、第2・・・第nの微小区間に仮想的
    に分割すると共に、前記第1の光ファイバを前記位相共
    役変換器から前記送信機に向けて前記第2の光ファイバ
    の各微小区間に対応するように第1、第2・・・第nの
    微小区間に仮想的に分割した場合に、 第1の光ファイバの第1〜第n微小区間のそれぞれにお
    いて光強度とカー効果の定数の積に対するこれらの微小
    区間の波長分散値の比率が、第2の光ファイバの対応す
    る第1〜第n微小区間における光強度とカー効果の定数
    の積に対するこれらの微小区間の波長分散値の比率に等
    しくなるように、前記各微小区間における前記第1及び
    第2の光ファイバのコア径、光強度、カー効果の定数、
    波長分散値などのパラメータが定められ、 前記各微小区間の長さが、対応する2つの微小区間毎に
    該微小区間の光強度とカー効果の定数の積の逆数又は波
    長分散値の逆数に比例する、 ことを特徴とする光ファイバ伝送路。
  2. 【請求項2】 前記第1及び第2の光ファイバのうち少
    なくとも一方のコア径の変化が連続的であることを特徴
    とする請求項1記載の光ファイバ伝送路。
  3. 【請求項3】 前記ファイバコア径の連続的な変化を、
    光ファイバ製造時の線引き速度を連続的に変化させるこ
    とにより形成することを特徴とする請求項2記載の光フ
    ァイバ伝送路。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2光ファイバのうち少な
    くとも一方のコア径の変化が非連続的であり、コア径の
    少しずつ異なる光ファイバを順次接続したことを特徴と
    する請求項1記載の光ファイバ伝送路。
  5. 【請求項5】 前記第2の光ファイバが光増幅器が配置
    されている主伝送路を構成することを特徴とする請求項
    1記載の光ファイバ伝送路。
  6. 【請求項6】 前記第2の光ファイバのコア径は一様で
    あり、前記第1の光ファイバのコア径を調整したことを
    特徴とする請求項5記載の光ファイバ伝送路。
  7. 【請求項7】 前記第1の光ファイバが光増幅器が配置
    されている主伝送路を構成することを特徴とする請求項
    1記載の光ファイバ伝送路。
  8. 【請求項8】 前記第1の光ファイバのコア径は一様で
    あり、前記第2の光ファイバのコア径を調整したことを
    特徴とする請求項7記載の光ファイバ伝送路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000206415A (ja) * 1998-06-18 2000-07-28 Carl Zeiss Jena Gmbh 短パルスレ―ザ―を分散する光ファイバ―を有する顕微鏡

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000206415A (ja) * 1998-06-18 2000-07-28 Carl Zeiss Jena Gmbh 短パルスレ―ザ―を分散する光ファイバ―を有する顕微鏡

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