JPH1174839A

JPH1174839A - 遠隔光通信システム

Info

Publication number: JPH1174839A
Application number: JP10175830A
Authority: JP
Inventors: Giorgio Grasso; ジョルジョ・グラッソ; Aldo Righetti; アルド・リゲッティ; Paolo Ottolenghi; パオロ・オットレンギ; Fabio Donati; ファビオ・ドナティ
Original assignee: Pirelli Cavi e Sistemi SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 1999-03-16
Also published as: BR9802049A; NZ330704A; DE69832129T2; AU7312698A; EP0887956B1; ITMI971483A0; CA2241043A1; DE69832129D1; IT1292403B1; EP0887956A1; AU753237B2; ITMI971483A1; AR016083A1

Abstract

(57)【要約】【課題】パワー増幅器と前置増幅器との間の光ファイ
バの径間長さ、あるいは隣接する線路増幅器間のファイ
バ径間長さが、径間の入力における利用可能な光パワー
によって制限を受けないようにする。【解決手段】遠隔光通信システムであって、１８ｄＢ
ｍないし３０ｄＢｍの範囲内のパワーを有する光信号を
発することが可能な送信局と、１００ｋｍないし１００
０ｋｍ間の長さを持つ分散がずれたファイバを含む、前
記光信号を送信することが可能な光ファイバ送信回線
と、前記光信号を受信することが可能な光受信局とを含
む遠隔光通信システムにおいて、前記送信回線と前記光
受信機との間に、色分散補償器を含む遠隔光通信システ
ム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムお
よび光信号の伝送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】距離を隔てて通信される情報を搬送する
光信号を送るため光ファイバを使用することは、大半の
最近の遠隔通信技術において公知である。

【０００３】光ファイバに沿って送られる光信号は減衰
を免れず、従って、送信局に近い回線端部からの信号電
力レベルをパワー増幅器（ブースタ）により増幅するこ
とが必要である。

【０００４】前置増幅器は、通常は、信号の電力レベル
を受信装置に適する値の範囲に置くため受信局に近い回
線の端部に存在している。

【０００５】ポンピング光エネルギの印加により適当に
励起されるならば、シリカ光ファイバの最小限の減衰に
対応する波帯域に高い発光を生じる蛍光ドーパント、例
えばエルビウムの特性に基く光増幅器が知られている。

【０００６】インーファイバ光増幅器（ｉｎ−ｆｉｂ
ｅｒｏｐｔｉｃａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、例えば
エルビウムがファイバー内にドープされた増幅器が、例
えばヨーロッパ特許出願第６７７．９０２号から知られ
ている。

【０００７】通信回線の長さを増すため、送信される信
号の電力を周期的に増すように回線に沿って予め定めた
位置に接続される光回線増幅器（ｏｐｔｉｃａｌｌｉ
ｎｅａｍｐｌｉｆｉｅ）を使用することが公知である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】中間増幅器のない通信
回線の場合におけるパワー増幅器と前置増幅器との間の
光ファイバの径間長さ、あるいは回線増幅器を持つ回線
の場合における隣接する回線増幅器間のファイバ径間長
さは、かかる径間（ｓｐａｎ）の入力における利用可能
な光パワーによって制限される。

【０００９】出願人は、中程度の径間あるいは長い径間
を有する光通信システム、例えば１００ｋｍないし１０
００ｋｍの長さ、望ましくは２００ｋｍないし４００ｋ
ｍの長さを持つ通信システムにおける信号送信の問題を
研究した。特に、出願人は、２００ｋｍないし４００ｋ
ｍの長さを持つ単一の光ファイバ径間を含む通信システ
ムにおける光信号の送信の問題を研究した。

【００１０】誘導ブリュアン散乱（ｓｔｉｍｕｌａｔｅ
ｄＢｒｉｌｌｏｕｉｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ；ＳＢ
Ｓ）に対する高い光パワー密度の場合に、光ファイバに
沿って伝搬する光信号が生じることが公知である。この
現象は、光ファイバの終端における信号の正しい受取り
を妨げ得るノイズ源を生じることがある。

【００１１】例えば、米国特許第４，５６０，２４６号
（Ｃｏｔｔｅｒ）およびヨーロッパ特許第５６５，０３
５号（Ｈｉｔａｃｈｉ）から、位相変調により伝搬する
光信号の周波数帯域が広がる場合に、光ファイバにおけ
る誘導ブリュアン散乱の前記現象の閾値光パワーが増加
されることもまた公知である。

【００１２】ＳＢＳを防止するため要求される帯域幅値
は、例えば、前に引用した特許における情報に基いて、
対応するパワー値から当業者により計算される。帯域幅
が充分でなければ、この帯域幅は公知の方法によって増
加することができる。

【００１３】前記周波数帯域の拡張は、信号がＳＢＳの
発生を防止するのに充分に広い帯域、例えば０．３ない
し１．５ｎｍの範囲内の帯域と３０ｄＢｍ（１Ｗ）より
小さいパワーを持つならば、必要ではない。

【００１４】特に、出願人は、例えば２．５Ｇビット／
秒のディジタル信号による直接的な半導体レーザ変調、
およびこれら信号がファイバへ送られる前に信号の適切
な電力への増幅によって、このような種類の信号を得る
ことができることを観察した。この場合、回線の拡張
は、直接的な半導体レーザ変調と関連する信号波長の
「チャープ（ｃｈｉｒｐｉｎｇ）」現象に起因し、この
現象は特に、ディジタル変調信号の場合における特に立
上がりエッジあるいは立下がりエッジにおいてパルスの
発生中に信号波長の変動を結果として生じる。

【００１５】通信回線において使用される光ファイバが
屈折率プロファイルとその構成材料の特性の組合わせに
よって色分散を呈し、この色分散が伝送信号の波長と共
に変化し、かつ波長のある値λ₀で打消されることが公
知である。

【００１６】かかる色分散現象は、実質的に、それ自体
の波長でそれぞれ特徴付けられる各パルスの異なる色成
分が異なる速度でファイバ中に進行するという事実から
なる。

【００１７】単一モードのステップ・インデックス（Ｓ
Ｉ）光ファイバが公知である。これらのファイバは、１
３００ｎｍ付近のスペクトル領域内にゼロ分散点を有
し、約１５３０ｎｍと約１５６０ｎｍ間の帯域における
波長を持つ信号に対して約１７〜１８ｐｓ／（ｎｍ・ｋ
ｍ）の単位波長当たり正の分散を呈する。

【００１８】シフトされたゼロ色分散点（ｓｈｉｆｔｅ
ｄｚｅｒｏｃｈｒｏｍａｔｉｃｄｉｓｐｅｒｓｉｏ
ｎｐｏｉｎｔ）を持つ光ファイバ、即ちＤＳ（分散シ
フト：ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｈｉｆｔｅｄ）ファイ
バが公知である。ＤＳファイバの光特性は、ゼロの色分
散点を一般に遠隔通信に用いられる１５００ないし１６
００ｎｍ間の領域内の波長へシフトするように設計され
る。

【００１９】この種類のファイバは、１９９３年３月の
ＩＴＵ−Ｔ推奨事項に定義されており、これにおいてフ
ァイバの色分散が１５５０ｎｍの波長λ₀においてこの
値に関して５０ｎｍの公差をもって公称的に打消される
と規定される。

【００２０】ＤＳファイバは、例えば、米国特許第４，
７１５，６７９号、同第４，８２２，３９９号および同
第４，７５５，０２２号において記載されており、商品
名ＳＭＦ／ＤＳ（登録商標）の下にＣｏｒｎｉｎｇ（米
国）により市販され、商品名ＳＭＭＳの下にＦｉｂｒ
ｅＯｔｔｉｃｈｅＳｕｄ（イタリア）により市販さ
れている。

【００２１】本願の基本において、用語「分散シフトフ
ァイバ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｈｉｆｔｅｄｆｉ
ｂｒｅ）」とは、一般に、標準的なＳＩ光ファイバと比
較して第３の遠隔通信ウインドウ内の比較的小さな分散
を呈する単一モード光ファイバ、即ち、１４５０ないし
１６５０ｎｍの範囲内のゼロ分散波長λ₀を持つファイ
バを指す。

【００２２】例えば、数千キロメートル規模の長さを持
つ大陸間の光通信回線の場合における高い色分散値が、
信号の正しい受信を可能にするため適切に補償されねば
ならないことが公知である。

【００２３】例えば、正の分散を持つ回線の場合は、米
国特許第５，３６１，３９１号または同第５，４４８，
６７４号、あるいは日本国特許出願第１−２９５，２０
７号に記載される種類の負の分散光ファイバが使用され
る。

【００２４】分散補償器の他の事例は、例えば、Ｆ．Ｏ
ｕｅｌｌｅｔｔｅの論文（ＯｐｔｉｃｓＬｅｔｔｅｒ
ｓ、第１２巻、第１０部、８４７〜８４９ページ、１９
８７年１０月）あるいは米国特許第４，９５３，９３９
号に記載された形式の可変ピッチ（チャープされた）に
おける光ファイバのブラッグ・フィルタである。

【００２５】しかし、例えば、約８０ｋｍより少ない長
さを持つＳＩファイバ径間、あるいは１０００ｋｍまで
の長さを持つＤＳファイバ径間において集積する如き１
５００ｐｓ／ｎｍより小さな制限された色分散が存在す
る場合は、補償が不必要であると考えられる。

【００２６】米国特許第５，３５５，２４０号（Ｐｒｉ
ｇｅｎｔ等）は、リンク上の情報の伝送が非線形作用を
その補正が必要な程度まで受ける時の光通信リンクの構
成について記載している。この種類のリンクは、典型的
に、約３０００ないし１００００ｋｍの長さであり得、
あるいは更にそれより長い大陸間リンクの如き長延リン
クである。同特許は、先に述べた発明が、高い平均光パ
ワー定格を有するならば、比較的短いリンクに対しても
関連することを示している。色分散および（または）非
線形作用の不利な結果を制限する補正手段は、伝送回線
の出力側に、反対方向に回線分散より小さな絶対値の分
散を印加するための分散補償器を含む。

【００２７】米国特許第５，３４３，３２２号（Ｐｉｒ
ｉｏ等）は、受信における分散補償を行う光ファイバに
よる非常に長距離のディジタル信号伝送のためのシステ
ムを記載している。送信局および受信局が、システムの
動作波長で負の色分散を有する、少なくとも１０００キ
ロメートルの長さを有する単一モードの光ファイバによ
り接続される。受信局は、非線形作用および伝送回線に
より生じる分散による歪みを補償する装置を含んでい
る。同特許は、通常の光システムの使用現場においては
非線形作用が無視し得るが、非常に高い電力値（１Ｗ程
度）あるいは妥当な電力レベルにおける非常に大きな伝
搬距離（周期的な増幅システムにおける数千キロメート
ル）の場合は無視し得なくなることを示す。この引用特
許は、短距離送信では、平均オンライン光パワーが歪み
の補償の計算時には働かないので、信号／雑音比を増し
従ってビット・エラー・レート（ＢＥＲ）を減じるため
にこのパワーを増すことが有利であることも示す。

【００２８】出願人は、従来技術に開示されたことには
矛盾するが、信号の歪み問題が１Ｗより少ない電力にお
いて、例えば、１０００ｋｍより小さい比較的短いが先
に述べた如き中間的な長さの径間の光回線の場合に、チ
ャネル当たり１８ｄＢｍより大きなパワーでさえ生じる
ことを観察した。

【００２９】出願人は、これらの歪み問題が、径間の終
り（望ましくは、前置光増幅器の出力側）と光受信局の
入力側との間に存在する通信システムの一部における信
号の分散を補償することによって実質的に制限されるこ
とを発見した。特に、出願人は、回線に沿って信号によ
り蓄積される分散を蓄積する分散と符号が反対で絶対値
においてより大きい分散により補償することによって信
号歪みを制限できることを発見した。

【００３０】

【課題を解決するための手段】第１の特質において、本
発明は、１８ないし３０ｄＢｍの範囲のパワーを持つ光
信号を発することが可能な送信局と、１００ｋｍないし
１０００ｋｍの範囲の長さを持つ分散シフトァイバを含
む、前記光信号を送信することが可能な光ファイバ送信
回線と、前記光信号を受信することが可能な光受信局
と、を含む光遠隔通信システムにおいて、前記送信回線
と前記光受信機との間に色分散補償器を含むことを特徴
とする光遠隔通信システムに関するものである。

【００３１】前記光ファイバ送信回線が２００ないし４
００ｋｍの範囲内の長さを有することが望ましい。

【００３２】前記信号は１９ないし２３ｄＢｍの範囲内
のパワーを有することが望ましい。

【００３３】前記信号は、０．３ないし１．５ｎｍの範
囲内の帯域幅を有することが望ましく、該信号が０．３
ないし１．０ｎｍの範囲内であることが更に望ましく、
０．３内０．６ｎｍの範囲内であることが更にまた望ま
しい。

【００３４】実施の特定の一形態において、前記送信局
は、前記第１の信号の波長と異なる波長の少なくとも第
２の光信号を送信することができ、該第２の信号は１８
ないし３０ｄＢｍの範囲内のパワーを有する。

【００３５】前記送信回線は、光増幅器、例えばエルビ
ウムでドープされたファイバ増幅器を含むことが望まし
い。前記信号は、１５３０ないし１５６０ｎｍの帯域に
おける波長を持つことが望ましい。前記送信局は、直接
変調レーザ源および（または）光パワー増幅器を含むこ
とが望ましい。

【００３６】第２の特質において、本発明は、１８ない
し３０ｄＢｍの範囲内のパワーを持つ光信号を生成する
ステップと、１００ないし１０００ｋｍの範囲内の長さ
を持つ光ファイバ径間に沿って前記光信号を送信して、
前記径間における前記送信の結果として、１５００ｐｓ
／ｎｍより短い色分散を前記信号に生じるステップと、
前記信号を増幅するステップと、前記信号を受信するス
テップとを含む方法において、前記信号の前記色分散を
補償するステップを含むことを特徴とする光信号送信方
法に関するものである。

【００３７】色分散を補償する前記ステップが、前記信
号に対して、前記信号が受ける前記色分散と方向が反対
でかつこれより絶対値が大きな色分散を印加することを
含むことが望ましい。

【００３８】更なる情報は、添付図面に関する以降の記
述から得られよう。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明による光ファイバ遠隔通信
システムのブロック図である図１において、送信局１０
４は、対応する送信信号を送出することが可能な光信号
源を含む。同図は、異なる波長の２つの信号源１０１と
１０２と、前記送信信号を共通の光経路に結合すること
が可能なＷＤＭ結合器１０３とを示す。光信号源の数
は、２ではなく、例えばそれ以上である。使用されるＷ
ＤＭ結合器は、信号数とその波長とに適している。１つ
の波長の１つの光信号源を使用することも可能である。
この場合、ＷＤＭ結合器は省くこともできる。

【００４０】一般に、用語「ＷＤＭ結合器」は、望まし
くは最小限の損失で、異なる波長を持つ入力信号を１つ
の出力ファイバに結合することが可能な装置またはデバ
イスを示す。このような結合器の事例は、干渉フィル
タ、溶断ファイバ結合器、ダイクロイック・ミラーおよ
び要求される機能に従って選択される類似品である。

【００４１】信号源により生成される光信号の波長は、
１５３０ないし１５６０ｎｍの範囲内にあることが望ま
しい。

【００４２】伝送信号は、対応する独立した信号、例え
ば２．５Ｇビット／秒、あるいはより高い周波数、例え
ば５または１０Ｇビット／秒、あるいはそれ以上のディ
ジタル電気信号によって変調される。

【００４３】光信号は、レーザ１０１、１０２の直接変
調により、あるいはまた、光変調器によって変調され
る。例えば、マッハ・ツェンダー型あるいは電界吸収型
の電気光学変調器を、本発明の範囲内で用いられる。

【００４４】送信される光信号が先に述べたリンクに対
して規定されるものとは異なるそれ自体の送信特性（波
長、帯域幅、変調形式、電力など）を有する信号源によ
り生成されるならば、送信局１０４は、信号源１０１、
１０２により生成される光信号を受信することができ、
光信号を検知することができ、これら信号を送信システ
ムに適する新たな特性で再生することができ、これら信
号をマルチプレクサ１０３へ送ることができる図面には
示さないインターフェース装置を含む。

【００４５】参考のため記述が本文に援用される出願人
名義の米国特許第５，２６７，０７３号は、入力におけ
る光信号を光伝送回線に適する形態へ変換することが可
能な送信アダプタと、伝送された信号を受信装置に適す
る形態へ変換することが可能な受信アダプタとを特に含
むインターフェース装置について記載している。

【００４６】本発明によるシステムに使用されるよう
に、伝送アダプタは、出力信号生成源として、直接変調
または外部変調（ｄｉｒｅｃｔｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
ｏｒｅｘｔｅｒｎａｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のレ
ーザを含むこともできる。

【００４７】送信局１０４により生成される伝送信号
は、後で述べるパワー増幅器（ブースタ）へ与えられ
る。このパワー増幅器は、約１８ｄＢｍを越える総光出
力パワーを有する。

【００４８】増幅された信号は、光ファイバ回線１０
６、例えばＤＳ形式の光ファイバ回線の入力へ与えられ
る。

【００４９】前置光増幅器１０７は、光ファイバ回線１
０６の終端に接続される。本発明における使用に適する
前置増幅器は、例えば、出願人により製造されるＲＰＡ
／Ｃ−ＭＷタイプである。

【００５０】本発明の関連においては、用語「前置増幅
器」は、受信機に入る信号が装置の感度に適するパワー
・レベルを持つように、光回線の最終径間の損失を補償
するように設計された増幅器を示す。

【００５１】当該前置増幅器は、送信回線から到来する
信号のパワー・レベルの変動と関連する受信機入力にお
ける信号のパワー・レベルの変動を減じることによっ
て、信号のダイナミック・レンジを制限する機能をも有
することができる。

【００５２】光ファイバ回線１０６の長さは、１００ｋ
ｍより長いことが望ましい。この回線は、１０００ｋｍ
より短い長さを有することが望ましく、４００ｋｍより
短いことが更に望ましい。

【００５３】パワー増幅器１０５の出力において得られ
る光パワーが回線の全長をカバーするには不充分である
ならば、光回線増幅器が回線に沿って設けられる。２つ
の増幅器間の各径間の長さは、この径間の入力に得られ
るパワーにより、かつ径間の終端における最小の受入れ
得る信号レベルによって制限される。例えば、チャネル
当たりの光パワーが２０ｄＢｍである場合、１０^-12よ
り小さいエラー・レート（ＢＥＲ、即ち、ビット・エラ
ー・レート）を得るように、光信号を光受信機に適する
パワーにするに充分と見なされるチャネル当たり−３８
ｄＢｍの前置増幅器における保証入力パワーで５８ｄＢ
の総減衰を持つ１つの径間をカバーすることが可能であ
る。

【００５４】５８ｄＢのこの総減衰は約２５０ｋｍの長
さに対応し、約１５５０ｎｍの帯域における光ファイバ
の典型的減衰（約０．２１ｄＢ／ｋｍ）と必要な安全裕
度とが、例えばファイバ、光結線およびケーブリングの
エージングによる更なる損失を勘定に入れることを許容
する。

【００５５】前置光増幅器１０７の出力における光信号
は、それに伝搬する伝送信号に予め定めた色分散値を与
えることが可能である分散補償器１１５へ与えられる。
以降のテキストでは、簡潔にするため、色分散は「分
散」と呼ぶことにする。

【００５６】分散補償器１１５のこの分散値は、光ファ
イバ回線１０６の分散のみでなく、遠隔通信システムの
チャネル当たりの光パワー、伝送チャネルの帯域幅およ
び増幅器間のファイバ径間数の如き動作パラメータにも
依存し、エラー・レートが最小化されるように経験的に
決定される。

【００５７】一般に、この分散値は、光ファイバ回線に
沿って累積する分散値とは符号が反対であるが、絶対値
において等しくない。

【００５８】一例において、使用可能な信号よりも大き
いゼロ分散波長を持つＤＳファイバから作られた回線が
存在する場合、前記分散補償器は、適切に選定された長
さのＳＩファイバの径間からなる。先に示したように、
ＳＩファイバは、約１５３０ｎｍおよび約１５６０ｎｍ
間の帯域内にある波長を持つ信号に対して、約１７ない
し１８ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の単位波長当たりの正の分
散を有する。

【００５９】分散補償器１１５により要求される分散が
負であるならば、米国特許第５，３６１，３１9号ある
いは同第５，４４８，６７４号、あるいは日本国特許出
願第１−２９５，２０７号に記載される形式の負の分散
を持つ光ファイバを使用するも可能である。

【００６０】分散補償器の他の事例は、チャープド光フ
ァイバ（ｃｈｉｒｐｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｒ
ｅ）・ブラッグ・フィルタ、例えば、Ｆ．Ｏｕｅｌｌｅ
ｔｔｅの論文（ＯｐｔｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、第１２
巻、第１０部、８４７〜８４９ページ、１９８７年１０
月）、あるいは米国特許第４，９５３，９３９号に記載
される形式のフィルタである。

【００６１】分散補償器１１５の出力における光信号
は、通信信号をデマルチプレックスするのに適する形式
のＷＤＭデマルチプレクサ１０９と、光受信機とを含む
受信局１０８へ与えられ、図面は、異なる波長の２つの
信号に対する２つの光受信機１１０および１１１を示し
ている。受信機の数とデマルチプレクサの特性とは、受
信されるべき異なる波長の信号数に従って選択され、デ
マルチプレクサは１つの波長の通信信号の場合には省く
ことができる。

【００６２】デマルチプレクサ１０９は、波長に従って
信号を選定し、各信号を対応する受信機１１０または１
１１へ送る。

【００６３】適切な帯域幅を持つフィルタは、公知の方
法により、デマルチプレクサと受信機との間に接続され
る。更に、あるいは代替的に、個々のチャネルのフィル
タリングは、デマルチプレクサにより、あるいは光受信
機の入力段によって行われる。

【００６４】図２は、本発明における使用に適し、当該
出願人名義のヨーロッパ特許第９７１０９２１２号に記
載された光パワー増幅器のブロック図である。

【００６５】当該増幅器は、光遮蔽器２に接続された光
信号を受取ることができる入力１を含む。単一波長源あ
るいは１つ以上の多重波長源により生成される光信号
は、１５３０ないし１５６０ｎｍの帯域内の波長を有す
ることが望ましい。

【００６６】光遮蔽器２の後で、信号は結合器６の第１
の入力へ印加される。

【００６７】ポンプ・レーザ３により与えられる第１の
波長のポンプ信号は、ポンプ・レーザ４により与えられ
る第２の波長のポンプ信号へ結合器５によって結合され
る。ポンプ・レーザ３の波長は、例えば、９６０ないし
９８０ｎｍ間にある。ポンプ・レーザ４の波長は、例え
ば、９８０ないし１０００ｎｍ間にある。結合器５は、
ＷＤＭ結合器であることが望ましい。

【００６８】結合器５の出力における２つの結合された
ポンプ信号は、結合器６の第２の入力に与えられる。結
合器６の第１と第２の入力にそれぞれ与えられる前記光
信号と２つの結合されたポンプ信号とは、同一伝搬モー
ドで結合されることが望ましい。

【００６９】結合器６の出力における光信号は、希土類
でドープされた第１の光ファイバ７の入力へ与えられ
る。

【００７０】光ファイバ７の出力における光信号は、光
遮蔽器８へ与えられ、その後希土類でドープされた第２
の光ファイバ９の入力へ与えられる。

【００７１】光ファイバ７および９は、シリカ光ファイ
バであることが望ましく、希土類ドーパントとしてエル
ビウムを含むことが望ましい。アルミニウム、ゲルマニ
ウム、リンおよびフッ素、あるいはシステムの増幅特性
に良好に影響え得る他のドーパントを、２次ドーパント
として使用することが有利である。

【００７２】光ファイバ９の後で、光信号は結合器１３
の第１の入力へ与えられる。

【００７３】ポンプ・レーザ１０により与えられる第３
の波長のポンプ信号は、ポンプ・レーザ１１により与え
られる第４の波長のポンプ信号へ結合器１２によって結
合される。ポンプ・レーザ１０の波長は、例えば、１４
５０ないし１４８０ｎｍ間にある。ポンプ・レーザ１１
の波長は、例えば、１４８０ないし１５００ｎｍ間にあ
る。結合器１２は、ＷＤＭ結合器であることが望まし
い。

【００７４】結合器１２の出力における２つの結合され
たポンプ信号は、結合器１３の第２の入力へ与えられ
る。結合器１３の第２の入力に与えられたこの２つの結
合されたポンプ信号は、結合器１３の第１の入力へ与え
られる光信号に関して逆の伝搬モード（ｃｉｕｎｔｅｒ
−ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｍｏｄｅ）で結合されるこ
とが望ましい。

【００７５】結合器１３の出力における光信号は、光遮
蔽器１４へ与えられ、これから出力１６へ与えられるこ
とが望ましい。

【００７６】光遮蔽器２、８および１４は、光の反射お
よび後方散乱の影響を制限して、増幅器が安定状態で動
作することを可能にする。

【００７７】特に、２つの増幅器段の間に配置された光
遮蔽器８は、希土類でドープされた前記第２の光ファイ
バからの光（特に、第２段からの残留ポンプ放射および
瞬時の逆伝搬発光）が希土類でドープされた前記第１の
光ファイバへ与えられることを阻止する。

【００７８】更に、９６０ないし１０００ｎｍ間の第１
のポンプ波帯域における高い減衰により、光遮蔽器８
は、第１段からの残留ポンプ光が希土類でドープされた
第２の光ファイバに達することを阻止する。このよう
に、ポンプ信号は相互に遮断され、それぞれ対応する増
幅器または増幅器段へ結合され、その結果逆作用の現象
が実質的に阻止される。

【００７９】２つの結合器５および１２は、これらが２
対のポンプ・レーザ３、４および１０、１１の発光波長
をそれぞれ結合されることを可能にするように選択され
る。

【００８０】特に、各対のポンプ・レーザ３、４および
１０、１１の発光波長は、光ポンプ波長（９８０ｎｍお
よび１４８０ｎｍ）に関して僅かにシフトサれていなけ
ればならない。かかるシフトは、結合器５および１２に
より生じるポンプ間の干渉およびクロストーク（ｃｒｏ
ｓｓｔａｌｋ）、およびその結果のパワー損失を避ける
だけ充分に大きくなければならない。

【００８１】しかし、このシフトは、動作時のファイバ
における高いポンプ効率を保証するように、ポンプ帯域
の範囲によって制限される。

【００８２】増幅器段は、ポンプ信号を与える少なくと
も１つのポンプ源を含むポンプ・システムと、ポンプ信
号を光信号と組合わせることが可能な結合器と、組合わ
された信号が結合されるドープされた光ファイバとを含
んでいる。

【００８３】パワー増幅器は、光遮蔽器８により相互に
接続される２つの増幅器段を含む。この増幅器は、第２
段の出力に光遮蔽器１４を含むことが望ましい。この増
幅器は、第１段の入力に光遮蔽器２を含むことが望まし
い。

【００８４】図２におけるブロック図に関して、出願人
により構成された増幅器１０５の事例について次に記述
する。

【００８５】本発明に適する結合器６は、９８０／１５
５０ｎｍの波長で動作する、Ｅ−ＴＥＫ社市販のモデル
ＳＷＤＭＣＰＲＡＰＳＡ１０なるＷＤＭ結合器である。

【００８６】ポンプ・レーザ３は、ＳＤＬ社市販のモデ
ルＳＤＬＯ−２１００−ＣＮなる、約９７５ｎｍの波長
で動作する安定波長を持つレーザ・モジュール（ファイ
バにおけるブラッグ・ネットワークを持つレーザ：ｌａ
ｓｅｒｗｉｔｈＢｒａｇｇｎｅｔｗｏｒｋｓｉ
ｎｆｉｂｒｅ））である。このポンプ・レーザ３は、
レーザに接続された出力ファイバに配置されたインーフ
ァイバネットワーク（ｉｎ−ｆｉｂｒｅｎｅｔｗｏｒ
ｋ）により、約３ｎｍの非常に狭い発光帯域を有する。

【００８７】ポンプ・レーザ４は、ＳＤＬ社市販のモデ
ルＳＤＬＯ−２１００−ＣＪなる、約９８６ｎｍの波長
で動作する安定波長を持つレーザ・モジュール（ファイ
バにおけるブラッグ・ネットワークを持つレーザ）であ
る。このポンプ・レーザ４は、レーザに接続された出力
ファイバに配置されたインーファイバネットワークによ
り、約３ｎｍの非常に狭い発光帯域を有する。

【００８８】インーファイバネットワークを利用するポ
ンプ・レーザを使用することによって、各ポンプ・レー
ザの狭い発光帯域の結果として２つの結合されたポンプ
・レーザの２つの発光波長の偏り量を減じることが可能
である。

【００８９】狭い発光帯域を持つポンプ・レーザを使用
することによって、ポンプ効率を増加することが可能で
あり、その結果ポンプ・レーザ間の干渉の危険もなく、
２つの波長が数ナノメートル間隔で相互に非常に近づく
ことができる。

【００９０】更にまた、ポンプ・レーザの波長がより大
きな効率領域に近づくことが増幅器のノイズ値を減じ
る。これは、励起された帯域による瞬時発光の減少によ
る。

【００９１】結合器５は、ＪＤＳ社市販のモデルＷＤ０
９０９なる、９７０／９９０ｎｍの波長で動作するＷＤ
Ｍ結合器である。

【００９２】光ファイバ７および９は、出願人により製
造される。

【００９３】事例において、ファイバ７および９は、シ
リカとの関連において表わされる下記のコア成分を持つ
シリカ・ファイバである。即ち、Ｅｒ₂Ｏ₃＝６００ｐｐ
ｍ、Ａｌ₂Ｏ₃＝０．５モル％、ＧｅＯ₂＝７モル％。

【００９４】これらファイバは、０．１９５の開口数
（ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｐｅｒｔｕｒｅ）と、９００
ないし９８０ｎｍ間の遮断波長とを有する。このファイ
バの長さは、ファイバ７の場合は約１３ｍであり、ファ
イバ９の場合は約１９ｍである。

【００９５】ポンプ・レーザ１０は、ＦＵＲＵＫＡＷＡ
社市販のモデルＦＯＬ１４０２ＰＡＺ−Ｐ１なる、約１
４６０ｎｍの中心発光波長を持つファブリ・ペロー形式
のレーザである。ＳＵＭＩＴＯＭＯ社市販のモデルＳＬ
Ａ５６２０−ＸＡ／ＰＲ１なるインーファイバネットワ
ークを持つレーザ・モジュールもまた、有利に使用する
ことができる。

【００９６】ポンプ・レーザ１１は、ＦＵＲＵＫＡＷＡ
社市販のモデルＦＯＬ１４０２ＰＡＺ−Ｐ２なる、約１
４８５ｎｍの中心発光波長を持つファブリ・ペロー形式
のレーザである。ＳＵＭＩＴＯＭＯ社市販のモデルＳＬ
Ａ５６２０−ＸＢ／ＰＲ１なる、インーファイバネット
ワークを持つレーザ・モジュールもまた、有利に使用す
ることができる。

【００９７】結合器１２は、ＪＤＳ社市販のモデルＷＤ
１４１４Ａ−Ａ３０なる、１４６０／１５５０ｎｍで動
作するＷＤＭ結合器である。

【００９８】結合器１３は、ＪＤＳ社市販のモデルＷＤ
１４１５Ａ−Ａ３０なる、１４７５／１５５０ｎｍで動
作するＷＤＭ結合器である。

【００９９】光遮蔽器２、８、１４は、Ｅ−ＴＥＫ社が
市販するモデルＰＩＦ１２ＰＲ３４４１００である。

【０１００】１５３０〜１５６０ｎｍの範囲内の波長の
信号は、増幅器１０５の入力１へ与えられる。

【０１０１】共に約２００ｍＡの電流が与えられるポン
プ・レーザ３および４は、それぞれ約１２０ｍＷの光出
力パワーを提供する。約２２０ｍＷのパワーが、結合器
５の出力で得られる。

【０１０２】共に約６５０ｍＡの電流が与えられるポン
プ・レーザ１０および１１は、それぞれ約１６０ｍＷの
光出力パワーを提供する。約２８０ｍＷのパワーが、結
合器１２の出力で得られる。

【０１０３】図３は、１５３５ｎｍないし１５６０ｎｍ
の入力信号の波長の関数として、増幅器１０５の光パワ
ーを示している。＋２ｄＢｍの入力パワーの場合、２
３．２ないし２３．６ｄＢｍ間の出力パワーが得られ
る。

【０１０４】図１に関して述べた形式の光通信システム
の実施の一形態について、次に述べる。

【０１０５】当形態においては、ＱＵＡＮＴＥ社製の２
つの光信号源１０１、１０２が使用され、１５３０〜１
５４０ｎｍの範囲内、例えば約１５３５ｎｍと約１５３
７ｎｍの波長に対して２．５Ｇビット／秒で動作する直
接変調レーザを含んでいる。

【０１０６】２つのチャネルに対してこのように得られ
る送信帯域は、単一の５Ｇビット／秒のチャネルと等価
である。

【０１０７】信号の変調係数を修正することによって、
例えば約０．３ないし１．０ｎｍの範囲にわたり発光さ
れる光信号の帯域幅を変更することが可能である。

【０１０８】パワー増幅器１０５の総出力パワーは、
（約１９ないし２０ｄＢｍ間のチャネル当たりパワーに
対応する）約２２ないし２３ｄＢｍ間にあり、例えば
（約１９．５ｄＢｍのチャネル当たりパワーに対応す
る）約２２．５ｄＢｍである。

【０１０９】光ファイバ回線１０６の長さは、２００な
いし２５０ｋｍ間にある。

【０１１０】当例では、平均ゼロ分散波長λ₀が１５４
０ｎｍより大きい、例えば約１５５５ｎｍであるＤＳフ
ァイバが使用される。

【０１１１】従って、信号波長における平均分散は負で
ある。例えば、光ファイバ回線１０６に沿う総分散値
は、約−３５０ｐｓ／ｎｍである。

【０１１２】分散補償器は、約２０ないし４０ｋｍ間、
望ましくは約２０ないし３０ｋｍ間の長さを持つＳＩフ
ァイバ径間から配置される。

【０１１３】当例では、分散補償器１１５により与えら
れる分散は、＋３００ｐｓ／ｎｍないし＋７００ｐｓ／
ｎｍ間にある。

【０１１４】光受信機１１０、１１１は、２．５Ｇビッ
ト／秒の変調速度に対するＳＤＨ仕様あるいはＳＯＮＥ
Ｔ仕様を満たす受信機である。

【０１１５】第１の実験では、２つの信号源の一方のみ
が１５３５ｎｍの公称波長で励起され、他方の信号源は
遮断される。ピークから−２０ｄＢで計測される光信号
の帯域幅は、０．３６ｎｍであった。かかる条件下で
は、パワー増幅器の出力で得られる光パワーは１つのチ
ャネルに対して用いられ、約２２．６ｄＢｍであった。

【０１１６】光ファイバ回線１０６に用いたファイバの
長さは、２４０ｋｍであった。１３ｄＢに固定された減
衰器と可変減衰器とは、回線１０６と前置増幅器１０７
との間に接続され、それぞれエージング、光結線、配線
などによる更なる回線損失をシミュレートし、前置増幅
器入力におけるパワーの変更を可能にする。

【０１１７】当実験の過程において、信号のスペクトル
特性を計測するため、受信機はスペクトル・アナライザ
で置換され、その後ビット・エラー・レート（ＢＥＲ）
計測装置で置換された。

【０１１８】分散補償器１１５の分散量は、０ないし５
０ｋｍの範囲内で１０ｋｍの間隔で変化する長さを持つ
ＳＩファイバの径間を用いることによって変更され、各
々の場合、前置増幅器１０７の入力におけるパワーの関
数としての受信機におけるＢＥＲが計測された。前置増
幅器の入力におけるパワーは、光分割器を前置増幅器の
前に接続することによって計測された。

【０１１９】当実験の結果が図４に示される。

【０１２０】カーブ３９０は、光ファイバ回線１０６が
ない場合に、送信機と受信機とが２０ｋｍのＳＩファイ
バ径間により相互に接続された事前テストと関連してい
る。ＢＥＲカーブの低いエラー・レートと定常な勾配と
は、送信機、受信機あるいはＳＩファイバの径間による
歪みがないことを示す。

【０１２１】残りのカーブは、先に述べたように、シス
テムにおいて行われた計測と関連している。カーブ３０
０は分散補償がないこと（０ｋｍのＳＩファイバ）に対
応し、高いエラー・レートを持ち、また−３９ｄＢｍを
越える前置増幅器の入力におけるパワーに対する平底部
を有する。信号歪みの兆候であるこの種の挙動は、受信
機におけるパワーを増加することによってエラー・レー
トを減じさせないという点で特に望ましくない。

【０１２２】カーブ３１０は、１０ｋｍの長さを持ち、
約１７０〜１８０ｐｓ／ｎｍの分散を生じるＳＩファイ
バによる分散補償の場合に対応している。この場合は、
光ファイバ回線１０６の分散は、約１７０〜１８０ｐｓ
／ｎｍだけ過小補償される。幾らかの改善にも拘わら
ず、前置増幅器におけるパワーが−３７ｄＢｍであって
も、ＢＥＲが１０^-10より低減しないことが観察され
る。

【０１２３】それぞれ３４０〜３６０ｐｓ／ｎｍおよび
５１０〜５４０ｐｓ／ｎｍの分散補償器の分散に対応す
る、２０ないし３０ｋｍのＳＩファイバ長さで、最良の
結果が得られた。第１の場合（カーブ３２０）では、光
ファイバ回線１０６の分散は略々補償され、第２の場合
では、約１６０〜１９０ｐｓ／ｎｍだけ過剰補償され
た。両方の場合に、１０^-12に等しいかこれより小さい
ＢＥＲを達成することができる。

【０１２４】−３９および−３４ｄＢｍの前置増幅器に
おけるパワー値間のカーブ３２０の直線部分が、得られ
る実験データからの補間によってプロットされることが
観察された。出願人は、この部分におけるＢＥＲの実際
値が図に示された値より更に低いと考える。

【０１２５】カーブ３４０（約６８０〜７２０ｐｓ／ｎ
ｍの分散を有する４０ｋｍのＳＩファイバ）は、前の場
合に関してＢＥＲの悪化を示している。

【０１２６】カーブ３５０（約８５０〜９００ｐｓ／ｎ
ｍの分散を有する５０ｋｍのＳＩファイバ）は、ＢＥＲ
の更なる悪化を示している。

【０１２７】図示された実験データに基いて、出願人
は、検討した場合において、ＳＩファイバの最適な長さ
が約２０ないし３０ｋｍ間にあり、望ましくは約２０ｋ
ｍであったことを確証した。

【０１２８】特にチャネル当たりの光パワー、光信号の
帯域幅および波長、回線に沿って存在する光増幅器の数
の関数として変動し得る検討した特定の通信システムに
対する分散補償の光学的値を同定するため、当業者によ
り先に述べたものと類似する実験を行うことができる。

【０１２９】第２の実験において、送信機により発され
た光信号の帯域幅は、半導体レーザの変調係数を変更す
ることによって、約０．３２ないし約０．４８ｎｍの値
間で修正された。

【０１３０】当実験においては、パワー増幅器の出力パ
ワーは約２１．５ｄＢｍであった。しかし、約２２．６
ｄＢｍのパワー増幅器の出力パワーにおいて、カーブ４
５０において組合わされた１組の計測が行われた。

【０１３１】他に表示しない場合、第２の実験の光学系
および実験条件は第１の実験と同じであった。

【０１３２】この場合でも、前置増幅器の入力における
パワーの関数として幾つかのパラメータを変更して、Ｂ
ＥＲが計測された。

【０１３３】カーブ４００は基準カーブであり、信号帯
域幅が約０．４８ｎｍである送信機と受信機間の直接
（逆並列）接続の場合に関連する。エラー・レートはこ
の場合は低く、信号歪みを示す平底部がない。

【０１３４】カーブ４１０と４２０とは、信号帯域幅が
それぞれ約０．４８ｎｍおよび０．３２ｎｍであり、分
散補償ファイバがない時に得られる。

【０１３５】両方の場合に、高いエラー・レートと−３
８ｄＢｍを越える受信機におけるパワーに対する平底部
があることにより、結果は満足できるものと考えられな
かった。

【０１３６】しかし、カーブ４３０、４４０および４５
０は、前置増幅器１０６の出力における分散が約３４０
ないし３６０ｐｓ／ｎｍであり、２０ｋｍの径間のＳＩ
ファイバが存在する時に得られた。

【０１３７】カーブ４３０は、約０．４８ｎｍの信号幅
に対応している。

【０１３８】カーブ４４０は、約０．３２ｎｍの信号幅
に対応している。

【０１３９】カーブ４５０は、パワー増幅器１０５の出
力における約０．４８ｎｍの信号幅と約２２．６ｄＢｍ
のパワーとに対応している。

【０１４０】先の実験で示されたように最適化された分
散補償器の存在時に、カーブ４３０〜４５０における平
底部のないことにより示されるように、信号が著しい歪
みもなく受信機に達することが判る。

【０１４１】パワー増幅器の出力における比較的大きな
帯域幅および比較的小さなパワーの場合に、またエラー
・レートが比較的低い値を持つことも判る。

【０１４２】第３の実験の過程において、約１５３７ｎ
ｍの波長で動作する第２の光源が先に述べた手順に従っ
て回線に接続された。

【０１４３】ＷＤＭ結合器１０３の出力における信号の
スペクトルが、図６に示される。横軸の両端に示された
波長値は近似にすぎない。ピーク値からの−２０ｄＢに
おける１５３５ｎｍの光源の帯域幅は、約０．４８ｎｍ
である。

【０１４４】径間が２０ｋｍのＳＩファイバが、前置増
幅器１０７の出力に接続された。１５３５ｎｍの波長を
中心とし１ｎｍの帯域幅を持つ光帯域通過フィルタが、
ＳＩファイバの出力に接続された。このフィルタの出力
は、ＢＥＲ計測装置に接続された。

【０１４５】図７は、前置増幅器の入力におけるチャネ
ル当たりの光パワーの変動において計測された１５３５
ｎｍのチャネルに対するエラー・レートの計測を示して
いる。

【０１４６】この場合に用いられた前置増幅器は、出願
人により製造されたＲＰＡ／ＭＷモデルであった。

【０１４７】カーブ６１０および６２０は、１５３７ｎ
ｍで動作するレーザが遮断され、１５３５ｎｍで動作す
るレーザの放射がそれぞれ２３ｄＢｍ（カーブ６１０）
および２０ｄＢｍ（カーブ６２０）の出力パワーに増幅
器１０５により増幅された場合に関するものである。

【０１４８】次に１５３７ｎｍの公称波長で動作するレ
ーザがオンにされ、光源が動作中であると共に増幅器１
０５の出力における総光パワーがチャネル当たり約２０
ｄＢｍに対応する約２３ｄＢｍである場合に、ＢＥＲ計
測が反復された（カーブ６２０）。実験結果は、異なる
波長における複数の通信信号が存在する場合でさえ、歪
みがなくかなり低いエラー・レートを得ることが可能で
あることを示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】光遠隔通信システムを示す図である。

【図２】光パワー増幅器（ブースタ）を示す図である。

【図３】本発明における使用に適するパワー増幅器の波
長の関数としての出力パワーを示すグラフである。

【図４】第１の実験における分散補償例による光通信シ
ステムに対する前置増幅器におけるパワーの関数として
のビット・エラー・レートを示すグラフである。

【図５】第１の実験における信号帯域幅例による光通信
システムに対する前置増幅器におけるパワーの関数とし
てのビット・エラー・レートを示すグラフである。

【図６】第２の実験における信号帯域幅例による光通信
システムに対する前置増幅器におけるパワーの関数とし
てのビット・エラー・レートを示すグラフである。

【図７】前置増幅器の入力におけるチャネル当たりの光
パワーの変動で計測された１５３５ｎｍにおけるチャネ
ルに対するエラー・レートの計測値を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１入力２光遮蔽器３、４ポンプ・レーザ５、６結合器７希土類でドープされた第１の光ファイバ８光遮蔽器９希土類でドープされた第２の光ファイバ１０、１１ポンプ・レーザ１２、１３結合器１４光遮蔽器１５出力１０１、１０２レーザ１０３マルチプレクサ１０４送信局１０５パワー増幅器１０６光ファイバ回線１０７前置光増幅器１０８受信局１０９ＷＤＭデマルチプレクサ１１０、１１１光受信機１１５分散補償器

フロントページの続き (71)出願人 591011856 ＰｉｒｅｌｌｉＣａｖｉｅＳｉｓｔｅｍｉＳ．ｐ．Ａ (72)発明者アルド・リゲッティイタリア共和国 20161 ミラノ，ヴィア・ガリアーニ９ (72)発明者パオロ・オットレンギフランス共和国エフ−92330 ソー，リュー・ウーダン 43 (72)発明者ファビオ・ドナティイタリア共和国 20159 ミラノ，ヴイア・タオルミナ 15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遠隔光通信システムであって、１８ｄＢｍないし３０ｄＢｍの範囲内のパワーを有する
光信号を発することが可能な送信局と、１００ｋｍないし１０００ｋｍ間の長さを持つ分散がシ
フトされたファイバを含む、前記光信号を送信すること
が可能な光ファイバ送信回線と、前記光信号を受信することが可能な光受信局とを含む遠
隔光通信システムにおいて、前記送信回線と前記光受信機との間に、色分散補償器を
含むことを特徴とする遠隔光通信システム。
【請求項２】前記送信回線が２００ｋｍないし４００
ｋｍの間の長さを有することを特徴とする請求項１記載
の遠隔光通信システム。
【請求項３】前記信号が１９ｄＢｍないし２３ｄＢｍ
の間のパワーを有することを特徴とする請求項１記載の
遠隔光通信システム。
【請求項４】前記信号が０．３ｎｍないし１．５ｎｍ
の間の帯域幅を有することを特徴とする請求項１記載の
遠隔光通信システム。
【請求項５】前記信号が０．３ｎｍないし１．０ｎｍ
の間の帯域幅を有することを特徴とする請求項４記載の
遠隔光通信システム。
【請求項６】前記信号が０．３ｎｍないし０．６ｎｍ
の間の帯域幅を有することを特徴とする請求項５記載の
遠隔光通信システム。
【請求項７】前記送信局が、少なくとも第１の信号の
波長と異なる波長の第２の光信号を送信することが可能
であり、前記第２の信号が１８ｄＢｍないし３０ｄＢｍ
間のパワーを有することを特徴とする請求項１記載の遠
隔光通信システム。
【請求項８】前記送信回線が光増幅器を含むことを特
徴とする請求項１記載の遠隔光通信システム。
【請求項９】前記光増幅器がエルビウムでドープされ
たファイバ増幅器であることを特徴とする請求項８記載
の遠隔光通信システム。
【請求項１０】前記信号が１５３０ｎｍないし１５６
０ｎｍの帯域内の波長を有することを特徴とする請求項
１記載の遠隔光通信システム。
【請求項１１】前記分散補償器が前記光ファイバの径
間の分散と反対の符号で該分散より小さくない分散を有
することを特徴とする請求項１記載の遠隔光通信システ
ム。
【請求項１２】前記送信局が直接変調レーザ光源を含
むことを特徴とする請求項１記載の遠隔光通信システ
ム。
【請求項１３】前記送信局が光パワー増幅器を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の遠隔光通信システム。
【請求項１４】光信号を送信する方法であって、１８ｄＢｍないし３０ｄＢｍ間のパワーを有する光信号
を生成するステップと、１００ｋｍないし１０００ｋｍ間の長さを持つ光ファイ
バ径間に沿って前記光信号を送信し、前記光ファイバ径
間における前記送信の結果として１５００ｐｓ／ｎｍよ
り小さな色分散を前記信号中に生じるステップと、前記信号を増幅するステップと、前記信号を受信するステップとを含む方法において、前記信号の前記色分散を補償するステップを含むことを
特徴とする光信号を送信する方法。
【請求項１５】色分散を補償する前記ステップが、前
記信号が受ける前記色分散と反対で該色分散より絶対値
において大きい値の色分散を前記信号に印加するステッ
プを含むことを特徴とする請求項１４記載の光信号を送
信する方法。