JPH11340915A - チャ―プ光ファイバ―グレ―ティングを通して色分散補正する光信号伝送方法及び本方法を用いた光通信システム - Google Patents
チャ―プ光ファイバ―グレ―ティングを通して色分散補正する光信号伝送方法及び本方法を用いた光通信システムInfo
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- JPH11340915A JPH11340915A JP11118301A JP11830199A JPH11340915A JP H11340915 A JPH11340915 A JP H11340915A JP 11118301 A JP11118301 A JP 11118301A JP 11830199 A JP11830199 A JP 11830199A JP H11340915 A JPH11340915 A JP H11340915A
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- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバー伝送ラインの色分散補正を行う
光信号伝送方法、及びその方法を用いた通信システムを
提供すること。 【解決手段】 光ファイバー伝送ライン（３）を有する
通信システムにおいて、光ファイバー（３）を原因とす
る色分散の補正が、チャープ光ファイバーグレーティン
グに基づいた少なくとも１つの補正モジュール（４；４
Ａ．．．４Ｎ）により行われる。チャープ光ファイバー
グレーティングは、公称線形プロファイルを中心とする
リップルを光信号周波数の関数として表す群遅延特性τ
（ω）を有する。このリップルの影響を最小にするた
め、補正は、所与のファイバー長（３）に対して動作点
が色分散によるシステム性能の低下を表す曲線の限定勾
配領域内に位置するように、行われる。
光信号伝送方法、及びその方法を用いた通信システムを
提供すること。 【解決手段】 光ファイバー伝送ライン（３）を有する
通信システムにおいて、光ファイバー（３）を原因とす
る色分散の補正が、チャープ光ファイバーグレーティン
グに基づいた少なくとも１つの補正モジュール（４；４
Ａ．．．４Ｎ）により行われる。チャープ光ファイバー
グレーティングは、公称線形プロファイルを中心とする
リップルを光信号周波数の関数として表す群遅延特性τ
（ω）を有する。このリップルの影響を最小にするた
め、補正は、所与のファイバー長（３）に対して動作点
が色分散によるシステム性能の低下を表す曲線の限定勾
配領域内に位置するように、行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
関し、特に、ラインの色分散補正が、公称的には線形の
特性を有する補正モジュール（特に、チャープ(chirpe
d) 光ファイバーグレーティング）により行われる光信
号伝送方法、及びこのような方法を用いた通信システム
に関する。
関し、特に、ラインの色分散補正が、公称的には線形の
特性を有する補正モジュール（特に、チャープ(chirpe
d) 光ファイバーグレーティング）により行われる光信
号伝送方法、及びこのような方法を用いた通信システム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】異なる特性のシリカファイバーは、光フ
ァイバー通信システムにおいて最も一般に使用される伝
送ラインである。このようなファイバーの一つである所
謂従来の単一モードファイバーは、世界中に広まり敷設
ラインの半分以上を占めており、所謂「第２伝送ウイン
ドウ」内の波長（すなわち１．３μｍを中心とする波
長）にて色分散を実質的に示さない。ファイバーに沿っ
て伝播することによる光信号の減衰を補正するために、
光増幅器がますます使用されつつあり、これにより、中
継器における光−電気変換及びその逆変換をする必要が
取り除かれる。しかしながら、最も一般に使用される光
増幅器は、所謂「第３伝送ウインドウ」内の波長（すな
わち１．５μｍを中心とする波長）にて最高の動作効率
を示す。従来のファイバーは、このような波長では、減
衰は最小であるが、１５〜２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍのオー
ダーのかなりの色分散を示す。その結果、大きなパルス
拡張が生じ、このことが長距離高ビットレート伝送の障
害となる。特に、色分散効果は、信号のビットレートが
大きくなるにしたがって増大し、約１０Ｇｂｉｔ／ｓの
ビットレートともなればＮＲＺ信号に多大な影響を与え
る。実際問題として、オペレーターにとっては直接興味
あるこのような条件下では、色分散により従来ファイバ
ーの最長リンクが約７０ｋｍに制限される。従って、よ
り長いリンクを得るためには、色分散補正技術を利用す
る必要がある。
ァイバー通信システムにおいて最も一般に使用される伝
送ラインである。このようなファイバーの一つである所
謂従来の単一モードファイバーは、世界中に広まり敷設
ラインの半分以上を占めており、所謂「第２伝送ウイン
ドウ」内の波長（すなわち１．３μｍを中心とする波
長）にて色分散を実質的に示さない。ファイバーに沿っ
て伝播することによる光信号の減衰を補正するために、
光増幅器がますます使用されつつあり、これにより、中
継器における光−電気変換及びその逆変換をする必要が
取り除かれる。しかしながら、最も一般に使用される光
増幅器は、所謂「第３伝送ウインドウ」内の波長（すな
わち１．５μｍを中心とする波長）にて最高の動作効率
を示す。従来のファイバーは、このような波長では、減
衰は最小であるが、１５〜２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍのオー
ダーのかなりの色分散を示す。その結果、大きなパルス
拡張が生じ、このことが長距離高ビットレート伝送の障
害となる。特に、色分散効果は、信号のビットレートが
大きくなるにしたがって増大し、約１０Ｇｂｉｔ／ｓの
ビットレートともなればＮＲＺ信号に多大な影響を与え
る。実際問題として、オペレーターにとっては直接興味
あるこのような条件下では、色分散により従来ファイバ
ーの最長リンクが約７０ｋｍに制限される。従って、よ
り長いリンクを得るためには、色分散補正技術を利用す
る必要がある。
【０００３】上記補正技術の一つとして、チャープ光フ
ァイバーグレーティング（すなわちピッチが可変である
グレーティング）を使用することに、大いに関心が寄せ
られる。というのは、このようなグレーティングによ
り、コンパクトで低挿入損失の補正モジュールを実現し
得るであろうからである。チャープ光ファイバーグレー
ティングは、各々が所与の波長を反射し且つその他の波
長全てを透過する一連の定ピッチグレーティングと比較
し得る。一般に、ピッチはグレーティングに沿って線形
に変わる。このようなグレーティングを用いた補正モジ
ュールが、光ファイバー伝送ラインに接続され、補正さ
れるべき信号内の異なる波長の信号がグレーティングに
沿って進み、反射され、異なる伝送遅延を有するライン
に再挿入され得る。色分散を補正するために、これが利
用できる。この補正を行うためには、グレーティングが
ファイバーにおける群遅延と相補的な様式にて光周波数
ωに線形依存した群遅延τを有するように、ピッチ特性
を選択する必要がある。しかしながら、チャープグレー
ティングが通常示す光周波数に対する群遅延特性は、技
術的な理由により（特に、有限長のグレーティングを得
ることが不可能なこと、及びピッチ変化から生じる不連
続性を原因として）完全には線形ではない。特性τ
（ω）におけるリップルの存在（すなわち、線形特性を
中心とする変動の存在）は、システム性能に影響する。
特に、リップル周期（光周波数に換算して）が伝送信号
のビットレートに近いとき、上記色分散効果は、リップ
ル周期に依存してより高くなる。これらのリップルは、
たとえ時間的に一定であっても、実際には予見できず、
伝送システムへのその影響は、厳密には光搬送波周波数
に依存する。光搬送波周波数は、公知のようにその公称
値を中心として変動し得る。よって、実際にはそれらの
補正は不可能である。
ァイバーグレーティング（すなわちピッチが可変である
グレーティング）を使用することに、大いに関心が寄せ
られる。というのは、このようなグレーティングによ
り、コンパクトで低挿入損失の補正モジュールを実現し
得るであろうからである。チャープ光ファイバーグレー
ティングは、各々が所与の波長を反射し且つその他の波
長全てを透過する一連の定ピッチグレーティングと比較
し得る。一般に、ピッチはグレーティングに沿って線形
に変わる。このようなグレーティングを用いた補正モジ
ュールが、光ファイバー伝送ラインに接続され、補正さ
れるべき信号内の異なる波長の信号がグレーティングに
沿って進み、反射され、異なる伝送遅延を有するライン
に再挿入され得る。色分散を補正するために、これが利
用できる。この補正を行うためには、グレーティングが
ファイバーにおける群遅延と相補的な様式にて光周波数
ωに線形依存した群遅延τを有するように、ピッチ特性
を選択する必要がある。しかしながら、チャープグレー
ティングが通常示す光周波数に対する群遅延特性は、技
術的な理由により（特に、有限長のグレーティングを得
ることが不可能なこと、及びピッチ変化から生じる不連
続性を原因として）完全には線形ではない。特性τ
（ω）におけるリップルの存在（すなわち、線形特性を
中心とする変動の存在）は、システム性能に影響する。
特に、リップル周期（光周波数に換算して）が伝送信号
のビットレートに近いとき、上記色分散効果は、リップ
ル周期に依存してより高くなる。これらのリップルは、
たとえ時間的に一定であっても、実際には予見できず、
伝送システムへのその影響は、厳密には光搬送波周波数
に依存する。光搬送波周波数は、公知のようにその公称
値を中心として変動し得る。よって、実際にはそれらの
補正は不可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、この効果を抑
える唯一の方法は、出来るだけ上記リップルを制限して
保つグレーティングを製造することである。それにもか
かわらず、製造コストを制限するために、所定長さ（通
常は１００ｋｍより短い）のラインスパンにおける色分
散を補正するグレーティングを製造していることを考慮
すべきである。よって、より長いラインに亘る色分散を
補正するためには、幾つかのグレーティングを利用する
必要があり、それらの個々の効果が累積して生じる。よ
って、それらリップルの影響を小さくする方法につい
て、明らかに関心が寄せられる。この問題についての解
決策は、文献からこれ以上は得られない。この発明は、
色分散補正がグレーティングにより行われる光通信シス
テムの挙動に関して発明者により為された正確な分析に
基づく。この分析によれば、システムでのグレーティン
グ特性τ（ω）におけるリップルの効果は、グレーティ
ングの全体特性（すなわち上記リップルの振幅と周波
数）に依存するだけでなく、送信器、ライン増幅器及び
ファイバーに関するパラメータにも依存する。特に、グ
レーティング欠陥に対して十分に大きな公差(toleranc
e) を示す構成が存在する。
える唯一の方法は、出来るだけ上記リップルを制限して
保つグレーティングを製造することである。それにもか
かわらず、製造コストを制限するために、所定長さ（通
常は１００ｋｍより短い）のラインスパンにおける色分
散を補正するグレーティングを製造していることを考慮
すべきである。よって、より長いラインに亘る色分散を
補正するためには、幾つかのグレーティングを利用する
必要があり、それらの個々の効果が累積して生じる。よ
って、それらリップルの影響を小さくする方法につい
て、明らかに関心が寄せられる。この問題についての解
決策は、文献からこれ以上は得られない。この発明は、
色分散補正がグレーティングにより行われる光通信シス
テムの挙動に関して発明者により為された正確な分析に
基づく。この分析によれば、システムでのグレーティン
グ特性τ（ω）におけるリップルの効果は、グレーティ
ングの全体特性（すなわち上記リップルの振幅と周波
数）に依存するだけでなく、送信器、ライン増幅器及び
ファイバーに関するパラメータにも依存する。特に、グ
レーティング欠陥に対して十分に大きな公差(toleranc
e) を示す構成が存在する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明により提供される
光信号伝送方法では、補正モジュールの光周波数特性τ
（ω）に対して、遅延群の公称線形特性を中心とする変
動の影響を最小にするために、色分散を原因とするシス
テム性能の低下を表す曲線が求められ、所与のラインス
パン長に対する補正は、低下曲線上の動作点が前記曲線
の制限された勾配の領域内に保持されるように行われ
る。後に示されるように、この解決策は、発明者により
注目されたことによる事実、すなわち、グレーティング
欠陥の影響は、理想値を中心として変動する補正として
見ることができるということに基づく。有利には、補正
モジュールは、チャープ光ファイバーグレーティングの
使用に基づく。低下曲線は、例えば、分散補正が行われ
るファイバー長を変える際の伝送システムの基準条件に
対するパワーペナルティ(power penalty) を表す曲線
（すなわちアイダイアグラムクロージャー(eye diagram
closure) を表す曲線）とし得る。本発明は、本方法を
用いる光ファイバー伝送システムをも提供し、色分散補
正のため、少なくとも１つの補正モジュールが使用され
る。補正モジュールは、光周波数に対する遅延群特性
が、公称的には線形であり、補正されたライン長が、色
分散によるシステム性能低下を表す曲線の最小値（又は
少なくとも制限された勾配を有する領域内）にシステム
動作点を位置させるような勾配を有する。
光信号伝送方法では、補正モジュールの光周波数特性τ
（ω）に対して、遅延群の公称線形特性を中心とする変
動の影響を最小にするために、色分散を原因とするシス
テム性能の低下を表す曲線が求められ、所与のラインス
パン長に対する補正は、低下曲線上の動作点が前記曲線
の制限された勾配の領域内に保持されるように行われ
る。後に示されるように、この解決策は、発明者により
注目されたことによる事実、すなわち、グレーティング
欠陥の影響は、理想値を中心として変動する補正として
見ることができるということに基づく。有利には、補正
モジュールは、チャープ光ファイバーグレーティングの
使用に基づく。低下曲線は、例えば、分散補正が行われ
るファイバー長を変える際の伝送システムの基準条件に
対するパワーペナルティ(power penalty) を表す曲線
（すなわちアイダイアグラムクロージャー(eye diagram
closure) を表す曲線）とし得る。本発明は、本方法を
用いる光ファイバー伝送システムをも提供し、色分散補
正のため、少なくとも１つの補正モジュールが使用され
る。補正モジュールは、光周波数に対する遅延群特性
が、公称的には線形であり、補正されたライン長が、色
分散によるシステム性能低下を表す曲線の最小値（又は
少なくとも制限された勾配を有する領域内）にシステム
動作点を位置させるような勾配を有する。
【０００６】
【実施例】図１から分かるように、色分散補正される完
全光伝送システムは、次のものにより略示され得る。 （ア）送信器１。 （イ）増幅装置２（特に能動ファイバー増幅器）。図を
簡単にするため、１つの増幅器のみ送信器１の出力に配
置して示す。 （ウ）光ファイバー伝送ライン３。伝送信号上に色分散
を誘導する。この色分散は、従来のシリカファイバーが
使用される場合には、１７ｐｓ／ｎｍ／Ｋｍのオーダー
である。 （エ）色分散補正装置。これは、１以上のチャープ光フ
ァイバーグレーティング４を含むのが好ましい。ライン
に沿ったこの装置の数と位置は、他のことよりもリンク
長及び信号パワーに依存する。図を簡単にするために、
単一のグレーティングから成る装置が示され、この装置
は、光サーキュレーター５を介してライン３に接続され
る。 （オ）受信器６。
全光伝送システムは、次のものにより略示され得る。 （ア）送信器１。 （イ）増幅装置２（特に能動ファイバー増幅器）。図を
簡単にするため、１つの増幅器のみ送信器１の出力に配
置して示す。 （ウ）光ファイバー伝送ライン３。伝送信号上に色分散
を誘導する。この色分散は、従来のシリカファイバーが
使用される場合には、１７ｐｓ／ｎｍ／Ｋｍのオーダー
である。 （エ）色分散補正装置。これは、１以上のチャープ光フ
ァイバーグレーティング４を含むのが好ましい。ライン
に沿ったこの装置の数と位置は、他のことよりもリンク
長及び信号パワーに依存する。図を簡単にするために、
単一のグレーティングから成る装置が示され、この装置
は、光サーキュレーター５を介してライン３に接続され
る。 （オ）受信器６。
【０００７】図１は、ただ１つの波長での信号伝送に関
係する。波長分割伝送の場合には、図２が適用される。
図２では、Ｎ個の送信器１Ａ．．．１Ｎが存在し、それ
らの信号は、マルチプレクサー７を介してラインに多重
化される。また、Ｎ個の受信器６Ａ．．．６Ｎが存在
し、それぞれのチャンネルに関係した信号をデマルチプ
レクサー８を介して受け取る。その各補正装置は、一般
にＮ個のカスケード状グレーティング４Ａ．．．４Ｎを
含み、その各々は、チャンネルの一つの信号を補正でき
る。
係する。波長分割伝送の場合には、図２が適用される。
図２では、Ｎ個の送信器１Ａ．．．１Ｎが存在し、それ
らの信号は、マルチプレクサー７を介してラインに多重
化される。また、Ｎ個の受信器６Ａ．．．６Ｎが存在
し、それぞれのチャンネルに関係した信号をデマルチプ
レクサー８を介して受け取る。その各補正装置は、一般
にＮ個のカスケード状グレーティング４Ａ．．．４Ｎを
含み、その各々は、チャンネルの一つの信号を補正でき
る。
【０００８】図３は、チャープグレーティングの群遅延
特性τの挙動を、信号の光周波数ωの関数として示す。
この特性は、公称的には線形であり、線τ1 により示さ
れる特定の勾配ａを有する。それにもかかわらず、上記
述べたように、製造上の理由のため、群遅延は線形特性
に対応する値に対して予見できない変動を示し、従っ
て、その実際の挙動は、線τ2 により示されるものであ
る。さらに、ソースの放出周波数については公称値に対
する公差区間が存在し、このような周波数は、実際の値
を中心として予測不可能に変動する。よって、動作点
（実際に補正されたファイバー長）は、正確には決める
ことができず、それは特性に沿って予測不可能に移動
し、それにより、正確な補正を行うのを不可能にする。
特性τの挙動を、信号の光周波数ωの関数として示す。
この特性は、公称的には線形であり、線τ1 により示さ
れる特定の勾配ａを有する。それにもかかわらず、上記
述べたように、製造上の理由のため、群遅延は線形特性
に対応する値に対して予見できない変動を示し、従っ
て、その実際の挙動は、線τ2 により示されるものであ
る。さらに、ソースの放出周波数については公称値に対
する公差区間が存在し、このような周波数は、実際の値
を中心として予測不可能に変動する。よって、動作点
（実際に補正されたファイバー長）は、正確には決める
ことができず、それは特性に沿って予測不可能に移動
し、それにより、正確な補正を行うのを不可能にする。
【０００９】全体の伝送システムの挙動を分析すること
により、発明者は、τ（ω）のリップルが、独立的には
システム性能に依存せず、伝送システムへのそれらの全
影響が、送信器、増幅器システム及び伝送ライン（特に
非補正ライン長）のパラメータにも依存することを確信
した。よって、システム性能へのペナルティを最小にす
るためには、総ライン長の所与の部分による分散を補正
し且つ最小リップルを示すグレーティングを使用するこ
とで十分ではなく、グレーティングを挿入するシステム
を考慮する必要がある。実際問題として、図４に示され
るような特性曲線は、ファイバーの非補正長Ｌ（ｋｍ）
の関数として性能低下（送信器１での開口と称されるア
イダイアグラムのペナルティＥＣ（ｄＢ））を表す。曲
線を描くのに必要なデータは、例えば図１にブロック９
として示されるようなシステムに接続されるビットエラ
ーレート測定用の従来装置を用いて、当該技術で周知の
方法により得ることができる。
により、発明者は、τ（ω）のリップルが、独立的には
システム性能に依存せず、伝送システムへのそれらの全
影響が、送信器、増幅器システム及び伝送ライン（特に
非補正ライン長）のパラメータにも依存することを確信
した。よって、システム性能へのペナルティを最小にす
るためには、総ライン長の所与の部分による分散を補正
し且つ最小リップルを示すグレーティングを使用するこ
とで十分ではなく、グレーティングを挿入するシステム
を考慮する必要がある。実際問題として、図４に示され
るような特性曲線は、ファイバーの非補正長Ｌ（ｋｍ）
の関数として性能低下（送信器１での開口と称されるア
イダイアグラムのペナルティＥＣ（ｄＢ））を表す。曲
線を描くのに必要なデータは、例えば図１にブロック９
として示されるようなシステムに接続されるビットエラ
ーレート測定用の従来装置を用いて、当該技術で周知の
方法により得ることができる。
【００１０】図４の曲線は、１．５５μｍにて分散Ｄ＝
１７ｐｓ／ｎｍ／Ｋｍの従来ファイバーの線形条件下で
の１０Ｇｂｉｔ／ｓ伝送の場合、所謂チャープパラメー
タαの異なる値（０，−１）を有する異なる２タイプの
送信器に関する。パラメータαは、外部変調器によるス
プリアス周波数変調を特徴付ける係数である。このタイ
プの変調器は、色分散補正が第一に要求される伝送シス
テムに一般に存在する。これらの曲線は、チャープパラ
メータが異なれば、色分散に対する異なるシステム感度
が存在することを示す。特にチャープパラメータが負の
値を有する送信器は、従来ファイバーにてより良い性能
を示す。図４の曲線は、τ（ω）のリップルを除いて、
理想グレーティングを描く。理想グレーティングの場
合、類似の曲線がなお適用できる。後に分かるように、
非補正ファイバー長は可変と見なし得る。図５は、α＝
−１の場合の幾つかの曲線を示し、所謂等価ファイバー
長Ｌeq（図１及び図２のファイバー３の長さＬF と、同
じ勾配の特性を有する理想グレーティングにより補正さ
れた長さとの差）の関数として、異なる補正条件に関す
る。τ（ω）のリップル効果は、曲線が制限された勾配
（好ましくはゼロ勾配）を有する低下曲線の領域内に非
補正ファイバー長が配置されるように作用することで最
小化され得ることが導かれる。これらの条件下で、シス
テム公差は最高となる。
１７ｐｓ／ｎｍ／Ｋｍの従来ファイバーの線形条件下で
の１０Ｇｂｉｔ／ｓ伝送の場合、所謂チャープパラメー
タαの異なる値（０，−１）を有する異なる２タイプの
送信器に関する。パラメータαは、外部変調器によるス
プリアス周波数変調を特徴付ける係数である。このタイ
プの変調器は、色分散補正が第一に要求される伝送シス
テムに一般に存在する。これらの曲線は、チャープパラ
メータが異なれば、色分散に対する異なるシステム感度
が存在することを示す。特にチャープパラメータが負の
値を有する送信器は、従来ファイバーにてより良い性能
を示す。図４の曲線は、τ（ω）のリップルを除いて、
理想グレーティングを描く。理想グレーティングの場
合、類似の曲線がなお適用できる。後に分かるように、
非補正ファイバー長は可変と見なし得る。図５は、α＝
−１の場合の幾つかの曲線を示し、所謂等価ファイバー
長Ｌeq（図１及び図２のファイバー３の長さＬF と、同
じ勾配の特性を有する理想グレーティングにより補正さ
れた長さとの差）の関数として、異なる補正条件に関す
る。τ（ω）のリップル効果は、曲線が制限された勾配
（好ましくはゼロ勾配）を有する低下曲線の領域内に非
補正ファイバー長が配置されるように作用することで最
小化され得ることが導かれる。これらの条件下で、シス
テム公差は最高となる。
【００１１】本発明をより良く理解するために、発明が
基づく理論的考察を述べる。スタート仮説として、群遅
延τ（ω）の個々のリップルの挙動は、実質的に正弦曲
線(sinusoidal)と考えられるとする。よって、次の関係
式を適用する。 τ（ω）＝ａω＋Ａｓｉｎ（２πω／Ω＋φ） （１） ここで、ａは、上記説明した意味を有し、Ａ、Ω、φ
は、それぞれリップルの振幅、周期（光信号周波数にて
測定）及び位相である。この近似は、任意ではなく、ラ
イン上伝送される信号のバンド幅に対応するωの区間に
対する特定の一般損失を意味せず、通常文献中で使用さ
れる。
基づく理論的考察を述べる。スタート仮説として、群遅
延τ（ω）の個々のリップルの挙動は、実質的に正弦曲
線(sinusoidal)と考えられるとする。よって、次の関係
式を適用する。 τ（ω）＝ａω＋Ａｓｉｎ（２πω／Ω＋φ） （１） ここで、ａは、上記説明した意味を有し、Ａ、Ω、φ
は、それぞれリップルの振幅、周期（光信号周波数にて
測定）及び位相である。この近似は、任意ではなく、ラ
イン上伝送される信号のバンド幅に対応するωの区間に
対する特定の一般損失を意味せず、通常文献中で使用さ
れる。
【００１２】総グレーティング分散は、ｄτ／ｄωによ
り与えられる。もし理想グレーティング（Ａ＝０）が考
えられると、分散は明らかに一定であり、その値はａで
ある。しかしながら、ファイバーに対する分散は、β2
・ＬF により与えられる。ここで、β2 は色分散係数
（ｐｓ2 ／ｎｍ）であり、ＬF はファイバー長である。
従って、もし色分散係数β2 を有するファイバーに適用
されるならば、係数（特性の勾配）ａを有する理想グレ
ーティングは、ファイバー長Ｌ0 C ＝ａ／β2 内の色分
散を補正できる。換言すれば、色分散に関してまるで長
さＬeq＝ＬF −Ｌ 0 C を有するファイバーによりライン
が形成されるように、システムは振る舞う。もしτ
（ω）の変動が例えばΩ／２π＞２０ＧＨｚであるくら
い相対的に遅いならば、例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ（既に
述べたようにこれはオペレータにとって実際上直接興味
あるビットレートである）の信号へのそれらの効果は、
（１）式のテーラー級数展開の第１次項のみを考慮する
ことにより解析的に記載できる。この近似では、グレー
ティングは、周波数ωs の信号に関し、次式により与え
られる補正長ＬC を有する理想補正ユニットとして振る
舞う。
り与えられる。もし理想グレーティング（Ａ＝０）が考
えられると、分散は明らかに一定であり、その値はａで
ある。しかしながら、ファイバーに対する分散は、β2
・ＬF により与えられる。ここで、β2 は色分散係数
（ｐｓ2 ／ｎｍ）であり、ＬF はファイバー長である。
従って、もし色分散係数β2 を有するファイバーに適用
されるならば、係数（特性の勾配）ａを有する理想グレ
ーティングは、ファイバー長Ｌ0 C ＝ａ／β2 内の色分
散を補正できる。換言すれば、色分散に関してまるで長
さＬeq＝ＬF −Ｌ 0 C を有するファイバーによりライン
が形成されるように、システムは振る舞う。もしτ
（ω）の変動が例えばΩ／２π＞２０ＧＨｚであるくら
い相対的に遅いならば、例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ（既に
述べたようにこれはオペレータにとって実際上直接興味
あるビットレートである）の信号へのそれらの効果は、
（１）式のテーラー級数展開の第１次項のみを考慮する
ことにより解析的に記載できる。この近似では、グレー
ティングは、周波数ωs の信号に関し、次式により与え
られる補正長ＬC を有する理想補正ユニットとして振る
舞う。
【数１】
【００１３】従って、光周波数ωs の光信号は、Ｌ0 C
を中心として変化し且つリップル振幅及び位相に依存す
る補正長を経験する。関係式（２）は、システムが搬送
波周波数に極度に感応することを示し、そのため、数Ｇ
Ｈｚの変化（すなわち、数百ナノメーターの変化、よっ
てレーザーの公称波長に対する公差より低い変化）も大
いに異なる値のＬC を導く。この仮定は、信号ビットレ
ートに匹敵するグレーティングリップル周波数の値に対
して実行される数値シミュレーションによっても確認さ
れる。この値に対しては、級数展開近似は正しいとされ
ない。上記説明をさらに明確にするために、伝送システ
ムの性能評価の幾つかの数値例がここで与えられる。考
慮しているシステムは、送信器１を使用し、従来の光フ
ァイバーの１３０Ｋｍラインに１０Ｇｂｉｔ／ｓ信号を
送出する。受信側では、Ａ＝１０ｐｓのグレーティング
が存在した。この評価のため、システム性能は、それぞ
れα＝０とα＝−１を有する２つの送信器に対して比較
される。性能は、異なる値のφに対して受信器でのアイ
ダイアグラムの分析により得られた。
を中心として変化し且つリップル振幅及び位相に依存す
る補正長を経験する。関係式（２）は、システムが搬送
波周波数に極度に感応することを示し、そのため、数Ｇ
Ｈｚの変化（すなわち、数百ナノメーターの変化、よっ
てレーザーの公称波長に対する公差より低い変化）も大
いに異なる値のＬC を導く。この仮定は、信号ビットレ
ートに匹敵するグレーティングリップル周波数の値に対
して実行される数値シミュレーションによっても確認さ
れる。この値に対しては、級数展開近似は正しいとされ
ない。上記説明をさらに明確にするために、伝送システ
ムの性能評価の幾つかの数値例がここで与えられる。考
慮しているシステムは、送信器１を使用し、従来の光フ
ァイバーの１３０Ｋｍラインに１０Ｇｂｉｔ／ｓ信号を
送出する。受信側では、Ａ＝１０ｐｓのグレーティング
が存在した。この評価のため、システム性能は、それぞ
れα＝０とα＝−１を有する２つの送信器に対して比較
される。性能は、異なる値のφに対して受信器でのアイ
ダイアグラムの分析により得られた。
【００１４】図６と図７は、Ω／２π＝５０ＧＨｚ（波
長区間で言えば周期Ω＝０．４ｎｍに対応）の群遅延の
遅い変動、及びΩ／２π＝１２．５ＧＨｚ（Ω＝０．１
ｎｍ）の速い変動、すなわち関連する伝送ビットレート
に匹敵する変動のそれぞれに対して、ファイバー等価長
ＬF −Ｌ0 C が変化する際の最高及び最低ケースのペナ
ルティ間の差（すなわちアイダイアグラムクロージャー
における差）に関する図を示す。図４では、縦標軸はｄ
Ｂで、横座標はｋｍで示される。
長区間で言えば周期Ω＝０．４ｎｍに対応）の群遅延の
遅い変動、及びΩ／２π＝１２．５ＧＨｚ（Ω＝０．１
ｎｍ）の速い変動、すなわち関連する伝送ビットレート
に匹敵する変動のそれぞれに対して、ファイバー等価長
ＬF −Ｌ0 C が変化する際の最高及び最低ケースのペナ
ルティ間の差（すなわちアイダイアグラムクロージャー
における差）に関する図を示す。図４では、縦標軸はｄ
Ｂで、横座標はｋｍで示される。
【００１５】発明者により行われた分析により、図６と
図７の曲線は、図４と図５の対応曲線の微分のモジュー
ル特性を実質的に再現する挙動を有することが分かっ
た。よって、図４と図５に示された曲線及び式（２）か
ら、システム性能に対する遅延群リップルの影響を導出
できる。φを変えると、ＬC は式（２）に従って値Ｌ0 C
を中心として変わる。従って、アイ開口も変わり、最大
変化は、非補正長の値Ｌ F −Ｌ0 C に対応してペナルテ
ィ曲線の微分値に依存する。よって、もしＬF −Ｌ0 C
がペナルティ曲線の最小値（ここで微分が零になる。）
にてシステムが動作するような値であるなら、システム
への影響は最小化される。図６の曲線と図４及び図５の
曲線を比較することにより、本発明が使用されるならリ
ップル効果は実際には無視されることが示される。特
に、リップルの影響は、α＝０の場合にはＬF −Ｌ0 C
≒０に対して最小化され、α＝−１の場合にはＬF −Ｌ
0 C ≒３０ｋｍに対して最小化されることが分かる。図
７は、信号ビットレートに匹敵する周波数のリップルの
場合も、たとえリップル効果が遅い変動の場合のように
完全には打ち消すことができないとしても、それを最小
化できることを示す。波長分割伝送では、各チャンネル
に対して同じ挙動が観察される。
図７の曲線は、図４と図５の対応曲線の微分のモジュー
ル特性を実質的に再現する挙動を有することが分かっ
た。よって、図４と図５に示された曲線及び式（２）か
ら、システム性能に対する遅延群リップルの影響を導出
できる。φを変えると、ＬC は式（２）に従って値Ｌ0 C
を中心として変わる。従って、アイ開口も変わり、最大
変化は、非補正長の値Ｌ F −Ｌ0 C に対応してペナルテ
ィ曲線の微分値に依存する。よって、もしＬF −Ｌ0 C
がペナルティ曲線の最小値（ここで微分が零になる。）
にてシステムが動作するような値であるなら、システム
への影響は最小化される。図６の曲線と図４及び図５の
曲線を比較することにより、本発明が使用されるならリ
ップル効果は実際には無視されることが示される。特
に、リップルの影響は、α＝０の場合にはＬF −Ｌ0 C
≒０に対して最小化され、α＝−１の場合にはＬF −Ｌ
0 C ≒３０ｋｍに対して最小化されることが分かる。図
７は、信号ビットレートに匹敵する周波数のリップルの
場合も、たとえリップル効果が遅い変動の場合のように
完全には打ち消すことができないとしても、それを最小
化できることを示す。波長分割伝送では、各チャンネル
に対して同じ挙動が観察される。
【００１６】上記説明したことは、既に述べたように、
従来のファイバーライン上での信号の線形伝搬の場合、
すなわち、非線形現象（例えば自己位相変調）がもはや
無視し得ないようなレベルにまで増幅器２が光信号パワ
ーを上昇させない場合に適用される。これらの非線形現
象は、τ（ω）のリップルに対するシステム感度に影響
する。２０ｍＷのオーダーのパワーを有する信号を用い
て図１の一システムに行われるテストは、リップル効果
を打ち消すことがなお可能なことを示した。しかしなが
ら、この場合には、自己位相変調により、前の場合とは
異なる非補正ファイバー長に対して最小の性能低下が生
じる。例えば、図８と図９から分かるように、最小の性
能低下は、ＬF −Ｌ0 C ≒５５ｋｍに対して得られる。
その結果は、α＝０に対する非線形条件下でのテストに
関し示され、図４及び図６と図７のα＝０に関する曲線
とそれぞれ比較され得る。ラインに沿って分布した増幅
器により引き起こされる非線形効果の場合、テストは、
個々のスパン上で補正することが有利であること、及び
補正全体を最適化するためには個々の補正の適応化が必
要であることも示した。
従来のファイバーライン上での信号の線形伝搬の場合、
すなわち、非線形現象（例えば自己位相変調）がもはや
無視し得ないようなレベルにまで増幅器２が光信号パワ
ーを上昇させない場合に適用される。これらの非線形現
象は、τ（ω）のリップルに対するシステム感度に影響
する。２０ｍＷのオーダーのパワーを有する信号を用い
て図１の一システムに行われるテストは、リップル効果
を打ち消すことがなお可能なことを示した。しかしなが
ら、この場合には、自己位相変調により、前の場合とは
異なる非補正ファイバー長に対して最小の性能低下が生
じる。例えば、図８と図９から分かるように、最小の性
能低下は、ＬF −Ｌ0 C ≒５５ｋｍに対して得られる。
その結果は、α＝０に対する非線形条件下でのテストに
関し示され、図４及び図６と図７のα＝０に関する曲線
とそれぞれ比較され得る。ラインに沿って分布した増幅
器により引き起こされる非線形効果の場合、テストは、
個々のスパン上で補正することが有利であること、及び
補正全体を最適化するためには個々の補正の適応化が必
要であることも示した。
【００１７】上記説明は非制限的な例として単に与えら
れていること、及び変更及び／又は改変が本発明自身の
範囲を逸脱することなく可能であることは明らかであ
る。特に、チャープグレーティングによる補正を参照し
てでさえ、上記説明は、群遅延特性がこのようなグレー
ティングと類似の挙動を行う如何なる補正モジュールに
も適用される。さらに、たとえ単一のラインスパンが示
され説明されてきたとしても、本発明は、各々が補正モ
ジュールを備えた幾つかのラインスパンの場合にも適用
できる。もちろん、この補正モジュールは、スパンの始
めに配置することができる。
れていること、及び変更及び／又は改変が本発明自身の
範囲を逸脱することなく可能であることは明らかであ
る。特に、チャープグレーティングによる補正を参照し
てでさえ、上記説明は、群遅延特性がこのようなグレー
ティングと類似の挙動を行う如何なる補正モジュールに
も適用される。さらに、たとえ単一のラインスパンが示
され説明されてきたとしても、本発明は、各々が補正モ
ジュールを備えた幾つかのラインスパンの場合にも適用
できる。もちろん、この補正モジュールは、スパンの始
めに配置することができる。
【図１】光ファイバー伝送システムの簡略化されたブロ
ック図であり、光ファイバーグレーティングにより色分
散補正される。
ック図であり、光ファイバーグレーティングにより色分
散補正される。
【図２】図１の図と同様のブロック図であり、波長分割
多重化伝送システムに関する。
多重化伝送システムに関する。
【図３】光ファイバーグレーティングを用いた補正モジ
ュールにおける群遅延−光周波数特性を示す図である。
ュールにおける群遅延−光周波数特性を示す図である。
【図４】異なるリップル周波数および伝搬条件の場合の
群遅延によるシステム低下を示す図である。
群遅延によるシステム低下を示す図である。
【図５】異なるリップル周波数および伝搬条件の場合の
群遅延によるシステム低下を示す図である。
群遅延によるシステム低下を示す図である。
【図６】異なるリップル周波数および伝搬条件の場合の
群遅延によるシステム低下を示す図である。
群遅延によるシステム低下を示す図である。
【図７】異なるリップル周波数および伝搬条件の場合の
群遅延によるシステム低下を示す図である。
群遅延によるシステム低下を示す図である。
【図８】異なるリップル周波数および伝搬条件の場合の
群遅延によるシステム低下を示す図である。
群遅延によるシステム低下を示す図である。
【図９】異なるリップル周波数および伝搬条件の場合の
群遅延によるシステム低下を示す図である。
群遅延によるシステム低下を示す図である。
【符号の説明】 １、１Ａ．．．１Ｎ 送信器 ２ 増幅器 ３ 光ファイバー伝送ライン ４、４Ａ．．．４Ｎ 色分散補正モジュール ５ 光サーキュレーター ６、６Ａ．．．６Ｎ 受信器 ７ マルチプレクサー ８ デマルチプレクサー
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/13 10/12
Claims (10)
- 【請求項１】 光ファイバー伝送ライン（３）を有する
通信システムにおける光信号伝送方法であって、 ファイバー（３）により生じる色分散の補正が、少なく
とも１つの補正モジュール（４；４Ａ．．．４Ｎ）によ
り行われ、補正モジュールは、公称線形な特性を中心と
する変動を信号光周波数（ω）の関数として示す群遅延
特性τ（ω）を有する前記方法においてこのような変動
の効果を最小にするため、色分散によるシステム性能低
下を表す曲線が求められ、所与のファイバー長に対し
て、補正は、低下曲線上の動作点が前記低下曲線の制限
された勾配の領域内に位置するように行われ、この動作
点は、前記公称特性に従って行われる補正に対応する値
を中心として変動することを特徴とする光信号伝送方
法。 - 【請求項２】 低下曲線の前記領域は、微分が実質的に
ゼロである領域であることを特徴とする請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】 色分散補正が行われるラインスパンの長
さを変える際、前記低下曲線が、伝送信号のパワーペナ
ルティとして求められることを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 複数の波長分割多重化チャンネル上での
伝送の場合、各チャンネルに対する低下曲線が求めら
れ、変動の効果が、各チャンネルに対して個別に最小化
されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか
一項に記載の方法。 - 【請求項５】 補正が、チャープ光ファイバーグレーテ
ィングに基づいた少なくとも１つの補正モジュール
（４；４Ａ．．．４Ｎ）により行われることを特徴とす
る請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項６】 光ファイバー通信システムであって、 ソース（１）は、色分散補正用装置（４；４Ａ．．．４
Ｎ）に接続された光ファイバー伝送ライン（３）上に光
信号を送り、色分散補正用装置は、群遅延特性τ（ω）
を有する少なくとも１つの補正モジュールを含み、群遅
延特性τ（ω）は、信号光周波数が変わる際に公称線形
な特性を中心にして変動する前記光ファイバー通信シス
テムにおいて、 前記システムは、色分散によるシステム性能低下を表す
曲線を求めるための装置（７）に接続され、 前記モジュール（４；４Ａ．．．４Ｎ）は、所与のファ
イバー長に対して、性能低下を表す前記曲線上の動作点
が同じ曲線の制限された勾配を有する領域内に存在する
ような前記理想群遅延特性の勾配を有することを特徴と
する光ファイバー通信システム。 - 【請求項７】 前記モジュール（４；４Ａ．．．４Ｎ）
は、前記動作点が前記曲線の最小値に対応して位置する
ような前記理想群遅延特性の勾配を有することを特徴と
する請求項６記載のシステム。 - 【請求項８】 複数の波長分割多重化チャンネルに属す
る信号の伝送のため、前記色分散補正用装置は、各チャ
ンネルに対して個別に補正できることを特徴とする請求
項６又は請求項７に記載のシステム。 - 【請求項９】 このような色分散補正用装置が、複数の
補正モジュール（４Ａ．．．４Ｎ）を含み、その各々
は、チャンネルの一つに対して補正することができ、各
モジュール（４Ａ．．．４Ｎ）は、色分散によるシステ
ム性能低下を表すそれぞれの曲線上の動作点が、前記曲
線の制限された勾配の領域内に存在するような前記群遅
延特性の勾配を有することを特徴とする請求項８記載の
システム。 - 【請求項１０】 前記補正モジュール（４；４Ａ．．．
４Ｎ）がチャープ光ファイバーグレーティングを含むこ
とを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか一項に記
載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT98A000362 | 1998-04-28 | ||
| IT98TO000362A ITTO980362A1 (it) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Procedimento di trasmissione di segnali ottici con compensazione della dispersione cromatica mediante reticoli in fibra ottica a passo variab |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11340915A true JPH11340915A (ja) | 1999-12-10 |
| JP3599269B2 JP3599269B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=11416716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11830199A Expired - Fee Related JP3599269B2 (ja) | 1998-04-28 | 1999-04-26 | チャープ光ファイバーグレーティングを通して色分散補正する光信号伝送方法及び本方法を用いた光通信システム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6476950B1 (ja) |
| EP (1) | EP0954127A3 (ja) |
| JP (1) | JP3599269B2 (ja) |
| CA (1) | CA2270305A1 (ja) |
| IT (1) | ITTO980362A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0119154D0 (en) * | 2001-08-06 | 2001-09-26 | Southampton Photonics Ltd | An optical demultiplexer |
| TW200821691A (en) | 2006-07-26 | 2008-05-16 | Toshiba Matsushita Display Tec | Liquid crystal display device |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5023947A (en) * | 1989-11-01 | 1991-06-11 | At&T Bell Laboratories | Optical equalization receiver for lightwave communication systems |
| US5864414A (en) * | 1994-01-26 | 1999-01-26 | British Telecommunications Public Limited Company | WDM network with control wavelength |
| WO1997034379A1 (en) | 1996-03-13 | 1997-09-18 | Hitachi, Ltd. | Optical communication system |
| JPH10107773A (ja) | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Hitachi Cable Ltd | 光波長分割多重通信システム |
| JPH10274715A (ja) | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Hakusan Seisakusho:Kk | 引張り応力による光ファイバ切断方法 |
| JPH10284218A (ja) | 1997-04-07 | 1998-10-23 | Canon Inc | 加熱装置及び画像形成装置 |
| JPH118590A (ja) * | 1997-04-25 | 1999-01-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光伝送システム及びその監視制御方法 |
| JPH1188260A (ja) * | 1997-09-09 | 1999-03-30 | Fujitsu Ltd | 光伝送路の分散補償装置 |
-
1998
- 1998-04-28 IT IT98TO000362A patent/ITTO980362A1/it unknown
-
1999
- 1999-04-19 US US09/294,825 patent/US6476950B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-04-26 JP JP11830199A patent/JP3599269B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-04-27 EP EP99107450A patent/EP0954127A3/en not_active Withdrawn
- 1999-04-27 CA CA002270305A patent/CA2270305A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0954127A2 (en) | 1999-11-03 |
| EP0954127A3 (en) | 2001-01-17 |
| CA2270305A1 (en) | 1999-10-28 |
| ITTO980362A1 (it) | 1999-10-28 |
| US6476950B1 (en) | 2002-11-05 |
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