(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送用レーザデバイスと送信用シングルモードファイバとを有する光伝送システムにおいて、
前記ファイバは、λｏ±Δλの公称ゼロ分散波長範囲を有し、
Δλは公称波長λｏの変動範囲であり、
システムの波長λｓｙｓはシステム波長範囲Δλｓｙｓから選択され、該Δλｓｙｓについて、
該システム波長λｓｙｓが負の分散関連パワーペナルティのみを呈するようにするために、
Ｍを、分散パワーペナルティが負となる最大ファイバ負分散値（ｐｓ／ｎｍ）、
Ｓを、シングルモードファイバの分散傾斜（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ）、
Ｌを、前記シングルモードファイバの伝送長さ（ｋｍ）とした場合、
システム波長を公称ゼロ分散波長範囲よりも低くして負の分散を含むために、上限＝λｏ−Δλとし、かつ、
分散パワーペナルティの負から正へのクロスオーバーに関連させるために、下限＝Ｍ／（Ｓ＊Ｌ）＋（λｏ＋Δλ）とした
ことを特徴とする光学伝送システム。
【請求項２】
前記シングルモードファイバの伝送長さＬは、５０ｋｍ以下であり、公称上ゼロ分散波長λｏは、１３１０ｎｍで、Δλは、２０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
負のファイバ分散の最大値Ｍは、約−６００ｐｓ／ｎｍであり、分散傾斜Ｓは、０．１ｐｓ／ｎｍ２  ／ｋｍであり、その結果システム波長範囲λｓｙｓが、１２１０−１２９０ｎｍとなる
ことを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記レーザデバイスは、直接変調分散型フィードバックレーザを含む
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学伝送システムに関し、特に負のファイバ分散の影響を波長選択基準に組み込むことにより光学伝送波長の最適化を達成する光学伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速電子時代の近年の進歩において、１０Ｇｂ／ｓの伝送は光学伝送システムの容量を増加するために魅力的な技術となっている。１．５５μｍの波長のチャープフリーの送信器を用いると１０Ｇｂ／ｓの伝送距離は、光ファイバの色分散の結果、標準のシングルモードファイバ（single-mode fiber −ＳＭＦ）で約６０ｋｍに制限されている。一方１．３μｍの伝送波長を用いると、光ファイバの色分散はクリティカルなものとしては考える必要がなく、その代わり伝送システムの損失は、光ファイバの損失，受信機／再生器の感受性（これらの限定はシステム内に増幅器を用いることにより解決されるが）のようなファクタに属している。
【０００３】
しかし、データレート（伝送速度）が依然として増加するにつれて、１．３μｍにおける光ファイバの色分散が問題となっており、短距離（例、５０ｋｍ以下）のアプリケーションにおいてさえ送信器のパワーを依然として増加させる必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、高速の光学伝送システムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来のゼロ分散波長以下の伝送波長を用いることにより負のファイバ分散を意図的に導入するような光学伝送システムである。負のファイバ分散を導入することによりシステムのパワーの損失を低減でき、その結果余分の増幅器を必要とすることなく、比較的短い距離のファイバ（例えば、５０ｋｍ以下）に対し利用できる光学伝送システムが得られる。
【０００６】
本発明の教示するところによれば、ファイバのゼロ分散波長λ0 以下のある範囲のΔλsys 内からシステム伝送波長λsys を選択することによりシステム全体のパワーのバジェット（予測値）を増加することができる。負のファイバ分散に関連する波長範囲Δλsys は、上限と下限の両方を有することが見いだされた。上限はλ0 −Δλにより規定される。ここでΔλは、公称波長λ0 の公知の変動範囲である。下限は分散によるパワーの損失値が負のレジュームと正のレジュームの間を交差する波長として定義される。
【０００７】
この下限は、ファイバ分散傾斜と伝送ファイバの長さとクロスオーバが発生する実際の分散値を知ることにより決定される。ＤＦＢレーザと、５０ｋｍの長さのシングルモードファイバ（λ0 ＝１３１０ｎｍ，Δλ＝２０ｎｍ，分散傾斜Ｓ＝０．１ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ）とクロスオーバのファイバ分散値が−６００ｐｓ／ｎｍを用いる一実施例においては、システム波長の上限は１２９０ｎｍで、下限は１２１０ｎｍであり、その結果システムの波長範囲Δλsys は８０ｎｍである。
【０００８】
この動作可能な波長範囲Δλsys により許容可能なチャネルスペースを有する多重チャネルが提供できる。例えば、Δλsys ＝８０ｎｍを仮定すると、分離幅が０．８ｎｍの１００チャネルの波長分割多重システムが形成できる。
【０００９】
本発明により決定された最適の波長範囲内で、システムを動作させることによりシステムパワーがセーブされその性能が改善される。＋７ｄＢｍの平均レーザ変調パワーと−１６ｄＢｍの受信機感受性を用いた場合には、システム全体のパワーバジェット（予測値）は２３ｄＢで、これにより光学増幅器を必要とすることなく５０ｋｍの長さの標準のＳＭＦに亘る伝送が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
光ファイバの色分散は１．３μｍの波長においては、重要なものとは見なされていないが伝送データレートが大幅に増加する（即ち、１０Ｇｂ／ｓ以上）につれて、その影響はシステムの性能に大幅な制限を加えてしまう。かくして例えば、分散ペナルティをある値（例えば１ｄＢ）以下に押さえるためには、動作するレーザの波長範囲を制限する必要がある。１０Ｇｂ／ｓのデータにおけるファイバの分散の影響を図１に示す。同図は幅広い分散に対するビットエラーレート（ＢＥＲ）を示すグラフである。
【００１１】
様々な分散値に対し行われた測定は、標準のシングルモードファイバ（ＳＭＦ）と長さの異なる分散シフトファイバ（dispersion-shifted fiber−ＤＳＦ）を用いて行われた。図１において「ｘ」で示される一連の測定値は「バック−トゥ−バック」の送信器／受信機の配置で行われた。そのため分散は、この一連の測定結果とは無関係であり、ビットエラーレート（ＢＥＲ）は−２１ｄＢｍの受信パワーにおける１０-6以下から、−１９ｄＢｍの受信パワーレベルにおける１０-13 まで変化することが見いだされた。
【００１２】
５１ｋｍの長さ（短距離の通信アプリケーションにおける一般的な長さ）の標準のシングルモードファイバを送信器と受信機の間に挿入した場合には、受信した受信パワーで若干の増加が観測された。１０−１１ＢＥＲ（通常用いられるシステムの値）における測定された分散ペナルティは約０．１５ｄＢである。
【００１３】
光ファイバの色分散の影響は、データレートが増加するにつれて増加することが知られているため、受信パワーにおけるデータレートの増加の影響は、伝送システム内のファイバの分散を意図的に変化させることにより観測できる。図１において、異なる長さの分散システムファイバを用いて様々なＢＥＲの測定がそのシステムについてなされた。特に−２４０ｐｓ／ｎｍの分散値を有する第１の長さのファイバは図１の丸印で示されたようなＢＥＲ測定値を示す。
【００１４】
これらの測定値は、約０．５ｄＢｍ分だけ従来の構成の測定値以下に留まっている。そのためこの値の負のファイバの分散を用いることはシステムパワー全体の予算計画（バジェット）に対し、大きなパワーを付加することになる。次の一連の測定に対しては、ファイバの分散を約−５００ｐｓ／ｎｍの値に減少させた。このシステムにおけるＢＥＲの測定値（図１の白い四角で示す）を見ると、システムパワーの予算計画に対してさらに０．５ｄＢｍの改善が見られた。この最後の実験装置は、−７１０ｐｓ／ｎｍのファイバ分散値を用いた。
【００１５】
図１に示すようにこの値、特に高いＢＥＲの値においては、従来の（非分散シフトファイバ）の装置に対し、システムの性能を劣化させている。これらの結果は、パルス整形効果（pulse shaping effects） により説明できる。負のファイバ分散量が増加し始めると、パルスは圧縮されることになる（かくして負の分散ペナルティとなる）。しかし、ある負のファイバ分散の限界値に到達した後はパルスは広がり始める（−７１０ｐｓ／ｎｍのプロットに示すように）。
【００１６】
図２は、図１の点線で示したように１０-11 のＢＥＲの様々な測定した分散パワーペナルティを示す。図２のプロットは、負の分散パワーペナルティを生成するファイバの色分散値の範囲を示す。特に１．３μｍのローチャープの直接延長ＤＦＢレーザを用いた１０Ｇｂ／ｓの伝送システムで動作する場合には、負のパワーペナルティとなる関連するファイバの分散値は、約−６００ｐｓ／ｎｍから０ｐｓ／ｎｍである。そのためシステム全体のパワーの予算計画を増加させるためには負のファイバ分散の図示したような広い範囲が用いられる。
【００１７】
即ち−６００ｐｓ／ｎｍから０ｐｓ／ｎｍの負のファイバ分散範囲に関連するシステム範囲Δλsys 内でシステム波長λsys を選択することにより負の分散関連パワーペナルティが得られる。異なる伝送レートあるいは異なるレーザソースに関しては実際の範囲は変動する。しかし、このようなシステムにおいては、負のパワーペナルティを生成する関連する負のファイバ分散範囲が存在する。それ故に本発明の教示するところによればこの負の分散領域内で伝送システムを動作させることによりシステム全体のパワー予算計画が改善される。
【００１８】
図３は、λ0 の公称値にその中心を有するΔλのゼロ分散波長分布に関連する組み込まれた標準のシングルモードファイバ分散特性を示す。図２に示すように、−６００ｐｓ／ｎｍから０ｐｓ／ｎｍのファイバ分散範囲においては、システムの動作波長λsys が評価される。この負の分散領域で動作するために、以下の要件が必要である。第１の要件は、システム波長λsys は、λ-1として示す最も小さい負の公称値λ0 −Δλ以下とならなければならない。
【００１９】
λ0 ＝１３１０ｎｍ，Δλ＝２０ｎｍを仮定するとλsys は１２９０ｎｍ以下でなければならない。第２の要件としては、λsys は図２に示すような負から正への分散パワーペナルティのクロスオーバに関連する波長以上でなければならない。この値は、システムファイバの分散傾斜Ｓと用いられるファイバの長さＬを知ることにより計算できる。特に負の分散範囲のより低い極端値（この実施例では−６００ｐｓ／ｎｍ）を知ることにより、以下の関係式を用いてクロスオーバは決定できる。
（λsys −λ1）* Ｓ* Ｌ＞−６００ｐｓ／ｎｍ
【００２０】
直接変調ＤＦＢレーザを用いた実施例においては、分散傾斜Ｓは約０．１ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍで、ファイバの長さＬは約５０ｋｍである。上記の関係式にこれらの値を適応すると、以下の解が得られる。
−８０ｎｍ＜（λsys −λ-1）
【００２１】
上記の式と下記の式を組み合わせると最適のパワーペナルティの実現に関連した以下の波長範囲Δλsys が得られる。
−８０ｎｍ＜（λsys −λ-1）＜０ｎｍ
そのため一般的にλ0 ＝１３１０ｎｍに対しては、システム波長λsys が１２１０ｎｍから１２９０ｎｍの範囲内が最適となる。
【００２２】
公知の波長範囲においては、波長分割多重化（ＷＤＭ）システムは、各々が負の分散パワーペナルティ特性を有する多数の個別の波長を提供できる。チャネル間のスペースｓが公知の場合には、ＷＤＭシステム内のチャネル数Ｎは、Δλsys ／ｓとなる。別法としてＮが公知の場合には、チャネルスペースは、Δλsys ／Ｎで決定される。例えば、各チャネルが１０Ｇｂ／ｓビットレートに対しΔλsys ＝８０ｎｍで、ｓ＝０．８ｎｍとすると、チャネル数は１００となり、これは１Ｔｂ／ｓの総合伝送容量が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バック−トゥ−バックの送信器／受信機の構成において、標準のシングルモードファイバと長さの異なる分散シフトファイバを用いて測定した受信光学パワーの関数として１０Ｇｂ／ｓにおけるノンリターン−トゥ−ゼロ（ＮＲＺ）データと測定したビットエラーレート（ＢＥＲ）が２23−１であるグラフ
【図２】図１で用いられた異なるファイバの分散に対し１０-11 のＢＥＲにおける分散パワーペナルティを表すグラフ
【図３】負の分散ペナルティを維持するために本発明により開発されたシステムの波長範囲を表すグラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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