(57)【要約】【課題】非線形耐力のある伝送システム、及び１．３μｍ帯に零分散を有するスタンダードシングルモードファイバ（ＳＳＭＦ）を用い、１．５５  μｍ帯の光時分割多重（ＯＴＤＭ）信号を伝送するための高非線形耐力ＯＴＤＭ伝送システムを提供する。【解決手段】光源と、前記光源から出力される光を光位相共役器（ＯＰＣ）に伝えるための第１のシングルモードファイバ（ＳＳＦ）と、ＯＰＣと、前記ＯＰＣから出力された光を伝送するための第２のＳＳＦとを有するＯＴＤＭ伝送システム。【選択図】図１
2004274539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出力される光を光位相共役器に伝えるための第１のシングルモードファイバと、
光位相共役器と、
前記光位相共役器から出力された光を伝送するための第２のシングルモードファイバとを有する、
光時分割多重伝送システム。
【請求項２】
前記光源が、レーザモード同期レーザ、又はモード同期半導体レーザである請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項３】
前記光源から出力される光が、パルス光である請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項４】
前記光源から出力される光がパルス光であり、前記パルス光の中心波長が、１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍ、又は１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍである請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項５】
前記光源から出力される光が、中心波長１５６０ｎｍのパルス光である請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項６】
前記光源から出力される光の周波数が、５ＧＨｚ〜１００ＧＨｚである請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項７】
前記光源から出力される光が、１０ＧＨｚレーザモード同期半導体レーザにより発生された中心波長が１５６０ｎｍ、パルス幅が３．５ｐｓのパルス光である請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項８】
前記第１のシングルモードファイバ、及び前記第２のシングルモードファイバが、１．３μｍ帯に零分散を有するシングルモードファイバである請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項９】
前記第１のシングルモードファイバ、及び前記第２のシングルモードファイバが、１００ｋｍ〜２００ｋｍであり、前記２つのシングルモードファイバをあわせた長さが２００ｋｍ〜４００ｋｍである請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項１０】
前記第１のシングルモードファイバが１００ｋｍ、前記第２のシングルモードファイバが、１０６ｋｍである請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項１１】
前記光位相共役器が、半導体光増幅器を含む請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項１２】
前記光位相共役器は、
連続光を発生する連続光光源と、
前記光源から出力される光と同一の中心波長を有する信号光と前記第１の連続光光源から発生した連続光とを混合する合波器と、
前記合波器で混合させた光が入力され、４光波混合現象が惹起される半導体光増幅器とを含む、
請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項１３】
前記光位相共役器は、半導体光増幅器を含み、
前記光源から出力され前記第１のシングルモードファイバを経て前記光位相共役器に入力された光に４光波混合現象を惹起し、当該光のスペクトルを反転させ、当該スペクトルが反転した光を第２のシングルモードファイバに出力する、
請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項１４】
前記光源から出力される光が、中心波長１５６０ｎｍのパルス光であり、
前記位相共役器には、中心波長１５６０ｎｍの連続光と、中心波長１５５５ｎｍの連続光とが入力される請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項１５】
前記光源から出力された光は、ニオブ酸リチウム変調器により変調される請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項１６】
前記光源から出力された光は、エルビウム添加ファイバ増幅器により増幅される請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光時分割多重伝送システムを用いた光時分割多重伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光時分割多重（ＯＴＤＭ）伝送システムに関し、より詳しくは、伝送路に光位相共役器（ＯＰＣ）を設けたことにより非線形耐力を有することとなった超高速ＯＴＤＭ伝送システムに関する。さらに詳しくは、伝送路にＯＰＣを設けたことにより１．３μｍ帯に零分散を有するスタンダードシングルモードファイバ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｓｉｎｇｌｅ  ｍｏｄｅ  ｆｉｂｅｒ；ＳＳＭＦ）を用いて、１．５５  μｍ帯のＯＴＤＭ信号を伝送することを可能とした超高速ＯＴＤＭ伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝送ファイバ内の波長分散を補償するため、ネガティブ分散ファイバ（ＮＤＦ）、逆分散ファイバ（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｆｉｂｅｒ；ＲＤＦ）およびミッドスパン位相共役法は盛んに研究されている［例えば、Ｊ．Ｉｎｏｕｅ、Ｈ．Ｓｏｔｏｂａｙａｓｈｉ、Ｗ．Ｎａｋａｊｏ、Ｈ．Ｋａｗａｇｕｃｈｉ：ＩＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，３８（１５），２００２，８１９−８２１（非特許文献１）を参照。］。また、位相共役器（ＯＰＣ）は、ファイバ内の非線形性を補償することもできることが提唱されている［例えば、Ｈ．Ｓｏｔｏｂａｙａｓｈｉ、Ｋ．Ｋｉｔａｙａｍａ：ＩＥＥＥ／ＯＳＡ  Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ、１７（１２），１９９９，２４８８−２４９７（非特許文献２）を参照。］。しかしながら、ＮＤＦやＲＤＦでは、伝送路の非線形性により劣化した非線形性を補償できない。ＮＤＦを用いた系においては、伝送パルスは、この非線形性の影響でファイバを通過するとき自己位相変調（ＳＰＭ）などにより信号光の時間波形が劣化する。したがって、その影響を除くために、主にコア拡大したＳＭＦが用いられる。しかし、短いパルスをもつ高パワー信号が伝送に用いられると、非線形性の影響は無視できなくなるという問題がある。
超高速ＯＴＤＭ通信では各ビット信号に割り当てられるタイムスロットが時間的に狭くなる。このために、超高速ＯＴＤＭ通信では必然的に光源として超短光パルスを用いることになる。それと相反して必要な周波数帯域が広がるために伝送路であるファイバ中の波長分散が伝送特性を劣化させる。したがって、特にＯＴＤＭ方式の伝送路が用いられた場合には、光ファイバの波長分散を補償しなければならない。
また、１．３μｍ帯に零分散を有する  ＳＳＭＦを用い、１．５５  μｍ帯のＯＴＤＭ信号を伝送するためには、ＳＳＭＦの波長分散を補償する必要がある。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｊ．Ｉｎｏｕｅ、Ｈ．Ｓｏｔｏｂａｙａｓｈｉ、Ｗ．Ｃｈｕｊｏ、Ｈ．Ｋａｗａｇｕｃｈｉ：ＩＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，３８（１５），２００２，８１９−８２１
【非特許文献２】
Ｈ．Ｓｏｔｏｂａｙａｓｈｉ、Ｋ．Ｋｉｔａｙａｍａ：ＩＥＥＥ／ＯＳＡ  Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ、１７（１２），１９９９，２４８８−２４９７
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、非線形耐力のある伝送システムを提供することを目的とする。
本発明は、１．３μｍ帯に零分散を有するＳＳＭＦを用い、特に１．５５  μｍ帯の  ＯＴＤＭ信号を伝送するための高非線形耐力ＯＴＤＭ伝送システムを提供することを別の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題の少なくともひとつ以上は、以下の発明により解決される。
（１）  光源と、前記光源から出力される光をＯＰＣに伝えるための第１のＳＭＦと、ＯＰＣと、前記ＯＰＣから出力された光を伝送するための第２のＳＭＦとを有するＯＴＤＭ伝送システムである。
（２）  前記光源が、レーザモード同期レーザ、又はモード同期半導体レーザである上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。
（３）  前記光源から出力される光が、パルス光である上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。
（４）  前記光源から出力される光がパルス光であり、前記パルス光の中心波長が、１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍ、又は１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍである上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。光通信の波長帯域は、主にファイバの伝搬損失の波長特性と光増幅器の波長帯域に制限されている。Ｃバンドと呼ばれる１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍ、Ｌバンドと呼ばれる１５７０ｎｍ〜１６１０ｎｍが実用的。これは光増幅器（ファイバ増幅器）が、この波長帯域で開発されているである。したがって、原理的にすべての波長帯域で実施可能であるが、上記Ｃ及びＬバンドであればより容易に実施可能である。
（５）  前記光源から出力される光が、中心波長１５６０ｎｍのパルス光である上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。この光を用いたＯＴＤＭ伝送システムが実施可能である点は、実施例においても確認された。
（６）  前記光源から出力される光の周波数が、５ＧＨｚ〜１００ＧＨｚである上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。適切な光源から出力される信号光のビットレートは、ＯＰＣの性能に左右される。実施例においては、ＳＯＡを用いた。ＳＯＡを用いた場合、８０Ｇｂｐｓのビットレートで２００ｋｍ伝送する能力がある（非特許文献１参照）。例えば、高非線形ファイバをＯＰＣの光非線形媒質として用いた場合、伝送距離を短縮すれば３２０Ｇｂｐｓを越える伝送が可能になると推察できる。
（７）  前記光源から出力される光が、１０ＧＨｚレーザモード同期半導体レーザにより発生された中心波長が１５６０ｎｍ、パルス幅が３．５ｐｓのパルス光である上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。
（８）  前記第１のＳＭＦ、及び前記第２のＳＭＦが、１．３μｍ帯に零分散を有するＳＭＦである上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。
（９）  前記第１のＳＭＦ、及び前記第２のＳＭＦが、１００ｋｍ〜２００ｋｍであり、前記２つのＳＭＦをあわせた長さが２００ｋｍ〜４００ｋｍである上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。ビットレートにより伝送できる距離（上限が）が変わる。本実施例のようにビットレートが８０Ｇｂｐｓの場合は、２００ｋｍより伝送距離が短くなるほど容易になる。なお、このような長距離の伝送システムについては、好ましくは伝送ルートの途中にリピーター（光増幅器）が設けられる。
（１０）前記第１のＳＭＦが１００ｋｍ、前記第２のＳＭＦが、１０６ｋｍである上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。これは実施例において、実際に使用したファイバの分散特性から理論的に割り出された長さである。したがって使用するファイバの物理特性が異なれば、第１のＳＭＦ長を固定した場合、第２のＳＭＦ長を制御しなければならない。実際には、ＳＭＦ長は信号光の波長における２次分散値とＳＭＦ長の積が平衡するように定める。ＯＰＣ伝送の場合には第１のＳＭＦでの信号光波長と第２での波長が異なるため、それぞれの波長において、２次分散値と距離の積が平衡するようにＳＭＦ長を定める。
（１１）  前記ＯＰＣが、半導体光増幅器（ＳＯＡ）を含む上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。
（１２）前記ＯＰＣは、連続光を発生する連続光光源と、前記光源から出力される光と同一の中心波長を有する信号光と前記第１の連続光光源から発生した連続光とを混合する合波器と、前記合波器で混合させた光が入力され、４光波混合現象が惹起されるＳＯＡとを含む、上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。
（１３）  前記ＯＰＣは、ＳＯＡを含み、前記光源から出力され前記第１のＳＭＦを経た信号光を前記ＯＰＣ中で４光波混合現象を引き起こし、当該光のスペクトルを反転させ、当該スペクトルが反転した光を第２のＳＭＦに出力する、上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。
（１４）  前記光源から出力される光が、中心波長１５６０ｎｍのパルス光であり、前記位相共役器には、中心波長１５６０ｎｍのパルス光と、中心波長１５５５ｎｍの連続光とが入力される上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。上記したように、これらの波長は、光ファイバ増幅器の増幅帯域や雑音特性および光学部品の波長特性を考慮に入れて設定し、実際に通信を確立した波長である。
（１５）  前記光源から出力された光は、ニオブ酸リチウム変調器により変調される上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。
（１６）  前記光源から出力された光は、エルビウム添加ファイバ増幅器により増幅される上記（１）に記載のＯＴＤＭ伝送システムである。
【０００６】
（１７）  上記（１）〜（１６）のいずれかに記載のＯＴＤＭ伝送システムを用いたＯＴＤＭ伝送方法である。
【０００７】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１に示されるように、本発明の第１の実施形態に係るＯＴＤＭ伝送システム１は、光源２と、前記光源から出力される光をＯＰＣに伝えるための第１のＳＭＦ３と、ＯＰＣ４と、前記ＯＰＣから出力された光を伝送するための第２のＳＭＦ５とを有するＯＴＤＭ伝送システムである。なお、図１に示されるように光を増幅するための光増幅器６、７、及び出力される光を観測するための自己相関器８が設けられることは、本発明の好ましい別の実施態様である。
【０００８】
（光源）
本発明のＯＴＤＭ伝送システムに用いられる光源２としては、好ましくはレーザモード同期レーザ、又はレーザモード同期半導体レーザである。
【０００９】
光源から出力される光は、さらに好ましくは、例えばモード同期されたパルス光であり、前記光源から出力される光の中心波長として好ましくは、１５６０ｎｍであり、光源から出力される光の周波数としては、好ましくは５ＧＨｚ〜１００ＧＨｚであり、より好ましくは７ＧＨｚ〜２０ＧＨｚであり、特に好ましくは、１０ＧＨｚである。
光源から出力される光としては、より具体的には、１０ＧＨｚモード同期半導体レーザにより発生された中心波長が１５６０ｎｍ、パルス幅が３．５ｐｓのパルス光が挙げられる。実施例においては、ＳＯＡを位相共役器として用いた。例えば、高非線形ファイバを位相共役器の光非線形媒質として用いた場合、伝送距離を短縮すれば３２０Ｇｂｐｓを越える伝送が可能になると考えられる。
【００１０】
（シングルモードファイバ）
シングルモードファイバ（ＳＭＦ）としては、光を伝送できるＳＭＦであれば特に限定されるものではない。ＳＭＦとしては、第１のＳＭＦ、及び第２のＳＭＦが、１．３μｍ帯に零分散を有するＳＭＦが挙げられる。本発明のＯＴＤＭ伝送システムにおいては、伝送路にＯＰＣを設けたことにより４光波混合現象を惹起し、１．３μｍ帯に零分散を有するＳＳＭＦを用いて、１．５５  μｍ帯のＯＴＤＭ信号を伝送することが可能となる。
【００１１】
ＳＭＦとしては、例えば、第１のＳＭＦ、及び第２のＳＭＦのいずれか又は両方が、Ａｅｆｆ（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ａｒｅａ：  コアの実効断面積）として１１０±１０μｍ２の有効コアをもつＳＭＦを用いてもよい。非線形性は光強度（密度）に比例するため、このようなコア拡大ＳＭＦであれば、光パワーが光ファイバの中心に集中しないようにコアの断面積を拡大することによって、非線形が起きにくい。ただし、コア拡大ＳＭＦを用いなくとも非線形を起さずに伝送することできる。
【００１２】
ＳＭＦの長さは、好ましくは、第１のＳＭＦ、及び第２のＳＭＦのいずれか又は両方が、１００ｋｍ〜１０００ｋｍであり、前記２つのＳＭＦをあわせた長さが２００ｋｍ〜２０００ｋｍであり、より好ましくは第１のＳＭＦ、及び第２のＳＭＦのいずれか又は両方が、１００ｋｍ〜２００ｋｍであり、前記２つのＳＭＦをあわせた長さが２００ｋｍ〜４００ｋｍであり、特に好ましくは第１のＳＭＦが１００ｋｍ、第２のＳＭＦが、１０６ｋｍである。本発明のＯＴＤＭ伝送システムによれば、分散を補償して長距離にわたる情報伝送が可能となる。なお、第一のファイバ長と分散値が既知、信号光波長、ＯＰＣ内のＣＷ光波長が決まれば、最適な第２のファイバ長が決定する。上記したように、これらの波長は、光ファイバ増幅器の増幅帯域や雑音特性および光学部品の波長特性を考慮に入れて設定し、実際に通信を確率した波長である。
【００１３】
（光位相共役器）
光位相共役器（ＯＰＣ）は、４光波混合現象により位相共役光を出力できるものであれば特に限定されるものではなく、公知のＯＰＣを用いることができる。
ＯＰＣとしては、例えばＳ．  Ｗａｔａｎａｂｅ，  Ｔ．  Ｎａｉｔｏ，  ａｎｄ  Ｔ．  Ｃｈｉｋａｍａ，  ”Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ａ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  ｆｉｂｅｒ  ｂｙ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ，”  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｌｅｔｔ．，  １９９３，  ５，  （１），  ｐ．  ９２−９５．、及びＲ．  Ｍ．  Ｊｏｐｓｏｎ，  Ａ．  Ｈ．  Ｇｎａｕｃｋ  ａｎｄ  Ｒ．  Ｍ．  Ｄｅｒｏｓｉｅｒ，  ”Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｆｉｂｒｅ  ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｂｙ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ，”  ＩＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．  Ｌｅｔｔ．，  １９９３，  ２９，  （７），  ｐ．  ５７６−５７８．に記載されるように光ファイバを用いた構成であってもよく、Ｍ．  Ｃ．  Ｔａｔｈａｍ，  Ｇ．  Ｓｈｅｒｌｏｃｋ，  ａｎｄ  Ｌ．  Ｄ．  Ｗｅｓｔｂｒｏｏｋ，  ”Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｆｉｂｒｅ  ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｂｙ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｌａｓｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，”  ＩＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．  Ｌｅｔｔ．，  １９９３，  ２９，  （２１），  ｐｐ．  １８５１−１８５２、及びＵ．  Ｆｅｉｓｔｅ，  Ｒ．  Ｌｕｄｗｉｇ，  Ｃ．  Ｓｃｈｍｉｄｔ，  Ｅ．  Ｄｉｅｔｒｉｃｈ，  Ｓ．  Ｄｉｅｚ，  Ｈ．  Ｊ．  Ｅｈｒｋｅ，  Ｅ．  Ｐａｔｚａｋ，  Ｈ．  Ｇ．  Ｗｅｂｅｒ，  ａｎｄ  Ｔ．  Ｍｅｒｋｅｒ，  ”８０−Ｇｂ／ｓ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  １０６−ｋｍ  ｓｔａｎｄａｒｄ−ｆｉｂｅｒ  ｕｓｉｎｇ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｓａｇｎａｃ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ，”  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｌｅｔｔ．，  １９９９，  １１，  （８），  ｐｐ．  １０６３−１０６５に記載されているようにＳＯＡを用いたものであってもよい。これらのうちで、ＯＰＣとしては、ＳＯＡを用いたものが、小型である、軽量である、安価である、安定性に優れるといった観点から望ましい。
【００１４】
ＯＰＣに用いられるＳＯＡとしては、位相共役光を発生させるための非線形媒質を含むものが挙げられる。ＳＯＡとしては、応用物理  第６３巻  第１２号  ｐｐ１２１９−１２２６（１９９４年）に記載されているような光ファイバ、バルク型ＳＯＡ、多重量子井戸ＳＯＡなど公知のＳＯＡを用いることができる。これらのなかでも、ＳＯＡとして、偏波無依存バルク型ＳＯＡが好ましい。
本発明において、具体的に用いたＳＯＡは、応用光電製ＳＯＡである。
【００１５】
本発明のＯＰＣの例としては、図２に示すように連続光を発生する連続光光源１１と、光源から出力される光と同一の中心波長を有する信号光と前記第１の連続光光源から発生した連続光とを混合する合波器１２と、合波器で混合させた光が入力され、４光波混合現象が惹起されるＳＯＡ１３とを含むものが挙げられる。また、好ましくは光増幅器１５と合波器１２との間には、光フィルタ１６が設けられ、光増幅器１４と合波器１２との間には光フィルタ１７が設けられる。光フィルタ１６としては、好ましくは光フィルタは帯域フィルタで中心波長１５６０ｎｍ、帯域幅５ｎｍのものであり、光フィルタ１７としては、好ましくは中心波長１５５５ｎｍ、帯域幅１ｎｍのものである。このようなＯＰＣによれば、光源から出力され前記第１のＳＭＦを経て前記ＯＰＣに入力された光に４光波混合現象を惹起し、当該光のスペクトルを反転させ、当該スペクトルが反転した光が第２のＳＭＦから出力される。なお、図２に示すように、エルビウム添加ファイバ増幅器などの光増幅器が連続光源の下流１４、及び／又は信号光を増幅する位置１５に設置されているものは本発明の好ましい別の実施態様である。
【００１６】
合波器は、ひとつまたはそれ以上の光通信路からの光を、ひとつ又はそれ以上の光通信路に混合又は分配することができるものであれば、特に限定されるものではない。合波器としては、ハーフミラー、偏光ビームスプリッターなどのビームスプリッター、ファイバ型結合器など公知の合波器を用いることができる。
【００１７】
このようなＯＰＣを用いたＯＴＤＭ伝送システムとして、具体的には光源から出力される光が、中心波長１５６０ｎｍのパルス光であり、位相共役器には、中心波長１５６０ｎｍの連続光と、中心波長１５５５ｎｍの連続光とが入力されるものが挙げられる。このような光を用いた系であれば望ましい位相共役光を得ることができる。上記したように、これらの波長は、光ファイバ増幅器の増幅帯域や雑音特性および光学部品の波長特性を考慮に入れて設定し実際に通信を確率した波長である。
【００１８】
（４光波混合現象）
以下、４光波混合現象について説明する。
波長の異なる２つの光（強い光をポンプ光（周波数ｆｐ）、弱い光をプローブ光（周波数ｆｑ））を非線形媒質の中に注入すると、ポンプ光を中心として、プローブ光とは対象の周波数位置に、新たな光（シグナル光（周波数ｆｓ））が出力する。これらの周波数には、ｆｓ＝２ｆｐ−ｆｑの関係がある。ポンプ光とプローブ光とのビートによりポンプ光が変調され、シグナル光が発生する。これら４つの光波（ポンプ光は二度登場するので２つと数える。）が関与する光混合現象が、４光波混合現象と呼ばれる現象である。４光波混合が生ずるためには、２つの入力光の差周波数ｆｄ＝ｆｐ−ｆｑに非線形効果が応答しなければならない。ｆｄが数ＧＨｚ以下の場合、主要な光非線形効果は、バンド間遷移によるキャリア数の変化である。この周波数領域を近縮退４光波混合（ＮＤＦＷＭ）とよぶ。ｆｄが更に大きくなると、もはやキャリア数の変化は追随しなくなり、バンド内緩和を期限とする非線形効果が主要なメカニズムとなる。ｆｄが数１００ＧＨｚから数ＴＨｚの領域を、高非縮退４光波混合（ＨＮＤＦＷＭ）とよぶ。
【００１９】
連続光（ポンプ光）の波長としては、好ましくは、１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍであり、より好ましくは１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍであり、更に好ましくは、１５５０ｎｍ〜１５６０ｎｍである。連続光の強度としては、好ましくは２３〜２６ｄＢｍである。ＦＷＭの変換効率は連続ポンプ光の強度の２乗に比例し、信号光の強度に比例する。しかしながら、信号光強度を上げるとＳＯＡ特有のパターン効果により変換光が劣化する為に強度を強くできない。したがって、効率を上げるためにはポンプ光強度を上げなければならないが、上げすぎるとＳＯＡが破壊される。そこで、ポンプ光の強度として上記の範囲が好ましい。
【００２０】
（入力信号光）
本発明の位相共役器に入力される入力信号光としては、光通信に用いられる光信号であれば、特に限定されるものではなく、公知の光を用いることができ、好ましくは、周波数変動が小さい信号であり、より好ましくは、ＩＴＵグリッドに一致している信号である。光の強度して、好ましくは−３ｄＢｍ〜３ｄＢｍであり、より好ましくは−１ｄＢｍ〜３ｄＢｍであり、更に好ましくは０ｄＢｍ〜３ｄＢｍである。
【００２１】
（光変調器）
光源から出力された光は、好ましくはニオブ酸リチウム（ＬＮ）変調器により変調される。ＬＮ変調器は、強度変調器、位相変調器、偏波変調器などがある。変調器が用いている基本現象は、電気光学効果であり、電気光学効果は、媒質に電圧が加えられると媒質の屈折率が変化する現象である。屈折率の変化は、その媒質を通過する光の位相変化に変換される。この電気光学効果をそのまま用いたものが位相変調器である。
【００２２】
（光増幅器）
光源から出力された光は、好ましくはエルビウム添加ファイバ増幅器により増幅される。すなわち、光源から出力された光が光増幅器により増幅された後にＯＰＣに伝送されることは本発明の好ましい実施の態様である。このような光増幅器としては、半導体レーザ増幅器、光ファイバ増幅器が挙げられ、これらのなかでもより好ましくは、光ファイバ増幅器であり、更に好ましくは、エルビウム添加ファイバ増幅器（ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｅｒ：ＥＤＦＡ）である。ＥＤＦＡは、増幅可能な帯域幅も広く、１．５５μｍ帯で、０．０３μｍ以上の増幅帯域が得られている。これを周波数帯域に換算すると約３．７ＴＨｚにもなる。また、ＥＤＦＡは、入射光の偏派面に依存しないという利点も有する。なお、光ファイバ通信では、一般的に１．５５μｍ帯が用いられるため、光増幅器としては、ＥＤＦＡが好ましいが、１．３３μｍ帯を用いた光通信においては、ネオジウム添加ファイバ増幅器が好ましい。
本発明で具体的に用いた光増幅器は、ＩＰＧＬａｓｅｒ製ＥＡＤ−４０Ｃ及びＥＡＤ−５００Ｃである。
【００２３】
（光時分割多重化）
光時分割多重（ＯＴＤＭ）化とは、以下のような通信多重化方法である。まず、アナログ信号を符号器によってあらかじめデジタル信号（パルス）に変換しておく。変換したパルスを、チャンネルごとに時間位置をずらして、パルスが重ならないように配列する。時間位置を基準にし、もとのパルス数列の何倍になるかで多重化数が決定される。送信側が各光信号を一定時間間隔で分割して送信すると、受信側はそれぞれの回線ごとの信号をもとにもどす。ＯＴＤＭは、このようにして多大な情報を伝送する技術である。
【００２４】
本発明の高非線形耐力ＯＴＤＭ伝送システムは、大パワーで信号を送っても信号光の劣化が小さい（パルスの時間的な延びが小さい）、すなわち高品位の信号を送ることができる。時間的な分散が小さいので、タイムスロットも小さくて済む。そこで、本発明の高非線形耐力ＯＴＤＭ伝送システムでは、ＯＴＤＭ化通信が可能になる。
【００２５】
【実施例】
（実施例１）図１に、実施例１の実験系である中距離ＯＰＣを用いた伝送システムの概略図を示す。
図１に示されるように、この実施例ではＯＰＣ伝送装置として、光位相混合器として上記の非特許文献１に記載されるような光位相ＳＯＡ、伝送ラインとして２００ｋｍの標準的なＳＭＦを用いた。１０ＧＨｚモード同期半導体レーザにより発生された１５６０ｎｍのガウス形のフーリエ限界（フーリエ・トランスフォーム・リミテッド）３．５ｐｓ光パルスを伝送光信号として用いた。伝送ファイバの中間点で、信号パルスの光スペクトルは１５５０−ｎｍに波長シフトし、ＳＯＡの中で４光波混合に基づく光位相混合器を用いてスペクトルを反転させた。その後、伝送された光パルスを自己相関器（オートコリレータ）と光スペクトル分析器（スペクトラムアナライザ：分光器）を用いて測定した。１５５０ｎｍにおいてＳＭＦの分散と分散スロープは、各々−１６．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍおよび０．０５７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍであった。ＳＭＦの中の二次分散を補償するために、前半と後半のファイバ内の二次分散ファイバ長さとの積を平衡させた。図４〜図６に、パルス幅拡大度（パルスブロードニングファクター）、パルス波形（オートコリレーション）、および光スペクトルに対する伝送パワーの影響を示す。
【００２６】
（比較例１）
図３に示されるようにＮＤＦ設定の伝送ラインとして、２００ｋｍのファイバ（３６．７ｋｍのＳＭＦと１３．３ｋｍのＮＤＦを４組）系伝送システムを用いて実験を行った。この伝送システムは、光源２２として、１５３５．８ｎｍのガウス形の２．９ｐｓ光パルス１０ＧＨｚレーザモード同期半導体レーザを用い、増幅器２３、２４としてＥＤＦＡを、ＳＭＦ２５、２６、２７、２８として、Ａｅｆｆ：１１０±１０μｍ２の有効コアをもつＳＭＦを用いた。１つのスパン（ＳＭＦ＋ＮＤＦ）のゼロ分散波長と分散スロープは、１５３５．８ｎｍにおいて各々１５３２．７ｎｍおよび０．００９ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍであった。図中２９〜３２は、ＮＤＦを表し、３３は自己相関器を表す。
【００２７】
図４に、伝送後のパルス幅拡大率を示す。図中黒丸は、実施例１のパルス幅拡大率を表し、白丸は比較例１のパルス幅拡大率を表す。図４から実施例１及び比較例１ともにパルス幅拡大率が１を越えており、パルス幅は伝送により拡大することがわかる。しかしながら、そのパルス幅拡大率は、実施例１の方が比較例１に比べて小さい。このことから、ＯＰＣを用いた伝送システムでは、ＮＤＦを用いた伝送システムに比べてパルスの分散を抑制できることがわかる。なお、パルス幅拡大率は、伝送前の初期パルス幅を用いて規格化されている。
【００２８】
図５に、伝送力を変化させたときの時間領域でのパルス波形の変化を示す。図５（ａ）は、比較例１におけるパルス波形の変化を示し、図５（ｂ）は、実施例１におけるパルス波形の変化を示す。図中ＢｔｏＢは、バックトゥバック、すなわち伝送前の信号のパルス波形を表す。実施例１、比較例１とも伝送前の信号のパルス波形に比べてパルス波形が広がっている。しかしながら、実施例１のもの（図５（ｂ））は、比較例１のもの（図５（ａ））に比べて、伝送力によらず一定のパルス波形を維持しており、伝送前のパルス波形からのずれも少ない。
【００２９】
図６に、伝送力を変化させたときの波長領域でのパルス波形の変化を示す。図６（ａ）は、比較例１におけるパルス波形の変化を示し、図６（ｂ）は、実施例１におけるパルス波形の変化を示す。図６から、実施例１のものの方が、比較例１のものに比べてパルス波形の変化が少ないことがわかる。
【００３０】
以上より、ＯＰＣが使われている実施例１は、パルス幅拡大度はほとんど変化しない。しかし、パルスの波形は初期のパルスに比較すると変化している。これは、ＯＰＣは分散を補償できないためファイバ内の三次分散によるものであると考えられる。逆に、ＮＤＦが使われている比較例１は、パルス幅拡大度とスペクトルが変化して、伝送パワーが５ｄＢｍを超えるとパルスは時間的に裾を引くよう（台形状）になる。これらの結果はＳＰＭ効果により生じると考えれらる。一方、ＯＰＣを使うと非線形性の影響は見られない。
結論として、ＯＰＣはファイバ内の非線形性を補償できるため、中距離ＯＰＣ伝送ラインの非線形性に関して大きい耐力をもつことが分かった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、伝送路の非線形性により劣化した信号を補償できる伝送システムを提供することができる。
本発明によれば、１．３μｍ帯に零分散を有するスタンダードＳＳＭＦを用い、１．５５  μｍ帯のＯＴＤＭ信号を伝送するための伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るＯＴＤＭ伝送システムの概略を示す図である。
【図２】図２は、本発明のＯＰＣの例を示す概略図である。
【図３】図３は、比較例１におけるＮＤＦを用いたＯＴＤＭ伝送システムの概略を示す図である。
【図４】図４は、伝送後のパルス幅拡大率を示す図である。
【図５】図５は、伝送力を変化させたときの時間領域でのパルス波形の変化を示す図である。図５（ａ）は、比較例１におけるパルス波形の変化を示し、図５（ｂ）は、実施例１におけるパルス波形の変化を示す。
【図６】図６は、伝送力を変化させたときの波長領域でのパルス波形の変化を示す図である。図６（ａ）は、比較例１におけるパルス波形の変化を示し、図６（ｂ）は、実施例１におけるパルス波形の変化を示す。
【符号の説明】
１  ＯＴＤＭ伝送システム
２  光源
３  第１のシングルモードファイバ（ＳＭＦ）
４  光位相共役器（ＯＰＣ）
５  第２のシングルモードファイバ（ＳＭＦ）
６  光増幅器
７  光増幅器
８  自己相関器
１１  連続光光源
１２  光結合器
１３  半導体光増幅器（ＳＯＡ）
１４  光増幅器
１５  光増幅器
１６  光フィルタ
１７  光フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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