JPH1010591A - 光ソリトンを用いた波長分割多重通信方式 - Google Patents
光ソリトンを用いた波長分割多重通信方式Info
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- JPH1010591A JPH1010591A JP8157155A JP15715596A JPH1010591A JP H1010591 A JPH1010591 A JP H1010591A JP 8157155 A JP8157155 A JP 8157155A JP 15715596 A JP15715596 A JP 15715596A JP H1010591 A JPH1010591 A JP H1010591A
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ファイバー中に注入された各波長チャンネル
のソリトンが部分的に重畳した場合に引き起こされる時
間ジッターを低減することができる光ソリトンを用いた
波長分割多重通信方式を提供する。 【解決手段】 入力時でのソリトンパルスのパルス幅
を、伝送時のパルス幅より圧縮してファイバーに挿入
し、各チャンネル間のソリトン波形の重畳を避ける。ま
た、パルス幅を断熱的に広げ、伝送時に適したパルス幅
にするとともに、パルス幅を広げる段階で各チャンネル
のソリトンが衝突したときに発生する周波数シフトや分
散波を最小にするように、これらのパルスを適当に設計
された分散値の変化する線路を伝送させることにより、
衝突の効果や発生する分散波の量を最小にする。
のソリトンが部分的に重畳した場合に引き起こされる時
間ジッターを低減することができる光ソリトンを用いた
波長分割多重通信方式を提供する。 【解決手段】 入力時でのソリトンパルスのパルス幅
を、伝送時のパルス幅より圧縮してファイバーに挿入
し、各チャンネル間のソリトン波形の重畳を避ける。ま
た、パルス幅を断熱的に広げ、伝送時に適したパルス幅
にするとともに、パルス幅を広げる段階で各チャンネル
のソリトンが衝突したときに発生する周波数シフトや分
散波を最小にするように、これらのパルスを適当に設計
された分散値の変化する線路を伝送させることにより、
衝突の効果や発生する分散波の量を最小にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ソリトンを用い
た波長分割多重通信方式に関する。
た波長分割多重通信方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、光ファイバー（以下、単にファイ
バーという）を用いた通信システムは、例えば、図７に
示すような構成となっている。すなわち、送信すべき電
気信号１１を変調手段１２で変調して光源１３を得て、
その光源１３から出射される光を多くのファイバー１４
〔Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 ，Ｆ4 ，…，ＦN 〕を用いて直列に
接続して伝送し、その伝送された光を伝送先の受光器１
６で受けて復調手段１７で復調し、電気信号１８に変換
して送信されてくるデータを受信するようにしている。
なお、１５は所定距離毎に配置される増幅器（中継器）
である。
バーという）を用いた通信システムは、例えば、図７に
示すような構成となっている。すなわち、送信すべき電
気信号１１を変調手段１２で変調して光源１３を得て、
その光源１３から出射される光を多くのファイバー１４
〔Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 ，Ｆ4 ，…，ＦN 〕を用いて直列に
接続して伝送し、その伝送された光を伝送先の受光器１
６で受けて復調手段１７で復調し、電気信号１８に変換
して送信されてくるデータを受信するようにしている。
なお、１５は所定距離毎に配置される増幅器（中継器）
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光ソリ
トンを波長分割多重方式で長距離にわたって伝送する場
合、線形パルスでは存在しない二つの問題点が発生す
る。すなわち、第１は、各波長チャンネルで作られたソ
リトン列を一つのファイバーに注入する場合、各ソリト
ンパルスの間に時間的な重なりがあると、それぞれのチ
ャンネルのソリトンが分離したときに、その搬送周波数
が初期の値からずれるという問題がある。この周波数の
ずれは、そのまま重なりのなかった他のソリトンとの群
速度のずれとなって現れ、長距離伝送後のソリトンの到
着時間のずれ（時間ジッター）を生み出し、ビット誤り
率を増加させることになる。
トンを波長分割多重方式で長距離にわたって伝送する場
合、線形パルスでは存在しない二つの問題点が発生す
る。すなわち、第１は、各波長チャンネルで作られたソ
リトン列を一つのファイバーに注入する場合、各ソリト
ンパルスの間に時間的な重なりがあると、それぞれのチ
ャンネルのソリトンが分離したときに、その搬送周波数
が初期の値からずれるという問題がある。この周波数の
ずれは、そのまま重なりのなかった他のソリトンとの群
速度のずれとなって現れ、長距離伝送後のソリトンの到
着時間のずれ（時間ジッター）を生み出し、ビット誤り
率を増加させることになる。
【０００４】第２は、各チャンネルのソリトン同士が光
増幅器の中で衝突した場合、同様な周波数のずれを引き
起こし、ビット誤り率の原因を生み出す点である。本発
明は、上記問題点を除去し、ファイバー中に注入された
各波長チャンネルのソリトンが部分的に重畳した場合に
引き起こされる時間ジッターを低減することができる光
ソリトンを用いた波長分割多重通信方式を提供すること
を目的とする。
増幅器の中で衝突した場合、同様な周波数のずれを引き
起こし、ビット誤り率の原因を生み出す点である。本発
明は、上記問題点を除去し、ファイバー中に注入された
各波長チャンネルのソリトンが部分的に重畳した場合に
引き起こされる時間ジッターを低減することができる光
ソリトンを用いた波長分割多重通信方式を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕光ソリトンを用いた波長分割多重通信方式におい
て、ソリトンパルスを圧縮し、この圧縮されたソリトン
パルスを光ファイバーに入力させることにより、ソリト
ンパルス間の重畳を低減するようにしたものである。
成するために、 〔１〕光ソリトンを用いた波長分割多重通信方式におい
て、ソリトンパルスを圧縮し、この圧縮されたソリトン
パルスを光ファイバーに入力させることにより、ソリト
ンパルス間の重畳を低減するようにしたものである。
【０００６】〔２〕上記〔１〕記載の光ソリトンを用い
た波長分割多重通信方式において、前記圧縮されたソリ
トンパルスのパルス幅が断熱的に増大する段階で、衝突
による周波数シフトや分散波の発生を最小にするような
光ファイバーの分散値の伝搬方向に対する変化の仕方を
与えるようにしたものである。 〔３〕上記〔２〕記載の光ソリトンを用いた波長分割多
重通信方式において、光ファイバーの分散値を適当に変
化させることにより、ソリトンパルスのパルス幅を徐々
に広げてゆき、この間での衝突の効果や分散波の発生を
低減するような分散値の変化を持つ光ファイバーを用い
るようにしたものである。
た波長分割多重通信方式において、前記圧縮されたソリ
トンパルスのパルス幅が断熱的に増大する段階で、衝突
による周波数シフトや分散波の発生を最小にするような
光ファイバーの分散値の伝搬方向に対する変化の仕方を
与えるようにしたものである。 〔３〕上記〔２〕記載の光ソリトンを用いた波長分割多
重通信方式において、光ファイバーの分散値を適当に変
化させることにより、ソリトンパルスのパルス幅を徐々
に広げてゆき、この間での衝突の効果や分散波の発生を
低減するような分散値の変化を持つ光ファイバーを用い
るようにしたものである。
【０００７】〔４〕上記〔１〕記載の光ソリトンを用い
た波長分割多重通信方式において、前記圧縮されたソリ
トンパルスのパルス幅が断熱的に増大する段階で、衝突
による周波数シフトや分散波の発生を最小にするような
増幅器の利得の伝搬方向に対する変化の仕方を与えるよ
うにしたものである。 〔５〕上記〔４〕記載の光ソリトンを用いた波長分割多
重通信方式において、増幅器の利得を伝搬方向に適当に
変化させることにより、ソリトンパルスのパルス幅を徐
々に広げてゆき、この間での衝突の効果や分散波の発生
を低減するような増幅器の利得を持つ光ファイバーを用
いるようにしたものである。
た波長分割多重通信方式において、前記圧縮されたソリ
トンパルスのパルス幅が断熱的に増大する段階で、衝突
による周波数シフトや分散波の発生を最小にするような
増幅器の利得の伝搬方向に対する変化の仕方を与えるよ
うにしたものである。 〔５〕上記〔４〕記載の光ソリトンを用いた波長分割多
重通信方式において、増幅器の利得を伝搬方向に適当に
変化させることにより、ソリトンパルスのパルス幅を徐
々に広げてゆき、この間での衝突の効果や分散波の発生
を低減するような増幅器の利得を持つ光ファイバーを用
いるようにしたものである。
【０００８】上記のように、圧縮されたソリトンパルス
を入力し、ソリトンの重畳を避けるとともに、分散制御
された光ファイバーを用いる又は増幅器の利得を伝搬方
向に変化を与えることにより、圧縮されたソリトンのパ
ルス幅を周波数シフトや分散波の発生を抑えつつ、断熱
的に増大させることにより、光ファイバーに注入された
各波長チャンネルのソリトンが部分的に重畳した場合に
引き起こされる時間ジッターを低減することができる。
を入力し、ソリトンの重畳を避けるとともに、分散制御
された光ファイバーを用いる又は増幅器の利得を伝搬方
向に変化を与えることにより、圧縮されたソリトンのパ
ルス幅を周波数シフトや分散波の発生を抑えつつ、断熱
的に増大させることにより、光ファイバーに注入された
各波長チャンネルのソリトンが部分的に重畳した場合に
引き起こされる時間ジッターを低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明は、非常に簡単な構成からなり、入
力時でのソリトンのパルス幅を伝送時のパルス幅より圧
縮してファイバーに挿入し、各チャンネル間のソリトン
波形の重畳を避けるものである。しかし、この方法が有
効であるためには、パルス幅を断熱的に広げ、伝送時に
適したパルス幅にする工夫と、パルス幅を広げる段階で
各チャンネルのソリトンが衝突したときに発生する周波
数シフトや分散波を最小にするような工夫をしなければ
ならない。
て説明する。本発明は、非常に簡単な構成からなり、入
力時でのソリトンのパルス幅を伝送時のパルス幅より圧
縮してファイバーに挿入し、各チャンネル間のソリトン
波形の重畳を避けるものである。しかし、この方法が有
効であるためには、パルス幅を断熱的に広げ、伝送時に
適したパルス幅にする工夫と、パルス幅を広げる段階で
各チャンネルのソリトンが衝突したときに発生する周波
数シフトや分散波を最小にするような工夫をしなければ
ならない。
【００１０】そこで、本発明は圧縮されたソリトンパル
スを入力し、これらのパルスを適当に設計された分散値
が変化する線路を伝送させることにより、衝突の効果や
発生する分散波の量を最小にするものである。以下、本
発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明す
る。図１は本発明の実施例を示す二つのチャンネル間の
ソリトンパルスの入力と、ファイバーにおける伝送手順
を示す図である。
スを入力し、これらのパルスを適当に設計された分散値
が変化する線路を伝送させることにより、衝突の効果や
発生する分散波の量を最小にするものである。以下、本
発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明す
る。図１は本発明の実施例を示す二つのチャンネル間の
ソリトンパルスの入力と、ファイバーにおける伝送手順
を示す図である。
【００１１】まず、図１（ａ）に示すように、入力時で
の二つのチャンネル、のソリトンパルスを、図１
（ｂ）に示すように、そのソリトンのパルス幅を伝送時
のパルス幅より圧縮してファイバーに挿入し、図１
（ｃ）に示すように、そのソリトンのパルス幅を断熱的
に広げ、伝送時に適したパルス幅にする。図２は本発明
の実施例を示す二つのチャンネル間のソリトンパルスの
入力時での間隔と初期のパルス間の重畳によって発生す
る周波数のずれとの関係を示す図であり、横軸に二つの
チャンネル間のソリトンパルスの入力時での間隔（ΔＴ
0）を、縦軸に初期のパルス間の重畳によって発生する
周波数のずれ（ΔＫ）をとった図である。この図２にお
いて、○点は、本発明を用いた場合のパルス間隔（ΔＴ
0 ）を３にとった時に最適な分散支配を行った場合の周
波数のずれ（ΔＫ）の計算機シミュレーションの結果、
×点は理論結果を表す。また、実線は本発明を用いなか
った場合の周波数のずれを表す。
の二つのチャンネル、のソリトンパルスを、図１
（ｂ）に示すように、そのソリトンのパルス幅を伝送時
のパルス幅より圧縮してファイバーに挿入し、図１
（ｃ）に示すように、そのソリトンのパルス幅を断熱的
に広げ、伝送時に適したパルス幅にする。図２は本発明
の実施例を示す二つのチャンネル間のソリトンパルスの
入力時での間隔と初期のパルス間の重畳によって発生す
る周波数のずれとの関係を示す図であり、横軸に二つの
チャンネル間のソリトンパルスの入力時での間隔（ΔＴ
0）を、縦軸に初期のパルス間の重畳によって発生する
周波数のずれ（ΔＫ）をとった図である。この図２にお
いて、○点は、本発明を用いた場合のパルス間隔（ΔＴ
0 ）を３にとった時に最適な分散支配を行った場合の周
波数のずれ（ΔＫ）の計算機シミュレーションの結果、
×点は理論結果を表す。また、実線は本発明を用いなか
った場合の周波数のずれを表す。
【００１２】この図に示すように、本発明を用いること
により、周波数のずれ（ΔＫ）が、本発明を用いなかっ
た場合のほぼ１０分の１に低減されていることが分か
る。初期のパルス間隔（ΔＴ0 ）のずれが他の値（例え
ば、２．５や３．５）の場合、周波数のずれは大きくな
るが、これはこの場合の分散支配の設計がパルス間隔が
３で、最も良い状態に設計しているからであり、パルス
間隔が他の値の場合には、ファイバーの分散値の変化の
仕方を、それにあわせて変えることにより、更に低い周
波数シフトが与えられることを示している。
により、周波数のずれ（ΔＫ）が、本発明を用いなかっ
た場合のほぼ１０分の１に低減されていることが分か
る。初期のパルス間隔（ΔＴ0 ）のずれが他の値（例え
ば、２．５や３．５）の場合、周波数のずれは大きくな
るが、これはこの場合の分散支配の設計がパルス間隔が
３で、最も良い状態に設計しているからであり、パルス
間隔が他の値の場合には、ファイバーの分散値の変化の
仕方を、それにあわせて変えることにより、更に低い周
波数シフトが与えられることを示している。
【００１３】以下、より詳細に本発明について説明す
る。ソリトンを用いた波長分割多重（ＷＤＭ）のシステ
ムにおいては、異なった波長チャンネルからのソリトン
列はファイバーの入力側で結合され、この結果その場所
における初期の重ね合わせは永久的な周波数シフトをも
たらすことが知られている〔Ｙ．Ｋｏｄａｍａ ａｎｄ
Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．１６，２
０８（１９９１）〕。二つのチャンネルの間のソリトン
の偏光面を垂直にすることにより、この周波数シフト
は、ほぼ３分の１に逓減され〔Ｒ．Ｏｈｈｉｒａ，Ａ．
Ｈａｓｅｇａｗａ ａｎｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，Ｏｐ
ｔ．Ｌｅｔｔ．２０，７０１（１９９５）〕、また伝送
線の途中に挿入された周波数フィルターを用いることに
より、更にこのシフトを逓減することができる。
る。ソリトンを用いた波長分割多重（ＷＤＭ）のシステ
ムにおいては、異なった波長チャンネルからのソリトン
列はファイバーの入力側で結合され、この結果その場所
における初期の重ね合わせは永久的な周波数シフトをも
たらすことが知られている〔Ｙ．Ｋｏｄａｍａ ａｎｄ
Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．１６，２
０８（１９９１）〕。二つのチャンネルの間のソリトン
の偏光面を垂直にすることにより、この周波数シフト
は、ほぼ３分の１に逓減され〔Ｒ．Ｏｈｈｉｒａ，Ａ．
Ｈａｓｅｇａｗａ ａｎｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，Ｏｐ
ｔ．Ｌｅｔｔ．２０，７０１（１９９５）〕、また伝送
線の途中に挿入された周波数フィルターを用いることに
より、更にこのシフトを逓減することができる。
【００１４】しかし、初期のわずかな周波数シフトも、
その伝送距離にわたる積分として発生する時間的なソリ
トン位置のシフトは許容範囲を越える大きさとなり伝送
エラーをもたらす。増幅器の中での衝突も同様の効果を
もたらすこと〔Ｌ．Ｆ．Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒ，Ｓ．
Ｇ．Ｅｖａｎｇｅｌｉｄｅｓ ａｎｄ Ｊ．Ｐ．Ｇｏｒ
ｄｏｎ，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ．９，３６
２（１９９１）〕が知られている。しかし、これに対し
ては、本願発明者は既に分散マネージメントを行うこと
により実質的にこれによる周波数シフトをなくす方法を
提案した〔Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｓ．Ｋｕｍａｒ ａ
ｎｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２１，３
９（１９９６）〕。
その伝送距離にわたる積分として発生する時間的なソリ
トン位置のシフトは許容範囲を越える大きさとなり伝送
エラーをもたらす。増幅器の中での衝突も同様の効果を
もたらすこと〔Ｌ．Ｆ．Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒ，Ｓ．
Ｇ．Ｅｖａｎｇｅｌｉｄｅｓ ａｎｄ Ｊ．Ｐ．Ｇｏｒ
ｄｏｎ，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ．９，３６
２（１９９１）〕が知られている。しかし、これに対し
ては、本願発明者は既に分散マネージメントを行うこと
により実質的にこれによる周波数シフトをなくす方法を
提案した〔Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｓ．Ｋｕｍａｒ ａ
ｎｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２１，３
９（１９９６）〕。
【００１５】しかしながら、この方法は、入力端での初
期のパルス同士の重畳による周波数シフトを逓減するこ
とはできない。そこで、本発明によって、入力側のシフ
トを大きく逓減する有効的な方法を提供する。その方法
とは、初期の段階でソリトンを圧縮することにより、ソ
リトン間の時間間隔を大きくし、その結果初期の重畳を
避け、続いて長距離伝送に適当なデューティサイクルと
パルス幅まで断熱的にソリトンのパルス幅を広げること
である。この断熱的にパルス幅が広がる途中で各チャン
ネル間のソリトンは衝突をするが、この衝突による周波
数シフトは分散値の変化を充分遅くとるか、あるいは徐
々に増幅器の利得を伝送方向に対して下げることによっ
て、充分逓減することができる。
期のパルス同士の重畳による周波数シフトを逓減するこ
とはできない。そこで、本発明によって、入力側のシフ
トを大きく逓減する有効的な方法を提供する。その方法
とは、初期の段階でソリトンを圧縮することにより、ソ
リトン間の時間間隔を大きくし、その結果初期の重畳を
避け、続いて長距離伝送に適当なデューティサイクルと
パルス幅まで断熱的にソリトンのパルス幅を広げること
である。この断熱的にパルス幅が広がる途中で各チャン
ネル間のソリトンは衝突をするが、この衝突による周波
数シフトは分散値の変化を充分遅くとるか、あるいは徐
々に増幅器の利得を伝送方向に対して下げることによっ
て、充分逓減することができる。
【００１６】Ｚ＝ｎＺa ，ｎ＝０．１．２．．．の位置
において、集中的に増幅器をおくことにより、ファイバ
ーの損失Γを補償した線路における正規化された光波の
振幅ｑ（＝ａ（Ｚ）ｕ）は
において、集中的に増幅器をおくことにより、ファイバ
ーの損失Γを補償した線路における正規化された光波の
振幅ｑ（＝ａ（Ｚ）ｕ）は
【００１７】
【数１】
【００１８】を満足する〔Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ ａｎ
ｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．１５，１４
４３（１９９０）；Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．６
６，１６１（１９９１）〕。ここにａ（Ｚ）は、 ａ（Ｚ）＝ａ（０）ｅｘｐ〔−Γ（Ｚ−ｎＺa ）〕，ｆｏｒ ｎＺa ＜Ｚ＜ （ｎ＋１）Ｚa ， …（２） で与えられ、また、ａ（０）は、
ｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．１５，１４
４３（１９９０）；Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．６
６，１６１（１９９１）〕。ここにａ（Ｚ）は、 ａ（Ｚ）＝ａ（０）ｅｘｐ〔−Γ（Ｚ−ｎＺa ）〕，ｆｏｒ ｎＺa ＜Ｚ＜ （ｎ＋１）Ｚa ， …（２） で与えられ、また、ａ（０）は、
【００１９】
【数２】
【００２０】で与えられる。ここで、ｄ（Ｚ）はＺの関
数として定義された群速度分散を表す。まずソリトンが
断熱的に広がるようにつくられた分散値が徐々に増加す
るファイバーについて考える。それぞれのチャンネルに
おけるガイディングセンターソリトンを次の式（４）の
ように仮定する。
数として定義された群速度分散を表す。まずソリトンが
断熱的に広がるようにつくられた分散値が徐々に増加す
るファイバーについて考える。それぞれのチャンネルに
おけるガイディングセンターソリトンを次の式（４）の
ように仮定する。
【００２１】
【数３】
【００２２】ここに、ηj 、κj 、Τj 、σj は、それ
ぞれ振幅、周波数、位置、位相を表す。断熱的なソリト
ンの膨張を仮定することにより、振幅η1 （０）＝η2
（Ζ）≡η（Ｚ）はエネルギーの保存から
ぞれ振幅、周波数、位置、位相を表す。断熱的なソリト
ンの膨張を仮定することにより、振幅η1 （０）＝η2
（Ζ）≡η（Ｚ）はエネルギーの保存から
【００２３】
【数４】
【００２４】で与えられる。ソリトンを膨張させるため
に分散値を伝送方向に増加させるファイバーの長さをＺ
i と表し、Ｚ＝Ｚi の点における振幅を１に正規化し、
またその点におけるパルス幅を１．７３６（ｄ（Ｚi ）
＝（η（Ｚi ）＝１）とすることにより、定数Ｋを１と
とることができる。Ｚ＝０におけるチャンネル間の周波
数間隔をΔＢとする。すなわちκ1 （０）−κ2 ＝ΔＢ
／２とする。また二つのチャンネルの間のパルスの時間
位置の間隔をＴ0 とする。すなわち、Ｔ1 （０）＝−Ｔ
2 （０）＝Ｔ0 ／２とする。ここでＴ0 はＺ＝Ｚi の点
におけるパルス幅１．７６３で正規化された値を用いて
いることに注意する。
に分散値を伝送方向に増加させるファイバーの長さをＺ
i と表し、Ｚ＝Ｚi の点における振幅を１に正規化し、
またその点におけるパルス幅を１．７３６（ｄ（Ｚi ）
＝（η（Ｚi ）＝１）とすることにより、定数Ｋを１と
とることができる。Ｚ＝０におけるチャンネル間の周波
数間隔をΔＢとする。すなわちκ1 （０）−κ2 ＝ΔＢ
／２とする。また二つのチャンネルの間のパルスの時間
位置の間隔をＴ0 とする。すなわち、Ｔ1 （０）＝−Ｔ
2 （０）＝Ｔ0 ／２とする。ここでＴ0 はＺ＝Ｚi の点
におけるパルス幅１．７６３で正規化された値を用いて
いることに注意する。
【００２５】 ｄＴj ／ｄＺ＝−κj （Ｚ）ｄ（Ｚ），ｊ＝１，２ … （６） を用いることにより
【００２６】
【数５】
【００２７】を得る。ここでΔＢに比べ周波数シフトΔ
Ｋ（Ｚ）＝κ1 （Ｚ）−ΔＢ／２は充分小さいと仮定し
た。他のチャンネルとの衝突によって引き起こされる一
つのチャンネルのソリトンの周波数シフトは、断熱的摂
動論の結果を用いることにより
Ｋ（Ｚ）＝κ1 （Ｚ）−ΔＢ／２は充分小さいと仮定し
た。他のチャンネルとの衝突によって引き起こされる一
つのチャンネルのソリトンの周波数シフトは、断熱的摂
動論の結果を用いることにより
【００２８】
【数６】
【００２９】で与えられる。ここに
【００３０】
【数７】
【００３１】また
【００３２】
【数８】
【００３３】である。式（８）から
【００３４】
【数９】
【００３５】を得る。ここにダッシュはｄ／ｄＺを意味
する。分散値が変化しなくて、また、ファイバー損失が
存在しない場合ａ2 （Ｚ）＝１の場合にはα′（０）は
ΔＢを与え、式（１１）から
する。分散値が変化しなくて、また、ファイバー損失が
存在しない場合ａ2 （Ｚ）＝１の場合にはα′（０）は
ΔＢを与え、式（１１）から
【００３６】
【数１０】
【００３７】を得る。この結果は、前記した文献〔Ｙ．
Ｋｏｄａｍａ ａｎｄ Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｏｐ
ｔ．Ｌｅｔｔ．１６，２０８（１９９１）〕の結果と合
致する。ここではファイバー値が増大する初期の段階の
セクション〔０，Ｚi 〕において衝突が発生すると仮定
する。Ｚ＝Ｚi における周波数シフトはこの結果
Ｋｏｄａｍａ ａｎｄ Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｏｐ
ｔ．Ｌｅｔｔ．１６，２０８（１９９１）〕の結果と合
致する。ここではファイバー値が増大する初期の段階の
セクション〔０，Ｚi 〕において衝突が発生すると仮定
する。Ｚ＝Ｚi における周波数シフトはこの結果
【００３８】
【数１１】
【００３９】と表すことができる。式（１３）を求める
にあたり、式（１１）の第１項はＺiが大きい場合には
ｆ（α（Ｚi ））が無視できるほどの大きさであるので
考慮に入れていない。Ｔinは初期のパルス幅の値を表
し、初期の分散値を通じて Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ＝ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｚi ／Ｔin ＝１／ｄ（０） …（１４） で与えられる。式（１３）の第１項は１．７６３Ｔ0 ＞
＞Ｔinと取ることによって充分大きな膨張率を確保する
ことにより、無視することができる。しかし初期のセク
ションの長さが固定されている場合には任意に大きな膨
張率をとると、式（１３）の第２項が大きな値をとり、
結果として大きな周波数シフトをもたらす。
にあたり、式（１１）の第１項はＺiが大きい場合には
ｆ（α（Ｚi ））が無視できるほどの大きさであるので
考慮に入れていない。Ｔinは初期のパルス幅の値を表
し、初期の分散値を通じて Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ＝ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｚi ／Ｔin ＝１／ｄ（０） …（１４） で与えられる。式（１３）の第１項は１．７６３Ｔ0 ＞
＞Ｔinと取ることによって充分大きな膨張率を確保する
ことにより、無視することができる。しかし初期のセク
ションの長さが固定されている場合には任意に大きな膨
張率をとると、式（１３）の第２項が大きな値をとり、
結果として大きな周波数シフトをもたらす。
【００４０】したがって、ここでは｜ΔＫ（Ｚi ）｜を
最少にするような最も理想的な分散値を求めることにす
る。そのために、ここではファイバーの分散値が線形的
に変化するものとして式（１５）のような形を仮定す
る。 ｄ（Ｚ）＝β＋（１−β）Ｚ／Ｚi …（１５） ここに、βはデザインパルメーターを表す。図３はβの
関数として初期のパルス間隔Ｔ0 ＝２及びＺi ＝６．８
とした場合の周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す図であ
る。この図で分かる通り、βを０．６ととると、初期の
重ね合わせによる周波数シフトは無視できるほど小さく
なる。
最少にするような最も理想的な分散値を求めることにす
る。そのために、ここではファイバーの分散値が線形的
に変化するものとして式（１５）のような形を仮定す
る。 ｄ（Ｚ）＝β＋（１−β）Ｚ／Ｚi …（１５） ここに、βはデザインパルメーターを表す。図３はβの
関数として初期のパルス間隔Ｔ0 ＝２及びＺi ＝６．８
とした場合の周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す図であ
る。この図で分かる通り、βを０．６ととると、初期の
重ね合わせによる周波数シフトは無視できるほど小さく
なる。
【００４１】この初期のパルス間隔に対してβが０．５
５よりも小さい場合、すなわち、パルスの膨張率の大き
い場合には大きな周波数シフトをもたらす。式（１）の
数値シミュレーションを、次のようなパラメーターを用
いて行った。波長１．５６μｍ、パルス幅１０ｐｓ、損
失率２γ＝０．０４６１ｋｍ-1（０．２ｂ＝ｄＢ／ｋ
ｍ）、分散ｋ″＝１ｐｓ2 ／ｋｍ（すなわち、この値
は、分散距離がｚ0 ＝３２．１７３ｋｍまた初期のパル
ス間隔１１．３４ｐｓ（Ｔ0 ＝２）に相当する。）数値
計算の結果（図３の四角印）は式（８）の理論結果と一
致している。
５よりも小さい場合、すなわち、パルスの膨張率の大き
い場合には大きな周波数シフトをもたらす。式（１）の
数値シミュレーションを、次のようなパラメーターを用
いて行った。波長１．５６μｍ、パルス幅１０ｐｓ、損
失率２γ＝０．０４６１ｋｍ-1（０．２ｂ＝ｄＢ／ｋ
ｍ）、分散ｋ″＝１ｐｓ2 ／ｋｍ（すなわち、この値
は、分散距離がｚ0 ＝３２．１７３ｋｍまた初期のパル
ス間隔１１．３４ｐｓ（Ｔ0 ＝２）に相当する。）数値
計算の結果（図３の四角印）は式（８）の理論結果と一
致している。
【００４２】図４はパルス間隔Ｔ0 の関数としてβを
０．６にとった場合の周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す
図である。この結果は分散値を変化させない場合、すな
わち、ｄ＝（Ｚ）＝１（波線）と比較してある。この図
４からＴ0 ＝２に対する分散プロファイルの設計は、ト
レランスが±０．９程度あることが結論づけられる。式
（１３）の第１項から初期のパルス間隔が減少した場
合、Ｔinも１．７６３Ｔ0 ＞＞Ｔinを満たすために小さ
くする必要がある。初期のパルス間隔を小さくすると断
熱膨張を確保するためにＺi も大きくしてやらなければ
ならない。こうしなければ出力側のパルスがチャーピン
グを受け、伝送性能を劣化させる。
０．６にとった場合の周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す
図である。この結果は分散値を変化させない場合、すな
わち、ｄ＝（Ｚ）＝１（波線）と比較してある。この図
４からＴ0 ＝２に対する分散プロファイルの設計は、ト
レランスが±０．９程度あることが結論づけられる。式
（１３）の第１項から初期のパルス間隔が減少した場
合、Ｔinも１．７６３Ｔ0 ＞＞Ｔinを満たすために小さ
くする必要がある。初期のパルス間隔を小さくすると断
熱膨張を確保するためにＺi も大きくしてやらなければ
ならない。こうしなければ出力側のパルスがチャーピン
グを受け、伝送性能を劣化させる。
【００４３】図５はＴ0 ＝１．２、Ｚi ＝１０の場合の
βに対する周波数シフトΔＫ（Ｚi）を示す図である。
この場合β＝０．３８が最適のデザインパラメーターを
与える。同様の結果は分散値を変化させず（ｄ（Ｚ）＝
１）に、増幅器の利得を伝送方向に対して徐々に下げる
ことにより、丁度ガイディングセンターソリトンが減衰
を持つことに相当するような方法を用いても得ることが
できる。増幅器の利得をｅｘｐ｛２（Γ−δ）Ｚa ｝と
すると周波数シフトδＫ（Ｚi ）の表式は前記と同様の
結果を用い、
βに対する周波数シフトΔＫ（Ｚi）を示す図である。
この場合β＝０．３８が最適のデザインパラメーターを
与える。同様の結果は分散値を変化させず（ｄ（Ｚ）＝
１）に、増幅器の利得を伝送方向に対して徐々に下げる
ことにより、丁度ガイディングセンターソリトンが減衰
を持つことに相当するような方法を用いても得ることが
できる。増幅器の利得をｅｘｐ｛２（Γ−δ）Ｚa ｝と
すると周波数シフトδＫ（Ｚi ）の表式は前記と同様の
結果を用い、
【００４４】
【数１２】
【００４５】で与えられる。ここに α′（Ｚ）＝ｅｘｐ〔２δ（Ｚi −Ｚ）〕（ΔＢＺ−Ｔ0 ） …（１７） 図６はΔＫ（Ｚi ）をｄ（Ｚ）＝１，δ＝０．０３（実
線）及びδ＝０（波線）の場合についてパルス間隔Ｔ0
の関数として示す図である。初期のパルス間隔によりフ
ァイバーの増幅器によって捕らわれていない部分のロス
δを適当に調整すると、周波数シフトを逓減し、この結
果、時間ジッターを許容範囲内に抑えることができる。
線）及びδ＝０（波線）の場合についてパルス間隔Ｔ0
の関数として示す図である。初期のパルス間隔によりフ
ァイバーの増幅器によって捕らわれていない部分のロス
δを適当に調整すると、周波数シフトを逓減し、この結
果、時間ジッターを許容範囲内に抑えることができる。
【００４６】比較的ビットレートが小さい場合にはＺi
≒１０は伝送システムの全体の長さの距離になる場合も
ある。しかしこれはなんら問題を生じるものではない。
この場合のβの値は周波数シフトを最少にするようなパ
ルスの拡大の割合を与えるに過ぎない。またここで論じ
る分散マネージメントの手法は増幅器の中での衝突を避
けるための分散マネージメントの手法に比べ、はるかに
緩やかであることも注意しなければならない〔Ａ．Ｈａ
ｓｅｇａｗａ ａｎｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，“Ｓｏｌｉ
ｔｏｎｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａ
ｔｉｏｎｓ”，Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｐｒｅｓｓ，Ｏｘｆｏｒｄ，１８１（１９９５）〕。こ
こで示した分散マネージメントの方法は、例えば増幅器
間隔での分散値の平均値を徐々に増大していくか、ある
いは伝送距離の方向に増幅器の利得を徐々に減らしてい
くことによって得ることができる。
≒１０は伝送システムの全体の長さの距離になる場合も
ある。しかしこれはなんら問題を生じるものではない。
この場合のβの値は周波数シフトを最少にするようなパ
ルスの拡大の割合を与えるに過ぎない。またここで論じ
る分散マネージメントの手法は増幅器の中での衝突を避
けるための分散マネージメントの手法に比べ、はるかに
緩やかであることも注意しなければならない〔Ａ．Ｈａ
ｓｅｇａｗａ ａｎｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，“Ｓｏｌｉ
ｔｏｎｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａ
ｔｉｏｎｓ”，Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｐｒｅｓｓ，Ｏｘｆｏｒｄ，１８１（１９９５）〕。こ
こで示した分散マネージメントの方法は、例えば増幅器
間隔での分散値の平均値を徐々に増大していくか、ある
いは伝送距離の方向に増幅器の利得を徐々に減らしてい
くことによって得ることができる。
【００４７】結論として初期の重ね合わせによる周波数
シフトは初期にソリトンを圧縮し、その後、分散値を徐
々に増加させるかあるいは増幅器の利得を徐々に減少さ
せるかの方法を用い、パルス幅を断熱的に膨張させるこ
とにより大きく減少させることができる。初期のパルス
間隔を小さくした場合には周波数シフトを最少に抑える
ために膨張率を大きくとらなければならず、このために
はパルスのチャーピングを避けるためにＺi の値を大き
くとってやらなければならない。
シフトは初期にソリトンを圧縮し、その後、分散値を徐
々に増加させるかあるいは増幅器の利得を徐々に減少さ
せるかの方法を用い、パルス幅を断熱的に膨張させるこ
とにより大きく減少させることができる。初期のパルス
間隔を小さくした場合には周波数シフトを最少に抑える
ために膨張率を大きくとらなければならず、このために
はパルスのチャーピングを避けるためにＺi の値を大き
くとってやらなければならない。
【００４８】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００４９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）各波長チャンネルで作られたソリトン列を一つの
ファイバーに注入する場合、各ソリトンパルスの間に時
間的な重なりがあると、それぞれのチャンネルのソリト
ンが分離したときに、その搬送周波数が初期の値からず
れるという問題があり、その周波数のずれは、そのまま
重なりのなかった他のソリトンとの群速度のずれとなっ
て現れ、長距離伝送後のソリトンの到着時間のずれ（時
間ジッター）を生み出し、ビット誤り率を増加させるこ
とになるが、本発明によれば、ファイバー中に注入され
た各波長チャンネルのソリトンが部分的に重畳した場合
に引き起こされる時間ジッターを低減することができ
る。
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）各波長チャンネルで作られたソリトン列を一つの
ファイバーに注入する場合、各ソリトンパルスの間に時
間的な重なりがあると、それぞれのチャンネルのソリト
ンが分離したときに、その搬送周波数が初期の値からず
れるという問題があり、その周波数のずれは、そのまま
重なりのなかった他のソリトンとの群速度のずれとなっ
て現れ、長距離伝送後のソリトンの到着時間のずれ（時
間ジッター）を生み出し、ビット誤り率を増加させるこ
とになるが、本発明によれば、ファイバー中に注入され
た各波長チャンネルのソリトンが部分的に重畳した場合
に引き起こされる時間ジッターを低減することができ
る。
【００５０】特に、ソリトンを用いた波長分割多重シス
テムにおいて入力側のソリトンのパルス幅を適当な値に
断熱的に膨張させると入力側の二つのチャンネルのソリ
トン同士の重ね合わせから発生する周波数シフトを逓減
することができる。この方法と既に発表した伝送線路の
分散マネージメントを併用することにより、従来のソリ
トン波長分割多重の問題を実質的に完全に処理すること
ができる。
テムにおいて入力側のソリトンのパルス幅を適当な値に
断熱的に膨張させると入力側の二つのチャンネルのソリ
トン同士の重ね合わせから発生する周波数シフトを逓減
することができる。この方法と既に発表した伝送線路の
分散マネージメントを併用することにより、従来のソリ
トン波長分割多重の問題を実質的に完全に処理すること
ができる。
【００５１】（２）各チャンネルのソリトン同士が光増
幅器の中で衝突した場合、同様な周波数のずれを引き起
こし、ビット誤り率の原因を生み出すことになるが、本
発明によれば、そのような周波数のずれを抑え、ビット
誤り率をなくすことができる。
幅器の中で衝突した場合、同様な周波数のずれを引き起
こし、ビット誤り率の原因を生み出すことになるが、本
発明によれば、そのような周波数のずれを抑え、ビット
誤り率をなくすことができる。
【図１】本発明の実施例を示す二つのチャンネル間のソ
リトンパルスの入力とファイバーにおける伝送手順を示
す図である。
リトンパルスの入力とファイバーにおける伝送手順を示
す図である。
【図２】本発明の実施例を示す二つのチャンネル間のソ
リトンパルスの入力時での間隔と初期のパルス間の重畳
によって発生する周波数のずれとの関係を示す図であ
る。
リトンパルスの入力時での間隔と初期のパルス間の重畳
によって発生する周波数のずれとの関係を示す図であ
る。
【図３】本発明の実施例を示すデザインパラメーターβ
の関数として、初期のパルス間隔Ｔ0 ＝２及びＺi ＝
６．８とした場合の周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す図
である。
の関数として、初期のパルス間隔Ｔ0 ＝２及びＺi ＝
６．８とした場合の周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す図
である。
【図４】本発明の実施例を示すパルス間隔Ｔ0 の関数と
してβを０．６にとった場合の周波数シフトΔＫ
（Ｚi ）を示す図である。
してβを０．６にとった場合の周波数シフトΔＫ
（Ｚi ）を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示すＴ0 ＝１．２、Ｚi ＝１
０の場合のβに対する周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す
図である。
０の場合のβに対する周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す
図である。
【図６】本発明の実施例を示すΔＫ（Ｚi ）をｄ（Ｚ）
＝１，δ＝０．０３（実線）及びδ＝０（波線）の場合
についてパルス間隔Ｔ0 の関数として示す図である。
＝１，δ＝０．０３（実線）及びδ＝０（波線）の場合
についてパルス間隔Ｔ0 の関数として示す図である。
【図７】従来の光ファイバ通信システムの概略構成図で
ある。
ある。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/18 10/14 10/135 10/13 10/12
Claims (5)
- 【請求項１】 光ソリトンを用いた波長分割多重通信方
式において、 ソリトンパルスを圧縮し、該圧縮されたソリトンパルス
を光ファイバーに入力させることにより、ソリトンパル
ス間の重畳を低減することを特徴とする光ソリトンを用
いた波長分割多重通信方式。 - 【請求項２】 請求項１記載の光ソリトンを用いた波長
分割多重通信方式において、前記圧縮されたソリトンパ
ルスのパルス幅が断熱的に増大する段階で、衝突による
周波数シフトや分散波の発生を最小にするような光ファ
イバーの分散値の伝搬方向に対する変化の仕方を与える
ことを特徴とする光ソリトンを用いた波長分割多重通信
方式。 - 【請求項３】 請求項２記載の光ソリトンを用いた波長
分割多重通信方式において、光ファイバーの分散値を適
当に変化させることにより、ソリトンパルスのパルス幅
を徐々に広げてゆき、この間での衝突の効果や分散波の
発生を低減するような分散値の変化を持つ光ファイバー
を用いることを特徴とする光ソリトンを用いた波長分割
多重通信方式。 - 【請求項４】 請求項１記載の光ソリトンを用いた波長
分割多重通信方式において、前記圧縮されたソリトンパ
ルスのパルス幅が断熱的に増大する段階で、衝突による
周波数シフトや分散波の発生を最小にするような増幅器
の利得の伝搬方向に対する変化の仕方を与えることを特
徴とする光ソリトンを用いた波長分割多重通信方式。 - 【請求項５】 請求項４記載の光ソリトンを用いた波長
分割多重通信方式において、増幅器の利得を伝搬方向に
適当に変化させることにより、ソリトンパルスのパルス
幅を徐々に広げてゆき、この間での衝突の効果や分散波
の発生を低減するような増幅器の利得を持つ光ファイバ
ーを用いることを特徴とする光ソリトンを用いた波長分
割多重通信方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157155A JPH1010591A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 光ソリトンを用いた波長分割多重通信方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157155A JPH1010591A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 光ソリトンを用いた波長分割多重通信方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1010591A true JPH1010591A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15643394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8157155A Pending JPH1010591A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 光ソリトンを用いた波長分割多重通信方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1010591A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7298587B2 (en) | 2002-08-05 | 2007-11-20 | Seagate Technology Llc | Rounded top pole |
| US7309696B2 (en) | 2000-10-19 | 2007-12-18 | Wake Forest University | Compositions and methods for targeting cancer cells |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP8157155A patent/JPH1010591A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7309696B2 (en) | 2000-10-19 | 2007-12-18 | Wake Forest University | Compositions and methods for targeting cancer cells |
| US7298587B2 (en) | 2002-08-05 | 2007-11-20 | Seagate Technology Llc | Rounded top pole |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060711 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060822 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061003 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070227 |