JPS5911045A - 光伝送方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は光信号の伝送に関する。特に、誘電導波路に沿
って伝送される方法および装置、光ファイバに伝送され
るディジタル光通信方法および装置、さらには、誘導ブ
リユアン散乱を抑圧する光伝送方法および装置に関する
ものである。

ここでは、「光学」、「光」およびこれに関連する術語
は、可視光線の波長のより広いスペクトルの範囲におけ
る電研波に関して広い意味で定義される。

〔発明の背景〕

光通信システムでは、通信情報に従って変調された光は
、誘電導波路（さらに狭義には光ファイバ）に沿って伝
送される。現在では光通信システムの大部分は、光電気
通信システムが顕著な例であるが、非コヒーレント光と
ディジタル情報を搬送する直接輝度変調との組合せが採
用されている。

帯域幅の利用、伝送帯域幅、適切な変調技術の選択、お
よび受信器感度等に関して、伝送用コヒーシン１−光を
使用するようにして、相当な利益がもくろまれている。

伝送用非コヒーレン］・光を使用する異なる光通信シス
テムやコヒーレント光を使用するシステム（以下、「コ
ヒーシン１−システム」という）では、狭い光線幅（光
波長のスベク１−ルが狭いことを言う）の光源を使用し
なければならず、特に長距離通信では一般的に低損失の
単一モードの光ファイバが誘電光導波路として使われて
いる。

例えばレーザー光源から発せられた狭い光線幅の光が、
光ファイバ、特に低１１つ失の光フアイバ内に入射する
と、闇値以上の出力となり、誘導ブリユアン散乱（Ｓｔ
ｉｍｕｌａｔｅｄ　Ｂｒ１ｌｌｏｕｉｎ　Ｓｃａｔｔｅ
ｒｉｎｇ以下ｒＳＢＳＪという。）が光フアイバ内で生
じる。このことは１、例えば次の文献に記載がある。

ＲＧ　Ｓｍ１ｔｈ、　”　０ｐｔｉｃａｌ　Ｐｏｗｅｒ
　ｌｌａｎｄｌｉｎｇ　Ｃａｐａｃｉｔｙｏｆ　Ｌｏｗ
　Ｌｏｓｓ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｒｅｓ　ａｓ　Ｄ
ｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙＳｔｉｍｕｌａｔｅｄ　Ｒａ
ｍａｎ　ａｎｄ　Ｂｒ１ｌｌｏｕｉｎ　Ｓｃａｔｔｅｒ
ｉｎｇ　”　。

八ｐｐｌ　　Ｏｐｔ、　　１９７２．　　ＩＩ　　、　
　２４８９−２４９４頁　；Ｅ　Ｐ　Ｉｐｐｅｎ　ａｎ
ｄ　ＲＩＩ　５ｔｏｌｅｎ、　　”　Ｓｔｉｍｕｌａｔ
ｅｄ　Ｂｒ１−１１ｏｕｉｎ　　Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ
　　ｉｎ　　０ｐｔｉｃａｌ　　Ｆｉｂｒｅｓ　　”　
　＋　　八ｐｐｌＰｂｙｓ　Ｉ、ｅｔｔ、　Ｖｏｌ　２
Ｌ　Ｎｏ　１１．　ｌ　Ｉ）ｅｃ　１９７２；”　０ｐ
ｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｒｅ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａ
ｔｉｏｎｓ”、　１９７９゜八ｃａｄｅｍｉｃ　　Ｐｒ
ｅｓｓ、　　Ｎｅｗ　　Ｙｏｒｋ　　（ＵＳ）　　＋　
　ｅｄ　　Ｓ　　Ｅ　　Ｍｉｌｌｅｒｅｔ　ａｌ、　Ｃ
ｈａｐｔｅｒ　５”　Ｎｏｎ　Ｌｉｎｅａｒ　Ｐｒｏｐ
ｅｒｔｉｅｓ　ｏｆＯｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｒｅｓ”、
　１２５−１５０頁、５．３節；Ｐ　Ｌａｂｕｄｄｅ　
ｅｔ　ａｌ＋　”　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｆ　
ＮａｒｒｏｗＢａｎｄ　ｌｌｉｇｈ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌａ
５ｅｒ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　Ｔｈｒｏｕｇｔ＋　０ｐ
ｔｉ−ｃａｌ　Ｆｉｂｒｅｓ″＋　０ｐｔｉｃｓ　Ｃｏ
ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、　Ｖｏｌ　３２゜Ｎｏ　３
．　Ｍａｒ　１９８０．３８５３９０頁；Ｎ　Ｕｅｓｕ
ｇｉ　ｅｔ　ａｌ、　　”　Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｓｉｎｇ
ｌｅ　ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｎｐｕｔ　Ｐｏｗｅｒ　ｉ
ｎ　ａ　Ｌｏｒ＋ｇＯｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｒｅ　Ｄｅ
ｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙ　Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ　Ｂｒ１
ｌｌｏｕｉｎ　Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ″、　Ｅｌｅｃ−
Ｌｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、　２Ｂ　Ｍａｙ　１
９８１＋　Ｖｏｌ　１７＋　Ｎｏ　１１゜これらの文献
によれば、ＳＢＳは前進する光波を逆方向に移行する光
波に変換するとともに、周波数偏移をも引き起す誘導散
乱のプロセスである。

前述の闇値以上の出力の光が発せられると、散乱量はフ
ァイバを通って前方に伝播する光が発射光にほとんど影
響されなくなるまで、急激に増加する。伝播光の減少に
加えて、ＳＢＳは、多数の周波数への偏移現象、レーザ
光の後方結合光の増加、および出力光がさらに大きいと
きには、光ファイバの物理的なＩＤ傷などの不都合を引
き起４゛。

狭い光線幅の光源を使用することが強制されるｍｌヒー
レントソステムには非富に重要であるが、Ｓ　ＢＳはも
ちろんコヒーレントシステムに限定されない点に注目す
べきである。むしろＳＢＳは光線幅、発射出力、光導波
路の特性等が適当な条件を充たすときはいつでも生し得
る。

Ｓ　Ｂ　Ｓは光導波路に起こり得る非線型プロセスのう
ちの一つであり、一般的に広い光線幅では狭い光線幅よ
り重要性が劣る。しかしそれでもその闇値は他の非線型
プロセスの闇値より通當低いため、ＳＢＳは光伝送シス
テムに重大な制限を与えると考えられてきた（前記文献
参照、特にＲＧＳｍｉｔｈ、　Ｐ　Ｌａｂｕｄｄｅ、　
ａｎｄ　Ｎ　Ｕｅｓｕｇｉ参照）。この制限は、明らか
に実用最大入カバソーを限定するものであり、すでに余
されているよう乙こ、コヒーレントシステムに線幅の大
きい光を選択する自由度を制限するものである。

前記引用文献の大部分が」１記入力パワーについて多く
の検問を行っていないばかりか、ＳＢＳの闇値について
はこの制限に（Ｉち勝つためのｉｌ１輪をしていない。

例えば、」二記のＮウニスギ他の文献では、近赤外線の
範囲で数ｍＷの低入力により、長い単一モートのシリカ
ファイバーでＳＢＳが発生することを記述している。し
かし、彼等の研究はコヒーレントシステムにおけるＳＢ
Ｓの重要性に着目しながらも、その救済策につい−ζは
示唆がない。

〔発明の目的〕

本発明は、誘電導波路の光伝送でＳＢＳの悪い影響を受
けることのない光伝送方法および装置を提供することを
目的とする。

本発明の他の目的は、誘電導波路の光伝送でＳ１３３を
効果的に抑圧する技術を提供することにある。

さらに本発明の目的は、誘電導波路の光伝送でＳＢＳを
抑圧した光伝送方法および装置を提供することにある。

本発明は、さらに光ファイバその他の誘電導波路に、高
いパワーの光信号を伝送することができるようにして、
その伝送路の中継間隔を増大させることを目的とする。

〔発明の特徴〕

本発明の第一の特徴は、誘電導波路に光信号を伝送する
方法であって、一つ以上の狭い光線幅の光源から発する
高いパワーの光を人力する方法を備え、この光は誘電導
波路の中で生じるＳＢＳが十分に抑圧されるようｔこ、
その位相角度が時間とともに変化するように構成された
とごろにある。

本発明の他の特徴は、誘電導波路に光信号を伝送する装
置であって、一つ以上の狭い光線幅の光源と、この光源
の出力光を入射する光ファイバとを備え、この出力光は
誘電導波路の中で生じるＳＢＳが十分に抑圧されるよう
に、その光波の位相角度が時間と共に変化するように構
成されたごとを特徴とする。

この「高いパワー」と「狭い光線幅」なる語は、ここで
はその光信号が伝送される誘導先導波路で、ＳＢＳが生
起するに十分な程度に光エネルギーが大きく、かつ光波
長のスペクトルが狭いことを意味する。この程度は数値
で表示することは困難であり、個々の条件に基づいて実
験的に定義されるべき性質のものである。

実験を施行するための幼君としては次の観察によること
である。与えられた光導波路と波長に対して線幅を狭め
ることは通寓、ＳＢＳが明確になるパワー引下げが（＝
Ｊ随する。ＳＢＳが明確になるそのパワーに加えて、誘
電導波路の特性と動作波長とがそれに関係する。従って
、長い低損失ファイバは一般に、ＳＢＳに弱い、そして
ＳＢＳの闇値は波長増とともに減少する傾向がある。

十分な誘導ブリユアン散乱の抑圧に必要な位相角の時間
変化にも試行錯誤による実験が必要である。このような
実験を設計可能にするためにはその方法として直接また
は解析的に今後さらに特別な検Ｒ・Ｉが必要であること
が明らかとなろう。

実験を施行するための手助けは理論的モデルによって得
られるであろう。幸いなことに、光導波路としてもっと
も一般的なものは単一モート光ファイバであり、波長に
対して一つ以上の伝送損失最小点があり、そして一つ以
−りの狭い光線幅の光源は伝送損失最小点の近傍で動作
するように調整することができる。多分それぞれの光源
は、１ｔｔｍより長い波長で動作するように調整される
であろう。

本発明は、例えば１個以上の狭い光線幅の光源の組合わ
せ、１．２μｍないし１．７μｍの赤外線範囲であって
、ＦＷＨＭ（全幅半最大）線幅がＩＭｌｌｚより小さく
単一モードのシリカ・ファイバに適応される。シリカ光
ファイバはしばしば１．３μｍ、１０００ｍまたは双方
で、吸収損失最低０．５　ｄＢ／　ｋｍかそれ以下とな
る。ｌＯｍＷ以上の本発明に関する高パワー光波は具合
良くファイバに入力できる。

１０に所以上の連続ファイバ長は効率良く用いられる。

そのような周波数で低い吸収損失を有するファイバの長
い波長における動作には（ｃｏｍｐａｒｅ　Ｇｏｏｄｍ
ａｎ、Ｓｏｌ、５ｔａｔｅ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ　　１９７８＋２＋１２９−１３７
　）可能な中継区間の長さはｉ１１當この長さより大き
いであろう。連続的放射に対するＳＢＳ闇値と本発明に
関係して都合良い最小パワーとは一般により小さいであ
ろう。例えばそのようなファイバ点してはフッ化ガラス
ファイバまたはその類似品であり、それらは明らかに波
長３１ｔｒｎまたは以上で動作するである・う。

さらに本発明は情報を伝送する方法を提供する。

すなわち一つないしそれ以上の狭い光線幅の光源から高
いパワーの光搬送波を光ファイバに伝送するように構成
され、そして伝送される情報によりその搬送波は変調さ
れ、しかもその変調された搬送波は誘導ブリユアン散乱
を抑制するように、その位相が時間とともに変化するよ
うに構成されたことを特徴とする。

本発明はさらに一つまたはそれ以上の狭い光線幅の光源
と、変調手段と光ファイノ＼とを備え、上記光源または
手段は、光フプイ）＜に高いパワーの情報変調した光搬
送波を送入するように構成され、その搬送波の位相は誘
導ブリユアン散乱が十分抑制されるように時間とともに
変化させることを特徴とする。

ここで言う位相角度の変化には、変調による位相角度の
変化をも含む。

またこの明細書を通して「変調」という言葉には、当然
゛ｋｅｙｉｎｇ”も含まれるように理解すべきである。

“”　ｋｅｙｉｎｇ”は変調の特殊な場合で広くディジ
クル情報伝送に使われている。幸いそのような）般送波
の復調はコヒレントに行われる。

本発明は特に高速のピットレー１・で光）Ｍ送波のバイ
ナリ位相遷移変調（ＰＳＫ）を行う、ディジタル情報の
伝送に適している。この場合、効率的なＳＢＳの抑圧が
位相シフトのキーイングにより実行することができる。

その位相う・フトの深さは（２ｎ＋１）πで、ｎは０ま
たは整数である。または位相シフトをπの奇数倍に近く
に設定することにより、９ＪＪ果的なＳＢＳの抑圧を行
うことができる。

本発明は同様に高速ピットレー１・のバイナリ周波数遷
移変調（Ｆ　Ｓ　Ｋ）によるディジタル伝送に適してい
る。この場合、周波数シフトを大きくすることにより、
十分良好なＳＢＳ抑制を行うことができる。ＰＳＫとＦ
ＳＫの２つの場合の施行実験が以下に記述されている。

これらの実験は、与えられたピットレート、入射光パワ
ー、光線幅、ファイバに対して、いかに（２ｎ　＋　１
　）　πに近いＰＳＫを行い、十分にＳＢＳを抑制でき
るか、いかに周波数シフトを大きくすることができるか
に答えている。これらの実験ではＳＢＳは光ファイバの
出力光および反射光によって観測された。

本発明は次の２つの特徴がある。すなわち、ピットレー
１・が１００　Ｍｂｉｔ／　ｓ以上のとき、特に、１Ｇ
ｂｉｔ／ｓ以上のときに有効である。さらに実際上非密
に低いビット比には応用できない。考察によれば、効果
がある低いビットレート り、それは例えばＰＳＫまたばＦＳＫでｌ　　ｂｉｔ／
ｓである。

」−記の２つの場合、変調技術そのものは、搬送波の位
相に変化を与えることをベースとしていて１’ｉ　報変
調が十分なＳＢＳの抑圧に使われているであろう。しか
しこれは勿論、（；Ｊ月情報変調使用の可能性や付力旧
西値を本発明のＳＢＳ抑圧に加えることを妨げるもので
ない。

しかしもし振幅変調（例えば八Ｍｒ’ＬＩＴＵＩＩＥ　
ＳＩＩＩＦＴＫＥＹＩＮＧ，　Ａ　Ｓ　Ｋ　）を伝送情
報に応して用いる場合には、そのときの１ｎ報変調は一
般にＳＢＳの抑圧を行う効果は少ない。それは例えば、
ＡＳＫシステムにおいては、ＳＢＳ闇値は平均的の点灯
のパワーより、あるいは連続波の光源パワーよりはるか
に大きいからである。もし、なんらかの理由でそれ自体
ではＳＢＳを抑圧することができない位相または周波数
変調を利用することが望まれるときに、同様の問題が発
生ずる。

従って本発明は、周期的に駆動される光位相変調器を使
用して、例えばレーザ光源と光ファイバとの間に情報変
調の変調に加えて位相を変調する手段を設け、それによ
り十分なＳＢＳ抑制を得る方法を提供する。これには、
正弦波、あるいは方形波その他の各種の変調波形が使用
できる。

光信号あるいは光搬送波に、周波数（波長）の異なる複
数の信号周波数成分゛を加えると、等価的にその光信号
の位相角度が回転することになるので、これを利用して
本発明を実施することができる。

最初の実験は情報信号による変調を用いることなく、周
期的に変化する位相変調器あるいは特性が設定された搬
送波を使用し一ζ行われ、有効性が確認された。これら
の実験によりＳＢＳ抑制のために与えられる入射光パワ
ー、光ファイバ、光線幅、位相変調パラメータまたは所
要の周波偏移などを決定するために役立つ。さらに一つ
の論理的モデルが実験を誘導するために使われた。

多数の周波数の異なる成分を含む搬送波は、単一の光源
から発生できる。例えばわずかに異なる波陸の２つの長
手モードで作動する単一レーザを総合的モードビート効
果をもって変調する場合などである。多くはその電源を
変調することが適当である。この代わりに２つあるいは
それ以上の単一周波レーザを同時に使用することもでき
る。

搬送波を情報変調することは周波数成分を付加した後で
あろうと前であろうと、さらには同時である・うと有効
である。この最後の情報変調と周波数成分のイて１加を
同時に行う方法は便利である。これは例えば、単一光源
の電源を振幅変調する方法などにより実現することがで
きる。

複数の異なる周波数成分を含むように変調された搬送波
の復調は、それらの周波数のうちの一つについて、コヒ
ーレント検波帯域幅がビート周波数より小さい検波器を
用いて行うことができる。

この場合は伝送された光パワーの半分だけがデータ伝送
に有効であり、従って’ＪＪ率は３ｄＢ減となる。

しかし古い提案であるコヒーレント振幅変調方式と比べ
れば、このＡＳＫシステムはＳＢＳを抑圧したことによ
り高い入力パワーを使用することができ、中′相間隔を
一Ｉｉｆ大きくする能力を持つものである。

周期的に変化する位相変調器により変調されたｌｕｌｌ
送波、あるいは複数の周波数成分が（く１加されたｌｉ
ｔ！送波を利用Ｊる他の方法は、周波数または位相の変
調された情報を含む別の波の復調のために、光学的な位
相の基準として利用することである。

ある周波数変調あるいは位相変調方式では、一つの光学
的な位相の基準として、ｔｌｌｌ送波の成分を同時に送
信することが必要である。本発明はある条件のもとでは
、そのよ・うな搬送波はＳＢＳを大きく改善することが
あることを見出した。

周期的に変化する位相変調された光あるいは複数の周波
数成分を含む光は、通信に限らず連続的な光の伝送にも
利用することができる。

（以下重置余白） 〔実施例による説明〕 さらに詳しくは以下に実施例および図面により説明する
。

第１図におジノるＳＢＳを検出するための実験装置は、
レーデ−光源１、テストファイバ４、電力または周波数
モニタ用装置７．８および９から構成される。レーザ光
源１は１．３１９　／Ｉ　ｍの単一波長のＮｄ：ＹＡＧ
レーザである。可変減衰器２はレーザー光源１からファ
イバ４に入力する光を減衰させるものである。偏光フィ
ルタ５とＶ４波長の厚板６がレーザー光＃ｉｌと光ファ
イバ４との間に介装される。

装置８および９は、較正したＧｅ光ダイオード電力モニ
タであり、テストファイバ４を通過する光の周波数スペ
クトルをモニタするファブリ・べｔコ（Ｆａｂｒｙ−Ｐ
ｅｒｏｔ　）干渉計である。

ここで第２図ないし第５図に示すように、次の研究実験
がＳＢＳとその抑圧のために実施された。

〔実験ｌ〕

連続単周波のＮｄ”　：　　ＹＡＧ　（イノ１〜リウム
　アルミニウム　ガーネット）レーザーの１．３１９μ
ｍ遷移が用いられた。このレーザーは単一長手モートと
回折除去、ＴＥＭｏｏ横手モードにて出力電力は約１０
０ｍＷを生じた。レーデ−出力光の光線幅は自由スペク
トラム範囲で３００ＭＩＩｚ走査型共焦点ファブリ・ペ
ロ干渉δ１により測定され、装置の分解能は、１．５Ｍ
Ｈ２より小さい。これは自然ブリユアン線幅ΔνＢより
１０倍も狭いものである。

第１図は低損失シリカファイバのＳＢＳを観測するため
る実験装置である。

レーザー１の出力は、円形可変密度フィルタで減衰され
、顕微鏡の対物レンズ３を用いてケス１−ファイバ４に
集められ入力される。ファイン＼の近端および遠端より
の光パワーの散逸は較正したＧｅ光ダイオードでモニタ
される。７．５ＧＩＩｚ自由スペクＩ−ラムレンジ走査
型共焦点ファブリ・ベロ干渉計が散逸光の周波数スペク
トラムを記録するため使用された。ファイバの実験にお
ジノる結論は、ファイバはその中に導かれたモードにお
ける光パワーを測定するためにはひき入れレンスロから
数メー（・ル以内でカットバックを行うことである。

直線偏光体５とＡ波長の厚板６とは、レーザーとファイ
バを分離することを目的としても洩る。しかし、強いＳ
　Ｂ　Ｓの状況下ではこの装置は逆散乱信号からレーザ
ーを隔離Ｊ゛ることには能力不足であることが分かった
。その原因はファイ、・＼内の偏光の乱れによる。それ
にもかかわらず、レーデ−■は逆数乱光の周波数がＮｄ
：ＹＡＧゲイン曲線より十分に強くシフトしていると考
えられる状況下でも安定な単一長手モードで動作してい
たからである。

実験はＧｅ　０２ドープ単一モートシリカファイノへの
長さ１３．６ｋｍもので進められた。このファイン＼は
、コア径９μｍ、クラッドとの屈折率差０．３％、カッ
トオフ波長１．２１　ｐｍ、１．３２μｍにおりる１１
失量が０．４１ｄＢ／ｋｍである。測定した屈折率から
の導入モードのコンピュータ解によれば、波長１．３２
μＭにおいて、導入モード拡散（Ｇｕｉｄｅｄ　Ｍｏｄ
ｅ　ＤｉｓｔｒｉｂｕＬｉｏｎ）はΔ−４，７Ｘ　１０
−”　ｒｒｆである。

第２図はファイバ各端の出力パワーと人カックワ−とを
示す。白丸は遠端で観測される順方向の光の測定値であ
り、黒丸は近端で観測される逆方向の光の観測値である
。低入力パワーにおいては、逆方向にモニタされた出力
パワーはファイバの切断端面からのフレスル反射のみで
ある。しかし、入力パワーが５ｍＷを越すと、逆方向の
出力パワーは急激に非線型に増加し、逆拡散波に対する
変換効率が６５％６ご接近する。低人カバソ一番こおり
るファイバの遠端から放射されるパワーは入力パワーに
直線的に関係していて、直線的損失は５．６ｄＢとなっ
ている。しかし６ｍＷを越える入力パワーでは出カバソ
ーは非線型になる。ＩＯｍ−を越す入力パワーでは、正
方向出力パワーは飽和して最大値は約２ｍ讐となる。

第３図は逆数乱光のファブリ・ペロのスペクトラムを示
す。少量のレーデ−光が代わって干渉計に入り、較正マ
ーカとなっている。［−８（ストークス）」と記入した
スペクトル部はファイバ入射バＴノーが５１闇値を越え
たときにのみ存在する。

１’　Ｌ　、１はレーザ周波数である。もし第３図に示
す通りであれば、レーザーと逆散乱信号とは２干渉順位
（自由スペクトル範囲７．５ＧＩＩｚ　）であり、その
ときのストークスシフトは、 １２．７±０．２６１１ｚ である。これは計算値１３．１ＧＩｌｚとよく一致する
。

、二の剖算値は２　Ｖａ　ｎ／λから求められ、構成す
る文字は後に示され、その音響速度は熔解シリカに対し
、５．９６Ｘ　１０３ｍ　／　ｓとしている。画像表示
された線幅は測定精度によって限定される。

ファイバの遠端から放射される光の周波数スペクトルは
、レーザー周波数において強いコンボーネン１−を有し
、スト−クス周波数で弱いコンボーネン１−を持つ。ス
ト−クス周波数コンポーネントば、おそらくレーザー出
力反射鏡からの反射に起因するものと考えられる。驚く
べきことは反ストークスまたは高準位ストークスシフト
射はこの実験には見られず、ただレーデ−装置からの帰
還によるものが見られた（　Ｐ　Ｌａｂｕｄｄｅ　ｅＬ
　ａｌ、　０ｐｔｉｃｓ　Ｃｏｍｍ１９８０、３２．３
８５−３９０頁参照）。

〔実験２〕 実験１の装置を用いて、３１．６ｋｍ長のケーブル化し
た単−七−１−光ファイハを用いて実験が行われた。そ
の線型１１失は波長１．３２μｍにおいて、１７．４ｄ
Ｂである。その実験結果は１３．６ｋｍファイバと同様
であり、ＳＢＳが入力６ｍＷ以上のときに観測された。

物理的長さの代わりに実効干渉長さＬｅ前記（１，３）
式、すなわちケーブル化した３１　、６ｋｍにり・１し
、　７．７ｋｍがほとんど１３　、６ｋｍファイバのそ
れと同様である。他のファイバパラメータは同様であり
、したがって、（１，１）式からＳＢＳの闇値パワーは
両ファイバについてほとんど近似であるものと考えられ
る。

〔実験３〕 装置は実験ｌ、実験２と同しである。しかしレーザーは
上記２つのものを順次動作させる。最初の単一周波数構
成にてレーザーは約１００１の出力パワーを単一長手モ
ードでその線幅が１．６ＭＩＩｚ以下と測定され、ファ
ブリ・ベロ干渉針が用いられた。

第二に、双周波形式すなわち２隣接長手モート°て２７
０ＭｌＩ２分離されている。この場合、レーザーは約２
５０１出力し、等量に２つのラインに分配され、測定分
解能は両方のラインで２０ＭＩＩｚｌｕ下と測定された
。両方式において、レーザー出力は、回折なしのＴＥＭ
ｏｏ横モードであった。

使用ファイバは３１　、６ｋｍ長のケーブル化生−モー
ドシリ力ファイハであり、金田失は１．３２μｍ波長に
て１７．４ｄＢである。このファイバで理論的に得られ
たＳＢＳの闇値は、単一周波数レーザーにて６ｍＷであ
った。

第４図はレーデ−が単一周波数で動作したときファイバ
の両端からの出力を入力パワーの関数として示したもの
である。同じく白丸は遠端で観測される順方向の光の測
定値であり、黒丸は近端で観測される逆方向の光の観測
値である。ＳＢＳの非線型反射と伝送特性が入力パワー
が６１を越えた場合に理論とよく一致することが分かっ
た。

第５図は同様な測定で、レーザーが双周波数によって動
作したときのものである。同じく白丸は遠端で観測され
る順方向の光の測定値であり、黒丸は近端で観測される
逆方向の光の観測値である。

正方向および逆方向で入力パワー９Ｑｎｌｌまで光学的
直線性が変わらないことが観察される。９０ｍＷはこ　
　　　″の実験における可能な最大パワーである。闇値
パワーが１２ｄＢに」１昇したことが８忍められた。（
３゜２）式は２７０ＭＩＩｚビート周波数を用い一ζパ
ワーレヘルが８５０ｍＷを超過したときに現れるものと
推定される。これは闇値が２１ｄＢ増加したことを示す
。

本発明の動作の理論的モデルに対する下記の検削の意図
するところは、前記の試行８Ｍ誤の実験旧劇と実行に対
し若干の指導を提供することである。

また以丁に検削した理論的モデルは、若干の下地となる
単純化の仮定をヘースたしていること、したがって発明
の特徴に精密な限定を設りるものでないことがすくに理
解されるであろう。

例えば、ＲＧ　Ｓｍ１ｔｈ　　（前記参照）と−Ｋａｉ
ｅｒ　ａｎｄＭ　Ｍａｉｅｒ　　（”　Ｓｔｉｍｕｌａ
ｔｅｄ　Ｒａｙｌｅｉｇｌ＋＋　Ｂｒ１ｌｌｏｕｉｎａ
ｎｄ　Ｒａｍａｎ　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ”、　Ｌ
ａ５ｅｒ　ｌ１ａｎｄｂｏｏｋ　Ｖｏ１２＋　　ｅｄ、
　　Ｆ　　Ｉ　　Ａｒｒｅｃｃｈｉ　　ａｎｄ　　Ｅ　
　ＯＳｃｌ＋ｕｌＺ−Ｄｕｂｏｉｓ。

Ｎｏｒｔｈ　　１ｌｏｌｌａｎｄ、八ｍｓｔｅｒｄａｍ
　　１９７２．　１０７７−１１５０　　頁）によって
検削された小スケール定品状態理論から出発しζ、光フ
ァイバに入力できる最大連続波レーザーパワーＰＬはＳ
　Ｂ　Ｓ　Ｍ検出される前において、次式によって与え
られる。

ＧＬｅ　　’　　　　２１　　　　−−−　　　（１，
１）ここにＧはＳＢＳゲイン係数である。

−−（１，２） ここにｎは屈折率、ρ０は材料密度、Ｖａは音響速度、
Ｂ１２はファイバ材料の弾性・光結合係数、八はピーク
強度がＰ　Ｌ　／　Ａで与えられるような導入モードの
実効断面積であり、レーザー線幅はΔνＢに比較し小さ
いと仮定する。ΔνＢは室温における自発プリルアン散
乱の線幅（Ｉｌｚ、　Ｐ目ＩＭ）、係数には偏光してい
るファイバではＩ、その他では２（ＲＩｆ　　５ｔｏｌ
ｅｎ、　　ＩＥＥ　　Ｊ　　Ｑｕａｒｔ、　　Ｅｌｅｃ
、　　１９７９．　　ＱＥ−１５、１１５７−１１６０
参照）である。実９ＪＪ干渉長さＬｅは次式で与えられ
る。

Ｉ−ｅ　　−α−’　　（ｌ　　　ｅｘｐ（−ｔｘし）
）−（１，３）ここ−にαは吸収係数（ｍ−１）そして
しはファイバ長である。通信に用いられる長いファイバ
に対しては通當し）α１てあり、したがって１．ｅ−α
−１である。低を員失ファイバは長い干渉長を持ち、し
たがって低いＳＢＳ闇値を持つ。

我々はごれらの式中に熔融シリカのバルクパラメータを
挿入した（　Ｒ、Ｉ　Ｐｒｅｓｓｌｅｙ　　（ｅｄ）　
＋”　１ｌａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｉ、ａｓｅｒＳ’　
　ＣＩ＋ｅｍｉｃａｌ　Ｒｕｈｂｅｒ　Ｃｏｍｐａｎｙ
＋Ｃ１ｅｖｅｌａｎｄ、１９７１　　ａｎｄ　　Ｊ　　
Ｓｃｔ＋ｒｏｅｄｅｒ　　ｅｔ　　ａｌ、　　Ｊ　　Ａ
ｍｅｒ。

Ｃｅｒａｍ、　Ｓｏｃ、　、　１９７３．５６　、５１
０−５１４参照）：ｎ　＝　１．４５１゜ ρｏ　＝　２．２１×１０’　ｋｇｍ−”Ｖａ−５，９
６Ｘ　１０　　ｍ　５ １１１２　＝　０．２８６ 自発線幅６１日は波長１．０μｍにおいて、３８．４Ｍ
１ｌｚであり、λ２に従って変わる（　１）　ｌｌｅｉ
ｎｍａｎｅｔ　ａｔ、　　ｌ”ｈｙｓ、　Ｒｅｖ、、１
９７９＋　　Ｂ１９．６５８３−６５９２参照）。我々
は１．３２μｍでΔνｅ＝２２ＭＩＩｚとした。

さらに我々は下記の値を特殊な１３．６ｋｍテストファ
イバに挿入した。

α＝　９，５　ｘ　１０’　ｍ　−”　　（０，４１ｄ
Ｂ／ｋｍ　　ｔＭ失）１、。−７，６ｋｍ Δ−４，７Ｘ　１０−”信 ｒ＜　＝％ かくしてこのデス１−ファイバにて波！　１．３２μｍ
のＳ　Ｉ（Ｓ　ＦＡ値はＰ　Ｌ　＃　５．６　ｍＮ’で
あると７１１定できる。

前記実験１はこのテストファイバに関する。

我々は過渡的散乱過程の解析のために、弱い時間的変化
複素フーリエ振幅の光電界Ｅと密度波ρとのご１ア軸」
−の結合方程式を使用した。

ａＥｓ　　／　　９　　ｚ　　＝　　　　ｉＫ２　０’
　　ＥＬ　　−ト　α　ｌＥｓ／２（２，１） ’ｒＪＩ’／’ａｒ−−−ｉＫｔ　ＥＬ＋′Ｅｓ−１’
ｐ’−−’＜２　、２） （これらの式は、Ｆ　Ｓｈｉｍｉｚｕ、　ＣＳ　Ｗａｎ
ｇ＋　ａｎｄ　ＮＲｌｏｅｍｈｅｒにｅｎ、　’Ｔｌ＋
ｅｏｒｙ　ｏ（５ｔａｋｅｓ　ｐｕｌｓｅ　５ｈａｐｅ
ｓｉｎ　ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ　
Ｒａｍａｍ　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ’＋ｅｌ＋ｙｓ　　
ｆ？ｅｖ　Ａ、１９７０．　２．　６０−７２を比較参
照するとよいｅ、）レーザー界（添字Ｌ）はファイバの
２−〇に入力し、１方向に進行する。ス（・−クス界（
添字Ｓ）は−２方向に進行し自発散乱から成長する。こ
のことはストークス界が２””　　２０のところに注入
されたものと表現される。ここに２゜−３α−１であり
、αは光吸収係数である（既述したＲ　Ｇ　Ｓｍ１ｔｈ
参照）。進行座標τ−Ｌ±ｚ　／　ｖの中の正（負）は
レーデ−（ストークス）フィールドを意味し、■は光の
グループ速度（音響速度よりはるかに速いと仮定する）
である。「−１は音響フォノンのライフタイムである。

自発プリルアン散乱線１ｌｖｉｉ（ｎｚ、　ｐ円囲）は
「／πである。結合係数は、π　ｎ　　　　　ｐｉ２ こごにｎ−βλ／２π、βは光伝播速度、Ｂ１２は長￥
、弾性・光結合定数、λは光波長、ρ０は平均密度、Ｖ
ａは音響速度、ε０は自由空間誘電率（Ｓ　、、Ｉ単位
）である。

検出可能のＳＢＳが次の不等式が成立つレーザーパワー
にて発生する（既述したＲ　Ｇ　Ｓｍ１ｔｌ＋参照）６
Ｉｎｌ　Ｅｓ、（０，ｒ）　／Ｅｓ　（ｚｏ　、　　τ
）１２≧　１８−−−−　　（２，３） この臨界レベルを越さない入力パワーに対してはＳＢＳ
によるレーザーフィールドの消耗は少ない。おそらく他
の非線型過程に対してもそのように考えられる。

我々はファイバ中のレーザーフィールドは注入フィール
ドと線型吸収によって決まると、本質的に考える。

ＥＬ　　　　（Ｚ、　　τ　）＝ＥＬ　　　（０，τ　
）　　　　ｅｘｐ（−ｃｙｚ／　　　　２）−−−−、
（２，４） 前記（２，１）と（２，２）はリーマン（Ｒｉｅｍａｎ
）の方法によって解かれ、２＝０で下式となるストーク
ス界Ｅｓ　（Ｚ、　τ）が得られる（既述したＣａｒｍ
ａｎｅｔ　ａｌおよびにＤａｒｅｅ”　Ｔｒａｎｓｉｅ
ｎｔ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｉｎｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ　ｌ
ｉｇｈｔ　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ″、Ｏｐｔ　Ｑｕａｎ
ｔ　Ｅｌｅｃｔｒ＋１９７５，７．２６３−２７９頁参
照）。

Ｕｓ（０，τ） −（Ｋ　ｉ　Ｋ　２　Ｚ　ｅ　）λｅｘｐ　　（−α２
／２）　、ＥＬ　　（帆τ）×代ｅｘｐ［−ｒ”（τ−
τ′）］Ｅご（０，τ′）ＥＳ　（ｚ、ｒ”）　（Ｗ−
Ｗ’　）→Ｘｌｔ　（ｊ　（４に＋に２２ｅ　（Ｗ−Ｗ
’　ｌ’）　ｄ　ｒ’ここにＺＱ−（１−ｅｘｐ（−α
２）〕／αＷ（τ）　−５”ｌ　ＥＬ　（０，τ″）　
１２ｄτ“−（’２．５）Ｗ′はＷ（τ′）を示し、１
１はモディファイされたベッセル関数である。上記の式
（２，５）により閾条件（２，３）が何等かの入力界に
より増大するか確かめることができる。

我々は上式（２，５）を光通信に関する特殊な場合に評
価できる。すなわち“０”と“ｌ”をとる関数ｍ（１）
で表現されるバイナリデータ流に変調するレーザー界に
関する６２つの大きな単純化が行えるであろう。初めの
ものは次の仮定である。

変調関数ｍ　（ｔ）の時間平均化である。

これは十分大きいΔｔについて収斂し、Δｔ＜ｒ〜１で
そうなる。熔融シリカの室温１．３２μｍ（ＲＧＳｍ４
ｔｈ既述）でｒ／’１”　＝　２２　ＭＨｚであり、ｌ
’はλ−２で減少する。我々は上記仮定がヘアラスピー
ドが、１００メガピッｌ−／秒を越すような超低不均衡
な光通信路に対して価値あるものと信しる。（バランス
コート°に対して零に帰る式か他の特殊な方法でｍは２
から変わる。）次の仮定はα−’　＞’）　ｖ　ｌ”−
’である。我々はこれは低損失シリカファイバ、例えば
１．３，１７１１１で０．５　ｄＢ／　ｋｍに対してα
−１″−，８，７ｋｍそしてｙ＋”−’＝　　３．．５
ｍに好ましいと思われる。

１　　　　　　　　この簡単化は電項で得られる積分式
（２，５）の解Ｉバ解を可能とする。

ＡＳＫ、ＰＳＫ、ＦＳＫ等の異なる変調技術を考えるた
めに我々は入力界の振幅、位相変動の分離を始めること
にした。

、１　　　““°”パ＝“°ａ　（ｔｌ　ｅｘｐ　（”
ａ（ｔｌ）−−−−（２，６） ：　　　　　　　　　。。０．５．よ定数、３よ□よ実
よ連続関数、あ、。

（２，５）式から増幅係数Ｇが求められた。ここに、 ｌｎｌ　Ｅｓ　（０＋ｒ）　　／Ｅｓ　（ｚ＋τ）　　
ｌ　’　　＝Ｇｚ６　−ａｚ−−−−、（２，７） ＳＢＳ闇値はそれぞれの場合に評価され、２−ｏ＃３α
−１であるから闇値制限（２，３）は、Ｇα−１，≧　
２１　　　　　−−−−（２，８）である。

変調なしの場合、次のように考える。

ここにＰＬはファイバへの入力パワーであり、Δは導入
モードの実効断面積である。これは式（２，１）および
（２，２）で（ａρ”／９τ）→０で一致している。

次式の振幅変調の場合、 ａ（ｔ）−１−（１−ｍ（ｔ））　　（１−（１−ｋａ
）’　　）−−−−−（２，１０） ここにｋａは変調強度の深さく０＜ｋａ≦１００％）で
ある。我々は次式を得る。

Ｇ＝　（ｍ＋　（１−ｍ）（１−に／ｉ）Ｔ　）　２Ｇ
ｓｓ−−−−（２，１１＞ Ｇｓｓは式（２，９）から得られ、この場合、ＰＬはフ
ァイバに入力するピークパワーを表す。平均パワーは、
（ｍ＋　（１−ｍ）　　（１−ｋａ　）　）　Ｐ　Ｌで
ある。（２，１１）式からＧは、ｋａ＝１００％で最小
になる。この場合、Ｇ＝Ｇｓｓ　　ｍ−’そして系番」
レーザーのデユーティファクタ（ＪＶｔ　０．５）であ
る。

位相変調の場合には、 ａ（Ｌｌ＝　１　　　　　　　　　−（２，＋２）φ（
Ｌｌ−ｋｐ　　（ｍ（ｔ）−市〕 ここにｋｐはＰＳＫシフトである。我々は次式を得る。

Ｇ＝（１−２苗（１−石）　　（１−ｃｏｓ　ｋｐ　）
　）　Ｇ５５−＝−、（２，１３） フェーズシフトｋｐの特別な値のとき、Ｇはゼロに近づ
く。例えば、…−２であれば、Ｇばセロすなわちｋｐ＝
　（２ｎ＋１）ｒｃ：ｎ＝０．１．２−・・である。我
々はこのｍの値および上記ｋｐの値に対してＳＢＳが抑
圧されてファイバにより大きなパワーを入力させ得るも
のと考える。

我々はここで周波数変調（ＦＳＫ）について次式を考え
る。

ａ　（ｔｌ−１ ここでｋ　４　／　２πはキーイング周波数シフト（ｌ
ｌｚ）であり、実用エルなくともビット／時間程度の大
きさである。とこで我々は慎重にφ１１＋＝０の時間平
均値に対するフーリエ周波数を決めた。それは対応Ｊる
ス１−−クス周波数が経験」二、ＳＢＳ最大ゲインの場
合だからである。式（２，＋４）は八ＳＫとＰＳＫの場
合の式と異なり、変調バラメークがデータ流の過去の歴
史と符号化方法に関係するからである。もしｐ（ψ）ｄ
ψがある任意の特殊な時間の確率とすれば、位相角φ（
ｔｌは、ψとψ＋ｄψ（−π〈４≦π）の範囲にある。

（２，１４）式で値を求め、前記（２，５）式も参照し
４次のことを示唆する。

Ｇ＝ＰＰ″４Ｇ　ｓｓ　　　　　　　　−−−−−−（
２、１５）ここに、 例えば、ｍ　（ｔｌが繰り返し２／Ｂの単位方形波であ
り、データ列０１０１０１−を表ずとし、Ｂはヘアラビ
ノ１−敗、吊−２として我々は、 Ｐ＝　５ｉｎｃ　（ｋ　４　／　２Ｂ）を示唆する。我
々は一般にこのジ′ンプルで示唆することは、ｋ、−０
としてＧ→Ｇｓｓそしてに＋／２Ｂ））ｌに対してＧ→
０である。我々は、Ｓ　Ｂ　Ｓの抑制のため十分に大き
な周波数シフトｌｌｆを用いることを提案し、さらに示
唆することはＳＢＳゲインはバランスコードでなくアン
ハランスコー）を用いると、低く抑圧でき位相ずれも小
範囲にできることである。

もっと質的な言い方で、我々は明確にＳＢＳが発生する
のに光電磁界は′ｅｔｃ衰時間ｒ″′以内において強力
なコーヒレント音響波を発生（電歪により）しなりれば
ならないことを示唆する。ＡＳＫの場合、我々は光パル
スがコーヒレン！−音響波を発生ずるのに効果があると
信じている。しかしＰＳＫの場合には適当な位相シフト
が選ばれると、光界によって生ずる純音響的励起はバイ
ナリゼロの期間に生ずる励起が位相シフトされたバイナ
リｌ（…＝２で光界の位相と全く逆になる）の光界と逆
に働いて消滅するとになる。同様にＦ　Ｓ　Ｋの場合、
周波数シフトが十分大きいと、光界の連続的位相変化が
発生し、そして小さな純音響的励起となってＳＢＳが抑
圧されるであろう。

我々は次のことを提案する。連続波のレーザーを用いる
低損失シリカファイバについて最近見られたＳＢＳに対
する極めて低い闇値を持っているが、コーヒレント光伝
送システムはＳＢＳのためにパワーレヘルやレピータ間
隔に制限を受げないように設計されるべきであるという
ことである。

−力、ＡＳＫにおいては、ＳＢＳの闇値は連続波に比べ
て小さい数字的ファクタだり異なる。適当な動作パラメ
ータを用いたＰＳＫとＦ　Ｓ　Ｋシステムにおいては、
ＳＢＳを抑圧できるので最早大きな制限は存在しないの
である。

さて我々はレーデ−がフィールドが２つの光周波数でΔ
ν。だけδ１１れた等振幅’Ａ　Ｅ　ｏである場合につ
いて考える。スペク１−ラル各ラインの幅は室温におけ
るプリルアン散乱線幅ΔνＢより小さいと仮定する。し
たがって全入力レーザーフィールドのフーリエ振幅は時
間ｔの関数であり、次式で表される。

ＩＥＬ　（ｔ＋）　−Ｅｏ　ｃｏｓ　　（ｙｃΔ’ｍｔ
４θ）−−−−（３、ｌ） こごに、θは定数である。これがファイバの前記電界と
密度波との結合波式に代入されると、結果はＳＢＳゲイ
ン係数の表現式となる。

ここでＧｓｓは単一周波数レーザーでフィールド振幅Ｅ
ｏのとき発生するＳＢＳのゲイン係数である。

このｄＩＷにおける一つの仮定は、 Δシ、ＴＩ）　　αＶ であり、■は光学的グループ速度、αはパワー吸収係数
である。注意することはα−１がＳＢＳの実効相互作用
長さである。我々の示唆するとごろはビー１−周波数Δ
ν、がΔν８よりずっと大きいと、ゲインＧは小さくな
る。ＳＢＳの閾値はＣ＜　ＲＧＳｍｉｔｈ既述）に逆比
例するので、この闇値は次第に増大する。我々は次のよ
うに考える。このことはファイバ内のレーザーフィール
ドのフーリエ振幅がビート周波数の割合に等しく位相変
化πを下回るためと思われる。顕著にＳＯ３が発生ずる
ためには、レーデ−フィールドが強いコーヒレント波を
電歪によって位相減少時間Δν１内に発生ずる必要があ
る。しかし光学的位相反転が自発音響位相変化より頻繁
に起こると、音響波は大きい振幅になり得ないので、Ｓ
ＢＳゲインは小さくなる。

（見掛け」二の係数２のＧｓｓとＧの間の６１ｍ（Δν
Ｂのときの矛盾はΔシ、ｌ＋）α■から生ずる。）シリ
カファイバの自発プリルアン線幅はλ＝１．０ｐｍで３
８．４ＭｌＩ２であり、λ−２で変化する（口、　ｌｌ
ｅｔｎ−ｍａｎ　ｅｔ　ａｌ＋　’Ｂｒ１ｌｌｏｕｉｎ
　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏ
ｎ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｇｌａｓｓｅｓ’＋Ｐｈｙｓ、　
Ｒｅｖ、＋１９７９１Ｂ１９　＋　６５８３−６５９２
頁参照）。

したがってλ−１，３と１．５５７１ｍで２３と１６Ｍ
１＋２である。これにより我々はビート周波数Δν、は
実際に十分なＳＢＳ抑制をするためには、少なくとも数
１０ＭｌＩ２が必要であろうと考える。１　ｄＢ／　ｋ
ｒｎかそれより小さい損失のファイバではαは２　Ｘ　
１０’ｍ−１であり、それで以前の仮定Δν、）α■は
十分実証された。

しかしＳＢＳの抑制は非常に大きいΔν、の場合困難で
あろう。この点から我々は次のことに注意する。２レ一
ザー周波数に対するフォノン周波数の差異がΔνθより
遥かに少ないことによって完全な減結合ができること、
それで −−−〜−−−（３，３） ここにＶａは音響速度でλは光波長である。シリカファ
イバの次の代表的データを挿入する。

ｎ　＝　１．５ Ｖａ　＝　６　ｘｌＯ３ｍ、ｓ　’ Δνｅ　＝　１６　Ｍｌｌｚ ｄｎ／　ｄλ＝　０．０２ ６１ｍ＜＜　２７０ＧＨｚであって、さらにΔＩ／、が
数１０　Ｇ１１ｚ以下であることが必要である。

原理的には非常に大きいΔν□に対するＳＢＳの抑制に
余り有効でない他のファクタがある。２つの周波数のグ
°ループ遅延が最小のパルス間隔に比して小さりれば２
つの周波数に対するパルスのオーバーランプ（従ってモ
ードビート）がファイバ全長にわたって起こることが考
えられる。しかし非常に大きいΔν１に対してこれは原
理上拡散のため得られない。しかしこれは実際上重要、
ではない。それは３００ｋｍ長のシリカファイバを波長
１．５５μｍで動作させたときグループ速度分散は２０
ｐｓ／　ｎｍ／　ｋｍであった。もしビート周波数Δν
０がＩ　Ｇ１１ｚとしたとき、２つの周波数のグループ
遅れの差の計算値は５０ｐｓに過ぎない。

前の実例４で定義したタイプの長いファイバにおいても
ＳＢ’Ｓの閾値はΔシ、ｌｌ＝　ｌ　Ｇ１１ｚで１５Ｗ
余りで標準的と考えられる。

我々の上記の解析に内在する仮定は変調されないレーデ
−線幅はｒに比べて小さいということである。これはコ
ーヒレント光伝送の興味を包含している。不均一に拡張
された源から生成されるＳＢＳは誘導された光散乱の統
計学的処理を必要とするものと我々は示唆する。

下記のｄ１算例は本発明の理論的モデルとして述べられ
る。

〔実施例１〕 シリカファイバは下記特性（すべて数字は近似値）を有
する。

１．３／Ｚｍおける光学的吸収係数α ＝　（Ｌ、Ｌ　Ｘ　１０’　）　−’　ｍ−’ここでα
は１／ｚ　−Ｉｎ　（Ｐｏ　／Ｐｚ　）と定義され、Ｐ
ｏとＰｚは非線型効果のない場合のファイバに沿った伝
送方向の距離０と２におりる光パワーである。

密度ρｏ　＝　２．２１Ｘ　ＩＰ　ｋｇｍ−３コア内の
音響速度Ｖａ　＝６．ＯｘｌＯ’　ｍ　ｓｅｃ　−’コ
アの反射係数＝　１．４７ １．３μｍに対する導入モード面積Δ −１，４１Ｋ　１０−”ｍ　２ こごにＡ＝Ｐ／Ｉｍａｘであり、Ｉ　ｍａｘは非線型効
果のない場合の光パワーＰに対するコア中心におりる光
の強さである。

長手方向の弾性・光係数ｐｘ２はジェイ・ザブリアル（
、Ｊ　５ａｐｒｊａ＋）の定義番こよる（　”　Ａｃｏ
ｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃｓ″、ＣＩ＋ａｐｔｅｒ　ｖｌ　
Ｗｉｌｅｙ、１９７９）。

１．３．＋１ｍおけるＳＢＳ線幅■゛は、１”　＝　７
．ｌ　Ｘ　１０７ｒａｄ　ｓ−’ここでＩ゛は式（２，
２）にお＋Ｊる定数である。

（１’は （ａρ／θτ）−−ｒ”ρ′ にしたがって、外的な刺戟を受りずに密度波が減衰する
速度を支配する。ずなわら（２）式でＥ（−〇のときで
ある。） これは例えば、Ｗ、Ｋａｉｓｅｒ　ａｎｄ　Ｍ　Ｍａｉ
ｅｒ、　　”　Ｓｔｉｍｕｌａｔ−ｅｄ　Ｒａｙｌｅｉ
ｇｈ、Ｂｒ１ｌｌｏｕｔｎ　ａｎｄ　Ｒａｍａｎ　５ｐ
ｅｃ　−ｔｒｏｓｃＯｐＹ”、　Ｌａ５ｅｒ　Ｈａｎｄ
ｂｏｏｋ　Ｖｏｌｕｔｎｅ　２＋ｅｄ、Ｆ　ＩＡｒｒｅ
ｃｃｈｉ　　ａｎｄ　Ｅ　Ｏ５ｃｈｕｌｚ−Ｄｕｂｏｉ
ｓ　、　Ｎｏｒｔｈ−１１ｏ１１ａｎ（１，＾ｍ５ｔｅ
ｒ−ｄａｍ、１９７２．１０７７−１１５０頁に詳しく
検耐されている。

このファイバの３９　ｋｍにＰＳＫ光信号が入射された
。変調され−こいない光源の線幅はＩ　ＭＩＩＺ以下で
あり、ファイバに入射されるパワーは１００ｍＷである
。ハイナリデークの流れの伝送は変調関数ｍ（ｔｌであ
り、パ０”と“１　”の値をとるものであるが、それは
その変調関数の平均値ｍが超過時間がｒ″１より短くて
も２に接近する。伝送ピノ１．の割合はＩｆ；Ｂｉｔ／
秒でキーイング位相Ｋｐ１８０　°を用いている。僅か
な誘導ブリユアン散乱が観測された。

〔実施例２〕 この例では光源パワーと線幅、ファイバ特性とその長さ
は実施例１のとおりである。しかしバイナリデータ流は
ＦＳＫで伝送され、品が超過時間が１′−１より短くて
も２に接近するようになる。伝送ビットの割合は１００
ＭＢｉｔ／秒であり、周波数シフトＩ＜　１は８Ｇｔｌ
ｚが用いられた。極めて僅かな誘導ブリユアン散乱が観
測された。

〔実施例３〕 実施例２がビット割合ＩＧＢｉｔ／秒で繰り返され、そ
して周波数シフ１−ば３５ＧＩｌｚである。また極めて
僅かな誘導ブリユアン散乱が観測された。

〔実施例４〕 この例では、使用されたシリカファイバは、ケーブル…
失が波長１．３ｔｒｍで０．３ｄＢ／ｋｍのものであり
、ファイバ特性、例えばαは実施例１と同様である。光
搬送波がＡＳＫｊｉ式に変調され、ビット割合は１４０
　ＭＢｉｔ　／秒である。光源がオンのときパワーは２
周波の間でＩ　Ｗ、　　Ｉ　Ｇ１１ｚ異なり、線幅は１
Ｍ１ｌｚより小さく、ｍは２であった。画周波はともに
波長１．３μｍに近い。誘導フリユアン散乱は見い出さ
れなかった。

受信感度が−ＧＯｄＢｍとしたとき（１０の誤差率で　
　Ｙ　　Ｙａｍａｍｏｔｏ、　　Ｒｅｃｅｉｖｅｒ　　
ｒ’ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　　ｅｖａｌｕａｉｏｎ　ｏ
ｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｏｔｉｃａｌ　
ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ−ｄｅｍｏｄｕｌａＬｉｏｎ　ｓ
ｙｓｔｉｍｓ　ｉｎ　Ｌｂｅ　０．５−１０μｍ　ｗａ
ｖｅ−１ｅｒ＋ｇｔｈ　ｒｅｇｉｏｎ　”　、　ＩＥＥ
［Ｅ　　、１．Ｑｕａｎｔ、ＥＩｅｃ、＋１９８０＋Ｑ
Ｅ−１６，１２５１４２５９頁を参！（＠）データ伝送
を３００　ｋｍ以上の中継器なしでできることになる。

（効果の説明） 以上説明したように、本発明によれば、誘電導波路の光
伝送で誘導ブリユアン散乱の悪い影響を受４Ｊるごとの
ない光伝送方式が得られ、誘電導波路の光伝送で誘導ブ
リユアン散乱をリノ果的に抑圧することができる。

さらに本発明によれば、誘電導波路の光伝送で誘導ブリ
ユアン散乱を抑圧した光伝送方式が得られる。

本発明によれば、光ファイバその他の誘電導波路に高い
光パワーであって、光信号スペクトルの狭い光線幅の信
号を伝送さゼでも、誘導ブリユアン散乱が発生しなくな
るので、高い光パワーで狭い光線幅の光信号を伝送させ
て、信号雑音比を大きくして、光伝送路の中９体間隔を
増大させることができる優れた利点がある。

特に、情報信号の変調に伴い＋＊送波の位相角度を変化
させて、これにより誘導ブリユアン散乱を抑圧する方法
は、特別の装置を必要としない点できわめて有利な方法
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実験装置の構成を示す図。 第２図は実験１に関連し、光ファイバの入力光と出力光
の光パワーの関係を示す図。 第３図は実験ｌに関連し、光ファイバの入力光と散乱光
の関係を波長己こついて示すオシｉコスニ２−プの表示
を示す図。 第４図は実験３に関連し、光ファイバの入力光と出力光
の光バ・ノーの関係を示す図。レーデが単一周波数で動
作した場合。 第５図は実験３に関連し、光ファイバの入力光と出力光
の光パワーの関係を示す図。レーデが双周波数で動作し
た場合。 特許出願人 フリテイツソユ・テレコミュニゲーンヨンス代理人弁理
士　井　出　直　孝 Ｌ　　　　　　　　　　Ｓ Ｘ射九バつ−（ｍＷ） 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光ファイバの一端から１以上の狭い光線幅の高い
   光パワーの光信号を入射させる方法と、その光信号によ
   る誘導ブリユアン散乱を十分に抑圧するようにその光信
   号の位相角度を時間とともに変化させる方法と を含む光伝送方法。 （２）光信号がｉｉｖ報信号により変調された搬送波で
   あり、 位相角度を時間とともに変化させる方法にはその１Ｍ送
   波を情報信号により位相角度変調する方法を含む特許請
   求の範囲第（１）項に記載の光伝送方法。 （３）情報信号はバイナリディジタル信号であり、その
   位相角度変調する方法は位相遷移変調（ＰＳＫ）であり
   、その変調の深さは、 （２ｎ＋ｌ）　　π （ただし、ｎは０または整数） である特許請求の範囲第（２）項に記載の光伝送方法。 （４）光信号に複数の周波数の異なる光波を加えること
   により、等価的にその光信号の位相が変化するように構
   成された特許請求の範囲第（２）項に記載の光伝送方法
   。 （５）複数の周波数の異なる光波を加えた光信号は１　
   ＋［ｌｉ！または複数の光源から発生される特許請求の
   範囲第（４）項に記載の光伝送方法。 （６）複数の光源はそれぞれレーデであり、各しｇはそ
   の長手方向のモードが異なる特許請求の範囲第（５）項
   に記載の光伝送方法。 （７）光源を制御することにより情報に対応する変調を
   施す特許請求の範囲第（４）項ないし第（６）項のいず
   れかに記載の光伝送方法。 （８）情報に対応する変調は振幅変調である特許請求の
   範囲第（４）項ないし第（７）項のいずれかに記載の光
   伝送方法。 （９）特許請求の範囲第（２）項ないし第（８）項のい
   ずれかに記載の伝送を行い、受信側では光ファイノ＼か
   ら現れる信号をコヒーレント復調を行う光信号伝送方法
   。 （１０）光ファイバはソリ力・ファイバであり、その信
   号１月失は使用波長で０゜５　ｄＢ／　ｋｍ以Ｆであり
   、全長は］Ｏｋｍ以上である特許請求の範囲第（２）項
   ないし第（９）項のいずれかに記載の光伝送方法。 （１１）光ファイバに高速ディジタル信号を伝送する方
   法において、 １以−にの狭い光線幅の高い光パワーの搬送波を用い、 この搬送波を上記高速ディジクル信号によりこの搬送波
   が上記光ファイバに生しさ一已る誘導ブリユアン散乱を
   十分に抑圧する程度に周波数変調を施すことを特徴とす
   るディジタル信号伝送方法。 （１２）周波数変調やくバイナリ周波数遷移変調（ＦＳ
   Ｋ）である特許請求の範囲第（１１）項に記載のディジ
   タル信号伝送方法。 （１３）ビットレートが１００Ｍｂｉ　ｔ　／　Ｓ以上
   である特許請求の範囲第（１２）項に記載のディジタル
   信号（１４）情報Ｇこ対応する周波数変調または位相変
   調が施された光信号搬送波と、１以上の狭い光線幅の光
   源から発生される高いパワーの位相基準光波とを光ファ
   イバの一端から送信する情報伝送方法において、 」二記位相基準光波の位相角度は誘導ブリユアン散乱が
   十分に抑圧される程度に時間とともに変化することを特
   徴とする情報伝送方法。 （１５）位相基準光波は複数の周波数の異なる光波の成
   分を含む特許請求の範囲第（１４）項に記載の情報伝送
   方法。 （＋６）　１以上の狭い光線幅の高いパワーの出力光を
   発生ずる光源と、 この光源の出力光が一端に入射される光ファイバと を備えた光伝送装置において、 上記光源の出力光の位相角度が誘導ブリユアン散乱を十
   分に抑圧する程度に時間とともに変化するように構成さ
   れたことを特徴とする光伝送装置。 （Ｉ７）光源はその出力光に複数の周波数の異なる成分
   を含み等価的に位相角度が変化するように構成された特
   許請求の範囲第（１６）項に記載の光伝送装置。 （１８）　　１以上の狭い光線幅の高いパワーの出力光
   を発生ずる光源と、 この光源の出力光に情報信号に対応する変調を施す手段
   と、 この手段により変調された上記光源の出力光が一端から
   入射する光ファイバと を備えた光伝送装置において、 」１記光源の出力光の位相角度が誘導ブリユアン散乱を
   十分に抑圧する程度に時間とともに変化するように構成
   されたことを特徴とする光伝送装置。 （Ｉ９）情報信号が高速ピットレー１・のディジタル信
   号であり、 変調を施す手段が位相遷移変調（Ｐ　Ｓ　Ｋ）手段であ
   り、 その変調の深さは（２ｎ＋１）πである特許請求の範囲
   第（１８）項に記載の光伝送装置。 ただしｎはＯまたは整数である。 （２０）情報信号が高速ビットレートのディジタル信号
   であり、 変調を施す手段が周波数遷移変調（ＦＳ）０手段であり
   、 その変調の深さは（２ｎ　＋　１）πである特許請求の
   範囲第（１８）項に記載の光伝送装置。 ただしｎは０または整数である。 （２１）光源は複数の周波数の異なる光波を発生ずるよ
   うに構成された特許請求の範囲第（１８）項に記載の光
   伝送装置。 り２２）光源が屯−またはそれぞれ異なる周波数の光波
   を発生ずる複数の光源により構成された特許請求の範囲
   第（２１）項に記載の光伝送装置。 （２３）複数の光源はそれぞれレーザであり、そのレー
   デはそれぞれ異なる長手方向のモードで動作する特許請
   求の範囲第（２２）項に記載の光伝送装置。 （２４）変調を施す手段は光源を制御するように構成さ
   れた特許請求の範囲第（２１）項ないし第（２３）項の
   いずれかに記載の光伝送装置。 （２５）変調を施す手段は振幅変調手段である特許請求
   の範囲第（２１）項ないし第（２４）項のいずれかに記
   載の光伝送装置。 （２６）受信装置には光ファイバの他端から２現れる光
   信号をコヒーレント復調する手段を備えた特許請求の範
   囲第（１８）項ないし第（２５）項のいずれかに記載の
   光伝送装置。 （２７）光ファイバはシリカ・ファイバであり、その信
   号１月失は使用波長で０．５　ｄＢ／　ｋｍ以下であり
   、全長はＩＯｋｍ以上である特許請求の範囲第（１８）
   項ないし第（２６）項のいずれかに記載の光伝送装置。 （２８）誘電光導波路に高い光パ’７−の１以上の狭い
   光線幅の光信号を送信する光伝送方法においで、その光
   信号の位相角度が誘導ブリユアン散乱を十分に抑圧する
   程度に時間とともに変化することを特徴とする光伝送方
   法。 （２９）　　１以上の狭い光線幅の高い光パワーの光信
   号を発生ずる光源と、 この光源の出力光が一端から入射される誘導光導波路と を備えた光伝送装置において、 」１記光信号の位相角度が誘導ブリユアン散乱を１−分
   に抑圧する程度に時間とともに変化することを特徴とす
   る光伝送装置。