JPH09203914A - 光位相共役を用いた光ファイバ通信システム - Google Patents

光位相共役を用いた光ファイバ通信システム

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JPH09203914A
JPH09203914A JP8128730A JP12873096A JPH09203914A JP H09203914 A JPH09203914 A JP H09203914A JP 8128730 A JP8128730 A JP 8128730A JP 12873096 A JP12873096 A JP 12873096A JP H09203914 A JPH09203914 A JP H09203914A
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dispersion
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は光位相共役を用いた光ファイバ通信
システムに関し、偏波状態にかかわらず最適な受信状態
を維持することを主目的とする。 【解決手段】 実質的に直線偏波である信号光を出力す
る光送信機２と、位相共役光発生器６と、受信機４と、
光送信機２及び位相共役光発生器６間に敷設される偏波
保持ファイバからなる第１の光ファイバＳＭＦ１と、位
相共役光発生器６及び光受信器４間に敷設される第２の
光ファイバとを用い、各ファイバ内における信号光の周
波数等のパラメータを適当に設定して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光位相共役を用い
た光ファイバ通信システムに関する。非線形光学を適用
することにより、従来の光技術では得られなかった新し
い機能の達成や特性の改善が可能となる。特に、光位相
共役を用いると、伝送路内での位相ゆらぎや波長分散の
補償が可能となる。
【０００２】
【従来の技術】従来の光通信システムは、線型の光学特
性を有する光コンポーネントを用いて構築されており、
シンプルではあるが、特性や機能に制限がある。最近の
光通信システムの分野においては、数百ｋｍから数千ｋ
ｍにも及ぶ無中継システム或いは光増幅中継システムが
実現されつつあり、しかもその伝送速度は数Ｇｂ／ｓか
ら１０Ｇｂ／ｓ以上にも及ぶ高速なものである。
【０００３】こうしたシステムにおいては、多くの解決
すべき問題があるが、その中でもファイバの波長分散の
影響は最も重大で且つ深刻な問題の１つである。上述の
システムでは、波長分散等による影響を受け伝送特性が
劣化し、ひいては伝送速度や伝送距離に制限を受ける。
【０００４】波長分散に対する従来の対策は、第１にフ
ァイバの分散自体をできるだけ小さくすることに中心が
あった。その結果、伝送用中心波長である１．３μｍ，
１．５５μｍで分散が０になるファイバが実現されてい
る。
【０００５】また、波長分散の影響を受けにくい光変調
器の検討も進んでおり、ＬｉＮｂＯ 3 を用いた変調器等
が開発されている。更に、送信信号光に予め逆のチャー
ピングを与えておき、伝送路の波長分散により補償する
方法や、受信機において光学的或いは電気的に分散補償
を行う研究が進んでいる。
【０００６】このように、波長分散に対する対策につい
ては、問題の深刻さを反映してか、送信機、伝送路、受
信機のすべてにおいて研究が進められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】信号光が強度変調或い
は振幅変調されてなる光パルス（複数の光パルスからな
るパルス列を含む）である場合、波長分散以外の原因に
よってパルス波形が歪むことがある。このような例とし
ては、（１）波長分散と光カー効果の相乗効果による波
形歪み、（２）光増幅多中継伝送における光アンプのＡ
ＳＥ（Amplified SpontaneousEmisson)雑音の累積によ
るランダムな位相揺らぎによる波形歪み、等が顕著なも
のとして考えられる。本発明は、これらのうち特に
（１）の波形歪みに対処するためのものである。
【０００８】今、光パルスが分散媒質中を伝搬する場合
を考える。チャープしていないパルスが分散媒質を透過
する際、正常分散媒質（∂2 β／∂ω2 ＞０）の場合に
は、パルスの立ち上がりにおいて低周波側にシフトし、
立ち下がりにおいて高周波側にシフトする。
【０００９】一方、異常分散媒質（∂2 β／∂ω2 ＜
０）の場合には、パルスの立ち上がりにおいて高周波側
にシフトし、立ち下がりにおいて低周波側にシフトす
る。ここで、βは伝搬定数、ωは光の角周波数を表す。
【００１０】そして、正常分散媒質においては波長が長
いほど群速度が速く、異常分散媒質においては波長が短
いほど群速度が速いため、いずれの場合にもパルス幅は
広がることになる。
【００１１】一方、光の強度が大きい場合には、光カー
効果によって屈折率が
【００１２】
【数１】
【００１３】だけ変化する。ここに、ｎ2 は非線形屈折
率と呼ばれる量であり、シリカファイバの場合にはその
値は約３．２×１０-20 ｍ2 ／Ｗである。光パルスが非
線形媒質中で光カー効果を受けると、
【００１４】
【数２】
【００１５】だけスペクトルが拡散（チャープ）する。
ここにΔｚは相互作用長である。この現象は、一般に自
己位相変調（Self-phase modulation:ＳＰＭ）と称され
る。このＳＰＭにより光パルスの立ち上がりにおいては
低周波側にシフトし、立ち下がりにおいては高周波側に
シフトする。このＳＰＭによるチャーピングのために分
散の影響がより顕著になり、その結果、パルスの歪みが
より著しくなる。そのため、光パルスが分散媒質中で光
カー効果を受けると、正常分散媒質の場合には、パルス
が分散だけの場合よりもさらに拡散するが、異常分散媒
質の場合にはパルス圧縮が起きる。
【００１６】従って、上記の波長分散の効果を考え合わ
せると、正常分散媒質の場合には大きなパルス拡散が発
生し、異常分散媒質の場合には波長分散によるパルス拡
散とＳＰＭによるパルス圧縮のうち大きいほうの効果が
表れる。これら２つの効果をバランスさせたものが光ソ
リトンである。
【００１７】一般に異常分散媒質においてＳＰＭによる
パルス圧縮を加えたほうが高い信号ＳＮを保持できて都
合がよいように考えがちであるが、最近光アンプを用い
て高いレベルの光パワーで伝送できるようになったこと
と、分散シフトファイバの開発により比較的小さな波長
分散値が実現できるようになったことにより、一概にパ
ルス圧縮を加えた方がよいともいえなくなってきた。
【００１８】つまり、パルス圧縮効果が大きくなりすぎ
て大きな波形歪みが発生するのである。特に、ＮＲＺパ
ルスの場合には、パルスの立ち上がり、立ち下がり部分
において集中的にパルス圧縮が起こるため、急激な波形
変化や、極端な場合には、立ち下がり部分が立ち上がり
部分を追い抜き、パルスが３つに分裂するようなことも
起こる。また、長距離光増幅多中継伝送の場合には、信
号光を励起光として光アンプの自然放出光との間で４光
波混合が生じ、その影響が甚大になるという問題もあ
る。
【００１９】よって、本発明の目的は、波長分散と光カ
ー効果の相乗効果による波形歪みを抑えた光ファイバ通
信システムを提供することにある。本発明の他の目的
は、本発明システムにおいて偏波変動にかかわらず最適
な受信状態を維持することにある。
【００２０】本発明の更に他の目的は、本発明システム
における監視制御を最適化することにある。本発明の別
の目的は、本発明システムを波長分割多重（ＷＤＭ）に
適合させることにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面によ
ると、実質的に直線偏波である信号光を伝送する偏波保
持ファイバからなる第１の光ファイバと、該第１の光フ
ァイバから供給された上記信号光を受け、該信号光に対
応する位相共役光を発生する位相共役光発生器と、該位
相共役光発生器から供給された上記位相共役光を受け、
該位相共役光を伝送する第２の光ファイバとを備え、上
記第１及び第２の光ファイバがそれぞれ同数に分割され
たときに、各分割区間のうち上記位相共役光発生器から
順に数えたときに対応する区間の波長分散の平均値は同
符号で且つ各分割区間の長さにほぼ反比例する値に設定
されると共に、各分割区間における光周波数、信号光強
度及び非線形屈折率の積の平均値は各分割区間の長さに
ほぼ反比例するように設定される光ファイバ通信システ
ムが提供される。
【００２２】本発明の第２の側面によると、信号光を伝
送する第１の光ファイバと、該第１の光ファイバから供
給された上記信号光を受け、該信号光に対応する位相共
役光発生器と、該位相共役光発生器から供給された上記
位相共役光を受け、上記位相共役光を伝送する第２の光
ファイバとを備え、上記第１及び第２の光ファイバがそ
れぞれ同数に分割されたときに、各分割区間のうち上記
位相共役光発生器から順に数えたときに対応する区間の
波長分散の平均値は同符号で且つ各分割区間の長さにほ
ぼ反比例する値に設定されると共に、各分割区間におけ
る光周波数、信号光強度及び非線形屈折率の積の平均値
は各分割区間の長さにほぼ反比例するように設定され、
上記位相共役光発生器は、上記信号光が供給される非線
形光学媒質と、それぞれ実質的に直線偏波である第１及
び第２のポンプ光を出力する第１及び第２のポンプ光源
と、該第１及び第２のポンプ光を偏波面が互いに直交す
るように合成して上記非線形光学媒質へ供給する偏波カ
プラとを含む光ファイバ通信システムが提供される。
【００２３】本発明の第３の側面によると、伝送情報に
基づいて変調された信号光を送出する光送信機と、該信
号光を伝送する第１の光ファイバと、該第１の光ファイ
バから供給された上記信号光を受け、該信号光に対応す
る位相共役光を発生する位相共役光発生器と、該位相共
役光発生器から供給された上記位相共役光を受け、該位
相共役光を伝送する第２の光ファイバと、該第２の光フ
ァイバから供給された上記位相共役光を受け、該位相共
役光に基づく復調を行って上記伝送情報を再生する光受
信機とを備え、上記第１及び第２の光ファイバがそれぞ
れ同数に分割されたときに、各分割区間のうち上記位相
共役光発生器から順に数えたときに対応する区間の波長
分散の平均値は同符号で且つ各分割区間の長さにほぼ反
比例する値に設定されると共に、各分割区間における光
周波数、信号光強度及び非線形屈折率の積の平均値は各
分割区間の長さにほぼ反比例するように設定され、上記
位相共役光発生器は、上記信号光が供給される非線形光
学媒質と、ポンプ光を出力するポンプ光源と、該ポンプ
光を上記非線形光学媒質へ供給する光学手段とを含み、
上記光受信機における上記伝送情報の再生の品質を示す
パラメータをモニタリングする手段と、該パラメータが
最適な値になるように上記信号光及び上記ポンプ光の少
なくともいずれか一方の波長及びパワーの少なくとも一
方を制御するフィードバック手段とを更に備えた光ファ
イバ通信システムが提供される。
【００２４】本発明の第４の側面によると、互いに異な
る波長の複数の信号光をそれぞれ送出する複数の光送信
機と、該複数の信号光を伝送する第１の光ファイバと、
該第１の光ファイバから供給された上記複数の信号光を
それぞれ受け、該複数の信号光の少なくとも１つに対応
する位相共役光を発生する複数の位相共役光発生器と、
該各位相共役光発生器から出力される当該位相共役光を
それぞれ透過させる複数の光フィルタと、該各光フィル
タからの当該位相共役光をそれぞれ伝送する複数の第２
の光ファイバと、該各第２の光ファイバからの当該位相
共役光を受ける複数の光受信機とを備え、上記第１の光
ファイバと上記各第２の光ファイバとが同数に分割され
たときに、各分割区間のうち上記位相共役光発生器から
順に数えたときに対応する区間の波長分散の平均値は同
符号で且つ各分割区間の長さにほぼ反比例する値に設定
されると共に、各分割区間における光周波数、信号光強
度及び非線形屈折率の積の平均値は各分割区間の長さに
ほぼ反比例するように設定される光ファイバ通信システ
ムが提供される。
【００２５】本発明の第５の側面によると、信号光を伝
送する第１の光ファイバと、該第１の光ファイバから供
給された上記信号光を受け、該信号光に対応する位相共
役光を発生する位相共役光発生器と、該位相共役光発生
器から供給された上記位相共役光を受け、該位相共役光
を伝送する第２の光ファイバと、上記第１の光ファイ
バ、上記位相共役光発生器及び上記第２の光ファイバを
含む光路上に設けられる分散補償器とを備え、上記第１
及び第２の光ファイバがそれぞれ同数に分割されたとき
に、各分割区間のうち上記位相共役光発生器から順に数
えたときに対応する区間の波長分散の平均値は同符号で
且つ各分割区間の長さにほぼ反比例する値に設定される
と共に、各分割区間における光周波数、信号光強度及び
非線形屈折率の積の平均値は各分割区間の長さのほぼ反
比例するように設定される光ファイバ通信システムが提
供される。
【００２６】本発明によると、光ファイバ通信システム
を上述のように構成したので、波長分散と光カー効果の
相乗効果による波形歪みを補償することができるように
なるという作用が生じる。尚、高速システムに適用する
ために、以下の説明では光ファイバがシングルモードフ
ァイバであるとする。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に沿って詳細に説明する。図１は本発明の光ファイバ
通信システムの基本構成を示す図である。送信機２は、
伝送データに基づく変調を行って信号光を生成し、この
信号光ＥS は、プローブ光として第１の光ファイバＳＭ
Ｆ１（長さＬ1 ，分散Ｄ1 ，非線形屈折率ｎ 21）で伝送
された後、全伝送路の途中にある位相共役光発生器（Ph
ase conjugator：PC) ６に入力する。
【００２８】位相共役光発生器６でポンプ光Ｅ0 を用い
て信号光Ｅｓは位相共役光ＥC に変換され、これを第２
の光ファイバＳＭＦ２（長さＬ2 ，分散Ｄ2 ，非線形屈
折率ｎ22）で受信機４まで伝送する。
【００２９】受信機４では、位相共役光を受光器で受
け、信号検出がなされる。信号検出は、例えば、位相共
役光を帯域フィルタで抽出した後の光直接検波や光ヘテ
ロダイン検波によってなされる。これにより、伝送デー
タが再生される。
【００３０】尚、ここで用いられる光ファイバは例えば
シリカファイバであり、光通信において一般的に用いら
れている１．３μｍ零分散ファイバや１．５５μｍ分散
シフトファイバ等がその代表例である。また、信号光は
周波数の異なる複数の光源からの出力信号光の周波数多
重信号光でもよい。
【００３１】位相共役光発生器６は、２次又は３次の非
線形光学媒質と、この媒質に信号光及びポンプ光を供給
する手段とを有する。２次の非線形光学媒質が用いられ
ている場合は、パラメトリック効果により、また、３次
の非線形光学媒質が用いられている場合には、縮退型或
いは非縮退型の四光波混合により位相共役光が発生す
る。
【００３２】３次の非線形光学媒質としては例えばシリ
カ光ファイバを用いることができ、この場合、４光波混
合におけるポンプ光の波長を上記ファイバの零分散波長
にほぼ一致させておくことにより、良好な位相共役光の
発生が可能になる。
【００３３】図２は位相共役光発生器の例を示すブロッ
ク図である。この位相共役光発生器は、非線形光学媒質
としての光ファイバ１２１と、ポンプ光源としてのレー
ザダイオード１２２と、信号光及びポンプ光を加え合わ
せて光ファイバ１２１に供給する光学手段としての光カ
プラ１２３とを備えている。
【００３４】光ファイバ１２１は望ましくはシングルモ
ードファイバである。この場合において、信号光の波長
と励起光の波長をわずかに異ならせて非縮退型の四光波
混合を生じさせるときには、光ファイバ１２１の零分散
を与える波長がポンプ光の波長（レーザダイオード１２
２の発振波長）に一致するようにしておく。
【００３５】光カプラ１２３は、４つのポート１２３
Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ及び１２３Ｄを有している。ポ
ート１２３Ａには図１の第１の光ファイバＳＭＦ１が接
続され、ポート１２３Ｂにはレーザダイオード１２２が
接続され、ポート１２３Ｃには光ファイバ１２１の第１
端が接続され、ポート１２３Ｄはデッドエンドにされて
いる。光ファイバ１２１の第２端は、図１の第２の光フ
ァイバＳＭＦに接続される。
【００３６】尚、本願明細書において「接続」という語
は、動作的な接続を意味し、光学的に直接接続される場
合を含み、更に、光フィルタや光アイソレータ等の光学
要素を介して接続される場合や偏光状態を適当に調整し
た上で接続される場合を含む。
【００３７】光カプラ１２３は、ポート１２３Ａ及び１
２３Ｂに供給された光をポート１２３Ｃから出力するよ
うに機能し、この光カプラ１２３としては、例えば、フ
ァイバ融着型のもの、ハーフミラー、光合波器、偏光ビ
ームスプリッタ等が使用される。
【００３８】この構成によると、光カプラ１２３のポー
ト１２３Ａに供給された信号光とポート１２３Ｂに供給
されたポンプ光とを加え合わせて非線形光学媒質である
光ファイバ１２１に供給することができるので、四光波
混合により信号光を位相共役光で変換することができ
る。
【００３９】図３は位相共役光発生器の他の例を示すブ
ロック図である。この位相共役光発生器は、図２の例と
対比して、レーザダイオード１２２と光カプラ１２３の
ポート１２３Ｂとの間に偏光スクランブラ（偏波スクラ
ンブラ）１２４を設けている点で特徴付けられる。
【００４０】一般に、シングルモードファイバの偏波モ
ードには、偏波面が互いに直交する２つの偏波モードが
存在し、各種の外乱の影響によりこれら２つの偏波モー
ドが結合して、結果として、ファイバの第１端に供給さ
れる光の偏波状態はこのファイバの第２端から出力され
る光の偏波状態に一致しない。従って、伝送路としてシ
ングルモードファイバが用いられている場合には、位相
共役光発生器に供給される信号光の偏波状態は、環境変
化等によって時間と共に変動する。
【００４１】一方、位相共役光発生器における信号光か
ら位相共役光への変換効率は、位相共役光発生器に供給
される信号光の偏波状態とポンプ光の偏波状態との関係
に依存する。
【００４２】図３の例によると、レーザダイオード１２
２からのポンプ光を偏光スクランブラ１２４を介して信
号光と合流させるようにしているので、供給される信号
光の偏波状態が時間と共に変動する場合であっても、各
種光デバイスの安定動作を実現することができる。
【００４３】偏光スクランブラ１２４は、１／２波長板
及び１／４波長板の組み合わせやＬｉＮｂＯ3 位相変調
器等を用いて通常通り構成され、例えば、レーザダイオ
ード１２２から出力されるポンプ光がほぼ直線偏光であ
る場合には、その偏波面を回転するように機能する。
【００４４】図３に図示された例では、レーザダイオー
ド１２２から出力されるポンプ光に対して偏光スクラン
ブラ１２４を作用させているが、光カプラ１２３のポー
ト１２３Ａと図１の第１の光ファイバＳＭＦ１との間あ
るいは送信機に偏光スクランブラを配置して信号光に対
して偏光スクランブラが作用するようにしてもよい。
【００４５】次に、本発明の原理を説明する。光ファイ
バ伝送における信号光Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）＝Ｆ（ｘ，
ｙ）φ（ｚ，ｔ）ｅｘｐ〔ｉ（ωｔ−ｋｚ）〕の伝搬
は、一般に以下の非線形波動方程式によって記述可能で
ある。ここに、Ｆ（ｘ，ｙ）は横方向のモード分布、φ
（ｚ，ｔ）は光の複素包絡線を表し、このφ（ｚ，ｔ）
は光の周波数ωに比べて十分にゆっくり変化すると仮定
する。
【００４６】
【数３】
【００４７】ここに、Ｔ＝ｔ−β1 ｚ（β1 は伝搬定
数）、αはファイバの損失、β2 はファイバの波長分散
を表し、
【００４８】
【数４】
【００４９】は、ファイバ内の光カー効果の係数を表
す。ここに、ｎ2 とＡeff はそれぞれファイバの非線形
屈折率と有効コア断面積を表す。ｃは真空中の光速であ
る。ここでは１次分散までを考慮し、それより高次の分
散は省略した。また、α，β2 ，γはｚの関数であると
し、それぞれα（ｚ），β2 （ｚ），γ（ｚ）と表され
るものとする。さらに、位相共役光発生器の位置を原点
（ｚ＝０）とする。ここで、以下の規格化関数を導入す
る。
【００５０】
【数５】
【００５１】ここに、
【００５２】
【数６】
【００５３】は、振幅を表し、α（ｚ）＞０の場合は伝
送路が損失を持ち、α（ｚ）＜０の場合は利得を持つこ
とをそれぞれ表す。Ａ（ｚ）≡Ａ（０）は損失無しの場
合を表す。また、Ａ（ｚ）2 ＝Ｐ（ｚ）は光パワーに相
当する。（５），（６）式を（３）式に代入すると、次
の発展方程式が得られる。
【００５４】
【数７】
【００５５】ここで以下の変換を行う。
【００５６】
【数８】
【００５７】その結果、（７）式は以下のように変換で
きる。
【００５８】
【数９】
【００５９】ここで、ｓｇｎ［β2 ］≡±１は、β2 ＞
０，即ち正常分散の場合には＋１を、β2 ＜０，即ち異
常分散の場合には−１をそれぞれとる。（９）式が成り
立てばその複素共役も成り立ち、次の式が得られる。
【００６０】
【数１０】
【００６１】複素共役光ｕ* はｕに対する発展方程式と
同じ発展方程式に従う。ただし、その際の伝搬方向は反
転する。この動作はまさしく位相共役光発生器の動作で
ある。透過型の位相共役光発生器においては上記のこと
はＧＶＤ（群速度分散）とＳＰＭによる位相シフトを反
転させることと等価である。
【００６２】ここで図４のシステムを考える。長距離伝
送においては伝送路損失を光増幅中継して補償する。図
１の光ファイバＳＭＦ１及びＳＭＦ２にそれぞれ対応す
る伝送路Ｉ（長さＬ1 ）と伝送路ＩＩ（長さＬ2 ）の間
に位相共役光発生器を配置する。
【００６３】規格化座標（ζ軸）において、位相共役光
発生器は中点ζ＝０に置き、受信機はζ＝ζ0 に置く。
伝送路Ｉ内（−ζ0 ＜ζ＜０）においては、ｕ（ζ）は
発展方程式（９）に従う。位相共役光発生器によりｕ
（０）は位相共役光ｕ* （０）に変換される。ｕ
* （ζ）は伝送路ＩＩ内（０＜ζ＜ζ0 ）を発展方程式
（１０）に従って伝搬する。
【００６４】このときζ軸上の位相共役光発生器の位置
（ζ＝０）に関して対称な位置にある任意の２点−ζ，
ζにおける規格化距離ｄζ内において、（９）式の右辺
第一、二項の係数が等しくなるように各パラメータの値
を設定すれば、−ζにおけるｕ* はζにおけるｕの位相
共役光となる。即ち、次の２式が条件となる。
【００６５】
【数１１】
【００６６】（１１）式は伝送路Ｉ，ＩＩの分散の符号
が等しい必要性を示しており、これは分散補償の条件と
一致する。ファイバ内では、γ＞０，Ａ（ｚ）2 ＞０で
あることを考慮すると、上記条件は次のようにまとめる
ことができる。
【００６７】
【数１２】
【００６８】伝送路Ｉ内の（−ζ）におけるＧＶＤとＳ
ＰＭによる位相シフトは位相共役光発生器により符号が
反転する。従って、この位相シフトによる波形歪みは伝
送路II内の（ζ）における位相シフトによる歪みにより
補償される。このように小区間毎に上記のような設定に
よる補償を繰り返していけば、全長に渡る補償が可能と
なる。
【００６９】次に、上記の補償条件をｚ座標で記述す
る。（１３）式より、
【００７０】
【数１３】
【００７１】を得る。即ち、各区間内での非線形定数と
光パワーの積に対する波長分散の比を等しくすることが
条件となる。ここで、−ｚ1 ，ｚ2 は次の式を満足させ
る２点である。
【００７２】
【数１４】
【００７３】（１４），（１５）式より（１６），（１
７）式が得られる。
【００７４】
【数１５】
【００７５】ｄｚ1 ，ｄｚ2 はそれぞれ−ｚ1 ，ｚ2 に
おける小区間の長さであり、各区間長は当該区間内の分
散に反比例するかあるいは非線形定数と光パワーの積に
反比例する。ここで、分散β2 と分散パラメータＤの関
係、Ｄ＝−（２πｃ／λ2 ）β 2 を考慮すれば、（１
６），（１７）式より以下の関係が得られる。Ｄはｚの
関数であり、Ｄ（ｚ）とも表される。
【００７６】
【数１６】
【００７７】分散及び非線形効果についていずれも位相
共役光発生器に関して対称な二つの位置の一方における
増加分と他方の減少分とが等しいことが補償の条件であ
ることがわかる。
【００７８】（１８），（１９）式は、補償のための必
要条件であり、対応する各小区間での総分散量と光カー
効果の総量が等しくなることを示している。ここで
（４）式とＩ＝Ｐ／Ａeff が光強度を表すことを考慮す
ると、伝送路Ｉと伝送路ＩＩの各小区間の分散値、非線
形屈折率及び光強度の積を区間の長さに反比例するよう
に設定し、且つその比が等しくなるように設定すれば補
償可能であることを示している。
【００７９】特にα，Ｄ及びγが一定であり且つパワー
の変動が小さい場合には（１８），（１９）式を積分す
れば、
【００８０】
【数１７】
【００８１】ここで、損失を補償するための利得を与え
る方法について考えてみる。第１には、伝送路として分
布定数的な利得媒質を用いることが挙げられる。例え
ば、ラマン増幅器やＥｒ3+イオンを希薄にドープしたド
ープファイバ増幅器等が考えられる。
【００８２】本発明では、光カー効果と分散値の比を制
御するようにしている。位相共役光発生器に関して等価
的に対称の位置において同じ値の光カー効果と分散の比
を与えることにより、完全な補償を実現することができ
る。
【００８３】伝送路に沿ってこの比を大きくするために
は、分散を徐々に小さくしていくか、光カー効果を徐々
に大きくしていけばよい。分散の値を変化させること
は、ファイバの設計により可能である。例えば、分散シ
フトファイバ（ＤＳＦ）の零分散波長を変化させること
や、ファイバのコアとクラッドの比屈折率差やコア径を
変えることにより上述の比を変化させることができる。
【００８４】一方、光カー効果を変化させることは、非
線型屈折率を変化させたり光強度を変化させることによ
り可能となる。即ち、損失、非線形屈折率、モードフィ
ールト径及び分散から選択される少なくとも一つのファ
イバパラメータを連続的に変化させることにより、本発
明に適用可能な光ファイバを製造することができる。こ
こでは、光強度を変化させる方法について考える。
【００８５】例えば、損失のある伝送路に沿って光強度
を大きくするためには、損失がさほど変化しない範囲で
有効コア断面積Ａeff を次第に小さくしていけばよい。
例えば、モードフィールド径（ＭＦＤ）が半分になれば
光強度は約４倍になる。
【００８６】もっと大きな損失に対しては更にＭＦＤを
小さくしなければならないが、あまりＭＦＤを小さくす
ると損失が増えてしまい効果が出ない。現実的なＭＦＤ
の最小値はせいぜい２〜３μｍというところである。
【００８７】１．３μｍ零分散ＳＭＦのＭＦＤが約１０
μｍ、１．５５μｍＤＳＦのＭＦＤが約８μｍであるこ
とを考慮すると、ＭＦＤだけで対応可能な損失はＳＭＦ
で約７ｄＢ、ＤＳＦでは約６ｄＢということになる。
【００８８】更に大きな損失がある場合でも、コア径を
小さくすることの効果と、分散の値を小さくすることの
効果を組み合わせて本発明を実施すればよい。例えば、
分散の値を半分にすることができれば更に３ｄＢの損失
がある場合でも（１４）式を満足する分布を実現するこ
とができる。
【００８９】図５は本発明の第１実施形態を示す図であ
る。ここでは、位相共役光発生器６を挟んで各伝送路の
対称な位置ｚ1j，ｚ2j（（１５）式で定義されている）
にある微小区間１ｊ（長さΔｚ1j），２ｊ（長さΔ
ｚ2j）の各パラメータを、
【００９０】
【数１８】
【００９１】となるように設定する。Ｄ1j，ω1 ，ｎ
21j , 〈Ｉ1j〉はそれぞれ区間１ｊにおける分散パラメ
ータ、光周波数、非線形屈折率、平均強度であり、
Ｄ2j，ω2 ，ｎ22j , 〈Ｉ2j〉はそれぞれ区間２ｊにお
ける分散パラメータ、光周波数、非線形屈折率、平均強
度である。
【００９２】具体的な例を説明する。今、光ファイバＳ
ＭＦ１の分散がＤ1 ＝−３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで一定で
あり、光ファイバＳＭＦ２の分散がＤ2 ＝−０．３ｐｓ
／ｎｍ／ｋｍで一定であるとする。このとき、（２０）
式より、Ｌ1 ／Ｌ2 ＝Ｄ2 ／Ｄ1 ＝１／１００となる。
【００９３】従って、例えば光ファイバＳＭＦ２の全長
をＬ2 ＝５０ｋｍとすると、Ｌ1 ＝５００ｍとなる。こ
のことは、５００ｍのファイバにより予め波形を歪ませ
ておくことにより、５０ｋｍの歪みのない伝送が可能に
なることを示している。
【００９４】或いは、ファイバパラメータの異なる複数
のファイバを、（２２），（２３）式を満足するように
縦列に配置し、各ファイバをスプライスして接続しても
よい。
【００９５】図６は本発明の第２実施形態を示す図であ
る。ここでは、光アンプを使った多中継伝送に本発明を
適用した場合を示している。今、光ファイバＳＭＦ２が
伝送路であるとして、その途中に（Ｎ−１）個の光アン
プＡ−１，・・・，Ａ−（Ｎ−１）を間隔ｌ2 で中継し
て全長Ｌ2 ＝Ｎｌ2 の光増幅中継伝送を行う。このと
き、図６に示されるように、光ファイバＳＭＦ１につい
ても中継数と同じようにＮ等分し、各区間の距離を
ｌ1 、全長をＬ1 とする。
【００９６】このとき、Ｌ1 とＬ2 の比（ｌ1 とｌ2 の
比）は、各ファイバの分散の逆数に比例するから、Ｌ1
＝（Ｄ2 ／Ｄ1 ）Ｌ2 （ｌ1 ＝（Ｄ2 ／Ｄ1 ）ｌ2 ）と
する。また、光カー効果については、位相共役光発生器
６に関して対応する区間内の対応する各微小区間におい
て（２３）式が成り立つようにしておく。
【００９７】例えば、上述の分散値の場合には、中継区
間５０ｋｍの伝送において、光ファイバＳＭＦ１を５０
０ｍ毎に区切って上記設定を行うことになる。従って、
例えば光ファイバＳＭＦ１として５００ｍ毎に４０分割
した全長２０ｋｍのファイバを用いれば、位相共役光発
生器６の後５０ｋｍ毎の３９中継による全長２０００ｋ
ｍの伝送が可能となる。
【００９８】この場合、光ファイバＳＭＦ１の長さ５０
０ｍの各区間に対応する光ファイバＳＭＦ２の各区間の
長さが異なることは言うまでもない。対応する区間は
（１５）式で定義されており、光ファイバＳＭＦ１の区
間のうち大きな分散の区間は光ファイバＳＭＦ２におけ
るより長い区間をカバーする。
【００９９】ここでは分割を等間隔に行っているが、対
応する区間毎に（２２），（２３）式が成り立てばよい
から、特に等間隔である必要はない。特に、光ファイバ
ＳＭＦ１については損失を補償する光増幅器が設けられ
ていないので、現実的な分散やパワーでは条件を満たす
ことが困難になることもある。こうした場合には、Ｌ 1
を等間隔に分割せずに、損失によって強度が小さくなる
につれＬ1 を大きくしていくことなどにより、分散やパ
ワーについての要求を緩和することができる。
【０１００】また、光ファイバＳＭＦ２についても分散
を一定にせず、例えば各中継区間を分割してパワーの高
い部分では比較的分散を大きくし、パワーが小さい部分
では比較的分散を小さくすることにより、等価的に損失
の効果を小さくすることができる。こうした方法によ
り、光ファイバＳＭＦ１における分散やパワーについて
の要求を緩和することが可能である。
【０１０１】こうした方法における分割は細かければ細
かいほど有効であることはいうまでもないが、実際には
数分割程度でも十分有効である。必要な分割数は伝送速
度と伝送距離によって決まる。
【０１０２】又、図６の実施形態では、光ファイバＳＭ
Ｆ２を光増幅中継伝送しているが、光ファイバＳＭＦ１
を光増幅中継伝送した後同様の方法により光ファイバＳ
ＭＦ２にて補償してもよい。その例を図７に示す。
【０１０３】図７は本発明の第３実施形態を示す図であ
る。ここでは、位相共役光発生器６の前後で中継数を同
じにしておき、位相共役光発生器６に関して対称な区間
において（２２），（２３）式が成り立つように設定す
る。具体的には、第１の光ファイバＳＭＦ１の途中には
Ｎ個の光増幅器Ａ１−１，・・・，Ａ１−Ｎが設けられ
ており、第２の光ファイバＳＭＦ２の途中には同じくＮ
個の光増幅器Ａ２−１，・・・，Ａ２−Ｎが設けられて
いる。
【０１０４】この実施形態ではＬ1 を長くすることがで
きるので、これに対応してＬ2 も長くなり、長距離伝送
が可能になる。その際、前述のように光ファイバＳＭＦ
２における分散を一定にせず、例えば各中継区間を分割
してパワーの高い部分では比較的分散を大きくし、パワ
ーの小さい部分では比較的分散を小さくすることによ
り、等価的に損失の効果を小さくすることができる。
【０１０５】図８は本発明の第４実施形態を示す図であ
る。ここでは、平均強度近似を用いた伝送において、分
散と光カー効果も伝送路内で一定でない場合についての
応用が示されている。まず、分散パラメータの平均値に
ついて、
【０１０６】
【数１９】
【０１０７】が成り立つようにし、更に非線型屈折率と
光強度の積の平均値について、
【０１０８】
【数２０】
【０１０９】が成り立つように設定する。これによりお
およその補償が可能となる。補償の残留分については、
図８に示されるように、光ファイバＳＭＦ２と受信機４
との間に設けられた長さＬ3 の第３の光ファイバＳＭＦ
３の分散Ｄ3 とこの中の光カー効果ｎ23Ｉ3 を適当に調
節することにより、ほぼ完全な補償が可能になる。
【０１１０】図９は本発明の第５実施形態を示す図であ
る。この実施形態は、図８の第４実施形態を光増幅多中
継伝送系に適用したものである。この場合、位相共役光
発生器６の前後に複数の中継器を設け、位相共役光発生
器６に関して対応する区間において（２２），（２３）
式が成り立つように設定すればよいし、より大雑把に
は、特願平５−２２１８５６号に示されるように、全長
における平均値において上式が成り立つように設定して
もある程度の補償は可能である。さらに補償の程度をよ
くするためには、図８の第４実施形態におけるのと同様
にして第３の光ファイバＳＭＦ３を用い、その分散Ｄ3
と光カー効果ｎ23Ｉ3 を調節すればよい。
【０１１１】ところで、実際の長距離伝送システムにお
いては、周囲環境により分散値に揺らぎが生じる。特
に、温度変動による分散値の変動の影響は大きく、これ
は特に零分散付近の小さな分散値に設定したシステムの
場合に顕著である。
【０１１２】零分散付近の分散値は、信号光の波長を変
えることにより２次分散の傾斜（約０．０８ｐｓ／ｎｍ
2 ／ｋｍ）に従って変えることが可能である。一方、四
光波混合を用いて位相共役光を発生させるシステムにお
いては、位相共役光の角周波数をωC ，ポンプ光の角周
波数をωP ，信号光の角周波数をωS とすると、ωC＝
２ωP −ωS の関係があるから、ωS またはωP を変え
ることによりωC を変えることが可能である。
【０１１３】このように、送信機においてωS を調整す
るか、図示しない端局から送られる制御信号により位相
共役光発生器６においてωP を調整することにより、分
散の変動に合わせて常時最適な伝送を行うことができ
る。
【０１１４】図１０は光ファイバＳＭＦ１及びＳＭＦ２
のそれぞれの零分散波長ω10，ω20に対する信号光、ポ
ンプ光及び位相共役光の周波数配置を示す図である。も
しも、２つのファイバの分散曲線が環境の変化により同
じ方向にシフトしたとすると（図の鎖線参照）、ωS と
ωC を同じ方向にシフトさせるのがよいが、ωS の変化
に対してωC は反対方向にシフトするので、ωS を変化
させつつωPをωS と同じ方向に同じだけ変化させるの
がよい。図１０のような最も単純な場合には、ωS とω
P を同じ方向に同じ大きさ（Δω）だけシフトすればよ
い（ω C ＋Δω＝２（ωP ＋Δω）−（ωS ＋Δ
ω））。現実には、分散の変動は単純なものではないの
で、状況に合わせて適宜補正することになる。実際に
は、端局において受信波形をモニターする等しながらω
S とωP の微調整を行って最適状態を得る。
【０１１５】図１１は本発明の第６実施形態を示す図で
ある。この実施形態は基本的には平均強度を用いたもの
であるが、光アンプ間のパワーの変化（低下）の影響を
緩和するために、図７に示した分散の制御を行うもので
ある。
【０１１６】具体的には、各中継区間を数分割し、伝送
方向に向かって次第に分散値を小さくしていくものであ
る。一例を図１２に示す。ここでは、伝送路の平均分散
をＤ1 ＝−３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ，Ｄ2 ＝−０．３０ｐ
ｓ／ｎｍ／ｋｍに設定する場合において、各中継区間を
３分割し、伝送方向に向かって−０．３５，−０．３
０，−０．２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍになるように設定した
例を示している。
【０１１７】このとき、中継区間が例えば５１ｋｍであ
れば、１７ｋｍ毎に分割することになり、分散の傾斜は
約−０．０４ｄＢ／ｋｍ程度になる。従って、例えばフ
ァイバの損失が−０．２０ｄＢ／ｋｍであれば、（２
３）式で表される比の変化を約−０．１６ｄＢ／ｋｍに
低下することが可能となる。
【０１１８】これにより、より損失の小さな状態と等価
な状態を実現することができる。従って、光アンプの中
継区間を拡大することが可能である。また、同じ中継間
隔でも、歪みの補償効果を向上させることができる。
【０１１９】図１３は本発明の第７実施形態を示す図で
ある。この実施形態は、本発明を光増幅多中継伝送系に
適用した場合に、光ファイバＳＭＦ１内において非線形
効果と分散の比が一定になるようにしたものである。
【０１２０】即ち、光ファイバＳＭＦ１を複数の区間に
分割し、各区間ｊにおける分散値Ｄ 1jΔｚ1jの値の総和
が光ファイバＳＭＦ２の総波長分散に一致するように
し、且つ、各区間ｊにおける非線形効果と分散の比（∝
ｎ21ＩSj／Ｄ1j）の値を一定に設定する。一方、光ファ
イバＳＭＦ２では平均値近似を用いた光増幅多中継伝送
を行う。光ファイバＳＭＦ１内での非線形効果の総量を
光ファイバＳＭＦ２における非線形効果の平均値の総量
に一致させるものである。光ファイバＳＭＦ２について
も、光ファイバＳＭＦ１と同じように設定してもよい。
【０１２１】損失によるＩSjの低下を、Ｄ1jを次第に小
さくすることで補償することができるので、非線形効果
と分散の比を一定にすることができる。また、区間の長
さΔｚ1jを損失に反比例する形で長くすることにより、
各区間での分散値を一定にすることができる。即ち、ｎ
21ＩSjΔｚ1jが一定になるようにし、且つ、Ｄ1jΔｚ 1j
が一定になるようにするのである。
【０１２２】この実施形態では、光ファイバＳＭＦ１の
分割数を光ファイバＳＭＦ２における中継数と同じにし
ているが、このような平均値近似においては、実用上
は、光ファイバＳＭＦ１の分割数を光ファイバ２の中継
数よりも少なくしても効果が得られる。即ち、同数の分
割におけるいくつかの分割毎の平均値で代用するもので
ある。この際の効果は、伝送速度と伝送距離に依存す
る。
【０１２３】図１４は本発明の第８実施形態を示す図で
ある。この実施形態では、位相共役光発生器６から出力
された光を光カプラ８或いはそれに代わる図示しない光
スイッチにより２分岐し、一方の分岐光は光ファイバＳ
ＭＦ２（長さＬ2 ）により受信機４（＃１）に伝送し、
他方の分岐光は光ファイバＳＭＦ３（長さＬ3 ）により
受信機４（＃２）に伝送する。
【０１２４】光ファイバＳＭＦ２には光増幅器Ａ２−
１，２，・・・，Ｎ2 が設けられており、光ファイバＳ
ＭＦ３には光増幅器Ａ３−１，２，・・・，Ｎ3 が設け
られている。
【０１２５】この実施形態のように、本発明を伝送路の
分岐について応用した場合にも、非線形光学媒質６から
の光を分岐して各受信機４（＃１，＃２）までの距離に
見合った分散と光強度により伝送可能である。
【０１２６】図１５は本発明の第９実施形態を示す図で
ある。この実施形態では、波長多重伝送において複数の
第３のファイバを用いて追加補償を行っている。図にお
いて、１０（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）は光ファイバ
ＳＭＦ２により伝送された位相共役光についてチャネル
選択を行う光学フィルタを示している。各光学フィルタ
１０（＃１，＃２・・・，＃Ｎ）から出力された光は、
それぞれ補償用の光ファイバＳＭＦ３−１，２，・・
・，Ｎを介して受信機４（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）
に伝送される。
【０１２７】Ｎチャンネルの波長多重信号光ＥS1，
ＥS2，・・・，ＥSN（周波数：ωS1，ω S2，・・・，ω
SN）を光ファイバＳＭＦ１により伝送した後、位相共役
光発生器６によりＮチャンネルの波長多重位相共役光Ｅ
C1，ＥC2，・・・，ＥCN（周波数：ωC1，ωC2，・・
・，ωCN）に変換し、光ファイバＳＭＦ２により伝送
後、各受信機により受信する。
【０１２８】このとき、光ファイバＳＭＦ１、ＳＭＦ２
での各チャンネルの分散は図１６のようになっている。
位相共役光発生器を用いた分散補償においては、位相共
役光発生器の前後で分散の符号が同一である必要がある
から、零分散に対して、図１６のような周波数配置にな
る。図に示された例では、正常分散から正常分散への変
換になっている。この場合、光ファイバＳＭＦ１では第
１チャネルに対する分散の絶対値が最小値であるのに対
して、光ファイバＳＭＦ２においては第Ｎチャネルに対
する分散の絶対値が最小値になっている。
【０１２９】従って原理的には、全チャネルに対して同
時に完全な分散補償を行うことは困難である。図１５の
第９実施形態は、このような場合に対して、光ファイバ
ＳＭＦ２の出力を分岐した後各チャネルについて周波数
選択を行い、その後各チャネル毎の残留補償量に見合っ
た第３のファイバＳＭＦ３−１，２，・・・，Ｎを用い
て追加補償を行っているものである。
【０１３０】図１７に示される本発明の第１０実施形態
は、全チャネルを等しく理想的に補償するためのもので
ある。ここでは、各チャネル毎に信号光を別々のファイ
バＳＭＦ１１，１２，・・・，１Ｎで伝送し、その際、
異なる分散に見合う強度（Ｉ 11，Ｉ12，Ｉ1N）で伝送す
る。光ファイバＳＭＦ１の出力光を各チャネル毎の位相
共役光発生器６（＃１），（＃２）・・・，（＃Ｎ）或
いは全チャネルを一括して図示しない１つの位相共役光
発生器で位相共役光に変換し、これらを共通の光ファイ
バＳＭＦ２で伝送して図１５の第９実施形態におけるの
と同じようにして受信する。
【０１３１】但し、複数の信号光或いは位相共役光を合
波する光マルチプレクサの図示は省略されている。ここ
では第３の光ファイバＳＭＦ３は不要である。尚、この
際の各チャネルの分散と非線形効果の設定は、これまで
に述べたいずれの方法によってもよい。
【０１３２】ところで、位相共役光発生器は偏光依存性
を持つため、信号光の偏光状態により変換効率が異な
り、それによりシステム特性が不安定となる。また、位
相共役光発生器や光増幅器に用いられる光部品には偏光
依存性のあるものが多く、これらを多段接続したときに
信号レベルが不安定となる。
【０１３３】これを抑えるためには、偏波ダイバーシテ
ィ或いは偏波能動制御を適用するか、信号光或いはポン
プ光について偏波スクランブルを行えばよい。特に、送
信機において信号光の偏波スクランブルを行う方法は、
構成が簡単である上、現在長距離伝送において問題とな
っている各種の偏波依存性の影響を除去する上からも有
望である。
【０１３４】図１８は本発明の第１１実施形態を示す図
である。この光ファイバ通信システムは、図６の第２実
施形態と対比して、第１の光ファイバＳＭＦ１として偏
波保持ファイバ（ＰＭＦ）を用いている点で特徴付けら
れる。
【０１３５】送信機２は実質的に直線偏波である信号光
を出力する。一般に偏波保持ファイバは少なくとも１つ
の主軸を有しており、この主軸に平行な偏波面を有する
直線偏光を、その偏波面を維持して伝送可能である。
【０１３６】送信機２からの信号光は、その偏波面が第
１の光ファイバＳＭＦ１の主軸に平行になるように第１
の光ファイバＳＭＦ１へ供給される。第１の光ファイバ
ＳＭＦ１と位相共役光発生器６は、第１の光ファイバＳ
ＭＦ１から出力される信号光の偏波面が位相共役光発生
器６におけるポンプ光の偏波面に一致するように互いに
接続される。
【０１３７】波長分散と光カー効果の相乗効果による波
形歪みを補償するための条件については、図６の第２実
施形態におけるのと同じであるからその説明を省略す
る。４光波混合（ＦＷＭ）や光パラメトリック増幅によ
り生成される位相共役光の生成効率は、入力信号光及び
ポンプ光の偏波状態に依存する。本実施形態において
は、位相共役光発生器６へ入力する信号光の偏波状態が
定まっているので、位相共役光発生器６において安定且
つ高効率で位相共役光を発生させることができる。
【０１３８】望ましくは、送信機２、第１の光ファイバ
ＳＭＦ１及び位相共役光発生器６は送信局内に配置さ
れ、第２の光ファイバＳＭＦ２は伝送路として用いら
れ、受信機４は受信局内に配置される。
【０１３９】図１９は本発明の第１２実施形態を示す図
である。この実施形態では、（Ｎ−１）個の光増幅器Ａ
−１，・・・，Ａ−（Ｎ−１）は第１の光ファイバＳＭ
Ｆ１の途中に設けられ、位相共役光発生器６と受信機４
は第２の光ファイバＳＭＦ２により接続されている。
【０１４０】第１の光ファイバＳＭＦ１は偏波保持ファ
イバからなり、便宜上ここでは各ファイバ区間の主軸方
向が一致しているものとする。そして、各光増幅器Ａ−
１，・・・，Ａ−（Ｎ−１）の信号光出力側には、それ
ぞれ偏光子１２−１，・・・，１２−（Ｎ−１）が設け
られている。各偏光子の偏光主軸は各光増幅器から出力
される信号光の偏波面にほぼ平行になるように設定され
る。即ち、各偏光子の偏光主軸は各ファイバ区間の主軸
にほぼ平行になるように配置されている。
【０１４１】望ましくは、送信機２は送信局内に配置さ
れ、第１の光ファイバＳＭＦ１は伝送路として用いら
れ、位相共役光発生器６、第２の光ファイバＳＭＦ２及
び受信機４は受信局内に配置されている。
【０１４２】偏波保持ファイバからなる第１の光ファイ
バＳＭＦ１を伝送路として用いる場合、その長さは通常
１０ｋｍ以上になるので、第１の光ファイバＳＭＦ１の
入力端に実質直線偏波である信号光を供給したとして
も、第１の光ファイバＳＭＦ１の出力端においては信号
光の直線偏波状態が崩れる可能性がある。そこで、この
実施形態では、各光増幅器の信号光出力側において信号
光の偏波状態を改善しているのである。従って、偏光子
１２−１，・・・，１２−（Ｎ−１）はそれぞれ光増幅
器Ａ−１，・・・，Ａ−（Ｎ−１）の信号光入力側に設
けられていてもよい。また、偏光子は全ての光増幅器に
付加される必要はない。
【０１４３】この実施形態においても、図１８の第１１
実施形態におけるのと同様に、偏波変動に係わらず最適
な受信状態を維持することが可能になる。図２０は位相
共役光発生器の更に他の例を示す図である。この位相共
役光発生器は、図２の位相共役光発生器と対比して、ポ
ンプ光源として２つのレーザダイオード１２２Ａ及び１
２２Ｂを有している点で特徴付けられる。
【０１４４】レーザダイオード１２２Ａ及び１２２Ｂは
それぞれ実質的に直線偏波である第１及び第２のポンプ
光を出力する。第１及び第２のポンプ光はこれらの偏波
面が互いに直交するように偏波カプラ１２５により合成
され、光カプラ１２３を介して非線形光学媒質である光
ファイバ１２１へ供給される。
【０１４５】望ましくは、第１及び第２のポンプ光は互
いに異なる光周波数を有しており、これらの差は信号光
の伝送速度に対応する周波数と等しいかそれよりも大き
く設定される。また望ましくは、第１及び第２のポンプ
光はほぼ同振幅である。
【０１４６】この位相共役光発生器の構成によると、非
線形光学媒質である光ファイバ１２１内において常に位
相共役光が発生するので、信号光の偏波変動に係わらず
最適な受信状態を維持することができる。
【０１４７】図２１は本発明の第１３実施形態を示す図
である。光送信機２、第１の光ファイバＳＭＦ１及び位
相共役光発生器６は、送信局ＳＴに含まれる。第２の光
ファイバＳＭＦ２は伝送路として用いられ、受信機４は
受信局ＲＴに含まれる。
【０１４８】受信局ＲＴは、光受信機４における伝送情
報の再生の品質を示すパラメータをモニタリングするモ
ニタ回路１４を更に含む。モニタ回路１４はモニタ信号
を出力する。
【０１４９】送信局ＳＴは制御器（フィードバック手
段）１６を更に含む。制御器１６は、モニタ回路１４か
らのモニタ信号を受け、モニタ回路１４においてモニタ
リングされたパラメータが最適な値になるように光送信
機２における信号光の波長若しくはパワー又は位相共役
光発生器６におけるポンプ光の波長若しくはパワーをフ
ィードバック制御する。
【０１５０】例えば、信号光及び／又はポンプ光の波長
の制御により、伝送路の分散が最適な値に維持され、信
号光及び／又はポンプ光のパワーの制御により、分散と
光カー効果の相乗効果による波形歪みが適切に補償され
る。
【０１５１】図２２は本発明の第１４実施形態を示す図
である。光送信機２は送信局ＳＴに含まれ、第１の光フ
ァイバＳＭＦ１が伝送路として用いられる。受信局ＲＴ
は、位相共役光発生器６、第２の光ファイバＳＭＦ２、
光受信機４及びモニタ回路１４を含む。
【０１５２】制御器１６は、制御対象が位相共役光発生
器６におけるポンプ光の波長又はパワーである場合に
は、受信局ＲＴに含まれ、制御対象が光送信機２におけ
る信号光の波長又はパワーである場合には、送信局ＳＴ
に含まれる。
【０１５３】尚、図２１又は図２２のシステムにおい
て、モニタ回路１４から制御器１６へ供給するモニタ信
号の伝送は、このシステムの伝送路によることができ
る。例えば双方向伝送を行って、逆方向の信号光に低速
の監視信号を重畳等するとよい。
【０１５４】次に、本発明を波長分割多重（ＷＤＭ）に
適合させる場合において図１６により説明した問題を解
決するいくつかの実施形態を説明する。図２３は本発明
の第１５実施形態を示す図である。送信機２（＃１，＃
２，・・・，＃Ｎ）は互いに異なる波長（光周波数）の
信号光ＥS1，ＥS2，・・・，Ｅ SNを出力する。これらの
信号光の光周波数はωS1，ωS2, ・・・，ωSNである。
【０１５５】これらの信号光は複数の第１の光ファイバ
ＳＭＦ１１，ＳＭＦ１２，・・・，ＳＭＦ１Ｎによって
伝送され、スターカプラ等からなる光マルチ／デマルチ
プレクサ１８によって加え合わされると共に分岐され
る。
【０１５６】分岐された信号光はそれぞれ位相共役光発
生器６（＃１，＃２・・・，＃Ｍ）へ供給される。位相
共役光発生器６（＃１，＃２・・・，＃Ｍ）は供給され
た複数の信号光の少なくとも１つに対応する位相共役光
を発生する。発生した位相共役光はそれぞれ光フィルタ
２０（＃１，＃２・・・，＃Ｍ）を透過した後複数の第
２の光ファイバＳＭＦ２１，ＳＭＦ２２，・・・，ＳＭ
Ｆ２Ｍによってそれぞれ光受信機４（＃１，＃２・・
・，＃Ｍ）へ伝送される。
【０１５７】複数の第２の光ファイバによって伝送され
る位相共役光は、Ｅ′C1，Ｅ′C2，・・・，Ｅ′CMで示
されている。第１の光ファイバＳＭＦ１ｊ（ｊ＝１，
２，・・・，Ｎ）のそれぞれの長さはＬ1j、分散は
Ｄ1j、非線形係数はγ1jであり、各信号光のパワーはＰ
1jであるとする。また、第２の光ファイバＳＭＦ２ｋ
（ｋ＝１，２，・・・，Ｍ）のそれぞれの長さはＬ2k、
分散はＤ2k、非線形係数はγ2kであり、各位相共役光の
パワーはＰ2kであるとする。
【０１５８】このとき、次の２つの条件が満足されるよ
うに各パラメータが設定される。 Ｄ1jＬ1j＝Ｄ2kＬ2k＝（一定） γ1jＰ1j／Ｄ1j＝γ2kＰ2k／Ｄ2k＝（一定） 尚、ここでの一定という意味には、各ファイバ内の任意
の区間における平均値が一定であるということが含まれ
る。
【０１５９】ここで、各第２の光ファイバＳＭＦ２ｋに
よる波形歪みの補償は、光フィルタ２０（＃ｋ）の帯域
を通過する位相共役光に対して最適化されるように設定
されている。また、位相共役光発生器６（＃ｋ）と光フ
ィルタ２０（＃ｋ）の組み合わせによって抽出されるチ
ャネルＥ′Ckは、信号光の任意の１チャネル又はその近
傍の光フィルタの帯域に含まれる複数のチャネルの位相
共役光である。
【０１６０】各光フィルタを透過するチャネルは、位相
共役光発生器におけるポンプ光の波長制御及び／又は光
フィルタの透過波長の制御により任意に設定可能であ
る。このシステムは、例えば、第２の光ファイバが伝送
路として用いられている場合には分配システムとして機
能し、第２の光ファイバが受信局或いは中継器内にある
場合にはチャンネル交換（クロッシング）システムとし
て機能する。
【０１６１】図２４は本発明の第１６実施形態を示す図
である。このシステムは、図２３の第１５実施形態と対
比して、複数の光送信機２（＃１，＃２，・・・，＃
Ｎ）に対して共通の第１の光ファイバＳＭＦ１が用いら
れている点で特徴付けられる。
【０１６２】この変更に伴い、第１の光ファイバＳＭＦ
１の入力端は光マルチプレクサ２２を介して各光送信機
２（＃ｊ）に接続され、出力端は光デマルチプレクサ２
４を介して各位相共役光発生器６（＃ｋ）に接続され
る。
【０１６３】この共通の第１の光ファイバＳＭＦ１にお
ける分散は全チャネルに対してほぼ一定になるようにさ
れている。例えば、第１の光ファイバＳＭＦ１として
は、分散の大きな分散シフトファイバ、１．５５μｍ帯
の信号光に対する１．３μｍ帯零分散ファイバ、１．３
μｍ帯の信号光に対する１．５５μｍ帯零分散ファイバ
を用いることにより、上述の条件を満足することができ
る。
【０１６４】このような共通の第１の光ファイバＳＭＦ
１に対して、各第２の光ファイバＳＭＦ２ｋが本発明の
条件を満足することにより、各チャネルについて最適な
受信状態を得ることができる。
【０１６５】図２５は本発明の第１７実施形態を示す図
である。ここでは、第１の光ファイバとして、比較的大
きな分散のＮ個の光ファイバＳＭＦ１１′，ＳＭＦ１
２，・・・，ＳＭＦ１Ｎ′と比較的小さな分散の共通の
光ファイバＳＭＦ１′とを組み合わせたものが用いられ
ている。
【０１６６】光ファイバＳＭＦ１１′，ＳＭＦ１２′，
・・・，ＳＭＦ１Ｎ′と光ファイバＳＭＦ１′とは光マ
ルチプレクサ２２によって接続されており、光ファイバ
ＳＭＦ１′と各位相共役光発生器６（＃ｋ）とは光デマ
ルチプレクサによって接続されている。
【０１６７】このシステムにおいても、第１の光ファイ
バと第２の光ファイバについて所定の条件を満足させる
ことによって、各チャネルについて波形歪みを良好に補
償することができ、最適な受信状態を得ることができ
る。
【０１６８】図２６はチャネルセレクタの一例を示す図
である。ここでは、チャネルセレクタ２６は、各光送信
機２（＃ｊ）に付随して設けられている。チャネルセレ
クタ２６は、光送信機２（＃ｊ）からのデータに基づき
制御信号を発生する。チャネルセレクタ２６からの制御
信号はコントローラ２８へ供給される。
【０１６９】コントローラ２８は、供給された制御信号
に基づき、所望のチャネルの信号光を選択するために、
位相共役光発生器６（＃ｋ）におけるポンプ光の波長及
び光フィルタ２０（＃ｋ）の特性の少なくとも一方を制
御する。
【０１７０】図２７はチャネルセレクタの他の例を示す
図である。ここではチャネルセレクタ２６は各光受信機
４（＃ｋ）に付随して設けられており、チャネルセレク
タ２６は光受信機４（＃ｋ）からのデータに基づき制御
信号を発生する。
【０１７１】コントローラ２８は、チャネルセレクタ２
６から供給された制御信号に基づき、所望チャネルの信
号光を選択するために、位相共役光発生器６（＃ｋ）に
おけるポンプ光の波長及び光フィルタ２０（＃ｋ）の特
性の少なくとも一方を制御する。
【０１７２】次に、本発明の有効性を確認するために実
施した実証実験の結果について説明する。図２８を参照
すると、実証実験で用いられたシステムのブロック図が
示されている。このシステムは実質的に図１１の第６実
施形態に対応している。
【０１７３】送信機（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）は図１
１の送信機２に対応し、ファイバ補償器（Ｆｉｂｅｒ
ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）は図１１の第１の光ファイバ
ＳＭＦ１に対応し、位相共役光発生器（Ｐｈａｓｅ ｃ
ｏｎｊｕｇａｔｏｒ）は図１１の位相共役光発生器６に
対応し、分散シフトファイバ（ＤＳＦ−１，２，・・
・，４６）及びエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤ
ＦＡ１，２，・・・，４５）は図１１の第２の光ファイ
バＳＭＦ２に対応し、受信機（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）は図
１１の受信機４に対応している。
【０１７４】送信機における光源としては、３電極λ／
４シフト型のＤＦＢ−ＬＤ（分布帰還型レーザダイオー
ド）が二つ用いられた。時分割多重された２０Ｇｂ／ｓ
の信号光ＥS （波長λS ＝１５５１ｎｍ）が、約４０ｐ
ｓのパルス幅（ＦＷＨＭ）を有する１０Ｇｂ／ｓの２チ
ャネルのＲＺ信号を時分割多重することによって生成さ
れた。
【０１７５】１０Ｇｂ／ｓのＲＺパルスを生成するため
に、第１のＬｉＮｂＯ3 変調器（ＬＮ−１）を用いて１
０−ＧＨｚの正弦波によりＥS を強度変調し、次いで第
２のＬｉＮｂＯ3 変調器（ＬＮ−２）を用いて１０Ｇｂ
／ｓのＮＲＺデータ信号（ＰＮ：２23−１）によって強
度変調を行った。
【０１７６】変調されたＥS はパワーＰ1 で二段のＤＤ
−ＤＣＦ１，２に入力され、これにより波形が予め補償
された。ここで、「ＤＤ−ＤＣＦ」は分散漸減型の分散
補償ファイバ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｄｅｃｒｅａｓ
ｉｎｇ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉ
ｎｇ ｆｉｂｅｒ：ＤＤ−ＤＣＦ）を表している。
【０１７７】ＤＤ−ＤＣＦの各々は５本のＤＣＦを互い
にスプライスして構成される。ＤＤ−ＤＣＦの各々の損
失は０．４６ｄＢ／ｋｍであり、ＤＣＦの各々のモード
フィールド径は約４μｍに設定された。
【０１７８】（１４）式の条件を近似的に満足するため
に、分散パラメータＤ1 はＤＣＦの各々における平均光
パワーの減少に従って減少すべきである。そのために、
５本のＤＣＦの各々の長さ及びＤ1 は、表に示されるよ
うに設定された。
【０１７９】
【表１】
【０１８０】ＤＤ−ＤＣＦの各々の長さは１３．７ｋｍ
であり、各々の総分散は−６６２．８ｐｓ／ｎｍであっ
た。
【０１８１】なお、ＤＤ−ＤＣＦの各々に入力する光の
パワーをＰ1 に設定するために、二つの光増幅器がカス
ケード接続された。次いで、位相共役光発生器が、２０
ｋｍのＤＳＦにおける波長λP ＝１５５４ｎｍのポンプ
光ＥP を用いた非縮退型のフォワードＦＷＭによって、
予め補償された（歪を与えられた）ＥS をこれと同方向
に伝搬する位相共役光ＥC （波長λ C ＝１５５７ｎｍ）
に変換した。ＥS からＥC への変換効率は−１２ｄＢで
あった。
【０１８２】次いで、位相共役光ＥC は、カスケード接
続された４６本のＤＳＦ（０．２１ｄＢ／ｋｍ損失）及
びこれらの間に設けられる４５個のＥＤＦＡ（各々の雑
音指数は約６ｄＢ）からなる３０３６ｋｍの伝送路へ供
給された。
【０１８３】この伝送路のλC における平均分散はマイ
ナス０．４４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。従って、二段
のＤＤ−ＤＣＦにおける総分散と上記伝送路における総
分散との間の差は約１０ｐｓ／ｍであった。
【０１８４】各ＤＳＦの長さは６６ｋｍであり、各ＤＳ
Ｆへの光入力パワーＰ2 は＋６ｄＢｍに設定された。Ｐ
1 の最適値は上述の条件では＋１６ｄＢｍであった。Ｄ
Ｄ−ＤＣＦの非線形定数γ1 は約１８．０Ｗ-1ｋｍ-1で
あると見積もられた。
【０１８５】誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）を抑圧する
ために、ＥS 及びＥP はそれぞれ５００−ｋＨｚ及び１
５０−ｋＨｚの正弦波信号により周波数変調された。受
信機では、第３のＬｉＮｂＯ3 変調器（ＬＮ−３）及び
フェイズロックループ（ＰＬＬ）を用いることによって
ＥC は時分割デマルチプレキシングされ、ビットエラー
レート（ＢＥＲ）が測定された。
【０１８６】比較のため、一つのＤＤ−ＤＣＦ及び２３
本のＤＳＦを用いた１５１８ｋｍの伝送実験も行われ
た。図２９に測定されたＢＥＲの特性を示す。３０３６
ｋｍの伝送の後であっても、１０-9より小さいＢＥＲで
信号の検出を行うことができた。１０-9のＢＥＲにおけ
る４．８ｄＢのパワーペナルティは、ＥＤＦＡの雑音等
の理論値からのＳ／Ｎ劣化によるものであった。この実
験ではλC は各ＥＤＦＡにおけるゲインピークを与える
波長λG ≒１５５８．５ｎｍから１．５ｎｍほど離調し
ていた。もしλC をλG に一致させることができれば、
より高いＳ／Ｎ特性を得ることができる。１５１８ｋｍ
の伝送実験では、ペナルティは約１．２ｄＢであった。
【０１８７】図３０の（ａ）〜（ｅ）に３０３６ｋｍ伝
送実験における検出された波形の変化の様子を示す。
（ａ）は送信機の出力波形、（ｂ）は位相共役光発生器
の出力波形、（ｃ）は１５１８ｋｍ伝送後の波形、
（ｄ）は２７０６ｋｍ伝送後の波形、（ｅ）は３０３６
ｋｍ伝送後の波形をそれぞれ示している。予めひずめら
れた波形がＥC の伝搬に伴って次第に改善されているこ
とが判る。（ｅ）における波形歪みの残留は、不完全な
補償条件によるものであった。即ち、この実証実験で
は、ＥＤＦＡの間隔（ＤＳＦの長さ；６６ｋｍ）が（γ
2 Ｐ2 ）-1で定義される非線形長よりも十分に短くない
ことにより、波形の改善が完全でなかったものである。
【０１８８】従って、本発明では、光増幅器を複数用い
る場合には、これらの間隔を非線形長よりも短く設定す
ることが望ましい。また、ＤＤ−ＤＣＦにおけるＤＣＦ
の分割数を実験における５よりも大きくすることによっ
て、補償を更に改善することができる。
【０１８９】図３１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を参照
すると、図２８のシステムにおける光パワーＰ、分散β
2 及び非線形効果γＰ／β2 のダイヤグラムが示されて
いる。位相共役光発生器の位置が原点Ｏである。
【０１９０】図面の明瞭さを確保するために、距離を示
す各横軸の尺度が原点の左側と右側とで異なっている点
に留意されたい。図３１の（Ｃ）から、非線形効果γＰ
／β2 が位相共役光発生器の上流側及び下流側で実質的
に一定の同じ値となっており、本発明が限定的に適用さ
れていることがわかる。
【０１９１】図３２を参照すると、図１の基本構成に分
散補償器（ＤＣ）３０が付加された構成が示されてい
る。図示された例では、分散補償器３０は第２の光ファ
イバＳＭＦ２の途中に挿入されているが、この例に限定
されることなく、分散補償器３０は、第１の光ファイバ
ＳＭＦ１、位相共役光発生器６及び第２の光ファイバＳ
ＭＦ２を含む光路上に設けられていればよい。
【０１９２】図３３の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、分
散補償器３０を付加したことによる伝送距離の拡大を説
明する。図３３の（Ａ）及び（Ｂ）の各々において、横
軸は距離を表し、縦軸は分散パラメータの距離に関する
積分（−∫Ｄｄｚ）を表している。
【０１９３】本発明が限定的に適用される場合、第１の
光ファイバＳＭＦ１の総分散と第２の光ファイバＳＭＦ
２の総分散は、図３３の（Ａ）に示されるように実質的
に等しい。
【０１９４】分散補償器３０の分散値の符号は、第１及
び第２の光ファイバの分散値の符号と逆に設定される。
従って、図３２に示されるように分散補償器３０が第２
の光ファイバＳＭＦ２の途中、例えば中点に設けられる
場合には、図３３の（Ｂ）に示されるように、第２の光
ファイバＳＭＦ２の距離Ｌ2 はＬ2 ′に拡大される。
【０１９５】分散補償器３０としては、分散補償ファイ
バを用いることができる。第１及び第２の光ファイバＳ
ＭＦ１及びＳＭＦ２が正常分散値を有しており、信号光
の波長が１．５５μｍ帯にある場合には、分散補償器３
０としては、波長１．３μｍの近傍で零分散を与える分
散補償ファイバであることが望ましい。
【０１９６】今、分散補償ファイバの単位長さ当たりの
分散が−Ｄ3 、長さがｌ3 であるとし、分散補償の程度
を表す値ｍ＝Ｄ3 ｌ3 ／Ｄ2 Ｌ2 （０≦ｍ＜１）を導入
する。この場合、第２の光ファイバＳＭＦ２の総分散は
Ｄ2 Ｌ2 −Ｄ3 ｌ3 である。
【０１９７】第１の光ファイバＳＭＦ１の総分散はＤ1
Ｌ1 であり、分散補償の条件はＤ1Ｌ1 ＝Ｄ2 Ｌ2 ＝Ｄ
2 Ｌ2 ′−Ｄ3 ｌ3 であるから、Ｌ2 ′は次式で与えら
れる。
【０１９８】 Ｌ2 ′＝Ｌ2 （１＋ｍ）＝Ｄ1 Ｌ1 （１＋ｍ）／Ｄ2 非線形効果についても同時に補償する場合には、第１の
光ファイバＳＭＦ１への光入力パワーＰ1 ′を実質的に
Ｐ1 （１＋ｍ）に等しくしておくとよい。
【０１９９】分散補償器３０の分散値の最適化及び第１
の光ファイバＳＭＦ１への入力光パワーの最適化は、例
えば、受信機４における伝送情報の再生品質が最良にな
るようにして行うことができる。
【０２００】分散補償器３０として、図示はしないが複
数の分散補償器３０ｊを用いることができる。各分散補
償器３０ｊは伝送路（ＳＭＦ１，２）の分散値と逆符号
の分散値−Ｄ3j（ｊは自然数）を有している。この場
合、Ｌ2 ′は次式で 与えられる。
【０２０１】Ｌ2 ′＝Ｌ2 （１＋Σｍj ）＝Ｄ1 Ｌ
1 （１＋Σｍj ）／Ｄ2 ここで、ｍj ＝Ｄ3jｌ3j／Ｄ2 Ｌ2 であり、ｌ3jは分散
補償器３０ｊの各々の長さである。
【０２０２】前述の実証実験の結果から明らかなよう
に、第１の光ファイバＳＭＦ１においてのみ補償条件を
満足していれば、第２の光ファイバＳＭＦ２の分散が一
定であっても補償が可能である。この場合に第２の光フ
ァイバＳＭＦ２における光増幅器の中継間隔を非線形長
よりも短く設定しておくことによって良好な補償が可能
になることは前述した通りである。
【０２０３】図３２の構成は、この原理に基づいて分散
補償器３０により補償可能な伝送距離を長くしたもので
ある。図３２の構成による効果は特に海底伝送のような
数千キロメートルにも及ぶ長距離伝送において顕著であ
る。その理由を説明する。
【０２０４】位相共役光発生器を用いた補償において
は、その前後のファイバ内の波形歪みを同じにする必要
がある。このため、最も波形がひずんでいるのは、位相
共役光発生器の直前及び直後においてである。従って、
位相共役光発生器においては最もスペクトルが広がった
状態になっている。
【０２０５】一方、位相共役光発生器及び光増幅器から
は雑音が付加され、この雑音によるＳ／Ｎ劣化はスペク
トルが広いほど大きい。従って位相共役光発生器の直前
及び直後でのスペクトル広がりが少なくなるようにシス
テムを設計することは、伝送距離を延ばす上で非常に有
効である。
【０２０６】この意味において、伝送路の分散値を小さ
くすることは有効である。例えば、図３２の構成におい
て、送信機２、第１の光ファイバＳＭＦ１及び位相共役
光発生器６が送信局に設けられ、第２の光ファイバＳＭ
Ｆ２が伝送路として使用される場合には、ｍ＝０．５と
しておく。つまり、分散補償器３０により伝送路分散の
半分を補償するのである。これにより、同じ長さの伝送
路を補償するのに要するＤＤ−ＤＣＦの分散値、或いは
数を削減可能である。
【０２０７】この場合、Ｌ2 ′＝２×Ｌ2 となり、分散
補償器３０を用いない場合におけるものの２倍の長さの
伝送路を同じ第１の光ファイバＳＭＦ１で補償すること
ができることになる。逆言すれば、同じ長さの伝送路の
補償に要する第１の光ファイバＳＭＦ１の長さが半分に
なるので、波形歪みを半減することができる。また、Ｄ
Ｄ−ＤＣＦの数も少なくすることができる。
【０２０８】図３４を参照すると、ファイバグレーティ
ングＦＧを用いた分散補償器の構成が示されている。図
３４の分散補償器は図３２の分散補償器３０として用い
ることができる。
【０２０９】光パルスの両縁の波長がそれぞれλ1 及び
λ2 である光パルスが光サーキュレータＯＣを通ってフ
ァイバグレーティングＦＧへ供給される。ファイバグレ
ーティングＦＧのグレーティングピッチは予め定められ
た分布を有しており、波長λ 1 の光は光サーキュレータ
ＯＣに比較的近い位置でブラッグ反射され、波長λ2の
光は比較的遠い位置でブラッグ反射される。これにより
光パルスの圧縮が行われ、ファイバグレーティングから
のブラッグ反射光を光サーキュレータＯＣを介して取り
出すことによって、分散補償を行うことができる。
【０２１０】図３２の分散補償器３０を例えば図６の第
２実施形態のように第２の光ファイバＳＭＦ２の途中に
光増幅器Ａ−ｊ（ｊは自然数）が設けられているシステ
ムに適用する場合には、分散補償器３０を光増幅器Ａ−
ｊの直前に配置するのが望ましい。これは、分散補償器
３０が分散補償ファイバである場合に分散補償ファイバ
への入力光パワーが小さいほど分散補償ファイバにおけ
る非線形効果を小さくすることができるからである。
【０２１１】図１５の第９実施形態に分散補償器３０を
適用する場合には、分散補償器３０は、光ファイバＳＭ
Ｆ１、光ファイバＳＭＦ２又は光ファイバＳＭＦ３−
１，２，・・・，Ｎの途中に設けられる。
【０２１２】図１７の第１０実施形態に分散補償器３０
を適用する場合には、分散補償器３０は、光ファイバＳ
ＭＦ１１，１２，・・・，１Ｎ又は光ファイバＳＭＦ２
の途中に設けられる。
【０２１３】図１８の第１１実施形態又は図１９の第１
２実施形態に分散補償器３０を適用する場合には、分散
補償器３０は偏波保持ファイバＳＭＦ１（ＰＭＦ）又は
光ファイバＳＭＦ２の途中に設けられる。
【０２１４】図２３の第１５実施形態に分散補償器３０
を適用する場合には、分散補償器３０は、光ファイバＳ
ＭＦ１１，１２，・・・，１Ｎ又は光ファイバＳＭＦ２
１，２２，・・・，２Ｎの途中に設けられる。
【０２１５】図２４の第１６実施形態に分散補償器３０
を適用する場合には、分散補償器３０は、光ファイバＳ
ＭＦ１又は光ファイバＳＭＦ２１，２２，・・・，２Ｎ
の途中に設けられる。
【０２１６】図２５の第１７実施形態に分散補償器３０
を適用する場合には、分散補償器３０は、光ファイバＳ
ＭＦ１１′，１２′，・・・，１Ｎ′又は光ファイバＳ
ＭＦ２１，２２，・・・，２Ｍの途中に設けられる。
【０２１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
波長分散と光カー効果の相乗効果による波形歪みを補償
することができる光ファイバ通信システムの提供が可能
になるという効果が生じる。
【０２１８】特に本発明の第１又は第２の側面による
と、光ファイバ通信システムにおいて偏波変動に係わら
ず最適な受信状態を維持することが可能になるという効
果が生じる。
【０２１９】また、本発明の第３の側面によると、光フ
ァイバ通信システムにおける監視制御を最適化すること
が可能になるという効果が生じる。更に、本発明の第４
の側面によると、光ファイバ通信システムを波長分割多
重（ＷＤＭ）に良好に適合させることが可能になるとい
う効果が生じる。
【０２２０】本発明の第５の側面によると、分散補償器
を用いることにより伝送距離を拡大することができるよ
うになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示す図である。
【図２】位相共役光発生器の例を示すブロック図であ
る。
【図３】位相共役光発生器の他の例を示すブロック図で
ある。
【図４】本発明の原理説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態を示す光ファイバ通信シ
ステムの構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す光ファイバ通信シ
ステムの構成図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示す光ファイバ通信シ
ステムの構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示す光ファイバ通信シ
ステムの構成図である。
【図９】本発明の第５実施形態を示す光ファイバ通信シ
ステムの構成図である。
【図１０】２つのファイバの零分散波長に対する各光の
周波数配置を示す図である。
【図１１】本発明の第６実施形態を示す光ファイバ通信
システムの構成図である。
【図１２】平均強度の方法において分散を制御する例を
示す図である。
【図１３】本発明の第７実施形態を示す光ファイバ通信
システムの構成図である。
【図１４】本発明の第８実施形態を示す光ファイバ通信
システムの構成図である。
【図１５】本発明の第９実施形態を示す光ファイバ通信
システムの構成図である。
【図１６】本発明の第９実施形態における周波数配置を
示す図である。
【図１７】本発明の第１０実施形態を示す光ファイバ通
信システムの構成図である。
【図１８】本発明の第１１実施形態を示す光ファイバ通
信システムの構成図である。
【図１９】本発明の第１２実施形態を示す光ファイバ通
信システムの構成図である。
【図２０】位相共役光発生器の更に他の例を示すブロッ
ク図である。
【図２１】本発明の第１３実施形態を示す光ファイバ通
信システムの構成図である。
【図２２】本発明の第１４実施形態を示す光ファイバ通
信システムの構成図である。
【図２３】本発明の第１５実施形態を示す光ファイバ通
信システムの構成図である。
【図２４】本発明の第１６実施形態を示す光ファイバ通
信システムの構成図である。
【図２５】本発明の第１７実施形態を示す光ファイバ通
信システムの構成図である。
【図２６】チャネルセレクタの例を示す図である。
【図２７】チャネルセレクタの他の例を示す図である。
【図２８】実証実験で用いたシステムのブロック図であ
る。
【図２９】図２８のシステムにおけるＢＥＲ（ビットエ
ラーレート）特性を示す図である。
【図３０】図２８のシステムにおける波形の変化を示す
図である。
【図３１】図２８のシステムにおけるパワー等のダイヤ
グラムを示す図である。
【図３２】分散補償器を付加した構成を示す図である。
【図３３】図３２における伝送距離の拡大を説明するた
めの図である。
【図３４】ファイバグレーティングを用いた分散補償器
を示す図である。
【符号の説明】
２ 送信機 ４ 受信機 ６ 位相共役光発生器

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 実質的に直線偏波である信号光を伝送す
    る偏波保持ファイバからなる第１の光ファイバと、 該第１の光ファイバから供給された上記信号光を受け、
    該信号光に対応する位相共役光を発生する位相共役光発
    生器と、 該位相共役光発生器から供給された上記位相共役光を受
    け、該位相共役光を伝送する第２の光ファイバとを備
    え、 上記第１及び第２の光ファイバがそれぞれ同数に分割さ
    れたときに、各分割区間のうち上記位相共役光発生器か
    ら順に数えたときに対応する区間の波長分散の平均値は
    同符号で且つ各分割区間の長さにほぼ反比例する値に設
    定されると共に、各分割区間における光周波数、信号光
    強度及び非線形屈折率の積の平均値は各分割区間の長さ
    にほぼ反比例するように設定される光ファイバ通信シス
    テム。
  2. 【請求項２】 上記第１の光ファイバの途中に設けられ
    る光増幅器と、 該光増幅器の信号光入力側及び信号光出力側のいずれか
    に設けられる偏光子とを更に備え、 該偏光子の偏光主軸は上記信号光の偏波面にほぼ平行で
    ある請求項１に記載の光ファイバ通信システム。
  3. 【請求項３】 上記第１の光ファイバ、上記位相共役光
    発生器及び上記第２の光ファイバを含む光路上に設けら
    れる分散補償器を更に備えた請求項１に記載の光ファイ
    バ通信システム。
  4. 【請求項４】 信号光を伝送する第１の光ファイバと、 該第１の光ファイバから供給された上記信号光を受け、
    該信号光に対応する位相共役光を発生する位相共役光発
    生器と、 該位相共役光発生器から供給された上記位相共役光を受
    け、該位相共役光を伝送する第２の光ファイバとを備
    え、 上記第１及び第２の光ファイバがそれぞれ同数に分割さ
    れたときに、各分割区間のうち上記位相共役光発生器か
    ら順に数えたときに対応する区間の波長分散の平均値は
    同符号で且つ各分割区間の長さにほぼ反比例する値に設
    定されると共に、各分割区間における光周波数、信号光
    強度及び非線形屈折率の積の平均値は各分割区間の長さ
    にほぼ反比例するように設定され、 上記位相共役光発生器は、上記信号光が供給される非線
    形光学媒質と、それぞれ実質的に直線偏波である第１及
    び第２のポンプ光を出力する第１及び第２のポンプ光源
    と、該第１及び第２のポンプ光を偏波面が互いに直交す
    るように合成して上記非線形光学媒質へ供給する偏波カ
    プラとを含む光ファイバ通信システム。
  5. 【請求項５】 上記第１及び第２のポンプ光は互いに異
    なる光周波数を有し、これらの差は上記信号光の伝送速
    度に対応する周波数よりも大きい請求項４に記載の光フ
    ァイバ通信システム。
  6. 【請求項６】 上記第１の光ファイバ、上記位相共役光
    発生器及び上記第２の光ファイバを含む光路上に設けら
    れる分散補償器を更に備えた請求項４に記載の光ファイ
    バ通信システム。
  7. 【請求項７】 伝送情報に基づいて変調された信号光を
    送出する光送信機と、 該信号光を伝送する第１の光ファイバと、 該第１の光ファイバから供給された上記信号光を受け、
    該信号光に対応する位相共役光を発生する位相共役光発
    生器と、 該位相共役光発生器から供給された上記位相共役光を受
    け、該位相共役光を伝送する第２の光ファイバと、 該第２の光ファイバから供給された上記位相共役光を受
    け、該位相共役光に基づく復調を行って上記伝送情報を
    再生する光受信機とを備え、 上記第１及び第２の光ファイバがそれぞれ同数に分割さ
    れたときに、各分割区間のうち上記位相共役光発生器か
    ら順に数えたときに対応する区間の波長分散の平均値は
    同符号で且つ各分割区間の長さにほぼ反比例する値に設
    定されると共に、各分割区間における光周波数、信号光
    強度及び非線形屈折率の積の平均値は各分割区間の長さ
    にほぼ反比例するように設定され、 上記位相共役光発生器は、上記信号光が供給される非線
    形光学媒質と、ポンプ光を出力するポンプ光源と、該ポ
    ンプ光を上記非線形光学媒質へ供給する光学手段とを含
    み、 上記光受信機における上記伝送情報の再生の品質を示す
    パラメータをモニタリングする手段と、 該パラメータが最適な値になるように上記信号光及び上
    記ポンプ光の少なくともいずれか一方の波長及びパワー
    の少なくとも一方を制御するフィードバック手段とを更
    に備えた光ファイバ通信システム。
  8. 【請求項８】 上記光送信機、上記第１の光ファイバ、
    上記位相共役光発生器及び上記フィードバック手段は送
    信局に含まれ、 上記光受信機及び上記モニタリングする手段は受信局に
    含まれる請求項７に記載の光ファイバ通信システム。
  9. 【請求項９】 上記光送信機は送信局に含まれ、 上記位相共役光発生器、上記第２の光ファイバ、上記光
    受信機及び上記モニタリング手段は受信局に含まれる請
    求項７に記載の光ファイバ通信システム。
  10. 【請求項１０】 上記第１の光ファイバ、上記位相共役
    光発生器及び上記第２の光ファイバを含む光路上に設け
    られる分散補償器を更に備えた請求項７に記載の光ファ
    イバ通信システム。
  11. 【請求項１１】 互いに異なる波長の複数の信号光をそ
    れぞれ送出する複数の光送信機と、 該複数の信号光を伝送する第１の光ファイバと、 該第１の光ファイバから供給された上記複数の信号光を
    それぞれ受け、該複数の信号光の少なくとも１つに対応
    する位相共役光を発生する複数の位相共役光発生器と、 該各位相共役光発生器から出力される当該位相共役光を
    それぞれ透過させる複数の光フィルタと、 該各光フィルタからの当該位相共役光をそれぞれ伝送す
    る複数の第２の光ファイバと、 該各第２の光ファイバからの当該位相共役光を受ける複
    数の光受信機とを備え、 上記第１の光ファイバと上記各第２の光ファイバとが同
    数に分割されたときに、各分割区間のうち上記位相共役
    光発生器から順に数えたときに対応する区間の波長分散
    の平均値は同符号で且つ各分割区間の長さにほぼ反比例
    する値に設定されると共に、各分割区間における光周波
    数、信号光強度及び非線形屈折率の積の平均値は各分割
    区間の長さにほぼ反比例するように設定される光ファイ
    バ通信システム。
  12. 【請求項１２】 上記第１の光ファイバは上記複数の光
    送信機に対応して複数あり、 該複数の第１の光ファイバからの上記複数の信号光を加
    え合わせると共に複数に分岐して出力する手段を更に備
    えた請求項１１に記載の光ファイバ通信システム。
  13. 【請求項１３】 上記第１の光ファイバは上記複数の光
    送信機に対して共通であり、 該複数の光送信機からの上記複数の信号光を加え合わせ
    て上記共通の第１の光ファイバへ供給する手段を更に備
    えた請求項１１に記載の光ファイバ通信システム。
  14. 【請求項１４】 上記各位相共役光発生器は、上記信号
    光が供給される非線形光学媒質と、ポンプ光を出力する
    ポンプ光源と、該ポンプ光を上記非線形光学媒質へ供給
    する光学手段とを含み、 制御信号を発生するチャネルセレクタと、 該制御信号に基づき上記各ポンプ光の波長及び上記各光
    フィルタの特性の少なくとも一方を制御して所望の信号
    光を選択する手段とを更に備えた請求項１１に記載の光
    ファイバ通信システム。
  15. 【請求項１５】 上記チャネルセレクタは上記複数の光
    送信機に付随して複数設けられる請求項１４に記載の光
    ファイバ通信システム。
  16. 【請求項１６】 上記チャネルセレクタは上記複数の光
    受信機に付随して複数設けられる請求項１４に記載の光
    ファイバ通信システム。
  17. 【請求項１７】 上記第１の光ファイバ、上記位相共役
    光発生器及び上記第２の光ファイバを含む光路上に設け
    られる分散補償器を更に備えた請求項１１に記載の光フ
    ァイバ通信システム。
  18. 【請求項１８】 信号光を伝送する第１の光ファイバ
    と、 該第１の光ファイバから供給された上記信号光を受け、
    該信号光に対応する位相共役光を発生する位相共役光発
    生器と、 該位相共役光発生器から供給された上記位相共役光を受
    け、該位相共役光を伝送する第２の光ファイバと、 上記第１の光ファイバ、上記位相共役光発生器及び上記
    第２の光ファイバを含む光路上に設けられる分散補償器
    とを備え、 上記第１及び第２の光ファイバがそれぞれ同数に分割さ
    れたときに、各分割区間のうち上記位相共役光発生器か
    ら順に数えたときに対応する区間の波長分散の平均値は
    同符号で且つ各分割区間の長さにほぼ反比例する値に設
    定されると共に、各分割区間における光周波数、信号光
    強度及び非線形屈折率の積の平均値は各分割区間の長さ
    にほぼ反比例するように設定される光ファイバ通信シス
    テム。
  19. 【請求項１９】 上記分散補償器は分散補償ファイバで
    ある請求項１８に記載の光ファイバ通信システム。
  20. 【請求項２０】 上記分散補償ファイバの分散値の符号
    は上記第１及び第２の光ファイバの分散値の符号と逆で
    ある請求項１９に記載の光ファイバ通信システム。
  21. 【請求項２１】 上記第１及び第２の光ファイバは正常
    分散値を有し、 上記分散補償ファイバは波長１．３μｍの近傍で零分散
    を与える請求項１９に記載の光ファイバ通信システム。
  22. 【請求項２２】 上記分散補償器はファイバグレーティ
    ングを含む請求項１８に記載の光ファイバ通信システ
    ム。
  23. 【請求項２３】 上記第１の光ファイバに動作的に接続
    され伝送情報に基づいて上記信号光の変調を行う光送信
    機と、 上記第２の光ファイバに動作的に接続され上記伝送情報
    を再生する光受信機とを更に備え、 上記分散補償器の分散値は上記光受信機における上記伝
    送情報の再生品質が最良になるように設定される請求項
    １８に記載の光ファイバ通信システム。
  24. 【請求項２４】 上記第１の光ファイバ、上記位相共役
    光発生器及び上記第２の光ファイバを含む光路上に設け
    られる光増幅器を更に備えた請求項１８に記載の光ファ
    イバ通信システム。
  25. 【請求項２５】 上記光増幅器は複数あり、これらの間
    隔は上記第１及び第２の光ファイバの非線形長よりも短
    い請求項２４に記載の光ファイバ通信システム。
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