JP2005518137A

JP2005518137A - ブリュアン効果増幅を有する光ファイバ通信システム

Info

Publication number: JP2005518137A
Application number: JP2003568805A
Authority: JP
Inventors: パオロフェラ; オリエッタカルニョーロ; アントニオベロシ
Original assignee: マルコニコミュニケイションズソシエタペルアチオニ
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2005-06-16
Also published as: WO2003069810A3; AU2003209583A1; EP1483853A2; ITMI20020301A1; AU2003209583A8; ITMI20020301A0; US20050200945A1; WO2003069810A2; CN1633763A; CA2475088A1

Abstract

【課題】本発明は、比較的狭い帯域幅で、例えば、波長分割多重化（ＷＤＭ）または蜜波長分割多重化（ＤＷＤＭ）システムの光監視チャネル（ＯＳＣ）信号のものに類似する特性で、信号を処理することを許すブリュアン効果を利用する光ファイバ伝送システムを提供することをその目的とする。
【解決手段】光ファイバ（１３）の二つの端に送信機（１１）及び受信機（１２）を備えている光ファイバ伝送システム（１０）である。送信機は、伝送信号の発生のための信号レーザ（１４）を備え、かつ受信機は、伝送信号のブリュアン効果を用いて増幅を得るために伝送信号の方向とは逆の方向でファイバ（１３）に取り入れられるポンプ信号の生成のためのポンプ・レーザ（１８）を備えている。信号レーザ（１４）の伝送信号の中心周波数Ｆｓｉｇｎ及びポンプ・レーザ（１８）のポンプ信号の中心周波数Ｆｐｕｍｐは、（Ｆｐｕｍｐ±２０ＭＨ）−（Ｆｓｉｇｎ±２０ＭＨ）＝１０ＧＨｚ±０．１ＧＨｚであり、かつ二つのレーザは、伝送信号の中心周波数の最大変動Δｆｓｉｇｎ、ポンプ信号の中心周波数の最大変動Δｆｐｕｍｐ、及び伝送信号の帯域幅Ｂｆｓｉｇｎが以下の関係Ｂｆｓｉｇｎ＋Δｆｓｉｇｎ＋Δｆｐｕｍｐ＝１００ＭＨｚを有するように局部的に制御される。

Description

本発明は、ファイバを通り抜ける狭帯域幅信号の増幅を得るためにいわゆるブリュアン散乱を用いている、光ファイバ通信システムに関する。

理論からわかるように、ブリュアン効果は、光ファイバの非線形性によってもたらされかつファイバの信号の方向とは反対の方向に伝搬する波を発生し、波の周波数は、信号の周波数と比較してＧＨｚの数十分の一だけ下方にシフトされ、かつその波は、信号を犠牲にして増幅される。この効果は、従って入射パワーがしきい値を超える毎に信号のエネルギーの損失を誘発し、それゆえに付加的減衰機構を構成する。この意味で、ブリュアン効果は、光信号の伝送において有害な効果であり、従って注意深く回避されるべきである。

光ファイバ通信システムの従来技術では、ブリュアン効果を都合よく利用する光デバイスが提案されている。特に、局部光信号弁別器及び増幅器が提案されている。これらのデバイスは、非線形ブリュアン効果に基づき、適当な波長ｌｐの“ポンプ”と呼ばれる信号のパワーの一部を波長ｌoを有する有用な信号に変換させる。有用な信号とポンプ信号とは、逆伝搬すべきであり、かつ波長において小さい差を有するべきである。

従来技術の教示によれば、アクティブ光フィルタを実現するために周波数分割多重化システムの周波数選択部材として有用でありうる増幅器を得ることができる。例えば、欧州特許公報０２６１８７６号は、複数の情報信号を伝送することができるように構成された光通信システムからそれに到達する一定数の光信号の中から単一のプリセット信号を選択することができるように構成された受信機を記述する。欧州特許公報０２６１８７６号は、情報を移送する光信号の周波数Ｆｓｉｇｎとポンプ信号の周波数Ｆｐｕｍｐとの間の固定関係を提案する。特に、

Ｆｓｉｇｎ＝Ｆｐｕｍｐ［１−２ｎ（ｖ/ｃ）］
ここで、ｎ＝ファイバの屈折率、ｖ＝ファイバの音速、及びｃ＝真空中の光束である関係が提示される。

米国特許公報５，５１５，１９２号は、なかんずく、ブリュアン効果を用いている狭帯域幅増幅器を有する、光信号発生装置を記述する。再び、この特許では、ポンプ信号及び増幅される信号に対するプリセット固定周波数間の関係が与えられる。

従来技術によれば、増幅する信号を生成するレーザと、ポンプ信号を生成するレーザとは、必ず互いに非常に正確な周波数関係を有さなければならない。これは、必要な安定性を有するレーザの利用可能性が難しいので、そのようなシステムの実用的なアプリケーションをかなり制限する。

本発明の一般的な目的は、比較的狭い帯域幅で、例えば、波長分割多重化（ＷＤＭ）または蜜波長分割多重化（ＤＷＤＭ）システムの光監視チャネル（ＯＳＣ）信号のものに類似する特性で、信号を処理することを許すブリュアン効果を利用する光通信システムを利用可能にすることによって、上記欠点を改善することである。そこで、そのような新しい通信システムは、低ビット-レート・アプリケーションにおいてより経費が掛かり扱いにくくかつ高消費エリビウム・ドープ式ファイバ増幅器（ＥＤＦＡｓ）、同期デジタル階層（ＳＤＨ）または非ＳＤＨを有している、またはＤＷＤＭアプリケーションに対するＯＳＣアウト-オブ-バンド信号を増幅するためにいわゆるフェスツーン(花網：festoons)（即ち、非常に長い単一セクションの光リンク）で有利に用いられる、通信システムを置き換えられうる。従来例では、これらの信号は、それらがＥＤＦＡｓによって処理することができる波長の外側であるときにＥＤＦＡブースターによって適格に増幅することができないので、ＯＳＣ信号は、フェスツーンで用いることができない。ＯＳＣ信号の欠如は、フェスツーンの２終点間及び潜在的にそれに結合されたサブネットワーク間のネットワーク管理の欠如を意味する。

この目的を考慮して、光ファイバの二つの端に送信機及び受信機を備え、送信機は、伝送信号の発生のための信号レーザを備え、かつ受信機は、伝送信号のブリュアン効果を用いて増幅を得るために伝送信号の方向とは逆の方向でファイバに取り入れられるポンプ信号の生成のためのポンプ・レーザを備え、信号レーザの伝送信号の中心周波数Ｆｓｉｇｎ及びポンプ・レーザのポンプ信号の中心周波数Ｆｐｕｍｐは、（Ｆｐｕｍｐ±２０ＭＨ）−（Ｆｓｉｇｎ±２０ＭＨ）＝１０ＧＨｚ±０．１ＧＨｚであり、かつ二つのレーザは、伝送信号の中心周波数の最大変動Δｆｓｉｇｎ、ポンプ信号の中心周波数の最大変動Δｆｐｕｍｐ、及び伝送信号の帯域幅Ｂｆｓｉｇｎが以下の関係Ｂｆｓｉｇｎ＋Δｆｓｉｇｎ＋Δｆｐｕｍｐ＝１００ＭＨｚを有するように局部的に制御される光ファイバ伝送システムを、本発明に従って提供しようと努めた。

伝送信号は、ほぼ２０ＭＨｚ程度の帯域幅を有しうる。伝送信号は、１０ＭＨｚよりも小さい帯域幅を有しうる。伝送信号は、ＤＷＤＭ伝送システムの光監視チャネル（ＯＳＣ）信号でありうる。信号レーザの伝送信号の周波数は、中心周波数Ｆｓｉｇｎの±２０ＭＨあたりに保持されうる。ポンプ・レーザのポンプ信号の周波数は、中心周波数Ｆｐｕｍｐの±２０ＭＨあたりに保持されうる。信号レーザ及びポンプ・レーザは、帰還デバイスを用いて局部的に制御されうる。

本発明の創造的な原理及び従来技術と比較した利点の説明を明瞭にするために、本発明の実施形態を、添付した図面を参照して、例だけにより以下に説明する。

図面は、光信号が送信機１１によって光ファイバ１３に沿って受信機１２に伝送される光ファイバ通信システム１０を示す。送信機は、伝送信号を生成しかつ所定の範囲の伝送信号の中心周波数、Ｆｓｉｇｎを保持するために（有利には熱制御式の種類の）帰還デバイス１５によって周波数安定化される信号レーザ１４を備えている。受信機１２は、既知の技術による検出及び処理のために、ファイバ１３から信号を受信する、検出器１６を備えている。受信機１２の入力には、ポンプ・レーザ１８によって生成されるポンプ信号を送信機１１に向かう方向でファイバ１３に入力させる既知の光カプラー１７が結合される。また、ポンプ・レーザ１８は、予め設定された範囲のポンプ信号の中心周波数、Ｆｐｕｍｐを保持するために（再度、有利には熱制御式の種類の）帰還デバイス１９により周波数安定化される。

ファイバ１３には、それゆえに、送信機から受信機に指向された少なくとも一つの伝送信号と逆方向に指向された一つのポンプ信号がある。本発明によるシステムの送信機と受信機との間のファイバは、数キロメートルから数百キロメートルの長さを有しうる。

信号レーザ１４によって生成された伝送信号に加えてその他の通信信号は、ファイバに沿って移動することができる。これらの信号は、伝送信号とは完全に無関係でありうるか、または伝送信号は、ＷＤＭ（またはＤＷＤＭ）伝送システムのＯＳＣ信号のような、前記ファイバのその他の通信信号に関連付けられたサービス信号でありうる。いずれにせよ、その他の通信信号は、伝送信号とは干渉しないような、伝送信号とは十分に異なる周波数を有し、かつ望ましいかまたは必要である場合には、可能であれば、既知の手段、例えばＥＤＦＡｓによって増幅されうる。

本発明によれば、伝送信号の帯域幅は、せいぜいほぼ２０ＭＨｚ程度であるのが好ましく、かつ伝送信号は、従って狭帯域幅信号である。例えば、一般的なＯＳＣ信号は、概ね２ＭＨｚの帯域幅を有する。

帰還信号レーザ・システム１４、１５及び帰還ポンプ・レーザ・システム１８、１９によって許される周波数変動は、信号レーザ１４によって生成される伝送信号の帯域幅Ｂｆｓｉｇｎ、プラス、信号レーザ１４の伝送信号（またはスペクトル帯域幅）の中心周波数の最大変動｜Δｆｓｉｇｎ｜、プラス、ポンプ・レーザ１８のポンプ信号（またはスペクトル帯域幅）の中心周波数の最大変動｜Δｆｐｕｍｐ｜が１００ＭＨｚ内、即ち：Ｂｆｓｉｇｎ＋｜Δｆｓｉｇｎ｜＋｜Δｆｐｕｍｐ｜＝１００ＭＨｚであるようでなればならない。

上記のように実現されたシステムにより、受信機１２に到着する信号は、非常に満足した方法（１と１０ｍＷの間のポンプ・レーザ・パワーの光利得の３０ｄＢ以上）で増幅されるということが意外にも見出され、そこで、例えば、経済的に増幅されかつ商業的に実行できる（数百キロメートルまでの）、非常に長いファイバ・セクションを実現することが可能である。

例えば、適切な安全マージンを採用している、その周波数が１ＴＨｚよりも大きい２ＭＨｚ帯域幅を有するＤＷＤＭ伝送システムのＯＳＣ信号の場合には、ポンプ及び信号レーザ中心周波数は、（Ｆｐｕｍｐ＋/-２０ＭＨｚ）-（Ｆｓｉｇｎ＋/-２０ＭＨｚ）＝）１０ＧＨｚ＋/-０．１ＧＨｚ）であるように帯域幅にただ単に保持されなければならない。ポンプ信号の周波数は、伝送信号の周波数よりも概ね１０ＧＨｚ高い。

これは、フェスツーン・タイプのファイバ・セクションのサービス信号の増幅を許容する。また、例えば、通常の増幅システムの使用が必要であるならばサーブすることが経済的に有益ではない隔離された場所に光ファイバ遠隔通信サービスを到達させる、個別のユーザまたはユーザのグループに指向された、低トラフィック・ファイバ・セクションを実現することも可能である。

周波数またはスペクトル安定性及びポンプ及び信号レーザの必要な相互関係は、結合された二つのレーザからの信号を保持するシステムに対する必要性なしで局部帰還デバイスによって保守可能であるために十分に広いものであるということに注目すべきである。

本発明による通信システムは、非常に長いファイバ・セクション（フェスツーン）との接続で、相対的に経済的であり、最も高価で厄介なＥＤＦＡｓの置換、及び低くかつ非常に低いビット-レート信号及びＯＳＣＤＷＤＭ信号の増幅を許容する。

当然、本発明の創造的な原理を適用している実施形態の上記説明は、ここで独占的に主張する権利の適用範囲内で該原理の非限定的例として与えられている。

図１は、本発明による光ファイバ通信システムの構成を示す図である。

Claims

光ファイバの二つの端に送信機及び受信機を備え、前記送信機は、伝送信号の発生のための信号レーザを備え、かつ前記受信機は、該伝送信号のブリュアン効果を用いて増幅を得るために該伝送信号の方向とは逆の方向で前記ファイバに取り入れられるポンプ信号の生成のためのポンプ・レーザを備え、前記信号レーザの前記伝送信号の中心周波数Ｆｓｉｇｎ及び前記ポンプ・レーザの前記ポンプ信号の中心周波数Ｆｐｕｍｐは、（Ｆｐｕｍｐ±２０ＭＨ）−（Ｆｓｉｇｎ±２０ＭＨ）＝１０ＧＨｚ±０．１ＧＨｚであり、かつ二つのレーザは、伝送信号の中心周波数の最大変動Δｆｓｉｇｎ、ポンプ信号の中心周波数の最大変動Δｆｐｕｍｐ、及び伝送信号の帯域幅Ｂｆｓｉｇｎが以下の関係Ｂｆｓｉｇｎ＋Δｆｓｉｇｎ＋Δｆｐｕｍｐ＝１００ＭＨｚを有するように局部的に制御されることを特徴とする光ファイバ伝送システム。
前記伝送信号は、ほぼ２０ＭＨｚ程度の帯域幅を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記伝送信号は、１０ＭＨｚよりも小さい帯域幅を有することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
前記伝送信号は、ＤＷＤＭ伝送システムの光監視チャネル（ＯＳＣ）信号であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
前記信号レーザの前記伝送信号の前記周波数は、前記中心周波数Ｆｓｉｇｎの±２０ＭＨあたりに保持され、かつ前記ポンプ・レーザの前記ポンプ信号の前記周波数は、前記中心周波数Ｆｐｕｍｐの±２０ＭＨあたりに保持されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
前記信号レーザ及び前記ポンプ・レーザは、帰還デバイスを用いて局部的に制御されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。