JPH05167535A - 光通信方法 - Google Patents

光通信方法

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JPH05167535A
JPH05167535A JP3332384A JP33238491A JPH05167535A JP H05167535 A JPH05167535 A JP H05167535A JP 3332384 A JP3332384 A JP 3332384A JP 33238491 A JP33238491 A JP 33238491A JP H05167535 A JPH05167535 A JP H05167535A
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JP
Japan
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signal
light
optical
signal light
pilot
Prior art date
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Pending
Application number
JP3332384A
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English (en)
Inventor
Shuntaro Yamazaki
俊太郎 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コヒーレント光通信において線形現象による
劣化を抑圧する新たな光通信方法を提供する。 【構成】 送信部30では、信号光及びこれと周波数の
異なる無変調光を1本の光ファイバに光多重して伝送す
る。受信部40では、光ヘテロダイン受信器10によっ
て信号光に対応した第1のIF信号13と無変調光に対
応した第2のIF信号14を取り出し、これら第1のI
F信号と第2のIF信号をアナログ乗算回路15によっ
て掛け算し、この出力信号を復調することによって情報
を取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多段光増幅中継による
長距離コヒーレント光ファイバ通信に用いられるファイ
バ内非線形歪抑圧方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ増幅器は数1000kmに及
ぶ長距離多段中継伝送光通信システムの可能性をもたら
すとともに、コヒーレント光通信がこの様な長距離伝送
系において有利な方式であるといわれている。この理由
はコヒーレント方式が、高い受信感度を有すると共に、
伝送路の波長分散の影響を受信器のIF帯域で簡単に補
償することができる利点を有している為である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら最近、フ
ァイバ内の非線形光学効果によってコヒーレント方式の
伝送距離が制限されることが指摘されるようになってき
た(笠“長距離コヒーレント光通信システムにおける光
ファイバ内非線形現象による信号光線幅の増大”199
1年電子情報通信学会秋季大会B−622)。この非線
形光学効果とは、光中継器から発生する自然放出光雑音
及び信号光自身が持つ強度変調成分がファイバ内のKe
rr効果によって信号光の位相雑音に変換されてしまい
受信感度を劣化させる現象である。
【0004】本発明の目的は、コヒーレント光通信にお
いて、この非線形現象による劣化を抑圧する新たな光通
信方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明の光通信方法
は、信号光及びこれと周波数の異なる無変調光を1本の
光ファイバに光多重して伝送し、光ヘテロダイン受信器
によって前記信号光に対応した第1のIF信号と前記無
変調光に対応した第2のIF信号を取り出し、これら第
1のIF信号と第2のIF信号をアナログ乗算回路によ
って掛け算し、この出力信号を復調することによって情
報を取り出すことを特徴とする。
【0006】第2の発明の光通信方法は、信号光及びこ
れと周波数の異なる無変調光を互に偏波を直交させた後
に1本の光ファイバに光多重して伝送し、第1の光ヘテ
ロダイン受信器によって前記信号光に対応した第1のI
F信号を取り出し、第2の光ヘテロダイン受信器によっ
て前記無変調光に対応した第2のIF信号を取り出し、
前記第1のIF信号と第2のIF信号をアナログ乗算回
路によって掛け算し、この出力信号を復調することによ
って情報を取り出すことを特徴とする。
【0007】
【作用】以下ではファイバ内非線形光学効果により増大
した信号光の位相雑音が本発明により抑圧される原理に
ついて説明する。送信側では、スペクトル線幅が信号光
の搬送波の線幅と同程度で且つデータ信号によって変調
された信号光に対してクロストークが生じない範囲まで
周波数をずらした無変調光(以下パイロット光と呼ぶ)
を信号光と合波した後伝送する。伝送路には数10km
程度の間隔をおいて光増幅中継器が設置されており、伝
送されてきた信号光とパイロット光を一括増幅し、縦続
する伝送路へ送り出す。この時、光中継器からは自然放
出光雑音も一緒に出力される。従って光中継器の後につ
ながれたファイバ内には信号光,パイロット光の他に、
自然放出光が存在することになる。この自然放出光は光
強度の雑音であり光ファイバ内でKerr効果を引き起
こす。即ちファイバ内の屈折率が光強度雑音によって揺
らぎを受け、この結果次式で表されるように信号光とパ
イロット光の位相に変動が生じる(山本他“光増幅中継
伝送における自然放出光の自己位相変調によるAM変換
雑音の解析”1991年電子情報通信学会秋季大会SB
−8−4)。
【0008】
【数1】
【0009】この結果、伝送後の信号光とパイロット光
の位相には互に相関のある位相雑音が付加されることに
なる。これらの光を光ヘテロダイン受信器で受信する
と、信号光に対する第1のIF信号とパイロット光に対
する第2のIF信号とを別々に取り出すことができる。
第1及び第2のIF信号にも互に相関のある位相雑音が
のっているので、アナログ乗算回路(ミキサ)を用いて
これらのIF信号を掛合わせると、伝送路で付加された
位相雑音のみが打消された第3のIF信号を取り出すこ
とができる。この第3のIF信号を復調することによっ
て位相雑音の影響を受けずに信号を読取ることが可能と
なる。
【0010】尚、信号光自身が有する不要な強度変調成
分もKerr効果を引起こすことになるが、本発明を用
いれば光増幅器より発生される自然放出光雑音の場合と
同様の原理で劣化を低減することができる。
【0011】第1の発明は、1台の光ヘテロダイン受信
器で信号光とパイロット光を同時に受信し、IF帯域で
第1のIF信号と第2のIF信号を電気的に分離して取
り出すものであり、構成が簡単である特徴を有する。
【0012】第2の発明は、ファイバに入射されている
信号光とパイロット光の4光波混合を抑圧するための方
法である。即ち信号光とパイロット光のパワーが強い場
合、ファイバ内では非線形光学効果により4光波混合が
発生して、クロストークが生じる。この現象を抑圧する
方法として信号光とパイロット光の偏波を直交させてお
くことが有効である。受信側では偏波が直交した2つの
光を受信する為に異なる受信器が用いられる。また、第
2の発明は信号光が高速変調されていて受信器の帯域に
余裕が無く信号光,パイロット光の一括受信が困難な場
合にも有効となる。
【0013】
【実施例】まず、第1の発明の実施例を説明する。本実
施例は変復調方式が2.5Gb/s CPFSKヘテロ
ダイン方式、伝送路が中継間隔100km伝送距離10
000kmの多段中継伝送系に第1の発明を適用したも
のである。図1は、その多段光増幅中継系を示してい
る。
【0014】送信部30には無変調時のスペクトル線幅
1MHzの信号光源1とパイロット光源2が設置されて
いる。データ信号によって直接CPFSK変調された第
1の信号光源1からの信号光は第2のパイロット光源2
から出射された無変調のパイロット光と合波器3で合波
された後、ブースタ光増幅器5と周波数間隔安定化回路
4へ入射される。周波数間隔安定化回路4は信号光とパ
イロット光のビートを検出し、このビートの周波数が5
GHzになるように信号光源1とパイロット光源2のバ
イアス電流を制御する。これにより信号光とパイロット
光の周波数間隔は5GHzに安定化される。ブースタ光
増幅器5からは+7dBmの信号光と0dBmのパイロ
ット光が出力される。この光は中継間隔100km伝送
距離10000kmの伝送路50に入力される。伝送路
50には、零分散ファイバ7及びErイオンドープ光フ
ァイバ増幅器による中継器6が用いられており、1.5
52μmの信号光とパイロット光を減衰を抑えつつ10
000km伝送させることができる。尚、各中継器6の
出力は信号光+7dBmパイロット光0dBmになるよ
うにゲインが調整されている。
【0015】受信部40に到達した伝送後の光は、偏波
制御器8を経た後スペクトル線幅1MHzの局部発振光
と合波されてヘテロダイン受信器10で電気信号に変換
される。ヘテロダイン受信器10の出力には図2に示さ
れるようなIF信号が表れる。これらのIF信号には伝
送路で生じた位相雑音がのっており、このままではデー
タ信号を復調することができないため以下の処理が行わ
れる。第1のバンドパスフィルタ11と第2のバンドパ
スフィルタの通過特性は図2のとうりであり、それぞれ
第1のIF信号13と第2のIF信号14を切り分けて
取り出すことができる。第1のIF信号13は分岐され
た後、周波数弁別器18とミキサ15へ入力される。第
2のIF信号は分岐された後、偏波制御回路19とミキ
サ15へ入力される。ミキサ15の出力には伝送中に生
じた位相雑音が取り除かれた中心周波数5GHzの第3
のIF信号が現れる。
【0016】図3に第3のIF信号のスペクトルを示
す。この第3のIF信号を遅延検波回路16に入力する
と、データ信号が復調される。2.5GHzのローパス
フィルタ17により復調されたデータ信号から過剰な雑
音成分が取り除かれる。周波数弁別器18は、第1のI
F信号13が5GHzを境にして高周波側に存在する
時、+の電圧を、低周波側に存在する時、−の電圧を出
力する。この出力は局部発振光源9のバイアス電流に帰
還されるので、第1のIF信号13は5GHzに安定化
される。これに伴って第2のIF信号14は10GHz
に安定化されることになる。偏波制御回路19は電力
計,A/D変換器,CPU,D/A変換器より構成され
ており、第2のIF信号14の電力レベルを常時検出
し、このレベルが常に最大となるように偏波制御器8を
制御するものである。偏波制御器8はメタルコートファ
イバにPZTを用いて側圧を電気的に加え、信号光及び
パイロット光の偏波を任意に制御することができるよう
になっている。これにより、信号光及びパイロット光の
偏波は常に局部発振光の偏波と一致させることが可能と
なる。以上により、第1の発明を用いることによって、
2.5Gb/sの高速のデータを10000km安定に
伝送することが可能となる。
【0017】次に、第2の発明の実施例を図4を参照し
て説明する。本実施例は、第2の発明を5Gb/s 1
0000km多段中継伝送系に適用したものである。以
下では各部動作で第1の実施例と異なる点について詳細
に説明する。
【0018】送信部50の信号光源1から出射されたれ
た5Gb/s CPFSK信号光は偏波多重回路21で
パイロット光と偏波多重される。偏波多重回路21から
は互に偏波が直交した信号光とパイロット光が出力され
る。この光はブースタ光増幅器5で増幅された後伝送さ
れる。ブースタ光増幅器5の出力での信号光とパイロッ
ト光のパワーは、それぞれ+10dBmと+7dBmに
設定されている。尚この様なハイパワーの光を伝送して
も信号光とパイロット光の偏波が直交している為、伝送
路の零分散ファイバ7内で4光波混合が発生しない。合
波器3で合波された信号光とパイロット光は周波数間隔
安定化回路4に入射され、図1の実施例と同様に信号光
とパイロット光の周波数間隔の安定化が行われる。本実
施例では、この周波数間隔を10GHzに設定した。伝
送路は図1の実施例と同一である。尚、各中継器6の出
力端での信号光とパイロット光のパワーは+10dBm
と+7dBmになるようにゲインを調整してある。
【0019】伝送された信号光とパイロット光は、受信
部60の偏波制御器8に入射された後偏波分離回路22
で分離される。分離された信号光とパイロット光は第1
のヘテロダイン受信器10と第2のヘテロダイン受信器
20で局部発振光と合波されて受信される。第1のヘテ
ロダイン受信器10の出力には第1のIF信号13が出
力される。第2のヘテロダイン受信器20の出力には第
2のIF信号14が出力される。
【0020】図5にこれらのIF信号のスペクトルを示
す。第1のIF信号13と第2のIF信号14はミキサ
15において掛け算される。ミキサの出力には図6に示
される第3のIF信号が現れる。これを遅延検波回路1
6に入力することによって5Gb/sのデータ信号が復
調される。信号光とパイロット光の偏波制御は図1の実
施例と同様に第2のIF信号14を基にして行われる。
以上により第2の発明を用いることによって、伝送路上
で生じる4光波混合と位相雑音の影響を抑圧することが
可能となり、5Gb/sの高速の信号を10000km
安定に伝送できる。
【0021】伝送路の光ファイバが通常分散ファイバの
場合、4光波混合の影響が生じにくいので、図4の実施
例で信号光とパイロット光の偏波を直交させなくても良
い場合がある。実施例では局部発振光源9の周波数安定
化には、第1のIF信号13偏波制御を第2のIF信号
14を用いて行っていたが、これは逆の組合せであって
も問題はない。
【0022】本発明はCPFSK信号に限ったものでは
なく、ASK,PSK,QPSK信号に対しても同様の
効果をもたらす。実施例では伝送路の波長分散がほぼ0
であったため等化器を用いなかったが、分散による受信
感度劣化が生じる場合は第1の光ヘテロダイン受信器1
0及び第2の光ヘテロダイン受信器20の直後に波長分
散等化器を挿入する。図4の実施例では信号光とパイロ
ット光の周波数間隔を更に広げることも可能であり、こ
の場合は局部発振光源9は各光ヘテロダイン受信器に1
台ずつ実装される。実施例ではパイロット光を信号光源
1と異なる光源を使用したが、信号光を2分岐しA/O
変調器等を用いて一方の光の周波数をシフトしてパイロ
ット光を得る方法も考えられる。この場合、信号光の変
調は外部変調方式を用いる必要がある。
【0023】
【発明の効果】以上詳細に述べたように、本発明を用い
ることによって、超長距離のコヒーレント光増幅中継伝
送系のファイバ内非線形光学効果によって生じる信号光
の位相雑音の増加の影響を抑圧することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の実施例を説明するための図であ
る。
【図2】図1の実施例の第1及び第2のIF信号スペク
トルを示す図である。
【図3】図1の実施例の第3のIF信号スペクトルを示
す図である。
【図4】第2の発明の実施例を説明するための図であ
る。
【図5】図4の実施例の第1及び第2のIF信号スペク
トルを示す図である。
【図6】図4の実施例の第3のIF信号スペクトルを示
す図である。
【符号の説明】
1 信号光源 2 パイロット光源 3 合波器 4 周波数間隔安定化回路 5 ブースタ光増幅器 6 中継器 7 零分散ファイバ 8 偏波制御器 9 局部発振光源 10 第1の光ヘテロダイン受信器 11 第1のバンドパスフィルタ 12 第2のバンドパスフィルタ 13 第1のIF信号 14 第2のIF信号 15 ミキサ 16 遅延検波回路 17 ローパスフィルタ 18 周波数弁別器 19 偏波制御回路 20 第2の光ヘテロダイン受信器 21 偏波多重回路 22 偏波分離回路 30,50 送信部 40,60 受信部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】信号光及びこれと周波数の異なる無変調光
    を1本の光ファイバに光多重して伝送し、光ヘテロダイ
    ン受信器によって前記信号光に対応した第1のIF信号
    と前記無変調光に対応した第2のIF信号を取り出し、
    これら第1のIF信号と第2のIF信号をアナログ乗算
    回路によって掛け算し、この出力信号を復調することに
    よって情報を取り出すことを特徴とする光通信方法。
  2. 【請求項2】信号光及びこれと周波数の異なる無変調光
    を互に偏波を直交させた後に1本の光ファイバに光多重
    して伝送し、第1の光ヘテロダイン受信器によって前記
    信号光に対応した第1のIF信号を取り出し、第2の光
    ヘテロダイン受信器によって前記無変調光に対応した第
    2のIF信号を取り出し、前記第1のIF信号と第2の
    IF信号をアナログ乗算回路によって掛け算し、この出
    力信号を復調することによって情報を取り出すことを特
    徴とする光通信方法。
JP3332384A 1991-12-17 1991-12-17 光通信方法 Pending JPH05167535A (ja)

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JP3332384A JPH05167535A (ja) 1991-12-17 1991-12-17 光通信方法

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JP3332384A JPH05167535A (ja) 1991-12-17 1991-12-17 光通信方法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7421210B2 (en) 2003-12-01 2008-09-02 National Institute Of Information And Communications Technology Incorporated Administrative Agency Optical transmission method and system
JP2019054429A (ja) * 2017-09-15 2019-04-04 富士通株式会社 送信装置、受信装置、送信方法、及び受信方法
JPWO2023218589A1 (ja) * 2022-05-12 2023-11-16

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