JPH10513022A

JPH10513022A - 光ファイバ伝送における散乱補償

Info

Publication number: JPH10513022A
Application number: JP8522743A
Authority: JP
Inventors: ラミング，リチャード・イアン; コール，マーティン; リーキー，ローレンス
Original assignee: Pirelli Cavi e Sistemi SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 1998-12-08
Also published as: NZ300254A; CA2211838A1; WO1996023372A1; CA2211838C; ATE208107T1; US6292601B1; EP1130829A2; EP1130829A3; DE69616511T2; EP0806098A1; DE69616511D1; GB9501672D0; AU707078B2; ES2167538T3; AU4494096A; DE69634523D1; EP1130829B1; US6349157B1; EP0806098B1; DE69634523T2

Abstract

(57)【要約】光ファイバ伝送システムは、所定のビット・レートと信号波長において光信号を発生するように動作可能な光信号源と、信号源の第１の端部において接続されており信号波長における散乱特性を有する光ファイバ送信リンクと、リンクにおいてシリアルに配置された光増幅器と、リンクの第２の端部において接続された信号受信機と、を備えており、リンクにおいて格子が接続され、この格子は、リンクの散乱特性の少なくとも部分的な補償を提供する量だけチャープされ、この補償は、リンクの第２の端部において、リンクの第２の端部における受信機の感度要件と互換性を有する信号を与える。

Description

【発明の詳細な説明】光ファイバ伝送における散乱補償本発明は、光ファイバ伝送における散乱（dispersion）補償に関する。光ファイバにおけるデータ伝送は、一般に、電力損失とパルス散乱とによって制限される。エルビウムをドープしたファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の登場により、第３の光通信ウィンドウ（波長が、約１．５５μｍ程度）において動作するシステムに対する損失制限は除去されたので、パルス散乱が、特に、将来の大容量で複数波長の光ネットワークにおける深刻な制限として、残っている。更に重要なことに、遠距離通信リンク用として既にインストールされているほとんどのファイバ（すなわち、標準的な非散乱シフトされたファイバ）は、１．３μｍの周囲では散乱ゼロを示し、従って、１．５５μｍの周囲では高い散乱（約１７ｐｓ／ｎｍ．ｋｍ（ナノメートル・キロメートル当たりのピコ秒））を示す。このファイバをより高いビット・レートにアップグレートするには、ＥＤＦＡの使用と動作波長の１．５５μｍへのシフトとがなされるが、その場合には、散乱補償が必要になる。複数の技術が提案されてきているが、例えば、レーザ・プリチャーピング（la ser pre-chirping）（後に掲げる参考文献１）、ミッド・スパン・スペクトル反転（mid-span spectral-inversion）（位相共役(phase-conjugation)）（参考文献２）、高度な散乱補償性を有するファイバの追加（参考文献３）、チャープされたファイバ格子（参考文献４から７）などが含まれる。チャープされたファイバ格子に特に関心が寄せられているが、その理由は、この格子は、コンパクトであり、低損失で、任意かつ調整可能（arbitrary and tunable）なプロファイルを有する高い負の散乱を与えるからである。別個の実験において、４５０ｆｓ（フェムト秒）のパルスが２４５ｍのファイバを介しての伝送の後で、成功裏に再構成されている（参考文献４）し、２０ｋｍに等しい散乱を有する格子と１ｋｍの標準的なファイバとが、制作されている（参考文献５及び６）。更に最近では、格子を用いて、１０Ｇｂｉｔｓ^-1（１秒当たりギガビット）で外部的に変調された実験において１６０ｋｍの標準的なファイバの散乱が補償されている。ただし、このケースでは、格子強度に関する情報は、与えられていない。光ファイバ伝送システムにおける散乱補償技術を向上させることは、恒常的な目標である。本発明は、光ファイバ伝送システムであって、所定のビット・レートとある信号波長において光信号を発生するように動作可能な光信号源と、前記信号源の第１の端部において接続されており、前記信号波長における散乱特性を有する光ファイバ伝送リンクと、前記リンクにおいてシリアルに配置された光増幅器と、前記リンクの第２の端部において接続された信号受信機と、を備えており、前記リンクにおいて格子が接続されており、この格子は、前記リンクの前記散乱特性の少なくとも部分的な補償を提供する量だけチャープされ、前記補償は、前記リンクの前記第２の端部において、前記リンクの前記第２の端部における前記受信機の感度要件と互換性を有する信号を与えるものである、光ファイバ伝送システムを提供する。好適実施形態においては、前記リンクの前記第２の端部における前記光信号は、２００キロメートルよりも長いリンクにおいて、１０−９のビット・エラー・レートで８．５デシベル未満の受信機における感度のペナルティを生じさせる散乱を有する。好ましくは、前記光増幅器は飽和モードで動作可能である。好ましくは、前記チャープされた光ファイバの格子は、その上に非線形格子が刻印された（ｉｍｐｒｅｓｓ）光ファイバの一部分に温度勾配（temperature gr adient）を加えることによって形成され、前記温度勾配によって生じる変動は、前記刻印された格子の非線形な変動に対して作用する。好ましくは、前記温度勾配は、前記刻印された格子の前記非線形変動を少なくとも否定し、それによって、前記刻印された格子とは反対の方向（sense）の非線形変動を有する格子を発生する。補償用の格子は、リンクの入力端部に配置するのが効果的である。その理由は、この位置であれば、光入力信号は、依然として比較的大きく、従って、比較的低い（insignificant）ノイズ・ペナルティが生じるからである。更に、格子の（補償された）出力が、飽和状態で動作している光増幅器にルート（ｒｏｕｔｅ）される場合には、増幅器の出力パワーは、補償用格子の存在によって、有効に不変となる。当業者であれば、この場合の散乱補償は完全である必要はなく、単に格子の非線形な応答が伝送リンクの散乱特性に抗して作用することを理解するはずである。好ましくは、この格子は、ファイバ格子である。好ましくは、この格子は、反射ファイバ格子であり、光サーキュレータを用いて接続されている。好ましくは、光増幅器は、格子と伝送リンクとの間に配置される。オプションであるが、可変アッテネータを伝送リンクの出力部において用いることができる。本発明は、更に、光ファイバ伝送リンクと共に用いられる光送信機であって、直接又は間接の変調能力を有する光源と、前記変調された光源の波長の範囲に亘って前記リンクの散乱特性に対する補償を与えるチャープされた格子と、前記格子と前記伝送リンクとの間に配置され飽和モードで動作可能な光増幅器と、を備えている光送信機を提供する。本発明は、更に、光ファイバ伝送リンクと共に用いられる光送信機であって、直接又は間接の変調能力を有する光源と、前記変調された光源の波長の範囲に亘って前記リンクの散乱特性に対する補償を与えるチャープされた格子と、を備えており、前記格子は、その上に非線形の格子が刻印されている光ファイバの一部分に温度勾配を与えることによって形成され、前記温度勾配によって生じる変動は、前記刻印された格子の非線形変動に抗して作用する、光送信機を提供する。本発明は、更に、光ファイバ伝送リンクのための散乱補償装置であって、前記伝送リンクの光入力端部において接続可能なチャープされた格子を備えており、前記格子は、その上に非線形格子が刻印されている光ファイバの一部分に温度勾配を与えることによって形成され、前記温度勾配によって生じる変動は、前記刻印された格子の非線形変動に抗して作用する、散乱補償装置を提供する。本発明は、光ファイバ伝送システムであって、入力データに従属して直接又は間接に変調された光出力を発生する光源と、前記変調された光出力を受け取り、前記変調された光出力を反射タイプのファイバ格子にルート（ｒｏｕｔｅ）し、前記格子からの光信号を出力ポートにルート（ｒｏｕｔｅ）するように接続された光サーキュレータと、前記光サーキュレータの出力ポートから受け取られた光信号を増幅する光増幅器と、前記増幅器によって増幅された光信号を伝搬する光ファイバ伝送リンクと、前記伝送リンクから出力された光信号を対応する電気データ信号に変換する光受信機と、を備えている光ファイバ伝送システムを提供する。好ましくは、可変アッテネータが、前記送信リンクの出力と前記光受信機との間に接続されている。本発明は、光ファイバ伝送システムであって、テスト・データを生じるビット・エラー・レート・テスト装置と、（直接又は間接の変調を用いて）テスト・データに従属して変調された光出力を発生する光源と、前記変調された光出力を受け取り、前記変調された光出力を反射タイプのファイバ格子にルーティングし、前記格子からの光信号を出力ポートにルートするように接続された光サーキュレータと、前記光サーキュレータの出力ポートから受け取られた光信号を増幅する光増幅器と、前記増幅器によって増幅された光信号を伝搬する光ファイバ伝送リンクと、前記送信リンクの出力における可変アッテネータと、前記アッテネータによって出力される光信号を対応する電気データ信号に変換する光受信機と、を備えており、前記電気データ信号は、前記ビット・エラー・レート・テスト装置によって前記テスト・データと比較され、この伝送システムのビット・エラー・レートを検出する、光ファイバ伝送システムを提供する。本発明は、その上に非線形格子が刻印されている光ファイバの一部分に温度勾配を与えることによって形成されるチャープされた光ファイバ格子であって、前記温度勾配によって生じる変動は、前記刻印された格子の非線形変動に抗して作用する、チャープされた光ファイバ格子を提供する。本発明は、光ファイバ伝送システムであって、光ファイバ伝送リンクと、前記リンクの入力端部に接続され前記リンクの散乱特性に対する補償を与えるチャープされた格子と、前記格子と前記送信リンクとの間に配置され、飽和モードで動作可能な光増幅器と、を備えている光ファイバ伝送システムを提供する。本発明は、光ファイバ伝送システムであって、光ファイバ伝送リンクと、前記リンクの入力端部に接続され前記リンクの散乱特性に対する補償を与えるチャープされた格子と、を備えており、前記格子は、その上に非線形格子が刻印されている光ファイバの一部分に温度勾配を与えることによって形成され、前記温度勾配によって生じる変動は、前記刻印された格子の非線形変動に抗して作用する、光ファイバ伝送システムを提供する。好ましくは、前記格子は、ファイバ格子であり、特に、反射ファイバ格子である。本発明は、また、光ファイバ伝送システムであって、光ファイバ伝送リンクと、前記リンクの入力端部に接続され前記リンクの散乱特性に対する補償を与えるチャープされた格子とを備えている光ファイバ伝送システムを提供する。次に、本発明を、次に挙げる添付の図面を参照し例を用いて説明する。図面においては、同じ部分は、同じ参照番号を用いて参照する。図１は、散乱補償光ファイバ伝送システムの概略図である。図２は、ＤＦＢ（分散フィードバック）レーザ送信機のスペクトルを概略的に図解している。図３ａから図３ｃでは、ファイバ格子の反射スペクトルの概略を、書かれたままで（図３ａ）、温度勾配を既存のチャープに付加されるように設定して（図３ｂ）及び温度勾配を既存のチャープを反転させるように設定して（図３ｃ）、概略的に図解している。図４ａから図４ｃでは、図３ａから図３ｃの格子の時間遅延を概略的に図解している。図５ａ及び図５ｂでは、５０ｋｍの標準的なファイバを介して伝送された後の約１０ｐｓで０．３１８ｎｍのスペクトルの半分の幅の信号のサンプリング・オシロスコープ・トレースを、補償なしの場合（図５ａ）と補償を行った場合（図５ｂ）とで、概略的に図解している。図６は、図１のシステムに対するビット・エラー・レート（ＢＥＲ）曲線を概略的に図解している。図７は、１０−９ＢＥＲでの伝送ペナルティを、スパンの長さの関数として、散乱補償を行う場合と、散乱補償を行わない場合とで、概略的に図解している。図８ａから図８ｆは、散乱補償を行わない場合（図８ａから図８ｃ）と、散乱補償を行う場合（図８ｄから図８ｆ）とに、得られる異なる結果を示すアイ・ダイアグラム（eye diagram）を概略的に図解している。図１を参照すると、この実施形態では、チャープされた（chirped）ファイバ格子１０が、１５３６ｎｍで動作している２．５Ｇｂｉｔ^-1の直接に変調されたシステムに組み入れられている。（しかし、他の実施形態では、また、以下の説明でも、代わりに、間接的に変調された送信機を用いることもできる。）直接の変調の結果として、ＤＦＢレーザ送信機２０の出力は、チャープされ、０．１ｎｍの３ｄＢの光帯域幅と、０．２４ｎｍの１０ｄＢ（デシベル）の帯域幅とを示す。これは、すなわち、１０Ｇｂｉｔ／ｓの変調信号と等しい。送信機２０には、フィリップス社による商業的なマルチプレクサ（図示せず）であるＳＤＨ（同期デジタル・ヒエラルキ）２．５Ｇｂｉｔ^-1システムからのデータが供給される。このマルチプレクサは、１４０Ｍｂｉｔ^-1（メガビット・パー・セカンド）のデータから成る１６のチャネルを、２．５Ｇｂｉｔ^-1のライン・レートまで合成する。どのチャネルにもデータが存在しない場合には、マルチプレクサは、ランダムなデータを発生する。ランダムなデータは、複数のチャネルに入力されるが、テスト・チャネルでは、１４０Ｍｂｉｔ^-1で２²³−１のパターン長（ＢＥＲテスト・セット１１０によって発生される）の疑似ランダム・データが用いられる。しかし、実際の応用では、ＢＥＲテスト・セットからの疑似ランダム・データではなく、実際の入力データが、送信機に与えられる。送信機２０は、波長の中心値が１５３６ｎｍでありそのチャープされた出力が０．１０８ｎｍの３ｄＢの帯域幅と０．２４ｎｍの１０ｄＢの帯域幅とを有する直接に変調されたＤＦＢレーザから構成される。この送信機出力のスペクトル特性は、その概略が、図２に図解されている。このチャープ（及び、ファイバの散乱）の結果として、ペナルティが、標準的なファイバでの数１０ｋｍを超える伝送距離の場合には、観察される。送信機の次には、単段で、９８０ｎｍだけポンプされ、エルビウムをドープされたパワー増幅器３０があり、この増幅器は、＋１２ｄＢｍ（１ミリワットに対するデシベル）の出力パワーを生じ、出力は、１００、１４３及び２００ｋｍの長さの標準的なファイバを介して伝送される。（図１に図解されている）後者の場合には、２段で、９５０ｎｍだけポンプされ、＋１３ｄＢｍの出力パワーを与えるライン増幅器４０が、２つの直列接続された１００ｋｍの長さのファイバ５０及び６０の間に組み入れられている。リンクの出力は、可変アッテネータ７０を介して、商業的なフィリップス社による受信機及びデマルチプレクサ８０に結合され、この受信機及びデマルチプレクサ８０の出力は、ＢＥＲ測定（ＢＥＲ発生器１１０によって送信機２０に供給されるテスト・データとの比較による）のために、ＢＥＲテスト・セット１１０に与えられる。リンクの散乱補償は、チャープされたファイバ格子１０を、送信機２０とパワー増幅器３０との間に組み入れることによって、与えられる。格子１０は反射して動作するので、光サーキュレータ９０が含まれ、それを送信デバイスに変換する。格子は、いわゆるＮＴＴＦＣ／ＰＣ互換のコネクタ（図示せず）を用いて、サーキュレータに接続される。しかし、動作の成功を確実にするために、屈折率整合流動体（index matching liquid）（図示せず）を、反射を最小にするために、接続点に挿入する。リンクのパワー・レベルは、いわゆる線形領域で動作するようなレベルであり、従って、散乱補償は、理論的には、リンク内の任意の位置において実行することができる。しかし、格子は、その現在の位置（ファイバ長５０及び６０の前）に組み入れるのが効果的であり、その理由は、パワー増幅器への入力信号は、依然として比較的大きく、よって、比較的小さなノイズ・ペナルティ（ｎｏｉｓｅｐｅｎａｌｔｙ）が生じるからである。更に、この増幅器３０はこの時点では飽和状態で動作しているので、出力パワーは、有効に不変的である。また、受信機の直前に散乱補償が含まれる場合には、ペナルティ（ｐｅｎａｌｔｙ）が、その挿入損失（insertion loss）に起因して、生じる。ファイバ格子は、周波数が２倍のエキシマ・レーザ（frequency-doubled exci mer laser）を用いて、ゲルマニウム及びホウ素が共にドープされたファイバ（０．１ＮＡ（numerical aperture）、１μｍのλ_cutoff（カットオフ波長））に標準的な技術で書き込まれる。格子は、長さが約２０ｍｍであり、ほぼガウス的な強度プロフィールと、約７０％のピーク反射率とを有する。「書き込まれたまま」の状態では、いくらかの残存（residual）チャープと、約０．２ｎｍの測定された帯域幅とを有する。この格子は、線形の温度勾配を与えることにより、約０．３ｎｍの３ｄＢの帯域幅までチャープされる。温度勾配は、既存のチャープに追加する又はそれを反転させるように与えることができる。驚くべきことに、温度勾配を格子の既存のチャープを反転させるように与える場合に、優れた性能が得られる。これは、既存のチャープの僅かに非線形の特性に起因する。換言すれば、チャープされた光ファイバ格子は、その上に非線形の格子が刻印されている（impressed）光ファイバの一部分に温度勾配を与えることによって、形成され、温度勾配によって生じる変動は、刻印された格子の非線形の変動に反するように、作用する。特に、温度勾配は、刻印された格子の非線形変動を少なくとも否定し（negate、打ち消し）、それによって、刻印されている格子とは逆方向の非線形変動を有する格子を発生する。図３ａから図３ｃでは、格子のスペクトル応答を、書かれたままの場合（図３ａ）、温度勾配を既存のチャープに付加されるように設定した場合（図３ｂ）及び温度勾配を既存のチャープを反転させるように設定した場合（図３ｃ）に、示している。僅かなへこみ（dip）が図３ｂには見られる。図４ａから図４ｃでは、図３ａから図３ｃに図解されたそれぞれの場合に対応する格子の時間遅延を標準的な干渉計の装置によって測定したものを図解している。（測定は異なる器具を用いてなされているので、示された波長において僅かな不一致が存在する。また、すべての３つの測定値は、格子の同じ側の端部から取られているので、図４ｂの格子では、格子は、図１の実施例で用いた方向とは逆の方向で干渉計によってテストされている。）既に述べたように、ｂの場合（すなわち、図３ｂ及び図４ｂに示されている場合）には、安定的なリンクの性能が得られない傾向があり、従って、図１に示された温度プロファイル（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｏｆｉｌｅ）１００（ｃの場合、すなわち、図３ｃ及び図４ｃに示されている場合）が用いられている。チャープされた格子の中央の波長は、１５３６ｎｍのレーザ波長に一致するように調整される。いったんチャープされると、格子の反射率は低下し、従って、サーキュレータと格子との組合せは、３．５ｄＢの挿入損失を示すが、送信機２０の出力の位置であり増幅器３０の前にあるという配置によって、これは、リンクの電力予算に対しては、無視できる影響しか有さない。この格子を用いての５０及び１００ｋｍに亘る約１０ｐｓのパルスの伝搬に対する補償を含む別個の測定は、圧縮されたパルスの構造を示し、パルスの位相歪みを、従って、散乱の不完全な補償を示す。しかし、変換が制限されていない（ non-transform-limited）データ（チャープされたソース）のために、システムの性能の改善は、やはり、得られる。図５ａは、５０ｋｍの標準的なファイバを介しての伝搬の後での、約１０ｐｓで、０．３１８のスペクトルの幅が半分のパルスのサンプリング・オシロスコープ・トレースを示している。このパルスは、約２８１ｐｓに幅が広くなったように見える。格子を用いて再び圧縮した後では、図５ｂに示されるように、パルス幅は、約３９ｐｓまで縮小されたように見える。しかし、特にパルスの立上りエッジにおいては、より高いビット・レートでは有害となり得る構造を見ることができる。このシステムに対するビット・エラー・レート（ＢＥＲ）曲線が、図６に示されている。１００、１４３及び２００ｋｍの標準的なファイバを介しての連続的（back-to-back）で直接的な伝送に対するデータが与えられている。チャープされた格子を用いた場合の散乱等価曲線（dispersion-equalised curves）が、１００及び２００ｋｍのファイバを介しての連続的な送信に対して与えられている。直接的な伝送の場合には、１０^-9ＢＥＲでは、−３２．７ｄＢｍの連続的な感度が観察される。このエラー・レートでは、１．３ｄＢのペナルティが１００ｋｍでは見られ、１４３及び２００ｋｍでは、それぞれ、３．２及び８．５ｄＢに増加する。距離に伴うペナルティの増加は、図７にも示されている。格子が組み入れられると、連続的な感度は、実際には、１．２ｄＢ改善されるが、その理由は、格子によって、チャープされたソースによるパルスが圧縮されるからである。格子は、仮想的に、１００ｋｍにおけるペナルティを根絶し、２００ｋｍにおけるペナルティをほんの３ｄＢまで著しく縮小する。格子を用いる場合には、エラー・レート曲線の平坦部分（floor）は、観察されない。この場合に距離と共にペナルティが増加することは、図７の直接的な結果と比較できる。図７では、格子の散乱は、（符号は逆であるが）約６０ｋｍの標準的なファイバと等しい。この結果として、図４ｃに図解された遅延データと実質的に一致する。このシステムの種々の点に対する受信機のアイ・ダイアグラムが、図８に示されている。アイ・ダイアグラムの解釈は常に主観的ではあるが、当業者であれば、格子１０を用いることの優れた効果を見ることができよう。まとめると、チャープされたファイバ格子を用いた散乱補償が、２．５Ｇｂｉｔ^-1で１．５５μｍの直接変調された送信機を用いた２００ｋｍの標準的なファイバ伝送実験において、成功裏に示された。約２０ｍｍの長さの０．３ｎｍのチャープされた格子１０が、約６０ｋｍの標準的なファイバに対して、予測されたとおりに、有効に補償を行っている（すなわち、ファイバは、１．３μｍの周囲で散乱がゼロであり、１．５５μｍの周囲で散乱が約１７ｐｓ／ｎｍ．ｋｍである）。これらの結果は、一様でないチャープされた格子は、現在の直接に変調された商業的なシステムにおいて、著しい効果を有することを示している。従って、実質的に線形のチャープを有する約２０ｍｍの長さの格子は、０．３ｎｍの３ｄＢの帯域幅を与えるためには、約６０ｋｍの標準的なファイバの散乱を実質的に否定することになる。これにより、３ｄＢのペナルティ（これは、補償がない場合の約８．５ｄＢに相当する）を有する２００ｋｍの標準的なファイバを介しての伝送が可能になる。従って、まとめると、本発明の実施例では、光ファイバ・リンクに（散乱補償を行う態様で、例えば、光サーキュレータを用いて）接続された格子を用いるが、その場合に、格子は、そのリンクの散乱特性を少なくとも部分的には補償する量だけチャープされ、リンクの第２の端部における受信機の感度要件と互換であるリンクから出力信号が与えられる。特に、本発明の実施例においては、リンクの出力端部における光信号は、２００ｋｍよりも長いリンクにおいては、１０^-9 のビット・エラー・レートで８．５ｄＢ未満の受信機における感度のペナルティを生じさせる散乱を有する可能性がある。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９６年１２月２４日【補正内容】明細書光ファイバ伝送における散乱補償本発明は、光ファイバ伝送における散乱（dispersion）補償に関する。光ファイバにおけるデータ伝送は、一般に、電力損失とパルス散乱とによって制限される。エルビウムをドープしたファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の登場により、第３の光通信ウィンドウ（波長が、約１．５５μｍ程度）において動作するシステムに対する損失制限は除去されたので、パルス散乱が、特に、将来の大容量で複数波長の光ネットワークにおける深刻な制限として、残っている。更に重要なことに、遠距離通信リンク用として既にインストールされているほとんどのファイバ（すなわち、標準的な非散乱シフトされたファイバ）は、１．３μｍの周囲では散乱ゼロを示し、従って、１．５５μｍの周囲では高い散乱（約１７ｐｓ／ｎｍ．ｋｍ（ナノメートル・キロメートル当たりのピコ秒））を示す。このファイバをより高いビット・レートにアップグレートするには、ＥＤＦＡの使用と動作波長の１．５５μｍへのシフトとがなされるが、その場合には、散乱補償が必要になる。複数の技術が提案されてきているが、例えば、レーザ・プリチャーピング（la ser pre-chirping）（後に掲げる参考文献１）、ミッド・スパン・スペクトル反転（mid-span spectral-inversion）（位相共役(phase-conjugation)）（参考文献２）、高度な散乱補償性を有するファイバの追加（参考文献３）、チャープされたファイバ格子（参考文献４から７）などが含まれる。チャープされたファイバ格子に特に関心が寄せられているが、その理由は、この格子は、コンパクトであり、低損失で、任意かつ調整可能（arbitrary and tunable）なプロファイルを有する高い負の散乱を与えるからである。別個の実験において、４５０ｆｓ（フェムト秒）のパルスが２４５ｍのファイバを介しての伝送の後で、成功裏に再構成されている（参考文献４）し、２０ｋｍに等しい散乱を有する格子と１ｋｍの標準的なファイバとが、制作されている（参考文献５及び６）。更に最近では、格子を用いて、１０Ｇｂｉｔｓ^-1（１秒当たりギガビット）で外部的に変調された実験において１６０ｋｍの標準的なファイバの散乱が補償されている。ただし、このケースでは、格子強度に関する情報は、与えられていない。光ファイバ伝送システムにおける散乱補償技術を向上させることは、恒常的な目標である。 Farre J 他による論文「光増幅器を備えた双方向通信システムの設計」（"Des ign of biderectional communication systems with optical amplifiers"，IEE E Photonics Technology Letters，April 1993，USA，vol．5，no．4，pages 42 5-427）には、光ファイバリンクの様々な位置での光増幅器の使用が開示されている。 Lauzon他による記事である「温度勾配によって線形にチャープされたファイバ・ブラッグ格子の実現及び特性化」（"Implementation and characterization o f fiber Bragg gratings Iinearly chirped by a temperature gradient"，Opti cs Letters，vol．19，no．23，1 December 1994，Washington US，pages 2027- 2029）には、表題が示唆するように、温度勾配をファイバ格子上に加えることによるチャープされたファイバ格子の製造が開示されている。英国特許ＧＢ−Ａ−２１６１６１２には、光ファイバ・リンクにおける散乱補償のためのチャープされたファイバ格子が開示されている。本発明は、光ファイバ伝送リンクと共に用い、直接又は間接の変調能力を有する光源と、光増幅器と、を有する光送信機であって、前記変調された光源の波長の範囲に亘って前記リンクの散乱特性に対して補償を提供するチャープされた格子を備えている光送信機を提供する。好ましくは、光増幅器は飽和モードで動作可能である。補償用の格子は、リンクの入力端部に配置するのが効果的である。その理由は、この位置であれば、光入力信号は、依然として比較的大きく、従って、比較的低い（insignificant）ノイズ・ペナルティが生じるからである。更に、格子の（補償された）出力が、飽和状態で動作している光増幅器にルーティングされる場合には、増幅器の出力パワーは、補償用格子の存在によって、有効に不変となる。当業者であれば、この場合の散乱補償は完全である必要はなく、単に格子の非線形な応答が伝送リンクの散乱特性に抗して作用することを理解するはずである。本発明は、また、光ファイバ伝送リンクと、前記リンクの入力端部に配置された光増幅器と、を有する光ファイバ伝送システムであって、前記リンクの前記入力端部に配置され、前記リンクの散乱特性に対する補償を提供するチャープされた格子を備えている光ファイバ伝送システムを提供する。次に、本発明を、次に挙げる添付の図面を参照し例を用いて説明する。図面においては、同じ部分は、同じ参照番号を用いて参照する。図１は、散乱補償光ファイバ伝送システムの概略図である。図２は、ＤＦＢ（分散フィードバック）レーザ送信機のスペクトルを概略的に図解している。図３ａから図３ｃでは、ファイバ格子の反射スペクトルの概略を、書かれたままで（図３ａ）、温度勾配を既存のチャープに付加されるように設定して（図３ｂ）及び温度勾配を既存のチャープを反転させるように設定して（図３ｃ）、概略的に図解している。図４ａから図４ｃでは、図３ａから図３ｃの格子の時間遅延を概略的に図解している。図５ａ及び図５ｂでは、５０ｋｍの標準的なファイバを介して伝送された後の約１０ｐｓで０．３１８ｎｍのスペクトルの半分の幅の信号のサンプリング・オシロスコープ・トレースを、補償なしの場合（図５ａ）と補償を行った場合（図５ｂ）とで、概略的に図解している。図６は、図１のシステムに対するビット・エラー・レート（ＢＥＲ）曲線を概略的に図解している。図７は、１０^-9ＢＥＲでの伝送ペナルティを、スパンの長さの関数として、散乱補償を行う場合と、散乱補償を行わない場合とで、概略的に図解している。請求の範囲１．光ファイバ伝送リンク（５０）６０）と共に用い、直接又は間接の変調能力を有する光源（２０）と、光増幅器（３０）と、を有する光送信機（１０、２０、３０、９０）であって、前記変調された光源の波長の範囲に亘って前記リンクの散乱特性に対して補償を提供するチャープされた格子（１０）を備えることを特徴とする光送信機。２．前記増幅器（３０）は、前記格子（１０）と前記伝送リンク（５０）６０）との間に配置されることを特徴とする請求項１記載の送信機。３．前記増幅器（３０）は、飽和モードで動作可能であることを特徴とする請求項２記載の送信機。４．前記格子（１０）は、ファイバ格子であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の中の任意の請求項に記載の送信機。５．前記格子（１０）は、反射ファイバ格子であることを特徴とする請求項４記載の送信機。６．前記チャープされた格子（１０）は、その上に非線形の格子が設けられている光ファイバの一部分に温度勾配を与えることによって形成され、前記温度勾配の変動は、前記設けられた格子の非線形の変動に抗して作用することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の送信機。７．前記温度変動は前記設けられた格子の前記非線形の変動を少なくとも否定し、それによって、前記設けられた格子とは逆の方向の非線形の変動を有する格子を発生することを特徴とする請求項６記載の送信機。８．前記光源（２０）の前記変調された光出力を受け取り、前記変調された光出力を前記チャープされた格子（１０）にルーティングし前記チャープされた格子からの光信号を出力ポートにルーティングするように接続された光サーキュレータ（９０）を備えており、前記光増幅器（３０）は、前記光サーキュレータの出力ポートからの光信号を受け取るように接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７の中の任意の請求項に記載の送信機。９．光ファイバ伝送システムであって、請求項１ないし請求項８の中の任意の請求項に記載の光送信機（１０、２０、３０、９０）であって、入力データに従属して光信号を発生するように動作可能な光送信機と、前記送信機によって発生される光信号を伝搬する光ファイバ伝送リンク（５０、６０）と、前記伝送リンクから出力される光信号を対応する電気データ信号に変換する光受信機（８０）と、を備えていることを特徴とする光ファイバ伝送システム。１０．光ファイバ伝送リンク（５０、６０）と、前記リンクの入力端部に配置された光増幅器（３０）と、を有する光ファイバ伝送システムであって、前記リンクの前記入力端部に配置され、前記リンクの散乱特性に対する補償を提供するチャープされた格子（１０）を備えていることを特徴とする光ファイバ伝送システム。１１．前記リンクの遠方の端部における光信号は、２００キロメートルよりも長いリンクにおいては、１０^-9のビット・エラー・レートで８．５デシベル未満の受信機（８０）における感度におけるペナルティを生じさせる散乱を有することを特徴とする請求項９又は請求項１０記載のシステム。１２．前記増幅器（３０）は、飽和モードで動作可能であることを特徴とする請求項９ないし請求項１１の中の任意の請求項に記載のシステム。１３．前記伝送リンクの出力と前記光受信機との間に接続された可変アッテネータを備えていることを特徴とする請求項９ないし請求項１２の中の任意の請求項に記載のシステム。【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年４月１日【補正内容】【図１】【図２】【図３】【図３】【図３】【図４】【図４】【図４】【図５】【図５】【図６】【図７】【図８】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者リーキー，ローレンスイギリス国サザンプトンエスオー２・４ジェイエイチ，ビターン・パーク，ノリス・ヒル，パインウッド

Claims

【特許請求の範囲】１．光ファイバ伝送システムであって、所定のビット・レートと信号波長において光信号を発生するように動作可能な光信号源と、前記信号源の第１の端部において接続されており、前記信号波長における散乱特性を有する光ファイバ送信リンクと、前記リンクにおいてシリアルに配置された光増幅器と、前記リンクの第２の端部において接続された信号受信機と、を備えており、前記リンクにおいて格子が接続されており、この格子は、前記リンクの前記散乱特性の少なくとも部分的な補償を提供する量だけチャープされ、前記補償は、前記リンクの前記第２の端部において、前記リンクの前記第２の端部における前記受信機の感度要件と互換性を有する信号を与えるものであることを特徴とする光ファイバ伝送システム。２．前記リンクの前記第２の端部における前記光信号は、２００キロメートルよりも長いリンクにおいて、１０^-9のビット・エラー・レートで８．５デシベル未満の受信機における感度のペナルティを生じさせる散乱を有することを特徴とする請求項１記載のシステム。３．前記光増幅器は飽和モードで動作可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシステム。４．前記チャープされた光ファイバの格子は、その上に非線形格子が刻印された光ファイバの一部分に温度勾配を加えることによって形成され、前記温度勾配によって生じる変動は、前記刻印された格子の非線形な変動に抗して作用することを特徴とする請求項１ないし請求項３の中の任意の請求項に記載のシステム。５．前記温度勾配は前記刻印された格子の前記非線形変動を少なくとも否定し、それによって、前記刻印された格子とは反対の方向（sense）の非線形変動を有する格子を発生することを特徴とする請求項４記載のシステム。６．光ファイバ伝送リンクと共に用いられる光送信機であって、直接又は間接の変調能力を有する光源と、前記変調された光源の波長の範囲に亘って前記リンクの散乱特性に対する補償を与えるチャープされた格子と、前記格子と前記伝送リンクとの間に配置され飽和モードで動作可能な光増幅器と、を備えることを特徴とする光送信機。７．光ファイバ伝送リンクと共に用いられる光送信機であって、直接又は間接の変調能力を有する光源と、前記変調された光源の波長の範囲に亘って前記リンクの散乱特性に対する補償を与えるチャープされた格子と、を備えており、前記格子は、その上に非線形格子が刻印されている光ファイバの一部分に温度勾配を与えることによって形成され、前記温度勾配によって生じる変動は、前記刻印された格子の非線形変動に抗して作用することを特徴とする光送信機。８．光ファイバ伝送リンクのための散乱補償装置であって、前記伝送リンクの光入力端部において接続可能なチャープされた格子を備えており、前記格子は、その上に非線形格子が刻印されている光ファイバの一部分に温度勾配を与えることによって形成され、前記温度勾配によって生じる変動は、前記刻印された格子の非線形変動に抗して作用することを特徴とする散乱補償装置。９．光ファイバ伝送システムであって、入力データに従属して直接又は間接に変調された光出力を発生する光源と、前記変調された光出力を受け取り、前記変調された光出力を反射タイプのファイバ格子にルーティングし、前記格子からの光信号を出力ポートにルーティングするように接続された光サーキュレータと、前記光サーキュレータの出力ポートから受け取られた光信号を増幅する光増幅器と、前記増幅器によって増幅された光信号を伝搬する光ファイバ伝送リンクと、前記伝送リンクから出力された光信号を対応する電気データ信号に変換する光受信機と、を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システム。１０．前記送信リンクの出力と前記光受信機との間に接続された可変アッテネータを備えることを特徴とする請求項９記載のシステム。１１．光ファイバ伝送システムであって、テスト・データを生じるビット・エラー・レート・テスト装置と、（直接又は間接の変調を用いて）テスト・データに従属して変調された光出力を発生する光源と、前記変調された光出力を受け取り、前記変調された光出力を反射タイプのファイバ格子にルーティングし、前記格子からの光信号を出力ポートにルーティングするように接続された光サーキュレータと、前記光サーキュレータの出力ポートから受け取られた光信号を増幅する光増幅器と、前記増幅器によって増幅された光信号を伝搬する光ファイバ伝送リンクと、前記送信リンクの出力における可変アッテネータと、前記アッテネータによって出力される光信号を対応する電気データ信号に変換する光受信機と、を備えており、前記電気データ信号は、前記ビット・エラー・レート・テスト装置によって前記テスト・データと比較され、この伝送システムのビット・エラー・レートを検出することを特徴とする光ファイバ伝送システム。１２．その上に非線形格子が刻印されている光ファイバの一部分に温度勾配を与えることによって形成されるチャープされた光ファイバ格子であって、前記温度勾配によって生じる変動は、前記刻印された格子の非線形変動に抗して作用することを特徴とするチャープされた光ファイバ格子。１３．光ファイバ伝送システムであって、光ファイバ伝送リンクと、前記リンクの入力端部に接続され前記リンクの散乱特性に対する補償を与えるチャープされた格子と、前記格子と前記送信リンクとの間に配置され、飽和モードで動作可能な光増幅器と、を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システム。１４．光ファイバ伝送システムであって、光ファイバ伝送リンクと、前記リンクの入力端部に接続され前記リンクの散乱特性に対する補償を与えるチャープされた格子と、を備えており、前記格子は、その上に非線形格子が刻印されている光ファイバの一部分に温度勾配を与えることによって形成され、前記温度勾配によって生じる変動は、前記刻印された格子の非線形変動に抗して作用することを特徴とする光ファイバ伝送システム。１５．前記格子がファイバ格子であることを特徴とする請求項１３又は請求項１４記載のシステム又は請求項６記載の送信機。１６．前記格子が反射ファイバ格子であることを特徴とする請求項１５記載のシステム又は送信機。