JPH11196045A

JPH11196045A - 光分散補償

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Publication number: JPH11196045A
Application number: JP10284832A
Authority: JP
Inventors: Lothar Benedikt Erhard J Moller; ベネディクトエルハルドジョセフモエラーロザール
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1997-10-07
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 1999-07-21
Anticipated expiration: 2018-10-07
Also published as: US6236495B1; DE69720450D1; CA2248477C; DE69720450T2; EP0909047A1; CA2248477A1; JP3613378B2; EP0909047B1

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバにおける分散補償のコストを低減
する。【解決手段】本発明は、一般に光通信の分野に関し、
特に、光ファイバにおける分散等の分散を補償する光通
信技術に関する。光分散の補償は、第１、第２及び第３
のポートを有する偏光ビームスプリッタと、分散補償フ
ァイバと、折り返し信号の偏光モードを変える第１の折
り返し手段と、第２の折り返し手段とで達成される。分
散補償手段の一方の端部は偏光ビームスプリッタの第３
のポートに接続され、他方の端部は第１の折り返し手段
に接続される。第２の折り返し手段は偏光ビームスプリ
ッタの第２のポートに接続され、偏光ビームスプリッタ
の第１のポートは入力及び出力を構成する。信号は分散
補償手段中を４回通過するので、分散補償手段の長さを
大いに減らすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に光通信の分
野に関し、特に、光ファイバにおける分散等の分散を補
償する光通信技術に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】レーザ
等の光源と光検出器を結合するのに光ファイバを使用す
る光通信システムは、今では、高速（例えば、ギガビッ
ト／秒データ速度）及び長距離（例えば、大西洋横断ま
たは太平洋横断）通信に広く使用されている。これらの
システムにとって、現在の開発状態に達するために克服
すべき多くの技術的問題がある。おそらく最も広く知ら
れている問題は、第１のシリカべースの光ファイバの損
失しやすい性質で引き起こされる。このようなファイバ
における損失は、ファイバ中の損失生成不純物の存在を
大いに減ずるファイバ製造技術の発達により、１ｄＢ／
ｋｍの１０分の１またはそれ以下のオーダーまで大いに
減少している。

【０００３】低損失光ファイバが開発された後、他のシ
ステムパラメータが、光通信システムのさらなる発達の
ために重要になっている。例えば、ファイバは色分散を
持っており、すなわち、放射線の伝播速度はその周波数
に依存する。固体レーザの形の狭帯域光源が開発されて
いる。これらのレーザは、典型的に、異なる速度で伝播
するいくつかの比較的近接したモードで放射する。マル
チモードの存在と色分散の存在は、データ伝送速度また
は伝送距離のどちらかに限られる。これらの問題を克服
するために、単一モードのみを発する分散帰還（ＤＦ
Ｂ）レーザ等の放射線源が開発されている。

【０００４】しかしながら、ＤＦＢレーザの単一モード
変調された光でさえ、色分散が存在する場合にパルスを
まき散らさせる有限の帯域幅を持っている。この問題を
解決する１つの方法は分散シフトされたファイバを開発
し、これは頭辞語ＤＳＦと呼ばれることがある。分散シ
フトされたファイバは、色分散が非常に少ないかまたは
まったくない領域を有する。しかしながら、このような
ファイバの使用はいくつかの欠点に悩まされる。まず、
レーザは、ファイバが色分散を持たない周波数で発する
ように選択されなければならない。次に、たいして分散
シフトされていないファイバがすでに取り付けられてい
る。

【０００５】ファイバ色分散を補償する他の技術は、分
散シフトされていないファイバによって付加される前述
の制限を克服する場合に望ましい。１つの技術は、送信
機と受信機間の伝送路の任意の地点に分散補償ファイバ
（ＤＣＦ）を挿入する。ファイバの長さは、一定の伝送
長さの分散補償を提供するように、したがって、延長さ
れた距離にわたる伝送またはより高いデータ速度の伝送
を可能にするように選択される。この方法は、ＤＣＦの
追加コストと、より重大なことに、このようなファイバ
によって導入される損失に悩まされる。これらの損失
は、少なくともシステムファイバの損失に匹敵し、シス
テム能力を制限する。

【０００６】ＥＰ０６５８９８８Ａ１から、Ｄ
ＣＦのコストを低減すると共にＤＣＦで導入される損失
を補償する装置が知られている。この装置は、少なくと
も第１、第２及び第３のポートを有する光サーキュレー
タを備えている。また、この装置は、折り返し手段と、
折り返し手段を第２のポートに接続するＤＣファイバ等
の分散補償導波路も備えている。サーキュレータには増
幅器が接続される。増幅器は、ポンプレーザと、マルチ
プレクサと、ドープされたファイバとを備えている。ポ
ンプレーザはマルチプレクサに接続され、ファイバ増幅
器は折り返し手段とサーキュレータの第２のポートの間
に接続されている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の目的
は、光分散の補償装置を提供することにある。また、本
発明の目的は、光分散補償のコストをさらに低減するこ
とにある。

【０００８】本発明の第１の態様によれば、光信号を上
記通信システムから分散補償手段に結合し、第１の時間
の間上記分散補償手段中を通過させるステップと、上記
光信号を上記分散補償手段中を第２の時間の間折り返し
通過させるステップとからなり、光通信システム中を通
過する上記光信号の光分散を補償する方法であって、上
記光信号を、上記通信システムに折り返し結合させる前
に少なくとも第３の時間の間上記分散補償手段中を折り
返し通過させるステップを含むことを特徴とする方法が
提供される。

【０００９】本発明の第２の態様によれば、光信号を上
記通信システムから分散補償手段に結合し、第１の時間
の間上記分散補償手段中を通過させる入力手段と、上記
分散手段に接続され、上記光信号を上記分散補償手段中
を第２の時間の間折り返し通過させる第１の折り返し手
段と、上記光信号を上記通信システムに折り返し結合す
る出力手段とからなり、光通信システム中を通過する上
記光信号の光分散を補償する装置であって、上記入力手
段に接続され、上記光信号を、上記光信号が上記出力手
段まで通過する前に、少なくとも第３の時間の間上記分
散補償手段中を折り返し通過させる第２の折り返し手段
を含むことを特徴とする装置が提供される。

【００１０】本発明の利点は、光伝送線の分散を補償す
るのに必要とされる分散補償ファイバの長さにおけるさ
らなる低減が可能となることである。特に、この目的
は、光分散の補償装置であって、第１、第２及び第３の
ポートを有する偏光ビームスプリッタと、分散補償手段
と、折り返し信号の偏光方向を変える第１の折り返し手
段と、第２の折り返し手段とを備えた装置を提供するこ
とによって達成される。分散補償手段の一方の端部は偏
光ビームスプリッタの第３のポートに接続され、他方の
端部は第１の折り返し手段に接続される。第２の折り返
し手段は偏光ビームスプリッタの第２のポートに接続さ
れる。偏光ビームスプリッタの第１のポートは、異なる
偏光モードの入力及び出力信号のための装置の入力及び
出力を形成する。

【００１１】好適な実施例では、第１、第２及び第３の
ポートを有する光サーキュレータが、その第２のポート
で偏光ビームスプリッタの第１のポートに接続される。
光サーキュレータの第１及び第３のポートは、光伝送線
を形成する光ファイバに接続される。

【００１２】本発明は、以下の詳細な説明からより十分
に理解され、本発明のさらなる適用範囲が明らかになる
だろう。しかしながら、この詳細な説明は例示としての
み与えられる、なぜなら、本発明の精神及び範囲内にあ
る種々の変形及び修正は当業者に明らかになるだろうか
らである。以下の詳細な説明は、本発明による装置の概
略図を示す２つの図面を伴う。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に示されているのは、送信機
Ｌ１乃至Ｌｎと、光マルチプレクサ１と、光サーキュレ
ータ２と、偏光ビームスプリッタ４と、分散補償手段５
と、第１の折り返し手段６と、第２の折り返し手段３
と、受信機９と、上述の構成要素を相互接続する光ファ
イバＡ乃至Ｆである。

【００１４】送信機Ｌ１乃至Ｌｎは、典型的には半導体
レーザからの放射線を変調した光信号を提供する。光マ
ルチプレクサ１は特に波長選択可能なマルチプレクサと
することができる。光マルチプレクサ１は送信機Ｌ１乃
至Ｌｎの信号を合成する。サーキュレータ２は第１のポ
ート２１、第１のポート２２及び第３のポート２３を有
する。受信機９は、特に、光デマルチプレクサと、放射
線を検出して電気信号に変換する光検出器とから構築す
ることができる。図示の光ファイバＡ乃至Ｆはシリカベ
ースの単一モードファイバとすることができる。ファイ
バの特性は光信号の波長に依存する。

【００１５】偏光ビームスプリッタ４は、第１の偏光モ
ード、例えばＴＥモード、の光信号または放射線を、第
１のポート４１を介して第３のポート４３に通したり、
第３のポート４３を介して第１のポート４１に通したり
することができる。偏光が９０度回転している、例えば
ＴＭモードの光信号または放射線は、その第１のポート
４１またはその第３のポート４３のどちらかから第２の
ポート４２に通される。第１及び第２の折り返し手段６
及び３は、各々、ファイバＦ及びＤに書き込まれる誘電
体ミラーまたは回折格子で作ることができる。折り返し
手段６及び３としてのリニアまたはチャープド（Ｃｈｉ
ｒｐｅｄ）回折格子の使用は本発明の範囲内にある。

【００１６】第１の折り返し手段６は、さらに、印加さ
れた信号または放射線の偏光を９０度回転させるファラ
デー回転子７を含む。第１の折り返し手段６のミラーま
たは回折格子８と、ファラデー回転子７は、別々の独立
した構成要素とするかまたは１個の構成要素にそれらの
機能を結合して一体にするかのどちらでも良い。分散補
償手段５は分散補償ファイバ（ＤＣＦ）とすることがで
きる。必要とされるＤＣＦの長さは、それ自身の特性
と、光ファイバＡ及びＢの長さ及び特性とによって決ま
る。原理的に、ＤＣＦの長さが、光伝送線を形成する光
ファイバＡ及びＢの分散が完全に補償されるように選択
されることは技術上周知である。本発明のために必要な
ＤＣＦの長さは以下から明らかになるだろう。

【００１７】上述したように、光信号は、送信機Ｌ１乃
至Ｌｎと光マルチプレクサ１で発生する。送信機Ｌ１乃
至Ｌｎ内で、レーザは変調された放射線を提供する。レ
ーザの放射線は好適な偏光モードを有していることが知
られている。送信機Ｌ１乃至Ｌｎの放射線が１つだけの
偏光モード、例えばＴＥモード、を有していることを保
証するために、偏光コントローラまたは偏光維持ファイ
バを使用することができる。マルチプレクサ１が、上述
の仕方で発生した送信機Ｌ１乃至Ｌｎの信号を合成した
後、光信号は光ファイバＡに結合される。光ファイバＡ
は光サーキュレータ２の第１のポート２１に接続され、
光サーキュレータ２は、光信号を、光サーキュレータ２
の第２のポート２２に接続されている光ファイバＣに結
合する。光ファイバＣの他方の端部は偏光ビームスプリ
ッタ４の第１のポート４１に接続されている。

【００１８】上述したように、予め決められた偏光モー
ドＴＥを有する光信号は偏光ビームスプリッタ４を通過
し、偏光ビームスプリッタ４の第３のポート４３に接続
されている光ファイバＥに結合される。光ファイバＥの
他方の端部は、他の光ファイバＦで第１の折り返し手段
６に接続されているＤＣＦ５に接続されている。また、
ＤＣＦ５を偏光ビームスプリッタ４の出力４３と第１の
折り返し手段６の入力に直接接続することも可能であ
る。

【００１９】光信号は第１の折り返し手段６のミラー８
で反射され、その偏光が、第１の折り返し手段６の一部
であるファラデー回転子７で、第２の偏光モードＴＭま
で９０度だけ回転される。光信号は再びＤＣＦ５を通過
し、第３のポート４３を介して再び偏光ビームスプリッ
タ４に到達する。光信号の偏光モードは第１の折り返し
手段６のファラデー回転子７で変更されるので、光信号
は、偏光ビームスプリッタ４の第２のポートに接続され
ている光ファイバＤに結合される。

【００２０】光ファイバＤの他方の端部は、光信号を反
射する第２の折り返し手段３に接続されている。光信号
は、その第２のポート４２から再び偏光ビームスプリッ
タ４に入り、第３の時間の間ＤＣＦ５を通過する。

【００２１】第１の折り返し手段６において、光信号は
ミラー８で再び反射され、その偏光がファラデー回転子
７で第２の時間の間９０度だけ回転され、その結果、光
信号の偏光モードは再びＴＥになる。

【００２２】光信号は第４の時間の間ＤＣＦを通過し、
次に、偏光ビームスプリッタ４中を第３のポート４３を
介して第１のポート４１まで通過する。光信号は、光フ
ァイバＣによって光サーキュレータ２の第２のポート２
２に結合される。

【００２３】光サーキュレータ２は、光信号を、その第
３のポート２３に接続されている光ファイバＢに結合す
る。最終的に、光信号は、さらなる処理のために受信機
９で受信される。

【００２４】上記の説明からわかるように、本発明のた
めに必要なＤＣＦ６の長さは、通常必要とされている長
さの４分の１か、または上述のＥＰ０６５８９８
８Ａ１に説明されているように最新技術から知られてい
るような長さの半分だけになっている。

【００２５】光信号は異なる偏光モード状態でＤＣＦを
４回通過するので、９０度だけの偏光の回転のため、Ｄ
ＣＦ５で生じる偏光モード分散の補償が達成されること
が他の利点である。

【００２６】ＤＣＦ５で生じる光信号の損失を補償する
ために、ファイバ増幅器、例えばエルビウムドープ型フ
ァイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を使用することができる。１
つまたはそれ以上のファイバ増幅器を、光信号の通路に
沿って、例えば光ファイバのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ及びＦ
で示される位置のどこにでも挿入することができる。ま
た、任意の位置５１でＤＣＦ５を切断し、切断されたＤ
ＣＦ５の２つの部分を接続するようにファイバ増幅器を
配置することも可能である。他に可能なのは、ＤＣＦ６
に光を注入することによりファイバ増幅器としてＤＣＦ
自体を使用することである。また、このような増幅器は
ラーマンファイバ増幅器とも呼ばれている。

【００２７】また、位置Ｄ，Ｅ，Ｆまたは５１のどこで
も偏光感応フィルタを挿入し、伝播路に沿ってパワーレ
ベルを等しくすることが効果的である。

【００２８】上記のものは単方向信号伝送を説明してい
る。しかしながら、本発明は図２に示される双方向伝送
にも適用可能であることが明らかである。示されている
のは、光サーキュレータ２の第１のポート２１及び第３
のポート２３に接続されている送信機１０及び１１であ
る。送信機１０及び１１は、それぞれ、第１の送信機及
び第２の受信機と、第１の受信機と第２の送信機を備え
ている。送信機及び受信機は、明快にするために個別的
に示されていない。双方向伝送のために、光サーキュレ
ータ２は４つのポートを必要とし、第４のポート２４
は、さらに、偏光ビームスプリッタ４′と、ＤＣＦ５′
と、折り返し手段３′及び６′からなる第２の装置を接
続するのに使用されるが、上記に説明した装置は第２の
ポートに接続されている。より詳細にするために、ＥＰ
０６５８９８８Ａ１の参照を行うことができ
る。

【００２９】例として、本発明は、波長分割多重化（Ｗ
ＤＭ）で合成された複数の単一信号からなる光信号を用
いて説明されている。本発明は、ＷＤＭに限らず、他の
光信号にも適用可能であることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の概略図を示す。

【図２】本発明による装置の概略図を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通信システムからの光信号を分散補償手
段に結合し、上記分散補償手段中を第１の時間の間通過
させるステップと、上記光信号を上記分散補償手段中を第２の時間の間折り
返し通過させるステップとからなる光通信システムを通
過する光信号の光分散を補償する方法であって、上記光信号を、上記通信システムに折り返し結合する前
に少なくとも第３の時間の間上記分散補償手段中を折り
返し通過させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】請求項１記載の方法において、前記光信
号を前記第２の時間の間前記分散補償手段中を通過させ
る前に前記光信号の偏光を回転させるステップを含むこ
とを特徴とする方法。
【請求項３】請求項１または２記載の方法において、
前記光信号を第４の時間の間前記分散補償手段中を逆戻
り通過させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】請求項３記載の方法において、前記光信
号を前記第４の時間の間前記分散補償手段中を逆戻り通
過させる前に前記光信号の偏光を回転させるステップを
含むことを特徴とする方法。
【請求項５】請求項３または４記載の方法において、
前記光信号を前記第４の時間の間前記分散補償手段中を
通過させた後に前記通信システムに逆戻り結合するステ
ップを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】分散補償手段と、通信システムからの光信号を上記分散補償手段に結合
し、第１の時間の間上記分散補償手段中を通過させる入
力手段と、上記分散補償手段に結合され、上記光信号を第２の時間
の間上記分散補償手段中を折り返し通過させる第１の折
り返し手段と、上記光信号を上記通信システムに逆戻り結合する出力手
段とからなり、光通信システム中を通過する光信号の光
分散を補償する装置であって、上記入力手段に結合され、上記光信号を、上記出力手段
まで通過する前に、少なくとも第３の時間の間上記分散
補償手段中を折り返し通過させる第２の折り返し手段を
含むことを特徴とする装置。
【請求項７】請求項６記載の装置において、前記入力
手段は偏光ビームスプリッタからなることを特徴とする
装置。
【請求項８】請求項７記載の装置において、前記偏光
ビームスプリッタは第１、第２及び第３のポートを有す
ることを特徴とする装置。
【請求項９】請求項８記載の装置において、前記第１
のポートは前記入力手段及び前記出力手段を構成するこ
とを特徴とする装置。
【請求項１０】請求項８または９記載の装置におい
て、前記第１の折り返し手段はファラデー回転子及びミ
ラーからなることを特徴とする装置。
【請求項１１】請求項１０記載の装置において、前記
ファラデー回転子及びミラーは結合して単一構成要素に
一体化されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】請求項１０または１１記載の装置にお
いて、前記ファラデー回転子は、前記光信号の偏光を回
転させて、回転光信号を形成することを特徴とする装
置。
【請求項１３】請求項１２記載の装置において、前記
第２の折り返し手段は前記偏光ビームスプリッタの前記
第２のポートに接続されることを特徴とする装置。
【請求項１４】請求項１３記載の装置において、偏光
ビームスプリッタは、前記回転光信号を前記第３のポー
トから前記第２のポートを介して前記第２の折り返し手
段中に通過させることを特徴とする装置。
【請求項１５】請求項１４記載の装置において、前記
回転光信号は、前記第２の折り返し手段によって前記偏
光ビームスプリッタの前記第２のポートに折り返すこと
を特徴とする装置。
【請求項１６】請求項１５記載の装置において、前記
回転光信号は、前記偏光ビームスプリッタの前記第２の
ポートから前記第３のポートに通過し、次いで、前記第
３の時間の間前記分散補償手段中を通過することを特徴
とする装置。
【請求項１７】請求項１６記載の装置において、第３
の時間の間前記分散補償手段を通過した後、前記回転光
信号は、ファラデー回転子によって第２の時間の間回転
され、第２の回転光信号を形成することを特徴とする装
置。
【請求項１８】請求項１７記載の装置において、前記
回転光信号は第４の時間の間前記分散補償手段中を通過
することを特徴とする装置。
【請求項１９】請求項１８記載の装置において、前記
第２の回転光信号は、前記偏光ビームスプリッタの前記
第３のポートから前記第１のポートに通過することを特
徴とする装置。