(57)【要約】【課題】  プリチャープ効果を用いて、光ファイバの波長分散による伝送特性劣化を改善する高速光伝送システム及び高速光伝送方法を提供する。【解決手段】  高速光伝送システム及び高速光伝送方法において、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を通常のＳＭＦ（ゼロ分散波長が１．３μｍにあるもの）よりも短波長側にシフトさせた単一モード光ファイバを伝送路として用い、プリチャープ効果を発生させることにより、広い波長領域において、伝送特性劣化を改善し、高速光伝送を実現する。【選択図】  図１
2007068077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長以下の一定波長の光を変調して出力する光源と、変調された前記光を伝送する伝送路とを有する高速光伝送システムにおいて、
前記一定波長に対する波長分散が正常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長よりも短波長側にシフトさせた単一モード光ファイバを、前記伝送路に用いることを特徴とする高速光伝送システム。
【請求項２】
一定波長の光を出力する光源と、出力された前記光を変調する変調器と、変調された前記光を伝送する伝送路とを有する高速光伝送システムにおいて、
前記一定波長が所定波長以下である場合、前記所定波長以下の該一定波長に対する波長分散が正常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長よりも短波長側にシフトさせた単一モード光ファイバを、前記伝送路として用い、
前記一定波長が前記所定波長より大きい場合、前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、前記所定波長より大きい該一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長近傍にシフトさせた単一モード光ファイバを、前記伝送路として用いることを特徴とする高速光伝送システム。
【請求項３】
所定波長以下の一定波長の光を出力する光源と、出力された前記光を変調する変調器と、変調された前記光を伝送する伝送路とを有する高速光伝送システムにおいて、
前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、前記一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバを、前記伝送路として用いることを特徴とする高速光伝送システム。
【請求項４】
所定波長より大きい一定波長の光を出力する光源と、出力された前記光を変調する変調器と、変調された前記光を伝送する伝送路とを有する高速光伝送システムにおいて、
前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、前記一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、単一モード光ファイバ又はホールアシスト型の単一モード光ファイバを、前記伝送路として用いることを特徴とする高速光伝送システム。
【請求項５】
光源から所定波長以下の一定波長の光を変調して出力する際、
伝送路として、前記一定波長に対する波長分散が正常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長よりも短波長側にシフトさせた単一モード光ファイバを用いて、変調された前記光を伝送することを特徴とする高速光伝送方法。
【請求項６】
光源から一定波長の光を出力し、出力された前記光を変調器により変調して出力する際、
前記一定波長が所定波長以下である場合、伝送路として、前記所定波長以下の該一定波長に対する波長分散が正常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長よりも短波長側にシフトさせた単一モード光ファイバを用いて、変調された前記光を伝送し、
前記一定波長が前記所定波長より大きい場合、前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、伝送路として、前記所定波長より大きい該一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長近傍にシフトさせた単一モード光ファイバを用いて、変調された前記光を伝送することを特徴とする高速光伝送方法。
【請求項７】
光源から所定波長以下の一定波長の光を出力し、出力された前記光を変調器により変調して出力する際、
前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、伝送路として、前記一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバを用いて、変調された前記光を伝送することを特徴とする高速光伝送方法。
【請求項８】
光源から所定波長より大きい一定波長の光を出力し、出力された前記光を変調器により変調して出力する際、
前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、伝送路として、前記一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、単一モード光ファイバ又はホールアシスト型の単一モード光ファイバを用いて、変調された前記光を伝送することを特徴とする高速光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速光伝送システム及び高速光伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光ファイバの波長分散による伝送特性劣化の改善方策の１つとして、プリチャープ効果を用いた方式が知られている（非特許文献１）。しかしながら、これまでプリチャープ効果の利用は通常のシングルモードファイバ（ＳＭＦ）、分散シフトファイバ、そして、負分散ファイバ等に限られていた（非特許文献２、非特許文献３）。
【０００３】
【非特許文献１】Govind P. Agrawal, "Fiber-Optic Communication"第２版, Wiley-interscience, 1997, p.428-p.431
【非特許文献２】T. Kondo et al., "Single-mode fiber data transmission using 1.2μm band GaInAs/GaAs surface emitting laser", Technical Digest of Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2002), paper 10C2-3, 2002.
【非特許文献３】T. Okuno et al., "Negative dispersion-flattened fiber for full-spectrum signal transmission in metropolitan networks", Technical Digest of Optical Fiber Communications Conference (OFC 2004), paper TuB7, 2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記光ファイバのカットオフ波長は、約１．２〜１．３μｍであるため、それよりも長波長側、例えば、波長１．２μｍ，１．３μｍ、１．５５μｍ等で報告されており、それより短波長側では実現できなかった。
【０００５】
一方、カットオフ波長が１．２μｍ以下の短波長域となる光ファイバとして、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）、フォトニックバンドギャップファイバ（ＰＢＧＦ）等の空孔を有する光ファイバが知られている。又、カットオフ波長を短波長側にシフトさせたカットオフシフト単一モード光ファイバもある。ところが、これまでのチャープ効果の利用は、正常分散領域に限られていた（非特許文献２、３参照）。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、プリチャープ効果を用いて、光ファイバの波長分散による伝送特性劣化を改善する高速光伝送システム及び高速光伝送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する第１の発明に係る高速光伝送システムは、
所定波長以下の一定波長の光を変調して出力する光源と、変調された前記光を伝送する伝送路とを有する高速光伝送システムにおいて、
前記一定波長に対する波長分散が正常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長よりも短波長側にシフトさせた単一モード光ファイバを、前記伝送路に用いることを特徴とする。
【０００８】
第１の発明に係る高速光伝送システムにおいて、光の波長が所定波長以下である場合（短波長の場合）、光を変調して出力する上記光源（直接変調方式の光源）のチャープパラメタＣは負であり、正常分散領域における上記光ファイバの群速度分散β2は正であるため、プリチャープ条件β2Ｃ＜０を満たし、高速光伝送システムにおいて、プリチャープ効果を利用することができる。なお、カットオフ波長のシフト量としては、通常の単一モード光ファイバのゼロ分散波長１．３μｍよりも短波長側にシフトさせればよい。
【０００９】
上記課題を解決する第２の発明に係る高速光伝送システムは、
一定波長の光を出力する光源と、出力された前記光を変調する変調器と、変調された前記光を伝送する伝送路とを有する高速光伝送システムにおいて、
前記一定波長が所定波長以下である場合、前記所定波長以下の該一定波長に対する波長分散が正常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長よりも短波長側にシフトさせた単一モード光ファイバを、前記伝送路として用い、
前記一定波長が前記所定波長より大きい場合、前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、前記所定波長より大きい該一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長近傍にシフトさせた単一モード光ファイバを、前記伝送路として用いることを特徴とする。
【００１０】
第２の発明に係る高速光伝送システムにおいて、光の波長が所定波長以下である場合（短波長の場合）、上記変調器（外部変調方式の変調器）のチャープパラメタＣは負であり、正常分散領域における上記光ファイバの群速度分散β2は正であるため、プリチャープ条件β2Ｃ＜０を満たす。又、光の波長が所定波長より大きい場合（長波長の場合）、上記変調器（外部変調方式の変調器）により光の位相をπずらすと、そのチャープパラメタＣは正となり、異常分散領域における上記光ファイバの群速度分散β2は負であるため、プリチャープ条件β2Ｃ＜０を満たす。従って、単一モード波長領域の全域に渡って、高速光伝送システムにおいて、プリチャープ効果を利用することができる。
【００１１】
上記課題を解決する第３発明に係る高速光伝送システムは、
所定波長以下の一定波長の光を出力する光源と、出力された前記光を変調する変調器と、変調された前記光を伝送する伝送路とを有する高速光伝送システムにおいて、
前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、前記一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバを、前記伝送路として用いることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明に係る高速光伝送システムにおいて、光の波長が所定波長以下である場合（短波長の場合）、上記変調器（外部変調方式の変調器）により光の位相をπずらすと、そのチャープパラメタＣは正となり、異常分散領域における上記光ファイバの群速度分散β2は負であるため、プリチャープ条件β2Ｃ＜０を満たし、高速光伝送システムにおいて、プリチャープ効果を利用することができる。
【００１３】
上記課題を解決する第４の発明に係る高速光伝送システムは、
所定波長より大きい一定波長の光を出力する光源と、出力された前記光を変調する変調器と、変調された前記光を伝送する伝送路とを有する高速光伝送システムにおいて、
前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、前記一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、単一モード光ファイバ又はホールアシスト型の単一モード光ファイバを、前記伝送路として用いることを特徴とする。
【００１４】
第４の発明に係る高速光伝送システムにおいて、光の波長が所定波長より大きい場合（長波長の場合）、上記変調器（外部変調方式の変調器）により光の位相をπずらすと、そのチャープパラメタＣは正となり、異常分散領域における上記光ファイバの群速度分散β2は負であるため、プリチャープ条件β2Ｃ＜０を満たし、高速光伝送システムにおいて、プリチャープ効果を利用することができる。
【００１５】
上記課題を解決する第５の発明に係る高速光伝送方法は、
光源から所定波長以下の一定波長の光を変調して出力する際、
伝送路として、前記一定波長に対する波長分散が正常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長よりも短波長側にシフトさせた単一モード光ファイバを用いて、変調された前記光を伝送することを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第６の発明に係る高速光伝送方法は、
光源から一定波長の光を出力し、出力された前記光を変調器により変調して出力する際、
前記一定波長が所定波長以下である場合、伝送路として、前記所定波長以下の該一定波長に対する波長分散が正常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長よりも短波長側にシフトさせた単一モード光ファイバを用いて、変調された前記光を伝送し、
前記一定波長が前記所定波長より大きい場合、前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、伝送路として、前記所定波長より大きい該一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバ又はカットオフ波長を前記所定波長近傍にシフトさせた単一モード光ファイバを用いて、変調された前記光を伝送することを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第７の発明に係る高速光伝送方法は、
光源から所定波長以下の一定波長の光を出力し、出力された前記光を変調器により変調して出力する際、
前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、伝送路として、前記一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、空孔を有する単一モード光ファイバを用いて、変調された前記光を伝送することを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第８の発明に係る高速光伝送方法は、
光源から所定波長より大きい一定波長の光を出力し、出力された前記光を変調器により変調して出力する際、
前記変調器により前記光の位相をπずらすと共に、伝送路として、前記一定波長に対する波長分散が異常分散領域にある、単一モード光ファイバ又はホールアシスト型の単一モード光ファイバを用いて、変調された前記光を伝送することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、プリチャープ効果により、高速光伝送において制限されていた光伝送距離、伝送速度を改善し、波長分散による伝送品質劣化を抑制した高速光伝送システム及び高速光伝送方法を提供することができる。特に、ＰＣＦやＰＢＧＦ等の空孔を有する光ファイバを用いることにより、従来の光ファイバでは実現できない広い波長領域での高速光伝送システム及び高速光伝送方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る高速光伝送システム及び高速光伝送方法においては、例えば、ＰＣＦ（フォトニック結晶ファイバ）やＰＢＧＦ（フォトニックバンドギャップファイバ）等の空孔を有する光ファイバ、又は、カットオフ波長を１．２μｍ以下の短波長側にシフトさせたカットオフシフト単一モード光ファイバ等を伝送媒体として用いる。
【００２１】
そして、これらの光ファイバが単一モード領域となる波長で発光するＤＦＢ−ＬＤ（Distributed feedback laser diode）、ＦＰ−ＬＤ（Fabry Perot laser diode）、そして面発光レーザ（VCSEL : Vertical Cavity-Surface Emitting Laser）を光源として用い、直接変調あるいは外部変調（外部変調器としてはＬＮ（Lithium Niobate）変調器やＥＡ（Electro-Absorption）変調器を用いる。）により、β2Ｃ＜０（ここで、β2は群速度分散、Ｃはチャープパラメタ）を実現し、プリチャープ効果を発生させて、波長分散による伝送距離制限あるいは伝送速度制限の改善を実現する伝送速度１Ｇｂ／ｓ以上の高速光伝送を可能とする。
【００２２】
ここで、直接変調の場合には、チャープパラメタＣが負の値となるため、光ファイバが正常分散となる波長領域を用いる。
【００２３】
一方、外部変調の場合には、正常分散と異常分散の両方でプリチャープ効果を利用できる。例えば、ＺカットのＬＮ変調器を用いた場合には、チャープパラメタＣが約−０．７であるので、光ファイバが正常分散となる波長領域では通常の変調器の使用法でβ2Ｃ＜０が実現でき、異常分散の場合には変調器のＤＣバイアス電圧設定値を位相πだけずらすことにより、実効的にＣ＝＋０．７と正の値に変更することができ、β2Ｃ＜０を実現でき、プリチャープ効果を利用できる。但し、ＤＣバイアス電圧設定値を位相πだけずらした場合には、符号誤り率測定器において、受信信号極性の反転という補正が必要となる。
【００２４】
従って、外部変調器を用いた場合には、単一モード波長領域の全域にわたってプリチャープ効果を用いた伝送特性の改善を実現できる。ＰＣＦやＰＢＧＦ等の空孔を有する光ファイバは広帯域な単一モード領域を持つので、本方法により、例えば、可視光域から赤外光域までの広い波長域でプリチャープ効果を利用した高速光伝送を実現できる。一方、カットオフ波長を１．２μｍ以下の短波長側にシフトさせたカットオフシフト単一モード光ファイバでは、カットオフ波長よりもずっと長波長側では曲げ損失が著しく大きくなるためＰＣＦ等の空孔を有する光ファイバよりも利用できる波長領域は狭くなってしまう。
【００２５】
高速光伝送において、プリチャープ効果により、波長分散による伝送距離制限、伝送速度制限を改善するためには、波長域、使用波長域でのファイバの分散特性、変調方式の観点から、以下のような場合分けを考慮する必要がある。
【００２６】
（１）波長域が短波長、分散特性が正常分散であり、外部変調方式を用いる場合
（２）波長域が短波長、分散特性が異常分散であり、外部変調方式を用いる場合
（３）波長域が長波長、分散特性が異常分散であり、外部変調方式を用いる場合
（４）波長域が短波長、分散特性が正常分散であり、直接変調方式を用いる場合
【００２７】
以下、上記場合分けに応じた実施形態例を示して、本発明に係る高速光伝送システム及び高速光伝送方法を説明する。
【００２８】
＜第１実施形態＞
（１）波長域が短波長、分散特性が正常分散であり、外部変調方式を用いる場合
本実施形態では、外部変調方式を用いる場合において、波長域が短波長域(波長が約１．３μｍ以下)であり、波長分散が正常分散であるときに、特定の光ファイバを用いることで、高速光伝送において、プリチャープ効果を発生させて、波長分散による伝送距離制限、伝送速度制限を改善するものである。本実施形態の場合、特定の光ファイバとして、ＰＣＦ又はＰＢＧＦ（実施例１）、カットオフシフトファイバ（実施例２）を用いることで、プリチャープ効果を発生させている。以下に、本実施形態における各実施例を説明する。
【実施例１】
【００２９】
本実施例の高速伝送システム及び高速伝送方法は、外部変調方式を用いる場合において、波長域が短波長域(波長が約１．３μｍ以下)、分散特性が正常分散であるとき、光ファイバをＰＣＦ又はＰＢＧＦとしたものである。
【００３０】
具体的には、外部変調方式としてＬＮ変調器を用い、伝送媒体である光ファイバとしてＰＣＦを用いている。図１が、測定のために構成した伝送系の構成図である。本実施例の高速伝送システム及び方法においては、波長１．０６４μｍのＣＷ光源１から出射した光を、偏波コントローラ２に通した後、ＬＮ変調器３で１０Ｇｂ／ｓのデータ信号列に変換する。ここで、プリチャープ効果を用いるためにチャープ係数Ｃが−０．７であるＺカットのＬＮ変調器３を用いた。なお、上記データ信号列は、パルスパタン発生器４のパルスパタン信号に基づき生成される。
【００３１】
そして、ＬＮ変調器３からの出力光を光増幅器５（例えば、イッテルビウム添加光ファイバ増幅器（YDFA : Ytterbium doped fiber amp1ifier））で増幅して、伝送路である長さ２４ｋｍのＰＣＦ６に入射する。ここで用いたＰＣＦ６のゼロ分散波長は、１．１８μｍであり、信号光の波長１．０６４μｍにおける群速度分散β2は、＋１２ｐｓ2／ｋｍ（波長分散Ｄ＝−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）となり、正常分散域となっている。２４ｋｍ伝送後、ＰＣＦ６からの出射光を受光器７で受け、符号誤り率測定器８（Error detector）で伝送特性である符号誤り率（BER : Bit error rate）を評価した。
【００３２】
図２は、上記伝送系の実験結果であり、波長１μｍという短波長域において、初めてプリチャープ効果を利用した伝送実験の結果である。黒丸は、Back-to-back（長さ０ｋｍの伝送に相当）でのＢＥＲを表し、白丸は、２４ｋｍ伝送後のＢＥＲを表している。図２のグラフからわかるように、ＢＥＲ＝１０-9において、約−０．５ｄＢの負のパワーペナルティ、即ち、ＢＥＲの改善がプリチャープ効果によって得られている。
【００３３】
このようにして、波長１．０６４μｍで波長分散が正常分散領域にあるＰＣＦを伝送媒体とし、チャープ係数Ｃ＝−０．７のＬＮ変調器を用いることにより、１０Ｇｂ／ｓの伝送速度で２４ｋｍ伝送後に、全分散量が−４８０ｐｓ／ｎｍあるにもかかわらず分散による伝送品質劣化は起こらず、逆に、約−０．５ｄＢの負のパワーベナルティ、即ち、ＢＥＲの改善がプリチャープ効果によって得られることがわかった。なお、ＰＣＦに代えて、ＰＢＧＦを用いるようにしてもよい。
【実施例２】
【００３４】
本実施例の高速伝送システム及び高速伝送方法は、外部変調方式を用いる場合において、波長域が短波長域(波長が約１．３μｍ以下)、分散特性が正常分散であるとき、光ファイバをカットオフシフトファイバとしたものである。
【００３５】
具体的には、外部変調方式としてＬＮ変調器を用い、伝送媒体である光ファイバとして、波長分散が正常分散領域にあるカットオフシフトファイバを用いており、図１の伝送系において、ＰＣＦ６の代わりに、カットオフシフトファイバを配置した構成である。本実施例の伝送系においても、実施例１における図２のグラフと略同等の結果が得られ、ＢＥＲの改善がプリチャープ効果によって得られることがわかった。
【００３６】
本実施形態（実施例１、２）に示した高速光伝送システム及び高速光伝送方法においては、外部変調方式を用いているため、その制御によって、チャープ係数を正負何れにも設定可能である。通常の制御を行う場合、チャープ係数Ｃは負の値（Ｃ＜０）となるため、プリチャープ効果を使用するための条件であるβ2Ｃ＜０を満足するためには、伝送路として使用するファイバが正常分散（β2＞０）であることが必要となる。又、通常のＳＭＦでは、そのカットオフ波長が１．２７μｍであるため、それ以下の短波長ではマルチモードになり、高速伝送ができなかったが、ＰＣＦ、ＰＢＧＦ、カットオフシフトファイバでは、短波長域でマルチモードの問題が発生することはないため、光ファイバとして、ＰＣＦ、ＰＢＧＦ、又は、カットオフシフトファイバを用いることで、短波長域で高速伝送を実現できる。つまり、本実施形態においては、伝送路として使用する光ファイバが、正常分散領域にあるＰＣＦ、ＰＢＧＦ、カットオフシフトファイバであればよい。
【００３７】
＜第２実施形態＞
（２）波長域が短波長、分散特性が異常分散であり、外部変調方式を用いる場合
本実施形態では、外部変調方式を用いる場合において、波長域が短波長域(波長が約１．３μｍ以下)であり、波長分散が異常分散であるときに、特定の光ファイバを用いることで、高速光伝送において、プリチャープ効果を発生させて、波長分散による伝送距離制限、伝送速度制限を改善するものである。本実施形態の場合、特定の光ファイバとして、ＰＣＦ又はＰＢＧＦ（実施例３）を用いることで、プリチャープ効果を発生させている。以下に、本実施形態における実施例を説明する。
【実施例３】
【００３８】
本実施例の高速伝送システム及び高速伝送方法は、外部変調方式を用いる場合において、波長域が短波長域(波長が約１．３μｍ以下)、分散特性が異常分散であるとき、光ファイバをＰＣＦ又はＰＢＧＦとしたものである。
【００３９】
具体的には、外部変調方式としてＬＮ変調器を用い、伝送媒体である光ファイバとして、分散特性が異常分散領域にあるＰＣＦを用いており、図１の伝送系において、ＰＣＦ６の代わりに、分散特性が異常分散領域にあるＰＣＦを配置した構成である。本実施例の伝送系においても、実施例１における図２のグラフと略同等の結果が得られ、ＢＥＲの改善がプリチャープ効果によって得られることがわかった。なお、分散特性が異常分散領域にあるＰＣＦに代えて、分散特性が異常分散領域にあるＰＢＧＦを用いるようにしてもよい。
【００４０】
本実施形態（実施例３）に示した高速光伝送システム及び高速光伝送方法においても、外部変調方式を用いているため、その制御によって、チャープ係数を正負何れにも設定可能であり、ＬＮ変調器におけるＤＣバイアス電圧を変更することにより、位相πだけずらして、チャープ係数Ｃを正の値（Ｃ＞０）としている。そのため、プリチャープ効果を使用するための条件であるβ2Ｃ＜０を満足するためには、伝送路として使用するファイバが異常分散（β2＜０）であることが必要となる。そして、短波長域において、異常分散を実現できる光ファイバは、ＰＣＦ、ＰＢＧＦのみであるため、本実施形態においては、伝送路として使用する光ファイバが、異常分散領域にあるＰＣＦ、ＰＢＧＦであればよく、短波長域で高速伝送を実現することができる。
なお、短波長域におけるＰＣＦ、ＰＢＧＦにおいて、異常分散を実現するには、空孔径や空孔間隔を適宜に設定すればよい。
【００４１】
＜第３実施形態＞
（３）波長域が長波長、分散特性が異常分散であり、外部変調方式を用いる場合
本実施形態では、外部変調方式を用いる場合において、波長域が長波長域(波長が約１．３μｍより大きい)であり、波長分散が異常分散であるときに、特定の光ファイバを用いることで、高速光伝送において、プリチャープ効果を発生させて、波長分散による伝送距離制限、伝送速度制限を改善するものである。本実施形態の場合、特定の光ファイバとして、ＰＣＦ又はＰＢＧＦ（実施例４）、カットオフシフトファイバ（実施例５）、ホールアシストファイバ（実施例６）、上記以外のＳＭＦ（実施例７）を用いることで、プリチャープ効果を発生させている。以下に、本実施形態における各実施例を説明する。
【実施例４】
【００４２】
本実施例の高速伝送システム及び高速伝送方法は、外部変調方式を用いる場合において、波長域が長波長域(波長が約１．３μｍより大きい)、分散特性が異常分散であるとき、光ファイバをＰＣＦ又はＰＢＧＦとしたものである。
【００４３】
具体的には、外部変調方式としてＬＮ変調器を用い、伝送媒体である光ファイバとして、分散特性が異常分散領域にあるＰＣＦを用いており、図１の伝送系において、ＰＣＦ６の代わりに、分散特性が異常分散領域にあるＰＣＦを配置した構成である。又、光増幅器５も、波長域に合わせて、長波長域に対応したものとする。本実施例の伝送系においても、実施例１における図２のグラフと略同等の結果が得られ、ＢＥＲの改善がプリチャープ効果によって得られることがわかった。なお、分散特性が異常分散領域にあるＰＣＦに代えて、分散特性が異常分散領域にあるＰＢＧＦを用いるようにしてもよい。
【実施例５】
【００４４】
本実施例の高速伝送システム及び高速伝送方法は、外部変調方式を用いる場合において、波長域が長波長域(波長が約１．３μｍより大きい)、分散特性が異常分散であるとき、光ファイバをカットオフシフトファイバしたものである。
【００４５】
具体的には、外部変調方式としてＬＮ変調器を用い、伝送媒体である光ファイバとして、分散特性が異常分散領域にあるカットオフシフトファイバを用いており、図１の伝送系において、ＰＣＦ６の代わりに、分散特性が異常分散領域にあるカットオフシフトファイバを配置した構成である。又、光増幅器５も、波長域に合わせて、長波長域に対応したものとする。本実施例の伝送系においても、実施例１における図２のグラフと略同等の結果が得られ、ＢＥＲの改善がプリチャープ効果によって得られることがわかった。
【００４６】
なお、カットオフシフトファイバを使用する場合、ゼロ分散波長がかなり短波長域にあるものについては、長波長域での曲げ損失が大きくなるため、あまり実用的でないが、例えば、カットオフ波長が１μｍ位のものであれば、長波長域での使用にも十分耐えられる程度の曲げ損失に抑えることができる。
【実施例６】
【００４７】
本実施例の高速伝送システム及び高速伝送方法は、外部変調方式を用いる場合において、波長域が長波長域(波長が約１．３μｍより大きい)、分散特性が異常分散であるとき、光ファイバをホールアシストファイバとしたものである。
【００４８】
具体的には、外部変調方式としてＬＮ変調器を用い、伝送媒体である光ファイバとして、分散特性が異常分散領域にあるホールアシストファイバを用いており、図１の伝送系において、ＰＣＦ６の代わりに、分散特性が異常分散領域にあるホールアシストファイバを配置した構成である。又、光増幅器５も、波長域に合わせて、長波長域に対応したものとする。本実施例の伝送系においても、実施例１における図２のグラフと略同等の結果が得られ、ＢＥＲの改善がプリチャープ効果によって得られることがわかった。
【００４９】
上記ホールアシストファイバは、通常のファイバと同様に、周囲より屈折率の高いコア部分を有するものであるが、さらに、クラッド部分に空孔を設けて特性改善を図ったものである。なお、ホールアシストファイバは、ＰＣＦ、ＰＢＧＦのように、ゼロ分散波長を短波長に設定することはできない。
【実施例７】
【００５０】
本実施例の高速伝送システム及び高速伝送方法は、外部変調方式を用いる場合において、波長域が長波長域(波長が約１．３μｍより大きい)、分散特性が異常分散であるとき、光ファイバを通常のＳＭＦ、つまり、上記ＰＣＦ、ＰＢＧＦ、カットオフシフトファイバ及びホールアシストファイバを除いたＳＭＦとしたものである。
【００５１】
具体的には、外部変調方式としてＬＮ変調器を用い、伝送媒体である光ファイバとして、分散特性が異常分散領域にあるＳＭＦを用いており、図１の伝送系において、ＰＣＦ６の代わりに、分散特性が異常分散領域にあるＳＭＦを配置した構成である。又、光増幅器５も、波長域に合わせて、長波長域に対応したものとする。本実施例の伝送系においても、実施例１における図２のグラフと略同等の結果が得られ、ＢＥＲの改善がプリチャープ効果によって得られることがわかった。
【００５２】
本実施形態（実施例４〜７）に示した高速光伝送システム及び高速光伝送方法においても、外部変調方式を用いているため、その制御によって、チャープ係数を正負何れにも設定可能であり、ＬＮ変調器におけるＤＣバイアス電圧を変更することにより、位相πだけずらして、チャープ係数Ｃを正の値（Ｃ＞０）としている。そのため、プリチャープ効果を使用するための条件であるβ2Ｃ＜０を満足するためには、伝送路として使用するファイバが異常分散（β2＜０）であることが必要となる。そして、長波長域において、異常分散を実現できる光ファイバであればよいので、本実施形態においては、伝送路として使用する光ファイバが、長波長域において異常分散領域にあるＰＣＦ、ＰＢＧＦ、カットオフシフトファイバ、ホールアシストファイバ及び上記以外の通常のＳＭＦファイバが使用可能であり、長波長域で高速伝送を実現することができる。
【００５３】
なお、本実施形態の実施例５〜７において、カットオフシフトファイバ、ホールアシストファイバ及び通常のＳＭＦファイバは、ゼロ分散波長が、ガラス材料のゼロ分散波長である１．３μｍより必ず長波長となるため、カットオフシフトファイバ、ホールアシストファイバ及び通常のＳＭＦファイバを用いると、１．３μｍ以上の長波長域において、必然的に異常分散となる。
【００５４】
＜第４実施形態＞
（４）波長域が短波長、分散特性が正常分散であり、直接変調方式を用いる場合
本実施形態では、直接変調方式を用いる場合において、波長域が短波長域(波長が約１．２μｍ以下)であり、波長分散が正常分散であるときに、特定の光ファイバを用いることで、高速光伝送において、プリチャープ効果を発生させて、波長分散による伝送距離制限、伝送速度制限を改善するものである。本実施形態の場合、特定の光ファイバとして、ＰＣＦ又はＰＢＧＦ（実施例８）、カットオフシフトファイバ（実施例９）を用いることで、プリチャープ効果を発生させている。以下に、本実施形態における各実施例を説明する。
【実施例８】
【００５５】
本実施例の高速伝送システム及び高速伝送方法は、直接変調方式を用いる場合において、波長域が短波長域(波長が約１．２μｍ以下)、分散特性が正常分散であるとき、光ファイバをＰＣＦ又はＰＢＧＦとしたものである。
【００５６】
具体的には、直接変調方式を用い、伝送媒体である光ファイバとして、分散特性が正常分散領域にあるＰＣＦを用いており、図１の伝送系において、ＬＮ変調器３を不要として、光源１側で直接変調してデータ列信号を生成するようにした構成である。本実施例の伝送系においても、実施例１における図２のグラフと略同等の結果が得られ、ＢＥＲの改善がプリチャープ効果によって得られることがわかった。なお、分散特性が正常分散領域にあるＰＣＦに代えて、分散特性が正常分散領域にあるＰＢＧＦを用いるようにしてもよい。
【実施例９】
【００５７】
本実施例の高速伝送システム及び高速伝送方法は、直接変調方式を用いる場合において、波長域が短波長域(波長が約１．２μｍ以下)、分散特性が正常分散であるとき、光ファイバをカットオフシフトファイバしたものである。
【００５８】
具体的には、直接変調方式を用い、伝送媒体である光ファイバとして、分散特性が正常分散領域にあるカットオフシフトファイバを用いており、図１の伝送系において、ＰＣＦ６の代わりに、分散特性が正常分散領域にあるカットオフシフトファイバを配置し、ＬＮ変調器３を不要として、光源１側で直接変調してデータ列信号を生成するようにした構成である。本実施例の伝送系においても、実施例１における図２のグラフと略同等の結果が得られ、ＢＥＲの改善がプリチャープ効果によって得られることがわかった。
【００５９】
本実施形態（実施例８、９）に示した高速光伝送システム及び高速光伝送方法においては、直接変調方式を用いており、この場合、通常、チャープ係数Ｃは負の値（−２〜−３等）となるため、プリチャープ効果を使用するための条件であるβ2Ｃ＜０を満足するためには、伝送路として使用するファイバが正常分散（β2＞０）であることが必要である。つまり、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、伝送路として使用する光ファイバが、正常分散であり、かつ、短波長域でマルチモードの問題が発生することはないＰＣＦ、ＰＢＧＦ、カットオフシフトファイバであればよく、光ファイバとして、ＰＣＦ、ＰＢＧＦ、又は、カットオフシフトファイバを用いることで、短波長域で高速伝送を実現できる。
【００６０】
以上説明したように、本発明に係る高速光伝送システム及び高速光伝送方法では、プリチャープ効果を利用して、伝送品質の劣化を防止するものであり、空孔を有する単一モード光ファイバあるいはカットオフ波長を通常のＳＭＦ（ゼロ分散波長が１．３μｍにあるもの）よりも短波長側にシフトさせた単一モード光ファイバ等において、プリチャープ効果を用いることにより、広い波長領域における高速光伝送を実現するものである。なお、チャープとは、高速変調時発生する光の波長ゆらぎのことであり、プリチャープとは、光ファイバ伝送時の分散特性により歪む波形を補正する方法のことである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明に係る高速光伝送システム及び高速光伝送方法の実施形態の一例を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明に係る高速光伝送システム及び高速光伝送方法による伝送特性の改善効果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
１：光源
２：偏波コントローラ
３：ＬＮ変調器
４：パルスパタン発生器
５：光増幅器
６：ＰＣＦ（フォトニック結晶ファイバ）
７：レシーバ
８：符号誤り率測定器
【図１】
2007068077.tif 000003
【図２】
2007068077.tif 000004