JPWO2004054140A1 - Method for optical communication and optical receiver - Google Patents

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Abstract

本発明によると、光ファイバ伝送路により伝送された信号光を受信する光受信機が提供される。この光受信機は、実質的にそれよりも大きなパワーの光が入力したときにブリユアン散乱を生じさせる閾値を有し、信号光が入力されるリミッタファイバと、リミッタファイバから出力された信号光を電気信号に変換する光／電気変換器とを備えている。この構成によると、大きなパワーの光入力があったときに、リミッタファイバ内でブリユアン散乱が生じて、リミッタファイバを通過する光のパワーが減少するので、光／電気変換器等の部品が破壊されることが防止される。リミッタファイバとしては、光ファイバ伝送路の実効コア面積よりも小さな実効コア面積を有している光ファイバや、ファイバ伝送路の損失よりも小さな損失を有している光ファイバを用いることができる。According to the present invention, an optical receiver for receiving signal light transmitted through an optical fiber transmission line is provided. This optical receiver has a threshold value that causes Brillouin scattering when light having a power substantially larger than that is input, and the limiter fiber to which signal light is input and the signal light output from the limiter fiber. And an optical / electrical converter for converting into an electrical signal. According to this configuration, when there is a light input with a large power, Brillouin scattering occurs in the limiter fiber, and the power of light passing through the limiter fiber is reduced, so that components such as an optical / electrical converter are destroyed. Is prevented. As the limiter fiber, an optical fiber having an effective core area smaller than the effective core area of the optical fiber transmission line or an optical fiber having a loss smaller than that of the fiber transmission line can be used.

Description

本発明は、一般的に光通信のための方法及び光受信機に関し、更に詳しくは高いパワーの信号光に適用可能な光通信のための方法及びその方法の実施に使用する光受信機に関する。  The present invention generally relates to a method and an optical receiver for optical communication, and more particularly, to a method for optical communication applicable to high-power signal light and an optical receiver used for implementing the method.

近年、低損失（例えば０．２ｄＢ／ｋｍ）な石英系の光ファイバの製造技術及び使用技術が確立され、光ファイバを伝送路とする光通信システムが実用化されている。また、光ファイバにおける損失を補償して長距離の伝送を可能にするために、光信号又は信号光を増幅するための光増幅器が実用に供されている。
従来知られているのは、増幅されるべき信号光が供給される光増幅媒体と、光増幅媒体が信号光の波長を含む利得帯域を提供するように光増幅媒体をポンピング（励起）するポンピングユニットとから構成される光増幅器である。
例えば、石英系ファイバで損失が小さい波長１．５５μｍ帯の信号光を増幅するために、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が開発されている。ＥＤＦＡは、光増幅媒体としてエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）と、予め定められた波長を有するポンプ光をＥＤＦに供給するためのポンプ光源とを備えている。０．９８μｍ帯あるいは１．４８μｍ帯の波長を有するポンプ光を用いることによって、波長１．５５μｍを含む利得帯域が得られる。
光ファイバによる伝送容量を増大させるための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）がある。ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、異なる波長を有する複数の光キャリアが用いられる。各光キャリアを独立に変調することによって得られた複数の光信号が光マルチプレクサにより波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ信号光が光ファイバ伝送路に送出される。受信側では、受けたＷＤＭ信号光が光デマルチプレクサによって個々の光信号に分離され、各光信号に基づいて伝送データが再生される。従って、ＷＤＭを適用することによって、多重数に応じて１本の光ファイバにおける伝送容量を増大させることができる。
光ファイバ通信システムへの光増幅及びＷＤＭの適用に伴い、光ファイバ伝送路を伝搬する信号光のパワーが大きくなり、これに対処することが実用上要求される。例えば、光増幅やＷＤＭが適用されない従来タイプのシステムでは、光受信機への光入力パワーが最大でも数ｄＢｍであり、それにより光受信機の部品が破壊されることは無かったのであるが、ＷＤＭ用の装置やラマン増幅による光増幅器の性能向上等に伴い光受信機への光入力パワーが１０数ｄＢｍを超えるようになると、光受信機の部品の耐力を考慮する必要がある。
具体的には、光受信機において光／電気変換器として用いられるアバランシェ・フォトダイオードが耐え得る光入力パワーの上限は概ね５ｄＢｍであるので、１０ｄＢｍを超える信号光が入力すると、部品破壊により光受信機が使用不能になるのである。
この問題に対処するために、大きなパワーを有する信号光を所定レベルまで減衰させる光減衰器を光受信機に設けることが提案され得るが、こうすると小さなパワーの信号光を受信することができなくなり、光受信機のダイナミックレンジが著しく劣化する。In recent years, a manufacturing technique and a use technique of a silica-based optical fiber with a low loss (for example, 0.2 dB / km) have been established, and an optical communication system using the optical fiber as a transmission path has been put into practical use. Also, optical amplifiers for amplifying optical signals or signal light have been put to practical use in order to compensate for losses in optical fibers and enable transmission over long distances.
2. Description of the Related Art Conventionally known is an optical amplifying medium to which signal light to be amplified is supplied, and pumping for pumping the optical amplifying medium so that the optical amplifying medium provides a gain band including the wavelength of the signal light. An optical amplifier composed of a unit.
For example, an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) has been developed to amplify signal light having a wavelength of 1.55 μm with a small loss in a silica-based fiber. The EDFA includes an erbium-doped fiber (EDF) as an optical amplifying medium and a pump light source for supplying pump light having a predetermined wavelength to the EDF. By using pump light having a wavelength of 0.98 μm band or 1.48 μm band, a gain band including a wavelength of 1.55 μm can be obtained.
As a technique for increasing the transmission capacity of an optical fiber, there is wavelength division multiplexing (WDM). In a system to which WDM is applied, a plurality of optical carriers having different wavelengths are used. A plurality of optical signals obtained by independently modulating each optical carrier are wavelength division multiplexed by an optical multiplexer, and the resulting WDM signal light is sent out to an optical fiber transmission line. On the receiving side, the received WDM signal light is separated into individual optical signals by an optical demultiplexer, and transmission data is reproduced based on each optical signal. Therefore, by applying WDM, the transmission capacity in one optical fiber can be increased according to the number of multiplexing.
With the application of optical amplification and WDM to an optical fiber communication system, the power of signal light propagating through an optical fiber transmission line increases, and it is practically required to cope with this. For example, in a conventional type system to which optical amplification and WDM are not applied, the optical input power to the optical receiver is several dBm at the maximum, so that the components of the optical receiver were not destroyed. When the optical input power to the optical receiver exceeds 10 dBm due to the performance improvement of the WDM device or the optical amplifier by Raman amplification, it is necessary to consider the proof strength of the components of the optical receiver.
Specifically, since the upper limit of optical input power that can be withstood by an avalanche photodiode used as an optical / electrical converter in an optical receiver is approximately 5 dBm, if signal light exceeding 10 dBm is input, optical reception is caused by component destruction. The machine becomes unusable.
In order to cope with this problem, it may be proposed to provide the optical receiver with an optical attenuator that attenuates the signal light having a large power to a predetermined level, but this makes it impossible to receive the signal light with a small power. The dynamic range of the optical receiver is significantly degraded.

よって、本発明の目的は、大きな光入力パワーがあっても光／電気変換器等の部品が破壊されるおそれのない光通信のための方法及び光受信機を提供することである。
本発明の他の目的は以下の説明から明らかになる。
本発明によると、信号光を伝送する光ファイバ伝送路を提供するステップと、実質的にそれよりも大きなパワーの光が入力したときにブリユアン散乱を生じさせる閾値を有するリミッタファイバを提供するステップと、光ファイバ伝送路により伝送された信号光をリミッタファイバに入力するステップと、リミッタファイバから出力された信号光を電気信号に変換するステップとを備えた方法が提供される。
この方法によると、大きなパワーの光入力があったときに、リミッタファイバ内でブリユアン散乱が生じて、リミッタファイバを通過する光のパワーが減少するので、光／電気変換器等の部品が破壊されることが防止され、本発明の目的が達成される。
本発明の他の側面によると、光ファイバ伝送路により伝送された信号光を受信する光受信機が提供される。この光受信機は、実質的にそれよりも大きなパワーの光が入力したときにブリユアン散乱を生じさせる閾値を有し、信号光が入力されるリミッタファイバと、リミッタファイバから出力された信号光を電気信号に変換する光／電気変換器とを備えている。
例えば、リミッタファイバとしては、光ファイバ伝送路の実効コア面積よりも小さな実効コア面積を有している光ファイバや、ファイバ伝送路の損失よりも小さな損失を有している光ファイバを用いることができる。Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and an optical receiver for optical communication in which components such as an optical / electrical converter are not likely to be destroyed even when there is a large optical input power.
Other objects of the present invention will become clear from the following description.
According to the present invention, there are provided an optical fiber transmission line for transmitting signal light, and a limiter fiber having a threshold value that causes Brillouin scattering when light having a substantially larger power is input. There is provided a method comprising: inputting signal light transmitted through an optical fiber transmission line into a limiter fiber; and converting signal light output from the limiter fiber into an electrical signal.
According to this method, when a large amount of light is input, Brillouin scattering occurs in the limiter fiber, and the power of light passing through the limiter fiber is reduced, so that components such as an optical / electrical converter are destroyed. And the object of the present invention is achieved.
According to another aspect of the present invention, an optical receiver for receiving signal light transmitted through an optical fiber transmission line is provided. This optical receiver has a threshold value that causes Brillouin scattering when light having a power substantially larger than that is input, and the limiter fiber to which signal light is input and the signal light output from the limiter fiber. And an optical / electrical converter for converting into an electrical signal.
For example, as the limiter fiber, an optical fiber having an effective core area smaller than the effective core area of the optical fiber transmission line or an optical fiber having a loss smaller than that of the fiber transmission line may be used. it can.

図１は本発明を適用可能な光ファイバ伝送システムのブロック図；
図２は本発明による光受信機の第１実施形態を示すブロック図；
図３は光ファイバにおける散乱パワー（左縦軸）及び出力パワー（右縦軸）と入力パワー（横軸）との関係の例を示すグラフ；
図４は本発明による光受信機の第２実施形態を示すブロック図；
図５は本発明による光受信機の第３実施形態を示すブロック図；
図６は本発明による光受信機の第４実施形態を示すブロック図；そして
図７は本発明による光受信機の第５実施形態を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an optical fiber transmission system to which the present invention can be applied;
FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of an optical receiver according to the present invention;
FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between scattering power (left vertical axis) and output power (right vertical axis) and input power (horizontal axis) in an optical fiber;
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the optical receiver according to the present invention;
FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the optical receiver according to the present invention;
FIG. 6 is a block diagram showing a fourth preferred embodiment of the optical receiver according to the present invention; and FIG. 7 is a block diagram showing a fifth preferred embodiment of the optical receiver according to the present invention.

以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
図１を参照すると、本発明を適用可能な光ファイバ伝送システムが示されている。このシステムは、送信側のＷＤＭ装置２と受信側のＷＤＭ装置４の間を光ファイバ伝送路６で結び、受信側のＷＤＭ装置４を複数の光ファイバ伝送路８により電気的処理ユニット１０に接続して構成されている。
送信側のＷＤＭユニット２は、複数の光ファイバ伝送路１２を介して受けた光信号を波長分割多重してＷＤＭ信号光を得るための光マルチプレクサ（ＭＵＸ）１４と、得られたＷＤＭ信号光を増幅する光増幅器（ＡＭＰ）１６とを含む。光増幅器１６により増幅されたＷＤＭ信号光は光ファイバ伝送路６により受信側のＷＤＭ装置４に伝送される。
受信側のＷＤＭ装置は、光ファイバ伝送路６により伝送されて減衰したＷＤＭ信号光を増幅する光増幅器１８と、光増幅器１８により増幅されたＷＤＭ信号光を波長に従って複数の光信号に分ける光デマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）２０とを含む。光デマルチプレクサ２０から出力された光信号は、複数の光ファイバ伝送路８により電気的処理ユニット１０に送られる。
電気的処理ユニット１０は、光ファイバ伝送路８により伝送された光信号をそれぞれ電気信号に変換する複数の光／電気（Ｏ／Ｅ）変換器２２と、光／電気変換器２２により変換された電気信号に関して予め定められた処理を行う図示しない回路と、処理を完了した電気信号をそれぞれ光信号に変換する複数の電気／光（Ｅ／Ｏ）変換器２４とを含む。電気／光変換器２４により変換された光信号は複数の光ファイバ伝送路２６によって下流側の装置に伝送される。
このように構成されるシステムにおいては、ＷＤＭ及び光増幅の適用により、光ファイバ伝送路６での信号光のパワーは１０数ｄＢ以上になることがある。このように大きなパワーの信号光が装置の立ち上げに際してやメンテナンス時の誤接続等により各光ファイバ伝送路８を通って電気的処理ユニット１０に供給されると、光／電気変換器２２等が破壊するおそれがある。そこで、光ファイバ伝送路８及び光／電気変換器２２を含む符号２８で示される部分に本発明を適用することで、このような部品の破壊を未然に防止することができる。具体的には以下の通りである。
図２を参照すると、本発明による光受信機の第１実施形態が示されている。以下の説明では、図１に符号２８で示される部分を光受信部と称することにする。この実施形態では、光ファイバ伝送路８の下流側、即ち光ファイバ伝送路８と光受信部２８との間にリミッタファイバ３０を接続し、光ファイバ伝送路８及びリミッタファイバ３０をこの順に通過した光信号（信号光）を光減衰器（ＡＴＴ）３２により予め定められたレベルまで減衰して光／電気変換器２２に入力するようにしている。
図３を参照すると、一般的なシングルモードファイバの誘導ブリユアン散乱によるリミッタ効果が示されている。横軸はファイバに入力する信号光のパワー（ｄＢｍ）、縦軸は信号光の入力方向と逆向きに生じる散乱光のパワー（ｄＢｍ）及び信号光の入力方向と同じ向きに通過して出力される光のパワー（ｄＢｍ）である。入力する信号光のパワーが５ｄＢｍを超えるあたりから出力光のパワーが飽和してくると共に散乱光のパワーが急激に増大してきていることがわかる。
従って、図２に示されるようにリミッタファイバ３０を光ファイバ伝送路８の下流側に挿入することによって、概ね５ｄＢｍのパワーでのリミッタ機能が得られることになり、過剰なパワーの信号光が光受信部２８に入力することが防止される。また、物理現象としての誘導ブリユアン散乱効果の応答性は極めて高速であるので、光サージ等の急激な光パワーの変化にも容易に対応することができる。
次に、リミッタファイバ３０がリミッタとして作動する閾値について考察する。誘導ブリユアン散乱の閾値Ｐｔｈは次の式で近似される。
Ｐｔｈ＝２１ＫＡｅｆｆ／ｇＬｅｆｆ
ここで、Ｋは偏波状態の自由度に依存する定数、Ａｅｆｆはファイバの有効コア面積、ｇはブリユアン利得係数、Ｌｅｆｆは次式で定義されるファイバの有効長さである。
Ｌｅｆｆ＝（１−ｅｘｐ（−αＬ）／α）
ここで、αはファイバの減衰係数、Ｌはファイバの長さである。
従って、ファイバの有効コア面積Ａｅｆｆを小さくするか、ファイバの減衰係数αを小さくするか、ファイバ長さＬを長くすることによって、閾値を小さくすることができる。換言すれば、これらのパラメータを適切に設定することで、所望の閾値を得ることができるのである。例えば、リミッタファイバ３０の有効コア面積Ａｅｆｆ及び減衰係数αは光ファイバ伝送路８のそれよりそれぞれ小さく設定され、それにより誘導ブリユアン散乱の閾値が小さくなるようにされる。
図２の実施形態では、リミッタファイバ３０に入力する光のパワーが誘導ブリユアン散乱の閾値を越えると、通過する光はそれ以上パワーが増大しなくなり、約１０ＧＨｚ周波数シフトした散乱光（反射光）が生じる。光／電気変換器２２のダイナミックレンジが−５ｄＢｍ〜−１０ｄＢｍであるとすると、リミッタファイバ３０を通過する光の最大パワーは５ｄＢｍであるので、光減衰器３２での減衰を１０ｄＢ程度に設定しておくことによって、アバランシェフォトダイオード等を用いて構成される光／電気変換器３２が過大入力で破壊されることを未然に防止することができる。
図４は本発明による光受信機の第２実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、図２に示される実施形態と対比して、光ファイバ伝送路８とリミッタファイバ３０の間に光アイソレータ３４を付加的に設けている点で特徴付けられる。光アイソレータ３４は図示された向き、即ち光ファイバ伝送路８からリミッタファイバ３０に向かう方向にのみ光を通すように機能する。
この構成によると、リミットファイバ３０で信号光伝搬方向と反対向きに導波された散乱光が光ファイバ伝送路８を通って上流側に伝わらなくなるので、上流側に設けられている他の装置に対する散乱光の悪影響を排除することができる。
図５は本発明による光受信機の第３実施形態を示すブロック図である。ここでは、図４に示される実施形態における光アイソレータ３４に代えて光サーキュレータ３６が用いられている。光サーキュレータ３６は３つのポート３６Ａ、３６Ｂ及び３６Ｃを有しており、ポート３６Ａに供給された光をポート３６Ｂから出力し、ポート３６Ｂに供給された光をポート３６Ｃから出力し、ポート３６Ｃに供給された光をポート３６Ａから出力するように機能する。従って、図示されるように、ポート３６Ａを光ファイバ伝送路８に接続し、ポート３６Ｂをリミッタファイバ３０に接続しておくことによって、図４に示される実施形態と同様の効果を得ることができる。
図６は本発明による光受信機の第４実施形態を示すブロック図である。ここでは、図５に示される実施形態と同様の光サーキュレータ３６を用い、リミッタファイバ３０内で生じた散乱光を光サーキュレータ３６により取り出すようにしている。また、光減衰器３２に代えて、可変光減衰器（ＶＡＴＴ）３８が用いられている。光サーキュレータ３６のポート３６Ｃから出力された散乱光は、フォトディテクタ（ＰＤ）４０によりそのパワーに応じた電気信号に変換され、制御回路４２に供給される。制御回路４２は、供給された電気信号に基いて可変光減衰器３８を制御する。例えば、散乱光のパワーが小さいときには可変光減衰器３８の減衰が零に又は小さくされ、散乱光のパワーが大きいときには同減衰が大きくされる。この制御により、光受信機の耐力が更に向上すると共に、可変光減衰器３８による減衰の変化の分だけ光受信機のダイナミックレンジが拡大される。
図７は本発明による光受信機の第５実施形態を示すブロック図である。この実施形態では、信号光の波長と異なる波長を有するリバース光をリミッタファイバ３０に信号光伝搬方向と逆の向きに供給するために、その光源としてレーザダイオード（ＬＤ）４４を付加的に設けられている。レーザダイオード４４は、例えば、光ファイバ伝送路８からリミッタファイバ３０に入力した信号光がリミッタファイバ３０内でラマン増幅されるような波長に設定されている。レーザダイオード４４から出力されたリバース光は光カプラ４６を介してリミッタファイバ３０に供給される。
一般的に、１５５０ｎｍの帯域では、ラマン効果は＋１３ＴＨｚ（波長換算では約１００ｎｍ）シフトした周波数にピークがあり、４０ＴＨｚを超える帯域に渡って広く増幅効果が得られる。従って、信号光がリミッタファイバ３０内でラマン増幅されることにより、リミッタファイバ３０の見かけ上の損失を限りなく零に近づけることができ、前述した原理に従って誘導ブリユアン散乱の閾値を下げることができる。
レーザダイオード４４の波長は、上述の実施形態では例えば約１６５０ｎｍに設定されるが、誘導ブリユアン散乱で生じる光の波長に一致させてもよい。こうしておくと、リミッタファイバ３０内で信号光から散乱光へのパワーシフトが大きくなるので、同じく誘導ブリユアン散乱の閾値を下げることができる。Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Referring to FIG. 1, an optical fiber transmission system to which the present invention is applicable is shown. In this system, a transmission-side WDM device 2 and a reception-side WDM device 4 are connected by an optical fiber transmission line 6, and the reception-side WDM device 4 is connected to an electrical processing unit 10 by a plurality of optical fiber transmission lines 8. Configured.
The WDM unit 2 on the transmission side includes an optical multiplexer (MUX) 14 for wavelength division multiplexing optical signals received via a plurality of optical fiber transmission lines 12 to obtain WDM signal light, and the obtained WDM signal light. And an optical amplifier (AMP) 16 for amplification. The WDM signal light amplified by the optical amplifier 16 is transmitted to the WDM device 4 on the receiving side through the optical fiber transmission line 6.
The WDM device on the receiving side includes an optical amplifier 18 that amplifies the WDM signal light transmitted through the optical fiber transmission line 6 and attenuated, and an optical device that divides the WDM signal light amplified by the optical amplifier 18 into a plurality of optical signals according to the wavelength. And a multiplexer (DMUX) 20. The optical signal output from the optical demultiplexer 20 is sent to the electrical processing unit 10 through a plurality of optical fiber transmission lines 8.
The electrical processing unit 10 is converted by an optical / electrical converter 22 and a plurality of optical / electrical (O / E) converters 22 that convert optical signals transmitted through the optical fiber transmission line 8 into electrical signals. A circuit (not shown) that performs predetermined processing on the electrical signal and a plurality of electrical / optical (E / O) converters 24 that convert the electrical signal that has been processed into optical signals are included. The optical signal converted by the electrical / optical converter 24 is transmitted to a downstream apparatus through a plurality of optical fiber transmission lines 26.
In the system configured as described above, the power of the signal light in the optical fiber transmission line 6 may be more than 10 dB due to the application of WDM and optical amplification. When such high-power signal light is supplied to the electrical processing unit 10 through each optical fiber transmission line 8 at the time of start-up of the apparatus or erroneous connection at the time of maintenance, the optical / electrical converter 22 or the like There is a risk of destruction. Therefore, by applying the present invention to the portion indicated by reference numeral 28 including the optical fiber transmission line 8 and the optical / electrical converter 22, it is possible to prevent such destruction of the parts. Specifically, it is as follows.
Referring to FIG. 2, a first embodiment of an optical receiver according to the present invention is shown. In the following description, the part indicated by reference numeral 28 in FIG. 1 will be referred to as an optical receiver. In this embodiment, the limiter fiber 30 is connected to the downstream side of the optical fiber transmission line 8, that is, between the optical fiber transmission line 8 and the optical receiver 28, and passes through the optical fiber transmission line 8 and the limiter fiber 30 in this order. An optical signal (signal light) is attenuated to a predetermined level by an optical attenuator (ATT) 32 and input to the optical / electrical converter 22.
Referring to FIG. 3, a limiter effect due to stimulated Brillouin scattering of a general single mode fiber is shown. The horizontal axis is the power (dBm) of the signal light input to the fiber, the vertical axis is the scattered light power (dBm) generated in the opposite direction to the input direction of the signal light, and the signal light is transmitted in the same direction as the input direction. The power (dBm) of light. It can be seen that the power of the output light saturates and the power of the scattered light suddenly increases when the power of the input signal light exceeds 5 dBm.
Therefore, by inserting the limiter fiber 30 downstream of the optical fiber transmission line 8 as shown in FIG. 2, a limiter function with a power of about 5 dBm can be obtained, and the signal light with excessive power is optically transmitted. Input to the receiving unit 28 is prevented. Further, since the response of the stimulated Brillouin scattering effect as a physical phenomenon is extremely fast, it is possible to easily cope with a sudden change in optical power such as an optical surge.
Next, the threshold value at which the limiter fiber 30 operates as a limiter will be considered. The threshold P th for stimulated Brillouin scattering is approximated by the following equation.
P th = 21 KA eff / gL eff
Here, K is a constant depending on the degree of freedom of the polarization state, A eff is the effective core area of the fiber, g is the Brillouin gain coefficient, and L eff is the effective length of the fiber defined by the following equation.
L eff = (1−exp (−αL) / α)
Here, α is the attenuation coefficient of the fiber, and L is the length of the fiber.
Accordingly, the threshold can be reduced by reducing the effective core area A eff of the fiber, decreasing the fiber attenuation coefficient α, or increasing the fiber length L. In other words, a desired threshold value can be obtained by appropriately setting these parameters. For example, the effective core area A eff and the attenuation coefficient α of the limiter fiber 30 are set smaller than those of the optical fiber transmission line 8, respectively, so that the threshold of stimulated Brillouin scattering is reduced.
In the embodiment of FIG. 2, when the power of light input to the limiter fiber 30 exceeds the threshold of stimulated Brillouin scattering, the passing light does not increase any more, and scattered light (reflected light) shifted by about 10 GHz frequency is generated. Arise. If the dynamic range of the optical / electrical converter 22 is −5 dBm to −10 dBm, the maximum power of the light passing through the limiter fiber 30 is 5 dBm. Therefore, the attenuation in the optical attenuator 32 is set to about 10 dB. Accordingly, it is possible to prevent the optical / electrical converter 32 configured by using an avalanche photodiode or the like from being destroyed by an excessive input.
FIG. 4 is a block diagram showing a second preferred embodiment of the optical receiver according to the present invention. In contrast to the embodiment shown in FIG. 2, this embodiment is characterized in that an optical isolator 34 is additionally provided between the optical fiber transmission line 8 and the limiter fiber 30. The optical isolator 34 functions to pass light only in the illustrated direction, that is, in the direction from the optical fiber transmission line 8 toward the limiter fiber 30.
According to this configuration, the scattered light guided in the direction opposite to the signal light propagation direction by the limit fiber 30 is not transmitted to the upstream side through the optical fiber transmission line 8, and therefore, the other devices provided on the upstream side The adverse effect of scattered light can be eliminated.
FIG. 5 is a block diagram showing a third preferred embodiment of the optical receiver according to the present invention. Here, an optical circulator 36 is used in place of the optical isolator 34 in the embodiment shown in FIG. The optical circulator 36 has three ports 36A, 36B, and 36C. The light supplied to the port 36A is output from the port 36B, the light supplied to the port 36B is output from the port 36C, and is supplied to the port 36C. The output light functions from the port 36A. Therefore, as shown in the figure, by connecting the port 36A to the optical fiber transmission line 8 and connecting the port 36B to the limiter fiber 30, the same effect as that of the embodiment shown in FIG. 4 can be obtained. .
FIG. 6 is a block diagram showing a fourth preferred embodiment of the optical receiver according to the present invention. Here, the same optical circulator 36 as in the embodiment shown in FIG. 5 is used, and scattered light generated in the limiter fiber 30 is extracted by the optical circulator 36. Further, instead of the optical attenuator 32, a variable optical attenuator (VATT) 38 is used. The scattered light output from the port 36 </ b> C of the optical circulator 36 is converted into an electrical signal corresponding to the power by the photodetector (PD) 40 and supplied to the control circuit 42. The control circuit 42 controls the variable optical attenuator 38 based on the supplied electric signal. For example, when the scattered light power is small, the attenuation of the variable light attenuator 38 is made zero or small, and when the scattered light power is large, the attenuation is increased. With this control, the proof strength of the optical receiver is further improved, and the dynamic range of the optical receiver is expanded by the amount of change in attenuation by the variable optical attenuator 38.
FIG. 7 is a block diagram showing a fifth preferred embodiment of the optical receiver according to the present invention. In this embodiment, a laser diode (LD) 44 is additionally provided as a light source for supplying reverse light having a wavelength different from that of the signal light to the limiter fiber 30 in the direction opposite to the signal light propagation direction. ing. For example, the laser diode 44 is set to a wavelength such that signal light input from the optical fiber transmission line 8 to the limiter fiber 30 is Raman-amplified in the limiter fiber 30. The reverse light output from the laser diode 44 is supplied to the limiter fiber 30 via the optical coupler 46.
Generally, in the band of 1550 nm, the Raman effect has a peak at a frequency shifted by +13 THz (about 100 nm in terms of wavelength), and a wide amplification effect can be obtained over a band exceeding 40 THz. Therefore, the signal light is Raman-amplified in the limiter fiber 30 so that the apparent loss of the limiter fiber 30 can be made as close to zero as possible, and the threshold for stimulated Brillouin scattering can be lowered according to the principle described above.
The wavelength of the laser diode 44 is set to, for example, about 1650 nm in the above-described embodiment, but may be matched with the wavelength of light generated by stimulated Brillouin scattering. This increases the power shift from the signal light to the scattered light in the limiter fiber 30, so that the threshold for stimulated Brillouin scattering can also be lowered.

以上詳述したように、本発明によると、大きな光入力パワーがあっても光／電気変換器等の部品が破壊されるおそれのない光通信のための方法及び光受信機の提供が可能になるという効果が生じる。これにより高性能で寿命の長い光通信システム及び光受信機の提供が可能になり、光ファイバ通信の分野の発展に寄与するところが大きい。  As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a method and an optical receiver for optical communication that do not cause damage to components such as an optical / electrical converter even when there is a large optical input power. The effect of becoming. This makes it possible to provide an optical communication system and an optical receiver that have high performance and a long lifetime, and greatly contribute to the development of the optical fiber communication field.

Claims (16)

信号光を伝送する光ファイバ伝送路を提供するステップと、
実質的にそれよりも大きなパワーの光が入力したときにブリユアン散乱を生じさせる閾値を有するリミッタファイバを提供するステップと、
前記光ファイバ伝送路により伝送された信号光を前記リミッタファイバに入力するステップと、
前記リミッタファイバから出力された信号光を電気信号に変換するステップとを備えた方法。Providing an optical fiber transmission line for transmitting signal light;
Providing a limiter fiber having a threshold value that causes Brillouin scattering when substantially higher power light is input;
Inputting the signal light transmitted through the optical fiber transmission path into the limiter fiber;
Converting the signal light output from the limiter fiber into an electrical signal. 前記光ファイバ伝送路と前記リミッタファイバの間に接続される光アイソレータを提供するステップを更に備えた請求の範囲第１項記載の方法。The method of claim 1, further comprising providing an optical isolator connected between the optical fiber transmission line and the limiter fiber. 前記リミッタファイバから出力された信号光を減衰させるステップを更に備えた請求の範囲第１項記載の方法。The method according to claim 1, further comprising the step of attenuating the signal light output from the limiter fiber. 前記光ファイバ伝送路と前記リミッタファイバの間に光サーキュレータを接続するステップと、
前記光サーキュレータを介して前記ブリユアン散乱により生じた散乱光を取り出すステップと、
前記散乱光のパワーに応じて前記信号光の減衰を制御するステップとを更に備えた請求の範囲第３項記載の方法。Connecting an optical circulator between the optical fiber transmission line and the limiter fiber;
Extracting the scattered light generated by the Brillouin scattering through the optical circulator;
The method according to claim 3, further comprising the step of controlling the attenuation of the signal light in accordance with the power of the scattered light. 前記リミッタファイバに前記信号光の波長と異なる波長を有するリバース光を前記信号光の伝搬方向と逆の方向に供給するステップを更に備えた請求の範囲第１項記載の方法。2. The method according to claim 1, further comprising the step of supplying reverse light having a wavelength different from the wavelength of the signal light to the limiter fiber in a direction opposite to a propagation direction of the signal light. 前記リバース光は前記信号光が前記リミッタファイバ内でラマン増幅されるように設定される波長を有している請求の範囲第５項記載の方法。6. The method according to claim 5, wherein the reverse light has a wavelength set so that the signal light is Raman-amplified in the limiter fiber. 前記リバース光は前記ブリユアン散乱により生じる散乱光の波長と同じ波長を有している請求の範囲第５項記載の方法。6. The method according to claim 5, wherein the reverse light has the same wavelength as that of the scattered light generated by the Brillouin scattering. 光ファイバ伝送路により伝送された信号光を受信する光受信機であって、
実質的にそれよりも大きなパワーの光が入力したときにブリユアン散乱を生じさせる閾値を有し、前記信号光が入力されるリミッタファイバと、
前記リミッタファイバから出力された信号光を電気信号に変換する光／電気変換器とを備えた光受信機。An optical receiver for receiving signal light transmitted through an optical fiber transmission line,
A limiter fiber having a threshold value that causes Brillouin scattering when light having a substantially larger power is input; and the signal light is input;
An optical receiver comprising an optical / electrical converter for converting signal light output from the limiter fiber into an electrical signal. 前記光ファイバ伝送路と前記リミッタファイバの間に接続される光アイソレータを更に備えた請求の範囲第８項記載の光受信機。9. The optical receiver according to claim 8, further comprising an optical isolator connected between the optical fiber transmission line and the limiter fiber. 前記リミッタファイバから出力された信号光を減衰させる光減衰器を更に備えた請求の範囲第８項記載の光受信機。The optical receiver according to claim 8, further comprising an optical attenuator for attenuating the signal light output from the limiter fiber. 前記光ファイバ伝送路と前記リミッタファイバの間に接続される光サーキュレータと、
前記光サーキュレータを介して取り出された前記ブリユアン散乱による散乱光を電気信号に変換するフォトディテクタと、
前記フォトディテクタの出力に基いて前記光減衰器を制御する制御回路とを更に備えた請求の範囲第１０項記載の光受信機。An optical circulator connected between the optical fiber transmission line and the limiter fiber;
A photodetector that converts the scattered light by the Brillouin scattering extracted through the optical circulator into an electrical signal;
The optical receiver according to claim 10, further comprising a control circuit that controls the optical attenuator based on an output of the photodetector. 前記リミッタファイバに前記信号光の波長と異なる波長を有するリバース光を前記信号光の伝搬方向と逆の方向に供給する光源を更に備えた請求の範囲第８項記載の光受信機。9. The optical receiver according to claim 8, further comprising: a light source that supplies reverse light having a wavelength different from the wavelength of the signal light to the limiter fiber in a direction opposite to a propagation direction of the signal light. 前記リバース光は前記信号光が前記リミッタファイバ内でラマン増幅されるように設定される波長を有している請求の範囲第１２項記載の光受信機。The optical receiver according to claim 12, wherein the reverse light has a wavelength set so that the signal light is Raman-amplified in the limiter fiber. 前記リバース光は前記ブリユアン散乱により生じる散乱光の波長と同じ波長を有している請求の範囲第１２項記載の光受信機。13. The optical receiver according to claim 12, wherein the reverse light has the same wavelength as the wavelength of scattered light generated by the Brillouin scattering. 前記リミッタファイバは前記光ファイバ伝送路の実効コア面積よりも小さな実効コア面積を有している請求の範囲第８項記載の光受信機。The optical receiver according to claim 8, wherein the limiter fiber has an effective core area smaller than an effective core area of the optical fiber transmission line. 前記リミッタファイバは前記光ファイバ伝送路の損失よりも小さな損失を有している請求の範囲第８項記載の光受信機。9. The optical receiver according to claim 8, wherein the limiter fiber has a loss smaller than that of the optical fiber transmission line.
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