JPH08265299A - 複数チャンネルの光ファイバー通信 - Google Patents

複数チャンネルの光ファイバー通信

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JPH08265299A
JPH08265299A JP8036013A JP3601396A JPH08265299A JP H08265299 A JPH08265299 A JP H08265299A JP 8036013 A JP8036013 A JP 8036013A JP 3601396 A JP3601396 A JP 3601396A JP H08265299 A JPH08265299 A JP H08265299A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分散シフトされたファイバー（ＤＳＦ）はＷ
ＤＭ動作を厳しく制限する。その分散をゼロにすること
は、色分散による容量制限を最小にする際に重要だが、
４波長混合（４ＷＭ）による劣化を悪化させ、チャネル
間のビートから生じる電力面の不利益が、予期される４
チャネル動作を実効的に妨げる。この困難性を解決す
る。 【解決手段】 ＷＤＭ光ファイバー通信は、単一のファ
イバーの中に反対の伝送方向に少くとも２つのＷＤＭチ
ャネルをもつ双方向性伝送を必要とする。片方向伝送と
比較して、多くの容量制限事項が緩和される。地中の分
散シフトされたファイバーを使用した動作は、従来の片
方向のＷＤＭのシステム容量を許容する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長分割多重（Ｗ
ＤＭ）の光ファイバー通信に関する。
【０００２】
【従来の技術】次世代の光ファイバー通信は、波長分割
多重化を使用するであろう。十分に近接したチャネル間
の間隔を持ち各々が２．５Ｇビットのディジタル・ビッ
ト伝送速度で動作する、４チャネルのモデルシステムの
方式があり、ＷＤＭ全体のセットを１個の光増幅器によ
って同時に増幅することができる。現在使用されてい
る、エルビウム・ドーピングされたファイバー増幅器
（ＥＤＦＡ）は、１２ｎｍの増幅帯域幅を持ち、最近の
製造での帯域幅は２５ｎｍまで増加している。１ｎｍ以
下のＷＤＭチャネル間隔は、容量をさらにアップグレー
ドするのに充分な余地を残している。ラーマン増幅は、
１３１０ｎｍのシステム波長でＷＤＭチャネルの別々の
セットを許容するために１５５０ｎｍのＥＤＦＡ動作を
補う研究がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に使用されている
分散シフトされたファイバー（ＤＳＦ）はＷＤＭ動作を
厳しく制限することが最近発見された。まさしくその分
散をゼロにすることは、色分散による容量制限を最小に
する際に重要だが、４波長混合（４ＷＭ）による劣化を
悪化させ、チャネル間のビートから生じる電力面の不利
益が、予期される４チャネル動作を実効的に妨げる。こ
の困難性は、１９９４年７月５日発行のアメリカ特許、
第５，３２７，５１６号の、有限分散ファイバーの導入
により解決される。このファイバーは４ＷＭを効果的に
回避するために十分な分散を備えている。しかし、分散
が不十分だと、ビット伝送速度をかなり制限する。新し
いシステムは、このファイバーの使用により最大限に予
想されるＷＤＭ性能を提供する。
【０００４】また、すでに設置されたＤＳＦを使用して
いる単一チャネル・システムのＷＤＭアップグレードに
関する問題についても言及している。最も有望なアプロ
ーチは、他のチャネルの搬送波と４ＷＭ生成物との一致
を回避するようにチャネル波長割当てを使用する。審査
中のアメリカ特許出願番号０８／１９９，３６４、１９
９４年２月１８日出願、を参照して下さい。４ＷＭが制
限されている新しく設置されたシステムに対して、不均
等な間隔の形式が有効に適用できる。
【０００５】近い将来の商業活動の焦点ではないが、デ
ジタル・システムと同様にアナログも検討中である。
「ファイバーを家庭へ」、たとえばケーブル・テレビは
事例的なＷＤＭであり、光増幅はアナログ伝送にも役割
を果たしそうである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】適切に適用された、単一
光ファイバー内の双方向伝送は、４ＷＭに分け与えられ
た制限を緩和する。商業的に製造される双方向性増幅器
は、片方向性増幅器よりあまり複雑であったり高価であ
ってはならない。
【０００７】直接の含意は、ＤＳＦのＷＤＭ容量を許容
する地中システム、あるいは、所望のＷＤＭ動作を許容
するのに不十分な分散の他のファイバー設計をアップグ
レードすることにある。
【０００８】本発明の複数チャンネルの双方向伝送は、
将来のシステムのために容量効果を提供する。これは、
いろいろな形式のＷＤＭの可能なシステムの使用を、対
応した増加する容量で補うことができる。発明の実施例
は、均等と同様に不均等なチャネル間隔での使用、つま
りＤＳＦと同様に有限の分散ファイバーでの使用を含
む。
【０００９】いろいろな好ましい実施例が説明される。
前述したチャネルの位置づけ、たとえば、所定の増幅器
の帯域幅の予算の範囲内でチャネル間の間隔を最大にす
るためのインターリーブされた前進と後進のチャネルに
関する動作を最適化するものがある。
【００１０】［用語］ ＷＤＭ：近接した間隔のチャネル、たとえばチャネル間
の間隔が５ｎｍ以下を参照して、単一の光増幅器による
同時増幅を可能とする。この用語は、通常のシステムに
適用されるように４個以上の片方向のチャネルを予想す
るのに対して、ここで使用するのは、各方向に２チャネ
ルだけを持つ双方向性システムを参照するのに使用す
る。
【００１１】チャネル：この用語は、ＷＤＭセットのチ
ャネルを記述するために使われる。これらのチャネル
は、回路内の光増幅器の増幅帯域内で適応されるスペク
トル幅を一緒に持つ。
【００１２】２＋２、４＋４、等：単一ファイバー上の
前進と後進のチャネルの数量。（片方向のファイバーが
含まれることもあるが、特許請求されたシステムの動作
は少くとも１個の双方向性ファイバーに常に依存す
る。）
【００１３】分散：色分散、主に材料の分散と導波路の
分散のリニア効果によると考察される。ここでの説明の
目的のために、自己位相変調は、確かにシステム全体の
設計の中の関心の因子であるが、考慮されてない。同様
に、分散の符号は、分散の補償を除くと概して関心はな
い。
【００１４】有限の分散ファイバー：システムでの波長
で１．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍまで
の範囲の中の分散をもつファイバー。この用語は、アメ
リカ特許５，３２７，５１６のファイバーを含むがこれ
に限定されない。
【００１５】最小の分散ファイバー：有限の分散ファイ
バーの範囲の下の分散を持つファイバー。この用語は、
最新技術の海底ファイバーと同様にＤＳＦを含む。
【００１６】スパン：光増幅器の間のファイバーの距
離、あるいは、分散されたラーマン増幅の事例ではポン
プ注入ポイントの間のファイバー距離である。
【００１７】中継器スパン：光電気変換または電気光変
換の間の距離。検討する「モデルシステム」に対して、
中継器スパンの中に３個の１２０ｋｍスパンがある。
【００１８】システム波長：ＷＤＭスペクトルの範囲内
に（そして、順番に、光増幅器の増幅スペクトルの範囲
内に）含まれる動作の公称波長。最新技術の長距離シス
テムは、１５５０ｎｍのシステム波長で動作する。予期
されるシステムは、シリカ・ファイバーの公称１３１０
ｎｍの「ウィンドウ」の中での動作を含むことができ
る。
【００１９】モデルシステム：４チャネルのＷＤＭ、
２．５Ｇｂ／ｓのパー・チャネル・システムで３６０ｋ
ｍ以上の中継器スパンを持ち、順番に３個のスパンに分
割される。この用語は、主として説明を容易にする意図
のために使われる。請求項やシステム性能を制限する意
図はない。ある条件下では、予期されたスパンがより小
さいことやより大きいことがあり、９０ｋｍ以下から数
百ｋｍまである。かなり高いビット伝送速度が許容され
る。
【００２０】一般に、発明の進歩性は、論理上２つのカ
テゴリに分類される。 カテゴリ１：少くとも一つの方向に２チャネルを持つ少
くとも一つの双方向伝送するファイバーを使用する。カ
テゴリ１の好ましいシステムは一つ以上の２＋２ファイ
バーを使用しており、従来は４ＷＭでは禁止されると考
えられた容量で動作が許される。この意味で、これは当
初のＷＤＭの使用を代表しそうな、４チャネルの片方向
のＷＤＭシステムを置き換える。各方向に２チャネルを
使用することだけで、最近非常に関心が高いＷＤＭの劣
化を完全に回避することができる。追加のチャネルの回
避は、チャネルの搬送波と一致している一対のチャネル
の４ＷＭ生成物を排除する。（２チャネルが４ＷＭ生成
物を生じるのでわずかな障害が残り、それ自身の中で小
さな電力的な不利益を伴う。さらなる議論の中では、カ
テゴリ１のシステムと動作は４ＷＭの劣化を「回避す
る」ように記述される。） ここで、進歩性はすでに設置済のシステムをアップグレ
ードする形式をとることである。カテゴリ１のシステム
は、ＤＳＦによって例証されるが、実質的なファイバー
の分散のスパン距離はシステム波長（おそらく１５５０
ｎｍ）で１．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以下である。最新技術
の単一チャネルの海底システムは、およそ１．２ｐｓ／
ｎｍ−ｋｍの分散のファイバーを使用する。そのような
海底システムは、アップグレードの候補である。原則と
して、等価な３チャネルの片方向のファイバーがある種
の４ＷＭ障害を経験することがあるので、カテゴリ１の
概念の推進力は２＋１ファイバーでの動作に適用でき
る。両方向の等しいトラヒックの期待は、少くとも音声
通信に対して、２＋２を優先する。
【００２１】カテゴリ２：カテゴリ２のシステムと動作
に資格を与えるには、ＷＤＭシステム波長で１．５ｐｓ
／ｎｍ−ｋｍから４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散を備えてい
る少くとも一つファイバーの中で、双方向伝送を必要と
する。そのようなファイバーは、１９９３年８月３１日
発行のアメリカ特許第５，２４０，４８８によって例証
された１５５０ｎｍシステムの中で、均等のスパンを持
つチャネルに対して片方向のモデルシステム動作を可能
にする。そのようなファイバーの分散は、ＤＳＦの置換
を許容するように概して十分に低レベルである。本特許
の中で、分散は端末の補償によってさらに削減できる。
適当な、不均等な間隔とチャネル割り当てによってアッ
プグレードされたとしても、このファイバーを使用して
いるシステムは４ＷＭ制限を継続する。チャネル数およ
び／またはパー・チャネルのビット伝送速度は、片方向
の制限を越えることがある。一般に、動作中のカテゴリ
２のシステムは、依然として設置されるシステムに係わ
る。それらは、各方向に少くとも４チャネルの伝送を各
々提供している一つ以上のファイバーを含むと期待され
る。インターリーブすることはカテゴリ２のシステムの
中でより大きな帰結であり、各々の伝送方向でより大き
なチャネル間の間隔を許容する。片方向の４ＷＭ制限を
越えるために双方向伝送から利益を得ることができる計
画されたシステムは、計画されたシステムに含まれない
特性を使用することができる。それらは１５５０ｎｍの
ウインドウで運用することができて、ＥＤＦＡを使用す
る。それらは、ラーマン増幅を使用することができて、
１３１０ｎｍの透明領域で動作する。
【００２２】他の様相：反対に方向づけされたチャネル
間の間隔を制限しているブリュアン後方散乱と他の問題
は重要でない。チャネルのインターリーブは、すべての
双方向システムに役立つ。各々の伝送方向に少なくとも
３つ以上のチャネルを備えているシステムの中で、４Ｗ
Ｍ制限を削減することに特別の価値がある。同じファイ
バー上での双方向性動作の便利さは保持される。ＩＥＥ
Ｅフォトン技術報告第５巻第１号、ページ７６−７９
（１９９３）を参照して下さい。リターン・パスが同じ
ファイバー内にある本発明のシステムでは、障害のある
場所を見つけるための時間が短くできて、ダウン時間を
低減できることになる。どのような双方向システムの中
でも、４ＷＭによる劣化から相対的に解放されている。
全てのパー・フアイバー・チャネルのどのような一定数
に対しても、双方向の動作により大きいチャネル間の間
隔を許容する。これは、チャネル割り当てに関係なく
（チャネル・インターリーブの有無にかかわらず）真実
である。ブリュアン後方散乱、および反対方向のチャネ
ルを制限する他の要件は、隣接の片方向のチャネルに対
して４ＷＭほどには強制的ではないからである。他の動
作要求事項は概して損なわれることもなく、促進される
ことがある。追加／削除、多重化／多重分離、光時間領
域反射率測定（ＯＴＤＲ）、および、概して信号の経路
選択のための特定の回路構成が記述される。近接して間
隔を置いたＷＤＭシステムは、全チャネル・セットの同
時増幅を許容する際に特別な価値がある。それで、本発
明システムの中に一つ以上の光増幅器の編入が熟考され
る。本発明の概念は、非増幅システムにも、たとえば島
を渡るための海底システムにも有効に適用される。これ
は長距離ＷＤＭによって供給されるローカル・ネットワ
ークに適用することができて、そこではＷＤＭ多重分離
がローカル回線の終端で実行される。
【００２３】システム設計：多くの点で、双方向性はシ
ステム改変を少ししか必要としない。アップグレードす
る際に重要な点は、すでに設置されている従来の増幅器
に対する双方向性増幅器の置換が主要な要求条件だとい
うことである。多重化／多重分離装置は、双方向伝送に
適応させるように設計されなければならない。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は、単一の２＋２ファイバー
を使用している双方向システムの一部の系統図である。
図示したシステム部分は、送信器１、受信器２と経路選
択装置３で構成される第一の端末を含む。これは、送信
器４、受信器５、経路選択装置６で構成される第二の端
末と通信する。通信は、双方向性増幅器８、９に使用さ
れる単一のファイバー伝送回線７による。送信器と受信
器は、ファイバー１０、１１上に第一と第二のＷＤＭチ
ャネルをもつ送信器１への入力とともに、多重化／多重
分離するための適切な手段を含む。入力される反対方向
のチャネルは、ファイバー１２、１３上の送信器５に導
入される。対になった順方向チャンネルは、ファイバー
１４、１５上の受信器４を通る。対になった対向のチャ
ネルは、ファイバー１６、１７上の受信器２を通る。
【００２５】図２は、双方向性増幅器の一つの形式を示
す。これは、２個の４ポート光サーキュレーター２０、
２１を使用して、ポンプ２４、２６とルーター２５、２
７によってサービスされる、増幅用ファイバー２２、２
３に２個のトラフィック方向を迂回させる。描写された
システムは、４チャネル動作を提供する。チャネルｆ
ｌ，ｆ２，ｆ３，ｆ４がインターリーブされるとして示
されており、ｆ１、ｆ３が一方向に伝搬しており、ｆ
２、ｆ４が他の方向に伝搬している。インターリーブさ
れたチャネルは、同一の全帯域幅を専有している一方
で、対となる要素間の間隔を増大させ、多重化／多重分
離化と同様に光フィルタリング要求条件を緩和させる。
図示した２＋２システムは４ＷＭ劣化を回避するので、
チャネル間の間隔は均等にできる。
【００２６】ファイバー回折格子２８、２９、３０、３
１はフィルタとして役立ち、反射とレイリー後方散乱に
よる発振に対して安定化する。追加／削除の回路は、受
信器３２、３３と送信器３４、３５とを含む。送信器と
受信器の対は、３ｄＢカプラーを通して結合される。低
レベルの反射回折格子３６、３７の使用により、ＯＴＤ
Ｒ機能を可能とする一方、増幅器の利得領域内のＯＴＤ
Ｒ波長での増幅器発振を妨げている。
【００２７】追加／削除マルチプレクサは、ＷＤＭチャ
ネルを移動し置換するものだが、光増幅器内に埋め込む
ことができ、あるいは個別の受動素子であってもよい。
図３の回路は、光フィルタリングとチャネル後方散乱抑
制のために２個の６ポートのサーキュレーター３８、３
９を使用する。システム、２＋２、は、前進伝送チャネ
ルｆ１、ｆ３と、逆進方向チャネルｆ２、ｆ４を有す
る。追加／削除の多重化は、チャネルｆ３、ｆ４で実行
される。ｆ３を削除した後の動作で、信号は、サーキュ
レーター３８のポートｐ３に到達し、循環して、ポート
ｐ４に後方反射され、ポートｐ５に循環して、そして、
ポートｐ６で循環して削除するために二度目に反射され
る。スルー・チャネルｆ１は、第二の反射を経験せず
に、ポートｐ２から循環してポートｐ３で出力するサー
キュレーター３９に入る。今や新たに変調されたので、
ｆ３はサーキュレーター３９のポートｐｌを通して導入
されて、ポートｐ２へ後方反射されて、ｆｌとともにポ
ートｐ３を通して出力される。全く同一の追加／削除機
能が、反対方向に進行しているチャネルｆ４に対して獲
得される。追加／削除フィルタは回折格子として図示さ
れており、その通過周波数に従って識別される。両方の
サーキュレーターのサーキュレーター・ポート２、５に
結合して示される追加／削除フィルタは、追加／削除チ
ャネルを選択するために光学的に切り換えることができ
る。ＯＴＤＲ回折格子は、図２のように両方のサーキュ
レーターのポートｐ４に加えることができる。
【００２８】図４で、ＷＤＭルーター４０、４１の対
は、双方向の追加／削除の多重化に使用されて、チャネ
ル２、３のトラフィックの流れを両方向で追加／削除す
る。
【００２９】追加／削除機能は、波長ルーターを光スイ
ッチ配列に埋め込むことにより、あるいはスイッチ配列
を波長ルーターの間に埋め込むことにより作成できる。
第二の構成が、図５の中で使用される。図示されたよう
に、ｆｌまたはｆ３チャネルのいずれも、スイッチ配列
５０の使用によって追加／削除ができる。逆方向トラフ
ィックのチャネルｆ２またはｆ４のいずれも、スイッチ
配列５１の使用によって追加／削除ができる。これらの
追加／削除のマルチプレクサから隔離は実現できず、別
々に備えなくてはならない。追加の波長は、ＯＴＤＲ試
験を可能にすることを要求される。
【００３０】図６は、４チャネルと８チャネルの、片方
向と双方向のＷＤＭシステムに対するチャネル割り当て
を比較する。カラム（ａ）、（ｄ）、（ｅ）が構成され
る仮説のセットは、ＷＤＭ劣化によって決定される最小
の間隔を持つ均等間隔チャネルのセット、光フィルター
能力、最高の帯域幅利用法を仮定する。これらの事例の
中で、４ＷＭ劣化は、チャネル省略により（たとえば、
カラム（ａ）の中でチャネルｆ３、ｆ５、ｆ６、ｆ７の
省略により）、保持されたチャネルと４ＷＭ生成物の一
致を回避するように制御される。
【００３１】カテゴリ１システムの効果は、最初の３つ
のカラムの中で示される。４チャネルの片方向送信（カ
ラム（ａ））は、２＋２の２つの形式：インターリーブ
された帯域（カラム（ｂ））、切り離された帯域（カラ
ム（ｃ））と比較される。片方向伝送に対する４ＷＭ劣
化からの相対的な自由は、５０％のチャネル使用を必要
とする。最小の分散ファイバーを仮定して、不均等なチ
ャネル間隔がモデルシステムでの動作のために必要であ
る。同一容量以上が、カラム（ｂ）と（ｃ）の２＋２配
置のいずれかの動作によって達成される。カラム（ｂ）
のインターリーブされたシステムは、より大きなチャネ
ル間の間隔を備えていて、（４ＷＭ発生による電力損失
をわずかに減らすと同様に）フィルタリングを容易にす
る。カラム（ｃ）システムは現実的な代案であり続け
て、システム設計または装置がインターリーブを非実用
的にする選択となりえる。
【００３２】カラム（ｄ）と（ｅ）は、８チャネルの双
方向性伝送のための２つの可能なチャネル割り当て方式
を示す。８チャネルの片方向伝送の事例は示されない
が、片方向伝送のために専有されるのはチャネル・スロ
ットの２０％以下である。４ＷＭ劣化からの自由は、カ
ラム（ａ）の片方向方式の前進方向と逆方向のバージョ
ンを結合することによって保証される。カラム（ｄ）の
中で、チャネルはインターリーブされて、結果的に２つ
の働いていないスロット位置があり、片方向送信に対す
る２０％と比較して８０％のスロットが使用されてい
る。カラム（ｄ）の中の一つまたは両方の働いていない
スロットは、たとえばＯＴＤＲに使用することができ
る。カラム（ｅ）の方式はインターリーブはしないが、
２つの伝搬方向に対するＷＤＭセットを切り離してい
る。２つのバンド間（ｆ８とｆ９の間）のチャネル間の
間隔、Δｆより大きな保護帯域を備えるように修正する
ことがある。カラム（ｅ）割り当て方式は、利用できチ
ャネル・スロットの５０％を利用する。
【００３３】下表は、４ＷＭ劣化を回避するために均等
間隔に配置されたセットからチャネルが割愛される、４
つの多重チャネル・システムに対する特性を要約する。
片方向、切り離された帯域をもつ双方向性、インターリ
ーブされた帯域をもつ双方向性が比較される。リストさ
れた基準は以下の通りである。「ＢＷ」：均等間隔で配
置されたセットに対する全帯域幅。「Ｅｆｆ」：入手で
きるチャネル・スロットの利用率（％）。「ルータ
ー」：特定のポートへのユニークな経路選択のために必
要なルーターの大きさ。
【００３４】
【表１】 チャネル数 ４ ８ １６ ３２ 片方向 ＢＷ ８ ４５ ２５２ １５２３ Ｅｆｆ． ５０％ １７．８％ ６．４％ ２．１％ ルーター ５×５ ２１×２１ ４７×４７ １３４×１３４双方向：分離 ＢＷ ４ １６ ９０ ５０４ Ｅｆｆ． １００％ ５０％ １７．８％ ６．４％ ルーター ２×２ ５×５ ２１×２１ ４７×４７双方向：インターリーブ ＢＷ ４ １０ ４６ ２５３ Ｅｆｆ． １００％ ８０％ ３４．８％ １２．６％ ルーター ２×２ ５×５ ２１×２１ ４７×４７
【００３５】双方向伝送のために必要とされるルーター
の大きさの減少が認識できる。たとえば、３２チャネル
の片方向のシステムは、１３４×１３４のルーターを必
要とする。これは多くの人々から現状技術を越えている
とみなされる大きさである。双方向システムに対して
は、必要とされるルーターは４７×４７である。図７
は、２ｌ×２ｌのルーターを使用した１６チャネルの双
方向性システムに対する経路選択の配置を示す。最新技
術の２ｌ×２ｌのルーターは、９．４ｎｍのスペクトル
領域を必要とする。好ましい設計、その発明者の名をと
って命名した「Ｄｒａｇｏｎｅ」ルーターは、Ｊ．Ｌｉ
ｇｈｔｗａｖｅ技術、１９８９年第７巻第３号、ページ
４７９ー４８９に記述されている。
【００３６】図８は、従来の２回線４チャネルのパー・
ファイバー・システムを示す。これは正しくは、独立し
ている２個の単一ファイバー・システムとして考えられ
る。第一のものは、送信器８０、その関連のＷＤＭセッ
トを導入する増幅器８１、追加／削除マルチプレクサ８
２、増幅器８３、ＷＤＭ受信器８４から構成される。第
二のものは、第一のもののミラー像であり、送信器８
５、増幅器８６、追加／削除マルチプレクサ８７、増幅
器８８、ＷＤＭ受信器８９から構成される。２つの追加
／削除マルチプレクサが必要である。各々は、チャネル
ｆｌ上で動作し、ｆ２、ｆ３、ｆ４は急ぎのトラフィッ
クのために残している。追加／削除の機能を異なるチャ
ネルに切り換えるための設計が知られていて、両方の回
線のために必要である。いずれの伝送線の障害も、シス
テムを危険にさらす。
【００３７】図９は、対応する双方向ネットワークを示
す。送信器９０、９１とＷＤＭ受信器９２、９３の各々
は、図８のように全４チャネルをサービスする。増幅器
９４、９５、９６、９７はいま双方向であり、図２の設
計で可能である。経路選択機能は、たとえば出入りの信
号を切り離すために、サーキュレーター９８、９９、１
００、１０１によって実行される。単一の追加／削除マ
ルチプレクサ１０２だけが必要である。図示した例の中
で、一方向のチャネルｆ１と反対方向のチャネルｆ４
が、追加／削除される。第二の回線の全スパンは、急ぎ
のトラフィックに割り当てられる。急ぎのトラフィック
に対するいくらかの固有の保護があり、これは、２つの
回線が物理的に隣接しない所で最大にされる。
【００３８】双方向伝送は、どんな『会話』に対する全
二重伝送も一つの単一回線の中で提供できる点で、設計
の柔軟性を提供する。双方向性伝送は、一つのファイバ
ーの中で一定の方向に伝搬しているチャネルの数量を半
分にする。ファイバーの中のすべてのチャネルが反射と
後方散乱の障害により、依然としてユニークな波長を割
り当てられなければならないけれども、送信器と受信器
の設計は単純化することができる。たとえば、各送信器
に２つのソース波長だけが必要である。しかし片方向の
設計のためには４個必要である。各々の送信器は４つの
別々のレーザーを含むとして図示されているが、２つの
共有されたレーザーが適切である。２つの伝搬方向にチ
ャネル波長をインターリーブすることによって、チャネ
ル間隔、したがって受信器でのフィルタ間隔は２倍にす
ることができる。これは、４ＷＭ障害（図示された２＋
２ファイバーに対する）を回避する一方、フィルタ仕様
をかなり緩和することができる。
【００３９】送信器９０は、追加／削除マルチプレクサ
を通して該当するレーザーをオン／オフすることによっ
てチャネルの再経路選択を許容するように構成されてい
る。上位レーザーｆ１と低位レーザーｆ２をオンする
と、先頭の変調装置からの信号は、追加／削除マルチプ
レクサでローカル・トラフィックを構成する。送信器９
１の対応するｆ１とｆ３レーザーをオンすると、３番目
の変調装置信号はローカル・トラフィックを構成する。
この追加／削除マルチプレクサでのトラフィックの切り
換え方法は、高速電気信号の切り換えを必要としない。
急ぎの回線のトラフィックの波長を切り換えるので、受
信器は正しく通知されなければならない。図示されるよ
うに、送信器９１は、電気信号を切り換えて同じトラフ
ィックの再経路選択を生じることを要求する。図８の片
方向のネットワークに関しては、調整できる追加／削除
マルチプレクサに代えることができる。
【００４０】以下の例は、片方向と双方向の事例に対す
る４チャネル通信を比較する。仕様に加えて、テキスト
は一般化しており、詳細な説明の重要な部分を構成す
る。 事例 ２つの別々の実験が実施された。できるかぎり、同じ伝
送線や他の装置が両方に使用された。公称システム波長
は１５５０ｎｍであった。チャネルを生成するために４
個のレーザーが使用された。ｆ１＝１５５４．０ｎｍ、
ｆ２＝１５５４．８ｎｍ、ｆ３＝１５５５．６ｎｍ、そ
して、ｆ４＝１５５６．４ｎｍ。３個のＩｎＧａＡｓＰ
分散形フィードバック・レーザー（ＤＦＢ）と１個の調
整可能な外部空洞レーザーがあった。（調整可能なレー
ザーには特別な目的はなかった。実験をするのに入手で
きる十分なＤＦＢがなかっただけである）。双方向伝送
の中で、ソースはインターリーブされた対の３ｄＢカプ
ラー、ｆ１−ｆ３とｆ２−ｆ４を通して結合された。チ
ャネル対は、ＬｉＮｂＯ3 Ｍａｃｈ・Ｚｈｅｎｄｅｒ変
調装置を通して外部で変調された。変調速度は、２23−
１の疑似乱数ビット・ストリームをもつ２．５Ｇｂ／ｓ
であった。（指示された長さの反復する変遷をもつ疑似
乱数）。これは現実の条件を近似するある程度のチャネ
ル間の非相関を保証した。
【００４１】ファイバーのスパン距離は１００ｋｍであ
って、０．２２ｄＢ／ｋｍの平均損失をもつＤＳＦから
構成され、実効コア面積は５０μｍ2 であり１５５１．
８ｎｍで分散ゼロとされた。ＥＤＦＡは、８ｄＢｍまで
パー・チャネル電力を押し上げた。
【００４２】２チャネルの多重分離装置と双方向性送信
器の端末は、３ポートの光サーキュレーターとバンドパ
ス・ファイバー回折格子を使用した。ファイバー回折格
子は、（サーキュレーターの回折格子集合を提供する）
チャネル波長で１００％の反射と、０．８ｎｍ、−３ｄ
Ｂの帯域幅と、３０ｄＢ以上の隣接チャネル除去比を備
えていた。ローカル送信器から反射散乱およびレイリー
散乱された光は、送／受信器のサーキュレーターと多重
分離装置の間の１５５４．０ｎｍと１５５５．６ｎｍの
ファイバー回折格子ロッキング・フィルタによって、ロ
ーカル受信器に到達することを妨げられた。多重分離装
置のための挿入損失は１５５４．８ｎｍポートに対して
２．９ｄＢであり、１５５６．４ｎｍポートに対しては
１．８ｄＢであった。送信器からファイバーへの送受信
器サーキュレーターを通しての損失は１．１ｄＢであっ
た。ファイバーからロッキング回折格子への送受信器サ
ーキュレーターを通しての損失は、２．０ｄＢであっ
た。
【００４３】結果をグラフに示す。片方向伝送を図１
０、図１１、双方向性伝送を図１２、図１３、図１４に
示す。図はすべて、光電力をｄＢｍで、波長をｎｍとし
た座標である。
【００４４】図１０にプロットした結果は、１００ｋｍ
伝送後の光スペクトルを示す。第二のチャネル（１５５
４．８ｎｍ）に対する電力面の不利益はそのチャネルを
オフすることによって測定され、それによってそのスロ
ット位置で妨げている４ＷＭ生成物だけを残した。すべ
てのチャネルをオンしたときの測定値が実線である。第
二のチャネルをオフしたときの測定値が破線で示されて
いる。４チャネルから３チャネルに行くとき、４ＷＭ生
成物の数にいくらかの減少がある。（第二のチャネルを
オフしたとき）。これは、チャネル波長の外の領域の曲
線と比較することにより明白である。図１１は、多重分
離装置の１５５４．８ｎｍポートでの、１５５４．８ｎ
ｍチャネルを再びオン／オフしたときのスペクトルのプ
ロットである。劣化は著しい。
【００４５】今、双方向伝送の結果を参照すると、図１
２は１５５４．８ｎｍチャネルをオン／オフしたときの
スペクトルを図示する。上の曲線は、１００ｋｍ伝送後
の順方向の１５５４．０ｎｍと１５５５．６ｎｍチャネ
ルを示す。弱い４ＷＭ生成物が２つだけが見える。チャ
ネルのブロッキング・フィルタは、チャネル波長、４Ｗ
Ｍ、レイリー後方散乱の生成物の外部の信号だけを通過
する。図１２の低いスペクトルは、その位置での測定値
からプロットしたものである。
【００４６】図１３は、ブロッキング・フィルタの後の
スペクトルを示す。しかし、１５５４．８ｎｍと１５５
６．４ｎｍチャネルをオンしている。実線のスペクトル
は、１５５４．０ｎｍと１５５５．６ｎｍのチャネルを
オフして測定された。破線のスペクトルは、すべてのチ
ャネルをオンにして測定された。追加のチャネルをオン
したときの唯一の影響は、レイリー後方散乱を下げるこ
とである。
【００４７】図１４は、１５５４．８ｎｍと１５５６．
６ｎｍの多重分離されたチャネルを示す。１５５４．８
ｎｍチャネルに対する唯一の妨害は、１５５６．４ｎｍ
チャネルの−３３ｄＢリークであった。ビット誤り率が
片方向と双方向の伝送に対して比較された。重要な劣化
は、４チャネルの片方向送信に対して発生した。獲得で
きる最も低い受信器感度の不利益は、１．６ｄＢであっ
た。（劣化はチャネルの極性に関係がある）。対照的
に、測定された１５５４．８ｎｍチャネルに対しては劣
化は観測されなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】各方向に２チャネル（２＋２）を持って動作し
ている双方向ファイバーの系統図である。（回路は、単
一のファイバー・システム全体またはサブシステムを構
成することができ、一つ以上の追加のファイバーと共に
動作することができる。）
【図２】図１のシステムで使用することのできる双方向
性増幅器の一つの形式を示す詳細な図である。
【図３】光サーキュレーターとファイバー回折格子フィ
ルタを使用している、双方向の追加／削除のマルチプレ
クサを示す回路の図である。
【図４】図３の代替物であり、サーキュレーターという
よりＷＤＭルーターから構成される回路の図である。
【図５】図３と図４の追加／削除の能力を持つもう一つ
の回路の図である。
【図６】いろいろなチャネルの割り当て方式を示す表で
ある。
【図７】１６チャネルの双方向性システムのための、実
例となるインターリーブされたチャネル割り当てとルー
ター・ポートの利用法を示す図である。
【図８】２個のファイバー、８チャネル、片方向のシス
テムの回路の図である。
【図９】２個のファイバー、８チャネル、双方向のシス
テムの回路の図である。
【図１０】事例の中で片方向と双方向の伝送に対する相
対的な信号劣化をプロットするグラフである。
【図１１】事例の中で片方向と双方向の伝送に対する相
対的な信号劣化をプロットするグラフである。
【図１２】事例の中で片方向と双方向の伝送に対する相
対的な信号劣化をプロットするグラフである。
【図１３】事例の中で片方向と双方向の伝送に対する相
対的な信号劣化をプロットするグラフである。
【図１４】事例の中で片方向と双方向の伝送に対する相
対的な信号劣化をプロットするグラフである。
【符号の説明】
１、４ 送信器 ２、５ 受信器 ３、６ 経路選択装置 ７ 光ファイバー伝送回路 ８、９ 双方向性増幅装置 １０〜１７ 光ファイバー

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 送信器、受信器、少くとも一つのスパン
    の伝送ファイバーを含む、システム波長での動作のため
    の光ファイバー通信システムであって、 該スパンのファイバ損失の相当な部分を補償する少くと
    も一つの光増幅器を該スパンが含み、 システム波長を一緒に包囲するチャネル波長値の少なく
    とも４チャネルのセットでの同時動作に備えていて、 チャネル間の波長の間隔が５ｎｍ以下であって、 少なくとも一つのシステム・ファイバーが双方向に少な
    くとも４チャネルのセットを送信して、 該セットは第一の伝送方向に２チャネルと第二の伝送方
    向に２チャネルを含んでいて、 そして、光増幅器が同時に全セットのチャネルを増幅す
    る、 ことを特徴とする、光ファイバー通信システム。
  2. 【請求項２】 該スパンの長さが少くとも９０ｋｍであ
    り、 デジタル信号が送信され、該システムが少くとも２．５
    Ｇｂ／秒のパー・チャネル変調速度を備えていることを
    特徴とする、請求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】 該スパンの中の光増幅器がファイバー増
    幅器であることを特徴とする、請求項１記載のシステ
    ム。
  4. 【請求項４】 該光増幅器がエルビウム・ドープされた
    ファイバー増幅器であることを特徴とする、請求項３記
    載のシステム。
  5. 【請求項５】 該スパンの中の該ファイバーの色分散が
    システム波長で１．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以下であること
    を特徴とする、請求項１記載のシステム。
  6. 【請求項６】 該ファイバーが分散シフトされたファイ
    バーであることを特徴とする、請求項５記載のシステ
    ム。
  7. 【請求項７】 追加／削除の装置を持ち、その装置は第
    一および第二の伝送方向の各々に、少くとも１チャネル
    の追加／削除を備えていることを特徴とする、請求項１
    記載のシステム。
  8. 【請求項８】 障害位置に対する光時分割反射率測定
    （ＯＴＤＲ）に専用される少くとも一つの追加のチャネ
    ルを含むことを特徴とする、請求項７記載のシステム。
  9. 【請求項９】 ＯＴＤＲで発見された障害に反応する該
    スパンの代理に信号を送るための手段を含むことを特徴
    とする、請求項８記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 少くとも一つのシステム・ファイバー
    が、４チャネル以上のセットを送信することを特徴とす
    る、請求項４記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 該セットが、第一の伝送方向に４チャ
    ネルと第二の伝送方向に４チャネルの、少くとも８チャ
    ネルを含むことを特徴とする、請求項１０記載のシステ
    ム。
  12. 【請求項１２】 公称システム波長が１５５０ｎｍであ
    ることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 該システムが、第二のシステム波長を
    持つ第二のセットのチャネルの伝送のために備えている
    ことを特徴とする、請求項１２記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 公称システム波長が１３１０ｎｍであ
    ることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 チャネル伝送方向が少くとも二回、チ
    ャネル波長の昇順の中で変化するように、該セットのチ
    ャネルがインターリーブされることを特徴とする、請求
    項１記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 システム波長で１．５ｐｓ／ｎｍ−ｋ
    ｍ以下の色分散を持つ、光学的に増幅されたスパンの光
    ファイバーを使用した通信方式であって、単一のファイ
    バーの中で少くとも４チャネルでの同時伝送を含み、 該チャネルは該スパンの中に光増幅器のスペクトル領域
    内で一緒に取り囲まれるチャネル間波長を有していて、 単一ファイバーの中の伝送は、第一の伝送方向に送信す
    る一対のチャネルと、第二の伝送方向に送信する一対の
    チャネルをもつ双方向性であることを特徴とする、通信
    方式。
  17. 【請求項１７】 伝送が、各対の各々の該チャネルに対
    して少くとも２．５Ｇｂ／秒のパー・チャネルのビット
    速度を持つディジタル伝送であることを特徴とする、請
    求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 チャネル波長の昇順が伝送する方向に
    少くとも二回変化するように、チャネルが単一ファイバ
    ーの中でインターリーブされることを特徴とする、請求
    項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 該スパンの該ファイバーがこの出願の
    登録日付の前に設置されていて、該ファイバーが分散シ
    フトされたファイバーであることを特徴とする、請求項
    １６記載の方法。
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