(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ伝送路の分散、高次分散による光パルスの波形歪みを補償する分散、高次分散補償方法において、
信号光パルスを２次分散を有する媒体中に伝搬させて線形チャープを保有する信号光パルスに変換すると共に、この線形チャープを保有する信号光パルスを位相変調器に入射し、この位相変調器において、信号光パルスの周波数の１倍、２倍、３倍、４倍…ｎ倍（ｎは正の整数）の周波数を持つｎ個の正弦波信号を合波した電気信号により位相変調して２次、３次、４次、５次分散による光パルスの波形歪みを補償することを特徴とする分散、高次分散補償方法。
【請求項２】
光ファイバ伝送路の分散、高次分散による光パルスの波形歪みを補償する分散、高次分散補償方法において、
信号光パルスを２次分散を有する媒体中に伝搬させて線形チャープを保有する信号光パルスに変換すると共に、この線形チャープを保有する信号光パルスをｍ段（ｍは正の整数）にわたって継続接続した位相変調器群に入力し、この継続接続された位相変調器群において、最終段を除く他の位相変調器には上記信号光パルスの周波数と同じ周波数の電気変調信号を印加し、最終段の位相変調器には繰り返し周波数が上記信号光パルスの１倍、２倍、３倍…，ｎ倍の正弦波を含む電気変調信号を印加して上記信号光パルスを位相変調することにより分散、高次分散を補償する分散、高次分散補償方法。
【請求項３】
Ａ．信号光パルスに線形チャープを与える２次分散印加光ファイバと、
Ｂ．この２次分散印加光ファイバによって線形チャープが与えられた信号光パルスの一部を分岐して取り出す光カプラと、
Ｃ．この光カプラで取り出した信号光パルスから、この信号光パルスに同期したクロックを抽出するクロック抽出器と、
Ｄ．このクロック抽出器で抽出したクロックをｎ個（ｎは２以上の正の整数）の正弦波信号に分岐する第１デバイダと、
Ｅ．この第１デバイダで分岐したｎ個の正弦波信号の中のｎ−１個の信号の周波数を上記信号光パルスの周波数の２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数に変換するｎ−１個の逓倍器と、
Ｆ．上記１倍の周波数を持つ信号及びこれらｎ−１個の逓倍器が出力する２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数を持つ信号のそれぞれの振幅及び位相を調整する振幅位相調整手段と、
Ｇ．この振幅位相調整手段で調整された上記１倍、２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数を持つ信号を加算する第２デバイダと、
Ｈ．上記線形チャープが与えられた信号光パルスが入射され、この信号光パルスを上記第２デバイダが出力する加算信号により位相変調する位相変調器と、
Ｉ．この位相変調器で位相変調された信号光パルスの受ける２次分散、３次分散の大きさをそれぞれ調整する２次分散補償光ファイバ及び３次分散補償光ファイバと、
によって構成したことを特徴とする分散、高次分散補償装置。
【請求項４】
Ａ．信号光パルスに線形チャープを与える２次分散印加光ファイバと、
Ｂ．この２次分散印加光ファイバによって線形チャープが与えられた信号光パルスの一部を分岐して取り出す光カプラと、
Ｃ．この光カプラで取り出した信号光パルスから、この信号光パルスに同期したクロックを抽出するクロック抽出器と、
Ｄ．このクロック抽出器で抽出したクロックをｎ個（ｎは２以上の正の整数）の正弦波信号に分岐する第１デバイダと、
Ｅ．この第１デバイダで分岐したｎ個の正弦波信号の中のｎ−１個の信号の周波数を上記信号光パルスの周波数の２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数に変換するｎ−１個の逓倍器と、
Ｆ．上記１倍の周波数を持つ信号及びこれらｎ−１個の逓倍器が出力する２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数を持つ信号のそれぞれの振幅及び位相を調整する振幅位相調整手段と、
Ｇ．この振幅位相調整手段で調整された上記１倍、２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数を持つ信号を加算する第２デバイダと、
Ｈ．ｍ段（ｍは正の整数）の位相変調器が継続接続して構成され上記線形チャープが与えられた信号光パルスが初段の位相変調器に入射され、最終段以外の位相変調器には上記第１デバイダで分岐した上記信号光パルスの周波数と同一の周波数の正弦波信号を位相変調信号として入力され、最終段の位相変調器には上記第２デバイダで加算した加算信号を位相変調信号として入力される位相変調器群と、
Ｉ．この位相変調器群で位相変調された信号光パルスの受ける２次分散、３次分散の大きさをそれぞれ調整する２次分散補償光ファイバ及び３次分散補償光ファイバと、
によって構成したことを特徴とする分散、高次分散補償装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ伝送路の分散、高次分散による信号光パルスの波形劣化を位相変調により補償する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
位相変調器を用いた分散、高次分散の補償装置の従来技術として、光ファイバ伝送路の２次、３次、４次分散を信号光パルスと同期した１つの正弦波信号を用いて補償する技術についての報告がある。
まず、この従来技術による光ファイバ伝送路の分散、高次分散の補償の動作原理について具体的に説明する。分散による信号光パルス波形の歪みは、光パルスの角周波数成分毎に作用する位相変化に起因する。
位相変化の角周波数依存性は次のテイラー展開式で表わされる。
【０００３】
【数４】
0003926592.tif 000002
但し、
【数５】
0003926592.tif 000003
であり、Ｌは伝送光ファイバ長、ω0は光パルスの中心角周波数である。このテイラー展開式の右辺のうちβ2を含む項以降の非線形項が信号光パルスに波形歪みを与える。
β2、β3、β4の項に起因する分散のことをそれぞれ２次、３次、４次分散と呼び、特にβ3の項以降の項に起因する分散は一般に高次分散と呼ばれている。なお、テイラー展開式の右辺の線形光は光パルス波形には変化を及ぼさない。
このテイラー展開の式より、２次、３次、４次分散による光パルス波形歪みの大きさは信号光パルスの各周波数帯域の２乗、３乗、４乗にそれぞれ比例することが分かる。
【０００４】
信号光パルスの角周波数帯域はパルス幅に反比例することから、例えばパルス幅が１／１０になると、２次、３次、４次分散による波形歪みの大きさはそれぞれ、１００倍、１０００倍、１００００倍になる。したがって、光通信の伝送速度が増大してパルス幅が小さくなるほど高次分散の影響が急激に大きくなり、その補償が重要になってくる。
伝送光ファイバの２次分散と３次分散は、異なる種類の光ファイバを組み合わせることにより同時に補償することができる。然し乍ら、異なる種類の光ファイバの組合せで２次、３次、４次分散を同時に補償することはできない。
【０００５】
これに対し、信号光パルスの角周波数成分に対して適当な位相変化を与え、式（１）の右辺に示される位相変化の角周波数依存性を線形化することができれば分散による信号光パルス波形の歪みを補償することができる。位相変調器を用いた分散、高次分散の補償はこの原理に基づくものである。
光ファイバ伝送路の分散、高次分散を位相変調器を用いて補償する方法の従来技術における具体例として、オプティクスレターズ（Optics Letters）、第２６巻、第６４７〜６４９頁（２００１年）に、その原理が示されている。
【０００６】
図７は、位相変調器を用いた４次分散補償の原理を、位相変化量の角周波数依存性の計算結果を用いて説明するものである。
図７に示す細い実線で表される４次曲線Ｃ１は光ファイバ伝送路の４次分散による位相変化を示すものであり、β4Ｌ（ω−ω0）4／２４で与えられる。
この４次曲線に、図７に破線で示す適当な２次曲線Ｃ２（β2Ｌ（ω−ω0）2／２で与えられる）を足し合わせると、その曲線は図７には示していないが、光パルスの中心角周波数ω0付近では縦軸方向にバイアスがかかった余弦波曲線に近い曲線で表される。
【０００７】
ここで、足し合わせる２次曲線Ｃ２は光ファイバ伝送路全体の２次分散の大きさを調整することで設定できる。
この４次曲線Ｃ１と２次曲線Ｃ２が与えられている状態で、更に適当な振幅を持った余弦波位相変調（図７に示す点線Ｃ３）を信号光パルスの角周波数成分に対して与えることにより、全体の位相変化量を表す曲線（図７に示す太い実線Ｃ４）は、元の４次曲線Ｃ１よりもほぼ線形である領域が広くなる。位相変化量の角周波数依存が線形である場合、光パルス波形の歪みは起こらない。
【０００８】
従って、信号光パルスを構成する角周波数範囲内において、図７に示す曲線Ｃ４のようにほぼ線形になる領域が広がることは、４次分散による光パルスの波形歪みが低減されることを意味する。
この方法では、位相変調器により角周波数領域で余弦波変調を印加する必要が有るが、位相変調器は本来、時間領域で変調を印加する素子である。
そこで、まず位相変調器の前に大きい２次分散を持った光ファイバを挿入して、信号光パルスに線形チャープを与える。
【０００９】
この線形チャープは光パルスの角周波数成分が時刻に対する線形関数となることを意味し、その結果、位相変調器により時間領域で印加された余弦波変調は、自動的に角周波数領域での余弦波変調となる。余弦波変調の繰り返し周波数は信号光パルスの繰り返し周波数により決定される。
図８は、位相変調器を用いた３次分散補償の原理を、位相変化量の角周波数依存性の計算結果により説明するものである。
図８に示す細い実線で表される３次曲線Ｃ５（β3Ｌ（ω−ω0）3／６で与えられる）は光ファイバ伝送路の３次分散による位相変化を示すものである。
【００１０】
この場合、信号光パルスの角周波数成分に対して適当な振幅をもった正弦波位相変調（図８に示す点線Ｃ６）を与えることにより、全体の位相変化量を表す曲線（図８に示す太い実線Ｃ７）は、元の３次曲線Ｃ５よりも広い線形領域を持つことになり、３次分散の影響が低減される。
４次分散補償の際と同様に、大きい２次分散を持った光ファイバにより信号光パルスに線形チャープを与えた後に位相変調器へ入射して、角周波数領域での正弦波位相変調の印加を可能にする。
なお、図７に示した４次曲線Ｃ１と２次曲線Ｃ２、図８に示した３次曲線Ｃ５を得るために使用されている分散パラメータならびに伝送路長は、この文献（オプティクスレターズ（Optics Letters）、第２６巻、第６４７〜６４９頁（２００１年））で使用されている値であり、それぞれβ4＝８．６ｘ１０-4ｐｓ4／ｋｍ、β2＝−７．９ｘ１０-3ｐｓ2／ｋｍ、β3＝４．０ｘ１０-4ｐｓ4／ｋｍ、Ｌ＝７０．０ｋｍである。
【００１１】
ここで、図９に示すように、同じ周波数を持った余弦波位相変調φcos（ｔ）＝−φcｃｏｓ（２πＲ0ｔ）（図９に示す細い実線Ｃ８）と正弦波位相変調φsin（ｔ）＝φsｓｉｎ（２πＲ0ｔ）（図９に示す細い実線Ｃ９）の和φ（ｔ）は以下のように一般化した一つの正弦波（ここで余弦波と正弦波を代表して正弦波と記す）曲線（図９に示す太い実線Ｃ１０）で表される。
【数６】
0003926592.tif 000004
この式（３）は、伝送光ファイバの４次分散に応じて２次分散印加光ファイバと２次分散補償光ファイバの長さを最適化し、正弦波位相変調を与えた状態から、伝送光ファイバの３次分散に応じて正弦波位相変調信号の振幅とタイミングを調整することにより、３次分散と４次分散の同時補償が実現されることを示している。
図１０は、位相変調器を用いた分散、高次分散補償の原理を、位相変化量の角周波数依存性の計算結果を用いて説明するものである。
【００１２】
この図１０においては、２次、３次、４次分散による位相変化の和（図１０に示す細かい実線Ｃ１１）、振幅とタイミングを最適化した正弦位相変調（図１０に示す点線Ｃ１２）、これらを合計した位相変化量（図１０に示す太い実線Ｃ１３）が示される。
ここで、実線Ｃ１１が表す位相変化に含まれる２次分散の値は、伝送光ファイバの４次分散に応じて意図的に付加したものであるが、この２次分散についても、正弦波位相変調により、３次、４次分散と同時に補償されることになる。
【００１３】
即ち、２次、３次、４次曲線の和を表す曲線Ｃ１１に一つの正弦波曲線Ｃ１２を足し合せることで、中心角周波数ω0付近においてほぼ線形な位相特性が得られる。
この文献（オプティクスレターズ（Optics Letters））、第２６巻、第６４７〜６４９頁（２００１年））においては、パルス幅３８０ｆｓ（フェムト秒）の信号光パルスが用いられている。パルス幅３８０ｆｓのガウシアン光パルスの−２０ｄＢスペクトル帯域は±９．４ｒａｄ・ＴＨｚである。
【００１４】
このことから、図１０に示す位相変化曲線Ｃ１３より、光パルスの占めるスペクトル領域のほとんどにおいて、位相変化の角周波数依存性がほぼ線形となっていることが分かる。
以上、光ファイバ伝送路の分散、高次分散を位相変調器を用いて補償する方法について、その原理を説明してきたが、これを実現する装置の具体例として、この文献（オプティクスレターズ（Optics Letters））、第２６巻、第６４７〜６４９頁（２００１年）に示されている実験系の基本構成を図１１に示す。
【００１５】
この文献で説明されている分散、高次分散の補償装置１０は、光カプラ１１、２次分散印加光ファイバ１２、位相変調器１３、２次分散補償光ファイバ１４、クロック抽出器１５、可変位相シフタ１６、可変減衰器１７により構成される。分散、高次分散補償装置１０へ入射された光パルスに対し、まず、２次分散印加光ファイバ１２を用いてパルス幅を広げることにより線形チャープを与える。続いて、光カプラー１１により光パルスの一部を分岐してクロック抽出器１５へと入射し、光パルスと同期した正弦波信号を発生させる。この正弦波信号を位相変調器１３へ入射し、線形チャープが与えられた光パルスに対し、正弦波位相変調を施す。
【００１６】
正弦波位相変調のタイミングと振幅は可変位相シフタ１６と可変減衰器１７により、それぞれ最適化し、図１０に示した正弦波曲線が得られるようにする。位相変調後の光パルスを２次分散補償光ファイバ１４へ入射する。２次分散補償光ファイバ１４の長さは、図７に破線Ｃ２で示す２次曲線が得られるように設定する。即ち、２次分散補償光ファイバ１４を挿入することにより、分散、高次分散補償装置１０を構成する光ファイバと伝送光ファイバを合わせた光ファイバ全体における２次分散が図７に破線Ｃ２で示される曲線になるようにする。
【００１７】
分散、高次分散補償装置１０を通過後に、時間多重装置１８により、信号光の時間多重が行われ、その後に、信号光は伝送光ファイバ１９中を伝送させられる。
以上述べてきた構成を用いて、伝送光ファイバ１９の分散で発生する位相変化に対し、その逆の位相変化を分散、高次分散補償装置１０内の光ファイバと位相変調器１３で発生させることにより、伝送光ファイバの２次、３次、４次分散が補償される。
【００１８】
ここで、分散、高次分散補償装置１０内の２次分散印加光ファイバ１２と２次分散補償光ファイバ１４は、長さ２７６ｍの１．３μｍ零分散シングルモード光ファイバと、長さ１３９ｍの逆分散光ファイバがそれぞれ使用されている。
また、伝送光ファイバ１９は、長さ３９．７ｋｍの１．３μｍ零分散シングルモード光ファイバ、４．６ｋｍの分散シフト光ファイバ、２５．１ｋｍの逆分散光ファイバを接続して構築され、その前後に挿入された３台のＥＤＦＡを含む合計の長さは６９．５ｋｍである。
【００１９】
図１２に、この文献（オプティクスレターズ（Optics Letters））、第２６巻、第６４７〜６４９頁（２００１年）に示されている、伝送光ファイバの３次、４次分散による信号光パルス波形の劣化の様子と、分散、高次分散の補償を施した場合の波形の改善の様子についての計算結果を示す。
計算に使用した光ファイバ伝送路の分散パラメータ及び長さの値は前述の通り（β2＝−７．９ｘ１０-3ｐｓ2／ｋｍ、β3＝４．０ｘ１０-4ｐｓ4／ｋｍ、β4＝８．６ｘ１０-4ｐｓ4／ｋｍ、Ｌ＝７０．０ｋｍ）であり、また、分散、高次分散補償装置内の位相変調器へ入射される正弦波信号の振幅は１．２１πに設定されている。
【００２０】
ここで、上記の分散パラメータは、図１１における伝送光ファイバ１９に、２次分散印加ファイバ１２と２次分散補償光ファイバ１４を合わせた全体の光ファイバ伝送路の平均値である。
図１２Ａ、Ｂ、Ｃに示す細い線Ｃ２０は、伝送前の光パルス波形を表している。図１２Ａの太い線Ｃ２１は伝送光ファイバの３次分散のみを考慮した場合における波形劣化の様子を示す。図１２Ａによれば、３次分散により非対称な波形の歪みが生じ、裾に振動成分が見られることが分かる。
【００２１】
図１２Ｂに示す太い線Ｃ２２は伝送光ファイバの４次分散のみを考慮した場合における波形劣化の様子を示す。図１２Ｂによれば、４次分散により対称な光パルス波形の広がりが生じ、長い裾が見られることが分かる。
これに対し図１２Ｃに示す太い線Ｃ２３は、前述の実験系と同じ設定で、伝送光ファイバの２次、３次、４次分散を補償した際の伝送後の波形の計算結果である。図１２Ａ、図１２Ｂで見られた波形の劣化が、位相変調による分散、高次分散補償により十分制御されていることが分かる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
前述の文献（オプティクスレターズ（Optics Letters））、第２６巻、第６４７〜６４９頁（２００１年））における長さ６９．５ｋｍの光ファイバ伝送路を考えた場合においては、図１２Ｃの計算結果に示されているように、光ファイバ伝送路の２次、３次、４次分散による波形劣化は十分に抑制されている。
ここで、伝送光ファイバ１９の長さを69.5kmから５００ｋｍに延長し、同様の分散、高次分散の補償を施した場合の光パルス波形を計算で求めてみる。
【００２３】
伝送光ファイバの分散パラメータは、この文献で示されているものと同じで、β2＝７．８ｘ１０-3ｐｓ2／ｋｍ、β3＝３．４ｘ１０-4ｐｓ4／ｋｍ、β4＝８．７ｘ１０-4ｐｓ4／ｋｍ、であるとする。
伝送前の光パルスは、図１２における計算と同様、パルス幅３８０ｆｓ（フェムト秒）でガウシアン波形を仮定する。
また、５次分散の影響も考慮して計算することにし、上記文献の伝送光ファイバの５次分散パラメータの値β5＝−２．６ｘ１０-5ｐｓ5ｋｍを使用する。
【００２４】
図１３は、このような条件で、従来技術の分散、高次分散の補償を施した場合の光パルス波形を示す。図１３に示す細い線Ｃ２０は、伝送前の光パルス波形、太い線Ｃ２４は伝送後の光パルス波形を表している。
図１３に示す太い線Ｃ２４で表されるように、伝送光ファイバ長５００ｋｍの場合においては、分散、高次分散の補償が不十分で、光パルス波形が大きく劣化していることが分かる。これは、位相変調による、位相変化量の角周波数依存性の線形化が不十分であることを意味する。
【００２５】
これを説明するために、伝送光ファイバ長５００ｋｍの場合について、従来技術の分散、高次分散の補償技術を施した場合における、信号光パルスの位相変化量の角周波数依存性を図１４に示す。
図１４に示す実線Ｃ１４は、５００ｋｍ光ファイバ伝送路の２次、３次、４次、５次分散による位相変化を示す曲線である。
これに対し、図１４において点線Ｃ１５は、これらの分散、高次分散の影響を最小化するために最適化された正弦位相変調を示す曲線である。
【００２６】
図１４に示す位相変化曲線Ｃ１６は、曲線Ｃ１４とＣ１５の２つの曲線の和を示している。この図１４に示した実線Ｃ１６と、図１０に示した曲線Ｃ１３に示される位相特性を、中心角周波数ω0付近において比較してみる。
図１４に示した曲線Ｃ１６においては、中心角周波数ω0付近における位相特性の、線形からのずれの絶対量が明らかに大きくなっていることが分かる。ここで、図１０に示す位相変化曲線Ｃ１３、図８中の位相変化曲線Ｃ１６を角周波数で微分することにより、群遅延量を計算してみる。図１５はこのようにして得られた群遅延量の角周波数依存性を示す。図９に示す細い線Ｃ３１と太い線Ｃ３２はそれぞれ、７０ｋｍ光ファイバ伝送路と５００ｋｍ光ファイバ伝送路における群遅延量を示す。パルス幅３８０ｆｓのガウシアン光パルス（−２０ｄＢスペクトル帯域：±９．４ｒａｄ・ＴＨｚ）について、光パルスの各スペクトル成分が受ける相対的な群遅延量を考える。
【００２７】
すると、７０ｋｍ光ファイバ伝送路については、光パルスの各スペクトル成分のほとんどにおいて０．５ｐｓ以内の群遅延量の変動に収まっているのに対し、５００ｋｍ光ファイバ伝送路については中心角周波数付近において１ｐｓ以上の群遅延量の変動があることが分かる。この群遅延量の変動が、図１３に示した曲線Ｃ２４に示されるような波形の歪みをもたらす。このことから、５００ｋｍ光ファイバ伝送路の分散、高次分散の補償が、従来技術では不十分であることが分かる。
【００２８】
本発明の目的は、位相変調器を用いた分散、高次分散補償の方法及び装置として、長距離の伝送光ファイバの分散、高次分散を補償できる方法及び装置を提供することにある。
これが実現されることによりフェムト秒光パルスを用いたテラビットＯＴＤＭ伝送における伝送距離を伸ばすことが可能となる。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では、光ファイバ伝送路の分散、高次分散による光パルスの波形歪みを補償する分散、高次分散補償方法において、
信号光パルスを２次分散を有する媒体中に伝搬させて線形チャープを保有する信号光パルスに変換すると共に、この線形チャープを保有する信号光パルスを位相変調器に入射し、この位相変調器において、信号光パルスの周波数の１倍、２倍、３倍、４倍…ｎ倍（ｎは正の整数）の周波数を持つｎ個の正弦波信号を合波した電気信号により位相変調して２次、３次、４次、５次分散による光パルスの波形歪みを補償する分散、高次分散補償方法を提案する。
【００３０】
この発明の請求項２では、光ファイバ伝送路の分散、高次分散による光パルスの波形歪みを補償する分散、高次分散補償方法において、
信号光パルスを２次分散を有する媒体中に伝搬させて線形チャープを保有する信号光パルスに変換すると共に、この線形チャープを保有する信号光パルスをｍ段（ｍは正の整数）にわたって継続接続した位相変調器群に入力し、この継続接続された位相変調器群において、最終段を除く他の位相変調器には信号光パルスの周波数と同じ周波数の電気変調信号を印加し、最終段の位相変調器には繰り返し周波数が信号光パルスの１倍、２倍、３倍…，ｎ倍の正弦波を含む電気変調信号を印加して信号光パルスを位相変調することにより分散、高次分散を補償する分散、高次分散補償方法を提案する。
【００３１】
この発明の請求項３では、信号光パルスに線形チャープを与える２次分散印加光ファイバと、この２次分散印加光ファイバによって線形チャープが与えられた信号光パルスの一部を分岐して取り出す光カプラと、この光カプラで取り出した信号光パルスから、この信号光パルスに同期したクロックを抽出するクロック抽出器と、このクロック抽出器で抽出したクロックをｎ個（ｎは２以上の正の整数）の正弦波信号に分岐する第１デバイダと、この第１デバイダで分岐したｎ個の正弦波信号の中のｎ−１個の信号の周波数を信号光パルスの周波数の２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数に変換するｎ−１個の逓倍器と、１倍の周波数を持つ信号及びこれらｎ−１個の逓倍器が出力する２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数を持つ信号のそれぞれの振幅及び位相を調整する振幅位相調整手段と、この振幅位相調整手段で調整された１倍、２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数を持つ信号を加算する第２デバイダと、線形チャープが与えられた信号光パルスが入射され、この信号光パルスを第２デバイダが出力する加算信号により位相変調する位相変調器と、この位相変調器で位相変調された信号光パルスの受ける２次分散、３次分散の大きさをそれぞれ調整する２次分散補償光ファイバ及び３次分散補償光ファイバと、によって構成した分散、高次分散補償装置を提案する。
【００３２】
この発明の請求項４では、信号光パルスに線形チャープを与える２次分散印加光ファイバと、この２次分散印加光ファイバによって線形チャープが与えられた信号光パルスの一部を分岐して取り出す光カプラと、この光カプラで取り出した信号光パルスから、この信号光パルスに同期したクロックを抽出するクロック抽出器と、このクロック抽出器で抽出したクロックをｎ個（ｎは２以上の正の整数）の正弦波信号に分岐する第１デバイダと、この第１デバイダで分岐したｎ個の正弦波信号の中のｎ−１個の信号の周波数を信号光パルスの周波数の２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数に変換するｎ−１個の逓倍器と、１倍の周波数を持つ信号及びこれらｎ−１個の逓倍器が出力する２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数を持つ信号のそれぞれの振幅及び位相を調整する振幅位相調整手段と、この振幅位相調整手段で調整された１倍、２倍、３倍、４倍…，ｎ倍の周波数を持つ信号を加算する第２デバイダと、ｍ段（ｍは正の整数）の位相変調器が継続接続して構成され線形チャープが与えられた信号光パルスが初段の位相変調器に入射され、最終段以外の位相変調器には第１デバイダで分岐した信号光パルスの周波数と同一の周波数の正弦波信号を位相変調信号として入力し、最終段の位相変調器には第２デバイダで加算した加算信号を位相変調信号として入力される位相変調器群と、この位相変調器群で位相変調された信号光パルスの受ける２次分散、３次分散の大きさをそれぞれ調整する２次分散補償光ファイバ及び３次分散補償光ファイバと、によって構成した分散、高次分散補償装置を提案する。
【００３５】
作用
従来技術による分散、高次分散の補償は、２次、３次、４次分散に対応する位相変化量を、一つの余弦位相変調による位相変化で補償するというものであった。
これは、２次分散と４次分散に対応する位相変化量が、光パルスと同期した余弦波位相変調で線形近似化でき、また、３次分散に対応する位相変化量が、光パルスと同期した正弦位相変調で線形近似化できることを用いている。
これを数学的に述べると、一周期の余弦波関数が定数と２次曲線と４次曲線の和で近似でき、また、一周期の正弦波関数は１次曲線と３次曲線の和で近似できるということを利用していることになる。
【００３６】
即ち、余弦波関数は
【数１０】
0003926592.tif 000005
と近似され、また、正弦波関数は
【数１１】
0003926592.tif 000006
と近似される。
然し乍ら、この近似の不完全さが、図１４の曲線Ｃ１６に示される位相変化曲線の線形性の不完全さにつながっている。
【００３７】
これに対し、単純な余弦波、正弦波曲線のみでなく、２倍、３倍、４倍周期の余弦波、正弦波曲線を加えた曲線で、定数と２次曲線と４次曲線の和、１次直線と３次曲線と５次曲線の和のそれぞれを近似させることを考えてみる。
即ち、
【数１２】
0003926592.tif 000007
で与えられる余弦波曲線の和と、
【数１３】
0003926592.tif 000008
で与えられる偶関数の和において、
【数１４】
0003926592.tif 000009
となるようにし、また、
【数１５】
0003926592.tif 000010
で与えられる余弦波曲線の和と、
【数１６】
0003926592.tif 000011
で与えられる偶関数の和において、
【数１７】
0003926592.tif 000012
となるようにする。
【００３８】
−π≦ｘ≦πの範囲において、式（８）と式（１１）を成り立たせる各項の計数を計算で求めると、ａ2＝−０．０５７０１、ａ3＝０．００９４５４、ａ4＝−０．００２１９１、ｋ0＝０．９５０７、ｋ2＝−０．４１６０、ｋ4＝０．０２１４４、ｂ2＝−０．０２７２５、ｂ3＝０．００２７４８、ｂ4＝−０．０００３９０８、ｋ1＝０．９５２４、ｋ3＝−０．１３９４、ｋ5＝０．００４３４８となる。
【００３９】
ここで、従来技術による分散、高次分散補償において利用している数学的な近似式と、本発明で利用する上記の数学的な近似式について、その近似の完全性を比較する。
即ち、余弦波曲線と正弦波曲線の和の４次関数曲線での近似と、２倍、３倍、４倍周波数の成分を加えた余弦波曲線と正弦波曲線の和の５次関数曲線での近似を比較する。
【００４０】
具体的には、次の２式を比較する。
【数１８】
0003926592.tif 000013
図１６は式（１２）、（１３）の計算結果をプロットしたものであり、曲線Ｃ４１は式（１２）を、曲線Ｃ４２は式（１３）で表される曲線を示している。−π≦ｘ≦πの範囲を見ると、式（１２）をプロットした曲線Ｃ４１は約±０．１の近似のずれがあるのに対し、式（１３）をプロットした曲線Ｃ４２に見られる近似のずれは±０．００５以下と大変小さい。
このことから明らかなように、位相変調による分散、高次分散補償においては、単純な余弦波変調信号だけでなく、２倍、３倍、４倍…ｎ倍周波数の変調信号も印加することにより、より厳密な位相変化量の補償が可能となる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本発明の光パルス補償方法および光パルス補償装置の第１実施形態の構成を示す。
本実施形態では、従来技術の具体例として取り上げた、前述のオプティクスレターズ（Optics Letters）、第２６巻、第６４７〜６４９頁（２００１年）に示されている系における伝送光ファイバの長さを６９．５ｋｍから５００ｋｍに延長した場合を想定し、分散、高次分散補償装置を以下に述べる構成にした場合について、計算でのシミュレーションの結果を説明する。
【００４２】
図１に示す本発明の分散、高次分散補償装置２０は、光カプラ１１、２次分散印加光ファイバ１２、位相変調器１３、クロック抽出器１５、可変位相シフタ１６、可変減衰器１７、第１デバイダ２１Ａ及び第２デバイダ２１Ｂ、逓倍器２２、増幅器２３、２次分散補償光ファイバ１４、３次分散補償光ファイバ２４とによって構成される。尚、可変位相シフタ１６と、可変減衰器１７と、増幅器２３は振幅位相調整手段３０を構成している。
チャープの無い１０Ｇｂｉｔ／ｓ信号光パルスがこの分散、高次分散補償装置２０へ入射され、伝送光ファイバ１９の２次、３次、４次、５次分散で生じるチャープと逆のチャープがあらかじめ与えられた後、時間多重装置１８による多重化が行われる。
この分散、高次分散補償装置２０に置いて適当なチャープを与えることにより、信号光パルスは伝送光ファイバ１９を通過する際の分散、高次分散による波形の劣化を大きく低減することができる。
分散、高次分散補償装置２０内の構成及び各パラメータの設定について説明する。
【００４３】
分散、高次分散補償装置２０へ入射された１０Ｇｂｉｔ／ｓ信号光パルスは、２次分散β2S、長さＬSの２次分散印加光ファイバ１２により、パルス幅が広げられ、線形チャープが与えられる。この線形チャープにより信号光パルスの角周波数成分ωは、以下のような時刻ｔについての線形関数となる。
【数１９】
0003926592.tif 000014
ここでω0は光パルスの中心角周波数である。
このようにして線形チャープを与えられた信号光パルスに対し、時間的に位相を変化させる位相変調を施すと、信号光パルスの角周波数成分毎に異なる位相変化が与えられることになる。例として位相変調器で余弦波変調を行った場合を考えると、位相変化の角周波数依存性は余弦波曲線で表されることになる。
【００４４】
即ち、線形チャープ光パルスに施された時間領域での余弦波位相変調
【数２０】
0003926592.tif 000015
は、自動的に角周波数領域での余弦波位相変調
【数２１】
0003926592.tif 000016
になる。
【００４５】
ここで、φCは変調の振幅、Ｒ0は信号光パルスの繰り返し周波数である。
２次分散印加光ファイバ１２により線形チャープを与えられた後の信号光パルスの一部は、光カプラ１１によって分岐された後にクロック抽出器１５へ入射される。クロック抽出器１５からは信号光と同期した１０ＧＨｚの正弦波電気信号が出力される。この１０ＧＨｚ正弦波電気信号を第１デバイダ２１Ａにより４等分し、そのうちの３つの電気信号をそれぞれ、繰り返し周波数を２倍、３倍、４倍に逓倍する逓倍器２２に入射する。
【００４６】
こうして得られた１０ＧＨｚ、２０ＧＨｚ、３０ＧＨｚ、４０ＧＨｚの各正弦波電気信号をそれぞれ増幅器２と可変位相シフタ１６及び可変減衰器１７とによって構成される振幅位相調整手段３０に入力し、振幅と位相を調整して、第２デバイダ２１Ｂにより合波する。合波後の電気信号を位相変調器１３に入力し、線形チャープした信号光パルスに対して位相変調を与える。
位相変調器１３を通過した後の信号光パルスは２次分散補償光ファイバ１４、３次分散補償光ファイバ２４へ入射される。２次分散補償光ファイバ１４は、伝送光ファイバ１９の４次分散補償のために意図的に与える２次分散の量を調整するために挿入している。また、３次分散補償光ファイバ２４は、伝送光ファイバ１９の５次分散補償のために意図的に与える３次分散の量を調整するために挿入している。なお、これらの２次分散補償光ファイバ１４や３次分散補償光ファイバ２４は、伝送光ファイバ１９の入射端又は出射端に設けてもよい。
【００４７】
分散、高次分散補償装置２０へ入射される信号光パルスがガウシアン波形である場合、２次分散印加光ファイバ１２の長さＬS、２次分散補償光ファイバ１４の長さＬcmp2nd、３次分散補償光ファイバ２４の長さＬcmp3rd、偶数次分散補償用の余弦波位相変調の振幅φC、奇数次分散補償用の正弦波位相変調の振幅φSの５つのパラメータは、以下の５つの式からなる連立方程式を解くことにより求められる。
【００４８】
【数２２】
0003926592.tif 000017
但し、
【数２３】
0003926592.tif 000018
であり、Ｔinは分散、高次分散補償装置２０へ入射される信号光パルスのパルス幅、Ｔsは位相変調器１３に入射直前の信号光パルスのパルス幅、Ｌｔｆは伝送光ファイバの長さ、βnS、βn cpm2nd，βn cpm3rd，βn tf（ｎ＝２、３、４、５）はそれぞれ、２次分散印加光ファイバ１２、２次分散補償光ファイバ１４、３次分散補償光ファイバ２４、伝送光ファイバ１９の２次、３次、４次、５次分散である。式（２１）は信号光パルスがガウシアン波形の場合であり、他の波形の場合は式が異なるが、近似的に式（２１）を用いてよい場合が多い。
【００４９】
位相変調器１３へ合波して入射する、繰り返し周波数がＲ0、２Ｒ0、３Ｒ0、４Ｒ0の各余弦波位相変調信号は、式（１７）−（２１）の連立方程式から得られた変調信号の振幅φc、φsを用いて、以下の式で表される。
【数２４】
0003926592.tif 000019
但し、ａ1＝１．０００、ａ2＝−０．０５７０１、ａ3＝０．００９４５４，ａ4＝−０．００２１９１、ｂ1＝１．０００、ｂ2＝−０．０２７２５、ｂ3＝０．００２７４８、ｂ4＝−０．０００３９０８である。
【００５０】
また、時刻ｔは、ｔ＝０と、信号光パルスの中心が位相変調器１３を通過する時刻とが一致するタイミングに設定する。
本実施形態で述べるシミュレーションにおいては、２次分散印加光ファイバ１２、２次分散補償光ファイバ１４として共に１．３μｍ零分散シングルモード光ファイバを、３次分散補償光ファイバ２４として分散シフト光ファイバを仮定した。
【００５１】
ここで、Ｔin＝３８０ｆｓ、Ｔs＝４６ｐｓとし、β2S＝β2 cmp2nd＝−２３．０ｐｓ2／ｋｍ、β3S＝β3 cmp2nd＝１．２３ｘ１０-1ｐｓ3／ｋｍ、β4S＝β4 cmp2nd＝−１．１０ｘ１０-3ｐｓ4／ｋｍ、β5S＝β5 cmp2nd＝２．８３ｘ１０-4ｐｓ5／ｋｍ、β2 cmp3rd＝−３．４２ｐｓ2／ｋｍ、β3 cmp3rd＝１．１４ｘ１０-1ｐｓ3／ｋｍ、β4 cmp3rd＝−４．９０ｘ１０-4ｐｓ4／ｋｍ、β5 cmp3rd＝−４．４０ｘ１０-6ｐｓ5／ｋｍ、β2 tf ＝７．７６ｘ１０-3ｐｓ2／ｋｍ、β3 tf＝３．４０ｘ１０-4ｐｓ3／ｋｍ、β4 tf＝８．６８ｘ１０-4ｐｓ4／ｋｍ、β5 tf＝−２．６４ｘ１０-5ｐｓ5／ｋｍ、Ｌtf＝５００ｋｍ、である場合について、上記の式（１７）−（２１）に数値を代入して計算すると、２次分散印加光ファイバ１２の長さＬs＝２７６．２ｍ、２次分散補償光ファイバ１４の長さＬcmp2nd＝８４．９４ｍ、３次分散補償光ファイバ２４の長さＬcmp3rd＝−７２０．７ｍ、φc＝１０．５８π、φs＝−０．７８９９πという解が得られる。
【００５２】
ここで、３次分散補償光ファイバ２４の長さがＬcmp3rd＝−７２０．７ｍと負の値になるが、これは、伝送光ファイバ１９を構成する分散シフト光ファイバを、７２０．７ｍだけ取り除くことで対応する。
求められたφcとφsの値を式（２４）−（２７）に代入することで、位相変調器１３に印加すべき変調信号が決定される。
図２に、本実施形態における、信号光パルスの位相変化量の角周波数依存性を計算した結果を示す。計算に使用した各パラメータの値は上述の通りである。
【００５３】
図２に示す実線Ｃ１４は、図１４中の実線Ｃ１４と同じで、５００ｋｍ光ファイバ伝送路の２次、３次、４次、５次分散による位相変化を示す曲線である。
これに対し、図２に示す点線Ｃ１７は、これらの分散、高次分散の影響を最小化するために最適化された位相変調特性を示す曲線で、信号光パルスの繰返し周波数の１倍、２倍、３倍、４倍の周波数の正弦波位相変調信号が合波されたものである。
図２に示す太い実線Ｃ１８は、曲線Ｃ１４とＣ１７の２つの曲線の和を示している。図１４に示した曲線Ｃ１６と図２に示した曲線Ｃ１８を比較すると、高周波の余弦波位相変調信号を印加することにより、中心角周波数付近の位相変化量の線形成が向上していることが分かる。
【００５４】
ここで、図２に示した位相変化曲線Ｃ１８を角周波数で微分することにより、群遅延量を計算した結果を図３に示す。
図３に示す太い線Ｃ３３が本実施形態における群遅延特性であり、細い線Ｃ３２は図１５に示したＣ３２と同じで、従来技術の分散、高次分散補償を用いた場合の群遅延特性である。本実施形態によれば、中心角周波数付近での群遅延量の変動が、従来技術の５分の１以下になっていることが分かる。
図４に、本実施形態の分散、高次分散補償を施した場合について、伝送前後の信号光パルス波形を計算した結果を示す。図４に示す細い線Ｃ２０は、伝送前の光パルス波形、太い線Ｃ２５は伝送後の光パルス波形を表している。
【００５５】
図４に示す波形Ｃ２５を見ると、図１３の曲線Ｃ２４に示された従来技術における伝送後の波形と比較して、パルス幅の広がり、裾の発生が制御され、波形が大きく改善されていることが分かる。
（第２実施形態）
第１実施形態の分散、高次分散補償方法により、フェムト秒光パルス信号光を５００ｋｍ伝送させることができる。
然し乍ら、この第１実施形態においては、位相変調器１３に１０．６０πの大きさの振幅を有する１０ＧＨｚ変調を与える必要があり、この場合、非常に大きい電圧を持った電気信号が必要になる。例として、位相変調器１３においてπの位相変化を起こすために必要な駆動電圧が５Ｖp-pであるとすると、振幅１０．６０πの位相変調を与えるためには、５０Ｖp-p以上の電圧を持った電気信号が必要となる。
【００５６】
仮にこのような電気信号が得られても、高い電圧の領域においては、位相変調器１３に入射する電圧と位相変化量の線形性が劣化する可能性が高くなる。そうなると、計算通りの位相変化を信号光パルスに与えられなくなる不都合が生じる。
そこで、位相変調器に入射する電気信号の振幅を小さくても済むようにする方法を考える。
図５は、このことを考慮した、本発明の分散、高次分散補償方法及び装置の第２実施形態の構成を示す。本実施形態では、伝送光ファイバとしては、第１実施形態と同じものを用いるものとし、分散、高次分散補償に使用する位相変調器の個数を４個に増やし、これら４個の位相変調器１３1〜１３4を４段に継続接続して配置した構成とした場合を想定し、計算でのシミュレーションの結果を説明する。
【００５７】
この第２実施形態として示す分散、高次分散補償装置２０は、第１実施形態と同光カプラ１１、２次分散印加光ファイバ１２、位相変調器１３1〜１３4、クロック抽出器１５、振幅位相調整手段３０、第１デバイダ２１Ａ及び第２デバイダ２１Ｂ、逓倍器２２、２次分散補償光ファイバ１４、３次分散補償光ファイバ２４とによって構成される。
但し、第１実施形態とは異なり、この第２の実施形態では４個の位相変調器１３1〜１３4を直列に並べて構成とする。従って、ここでは縦続接続された複数の位相変調器１３1〜１３4を位相変調器群３１と称すことにする。
【００５８】
２次分散印加光ファイバ１２、２次分散補償光ファイバ１４、３次分散補償光ファイバ２４の各光ファイバの長さと、分散、高次分散の値は第１実施形態と同じとする。
第２実施形態における、２次分散印加光ファイバ１２、２次分散補償光ファイバ１４、３次分散補償光ファイバ２４の役割は、第１実施形態と全く同様である。第１実施形態において、１段の位相変調器１３で与えた位相変化を第２実施形態においては、多段に縦続接続した位相変調器群３１で与えることになる。つまり、図５に示す実施例では４段の縦続接続により位相変調器群３１を構成した場合を示す。
【００５９】
直列に並べた４段の位相変調器１３1〜１３4の中の最終段以外の最初の３台１３1〜１３3は、それぞれ信号光パルスに対して、１０ＧＨｚの正弦波位相変調信号を与えるとする。
最終段の位相変調器１３4へは、適当な振幅、タイミングを有する１０ＧＨｚ、２０ＧＨｚ、３０ＧＨｚ、４０ＧＨｚの正弦電気信号が合波された信号が送られる。然し乍ら、この構成は、単純に第１実施形態で印加する位相変調を４つに分割することにはならない。
【００６０】
即ち、例えば、振幅が式（２４）に示される大きさの４分の１の１０ＧＨｚ正弦波変調を１、２、３、４段目の各位相変調器１３1〜１３4に印加し、４段目の位相変調器１３4にはさらに式（２５）−（２７）で与えられる変調の式は、位相変調器に入射される直前の信号光パルスが線形にチャープしていることを仮定して導出した式であるのに対し、複数の位相変調器１３1〜１３4を用いる場合においては、２段目以降の位相変調器１３2、１３3、１３4へ入射する直前の信号光パルスは線形チャープ光パルスではないからである。
【００６１】
そのため、この第２実施形態においては、３段目までの変調による位相変化量と、伝送光ファイバの分散、高次分散による位相変化量、さらに、４段目の位相変調器１３4に入射する直前の信号光パルスの位相変化量対時刻の関係から、４段目で印加すべき１０ＧＨｚ、２０ＧＨｚ、３０ＧＨｚ、４０ＧＨｚの正弦波電気信号の振幅、タイミングを求める必要がある。１段目、２段目、３段目の位相変調器１３1、１３2、１３3へ、第１実施形態の式（２４）における振幅の３分の１の振幅を有する１０ＧＨｚ正弦波電気信号を印加する場合を考えてみる。この場合、１段目、２段目、３段目の変調器に印加される１０ＧＨｚ正弦波電気信号は次式で表される。
【００６２】
【数２５】
0003926592.tif 000020
但し、時刻ｔは、ｔ＝０と、信号光パルスの中心角周波数が位相変調器１３1、１３2、１３3を通過する時刻と一致するタイミングに設定する。
φc、φsは第１実施形態で述べた値（φc＝１０．５８π、φs＝−０．７８９９π）であり、従って、式（２８）の変調の振幅は−３．５３５πとなる。３段目までの変調による、信号光パルスのチャープを考慮して、４段目の位相変調器１３4に印加する１０ＧＨｚ、２０ＧＨｚ、３０ＧＨｚ、４０ＧＨｚの各正弦波電気信号を求めると次式のようになる。
【００６３】
【数２６】
0003926592.tif 000021
【００６４】
但し、φc4＝０．３５８１π、φs4＝０．０８３２５π、φ2c4＝−０．５６６２π、φ2s4＝０．１２９３π、φ3c4＝−０．３９１３π、φ3s4＝０．１２４１π、φ4c4＝−０．１８５０π、φ4s4＝０．０６６６５πであり、時刻ｔは、ｔ＝０と、信号光パルスの中心角周波数成分が位相変調器１３4を通過する時刻とが一致するタイミングに設定する。
伝送光ファイバ１９を通過した後の光パルス波形の計算結果を図６に示す。図６に示す細い線Ｃ６に示す細い線Ｃ２０は、伝送前の光パルス波形、太い線Ｃ２６は伝送後の光パルス波形を表している。
【００６５】
この図６に示す太い線Ｃ２６で表示されているように、第１実施形態で示された図４の波形Ｃ２５とほとんど変わらない波形が、この第２実施形態においても得られていることが分かる。即ち、複数段の位相変調器１３1〜１３4を用いて、１段の位相変調器の場合よりも小さい振幅の正弦波電気信号を利用しても、１段の場合と同様の伝送後の光パルス波形が得られる。
なお、図１及び図５に示した各実施形態において、２次分散印加光ファイバ１２としては、信号光パルスに対して線形チャープを与えるものであればよく、例えば、ファイバグレーティングなど他のものを用いてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の分散、高次分散補償方法および装置は、光通信の高速化において重大な問題となる分散、高次分散による信号光パルスの波形劣化を、長距離にわたって制御することができる。この発明により、ピコ秒からフェムト秒の超短光パルスを信号光として用いた、伝送距離５００ｋｍ以上の超高速長距離光通信が可能となり、その効果は実用に供して頗る大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分散、高次分散補償方法及び装置の第１実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】伝送光ファイバ長５００ｋｍの場合について、第１実施形態で示した分散、高次分散補償を施した際における、信号光パルスの位相変化量の角周波数依存性を示す特性曲線図。
【図３】伝送光ファイバ長５００ｋｍの場合について、従来技術ならびに第１実施形態の、分散、高次分散補償を施した際における、群遅延量の角周波数依存性を示す特性曲線図。
【図４】伝送光ファイバ長５００ｋｍの場合について、第１実施形態の分散、高次分散補償を施した際における、伝送後の光パルス波形を示す波形図。
【図５】本発明の分散、高次分散補償方法及び装置の第２実施形態の構成を示すブロック図。
【図６】伝送光ファイバ長５００ｋｍの場合について、第２実施形態の分散、高次分散補償を施した際における、伝送後の光パルス波形を示す波形図。
【図７】従来の４次分散補償の原理を、位相変化量の角周波数依存性の計算結果を用いて説明する特性曲線図。
【図８】従来の３次分散補償の原理を、位相変化量の角周波数依存性の計算結果を用いて説明する特性曲線図。
【図９】従来の技術に用いる余弦波位相変調曲線、正弦波位相変調曲線、ならびにこの２つの和を表す位相変調曲線を示す特性曲線図。
【図１０】従来の分散、高次分散補償の原理を、位相変化量の角周波数依存性の計算結果を用いて説明する特性曲線図。
【図１１】従来の分散、高次分散補償の具体例を示すブロック図。
【図１２】３次、４次分散による信号光パルス波形の劣化の様子と、従来技術による３次、４次分散補償を施した場合の波形の改善について計算した結果を示す、
Ａは３次分散による信号光パルス波形の劣化の様子を示す特性曲線図。
Ｂは４次分散による信号光パルス波形の劣化の様子を示す特性曲線図。
Ｃは３次、４次分散同時補償を施した場合の波形を示す特性曲線図。
【図１３】従来技術により伝送光ファイバ長５００ｋｍの場合について分散、高次分散補償を施した際における、伝送後の光パルス波形を示す波形図。
【図１４】従来技術により伝送光ファイバ長５００ｋｍの場合について分散、高次分散補償を施した際における、信号光パルスの位相変化量の角周波数依存性を示す特性曲線図。
【図１５】従来技術により伝送光ファイバ長７０kmと５００kmの場合について分散、高次分散補償を施した際における、群遅延量の各周波数依存性を示す特性曲線図。
【図１６】従来技術の余弦波曲線と正弦波曲線の和を４次関数曲線で近似した場合と、１倍、２倍、３倍、４倍の各周波数成分を含む余弦波曲線と正弦波曲線の和を５次関数曲線で近似した場合の、近似の完全性の差を示す特性曲線図。
【符号の説明】
１０    従来技術の分散及び高次分散補償装置
２０    本発明の分散及び高次分散補償装置
１１    光カプラ
１２    ２次分散印加光ファイバ
１３    位相変調器                  １８    時間多重装置
１３1    位相変調器                  １９    伝送光ファイバ
１３2    位相変調器                ２１Ａ    第１デバイダ
１３3    位相変調器                ２１Ｂ    第２デバイダ
１３4    位相変調器                  ２２    逓倍器
１４    ２次分散補償光ファイバ      ２３    増幅器
１５    クロック抽出器              ２４    ３次分散補償光ファイバ
１６    可変位相シフタ              ３０    振幅位相調整手段
１７    可変減衰器                  ３１    位相変調器群
【図１】
0003926592.tif 000022
【図２】
0003926592.tif 000023
【図３】
0003926592.tif 000024
【図４】
0003926592.tif 000025
【図５】
0003926592.tif 000026
【図６】
0003926592.tif 000027
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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