(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの伝送線の色分散を補償するために１５５０ｎｍのシステム波長で動作する無損失モジュールにおいて、該モジュールは、
（ａ）信号を入力するための入力結合手段と、
（ｂ）分散の符号が負で分散の絶対値が少なくとも５０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍのファイバからなる少なくとも１つの分散補償ファイバユニット（以下「ＤＣＦユニット」という。）を含む分散補償ファイバ（以下「ＤＣＦ」という。）と、
（ｃ）前記ＤＣＦによる損失を相殺する増幅手段と、
（ｄ）前記増幅手段を前記ＤＣＦに接続する結合手段とを有し、
前記増幅手段は、前記システム波長より短い波長でポンプエネルギーを放射する少なくとも１つのポンプを有することにより、前記ＤＣＦ内の信号は誘導ラマン散乱により増幅されることを特徴とする無損失モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散性伝送ファイバおよび分散補償ファイバ（ＤＣＦ(Dispersion Compensation Fiber)）を用いた光ファイバシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の光ファイバシステムは、数年前には想像できなかったほどの高密度の長距離通信を提供する。このようなシステムは、有限分散ファイバ（例えば、ルーセントテクノロジーズ社製のTrueWave（登録商標）ファイバ）を使用する。このファイバは、低い規定された分散を有し、有利なマルチチャネル（ＷＤＭ）動作のために、高いチャネルあたりビットレートおよび低い４光子混合を保証する。動作するシステムは、４個以上の波長分割多重チャネルを有し、各チャネルは２．５Ｇｂｉｔ／ｓｅｃ以上のパルスレートで動作可能である。まもなく設置されるシステムは、８チャネルのＷＤＭセットを使用し、チャネルあたりのビットレートは１０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃである。
【０００３】
このようなシステムは、システム波長１５５０ｎｍで動作する。個々の電子的な光−電気信号「再生器」は、送信器もしくは受信器または再生器の対により、ファイバの「リピータスパン」を規定する。さらに、リピータスパンは、長さ１００キロメートル程度の「増幅器スパン」からなり、各増幅器スパンは、スパンの一端または両端に光増幅器を有する。
【０００４】
有力な光増幅器は「エルビウムドープファイバ増幅器」（ＥＤＦＡ(Erbium-Doped Fiber Amplifier)）である。その開発は、長年の需要、すなわち、再生器に対する長年の不満を満たした。その選択および開発の歴史は、R. J. Mears, "High-Gain Rare-Earth-Doped Fiber Amplifier Operating at 1.54μm", OFC '87, Washington, DC, 1987, Proc. Vol.3, p.167、に記録されている。早期の通常の１３１０ｎｍシステム波長での動作よりも、１５５０ｎｍ動作を選択した１つの理由は、短いほうの波長で用いられる同様のドープファイバ増幅器が利用可能でないことにある（A. J. Antos et al., "Dispersion-Compensating Fiber for Upgrading Existing 1310-nm-Optimized Systems to 1550-nm Operation", OFC/IOOC '93, Technical Digest, pp.204-205、参照）。
【０００５】
ラマン増幅は、何年かの間、優れたアプローチと考えられたが、ＥＤＦＡの導入により完全にとって代わられた。ラマン相互作用（G. P. Agrawal, "Non Linear Fiber Optics", Academic Press, Inc., 1989, pp.218-225、参照）は、ＷＤＭセットの要素チャネルの同時増幅に対しては、ＥＤＦＡと同等のパスバンド能力を有するが、ポンプから信号へのエネルギー輸送が非効率的であることにより、比較的不満足であるとみられている。１３１０ｎｍでの動作用に、ＥＤＦＡと同等の増幅器が利用可能でないことにより、この信号波長を用いたシステムにおける使用可能性の探究（例えば、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍの両方におけるＷＤＭチャネルセットで同時動作する二重波長システムの場合）が続いている。
【０００６】
新しい大容量システムは、初期に設置された単一チャネルシステムの不十分さ、ならびに、アップグレードのための方法および装置に注目している。重要な既存のシステムは、１３１０ｎｍというシステム波長で動作する。使用されているファイバは、この波長では色分散が低い「非シフト」ファイバであるが、１５５０ｎｍで使用すると大きな分散（例えば、約１６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍという値）を有する。これは、ほとんどの場合、最新のチャネルあたりのビットレート（例えば、単一チャネルで１０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃ）の妨げとなるとともに、複数チャネル動作の妨げともなる。
【０００７】
新たに設置されたシステムは、１５５０ｎｍでの動作用に設計されているが、これまで、容量に対する分散制限を最小にするように設計された伝送ファイバを使用している。１５５０ｎｍで分散がない分散シフトファイバ（ＤＳＦ(Dispersion-shifted fiber)）は、最近、TrueWave（登録商標）のような有限分散ファイバによって置き換えられている。これにより、規定の分散量は小さくなり、ＷＤＭ動作における非線形４光子混合の制限を相殺している（米国特許第５，３２７，５１６号（１９９４年７月５日発行）参照）。いずれの場合も、分散の減少は、材料分散を補償するために「導波路分散」を利用している。（モードフィールドサイズの減少は、負符号の分散を導入し、問題としている波長範囲においてシリカ系ガラスの通常の正の分散を補償する。）しかし、モードフィールドサイズの減少の結果生じる挿入損失の小さい増大が問題となる場合がある。重要な例は、水中システムの場合である。この場合、最大増幅器間隔が、最優先の経済的問題点である。このようなシステムは、ＷＤＭ動作用に設計される場合でも、伝送用に分散性ファイバを使用し続ける可能性が高い。新しい水中システムは、「純粋」（すなわち、ドープされていない）シリカコア伝送ファイバ（ＰＳＣＦ(Pure Silica Core transmission Fiber)）を使用し、屈折率増大ドーパントに起因する損失の小さい（〜１０％）増大を回避しているが、これにより１５５０ｎｍ分散はさらに〜１９ｐｓ／ｎｍ−ｋｍまでわずかに増大する。
【０００８】
これまでに理解されているように、色分散のビットレート制限効果すなわち線形効果は、逆符号の分散のファイバを直列接続することによって補償することができる（J. M. Dugan et al., "All Optical Fiber-Based 1550nm Dispersion Compensating in a 10Gbit/s, 150km Transmission Experiment Over 1310nm Optimized Fiber", OFC '92, 1992, post deadline paper, PD-14, pp.367-368、参照）。適当な分散補償ファイバ（ＤＣＦ）に向けられた努力の結果、必要な負符号の分散のファイバに到達した。このファイバは、通常の地中ファイバの数倍（例えば４〜５倍）以上の大きさの分散（すべて１５５０ｎｍで測定）を有する。これにより、補償されるべきスパンの長さより短い長さのＤＣＦのコイルで補償が実現される。精密な補償のために、逆符号の分散スロープも設けられる。
（ルーセントテクノロジーズ社のSpecialty Fiber Devices specification sheet, "Dispersion Compensating Fiber" (DK-SM)、参照。）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＣＦは、すべてのファイバと同様に、システム設計において考慮しなければならない挿入損失を有する。残念ながら、ＤＳＦの場合と同様、補償は「導波路分散」に依存しており、これは、コアサイズの減少を要求し、さらに挿入損失を増大させる。いずれにしても、設置には、ＤＣＦにおける損失を相殺するためにさらに増幅が必要となる。（Dugan et al.による前掲論文には、この目的でＥＤＦＡを設けたモジュールが記載されている。）
【００１０】
【課題を解決するための手段】
１５５０ｎｍのシステム波長で動作する分散性伝送ファイバの色分散を補償するモジュールは、ＤＣＦとともに、ＤＣＦの挿入損失を相殺する増幅手段を有する。ＥＤＦＡを使用する代わりに、この新規なモジュールは、ラマンポンプ源を使用しており、装置コストが大幅に削減される。実現可能性は、ＤＣＦの小さいモードフィールド径によるものである。これには、必要とされる大きい負符号の分散を生じるのに要求される大きい導波路分散の寄与が伴う。モードフィールド径が最大化されている通常の伝送ファイバに比べて、ラマンポンピングは〜３倍ほど効率的であるため、要求されるポンプパワーは、市販設計の半導体レーザダイオードから容易に得られる。１５５０ｎｍ用のＥＤＦＡの全般的採用につながった性質は保持される。ＷＤＭの場合、ラマンパスバンドは、要素チャネルの同時増幅に十分な幅を有する。増幅はバンドにわたって比較的一様であるため、補償されていない利得スペクトルを有するＥＤＦＡに比べて有効となる可能性がある。
【００１１】
期待される最初の使用は、１３１０ｎｍシステムを１５５０ｎｍでの動作用にアップグレードすることであり、これが実施例となっている。伝送用非ドープシリカコアファイバによるシステムは、本発明のモジュールを利用した新しい設置の例である。いずれの場合でも、ＤＣＦは、端子ハウジングに配置されるコンパクトな要素（例えばスプール（糸巻）形）である。すべての場合において、本発明のモジュールは、１５５０ｎｍのシステム波長での動作を提供するとともに、最初から、あるいは将来のアップグレードにより、ＷＤＭ動作の能力を有する。
【００１２】
本発明の「無損失モジュール」は、ＤＣＦおよびラマンポンプに加えていくつかの要素を有することが可能である。そのような要素の１つは、モジュールの入力に設けられるアイソレータである。これは、反射および望ましくない共鳴と、モジュールからのポンプエネルギーの放出とを回避する。もう１つの要素としては、ポンプおよび信号のエネルギーを経路選択する波長選択カプラがある。市販品は、通常用いられる長さの伝送ファイバの単一スパンの一部あるいは全部の補償に十分な全分散をそれぞれ有する１つあるいは複数のモジュールを有することが期待される。システムが、複数のスパンから構成されて大きくなるほど、使用されるモジュールも多くなり、一般には直列接続されることが予想される。モジュールの位置は複数にすることが可能であり、送信器、受信器、および（中継器）の端子に配置することが可能である。
【００１３】
［用語］
以下の定義を用いて説明を行う。通常の用法に反するものではない。この定義の目的は、繰り返しを必要とせずに、意図した特定の意味を示すことにある。
【００１４】
分散(Dispersion)  −  修飾語なしで用いるとき、この用語は「色分散」、すなわち、線形の、パワーに依存しない、光速度の波長依存性を意味する。特に断わらなければ、示される値は１５５０ｎｍの波長で測定されたものである。大きさのみが与えられている場合、分散の符号は、ＤＣＦに対しては負（−）であり、伝送ファイバに対しては正（＋）である。比較は、符号を無視し、絶対値について行う。
【００１５】
分散補償ファイバ（ＤＣＦ）  −  分散の符号が負で、分散の大きさが少なくとも−５０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍのファイバであり、「標準ファイバ」の正の分散を補償することを目的とする。
【００１６】
標準ファイバ(Standard Fiber)  −  分散の符号が正で、１５５０ｎｍにおける分散の大きさがおよそ＋１６〜＋２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲にある伝送ファイバである。その例としては、非ドープシリカコアファイバ、および、１３１０ｎｍのシステム波長で動作するように設計されている、設置された単一チャネルシステムで用いられている「非シフト」伝送ファイバがある。
【００１７】
システム波長(System Wavelength)  −  簡単のために、一般的な用法に合わせて、特定の大きさ（例えば、１５５０ｎｍあるいは１３１０ｎｍ）を用いているが、シリカファイバの透過「窓」内の任意の値を意味する。規定の値は、必ずＷＤＭチャネルセットの波長バンド内に含まれる。本発明は、ＷＤＭ動作が可能なようにアップグレードを行うものであり、一般にＥＤＦＡスパン増幅器で用いられるため、「１５５０ｎｍ動作」を目的とした特定の波長値は、ＥＤＦＡのパスバンド内に入らなければならない。これは、現在のデバイスでは、およそ１５２０ｎｍ〜１６１０ｎｍの範囲にある（Y. Sun et al., "Ultra wide band erbium-doped silica fiber amplifier with 80nm of bandwidth", Topical Meet. on Optical Amp. and Their Appl., Victoria, BC, July 1997、参照）。
【００１８】
ビットレート(Bit Rate)  −  特に断わらなければ、チャネルあたりのビットレートを意味する。一般的な用法に合わせて、数値は丸められる。たとえば、「１０Ｇｂ／ｓ」は、ＯＣ−１９２標準の９．９６３Ｇｂ／ｓという値を表す。
【００１９】
ＷＤＭ  −  チャネル間隔の密な（５ｎｍ以下の間隔）波長分割多重化である。これにより、個々のＥＤＦＡによるチャネルセットの同時増幅を行う１５５０ｎｍシステムの動作が可能となる。
【００２０】
リピータスパン(Repeater Span)  −  隣り合うリピータ間、あるいは、送信器または受信器とそれに最も近いリピータの間のファイバの長さである。
【００２１】
ファイバスパン(Fiber Span)あるいは「スパン」  −  一端または両端が光増幅器によって区切られたファイバの長さである。
【００２２】
無損失(Loss-free)  −  ＤＣＦによる損失を相殺する増幅器の能力を備えた本発明のモジュールを記述する用語である。これにより、許容可能とみなされる値にまで減少した損失で動作可能なモジュールが実現される。一般に、損失を相殺した結果、残留モジュール損失が完全相殺から±３ｄＢの範囲になる場合が基準を満たす。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の要件は、ラマンポンプ能力により、対象とする端子ハウジングにおいてＤＣＦの全体に付随する損失を相殺することである。この損失には、スプライスなどの接続損失とともに、ＤＣＦ自体の挿入損失が含まれる。ハウジングにおいて提供されるラマンポンプ能力はディスクリートであり、ＤＣＦを増幅媒体として用いるものである。この能力が伝送ファイバをポンピングするために用いられることは意図しておらず、また、これを防ぐ分離が実施例には含まれるが、特定の応用の場合にポンプ能力がＤＣＦによる損失を超えることは除外されない。
【００２４】
図１を参照して、さまざまな要素の特性を含めて、本発明のモジュールの説明を行う。動作中のシステムにおいて、入力信号は、入力１において導入され、アイソレータ２、ＤＣＦ３、およびカプラ４を順に通る。カプラ４は、ポンプ源５によって発生されたラマンポンプエネルギーの重ね合わせを行うことにより、処理された信号を出力６に生成する。
【００２５】
［ＤＣＦ］
本発明のモジュールは、ローカル設置用に（一般に、送信器、受信器またはリピータのサイトにおける伝送端子に）設計されるため、ＤＣＦはコンパクトな形態であり、例えば、１個または数個のファイバスプールからなる。考えているシステムは、分散の符号が正の伝送ファイバ（「標準ファイバ」）を使用するものであり、従って、ＤＣＦの分散の符号は負とする。さまざまな考慮事項（簡便さ、スプール長、挿入損失、入手可能性）から、最小分散Ｄは−５０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍが望ましい。報告されている実験で用いられている適当な市販のＤＣＦではＤ＝−８９．２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍである。
【００２６】
ＤＣＦスプールの長さは、累積分散により簡便に表現される。スプール長は、例えば、設置済みのものも今考えている新しいシステムも含めて、３０ｋｍ〜４５０ｋｍの範囲にある。これは、＋５００ｐｓ／ｎｍ〜＋９０００ｐｓ／ｎｍのオーダーの累積分散値に対応する。リピータスパンあたり３個の（増幅器）スパンの場合（最新のシステムでは代表的である）、補償に必要な全分散は、−１５００ｐｓ／ｎｍ〜−２７０００ｐｓ／ｎｍの範囲となる。
【００２７】
本発明の実施例では、限定されたいくつかの分散値の標準的なモジュールを考えているが、これらは必要に応じて組み合わせることが可能である。ほとんどの設置済みシステムをアップグレードしながら、同時に製造および供給を容易にするには、１０個の標準値のセットで十分なはずである。ある程度は、特定の値が市場によって決定される。新しいシステムの場合には、そのような値はスパン長の標準化に寄与することもある。例えば、−５００ｐｓ／ｎｍ、−１０００ｐｓ／ｎｍ、および−３０００ｐｓ／ｎｍ（それぞれ−９０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍのＤＣＦで約５．６ｋｍ、１１．２ｋｍ、および３３．６ｋｍに対応する）、および、「微調整」に必要な場合の第４のもの（原理的には、このような微調整モジュールの分散の符号は正とすることも可能であるが、高い分散値を達成して長さを最小にするための波長分散寄与にも依存するため、符号は負とされる）、に対応する３個あるいは４個のモジュール長が考えられる。単体で、あるいは追加モジュールを組み合わせて使用される−１００ｐｓ／ｎｍの微調整モジュールが使用可能な場合、所望値の±５０ｐｓ／ｎｍ以内での補償が可能となる。分散が−４０ｐｓ／ｎｍの微調整モジュールがあれば、正味の（補償された）分散は±２０ｐｓ／ｎｍとすることが可能となり、これは現在のほとんどの厳しい使用に十分であると考えられる精度である。このように小さい分散のモジュールは、例えば、独立のポンプの供給のない受動ユニットである。
【００２８】
市販のセットは、標準値６８０ｐｓ／ｎｍ、８５０ｐｓ／ｎｍ、および１０２０ｐｓ／ｎｍの３個の受動モジュールからなる。ラマンポンプを設けた場合、このようなセットは受け入れられるものである。
【００２９】
本発明の目的のための、ＤＣＦ設計の精密な仕様は複雑である。本発明は、小さいモードフィールド径に依存しており、これはさらに、ファイバプロファイルおよびコア対クラッドの屈折率差（Δｎ）を含むさまざまな考慮事項に依存している。逆説的にいえば、ファイバ設計は、１つの重要な点では、モードフィールドサイズを最大化しようとする努力を反映している。例えば、曲げ損失を小さくし非線形効果を最小にするためである（また、実験で用いられる市販のＤＣＦは、必要とされる負の大きい分散にともない、モードフィールドサイズを最大化しようとする努力を反映している）。ＤＣＦに対する単位分散値が−５０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以上の仕様は、現在の実際の設計によれば、小さいモードフィールド径を保証し、本発明の基礎となるラマン効率を保証するのに十分な導波路分散寄与を必要とする。本発明の目的からは、伝統的な考察よりもむしろ、モードフィールド径を小さくするファイバ設計が有力となることが考えられる。本発明のモジュールのＤＣＦには、７μｍ以下のモードフィールド径が望ましい。
【００３０】
［ポンプ源］
本発明のテーマ（無損失モジュールには比較的低いパワーのポンプ源が適合する）は、一実施例では、従来の設計の単一ストライプ半導体レーザダイオードを組み込むという形をとる。他の波長では既に市販されているが、新たな需要に合わせた設計変更は、受け入れられている原理に従ったものである。小さいモジュールには、利用可能なパワーが１３０〜１８０ｍＷ以上の単一のこのようなダイオードで十分であり、追加ダイオードを直列接続で用いれば、さらに長いＤＣＦにも適合する。（測定された結果に基づくと、−３０００ｐｓ／ｎｍのモジュールには３５０ｍＷのパワーが必要である。）直列接続動作の例示的な形態としては、放射の偏光が直交するレーザを組み合わせるための偏光カプラを利用するものがある。別の形態としては、相異なる波長の放射のレーザを組み合わせるための波長選択カプラを利用するものがある。
【００３１】
ＬＥＤ設計の進歩により、レーザダイオードの代わりに非コヒーレントデバイスを使用することが考えられる。さらに重要なものに、最近発表された、ダイオードポンプデュアルクラッドファイバレーザでポンピングした縦続（カスケード）ラマン共振器がある（S. G. Grubb et al., Dig of Topical Meeting on Optical Amplifiers and Their Applications, Paper SaA4, 1995、参照）。理想的に配置された中心波長１４５３ｎｍで１．６Ｗ以上のパワーレベルが可能であることにより、これは、最大のリピータスパンを補償するためのＤＣＦ要素の組立体をポンピングするのに適している。製造コストが下がるため、この縦続デバイスは、少なくとも大きいシステムでは、従来の単一ストライプレーザにとって代わる可能性がある。
【００３２】
少なくとも近い将来に、適当なラマン源の出力はコヒーレントになり、動作は半導体レーザに依存するようになることが期待される。
【００３３】
１個のポンプ源が複数のＤＣＦスプールに対して用いられることも可能である。無損失モジュール（ＤＣＦおよびポンプの両方を含む）の概念に従えば、モジュールを、１個のポンプと１個以上のＤＣＦスプールすなわち「ＤＣＦユニット」から構成されるものとみなすのが便利である。直列接続の場合と同様、このようなユニットの分散値は、例えば提案される「標準モジュール」に対応して、同一であることも相異なることも可能である。同様に、１個のポンプ源が複数のダイオードから構成されることも可能であり、いずれの場合でも、必要に応じて、ユニットの並列または直列ポンピング用に出力リードを設けることが可能である。
【００３４】
［カプラ］
この要素は、ポンプをＤＣＦに接続するために用いられる。適当な設計の１つは、波長の差に基づいて相異なるポンプと信号（必ずポンプ波長のほうが短い）を経路選択するものであり、波長選択カプラ（ＷＳＣ(wavelength selective coupler)）として知られている。ＷＤＭ多重化カプラのように機能するため、これを「ＷＤＭ」ともいう。サーキュレータは、伝播方向の差に基づいて、経路分離を維持しながらポンプと信号を組み合わせる際に波長差を無視するカプラの例である。
【００３５】
好ましいモジュール設計では、カプラをモジュール出力に配置し、信号の向きと逆向きでＤＣＦをポンピングする。このような「逆方向ポンピング」は、ポンプから信号へのノイズ移動を最小にするものであり、米国特許出願第０８／６８３０４４号（出願日：１９９６年７月１５日）に記載されている。
【００３６】
［アイソレータ］
このオプションの要素は、モジュール入力における（特に信号の）逆反射を最小にするために実施例に含められる。この逆反射は、共鳴を生じ、信号対ノイズ比の低下を伴うものである。市販のアイソレータは、考えられる動作パラメータに対して分離（アイソレーション）値は４０ｄＢ以上であり、これは十分である。
【００３７】
［システム動作］
図２および図３を参照して、「無損失モジュール」を用いた代表的なシステムについて説明する。図２のシステムは、１５５０ｎｍのシステム波長で放射を行うレーザダイオード２０と、信号情報を加える変調器２１と、伝送ファイバ２２と、図１のようなＤＣＦモジュール２３と、検出器２４からなる。図示されているオプションの要素は、前段増幅器２５と、飽和増幅器２６と、バンドパスフィルタ２７である。図示されている単一の増幅器スパンは、説明には十分であるが、一般の動作システムは、追加のスパンを含むことが多いため、切断２８はこれを示している。
【００３８】
図３に、特にＷＤＭ動作を行うこのようなシステムを示す。図示されているように、これは、受動カプラ３４によって結合した４個の送信器３０、３１、３２および３３からなる。結合された信号は伝送ファイバ３５に導入される。この多重化された信号は受信器３６で受信され、デマルチプレクサ３７によって別々のチャネルに分離される。図示されているように、システムは、個別のチャネルプロセッサ３８、３９、４０および４１を有する。個々の送信器は、それぞれ、図２の要素２０、２１のようなレーザ源および外部変調器からなるものとみなすことも可能である。受信器３６は、図１のようなモジュールを有し、さらに、図２の要素２５および２６の機能を提供する増幅器を含むことも可能である。プロセッサ３８〜４１は、図示されているスパンの後に追加の再生器スパンが続く場合には、再生器を含むことも可能である。
【００３９】
［例：モジュール］
図４に、以下の表の例示的なＤＣＦを用いた測定値を報告する。図１に示したＤＣＦモジュールは、１５５４．３ｎｍのシステム波長で１４００ｐｓ／ｎｍの分散を有していた。ポンプは中心波長１４５３ｎｍのダイオードレーザであった。入力および出力の結合損失はそれぞれ０．９４ｄＢおよび０．９７ｄＢであった。挿入損失は合計１０．４７ｄＢであった。これには、０．４２ｄＢおよび０．４５ｄＢのＤＣＦスプライス損失が含まれる。ＤＣＦの測定された特性を以下の表にまとめる。
【表１】
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【００４０】
図４の座標軸は、縦軸が利得（単位ｄＢ）であり、横軸はＤＣＦに結合されたポンプパワー（単位ｍＷ）である。測定値は、０．０４ｄＢｍの入力パワー、および、−３５．０ｄＢｍという小さい信号パワーに対して示されている。結果はわずかしか異ならず、０ｄＢｍ信号入力パワーで動作するときにはラマン利得の飽和効果は重要でないことを示している。
【００４１】
動作点として選択された、２２５ｍＷのポンプパワーにおいて、正味の利得は１．４ｄＢであった。ＤＣＦ自体の８．５６ｄＢの損失を相殺するために、結合された必要なポンプパワーは１６０ｍＷであった。図４から分かるように、大きい正味の（過剰の）利得は、さらにポンプパワーを増大させることから生じる。既に説明したように、ＤＣＦによる損失を大幅に超えることは目的ではない。いずれの場合でも、二重レイリー散乱が結果的にノイズ性能に影響を及ぼす。図４に報告されているデータは、単一ストライプレーザダイオードポンプが適していることを示している。
【００４２】
図５は、パワー（単位ｄＢｍ）および波長（単位ｎｍ）を座標軸にとった、２２５ｍＷの結合ポンプパワーに対するＤＣＦモジュールの出力における増幅自然放出（ＡＳＥ）の測定値である。測定バンド幅は０．２ｎｍであった。１５５４．３ｎｍの信号波長において、ＡＳＥレベルは−４７．０ｄＢｍであった。
【００４３】
［例：システム］
モジュールの性能は、図２に概略を示した伝送実験で検討された。伝送ファイバは、挿入損失が１３．２ｄＢで全分散が１３８０ｐｓ／ｎｍの、７１ｋｍスパンの（非ドープ）シリカコアファイバであった。送信器は、データレート１０Ｇｂ／ｓで語長２31−１の擬似ランダム終端処理光ビットストリームにより１５５７．４ｎｍで動作する外部変調ＤＦＢレーザ（レーザ２０とマッハ＝ツェンダー変調器）から構成された。受信器は、３セクション光前段増幅器と、追跡ファブリ＝ペローフィルタ２７と、ＰＩＮ検出器２４と、マイクロ波増幅器と、クロック回復回路を有していた。従来の２段増幅器２５および飽和増幅器２６により前段増幅が行われた。ＤＣＦモジュールは、これらの２個の増幅器の間にあった。−３５．８ｄＢｍの受信信号に対して、モジュール２３への入力パワーは−１．４ｄＢｍ（ＤＣＦ内へは−２．３ｄＢｍ）であった。結果としての正味の分散は−２０ｐｓ／ｎｍであった。
【００４４】
図６は、受信パワーに対するビット誤り率（ＢＥＲ）のプロットである。プロットされたデータは、本発明によるモジュールの無損失動作を示している。第１のデータ点セット（三角形で示す）は、システム例で報告されている条件下で無損失モジュールと分散性７１ｋｍ伝送ファイバスパンによるものである。第２のデータ点セット（円で示す）は、スパンおよびモジュールのない直結性能に対するものである。いずれのセットもプロットされた同じ直線上にのる。
【００４５】
これらの結果は、図７のアイダイアグラムによって確認される。いずれのアイダイアグラムも、分散性７１ｋｍファイバスパンの出力におけるビットストリームの測定を示す。Ｂはモジュールのある場合であり、Ａはモジュールのない場合であり、その他の点ではいずれもシステム例の条件下にある。システム設計者にはよく知られているように、図７のＢの大きいアイ開口は、０と１の間の明瞭な弁別と、それに伴う満足な分散補償を示している。
【００４６】
［モジュール］
本発明のモジュールは「無損失」である。すなわち、モジュールのＤＣＦによる損失を補償する増幅器を必然的に含む。増幅器およびＤＣＦの両方を含む工場パッケージが可能であるが、市販品は、複数の要素のオプション（複数の増幅器、および、複数のＤＣＦユニット）を提供することも可能である。ＤＣＦユニットの値の選択は、モジュールの分散値に関する考察に合わせたものとなる（複数ユニットのモジュールは、機能的には、複数の単一ユニットモジュールと等価である）。製造コストや簡便さから、パッケージは、全ＤＣＦ内容からの要求を超える（例えば、パッケージと１個または複数のＤＣＦユニットの全損失を補償するのに十分な）増幅能力を有するものとなる。
【００４７】
本発明のモジュールは、必ずしも、工場でパッケージされる必要はない。別々の部品から組み立てられることも可能であり、必要な条件は、ＤＣＦによる損失を補償する上記のラマン増幅を提供することである。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、光通信システムにおいて、１５５０ｎｍのシステム波長で動作する分散性伝送ファイバの色分散を補償する無損失（外部からの増幅を必要としない）モジュールが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無損失分散補償モジュールの概略図である。
【図２】本発明のモジュールを組み込んだ光ファイバシステムの概略図である。
【図３】ＷＤＭ動作を行う光ファイバシステムの概略図である。
【図４】モジュールの入力で測定される２つの信号パワーに対するラマン利得を示す図である。このラマン利得により、必要なポンプパワーに対するＤＣＦが得られる。縦軸は利得（単位ｄＢ）であり、横軸はポンプパワー（単位ｍＷ）である。
【図５】パワー（単位ｄＢｍ）および波長（単位ｎｍ）を座標軸にとった、無損失モジュールの出力における増幅自然放出（ＡＳＥ(amplified spontaneous emission)）の測定されたスペクトルを示すプロットの図である。
【図６】ｌｏｇ（ＢＥＲ）およびパワー（単位ｄＢｍ）を座標軸にとった、分散性ファイバスパンおよび対応する無損失モジュールがある場合とない場合の２つの場合について、受信器におけるビット誤り率と入力パワーの関係を示すプロットの図である。
【図７】縦軸にパワーをとり、横軸に時間をとり、モジュール補償がある場合とない場合に、分散性ファイバスパンの出力端で測定されるディジタルビットストリームの０と１の間のコントラストを示すアイダイアグラムの図である。
【符号の説明】
１  入力
２  アイソレータ
３  ＤＣＦ
４  カプラ
５  ポンプ源
６  出力
２０  レーザダイオード
２１  変調器
２２  伝送ファイバ
２３  ＤＣＦモジュール
２４  検出器
２５  前段増幅器
２６  飽和増幅器
２７  バンドパスフィルタ
３０  送信器
３１  送信器
３２  送信器
３３  送信器
３４  受動カプラ
３５  伝送ファイバ
３６  受信器
３７  デマルチプレクサ
３８  チャネルプロセッサ
３９  チャネルプロセッサ
４０  チャネルプロセッサ
４１  チャネルプロセッサ
【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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【図７】
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