JP2000244398A - 光通信システム実現方法 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/29—Repeaters
- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
- H04B10/293—Signal power control
- H04B10/2933—Signal power control considering the whole optical path
- H04B10/2935—Signal power control considering the whole optical path with a cascade of amplifiers
-
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2543—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to fibre non-linearities, e.g. Kerr effect
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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- Nonlinear Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非線型効果に起因する有害な影響を低減しつ
つ高容量通信を取り扱うことが可能な光ファイバ伝送シ
ステムを実現する。 【解決手段】 単一あるいは複数個のファイバスパンに
注入される強度レベルをある規定された量だけ低減する
ことによって、望ましくない非線型効果が抑制されてシ
ステム性能が向上される。前述された規定量低減は、影
響を受けるスパンにおける遠隔ポンピング増幅によって
可能となる。遠隔ポンピング増幅はスパンに注入される
強度の低減を可能にし、ファイバ非線型性に起因する不
利益の低減を実現する。本発明は、特定の増幅性能を有
する光通信システムにおいて用いられることが可能なチ
ャネル数を実質的に増加させる。すなわち、システム性
能を劣化させてチャネル数を制限する非線型相互作用
が、特定のパラメータ範囲を有するように配置された特
定の遠隔ポンピング増幅方式によって緩和される。
つ高容量通信を取り扱うことが可能な光ファイバ伝送シ
ステムを実現する。 【解決手段】 単一あるいは複数個のファイバスパンに
注入される強度レベルをある規定された量だけ低減する
ことによって、望ましくない非線型効果が抑制されてシ
ステム性能が向上される。前述された規定量低減は、影
響を受けるスパンにおける遠隔ポンピング増幅によって
可能となる。遠隔ポンピング増幅はスパンに注入される
強度の低減を可能にし、ファイバ非線型性に起因する不
利益の低減を実現する。本発明は、特定の増幅性能を有
する光通信システムにおいて用いられることが可能なチ
ャネル数を実質的に増加させる。すなわち、システム性
能を劣化させてチャネル数を制限する非線型相互作用
が、特定のパラメータ範囲を有するように配置された特
定の遠隔ポンピング増幅方式によって緩和される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非線型光学効果に
よる性能劣化を受けやすい光通信システムに関し、特
に、波長分割多重化（ＷＤＭ）を用いるシステムに関す
る。
よる性能劣化を受けやすい光通信システムに関し、特
に、波長分割多重化（ＷＤＭ）を用いるシステムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図１に示されているように、従来技術に
係る代表的な光ファイバ通信システムは、情報を伝達す
る光信号源１０、及び少なくとも一つの光レシーバ２０
に当該信号を伝達する光ファイバ伝送線路１５を有して
いる。例えば百キロメートルあるいはそれ以上のオーダ
ーの長距離伝送が企図される場合には、信号回復及び増
幅目的でリピータ２５が用いられるのが一般的である。
ファイバスパン３０は隣接するリピータ間に延在し、通
常、信号源と第一リピータとの間にも延在する。各ファ
イバスパンは、しばしば、リピータ内で光増幅器３５、
４０によって終端される。この種の光増幅器は、通常は
個別の、すなわち、ポンプ放射源が利得媒体と同一箇所
に配置されているという意味で局所的なポンプ源を有す
る増幅器である。この種の個別増幅器３５は、代表的に
は、ポンプ放射源としての半導体レーザに結合された、
光ファイバのうちのエルビウムがドープされた領域より
なる。
係る代表的な光ファイバ通信システムは、情報を伝達す
る光信号源１０、及び少なくとも一つの光レシーバ２０
に当該信号を伝達する光ファイバ伝送線路１５を有して
いる。例えば百キロメートルあるいはそれ以上のオーダ
ーの長距離伝送が企図される場合には、信号回復及び増
幅目的でリピータ２５が用いられるのが一般的である。
ファイバスパン３０は隣接するリピータ間に延在し、通
常、信号源と第一リピータとの間にも延在する。各ファ
イバスパンは、しばしば、リピータ内で光増幅器３５、
４０によって終端される。この種の光増幅器は、通常は
個別の、すなわち、ポンプ放射源が利得媒体と同一箇所
に配置されているという意味で局所的なポンプ源を有す
る増幅器である。この種の個別増幅器３５は、代表的に
は、ポンプ放射源としての半導体レーザに結合された、
光ファイバのうちのエルビウムがドープされた領域より
なる。
【０００３】レシーバ２０の直前の最終個別増幅器（図
１においては増幅器４０として示されている）が、しば
しば、“リピータ増幅器”というよりも“プリアンプ
（前置増幅器）”としてより良く特徴付けられることに
留意されたい。なぜなら、その主要な機能が、さらに別
のファイバスパンに対して中継することではなく、到達
する信号を良好に受信するように条件を整えることであ
るからである。
１においては増幅器４０として示されている）が、しば
しば、“リピータ増幅器”というよりも“プリアンプ
（前置増幅器）”としてより良く特徴付けられることに
留意されたい。なぜなら、その主要な機能が、さらに別
のファイバスパンに対して中継することではなく、到達
する信号を良好に受信するように条件を整えることであ
るからである。
【０００４】隣接するリピータ間の距離を増大させて経
済性を向上させる目的で、個別の増幅器に加えて、分散
型増幅器の利用に多大の関心が集まってきている。増幅
は、それがより長い距離にわたって実現される場合に
“分散型”と言われるものであって、その結果得られる
利得は、その距離にわたるファイバ損失を補償するため
に充分でありさえすれば良く、あらゆる場合において１
メートルあたり０．１ｄＢのオーダーよりも小さい。
済性を向上させる目的で、個別の増幅器に加えて、分散
型増幅器の利用に多大の関心が集まってきている。増幅
は、それがより長い距離にわたって実現される場合に
“分散型”と言われるものであって、その結果得られる
利得は、その距離にわたるファイバ損失を補償するため
に充分でありさえすれば良く、あらゆる場合において１
メートルあたり０．１ｄＢのオーダーよりも小さい。
【０００５】分散増幅器は、通常、遠隔ポンピングされ
る。すなわち、ポンピング放射源は利得媒体の近傍に位
置していない。例えば、ラマン（Ｒａｍａｎ）増幅器の
利得媒体は、しばしばスパン３０を構成している光ファ
イバのコアそのものである。（この目的でコアを有効な
利得媒体とするためには、何ら光学的活性種をドーピン
グする必要はない。）遠隔地に配置されたポンピング光
源５０からの放射が、ファイバセグメント５５からスパ
ン３０に結合される。必ずしも必要ではないが、図１に
示されているように、光源５０をポンピングされるスパ
ンの直後に配置されたリピータ内部に設置することが通
常便利である。ラマンポンピング光源は通常半導体レー
ザーである。
る。すなわち、ポンピング放射源は利得媒体の近傍に位
置していない。例えば、ラマン（Ｒａｍａｎ）増幅器の
利得媒体は、しばしばスパン３０を構成している光ファ
イバのコアそのものである。（この目的でコアを有効な
利得媒体とするためには、何ら光学的活性種をドーピン
グする必要はない。）遠隔地に配置されたポンピング光
源５０からの放射が、ファイバセグメント５５からスパ
ン３０に結合される。必ずしも必要ではないが、図１に
示されているように、光源５０をポンピングされるスパ
ンの直後に配置されたリピータ内部に設置することが通
常便利である。ラマンポンピング光源は通常半導体レー
ザーである。
【０００６】ラマン増幅は、例えば、L.E.Eskildsenら
によって１９９６年６月６日に出願された“ラマン増幅
による伝送容量のアップグレード方法及びそのシステ
ム”という表題の米国特許出願第０８／６５９，６０７
号に記載されている。
によって１９９６年６月６日に出願された“ラマン増幅
による伝送容量のアップグレード方法及びそのシステ
ム”という表題の米国特許出願第０８／６５９，６０７
号に記載されている。
【０００７】ラマン増幅以外の他の遠隔ポンピング分散
増幅に係る形態も提案されている。例えば、エルビウム
（Ｅｒ）を低濃度にドープされた部分がファイバスパン
を構成している光ファイバのコアに含められて、リピー
タなどの遠隔位置からポンピングされることも可能であ
る。このような技法は、例えば、J.R.Simpsonらによる
“Ｅｒドープ分散ファイバ増幅器”という表題の論文
（Paper PD-19, Proc. OFC 1990, 第PD19-1-PD19-4頁）
に記載されている。Ｅｒドープ分散増幅器は、さらに、
E.Desurvireによる“Ｅｒドープファイバ増幅器”とい
う書籍（第２．６節、第１２１〜１３６頁）に記載され
ている。
増幅に係る形態も提案されている。例えば、エルビウム
（Ｅｒ）を低濃度にドープされた部分がファイバスパン
を構成している光ファイバのコアに含められて、リピー
タなどの遠隔位置からポンピングされることも可能であ
る。このような技法は、例えば、J.R.Simpsonらによる
“Ｅｒドープ分散ファイバ増幅器”という表題の論文
（Paper PD-19, Proc. OFC 1990, 第PD19-1-PD19-4頁）
に記載されている。Ｅｒドープ分散増幅器は、さらに、
E.Desurvireによる“Ｅｒドープファイバ増幅器”とい
う書籍（第２．６節、第１２１〜１３６頁）に記載され
ている。
【０００８】さらに、遠隔ポンピング増幅器は必ずしも
“分散”されている必要はなく、集中増幅であることも
可能である。この種の増幅は、例えば、中庸あるいは高
濃度にドープしたＥｒドープファイバよりなる部分を遠
隔ポンピングすることによって実現されうる。
“分散”されている必要はなく、集中増幅であることも
可能である。この種の増幅は、例えば、中庸あるいは高
濃度にドープしたＥｒドープファイバよりなる部分を遠
隔ポンピングすることによって実現されうる。
【０００９】光ファイバ通信システムにおける情報担持
能力に係る要求の増大に応じて、種々の多重化技法が導
入されてきている。波長分割多重化（ＷＤＭ）と呼称さ
れる技法においては、複数個のチャネルが単一の光ファ
イバ上に組み合わせられる。通常、対応するレーザーダ
イオードなどの光源が各々の波長チャネルに対して供給
される。変調デバイスが、この種の各光源からの光出力
をパターニングする目的で配置される。（あるいは、各
光源が変調済み信号によって直接駆動される。）各々の
波長チャネルは、情報を符号化する目的で変調された光
キャリア周波数を含んでいる。変調とは、光キャリア上
に情報を配置するあらゆる方法を意味しており、例えば
振幅変調、周波数変調及び位相シフトキーイングなどを
含んでいる。波長チャネルは有限の周波数幅を有してお
り、通常それは数百ＭＨｚから数十ＧＨｚの範囲であ
る。
能力に係る要求の増大に応じて、種々の多重化技法が導
入されてきている。波長分割多重化（ＷＤＭ）と呼称さ
れる技法においては、複数個のチャネルが単一の光ファ
イバ上に組み合わせられる。通常、対応するレーザーダ
イオードなどの光源が各々の波長チャネルに対して供給
される。変調デバイスが、この種の各光源からの光出力
をパターニングする目的で配置される。（あるいは、各
光源が変調済み信号によって直接駆動される。）各々の
波長チャネルは、情報を符号化する目的で変調された光
キャリア周波数を含んでいる。変調とは、光キャリア上
に情報を配置するあらゆる方法を意味しており、例えば
振幅変調、周波数変調及び位相シフトキーイングなどを
含んでいる。波長チャネルは有限の周波数幅を有してお
り、通常それは数百ＭＨｚから数十ＧＨｚの範囲であ
る。
【００１０】種々の波長チャネルは、一般的には１５５
０ｎｍなどの中央通信波長の周囲にまとめられている。
例えば、国際通信連合（ＩＴＵ）は、１００ＧＨｚの間
隔で配置された波長チャネルの標準的グリッドを提案し
ており、１９３．１ＴＨｚに対応する波長を含んでい
る。（周波数上での１００ＧＨｚのチャネル間隔は、波
長におけるおよそ０．８ｎｍの間隔と等価である。）
０ｎｍなどの中央通信波長の周囲にまとめられている。
例えば、国際通信連合（ＩＴＵ）は、１００ＧＨｚの間
隔で配置された波長チャネルの標準的グリッドを提案し
ており、１９３．１ＴＨｚに対応する波長を含んでい
る。（周波数上での１００ＧＨｚのチャネル間隔は、波
長におけるおよそ０．８ｎｍの間隔と等価である。）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】光通信においては、所
謂非線型効果によって、ある種の困難が生じる。これら
の非線型効果は、比較的高電力密度を有する光波と伝送
媒体との間の相互作用によって生ずる。これらの効果
は、それらがシステムの性能を劣化させるために望まし
くない。これらの効果は通常光通信システムにおいて発
生するが、とりわけＷＤＭシステムにおいてしばしば問
題となる。ＷＤＭシステムの中でも、少なくとも１０の
波長チャネルを有し、チャネル間隔がデータレートの２
０倍あるいはそれ以下の場合に最も問題となる。
謂非線型効果によって、ある種の困難が生じる。これら
の非線型効果は、比較的高電力密度を有する光波と伝送
媒体との間の相互作用によって生ずる。これらの効果
は、それらがシステムの性能を劣化させるために望まし
くない。これらの効果は通常光通信システムにおいて発
生するが、とりわけＷＤＭシステムにおいてしばしば問
題となる。ＷＤＭシステムの中でも、少なくとも１０の
波長チャネルを有し、チャネル間隔がデータレートの２
０倍あるいはそれ以下の場合に最も問題となる。
【００１２】これらの非線型効果のうちの一つに、四光
波混合として知られているものがある。この効果は隣接
するチャネル間で発生する傾向があり、特に、信号帯、
すなわち信号波長の範囲内で低分散の光ファイバにおい
て特に発生する。他の非線型効果にクロスフェーズモジ
ュレーション（クロス位相変調）が挙げられる。この効
果も、（必ずしも隣接している必要はないが）相異なっ
たチャネル間の相互作用の結果として発生する。しかし
ながら、クロス位相変調は、信号帯内で比較的大きな分
散を有するファイバにおいて特に問題である。さらに別
の非線型効果として、自己位相変調が挙げられる。この
効果は、個々の波長チャネル内での信号歪みを引き起こ
す傾向がある。さらに別の非線型効果として、誘導ブリ
ュアン(Brillouin)散乱（ＳＢＳ）が挙げられる。ＳＢ
Ｓは個々の波長チャネル内での後方散乱を引き起こし、
アナログシステムにおいて特に問題であって、システム
性能を制限する大きなファクタである。
波混合として知られているものがある。この効果は隣接
するチャネル間で発生する傾向があり、特に、信号帯、
すなわち信号波長の範囲内で低分散の光ファイバにおい
て特に発生する。他の非線型効果にクロスフェーズモジ
ュレーション（クロス位相変調）が挙げられる。この効
果も、（必ずしも隣接している必要はないが）相異なっ
たチャネル間の相互作用の結果として発生する。しかし
ながら、クロス位相変調は、信号帯内で比較的大きな分
散を有するファイバにおいて特に問題である。さらに別
の非線型効果として、自己位相変調が挙げられる。この
効果は、個々の波長チャネル内での信号歪みを引き起こ
す傾向がある。さらに別の非線型効果として、誘導ブリ
ュアン(Brillouin)散乱（ＳＢＳ）が挙げられる。ＳＢ
Ｓは個々の波長チャネル内での後方散乱を引き起こし、
アナログシステムにおいて特に問題であって、システム
性能を制限する大きなファクタである。
【００１３】非線型効果に係る劣化を低減あるいは回避
する目的で、種々の技法が用いられてきている。例え
ば、四光波混合に起因する影響を低減する目的で、１．
５〜８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍという範囲の分散値がファイバ
に用いられるようになってきている。
する目的で、種々の技法が用いられてきている。例え
ば、四光波混合に起因する影響を低減する目的で、１．
５〜８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍという範囲の分散値がファイバ
に用いられるようになってきている。
【００１４】しかしながら、非線型効果に起因する有害
な影響を低減しつつ高容量通信を取り扱うことが可能な
光ファイバ伝送システムに対する要求は残存している。
な影響を低減しつつ高容量通信を取り扱うことが可能な
光ファイバ伝送システムに対する要求は残存している。
【００１５】
【課題を解決するための手段】高性能光通信システムに
おいては、非線型効果は依然として重大な問題である。
例えば、ビットレートが増大すると、それに従って平均
光強度も増大する。非線型効果は強度レベルに対して急
速に増大するため、これらの効果は高ビットレートシス
テムによって実現可能な性能を制限してしまう。さら
に、前述されたような選ばれた分散特性を有するファイ
バが用いられた場合においても、四光波混合はチャネル
密度に制限を与える。既設の低分散ファイバの継続使用
が求められる場合には、四光波混合はより大きな困難を
もたらす。
おいては、非線型効果は依然として重大な問題である。
例えば、ビットレートが増大すると、それに従って平均
光強度も増大する。非線型効果は強度レベルに対して急
速に増大するため、これらの効果は高ビットレートシス
テムによって実現可能な性能を制限してしまう。さら
に、前述されたような選ばれた分散特性を有するファイ
バが用いられた場合においても、四光波混合はチャネル
密度に制限を与える。既設の低分散ファイバの継続使用
が求められる場合には、四光波混合はより大きな困難を
もたらす。
【００１６】本発明は、光通信に係る方法及び関連する
システムを提供する。本発明の発明者は、単一あるいは
複数個のファイバスパンに注入される強度レベルをある
規定された量だけ低減することによって、望ましくない
非線型効果が抑制されてシステム性能が向上されうるこ
とを見出した。前述された規定量低減は、影響を受ける
スパンにおける遠隔ポンピング増幅によって可能とな
る。すなわち、遠隔ポンピング増幅がスパンに注入され
る強度の低減を可能にし、結果として、ファイバ非線型
性に起因する不利益の低減を実現する。
システムを提供する。本発明の発明者は、単一あるいは
複数個のファイバスパンに注入される強度レベルをある
規定された量だけ低減することによって、望ましくない
非線型効果が抑制されてシステム性能が向上されうるこ
とを見出した。前述された規定量低減は、影響を受ける
スパンにおける遠隔ポンピング増幅によって可能とな
る。すなわち、遠隔ポンピング増幅がスパンに注入され
る強度の低減を可能にし、結果として、ファイバ非線型
性に起因する不利益の低減を実現する。
【００１７】本発明の実施例においては、本発明は、特
定の増幅性能を有する光通信システムにおいて用いられ
ることが可能なチャネル数を実質的に増加させる。詳細
に述べれば、本発明の発明者は、システム性能を劣化さ
せてチャネル数を制限する非線型相互作用が、特定のパ
ラメータ範囲を有するように配置された特定の遠隔ポン
ピング増幅方式によって緩和されうることを見出した。
これらの方式は、光通信システム内を伝播する信号の強
度レベルを、集積される非線型効果が出力信号を実質的
に劣化させるのに不充分であるレベルに制御する、とい
う広義の特徴を共有している。
定の増幅性能を有する光通信システムにおいて用いられ
ることが可能なチャネル数を実質的に増加させる。詳細
に述べれば、本発明の発明者は、システム性能を劣化さ
せてチャネル数を制限する非線型相互作用が、特定のパ
ラメータ範囲を有するように配置された特定の遠隔ポン
ピング増幅方式によって緩和されうることを見出した。
これらの方式は、光通信システム内を伝播する信号の強
度レベルを、集積される非線型効果が出力信号を実質的
に劣化させるのに不充分であるレベルに制御する、とい
う広義の特徴を共有している。
【００１８】ある側面においては、本発明は、単一ある
いは複数個の光ファイバスパンを有する光通信システム
内で実行可能な、単一あるいは複数個の波長チャネルを
占有している波長分割多重化信号増幅方法に係るもので
ある。信号は、前記スパンのうちの少なくとも一つにお
いて、遠隔ポンピング増幅を受ける。
いは複数個の光ファイバスパンを有する光通信システム
内で実行可能な、単一あるいは複数個の波長チャネルを
占有している波長分割多重化信号増幅方法に係るもので
ある。信号は、前記スパンのうちの少なくとも一つにお
いて、遠隔ポンピング増幅を受ける。
【００１９】信号は、それぞれ対応する入力対数強度レ
ベルＰｉを有して各々の遠隔ポンピング（ＲＰ）スパン
に入射する。各々のＲＰスパンにおいては、当該スパン
の終端において少なくとも目標とする信号対雑音比（Ｓ
ＮＲ）を実現するように遠隔ポンピング増幅が実行され
る。目標値を実現するためには、（与えられたスパンに
おける）遠隔ポンピング増幅は、入力対数強度レベルＰ
ｉを、雑音を付加することなく対応する増分ΔＰだけブ
ーストすることと等価である。“目標値”とは、システ
ムの動作範囲内のあるレベルを示している。
ベルＰｉを有して各々の遠隔ポンピング（ＲＰ）スパン
に入射する。各々のＲＰスパンにおいては、当該スパン
の終端において少なくとも目標とする信号対雑音比（Ｓ
ＮＲ）を実現するように遠隔ポンピング増幅が実行され
る。目標値を実現するためには、（与えられたスパンに
おける）遠隔ポンピング増幅は、入力対数強度レベルＰ
ｉを、雑音を付加することなく対応する増分ΔＰだけブ
ーストすることと等価である。“目標値”とは、システ
ムの動作範囲内のあるレベルを示している。
【００２０】例えば、増分ΔＰは、遠隔ポンピング増幅
を停止し、全く元のＳＮＲに達するまでＰｉをブースト
することによって測定される。Ｐｉがブーストされた量
がΔＰである。ここで言及されているＳＮＲは、いずれ
の方法で測定されても良い。
を停止し、全く元のＳＮＲに達するまでＰｉをブースト
することによって測定される。Ｐｉがブーストされた量
がΔＰである。ここで言及されているＳＮＲは、いずれ
の方法で測定されても良い。
【００２１】通信ケーブルによる出力としての信号を記
述する目的で、性能指数が割り当てられうる。例示すれ
ば、この性能指数は、各波長チャネルの対応するクオリ
ティファクタである。信号解釈を信号統計に関連付ける
公知のＱパラメータは、E.Desurvireによる前掲書の第
１７８頁に記述されている。
述する目的で、性能指数が割り当てられうる。例示すれ
ば、この性能指数は、各波長チャネルの対応するクオリ
ティファクタである。信号解釈を信号統計に関連付ける
公知のＱパラメータは、E.Desurvireによる前掲書の第
１７８頁に記述されている。
【００２２】以下、本明細書で用いられるいくつかの術
語を導入する。本明細書においては、波長チャネルにお
けるＱが２ｄＢ以上、すなわち３７％以上減少した場合
に、出力品質が“劣化”させられた、として記述され
る。さらに、遠隔ポンピング増幅が停止されてその代わ
りに単一あるいは複数個のチャネルにおける入力対数強
度レベルがＰｉ＋ΔＰにブーストされた場合に、当該Ｒ
Ｐスパンは“強度補償”されている、として記述され
る。
語を導入する。本明細書においては、波長チャネルにお
けるＱが２ｄＢ以上、すなわち３７％以上減少した場合
に、出力品質が“劣化”させられた、として記述され
る。さらに、遠隔ポンピング増幅が停止されてその代わ
りに単一あるいは複数個のチャネルにおける入力対数強
度レベルがＰｉ＋ΔＰにブーストされた場合に、当該Ｒ
Ｐスパンは“強度補償”されている、として記述され
る。
【００２３】本発明に係る方法の明確な特徴は、遠隔ポ
ンピングが、適切な光出力強度レベルの維持を目的とす
る他の方法とは異なって、非線型効果が実質的に抑制さ
れるように遠隔ポンピングが実行される、という点であ
る。結果として、最終ＲＰスパンから開始して上流方向
に単一あるいは複数個のＲＰスパンを強度補償していく
と、出力品質が劣化させられるか、あるいは少なくとも
一つのスパンの終端における目標とする強度レベルの回
復が行なえない。
ンピングが、適切な光出力強度レベルの維持を目的とす
る他の方法とは異なって、非線型効果が実質的に抑制さ
れるように遠隔ポンピングが実行される、という点であ
る。結果として、最終ＲＰスパンから開始して上流方向
に単一あるいは複数個のＲＰスパンを強度補償していく
と、出力品質が劣化させられるか、あるいは少なくとも
一つのスパンの終端における目標とする強度レベルの回
復が行なえない。
【００２４】
【発明の実施の形態】現在では、稠密波長分割多重（Ｄ
ＷＤＭ）信号を利用する高容量光伝送システムは、一般
に、四光波混合などの非線型効果を抑制するのに充分な
大きさの分散を有する光ファイバを有している。（隣接
するあらゆる二つのチャネル間の周波数間隔がこれらの
チャネルのデータレートの２００倍以下である場合に、
当該ＷＤＭシステムは“稠密”であると考えられる。）
従って、これらのシステムは、そのゼロ分散波長が信号
波長帯の外部に位置するような所謂非零分散シフトファ
イバ（ＮＺＤＳＦ）を通常利用する。しかしながら、既
設のゼロ分散シフトファイバ（ＺＤＳＦ）が大量に存在
する。信号帯がゼロ分散波長と重複するあるいはその近
傍に位置する場合においても、ＤＷＤＭ信号をこの種の
既設のファイバ上で伝送することには、強力な経済的動
機が存在する。
ＷＤＭ）信号を利用する高容量光伝送システムは、一般
に、四光波混合などの非線型効果を抑制するのに充分な
大きさの分散を有する光ファイバを有している。（隣接
するあらゆる二つのチャネル間の周波数間隔がこれらの
チャネルのデータレートの２００倍以下である場合に、
当該ＷＤＭシステムは“稠密”であると考えられる。）
従って、これらのシステムは、そのゼロ分散波長が信号
波長帯の外部に位置するような所謂非零分散シフトファ
イバ（ＮＺＤＳＦ）を通常利用する。しかしながら、既
設のゼロ分散シフトファイバ（ＺＤＳＦ）が大量に存在
する。信号帯がゼロ分散波長と重複するあるいはその近
傍に位置する場合においても、ＤＷＤＭ信号をこの種の
既設のファイバ上で伝送することには、強力な経済的動
機が存在する。
【００２５】本発明の一実施例には、この種のファイバ
設備に接続して用いられる特別のユーティリティが存在
する。この種の実施例に従って、光ファイバ伝送システ
ムは、光ＤＷＤＭ信号源、レシーバ、及び光信号をレシ
ーバへ伝達する一連の光ファイバスパンを有している。
既知の設計原理に従って、光源は、複数個の波長チャネ
ル、特に前述されたＩＴＵ波長グリッドに従ったチャネ
ルの各々において光放射を生成し、各々のチャネルにお
ける放射を変調し、及び全チャネルにおける変調済み放
射を単一の光ファイバに多重化することが可能である。
この種の目的に係る変調は、各々のチャネルに対するマ
ッハツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）変調器に
よって実現されうる。あるいは、放射源が変調済み信号
によって直接駆動される。
設備に接続して用いられる特別のユーティリティが存在
する。この種の実施例に従って、光ファイバ伝送システ
ムは、光ＤＷＤＭ信号源、レシーバ、及び光信号をレシ
ーバへ伝達する一連の光ファイバスパンを有している。
既知の設計原理に従って、光源は、複数個の波長チャネ
ル、特に前述されたＩＴＵ波長グリッドに従ったチャネ
ルの各々において光放射を生成し、各々のチャネルにお
ける放射を変調し、及び全チャネルにおける変調済み放
射を単一の光ファイバに多重化することが可能である。
この種の目的に係る変調は、各々のチャネルに対するマ
ッハツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）変調器に
よって実現されうる。あるいは、放射源が変調済み信号
によって直接駆動される。
【００２６】光ファイバスパンの各々は、ある長さの分
散シフトファイバを有している。ゼロ分散波長が、複数
個のスパンのうちのあるもの、あるいはそれら全てにお
いて、信号帯内あるいはそれに非常に近接して存在して
いる場合も受け入れられる。代表的なスパン長は８０〜
１００ｋｍである。本明細書に記載されている本発明の
原理は、スパン長が１００ｋｍ以上の場合であっても適
用可能であって、実際的な有用性を有していると思われ
る。同一の原理が８０ｋｍ未満のスパン長に対しても適
用可能であるが、スパンをそのように短くする経済的動
機は少ない。この種のスパンの個数は地域間距離に関し
ては４〜１０であり、大洋間距離に関しては２００〜３
００である。以下に議論される理由から、比較的高いラ
マン効率を有するファイバを用いることが望ましい。フ
ァイバは、考えている波長において７０平方ミクロン未
満の実効面積を有する場合に比較的高いラマン効率を有
していると見なされる。
散シフトファイバを有している。ゼロ分散波長が、複数
個のスパンのうちのあるもの、あるいはそれら全てにお
いて、信号帯内あるいはそれに非常に近接して存在して
いる場合も受け入れられる。代表的なスパン長は８０〜
１００ｋｍである。本明細書に記載されている本発明の
原理は、スパン長が１００ｋｍ以上の場合であっても適
用可能であって、実際的な有用性を有していると思われ
る。同一の原理が８０ｋｍ未満のスパン長に対しても適
用可能であるが、スパンをそのように短くする経済的動
機は少ない。この種のスパンの個数は地域間距離に関し
ては４〜１０であり、大洋間距離に関しては２００〜３
００である。以下に議論される理由から、比較的高いラ
マン効率を有するファイバを用いることが望ましい。フ
ァイバは、考えている波長において７０平方ミクロン未
満の実効面積を有する場合に比較的高いラマン効率を有
していると見なされる。
【００２７】本発明の一実施例を示す図２を参照する
と、光源１００からの光信号は、通常個別のＥｒドープ
ファイバ増幅器であるブースト増幅器１０５に入射し、
その後、第一ファイバスパン１１０に入射する。ファイ
バスパン１１０は、リピータ１１５において終端されて
いる。リピータ１１５内には、直前のファイバスパン１
１０内のファイバコアを遠隔ポンピングするラマンポン
ピング源１２０が設置されている。ラマンポンピングの
代表的な中心波長は１４５４ｎｍである。（当業者に
は、ラマンポンピング波長が増幅される波長帯から反ス
トークス（ａｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ）シフトと呼称され
る実効的な値だけ下側に存在しなければならないことは
明らかである。）
と、光源１００からの光信号は、通常個別のＥｒドープ
ファイバ増幅器であるブースト増幅器１０５に入射し、
その後、第一ファイバスパン１１０に入射する。ファイ
バスパン１１０は、リピータ１１５において終端されて
いる。リピータ１１５内には、直前のファイバスパン１
１０内のファイバコアを遠隔ポンピングするラマンポン
ピング源１２０が設置されている。ラマンポンピングの
代表的な中心波長は１４５４ｎｍである。（当業者に
は、ラマンポンピング波長が増幅される波長帯から反ス
トークス（ａｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ）シフトと呼称され
る実効的な値だけ下側に存在しなければならないことは
明らかである。）
【００２８】光通信システムにおけるラマン増幅は、例
えば、A.J.Stentzらによる１９９９年１月１９日付の米
国特許出願第０９／２３３，３１８号、及び、L.E.Eski
ldsenらによる１９９６年６月６日付の米国特許出願第
０８／６５９，６０７号に記載されている。
えば、A.J.Stentzらによる１９９９年１月１９日付の米
国特許出願第０９／２３３，３１８号、及び、L.E.Eski
ldsenらによる１９９６年６月６日付の米国特許出願第
０８／６５９，６０７号に記載されている。
【００２９】リピータ１１５内には、さらにＥｒドープ
ファイバ増幅器１２５が配置されている。これは、公知
の設計原理によって示されているように、３つの個別の
増幅段、１２５．１〜１２５．３から構成されている。
カスケード接続されたラマン及びＥｒ増幅器から得られ
る総出力強度の最大値の例は２２．５ｄＢｍである。こ
れは比較的高い値であり、実質的により低い値であって
も効果的であることに留意されたい。
ファイバ増幅器１２５が配置されている。これは、公知
の設計原理によって示されているように、３つの個別の
増幅段、１２５．１〜１２５．３から構成されている。
カスケード接続されたラマン及びＥｒ増幅器から得られ
る総出力強度の最大値の例は２２．５ｄＢｍである。こ
れは比較的高い値であり、実質的により低い値であって
も効果的であることに留意されたい。
【００３０】カスケード接続された増幅器の複合利得ス
ペクトルの利得平坦化は、公知の設計原理に従って実現
される。実際、本発明の発明者は、信号帯全体、実際に
は１５３２ｎｍから１５６５ｎｍ、にわたる利得の変化
が１．０ｄＢ未満に抑制されうることを見出した。
ペクトルの利得平坦化は、公知の設計原理に従って実現
される。実際、本発明の発明者は、信号帯全体、実際に
は１５３２ｎｍから１５６５ｎｍ、にわたる利得の変化
が１．０ｄＢ未満に抑制されうることを見出した。
【００３１】以降のファイバスパン１３０は、リピータ
１１５と同様のリピータによって終端される。
１１５と同様のリピータによって終端される。
【００３２】本発明の発明者は、上述された種類のシス
テムに係るラボラトリプロトタイプに関して（以下に記
述されているような）実験的テストを実行した。第一の
実験においては、用いられたプロトタイプは、８つのス
パンに分割された総実効長６７０．４ｋｍを有し、各々
が波長１５５０ｎｍにおいて１７．５ｄＢの損失を有し
ていた。第一の実験では、各々のスパンにおいて４４０
ｍＷのラマンポンピングを用い、１００ＧＨｚの間隔を
有するように配置された波長範囲１５４１．７５ｎｍ〜
１５６１．０１ｎｍの範囲における２５チャネル内で信
号が送出された。
テムに係るラボラトリプロトタイプに関して（以下に記
述されているような）実験的テストを実行した。第一の
実験においては、用いられたプロトタイプは、８つのス
パンに分割された総実効長６７０．４ｋｍを有し、各々
が波長１５５０ｎｍにおいて１７．５ｄＢの損失を有し
ていた。第一の実験では、各々のスパンにおいて４４０
ｍＷのラマンポンピングを用い、１００ＧＨｚの間隔を
有するように配置された波長範囲１５４１．７５ｎｍ〜
１５６１．０１ｎｍの範囲における２５チャネル内で信
号が送出された。
【００３３】第二の実験においては、用いられたプロト
タイプは、４つのスパンに分割された総実効長３３５．
２ｋｍを有していた。第二の実験では、各々のスパンに
おいて４４０ｍＷのラマンポンピングを用い、同一の波
長範囲内で５０ＧＨｚの間隔を有するように配置された
４９チャネル内で信号が送出された。
タイプは、４つのスパンに分割された総実効長３３５．
２ｋｍを有していた。第二の実験では、各々のスパンに
おいて４４０ｍＷのラマンポンピングを用い、同一の波
長範囲内で５０ＧＨｚの間隔を有するように配置された
４９チャネル内で信号が送出された。
【００３４】第一の実験では、２５チャネル間での最小
光信号帯雑音比（ＯＳＮＲ）は２２．１ｄＢであり、全
てのチャネルが１６．３ｄＢを越えるＱ値を有してい
た。このＱ値は３×１０-11のビットエラーレートに対
応する。
光信号帯雑音比（ＯＳＮＲ）は２２．１ｄＢであり、全
てのチャネルが１６．３ｄＢを越えるＱ値を有してい
た。このＱ値は３×１０-11のビットエラーレートに対
応する。
【００３５】第二の実験では、４９チャネル間での最小
ＯＳＮＲは２０．７ｄＢより大きく、全てのチャネルが
少なくとも１６．３ｄＢのＱ値を有していた。前述され
ているように、これは３×１０-11以下のビットエラー
レートに対応する。
ＯＳＮＲは２０．７ｄＢより大きく、全てのチャネルが
少なくとも１６．３ｄＢのＱ値を有していた。前述され
ているように、これは３×１０-11以下のビットエラー
レートに対応する。
【００３６】重要なのは、この分散ラマン増幅の例にお
いては、遠隔ポンピングを用いることによって、双方の
実験の場合とも、総入射強度をわずか４．１ｄＢｍに低
減することが可能であったことである。結果として、こ
のような低入射強度により、特に四光波混合のような非
線型効果が実質的に抑圧された。（ここで示された例に
おいてはある種の非線型効果が主要なものであったが、
別のシステムにおいては非線型効果の組み合わせが主た
るものである場合もあり得ることに留意されたい。）実
際、ある具体的チャネルに一致する四光波混合積の総強
度は、第一の実験においては信号強度より１９．７ｄＢ
低いものであり（この実験では全てのチャネルは同一方
向の直線偏光であって四光波混合をさらに起こしやすい
条件であった）、第二の実験においては信号強度より２
１．９ｄＢ低いものであった（この場合には、チャネル
はより近接していたものの偏光方向は相対的に任意であ
った）。
いては、遠隔ポンピングを用いることによって、双方の
実験の場合とも、総入射強度をわずか４．１ｄＢｍに低
減することが可能であったことである。結果として、こ
のような低入射強度により、特に四光波混合のような非
線型効果が実質的に抑圧された。（ここで示された例に
おいてはある種の非線型効果が主要なものであったが、
別のシステムにおいては非線型効果の組み合わせが主た
るものである場合もあり得ることに留意されたい。）実
際、ある具体的チャネルに一致する四光波混合積の総強
度は、第一の実験においては信号強度より１９．７ｄＢ
低いものであり（この実験では全てのチャネルは同一方
向の直線偏光であって四光波混合をさらに起こしやすい
条件であった）、第二の実験においては信号強度より２
１．９ｄＢ低いものであった（この場合には、チャネル
はより近接していたものの偏光方向は相対的に任意であ
った）。
【００３７】実際、実験においては、各々のリピータの
第一段に遠隔ポンピング増幅を適用した。このことによ
って、システムの雑音性能が著しく改良されることが見
出された。この改良により、各々のスパンに入射される
信号の強度を四光波混合や他の非線型効果を実質的に抑
制するのに充分な程度まで低減することが可能になっ
た。
第一段に遠隔ポンピング増幅を適用した。このことによ
って、システムの雑音性能が著しく改良されることが見
出された。この改良により、各々のスパンに入射される
信号の強度を四光波混合や他の非線型効果を実質的に抑
制するのに充分な程度まで低減することが可能になっ
た。
【００３８】これに対して、遠隔ポンピングを利用しな
いシステムにおいては、非線型効果の結果として実質的
な性能劣化が生ずることは明らかである。この種の劣化
は、例えば、システムから受信される信号のＱ値の減少
などで明らかとなる。
いシステムにおいては、非線型効果の結果として実質的
な性能劣化が生ずることは明らかである。この種の劣化
は、例えば、システムから受信される信号のＱ値の減少
などで明らかとなる。
【００３９】本発明に従った遠隔ポンピング増幅を用い
ることにより、システム全体のＱ値が少なくとも２ｄ
Ｂ、すなわち少なくとも３７％改善されることは明らか
である。つまり、本発明に従ってシステムの全てのスパ
ンにおいて強度補償を行なうことにより、非線型効果
を、Ｑ値を少なくとも２ｄＢ劣化させることが困難な程
度にすることが可能である。実際、このような劣化は、
多スパンシステムの全てを強度補償しない場合において
もしばしば生ずるものである。その代わり、このような
劣化をもたらすためには、最終段から始めて逆方向に遠
隔ポンピングされたスパンのうちのいくつかを強度補償
することで充分である。
ることにより、システム全体のＱ値が少なくとも２ｄ
Ｂ、すなわち少なくとも３７％改善されることは明らか
である。つまり、本発明に従ってシステムの全てのスパ
ンにおいて強度補償を行なうことにより、非線型効果
を、Ｑ値を少なくとも２ｄＢ劣化させることが困難な程
度にすることが可能である。実際、このような劣化は、
多スパンシステムの全てを強度補償しない場合において
もしばしば生ずるものである。その代わり、このような
劣化をもたらすためには、最終段から始めて逆方向に遠
隔ポンピングされたスパンのうちのいくつかを強度補償
することで充分である。
【００４０】前述されているように、四光波混合は、信
号帯内でファイバが低分散を有する場合に特に主となる
非線型効果である。このようなファイバが用いられる場
合には、本発明によって実現される利点を計る別の指標
は、各遠隔ポンピングされているスパンにおいて四光波
混合の効果を評価することである。各波長チャネルに関
して、各々の遠隔ポンピングされたスパンの端部での望
ましくない四光波混合積の強度が信号強度で除され、比
が求められる。各スパンにおいて強度補償を行なうこと
により、各チャネルに関してこの比が増大する。これら
の比は全て加算され、強度補償されたこれらスパン全体
にわたる総和が計算される。本発明に従った少なくとも
複数のシステムにおいては、各個別のチャネルに関し
て、遠隔ポンピングされた全てのスパンにわたるこの総
和は、−１５ｄＢ未満である。しかしながら、強度補償
がこれらのスパンのうちの、最終段から始めて少なくと
も一つのある部分に対して適用された場合には、この総
和が−１５ｄＢを越えるチャネルが少なくとも一つは存
在する。
号帯内でファイバが低分散を有する場合に特に主となる
非線型効果である。このようなファイバが用いられる場
合には、本発明によって実現される利点を計る別の指標
は、各遠隔ポンピングされているスパンにおいて四光波
混合の効果を評価することである。各波長チャネルに関
して、各々の遠隔ポンピングされたスパンの端部での望
ましくない四光波混合積の強度が信号強度で除され、比
が求められる。各スパンにおいて強度補償を行なうこと
により、各チャネルに関してこの比が増大する。これら
の比は全て加算され、強度補償されたこれらスパン全体
にわたる総和が計算される。本発明に従った少なくとも
複数のシステムにおいては、各個別のチャネルに関し
て、遠隔ポンピングされた全てのスパンにわたるこの総
和は、−１５ｄＢ未満である。しかしながら、強度補償
がこれらのスパンのうちの、最終段から始めて少なくと
も一つのある部分に対して適用された場合には、この総
和が−１５ｄＢを越えるチャネルが少なくとも一つは存
在する。
【００４１】四光波混合は、チャネルが例えば２００Ｇ
Ｈｚ未満の間隔で近接して配置されており、特に周波数
に関して均等に配置されている場合に、より問題になる
ことはよく知られている。よって、このような状況下に
おいても、特に、少なくともいくつかの波長チャネルに
関しては分散が３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満であって、さら
にいくつかの波長チャネルに関しては１．５ｐｓ／ｎｍ
−ｋｍであったような場合に、本発明に係る方法を用い
ることによって高システム性能が実現できているという
ことは重要である。
Ｈｚ未満の間隔で近接して配置されており、特に周波数
に関して均等に配置されている場合に、より問題になる
ことはよく知られている。よって、このような状況下に
おいても、特に、少なくともいくつかの波長チャネルに
関しては分散が３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満であって、さら
にいくつかの波長チャネルに関しては１．５ｐｓ／ｎｍ
−ｋｍであったような場合に、本発明に係る方法を用い
ることによって高システム性能が実現できているという
ことは重要である。
【００４２】以上、ラマン媒体の遠隔ポンピング増幅が
記述された。しかしながら、他の媒体もこのような状況
下で有用であれば同様に遠隔ポンピングされることに留
意されたい。よって、例えば、遠隔増幅は、分散Ｅｒ
（あるいは他の希土類元素がドーピングされた）ファイ
バにおいても実現されうる。このようなファイバにおい
ては、例えば１ｋｍ以上という比較的長いファイバスパ
ンにおいて比較的低濃度の希土類不純物が含まれる。遠
隔増幅は、より高濃度に不純物をドープしたより短いフ
ァイバセグメントにおいても実現されうる。例えば、あ
る長さのＥｒドープファイバがファイバスパンに挿入さ
れ、信号と逆方向に伝播するポンピングビームによって
伝送ファイバを介してポンピングされうる。この種の配
置においては、ポンピングビームがポンピング源からＥ
ｒドープされたセグメントへ伝播することによって、Ｅ
ｒドープされた部分での利得と同時に伝送ファイバ部分
でのラマン利得も実現することができる。
記述された。しかしながら、他の媒体もこのような状況
下で有用であれば同様に遠隔ポンピングされることに留
意されたい。よって、例えば、遠隔増幅は、分散Ｅｒ
（あるいは他の希土類元素がドーピングされた）ファイ
バにおいても実現されうる。このようなファイバにおい
ては、例えば１ｋｍ以上という比較的長いファイバスパ
ンにおいて比較的低濃度の希土類不純物が含まれる。遠
隔増幅は、より高濃度に不純物をドープしたより短いフ
ァイバセグメントにおいても実現されうる。例えば、あ
る長さのＥｒドープファイバがファイバスパンに挿入さ
れ、信号と逆方向に伝播するポンピングビームによって
伝送ファイバを介してポンピングされうる。この種の配
置においては、ポンピングビームがポンピング源からＥ
ｒドープされたセグメントへ伝播することによって、Ｅ
ｒドープされた部分での利得と同時に伝送ファイバ部分
でのラマン利得も実現することができる。
【００４３】本発明に係る原理がアナログ及びデジタル
光通信システムの双方に対して適用可能であることに留
意されたい。ＳＮＲ及び性能指数のＱファクタはデジタ
ルシステムを記述する際に一般に用いられるが、アナロ
グシステムの性能を記述するためには他の性能指数がし
ばしば用いられる。それらには、キャリア対雑音比（Ｃ
ＮＲ）、複合二次歪み値（ＣＳＯ）、及び複合三次うな
り（ＣＴＢ）などが含まれる。これらの性能指数は、前
掲のE.Desurvireによる参照文献のそれぞれ第１９６頁
及び第２０２頁において定義されている。アナログシス
テムに対して適用された場合の本発明によってもたらさ
れる性能向上の一つの指標に、対応するアナログシステ
ムのスパンにおける強度補償が含まれる。強度補償は、
強度の増分ΔＰが、ＳＮＲではなく対応するＣＮＲの対
数比である、という点を除いて、実質的に前述されてい
るように実現される。本発明の原理を利用すると、アナ
ログシステムの遠隔ポンピングされたスパンのうちのい
くつかを最後のスパンから開始して逆方向に強度補償す
ることにより、システム全体としてのＣＮＲ、ＣＳＯ、
あるいはＣＴＢのうちの少なくとも一つにおいて少なく
とも２ｄＢの劣化がもたらされることになる。
光通信システムの双方に対して適用可能であることに留
意されたい。ＳＮＲ及び性能指数のＱファクタはデジタ
ルシステムを記述する際に一般に用いられるが、アナロ
グシステムの性能を記述するためには他の性能指数がし
ばしば用いられる。それらには、キャリア対雑音比（Ｃ
ＮＲ）、複合二次歪み値（ＣＳＯ）、及び複合三次うな
り（ＣＴＢ）などが含まれる。これらの性能指数は、前
掲のE.Desurvireによる参照文献のそれぞれ第１９６頁
及び第２０２頁において定義されている。アナログシス
テムに対して適用された場合の本発明によってもたらさ
れる性能向上の一つの指標に、対応するアナログシステ
ムのスパンにおける強度補償が含まれる。強度補償は、
強度の増分ΔＰが、ＳＮＲではなく対応するＣＮＲの対
数比である、という点を除いて、実質的に前述されてい
るように実現される。本発明の原理を利用すると、アナ
ログシステムの遠隔ポンピングされたスパンのうちのい
くつかを最後のスパンから開始して逆方向に強度補償す
ることにより、システム全体としてのＣＮＲ、ＣＳＯ、
あるいはＣＴＢのうちの少なくとも一つにおいて少なく
とも２ｄＢの劣化がもたらされることになる。
【００４４】ＳＢＳは、ファイバの分散特性に関わりな
く発生しうる非線型効果である。本発明の原理は、なか
んずくＳＢＳを抑制するのに有効である。例えば、ある
スパンにおいて与えられたチャネルに６ｄＢｍを越える
強度が入射させられるようなシステムにおいては、その
スパンでの強度補償がそのチャネルにおいてＳＢＳのた
めに反射される光強度を少なくとも−１５ｄＢ増大させ
る。
く発生しうる非線型効果である。本発明の原理は、なか
んずくＳＢＳを抑制するのに有効である。例えば、ある
スパンにおいて与えられたチャネルに６ｄＢｍを越える
強度が入射させられるようなシステムにおいては、その
スパンでの強度補償がそのチャネルにおいてＳＢＳのた
めに反射される光強度を少なくとも−１５ｄＢ増大させ
る。
【００４５】図３は、ＳＢＳを抑制する目的で本発明の
原理が適用されることによって、その性能が実質的に改
善されたアナログ光通信システム例を示している。信号
源２００は、標準的な単一モードファイバよりなる単一
のスパンの２０５にアナログ光信号を入射する。スパン
２０５は、信号をレシーバ２１０へ伝達する。
原理が適用されることによって、その性能が実質的に改
善されたアナログ光通信システム例を示している。信号
源２００は、標準的な単一モードファイバよりなる単一
のスパンの２０５にアナログ光信号を入射する。スパン
２０５は、信号をレシーバ２１０へ伝達する。
【００４６】例として、信号源２００は、１５５０ｎｍ
の放射を発生するＣＡＴＶ半導体レーザー送信器２１
５、及びそれに引き続く位相変調器２２０及び振幅変調
器２２５を有している。位相変調器は、部分的にＳＢＳ
を抑制する目的で、レーザー放射のスペクトル幅を２．
５ＧＨｚに拡大する。（さらなる拡大は、システム性能
を劣化させる可能性がある。）チャネル当たり例えば
３．３％の光変調深度を用いた振幅変調器は、例えば７
７ＡＭ−ＶＳＢビデオチャネル２３０の情報内容をレー
ザービーム上に符号化する。信号源２００は、ＣＮＲが
５５ｄＢ、ＣＳＯが−７０ｄＢｃ、及びＣＴＢが−７０
ｄＢｃで、ファイバに結合される強度が１７ｄＢｍの放
射を生成する。
の放射を発生するＣＡＴＶ半導体レーザー送信器２１
５、及びそれに引き続く位相変調器２２０及び振幅変調
器２２５を有している。位相変調器は、部分的にＳＢＳ
を抑制する目的で、レーザー放射のスペクトル幅を２．
５ＧＨｚに拡大する。（さらなる拡大は、システム性能
を劣化させる可能性がある。）チャネル当たり例えば
３．３％の光変調深度を用いた振幅変調器は、例えば７
７ＡＭ−ＶＳＢビデオチャネル２３０の情報内容をレー
ザービーム上に符号化する。信号源２００は、ＣＮＲが
５５ｄＢ、ＣＳＯが−７０ｄＢｃ、及びＣＴＢが−７０
ｄＢｃで、ファイバに結合される強度が１７ｄＢｍの放
射を生成する。
【００４７】ファイバスパン２０５は、例えば＋１７ｐ
ｓ／ｎｍ−ｋｍの分散、有効面積７０平方ミクロン、長
さ６０ｋｍ、及びスパン損失１８ｄＢを有している。
ｓ／ｎｍ−ｋｍの分散、有効面積７０平方ミクロン、長
さ６０ｋｍ、及びスパン損失１８ｄＢを有している。
【００４８】重要なことには、ラマンポンピング源２３
５が、信号とは逆の伝播方向に、１４５５ｎｍ、３００
ｍＷのポンピング放射をスパン２０５の出力端から入射
する。
５が、信号とは逆の伝播方向に、１４５５ｎｍ、３００
ｍＷのポンピング放射をスパン２０５の出力端から入射
する。
【００４９】ポンピング源２３５が遮断される場合に
は、スパン２０５の強度補償がなされるが、（前述され
ているように）ＣＮＲを上昇させ、ＳＢＳ閾値が越えら
れてしまい、反射光強度の少なくとも−１５ｄＢとなっ
てしまう。
は、スパン２０５の強度補償がなされるが、（前述され
ているように）ＣＮＲを上昇させ、ＳＢＳ閾値が越えら
れてしまい、反射光強度の少なくとも−１５ｄＢとなっ
てしまう。
【００５０】前述されているように、クロス位相変調
（ＣＰＭ）はやっかいな非線型効果の一つである。ＣＰ
Ｍは高データレートにおいて、そして、例えば局所分散
が１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍより大きいような比較的高い分
散を有するファイバにおいては全てのデータレートで特
に問題である。（厳密に言えば、ここでは群速度分散の
ことについて言及している。）非常に簡潔に述べれば、
ＷＤＭシステムを伝播する信号は、カー（Ｋｅｒｒ）非
線型性と呼称される効果によって、同時に伝播するチャ
ネルに関して位相ひずみを誘導する。分散は、この位相
ひずみを、システム性能を劣化させる傾向を有する振幅
歪みに変換する。相異なった波長チャネルは一般に相異
なった群速度を有するため、同時に伝播するチャネル内
のビットが伝送の間に互いにウォークスルーする傾向を
有してしまう。原理的には、ＣＰＭ位相歪みは、このウ
ォークスルー全体を経る間にその全体あるいは部分がキ
ャンセルされるはずである。しかしながら、対応する群
速度がごくわずかしか違わない場合にはウォークスルー
に時間がかかり、その間に著しいファイバ減衰を被って
しまう。このような場合には、有効な打ち消しは生じな
い。よって、チャネル間隔が減少させられると、有効な
打ち消しの量は減少する傾向を有しており、残存するＣ
ＰＭの量は増大する傾向がある。ＣＰＭ位相シフトの打
ち消しは、隣接するチャネルにおけるパルスがスパンの
開始部において部分的にオーバーラップしている場合に
も不完全となる。
（ＣＰＭ）はやっかいな非線型効果の一つである。ＣＰ
Ｍは高データレートにおいて、そして、例えば局所分散
が１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍより大きいような比較的高い分
散を有するファイバにおいては全てのデータレートで特
に問題である。（厳密に言えば、ここでは群速度分散の
ことについて言及している。）非常に簡潔に述べれば、
ＷＤＭシステムを伝播する信号は、カー（Ｋｅｒｒ）非
線型性と呼称される効果によって、同時に伝播するチャ
ネルに関して位相ひずみを誘導する。分散は、この位相
ひずみを、システム性能を劣化させる傾向を有する振幅
歪みに変換する。相異なった波長チャネルは一般に相異
なった群速度を有するため、同時に伝播するチャネル内
のビットが伝送の間に互いにウォークスルーする傾向を
有してしまう。原理的には、ＣＰＭ位相歪みは、このウ
ォークスルー全体を経る間にその全体あるいは部分がキ
ャンセルされるはずである。しかしながら、対応する群
速度がごくわずかしか違わない場合にはウォークスルー
に時間がかかり、その間に著しいファイバ減衰を被って
しまう。このような場合には、有効な打ち消しは生じな
い。よって、チャネル間隔が減少させられると、有効な
打ち消しの量は減少する傾向を有しており、残存するＣ
ＰＭの量は増大する傾向がある。ＣＰＭ位相シフトの打
ち消しは、隣接するチャネルにおけるパルスがスパンの
開始部において部分的にオーバーラップしている場合に
も不完全となる。
【００５１】多重スパンシステムにおけるＣＰＭに係る
共鳴現象が観測されている。非常に簡潔に述べれば、あ
るスパンに入射する際に同時に伝播する信号対のビット
間で誘導された位相ひずみが、次のスパンに入射する際
に歪まされたビットが干渉しているチャネルの他のビッ
トと一致した場合に増大させられる、というものであ
る。システムのビットエラーレートにおける共鳴ピーク
は、（チャネル間隔が一定に保たれた場合に）ビットレ
ート掃引におけるいくつかの位置に、そして、（ビット
レートが一定に保たれた場合に）チャネル間隔掃引にお
けるいくつかの位置に、それぞれ存在することが予測さ
れる。
共鳴現象が観測されている。非常に簡潔に述べれば、あ
るスパンに入射する際に同時に伝播する信号対のビット
間で誘導された位相ひずみが、次のスパンに入射する際
に歪まされたビットが干渉しているチャネルの他のビッ
トと一致した場合に増大させられる、というものであ
る。システムのビットエラーレートにおける共鳴ピーク
は、（チャネル間隔が一定に保たれた場合に）ビットレ
ート掃引におけるいくつかの位置に、そして、（ビット
レートが一定に保たれた場合に）チャネル間隔掃引にお
けるいくつかの位置に、それぞれ存在することが予測さ
れる。
【００５２】この共鳴現象は、A.R.Chraplyvyらによる
１９９８年９月１５日付の“クロス位相変調を低減した
波長分割多重化システム”という表題の米国特許出願第
０９／１５３，６０５号に詳細に記述されている。これ
は、本発明の参照文献である。このChraplyvyによる文
献では、ＣＰＭを低減するための種々の技法が議論され
ている。それらには、可変クロック位相差の利用が含ま
れる。クロック位相差は、チャネル対間でのビット遷移
時間の時間差である。ＣＰＭを抑制するために、干渉す
るチャネル対間のクロック位相差は、相異なったスパン
への入力において、異なるように設定される。
１９９８年９月１５日付の“クロス位相変調を低減した
波長分割多重化システム”という表題の米国特許出願第
０９／１５３，６０５号に詳細に記述されている。これ
は、本発明の参照文献である。このChraplyvyによる文
献では、ＣＰＭを低減するための種々の技法が議論され
ている。それらには、可変クロック位相差の利用が含ま
れる。クロック位相差は、チャネル対間でのビット遷移
時間の時間差である。ＣＰＭを抑制するために、干渉す
るチャネル対間のクロック位相差は、相異なったスパン
への入力において、異なるように設定される。
【００５３】Chraplyvyによる文献において議論されて
いる他の技法には、相異なったスパンへ相異なった長さ
の分散補償ファイバを追加する方法、チャネル間でのビ
ット変調レートあるいはクロック位相遅延を変化させる
方法、及び各チャネルに関して相異なった波長選択位相
遅延を用いる方法などが含まれる。
いる他の技法には、相異なったスパンへ相異なった長さ
の分散補償ファイバを追加する方法、チャネル間でのビ
ット変調レートあるいはクロック位相遅延を変化させる
方法、及び各チャネルに関して相異なった波長選択位相
遅延を用いる方法などが含まれる。
【００５４】Chraplyvyによる文献において議論されて
いる種類の光通信システムの特徴が図４に示されてい
る。このシステムに含まれるのは、それぞれの波長λ1
−λNでの放射を生成する光源３００、及び、それぞれ
のデータ信号源３１０によって生成されたデータ信号で
それぞれの波長を変調する対応する変調器３０５であ
る。それぞれの遅延回路３１５が、対応するデータ信号
に遅延すなわち位相シフトを付加する。データ信号間で
この種の遅延の量を変化させることによって、システム
内のＣＰＭの累積を低減することが可能である。マルチ
プレクサ３２０は、それぞれの変調器からの出力を組み
合わせ、単一あるいは複数個のファイバスパンにわたっ
て伝送されるＷＤＭ信号を生成する。図示されているの
は第一ファイバスパン３２５及び最終ファイバスパン３
３０である。各々のファイバスパンは、図示されている
ように、個別の光増幅器３３５で開始されて個別の光増
幅器３３５で終了する。デマルチプレクサ３４０は最終
ファイバスパンからＷＤＭ信号を受信し、それを波長チ
ャネル毎に対応する光レシーバ３４５へと分配する。波
長遅延回路３５０は、各々のスパンにおいてそれぞれ可
変遅延を課する。この種の回路はスパン内のいずれの点
に配置することも可能であるが、図示されているよう
に、影響を受けるスパンの開始部における光増幅器の段
間に配置することが特に有利である。
いる種類の光通信システムの特徴が図４に示されてい
る。このシステムに含まれるのは、それぞれの波長λ1
−λNでの放射を生成する光源３００、及び、それぞれ
のデータ信号源３１０によって生成されたデータ信号で
それぞれの波長を変調する対応する変調器３０５であ
る。それぞれの遅延回路３１５が、対応するデータ信号
に遅延すなわち位相シフトを付加する。データ信号間で
この種の遅延の量を変化させることによって、システム
内のＣＰＭの累積を低減することが可能である。マルチ
プレクサ３２０は、それぞれの変調器からの出力を組み
合わせ、単一あるいは複数個のファイバスパンにわたっ
て伝送されるＷＤＭ信号を生成する。図示されているの
は第一ファイバスパン３２５及び最終ファイバスパン３
３０である。各々のファイバスパンは、図示されている
ように、個別の光増幅器３３５で開始されて個別の光増
幅器３３５で終了する。デマルチプレクサ３４０は最終
ファイバスパンからＷＤＭ信号を受信し、それを波長チ
ャネル毎に対応する光レシーバ３４５へと分配する。波
長遅延回路３５０は、各々のスパンにおいてそれぞれ可
変遅延を課する。この種の回路はスパン内のいずれの点
に配置することも可能であるが、図示されているよう
に、影響を受けるスパンの開始部における光増幅器の段
間に配置することが特に有利である。
【００５５】本発明を図４に示されているようなシステ
ムに適用することによって、さらなる利点が生成され
る。本発明に従ってさらに図示されているのは、各ファ
イバスパンにおける遠隔ポンピング増幅を実現するため
のラマンポンピング源３５５である。個別の増幅器３３
５は各ファイバスパンの開始部において信号利得を実現
するが、各ラマン（あるいは他の遠隔）ポンピングは、
実質的にそれら個別の増幅器の下流に位置するファイバ
部分における信号利得を実現する。遠隔ポンピング増幅
のために、個別の増幅器における利得を低下させること
が可能であり、従って、ＣＰＭが最も問題になる各ファ
イバスパンの開始部で注入される信号強度が低下させら
れることが可能である。
ムに適用することによって、さらなる利点が生成され
る。本発明に従ってさらに図示されているのは、各ファ
イバスパンにおける遠隔ポンピング増幅を実現するため
のラマンポンピング源３５５である。個別の増幅器３３
５は各ファイバスパンの開始部において信号利得を実現
するが、各ラマン（あるいは他の遠隔）ポンピングは、
実質的にそれら個別の増幅器の下流に位置するファイバ
部分における信号利得を実現する。遠隔ポンピング増幅
のために、個別の増幅器における利得を低下させること
が可能であり、従って、ＣＰＭが最も問題になる各ファ
イバスパンの開始部で注入される信号強度が低下させら
れることが可能である。
【００５６】ＣＰＭの抑制目的では、本発明は、局所分
散が１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍよりも大きく、２００ＧＨｚ
未満の間隔で配置された少なくとも一対の波長チャネル
で用いられている、少なくとも二つのファイバスパンを
有するＷＤＭシステムにおいて用いられるのが最も効果
的である。
散が１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍよりも大きく、２００ＧＨｚ
未満の間隔で配置された少なくとも一対の波長チャネル
で用いられている、少なくとも二つのファイバスパンを
有するＷＤＭシステムにおいて用いられるのが最も効果
的である。
【００５７】前述の第一及び第二の実験は、図５に示さ
れている研究所向けプロトタイプを用いて実行された。
波長範囲１５４１．７５ｎｍから１５６１．０１ｎｍに
わたって５０ＧＨｚの間隔で配置された４９のレーザー
光源が、二つのバンク４００及び４０５に配置された。
レーザーはスタガ配置されており、一方のバンクは奇数
チャネルのみを含み、他方は偶数チャネルのみを含んで
いた。各々のバンクにおける全てのレーザーは、それぞ
れマッハ＝ツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）変
調器４１０、４１５を用いて変調された。これらの変調
器を用いて、２ 31−１の擬似乱数ビットシーケンスの形
態を有するデータが、１０Ｇｂ／ｓのデータレートで変
調された。変調器４１０及び４１５からの組み合わせら
れた出力は、ハイブリッド増幅器４２０を含むファイバ
ループに入力された。増幅器４２０の出力において、光
１０％カップラ４２５が光信号を分割してレシーバ４３
０とスペクトルアナライザ４３５へ導いた。ファイバス
パンは、およそ５０平方ミクロンの有効断面積を有する
分散シフトファイバよりなる５つの部分４４０．１〜４
４０．５を有していた。各部分のそれぞれの長さ及びゼ
ロ分散波長は次の通りであった：部分４４０．１は２
３．０２５ｋｍ及び１５４７．８ｎｍ；部分４４０．２
は１０．４６８ｋｍ及び１５４９．９ｎｍ；部分４４
０．３は１６．７９４ｋｍ及び１５７８．５ｎｍ；部分
４４０．４は１５．７１２ｋｍ及び１５４９．７ｎｍ；
部分４４０．５は１７．７９５ｋｍ及び１５４７．４ｎ
ｍ。
れている研究所向けプロトタイプを用いて実行された。
波長範囲１５４１．７５ｎｍから１５６１．０１ｎｍに
わたって５０ＧＨｚの間隔で配置された４９のレーザー
光源が、二つのバンク４００及び４０５に配置された。
レーザーはスタガ配置されており、一方のバンクは奇数
チャネルのみを含み、他方は偶数チャネルのみを含んで
いた。各々のバンクにおける全てのレーザーは、それぞ
れマッハ＝ツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）変
調器４１０、４１５を用いて変調された。これらの変調
器を用いて、２ 31−１の擬似乱数ビットシーケンスの形
態を有するデータが、１０Ｇｂ／ｓのデータレートで変
調された。変調器４１０及び４１５からの組み合わせら
れた出力は、ハイブリッド増幅器４２０を含むファイバ
ループに入力された。増幅器４２０の出力において、光
１０％カップラ４２５が光信号を分割してレシーバ４３
０とスペクトルアナライザ４３５へ導いた。ファイバス
パンは、およそ５０平方ミクロンの有効断面積を有する
分散シフトファイバよりなる５つの部分４４０．１〜４
４０．５を有していた。各部分のそれぞれの長さ及びゼ
ロ分散波長は次の通りであった：部分４４０．１は２
３．０２５ｋｍ及び１５４７．８ｎｍ；部分４４０．２
は１０．４６８ｋｍ及び１５４９．９ｎｍ；部分４４
０．３は１６．７９４ｋｍ及び１５７８．５ｎｍ；部分
４４０．４は１５．７１２ｋｍ及び１５４９．７ｎｍ；
部分４４０．５は１７．７９５ｋｍ及び１５４７．４ｎ
ｍ。
【００５８】ハイブリッド増幅器４２０は、伝送ファイ
バ内のラマン利得を用いる分散第一段及びそれに引き続
く三段のＥｒドープファイバ増幅段４４５．１〜４４
５．３を有していた。（ラマンポンピング源は、図中で
は参照番号４５０で示されている。）
バ内のラマン利得を用いる分散第一段及びそれに引き続
く三段のＥｒドープファイバ増幅段４４５．１〜４４
５．３を有していた。（ラマンポンピング源は、図中で
は参照番号４５０で示されている。）
【００５９】第一の実験においては、前述されているよ
うに、１００ＧＨｚ毎に等間隔に配置された２５のチャ
ネルが八つのループを通じて伝播させられた。全てのチ
ャネルが単一の変調器によって符号化されたため、ルー
プに入射させられる前にある長さの−８２ｐｓ／ｎｍ−
ｋｍの分散を有する分散補償ファイバが挿入され、隣接
チャネル間の相関の解消が図られた。受信前の段階で
は、全てのチャネルは＋１６０ｐｓ／ｎｍの分散を受け
ていた。図６は、この実験において前述の２５チャネル
に関して測定されたＱ値及び対応するビットエラーレー
ト（ＢＥＲ）を示している。
うに、１００ＧＨｚ毎に等間隔に配置された２５のチャ
ネルが八つのループを通じて伝播させられた。全てのチ
ャネルが単一の変調器によって符号化されたため、ルー
プに入射させられる前にある長さの−８２ｐｓ／ｎｍ−
ｋｍの分散を有する分散補償ファイバが挿入され、隣接
チャネル間の相関の解消が図られた。受信前の段階で
は、全てのチャネルは＋１６０ｐｓ／ｎｍの分散を受け
ていた。図６は、この実験において前述の２５チャネル
に関して測定されたＱ値及び対応するビットエラーレー
ト（ＢＥＲ）を示している。
【００６０】第二の実験においては、前述されているよ
うに、全４９チャネルが四つのループを通じて伝播させ
られた。図７は、この実験において前述の４９チャネル
に関して測定されたＱ値及び対応するビットエラーレー
ト（ＢＥＲ）を示している。
うに、全４９チャネルが四つのループを通じて伝播させ
られた。図７は、この実験において前述の４９チャネル
に関して測定されたＱ値及び対応するビットエラーレー
ト（ＢＥＲ）を示している。
【００６１】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので，この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
もので，この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
【００６２】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、望
ましくない非線型効果を抑制してシステム性能を向上さ
せた光通信に係る方法及び関連するシステムが提供され
る。
ましくない非線型効果を抑制してシステム性能を向上さ
せた光通信に係る方法及び関連するシステムが提供され
る。
【図１】 従来技術に係る光通信システム例を模式的に
示す図。
示す図。
【図２】 本発明に係る光通信システムの一実施例を模
式的に示す図。
式的に示す図。
【図３】 本発明が適用されたアナログ光通信システム
例を模式的に示す図。
例を模式的に示す図。
【図４】 Chraplyvyによる参照文献において議論され
ている種類の光通信システムを模式的に示す図。
ている種類の光通信システムを模式的に示す図。
【図５】 本発明の原理の有効性を例示する目的で行な
われた実験に用いられた装置を模式的に示す図。
われた実験に用いられた装置を模式的に示す図。
【図６】 図５に示された装置において取得された特性
を示す図。
を示す図。
【図７】 図５に示された装置において取得された特性
を示す図。
を示す図。
１０ 光信号源 １５ 光ファイバ伝送線路 ２０ 光レシーバ ２５ リピータ ３０ ファイバスパン ３５、４０ 光増幅器 ５０ ポンピング光源 ５５ ファイバセグメント １００ 光源 １０５ ブースト増幅器 １１０ ファイバスパン １２０ ラマンポンピング源 １２５ Ｅｒドープファイバ増幅器 １３０ ファイバスパン １３５ リピータ ２００ 信号源 ２０５ ファイバスパン ２１０ レシーバ ２１５ レーザー送信器 ２２０ 位相変調器 ２２５ 振幅変調器 ２３０ ビデオチャネル ２３５ ラマンポンピング源 ３００ 光源 ３０５ 変調器 ３１０ データ信号源 ３１５ 遅延回路 ３２０ マルチプレクサ ３２５、３３０ ファイバスパン ３３５ 光増幅器 ３４０ デマルチプレクサ ３４５ 光レシーバ ３５０ 波長遅延回路 ３５５ ラマンポンピング源 ４００、４０５ レーザーバンク ４１０、４１５ 光変調器 ４２０ ハイブリッド増幅器 ４２５ 光カップラ ４３０ 光レシーバ ４３５ スペクトルアナライザ ４４５ Ｅｒドープファイバ増幅段 ４５０ ラマンポンピング源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/12 Ｈ０４Ｊ 14/00 14/02 (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 トーベン エヌ ニールセン アメリカ合衆国、07750 ニュージャージ ー、マンマウス ビーチ、オーシャン ア ベニュー 45、アパートメント ８ビー (72)発明者 アンドリュー ジョン ステンツ アメリカ合衆国、08809 ニュージャージ ー、クリントン、グーズタウン ドライブ ９
Claims (18)
- 【請求項１】 単一あるいは複数個の波長チャネルを占
有する光信号を単一あるいは複数個の光ファイバスパン
より構成された通信ケーブルを通じて送出する方法にお
いて、前記各波長チャネルに係るそれぞれの品質計数Ｑ
が前記通信ケーブルによって出力される前記信号に関連
しており、最終スパンを含む前記スパンの各々が開始部
及び終端部を有しており、前記方法が、 ａ）前記光信号を前記各々のスパンの前記開始部におい
て当該各々のスパンの前記終端部におけるそれぞれ所定
の光信号帯雑音比（ＳＮＲ）動作レベルを実現するため
に充分な強度で入射する段階；及び、 ｂ）以下ＲＰスパンと呼称される少なくとも一つのスパ
ンにおいて、当該スパンの前記終端部において前記動作
ＳＮＲレベルが実現されることを目的として前記光信号
を前記信号注入と同時に行なわれる遠隔ポンピング増幅
（ＲＰＡ）に曝す段階；を有しており、かつ、前記最終
ＲＰスパンあるいはさらに他のＲＰスパンを含むような
少なくとも一連のスパンが存在し、かつ、前記信号注入
とＲＰＡとの間の協調が、少なくとも一つの波長チャネ
ルにおいて、（ｉ）前記光信号が前記少なくともひとつ
のスパンの前記開始部においてＲＰＡを行なわない等価
なスパンの終端部における動作ＳＮＲレベルを実現する
ために必要とされるものよりも低い強度で注入され；か
つ、（ｉｉ）前記対応するスパンの前記終端部における
前記Ｑ値が前記と同一の動作ＳＮＲレベルを前記少なく
とも一連のスパンにおいてＲＰＡを行なわない等価な通
信ケーブルによって実現する際に到達される前記Ｑ値よ
りも少なくとも２ｄＢ大きい；ようになされることを特
徴とする光通信システム実現方法。 - 【請求項２】 前記各スパンの前記開始部において前記
信号が対数強度値Ｐ iを有する入射強度レベルで入射さ
れ；ここで、前記強度レベルは必ずしも前記全てのスパ
ンに関して同一である必要はない；前記ＲＰＡが前記各
ＲＰスパンにおける入射対数強度レベルＰiにおける等
価増分ΔＰと実現するように実行され； （ｉ）ΔＰが、ＲＰＡの代わりに適用されて雑音を付加
しないように適用されることが可能である場合に、ＲＰ
Ａを用いて実現されたものと同一のＳＮＲを当該スパン
の前記終端部において生成するような入射強度の対数増
分として定義され、（ｉｉ）前記ΔＰの適用が強度補償
と呼称される；場合に、前記ＲＰＡが、少なくとも一つ
の波長チャネルにおいて、前記Ｑ値が前記少なくとも一
連のスパンにおいて強度補償によって実現されうるＱ値
よりも少なくとも２ｄＢだけ改善されるように実行され
ることを特徴とする請求項１記載の光通信システム実現
方法。 - 【請求項３】 前記方法において、前記光信号を送出す
るデータレートが存在し；前記光信号が少なくとも二つ
のチャネルで送出され；及び、周波数において前記デー
タレートの２００倍未満の間隔を有する光信号を伝達す
る少なくとも一対のチャネルが存在すること；を特徴と
する請求項１記載の光通信システム実現方法。 - 【請求項４】 前記通信ケーブルの前記光ファイバスパ
ンがゼロ分散分散シフトファイバを含んでいることを特
徴とする請求項１記載の光通信システム実現方法。 - 【請求項５】 前記ＲＰＡがラマン増幅によって実行さ
れることを特徴とする請求項１記載の光通信システム実
現方法。 - 【請求項６】 前記信号注入が、前記光信号をエルビウ
ムドープファイバ増幅器において増幅する段階を有して
いることを特徴とする請求項１記載の光通信システム実
現方法。 - 【請求項７】 前記方法において、前記各ＲＰスパンを
通じて送出される前記光信号が当該スパンの終端に到達
する以前に遠隔ポンピングされたラマン増幅器によって
増幅され、その後当該スパンの終端部に達した後にエル
ビウムドープファイバ増幅器によって増幅されること；
及び、前記ラマン増幅器及びエルビウムドープファイバ
増幅器よりなるカスケード増幅器からの出力強度が２
２．５ｄＢｍ未満であること；を特徴とする請求項１記
載の光通信システム実現方法。 - 【請求項８】 前記方法において、前記光信号が少なく
とも２５チャネルにおいて送出され；前記２５チャネル
のうちの隣接する各チャネル対間の周波数間隔が１００
ＧＨｚ未満であり；前記動作光ＳＮＲレベルが少なくと
も２０．７ｄＢであり；及び、前記２５チャネルの各々
のＱ値が少なくとも１６．３ｄＢであること；を特徴と
する請求項１記載の光通信システム実現方法。 - 【請求項９】 前記方法において、前記光信号が少なく
とも２５チャネルにおいて送出され；前記２５チャネル
のうちの隣接する各チャネル対間の周波数間隔が１００
ＧＨｚ未満であり；前記動作光ＳＮＲレベルが少なくと
も２０．７ｄＢであり；前記２５チャネルの各々のＱ値
が少なくとも１６．３ｄＢであり；及び、前記各スパン
の開始部において、前記信号が各チャネル当たり４．１
ｄＢｍ未満の注入強度レベルで注入されること；を特徴
とする請求項１記載の光通信システム実現方法。 - 【請求項１０】 前記方法において、各チャネルｊにお
ける四光波混合（ＦＷＭ）が各スパンｉの終端部でそれ
ぞれ強度レベルＰFWM ijを有するＦＷＭ積を生成し；各
チャネルｊにおいて各スパンｉに対して対応する比Ｒ
FWM ijが存在し；ここで、前記比はＰFWM ijをスパンｉの
終端部におけるチャネルｊの総信号レベルで除したもの
である；及び、全スパンにわたって集計した前記比の最
大のものが全チャネルに関して−１５ｄＢ未満であるこ
と；を特徴とする請求項１記載の光通信システム実現方
法。 - 【請求項１１】 前記方法において、各チャネルｊにお
ける四光波混合（ＦＷＭ）が各スパンｉの終端部でそれ
ぞれ強度レベルＰFWM ijを有するＦＷＭ積を生成し；各
チャネルｊにおいて各スパンｉに対して対応する比Ｒ
FWM ijが存在し；ここで、前記比はＰFWM ijをスパンｉの
終端部におけるチャネルｊの総信号レベルで除したもの
である；全スパンにわたって集計した前記比の最大のも
のが全チャネルに関して−１５ｄＢ未満であり；及び、
ＲＰＡが、少なくとも一つの波長チャネルにおいて、前
記最大集計比が前記少なくとも一連のファイバスパンに
おいて強度補償がなされた場合に−１５ｄＢを超過した
値から低減されていること；を特徴とする請求項２記載
の光通信システム実現方法。 - 【請求項１２】 前記方法において、前記光信号が少な
くとも２５波長チャネル上で送出され；前記２５チャネ
ルが２００ＧＨｚ以下の周波数間隔で均等に配置されて
いること；を特徴とする請求項１記載の光通信システム
実現方法。 - 【請求項１３】 前記方法において、２００ＧＨｚ以下
の周波数間隔で分離された光信号を伝達する少なくとも
一つのチャネル対が存在し；少なくとも一つの波長チャ
ネルにおける局所分散が３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満である
こと；を特徴とする請求項１記載の光通信システム実現
方法。 - 【請求項１４】 前記方法において、２００ＧＨｚ以下
の周波数間隔で分離された光信号を伝達する少なくとも
一つのチャネル対が存在し；少なくとも一つの波長チャ
ネルにおける局所分散が１．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満で
あること；を特徴とする請求項１記載の光通信システム
実現方法。 - 【請求項１５】 前記方法において、前記光信号が少な
くとも２５波長チャネル上で送出され；前記２５チャネ
ルが１００ＧＨｚ以下の周波数間隔で均等に配置されて
いること；を特徴とする請求項１記載の光通信システム
実現方法。 - 【請求項１６】 前記方法において、前記光信号が少な
くとも２５波長チャネル上で送出され；前記２５チャネ
ルが５０ＧＨｚ以下の周波数間隔で均等に配置されてい
ること；を特徴とする請求項１記載の光通信システム実
現方法。 - 【請求項１７】 単一あるいは複数個の光ファイバスパ
ンよりなる通信ケーブルを介して単一あるいは複数個の
波長チャネルを占有するアナログ光信号を送出する方法
において、各波長チャネルに係るシステム全体としての
キャリア対雑音比（ＳＹＳＴＥＭ−ＣＮＲ）、システム
全体としての複合二次歪み値（ＣＳＯ）、及びシステム
全体としての複合三次うなり（ＣＴＢ）が前記通信ケー
ブルによる出力としての前記信号に関連しており、最終
スパンを含む前記各スパンが開始部及び終端部を有して
おり、前記方法が、 ａ）前記各スパンの前記終端部においてそれぞれ動作キ
ャリア対雑音比（ＣＮＲ）レベルを実現するために充分
な強度で前記各スパンの前記開始部に前記光信号を注入
する段階；及び、 ｂ）以下ＲＰスパンと呼称される少なくとも一つのスパ
ンにおいて、当該スパンの前記終端部において前記動作
ＣＮＲレベルが実現されることを目的として前記光信号
を前記信号注入と同時に行なわれる遠隔ポンピング増幅
（ＲＰＡ）に曝す段階；を有しており、かつ、前記最終
ＲＰスパンあるいはさらに他のＲＰスパンを含む少なく
とも一連のスパンが存在し、かつ、前記信号注入とＲＰ
Ａとの間の協調が、少なくとも一つの波長チャネルにお
いて、（ｉ）前記光信号が前記少なくともひとつのスパ
ンの前記開始部においてＲＰＡを行なわない等価なスパ
ンの終端部における動作ＣＮＲレベルを実現するために
必要とされるものよりも低い強度で注入され；かつ、
（ｉｉ）前記対応するスパンの前記終端部における前記
ＳＹＳＴＥＭ−ＣＮＲ、ＣＳＯ、及びＣＴＢのうちの少
なくとも一つの値が前記と同一の動作ＣＮＲレベルを前
記少なくとも一連のスパンにおいてＲＰＡを行なわない
等価な通信ケーブルによって実現する際に到達される対
応する値よりも少なくとも２ｄＢ大きい；ようになされ
ることを特徴とする光通信システム実現方法。 - 【請求項１８】 前記方法において、少なくともひとつ
の前記波長チャネルにおいて、前記ＲＰＡを行なわない
がそれ以外は前記少なくとも一つのスパンと同等である
ようなスパンの終端部における前記動作ＣＮＲレベルを
実現するために必要とされる前記注入される光信号強度
レベルが６ｄＢｍより大きく；前記チャネルにおける誘
導ブリュアン散乱（ＳＢＳ）が反射光強度の−１５ｄＢ
未満であること；を特徴とする請求項１７記載の光通信
システム実現方法。
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