JPS6242245B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6242245B2 JPS6242245B2 JP55165580A JP16558080A JPS6242245B2 JP S6242245 B2 JPS6242245 B2 JP S6242245B2 JP 55165580 A JP55165580 A JP 55165580A JP 16558080 A JP16558080 A JP 16558080A JP S6242245 B2 JPS6242245 B2 JP S6242245B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- optical fiber
- light
- optical
- chromatic dispersion
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
- G02B6/29392—Controlling dispersion
- G02B6/29394—Compensating wavelength dispersion
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
- H04B10/2519—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using Bragg gratings
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光フアイバ伝送において、波長スペ
クトルの拡がりを持つ光が、波長分散を持つ光フ
アイバを伝搬したときに生ずる遅延時間差を打消
す等化方式に関するものである。
クトルの拡がりを持つ光が、波長分散を持つ光フ
アイバを伝搬したときに生ずる遅延時間差を打消
す等化方式に関するものである。
単一モード光フアイバの伝送帯域は主に波長分
散により制限される。光フアイバは波長1.1〜1.6
μｍで低損失となるので、この波長域で波長分散
を除去することが望ましい。フアイバのコア径や
比屈折率差を変化させることにより波長分散が零
となる波長をある程度制御することはできる。し
かし、精度良く、その制御を行うことは困難であ
り、接続損失も増加する。従来光フアイバの外部
で波長分散を等化するものとして、回折格子や複
屈折フイルタの分波特性を利用し、光源の波長域
をいくつかに分離し、各波長毎に異る遅延を与え
た後合流するものがあつた。これらの装置は大が
かりになり、挿入損失も大きいので、この発明者
は先に導波路中のグレーテイングの波長選択反射
特性を利用した等化器を考案した（特願昭55−
67061、特願昭55−115840）。
散により制限される。光フアイバは波長1.1〜1.6
μｍで低損失となるので、この波長域で波長分散
を除去することが望ましい。フアイバのコア径や
比屈折率差を変化させることにより波長分散が零
となる波長をある程度制御することはできる。し
かし、精度良く、その制御を行うことは困難であ
り、接続損失も増加する。従来光フアイバの外部
で波長分散を等化するものとして、回折格子や複
屈折フイルタの分波特性を利用し、光源の波長域
をいくつかに分離し、各波長毎に異る遅延を与え
た後合流するものがあつた。これらの装置は大が
かりになり、挿入損失も大きいので、この発明者
は先に導波路中のグレーテイングの波長選択反射
特性を利用した等化器を考案した（特願昭55−
67061、特願昭55−115840）。
第１図にその等化器の構造を示す。この等化器
は導波路を構成するコア１とクラツド２とよりな
り、その導波路１にグレーテイング４，５，６が
設けられ、そのグレーテイング４，５，６の周期
は波長λ１，λ２，λ３を選択的に反射するよう
に選定されている。波長λ１，λ２，λ３の混合
した光源よりの光７は光サーキユレータ３を通じ
て導波路１の一端に入射され、波長λ１，λ２，
λ３の各成分はグレーテイング４，５，６の位置
により異る遅延を受けて反射し、光サーキユレー
タ３に戻り、これより外部へ出射光８として導か
れる。従つて光源の波長λ１，λ２，λ３及び伝
送用光フアイバの波長分散の値から決まる遅延量
を打消す位置にグレーテイング４，５，６を設け
ることにより、波長分散を等化することができ
る。
は導波路を構成するコア１とクラツド２とよりな
り、その導波路１にグレーテイング４，５，６が
設けられ、そのグレーテイング４，５，６の周期
は波長λ１，λ２，λ３を選択的に反射するよう
に選定されている。波長λ１，λ２，λ３の混合
した光源よりの光７は光サーキユレータ３を通じ
て導波路１の一端に入射され、波長λ１，λ２，
λ３の各成分はグレーテイング４，５，６の位置
により異る遅延を受けて反射し、光サーキユレー
タ３に戻り、これより外部へ出射光８として導か
れる。従つて光源の波長λ１，λ２，λ３及び伝
送用光フアイバの波長分散の値から決まる遅延量
を打消す位置にグレーテイング４，５，６を設け
ることにより、波長分散を等化することができ
る。
以上の各種の等化器は、一定の波長域及び波長
間隔の光源を仮定して設計されるので、光源の種
類又は経時変化に対する適応性が悪い。特に光源
の波長の変動に対応する構造の実現が難しく、設
置時の微調整も難しいという欠点があつた。
間隔の光源を仮定して設計されるので、光源の種
類又は経時変化に対する適応性が悪い。特に光源
の波長の変動に対応する構造の実現が難しく、設
置時の微調整も難しいという欠点があつた。
この発明はこれらの欠点を除去するため伝送光
のスペクトルを反転することにより遅延時間を等
化するもので、特にそのスペクトル反転に誘導ラ
マン効果を利用する波長分散等化方式を提供する
ものである。
のスペクトルを反転することにより遅延時間を等
化するもので、特にそのスペクトル反転に誘導ラ
マン効果を利用する波長分散等化方式を提供する
ものである。
第２図はこの発明の原理を説明する光フアイバ
伝送系を示す図である。長さL1及びL2の伝送用
光フアイバ１１及び１２はスペクトル反転器１３
を通じて互に接続されている。光フアイバ１１及
び１２はそれぞれ考えている波長域でs1及びs2
（ps／Km・nm）の波長分散を持つ。また、光源の
波長拡がりを説明を簡単にするためλ１，λ２，
λ３の３本の波長で代表させる。例えば光源とし
て半導体レーザを用いれば、λ１，λ２，λ３は
その縦モードとなる。光フアイバ１１に同時に入
射したλ１，λ２，λ３の光パルス７は伝搬後に
λ１，λ２，λ３毎に時間差を持ち、S1＞０の場
合はλ１，λ２，λ３の順に到着する。次にスペ
クトル反転器１３によりλ１はλ′１に、λ２は
λ′２に、λ３はλ′３に変換される。λ′１，
λ′２，λ′３の波長順序は逆転しているので、光
フアイバ１２の波長分散S2により３つの波長の時
間差が無くなる方向に遅延が与えられる。実際に
は光フアイバ１１及び１２の波長分散及び長さは
異る。このとき光フアイバ１２の伝搬後に生ずる
時間差Ｔは次のように計算される。
伝送系を示す図である。長さL1及びL2の伝送用
光フアイバ１１及び１２はスペクトル反転器１３
を通じて互に接続されている。光フアイバ１１及
び１２はそれぞれ考えている波長域でs1及びs2
（ps／Km・nm）の波長分散を持つ。また、光源の
波長拡がりを説明を簡単にするためλ１，λ２，
λ３の３本の波長で代表させる。例えば光源とし
て半導体レーザを用いれば、λ１，λ２，λ３は
その縦モードとなる。光フアイバ１１に同時に入
射したλ１，λ２，λ３の光パルス７は伝搬後に
λ１，λ２，λ３毎に時間差を持ち、S1＞０の場
合はλ１，λ２，λ３の順に到着する。次にスペ
クトル反転器１３によりλ１はλ′１に、λ２は
λ′２に、λ３はλ′３に変換される。λ′１，
λ′２，λ′３の波長順序は逆転しているので、光
フアイバ１２の波長分散S2により３つの波長の時
間差が無くなる方向に遅延が与えられる。実際に
は光フアイバ１１及び１２の波長分散及び長さは
異る。このとき光フアイバ１２の伝搬後に生ずる
時間差Ｔは次のように計算される。
Ｔ＝△λ（Ｌ1s1＋Ｌ2s2） (1)
ここで ｛Ｔ：λ′１とλ′２の光の遅延時間
差 △λ＝λ′１−λ′２＝λ２−λ１｝ 従つて波長分散が完全に等化される条件は Ｌ1s1＝Ｌ2s2 (2) となる。
差 △λ＝λ′１−λ′２＝λ２−λ１｝ 従つて波長分散が完全に等化される条件は Ｌ1s1＝Ｌ2s2 (2) となる。
この発明ではスペクトル反転器１３を誘導ラマ
ン効果により実現するものである。第３図に誘導
ラマン散乱によるスペクトル反転器１３の構成を
示す。ラマン散乱を起す媒質１４は後述のラマン
ゲインが広い波長範囲で存在すること及び媒質長
が長くできることから、石英系光フアイバが適し
ている。波長λ１，λ２，λ３の信号光は大出力
レーザ１５からの波長λpの励起光と半透鏡１６
で混合して媒質１４の一端に入射させる。大出力
レーザ１５は例えばYAGレーザ（波長1.06μ
ｍ，1.32μｍ）、Ｅr 8+−ＣaF2レーザ（1.56μ
ｍ）、光パラメトリツク発振器（１〜２μｍを含
む波長範囲）等が利用できる。媒質１４の出力光
は光学フイルタ１７でスペクトル変換後のλ′
１，λ′２，λ′３成分光と他の波長成分光とに分
離される。信号光、励起光、アンチーストークス
（anti−Stokes）光の間隔を0.02μｍ程度に選べ
ば、これらを分離する光学フイルタ１７は誘電体
多層膜フイルタにより容易に得られる。また半透
鏡１６も、信号光を100％透過し、励起光を100％
反射するフイルタとすることにより、高効率の混
合が達成される。
ン効果により実現するものである。第３図に誘導
ラマン散乱によるスペクトル反転器１３の構成を
示す。ラマン散乱を起す媒質１４は後述のラマン
ゲインが広い波長範囲で存在すること及び媒質長
が長くできることから、石英系光フアイバが適し
ている。波長λ１，λ２，λ３の信号光は大出力
レーザ１５からの波長λpの励起光と半透鏡１６
で混合して媒質１４の一端に入射させる。大出力
レーザ１５は例えばYAGレーザ（波長1.06μ
ｍ，1.32μｍ）、Ｅr 8+−ＣaF2レーザ（1.56μ
ｍ）、光パラメトリツク発振器（１〜２μｍを含
む波長範囲）等が利用できる。媒質１４の出力光
は光学フイルタ１７でスペクトル変換後のλ′
１，λ′２，λ′３成分光と他の波長成分光とに分
離される。信号光、励起光、アンチーストークス
（anti−Stokes）光の間隔を0.02μｍ程度に選べ
ば、これらを分離する光学フイルタ１７は誘電体
多層膜フイルタにより容易に得られる。また半透
鏡１６も、信号光を100％透過し、励起光を100％
反射するフイルタとすることにより、高効率の混
合が達成される。
公知のように、光フアイバのラマンゲインの波
長特性は、励起光Ｐの波長λpを中心に約0.3μｍ
程度広がつている。励起光より長波長側に信号光
Ｓを注入すると、信号光Ｓ自身が増幅される
（Stokes光の増幅）と同時に、短波長側にanti−
Stokes光ASが発生する。第４図ａにはラマンゲ
インの波長特性第４図ｂには励起光Ｐと信号光Ｓ
とanti−Stokes光ASとの波長関係を示した。光
ASは本来は光周波数軸上で励起光Ｐに関して信
号光Ｓを反転した位置に生ずる。従つて光Ｐ，
Ｓ，ASの各波長をλp，λs，λAsとすれば、λp
＝２／（１／λｓ＋１／λＡｓ）となる。今これらの波
長が 接近している場合を扱つているので、波長軸上で
光Ｓ，Ｐ，ASが等間隔になると考えてよい。従
つて第３図の場合のように信号光Ｓとして波長λ
１，λ２，λ３の成分が同時に入射すると、波長
順序が入れ替つてanti−Stokes光ASとして波長
λ′３，λ′２，λ′１の成分が発生する。これら
の波長関係を第５図に示す。λ′３，λ′２，λ′
１の成分を新たに伝送用の信号光とすることによ
り、波長反転を行うことができる。
長特性は、励起光Ｐの波長λpを中心に約0.3μｍ
程度広がつている。励起光より長波長側に信号光
Ｓを注入すると、信号光Ｓ自身が増幅される
（Stokes光の増幅）と同時に、短波長側にanti−
Stokes光ASが発生する。第４図ａにはラマンゲ
インの波長特性第４図ｂには励起光Ｐと信号光Ｓ
とanti−Stokes光ASとの波長関係を示した。光
ASは本来は光周波数軸上で励起光Ｐに関して信
号光Ｓを反転した位置に生ずる。従つて光Ｐ，
Ｓ，ASの各波長をλp，λs，λAsとすれば、λp
＝２／（１／λｓ＋１／λＡｓ）となる。今これらの波
長が 接近している場合を扱つているので、波長軸上で
光Ｓ，Ｐ，ASが等間隔になると考えてよい。従
つて第３図の場合のように信号光Ｓとして波長λ
１，λ２，λ３の成分が同時に入射すると、波長
順序が入れ替つてanti−Stokes光ASとして波長
λ′３，λ′２，λ′１の成分が発生する。これら
の波長関係を第５図に示す。λ′３，λ′２，λ′
１の成分を新たに伝送用の信号光とすることによ
り、波長反転を行うことができる。
数値例として、光源の半導体レーザの縦モード
が1.60，1.598，1.596，1.594，1.592，1.590μｍ
の６つの波長で発振しているとし、伝送用光フア
イバの波長分散を20ps／Km・nmとするとき、第
１の伝送用光フアイバ１１を20Km伝搬した後4ns
の時間差を生ずる。これをラマン媒質である長さ
約５〜50mの光フアイバに入射し、励起光として
光パラメトリツク発振器による波長1.55μｍの光
を同時に入射すれば、波長1.50，1.502，1.504，
1.506，1.508μｍのanti−Stokes光を発生する。
1.5μｍ近傍の波長で20ps／Km・nmの波長分散を
持つ第２の伝送用フアイバ１２の長さを20Kmとす
れば、第２の光フアイバ伝搬後には遅延時間差は
零となる。
が1.60，1.598，1.596，1.594，1.592，1.590μｍ
の６つの波長で発振しているとし、伝送用光フア
イバの波長分散を20ps／Km・nmとするとき、第
１の伝送用光フアイバ１１を20Km伝搬した後4ns
の時間差を生ずる。これをラマン媒質である長さ
約５〜50mの光フアイバに入射し、励起光として
光パラメトリツク発振器による波長1.55μｍの光
を同時に入射すれば、波長1.50，1.502，1.504，
1.506，1.508μｍのanti−Stokes光を発生する。
1.5μｍ近傍の波長で20ps／Km・nmの波長分散を
持つ第２の伝送用フアイバ１２の長さを20Kmとす
れば、第２の光フアイバ伝搬後には遅延時間差は
零となる。
この発明においてラマンゲインの大きな媒質１
４を用いるか或いは励起光強度を増せば、注入し
た信号光より強いanti−Stokes光が得られるの
で、光信号の増幅と等化を同時に行うことが可能
である。
４を用いるか或いは励起光強度を増せば、注入し
た信号光より強いanti−Stokes光が得られるの
で、光信号の増幅と等化を同時に行うことが可能
である。
以上説明したように、この発明は波長スペクト
ルを反転する等化方式であるので、伝送距離や波
長分散の異るフアイバに対しても同じ装置を一ケ
所のみに挿入するだけでよい。またラマンゲイン
は波長拡がりが広いので、光源の波長が変化して
もスペクトル反転の性質は不変であり、等化能力
は変化しない。さらに、ゲインのある媒質を用い
るので増幅も同時に行うことが可能であるなどの
利点がある。
ルを反転する等化方式であるので、伝送距離や波
長分散の異るフアイバに対しても同じ装置を一ケ
所のみに挿入するだけでよい。またラマンゲイン
は波長拡がりが広いので、光源の波長が変化して
もスペクトル反転の性質は不変であり、等化能力
は変化しない。さらに、ゲインのある媒質を用い
るので増幅も同時に行うことが可能であるなどの
利点がある。
第１図は従来のグレーテイング付導波路による
遅延等化器を示す平面図、第２図はこの発明の原
理を説明する光フアイバ伝送系を示す図、第３図
は第２図におけるスペクトル反転器の構成を示す
図、第４図は光フアイバのラマンゲイン及び、励
起光Ｐ、信号光Ｓとanti−Stokes光ASの波長関
係を示す図、第５図は信号光とanti−Stokes光の
波長反転の関係を示す図である。 １１，１２：伝送用光フアイバ、１３：スペク
トル反転器、１４：ラマン媒質用フアイバ、１
５：励起光源としての大出力レーザ、１６：半透
鏡、１７：光学フイルタ。
遅延等化器を示す平面図、第２図はこの発明の原
理を説明する光フアイバ伝送系を示す図、第３図
は第２図におけるスペクトル反転器の構成を示す
図、第４図は光フアイバのラマンゲイン及び、励
起光Ｐ、信号光Ｓとanti−Stokes光ASの波長関
係を示す図、第５図は信号光とanti−Stokes光の
波長反転の関係を示す図である。 １１，１２：伝送用光フアイバ、１３：スペク
トル反転器、１４：ラマン媒質用フアイバ、１
５：励起光源としての大出力レーザ、１６：半透
鏡、１７：光学フイルタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 中心波長λaのまわりに波長幅を有する光が
伝送用光フアイバを伝搬し、その光フアイバの波
長分散により生ずる波長毎の遅延時間差を等化す
る伝送方式において、伝送用光フアイバの或る地
点Ｐ以前の長さをL1、Ｐ以前の光フアイバの波
長λaにおける波長分散をs1、Ｐ以後の長さを
L2、Ｐ以後の光フアイバの波長λbにおける波長
分散をs2とするとき、Ｌ1s1＝Ｌ2s2をほゞ満足す
るような地点Ｐにおいて、Ｐ以前のフアイバによ
り遅延時間差を生じた中心波長λaの光信号を、
その波長幅より離れた波長λp＝２／（１／λａ＋ １／λｂ）、（ただしλa≠λb）の励起光により励起さ れたラマン媒質中に入射し、その誘導ラマン効果
により上記光信号のスペクトルを上記λpに対し
て対称な波長域に反転変換し、そのスペクトルを
反転された中心波長λbのアンチ−ストークス
（anti−Stokes）光を新たに信号光とし、λa及び
λpの成分は除去してＰ以後の光フアイバに伝送
させることを特徴とする光フアイバ波長分散の等
化方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55165580A JPS5789704A (en) | 1980-11-25 | 1980-11-25 | Equalization system for optical-fiber wavelength dispersion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55165580A JPS5789704A (en) | 1980-11-25 | 1980-11-25 | Equalization system for optical-fiber wavelength dispersion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5789704A JPS5789704A (en) | 1982-06-04 |
| JPS6242245B2 true JPS6242245B2 (ja) | 1987-09-07 |
Family
ID=15815050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55165580A Granted JPS5789704A (en) | 1980-11-25 | 1980-11-25 | Equalization system for optical-fiber wavelength dispersion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5789704A (ja) |
-
1980
- 1980-11-25 JP JP55165580A patent/JPS5789704A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5789704A (en) | 1982-06-04 |
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