JPH0685367A - 光通信システム - Google Patents
光通信システムInfo
- Publication number
- JPH0685367A JPH0685367A JP4237157A JP23715792A JPH0685367A JP H0685367 A JPH0685367 A JP H0685367A JP 4237157 A JP4237157 A JP 4237157A JP 23715792 A JP23715792 A JP 23715792A JP H0685367 A JPH0685367 A JP H0685367A
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- Japan
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- optical
- limiter
- communication system
- amplifier
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- Lasers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、光増幅器の出力を下げることな
く、自己位相変調が起こらないコヒーレント光通信シス
テムを提供する事を目的とする。 【構成】 振幅一定変調を行ない、光増幅器の直後に受
動導波路型光リミタを配する。 【効果】 高パワーでの振幅変動がなくなるため、自己
位相変調が起こらなくなる。その結果、光増幅器の出力
を大きくでき、また、自己位相変調による波形歪みがな
くなるので光増幅器間隔、再生中継間隔が拡大できる。
く、自己位相変調が起こらないコヒーレント光通信シス
テムを提供する事を目的とする。 【構成】 振幅一定変調を行ない、光増幅器の直後に受
動導波路型光リミタを配する。 【効果】 高パワーでの振幅変動がなくなるため、自己
位相変調が起こらなくなる。その結果、光増幅器の出力
を大きくでき、また、自己位相変調による波形歪みがな
くなるので光増幅器間隔、再生中継間隔が拡大できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコヒーレント光通信シス
テムに係り、特に、非線形現象による障害を防止する技
術に関する。
テムに係り、特に、非線形現象による障害を防止する技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、実用的な光ファイバ増幅器の登場
によってファイバ中で発生する非線形光学現象による受
信感度劣化が問題となっている。非線形光学現象は光パ
ワー密度が非常に大きい場合に起こる現象であるが、そ
の中に自己位相変調と言われる現象がある（stolen: ”
Nonlinearity in Fiber Transmission“,Proceedings o
f the IEEE,Vol.68(1980),No.10,pp1232-1236)。これ
は、光ファイバの屈折率が伝搬する光の強弱によって変
化するため、伝搬速度が変化し、位相の疎密（位相変
調）が発生する現象である。通常のデータ変調によって
送信光のスペクトルが広がるように、この位相変調によ
ってもスペクトルが広がる。広がる幅は光ファイバ増幅
器の出力と伝送距離に依存するが、時にはナノメートル
のオーダーにもなる。この時、コヒーレント光通信のよ
うな線幅要求の厳しい系では受信感度が大きく劣化す
る。この現象は自分自身の強弱によっても起こるし、他
の光の影響、例えば、光ファイバ増幅器の放出する自然
放出光による雑音が信号光に重畳する様な場合でも起こ
る。
によってファイバ中で発生する非線形光学現象による受
信感度劣化が問題となっている。非線形光学現象は光パ
ワー密度が非常に大きい場合に起こる現象であるが、そ
の中に自己位相変調と言われる現象がある（stolen: ”
Nonlinearity in Fiber Transmission“,Proceedings o
f the IEEE,Vol.68(1980),No.10,pp1232-1236)。これ
は、光ファイバの屈折率が伝搬する光の強弱によって変
化するため、伝搬速度が変化し、位相の疎密（位相変
調）が発生する現象である。通常のデータ変調によって
送信光のスペクトルが広がるように、この位相変調によ
ってもスペクトルが広がる。広がる幅は光ファイバ増幅
器の出力と伝送距離に依存するが、時にはナノメートル
のオーダーにもなる。この時、コヒーレント光通信のよ
うな線幅要求の厳しい系では受信感度が大きく劣化す
る。この現象は自分自身の強弱によっても起こるし、他
の光の影響、例えば、光ファイバ増幅器の放出する自然
放出光による雑音が信号光に重畳する様な場合でも起こ
る。
【０００３】コヒーレント光通信で自己位相変調による
受信感度劣化を防ぐ方法はこれまで、パイロットキャリ
アを送信する方法（山崎他：”Phase Noise Canceller
を用いたコヒーレント光増幅中継伝送用Kerrを効果補償
方式“, 1992年電気情報通信学会春期大会，SB-9-7）が
報告されている。これは自己位相変調が起こった後で補
償する方法である。したがって、自己位相変調の発生の
程度によっては補償できないこともある。
受信感度劣化を防ぐ方法はこれまで、パイロットキャリ
アを送信する方法（山崎他：”Phase Noise Canceller
を用いたコヒーレント光増幅中継伝送用Kerrを効果補償
方式“, 1992年電気情報通信学会春期大会，SB-9-7）が
報告されている。これは自己位相変調が起こった後で補
償する方法である。したがって、自己位相変調の発生の
程度によっては補償できないこともある。
【０００４】自己位相変調を起こさないためには、大き
いパワーで伝搬する距離を短くするか、光増幅器の出力
を自己位相変調が起きない位に小さくするしかなかっ
た。しかし、それでは長距離を伝送するのに光増幅器を
短い間隔でたくさん使用しなければならず、光増幅器を
使う事の利点が半減する。
いパワーで伝搬する距離を短くするか、光増幅器の出力
を自己位相変調が起きない位に小さくするしかなかっ
た。しかし、それでは長距離を伝送するのに光増幅器を
短い間隔でたくさん使用しなければならず、光増幅器を
使う事の利点が半減する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来におけ
る光通信システムにおいては、自己位相変調による受信
感度劣化を防ぐためには、自己位相変調発生後に補償す
るか、光増幅器の出力を下げて非線形現象が起こらない
ようにする方法しかなく、効果的に受信感度劣化を防ぐ
方法が提案されていなかった。
る光通信システムにおいては、自己位相変調による受信
感度劣化を防ぐためには、自己位相変調発生後に補償す
るか、光増幅器の出力を下げて非線形現象が起こらない
ようにする方法しかなく、効果的に受信感度劣化を防ぐ
方法が提案されていなかった。
【０００６】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、光
増幅器の出力を下げることなく、自己位相変調が起こら
ないコヒーレント光通信システムを提供することにあ
る。
るためになされたもので、その目的とするところは、光
増幅器の出力を下げることなく、自己位相変調が起こら
ないコヒーレント光通信システムを提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、光増幅器を使用するコヒーレント光通信
システムにおいて、変調方式が周波数変調、位相変調等
の振幅一定変調方式であり、当該システムに設けられる
光送信器、光ポスト増幅器、光中継増幅器のうち少なく
とも１つの出力側に光リミタを配したことが特徴であ
る。
め、本発明は、光増幅器を使用するコヒーレント光通信
システムにおいて、変調方式が周波数変調、位相変調等
の振幅一定変調方式であり、当該システムに設けられる
光送信器、光ポスト増幅器、光中継増幅器のうち少なく
とも１つの出力側に光リミタを配したことが特徴であ
る。
【０００８】
【作用】上述の如く構成された本発明に用いられる光リ
ミタの入出力特性は図１１の如くである。即ち、大きい
パワーの光が光リミタに入力すると、出力するときには
パワーの強い部分が頭打ちになって出てくる。自己位相
変調はパワーの強い部分の振幅変動が位相変調を起こす
現象である。したがって、コヒーレント光通信で通常使
用されるＰＳＫ、ＦＳＫなど一定振幅の変調方式では、
光増幅器あるいは出力パワーの大きい光送信器出力後、
残留ＡＭ、光増幅器雑音などの振幅変動が光リミタを透
過することで無くなれば自己位相変調は起こらない。光
リミタとしては、半導体レーザ増幅器などの発光能力を
持ち得る能動素子ではなく、非線形光学結晶などからな
る受動素子を使用すれば光リミタそのものが雑音を出す
ことがないので自己位相変調防止に有効である。受動光
リミタは図１２にその原理を示すような線形部分と非線
形部分の両方を持つ導波路で構成できる。これは非線形
部分の伝搬光の電界分布が伝搬光の光強度によって図１
２のように変化するので、非線形部分から線形部分に結
合するときの結合効率が光パワーに依存するという原理
によっている。この様な構成の光リミタでは、リミタの
入出力特性及び飽和出力は導波路を構成する物質の屈折
率、非線形屈折率、導波路のサイズ、形状、線形、非線
形の繰り返し回数の組み合わせで自由に設計できる。
ミタの入出力特性は図１１の如くである。即ち、大きい
パワーの光が光リミタに入力すると、出力するときには
パワーの強い部分が頭打ちになって出てくる。自己位相
変調はパワーの強い部分の振幅変動が位相変調を起こす
現象である。したがって、コヒーレント光通信で通常使
用されるＰＳＫ、ＦＳＫなど一定振幅の変調方式では、
光増幅器あるいは出力パワーの大きい光送信器出力後、
残留ＡＭ、光増幅器雑音などの振幅変動が光リミタを透
過することで無くなれば自己位相変調は起こらない。光
リミタとしては、半導体レーザ増幅器などの発光能力を
持ち得る能動素子ではなく、非線形光学結晶などからな
る受動素子を使用すれば光リミタそのものが雑音を出す
ことがないので自己位相変調防止に有効である。受動光
リミタは図１２にその原理を示すような線形部分と非線
形部分の両方を持つ導波路で構成できる。これは非線形
部分の伝搬光の電界分布が伝搬光の光強度によって図１
２のように変化するので、非線形部分から線形部分に結
合するときの結合効率が光パワーに依存するという原理
によっている。この様な構成の光リミタでは、リミタの
入出力特性及び飽和出力は導波路を構成する物質の屈折
率、非線形屈折率、導波路のサイズ、形状、線形、非線
形の繰り返し回数の組み合わせで自由に設計できる。
【０００９】さらに、上記の受動光導波路がファイバ型
であれば光ファイバ増幅器や伝送用光ファイバとの接続
が容易になって結合損失が減少し、中継間隔が拡大でき
る。
であれば光ファイバ増幅器や伝送用光ファイバとの接続
が容易になって結合損失が減少し、中継間隔が拡大でき
る。
【００１０】さらに、このような原理の光リミタではリ
ミタ動作によってカットされたパワーは導波路からの漏
れ光となるのでそのパワーを検知することで光リミタへ
の入力パワーを知ることが出来る。その漏れ光のパワー
が適切な値で一定となるように光リミタの前にある光送
信器または光増幅器の出力パワーを制御すれば、光送信
器または光増幅器の出力が少なすぎてリミタ動作が行な
われず振幅変動が残ることがなくなる。また、光送信器
または光増幅器が必要以上のパワーを出すことも防げ
る。
ミタ動作によってカットされたパワーは導波路からの漏
れ光となるのでそのパワーを検知することで光リミタへ
の入力パワーを知ることが出来る。その漏れ光のパワー
が適切な値で一定となるように光リミタの前にある光送
信器または光増幅器の出力パワーを制御すれば、光送信
器または光増幅器の出力が少なすぎてリミタ動作が行な
われず振幅変動が残ることがなくなる。また、光送信器
または光増幅器が必要以上のパワーを出すことも防げ
る。
【００１１】さらに、光リミタの飽和出力は非線形部分
に外部からバイアス光を照射するか、バイアス電圧を印
加することで図１３にその特性を示すように小さくする
ことができる。したがって光リミタ設計時では飽和出力
を制御範囲の最大値に設定し、バイアスを加えることで
その飽和出力を制御すれば光アンプの出力パワーに応じ
て適切に振幅変動を除去することができ、光システムの
設計や動作に柔軟性が出来る。
に外部からバイアス光を照射するか、バイアス電圧を印
加することで図１３にその特性を示すように小さくする
ことができる。したがって光リミタ設計時では飽和出力
を制御範囲の最大値に設定し、バイアスを加えることで
その飽和出力を制御すれば光アンプの出力パワーに応じ
て適切に振幅変動を除去することができ、光システムの
設計や動作に柔軟性が出来る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明が適用された光通信システムの主要
部である光増幅器１、及び光リミタ２の部分を示す構成
図である。図示のように、光増幅器１の直後に光リミタ
２が配されている。光増幅器１としては現在よく使用さ
れている希土類添加光ファイバ増幅器の他に、半導体レ
ーザ増幅器でも良い。光リミタ２は光増幅器出力後出来
るだけ光ファイバを通さずに置いている。
する。図１は本発明が適用された光通信システムの主要
部である光増幅器１、及び光リミタ２の部分を示す構成
図である。図示のように、光増幅器１の直後に光リミタ
２が配されている。光増幅器１としては現在よく使用さ
れている希土類添加光ファイバ増幅器の他に、半導体レ
ーザ増幅器でも良い。光リミタ２は光増幅器出力後出来
るだけ光ファイバを通さずに置いている。
【００１３】図２はこれをコヒーレント光通信システム
に組み込んだ実施例である。送信器４から出力された光
は受信器、あるいは再生中継器５で受信されるまで何度
か光増幅器１で増幅されるが、各々の光増幅器１の直後
に光リミタ２を配する。また、送信器出力光の光パワー
が大きい場合には、その直後にも光リミタ２を置く。
に組み込んだ実施例である。送信器４から出力された光
は受信器、あるいは再生中継器５で受信されるまで何度
か光増幅器１で増幅されるが、各々の光増幅器１の直後
に光リミタ２を配する。また、送信器出力光の光パワー
が大きい場合には、その直後にも光リミタ２を置く。
【００１４】図３は本発明の実施例の一部で、光リミタ
２の構成例である。線形のチャネル型導波路７の一部が
非線形導波路８に置き代わっている。線形導波路を構成
する物質は無機、有機どちらでも良い。また、図４のよ
うに線形チャネル導波路７の上に非線形薄膜９をクラッ
ドとしてつけても良い。また、ジアセチレンのように通
常は線形物質でそれに紫外線照射など何か操作を加える
と非線形物質になるものを使用すれば、図５の様な構成
ができる。この様にすると入力パワーが小さいときのモ
ード分布の差が小さく損失が少なくなる。また、図６の
ように、線形部７と非線形部８を何回か繰り返すと、リ
ミタ飽和出力が小さくなる。
２の構成例である。線形のチャネル型導波路７の一部が
非線形導波路８に置き代わっている。線形導波路を構成
する物質は無機、有機どちらでも良い。また、図４のよ
うに線形チャネル導波路７の上に非線形薄膜９をクラッ
ドとしてつけても良い。また、ジアセチレンのように通
常は線形物質でそれに紫外線照射など何か操作を加える
と非線形物質になるものを使用すれば、図５の様な構成
ができる。この様にすると入力パワーが小さいときのモ
ード分布の差が小さく損失が少なくなる。また、図６の
ように、線形部７と非線形部８を何回か繰り返すと、リ
ミタ飽和出力が小さくなる。
【００１５】以上はチャネル型導波路７であるが、同じ
効果を得るのに図７の様にファイバ型にしても良い。即
ち、線形クラッド１４内部に挿通された線形コア１２の
一部を非線形コア１３に置換えて構成することもでき
る。また、このようなファイバ型は図３のような板状の
ものより細かい加工が施しにくいので製作がやや難しく
なるが、光ファイバ増幅器や伝送用光ファイバとの結合
損失は板状の導波路より小さくなる。
効果を得るのに図７の様にファイバ型にしても良い。即
ち、線形クラッド１４内部に挿通された線形コア１２の
一部を非線形コア１３に置換えて構成することもでき
る。また、このようなファイバ型は図３のような板状の
ものより細かい加工が施しにくいので製作がやや難しく
なるが、光ファイバ増幅器や伝送用光ファイバとの結合
損失は板状の導波路より小さくなる。
【００１６】図８は本発明の実施例の一部であって、光
リミタ２からの漏れ光を光検出器１５で検出し、その検
波出力を光増幅器制御装置１６で適切な制御信号に直し
て光増幅器１にフィードバックし、光リミタ２の動作が
最も有効に行なわれる入力パワーを光増幅器１が出力す
るように制御する。これによって、光リミタ２を最適な
条件で使用することができるようになる。
リミタ２からの漏れ光を光検出器１５で検出し、その検
波出力を光増幅器制御装置１６で適切な制御信号に直し
て光増幅器１にフィードバックし、光リミタ２の動作が
最も有効に行なわれる入力パワーを光増幅器１が出力す
るように制御する。これによって、光リミタ２を最適な
条件で使用することができるようになる。
【００１７】図９，１０は本発明の実施例の一部であっ
て、光増幅器１の出力を線形光分配器１７で分けその一
方を光検出器１５で受け、光リミタ２への入力パワーを
検知する。これを光リミタ制御装置１８で適切な制御信
号に変換し、図９のように光バイアス光源１９を制御す
る。あるいは図１０のように光リミタ２のバイアス電圧
を制御するのに使用される。このとき、制御は光リミタ
２の動作が最も有効に行なわれるようにするか、あるい
は、光リミタ２の出力パワーが全体のシステムからの要
求値を満たすように行なわれる。これによって光リミタ
２が最適な条件下で動作するようになる。
て、光増幅器１の出力を線形光分配器１７で分けその一
方を光検出器１５で受け、光リミタ２への入力パワーを
検知する。これを光リミタ制御装置１８で適切な制御信
号に変換し、図９のように光バイアス光源１９を制御す
る。あるいは図１０のように光リミタ２のバイアス電圧
を制御するのに使用される。このとき、制御は光リミタ
２の動作が最も有効に行なわれるようにするか、あるい
は、光リミタ２の出力パワーが全体のシステムからの要
求値を満たすように行なわれる。これによって光リミタ
２が最適な条件下で動作するようになる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光増幅器を使用していて光ファイバへの入射パワーが大
きいコヒーレント伝送システムにおいて、伝送される光
には振幅一定変調を掛け、光増幅器あるいは光送信器直
後に光リミタを配することにより、自己位相変調の原因
となる光振幅の変動が除去できる。その結果、光増幅器
の出力を大きくすることができ、伝送システム内の光増
幅器間隔を長くすることができる。また、自己位相変調
による波形劣化が無くなるので再生中継器間隔を長くす
ることができるという効果が得られる。
光増幅器を使用していて光ファイバへの入射パワーが大
きいコヒーレント伝送システムにおいて、伝送される光
には振幅一定変調を掛け、光増幅器あるいは光送信器直
後に光リミタを配することにより、自己位相変調の原因
となる光振幅の変動が除去できる。その結果、光増幅器
の出力を大きくすることができ、伝送システム内の光増
幅器間隔を長くすることができる。また、自己位相変調
による波形劣化が無くなるので再生中継器間隔を長くす
ることができるという効果が得られる。
【図１】本発明が適用された光通信システムの主要部で
ある光増幅器、光リミタを示す構成図である。
ある光増幅器、光リミタを示す構成図である。
【図２】本発明の光通信システムの一実施例の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】光リミタの構成例であり、線形導波路中に非線
形導波路が組み込まれている図である。
形導波路が組み込まれている図である。
【図４】光リミタの構成例であり、線形導波路上で非線
形薄膜がクラッドになっている図である。
形薄膜がクラッドになっている図である。
【図５】光リミタの構成例であり、線形導波路のクラッ
ドの一部が非線形物質になっている図である。
ドの一部が非線形物質になっている図である。
【図６】光リミタの構成例であり、線形導波路中に非線
形導波路が繰り返し組み込まれている図である。
形導波路が繰り返し組み込まれている図である。
【図７】光リミタをファイバ型に構成した例を示す図で
ある。
ある。
【図８】光リミタの漏れ光を検出し、光増幅器に帰還制
御をかける例を示す説明図である。
御をかける例を示す説明図である。
【図９】光リミタの入力パワーを検知し、バイアス光で
光リミタの飽和出力を制御する例を示す説明図である。
光リミタの飽和出力を制御する例を示す説明図である。
【図１０】光リミタの入力パワーを検知し、バイアス電
圧で光リミタの飽和出力を制御する例を示す説明図であ
る。
圧で光リミタの飽和出力を制御する例を示す説明図であ
る。
【図１１】光リミタの入出力特性を示す図である。
【図１２】光リミタの原理を示す説明図である。
【図１３】光リミタの入出力特性がバイアスで変化する
様子を示す説明図である。
様子を示す説明図である。
１ 光増幅器 ２ 光リミタ ３ 伝送用光ファイバ ４ 光送信器又は再生中継器 ５ 再生中継器又は光受信器 ６ 基板 ７ 線形導波路 ８ 非線形導波路 ９ 非線形クラッド １０ 線形クラッド １１ 非線形クラッド １２ 線形コア １３ 非線形コア １４ 線形クラッド １５ 光検出器 １６ 光増幅器制御装置 １７ 光分配器 １８ 光リミタ制御装置 １９ 光バイアス光源
Claims (5)
- 【請求項１】 光増幅器を使用するコヒーレント光通信
システムにおいて、変調方式が周波数変調、位相変調等
の振幅一定変調方式であり、当該システムに設けられる
光送信器、光ポスト増幅器、光中継増幅器のうち少なく
とも１つの出力側に光リミタを配したことを特徴とする
光通信システム。 - 【請求項２】 前記光リミタは、線形部分と非線形部分
との結合効率の非線形性によってリミタ動作を行なう受
動光導波路で構成される請求項１記載の光通信システ
ム。 - 【請求項３】 前記受動光導波路は光ファイバ型である
請求項２記載の光通信システム。 - 【請求項４】 前記光リミタの漏れ光を検出し、該漏れ
光のパワーに対応した制御信号を光リミタ直前の機器に
フィードバックする手段と、前記制御信号に応じて光リ
ミタへの入力光パワーを安定化させる手段と、を具備し
た請求項２又は３記載の光通信システム。 - 【請求項５】 前記光リミタへの入力光パワーに応じて
バイアス信号を発生し、該バイアス信号に応じて光リミ
タの飽和出力を制御する手段と、を具備した請求項２又
は３記載の光通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4237157A JPH0685367A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 光通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4237157A JPH0685367A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 光通信システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0685367A true JPH0685367A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=17011248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4237157A Pending JPH0685367A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 光通信システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685367A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005078970A1 (ja) * | 2004-02-17 | 2008-01-10 | 日本電信電話株式会社 | 光伝送システム |
| WO2024015854A1 (en) * | 2022-07-15 | 2024-01-18 | Electro-Optics Technology, Incorporated | Laser amplification with passive peak-power filter |
-
1992
- 1992-09-04 JP JP4237157A patent/JPH0685367A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005078970A1 (ja) * | 2004-02-17 | 2008-01-10 | 日本電信電話株式会社 | 光伝送システム |
| WO2024015854A1 (en) * | 2022-07-15 | 2024-01-18 | Electro-Optics Technology, Incorporated | Laser amplification with passive peak-power filter |
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