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JP4603024B2 - Optical pulse speed control device and optical pulse speed control method - Google Patents

Optical pulse speed control device and optical pulse speed control method Download PDF

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JP4603024B2
JP4603024B2 JP2007233653A JP2007233653A JP4603024B2 JP 4603024 B2 JP4603024 B2 JP 4603024B2 JP 2007233653 A JP2007233653 A JP 2007233653A JP 2007233653 A JP2007233653 A JP 2007233653A JP 4603024 B2 JP4603024 B2 JP 4603024B2
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optical fiber
optical
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泰志 坂本
和之 白木
隆 松井
利雄 倉嶋
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Description

本発明は、光伝送ネットワークにおけるパルス光の速度制御を行う光パルス速度制御装置及び光パルスの速度制御方法に関する。   The present invention relates to an optical pulse speed control device and an optical pulse speed control method for controlling the speed of pulsed light in an optical transmission network.

光伝送ネットワークにおいて、WDM(Wavelength Division Multiplexing)伝送により1心のファイバ当たりの伝送容量が増加している。これらの光ファイバが終端されるルータでは、伝送データの処理を光から電気に変換して処理を行っている。従って、ルータにおける伝送データの光−電気変換処理及び電気信号処理がボトルネックとなっている。   In an optical transmission network, transmission capacity per fiber is increased by WDM (Wavelength Division Multiplexing) transmission. In routers where these optical fibers are terminated, transmission data is processed from light to electricity. Therefore, the optical-electric conversion processing and the electric signal processing of transmission data in the router are bottlenecks.

そこで、OADM(Optical Add/Drop Multiplexer)や光スイッチといった光信号を電気に変換することなく処理を行うデバイスが用いられてきている。しかしながら、これらの技術は、波長を基にしたパス制御、又は、静的なスイッチング処理に留まり、伝送データの単位であるパケット毎のルーティングといった柔軟な制御を行うことができない。特に、パルス光の伝播速度制御が柔軟に行えないことから、信号処理部における、信号の衝突が問題である。   Accordingly, devices that perform processing without converting optical signals into electricity, such as OADMs (Optical Add / Drop Multiplexers) and optical switches, have been used. However, these techniques are limited to path control based on wavelength or static switching processing, and cannot perform flexible control such as routing for each packet which is a unit of transmission data. In particular, since the propagation speed control of pulsed light cannot be flexibly performed, signal collision in the signal processing unit is a problem.

これを回避するためには、光信号を電気に変換することなく保持できる光バッファが必要となる。近年、この光バッファの実現に向けて、パルス光の伝播速度が変化するスローライト現象についての検討がなされている。パルス光の伝播速度制御は、光が伝播する媒質の群屈折率を変化させることで実現され、群屈折率の制御は、被制御対象の信号光とは別にポンプ光と呼ばれる光を媒質に入射することによって実現される。   In order to avoid this, an optical buffer that can hold an optical signal without converting it into electricity is required. In recent years, a slow light phenomenon in which the propagation speed of pulsed light is changed has been studied for realizing this optical buffer. The propagation speed control of pulsed light is realized by changing the group refractive index of the medium through which light propagates, and the group refractive index is controlled by entering light called pump light separately from the signal light to be controlled. It is realized by doing.

ここで、誘導ブリルアン散乱(SBS;Stimulated Brillouin Scattering)と呼ばれる現象を用いた場合のパルス光の速度制御法方法の概要を説明する。   Here, an outline of a method for controlling the speed of pulsed light when a phenomenon called stimulated Brillouin scattering (SBS) is used will be described.

誘導ブリルアン散乱とは、入射光と音響フォノンとの相互作用によって生じる散乱現象で、スペクトル線幅の狭い光を光ファイバに入射すると、入射光と反対の伝播方向に、ブリルアンシフト周波数と呼ばれる周波数だけ低い周波数を持つストークス光を発生する。このとき、ストークス光を発生させる入射光をポンプ光と呼ぶことにする。つまり、ポンプ光の周波数をfp、ブリルアンシフト周波数をfbとすると、ストークス光の周波数はfp−fbとなる。   Stimulated Brillouin scattering is a scattering phenomenon caused by the interaction between incident light and acoustic phonons. When light with a narrow spectral line width is incident on an optical fiber, only the frequency called the Brillouin shift frequency is generated in the direction of propagation opposite to the incident light. Generates Stokes light with a low frequency. At this time, incident light that generates Stokes light is referred to as pump light. That is, when the frequency of the pump light is fp and the Brillouin shift frequency is fb, the frequency of the Stokes light is fp−fb.

ここで、中心周波数がfp−fbである信号光を、ポンプ光に対向して光ファイバに入射すると、光ファイバ中でポンプ光から信号光へ光パワーが移り、信号光がゲインされる。このゲインは、図7(a)に示すとおりfp−fbを中心にローレンツ型のスペクトル特性を持っており、このゲインにはクラマース・クローニッヒの関係と呼ばれる法則から、同じくfp−fbを中心に図7(b)に示す屈折率変化が生じる。   Here, when signal light having a center frequency of fp−fb is incident on the optical fiber so as to face the pump light, the optical power is transferred from the pump light to the signal light in the optical fiber, and the signal light is gained. This gain has Lorentz-type spectral characteristics centered on fp-fb as shown in FIG. 7A, and this gain is also centered on fp-fb from the law called the Kramers-Kronig relationship. The refractive index change shown in 7 (b) occurs.

群屈折率は、

Figure 0004603024
の関係から求められ、図7(c)に示すスペクトル特性の群屈折率変化が生じ、群屈折率はfp−fbを中心に増加する。パルス光の伝播速度は真空中の光の速度を群屈折率で割ったものになるので、パルス光はゲインされると共に、伝播速度が遅くなる。ゲイン量や群屈折率変化量のピーク値は、ポンプ光強度に比例するため、ポンプ光の強度を制御することによって、パルス光の速度を制御できる。又、ポンプ光周波数がfp、信号光の周波数がfp+fbである場合、先に説明したゲインとは逆に、パルス光にロスが生じる。このロスのスペクトル特性は、図7(a)〜(c)に示した特性の正負反転の特性であり、ロスや群屈折率変化量のピークを示す周波数はfp+fbとなり、群屈折率はfp+fbにおいて減少する。つまり、パルス光はロスを受けると共に、パルス光の伝播速度が速くなる。この現象に関しても、ロスや群屈折率変化のピーク値は、ポンプ光強度に比例するため、ポンプ光強度の制御によるパルス光の速度制御が実現できる。 The group index is
Figure 0004603024
The group refractive index change of the spectral characteristics shown in FIG. 7C occurs, and the group refractive index increases around fp−fb. Since the propagation speed of the pulsed light is obtained by dividing the speed of light in vacuum by the group refractive index, the pulsed light is gained and the propagation speed becomes slow. Since the peak value of the gain amount and the group refractive index change amount is proportional to the pump light intensity, the speed of the pulsed light can be controlled by controlling the intensity of the pump light. Further, when the pump light frequency is fp and the signal light frequency is fp + fb, a loss occurs in the pulsed light, contrary to the gain described above. The spectral characteristics of this loss are the characteristics of inversion of the characteristics shown in FIGS. 7A to 7C, the frequency indicating the loss and the peak of the group refractive index change amount is fp + fb, and the group refractive index is fp + fb. Decrease. That is, the pulsed light is lost and the propagation speed of the pulsed light is increased. Also regarding this phenomenon, the peak value of the loss or group refractive index change is proportional to the pump light intensity, so that the speed control of the pulsed light by controlling the pump light intensity can be realized.

Kwang Yong Song et al., "Observation pf pulse delaying and advancement in optical fibers using stimulated Brillouin", Optics Express, Vol. 13, Issue 1, pp.82-88, January 2005Kwang Yong Song et al., "Observation pf pulse delaying and advancement in optical fibers using stimulated Brillouin", Optics Express, Vol. 13, Issue 1, pp.82-88, January 2005

パルス光の速度制御を実現するためには、図8に示すように、信号光を送信する送信機10と信号光を受信する受信機12とが光ファイバ14で接続された光伝送ネットワークにおいて、光ファイバ14に設けた光カプラ13を介して、光源11を接続し、ポンプ光を入射する必要がある。信号光の周波数をfsとすると、fs+fb又はfs−fbの周波数を持つポンプ光を、信号光と対向して光ファイバ14に入射する必要があるため、ポンプ光周波数の制御や安定化のためには、その構成が複雑になるという問題があった。   In order to realize speed control of pulsed light, as shown in FIG. 8, in an optical transmission network in which a transmitter 10 that transmits signal light and a receiver 12 that receives signal light are connected by an optical fiber 14, It is necessary to connect the light source 11 via the optical coupler 13 provided in the optical fiber 14 and to input the pump light. If the frequency of the signal light is fs, pump light having a frequency of fs + fb or fs−fb needs to be incident on the optical fiber 14 so as to face the signal light. Has a problem that its configuration becomes complicated.

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、簡易な構成の光パルス速度制御装置及び光パルスの速度制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a light pulse speed control device and a light pulse speed control method with a simple configuration.

上記課題を解決する第1の発明に係る光パルス速度制御装置は、
信号光となるパルス光を送信する送信機と前記パルス光を受信する受信機とを接続する光ファイバと、
前記光ファイバに設けられ、前記パルス光を増幅する光アンプとを有し、
前記光アンプにより、前記光ファイバの透過光強度が線形変化する領域の最大の入射光強度より大きな入射光強度に、前記パルス光を増幅して制御することにより、前記光ファイバで発生する誘導ブリルアン散乱による後方散乱光の強度を制御し、前記後方散乱光による群屈折率の変化の大きさを制御して、前記パルス光の速度を制御することを特徴とする。
An optical pulse velocity control apparatus according to a first invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
An optical fiber that connects a transmitter that transmits pulsed light to be signal light and a receiver that receives the pulsed light; and
An optical amplifier that is provided in the optical fiber and amplifies the pulsed light;
By the optical amplifier amplifying and controlling the pulsed light to an incident light intensity greater than the maximum incident light intensity in a region where the transmitted light intensity of the optical fiber linearly changes, the stimulated Brillouin generated in the optical fiber is controlled. The speed of the pulsed light is controlled by controlling the intensity of the backscattered light due to scattering and controlling the magnitude of the change in the group refractive index due to the backscattered light.

上記課題を解決する第2の発明に係る光パルス速度制御装置は、
第1の発明に記載の光パルス速度制御装置において、
前記光ファイバの前記光アンプ側に設けられ、前記光ファイバで発生した前記後方散乱光を前記光ファイバから分波する分波器と、
前記分波器に一端が接続された他の光ファイバと
前記他の光ファイバの他端が接続されると共に前記光ファイバの前記受信機側に設けられ、前記光ファイバに対して前記パルス光とは反対の伝播方向に前記後方散乱光を合波する合波器とを有することを特徴とする。
なお、分波器、合波器としては、光カプラ又は光サーキュレータ等が使用可能である。
An optical pulse speed control device according to a second invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the optical pulse velocity control device according to the first invention,
A demultiplexer that is provided on the optical amplifier side of the optical fiber and demultiplexes the backscattered light generated in the optical fiber from the optical fiber;
The other optical fiber having one end connected to the duplexer and the other end of the other optical fiber are connected and provided on the receiver side of the optical fiber. And a multiplexer for multiplexing the backscattered light in the opposite propagation direction.
An optical coupler, an optical circulator, or the like can be used as the duplexer and the multiplexer.

上記課題を解決する第3の発明に係る光パルスの速度制御方法は、
信号光となるパルス光を送信する送信機と前記パルス光を受信する受信機とを接続する光ファイバと、
前記光ファイバに設けられ、前記パルス光を増幅する光アンプとを用い、
前記光アンプにより、前記光ファイバの透過光強度が線形変化する領域の最大の入射光強度より大きな入射光強度に、前記パルス光を増幅して制御することにより、前記光ファイバで発生する誘導ブリルアン散乱による後方散乱光の強度を制御し、前記後方散乱光による群屈折率の変化の大きさを制御して、前記パルス光の速度を制御することを特徴とする。
An optical pulse speed control method according to a third invention for solving the above-described problems is as follows.
An optical fiber that connects a transmitter that transmits pulsed light to be signal light and a receiver that receives the pulsed light; and
Using an optical amplifier provided in the optical fiber and amplifying the pulsed light,
By the optical amplifier amplifying and controlling the pulsed light to an incident light intensity greater than the maximum incident light intensity in a region where the transmitted light intensity of the optical fiber linearly changes, the stimulated Brillouin generated in the optical fiber is controlled. The speed of the pulsed light is controlled by controlling the intensity of the backscattered light due to scattering and controlling the magnitude of the change in the group refractive index due to the backscattered light.

上記課題を解決する第4の発明に係る光パルスの速度制御装方法は、
信号光となるパルス光を送信する送信機と前記パルス光を受信する受信機とを接続する光ファイバと、
前記光ファイバに設けられ、前記パルス光を増幅する光アンプと、
前記光ファイバの前記光アンプ側に設けられた分波器と、
前記分波器に一端が接続された他の光ファイバと、
前記他の光ファイバの他端が接続されると共に前記光ファイバの前記受信機側に設けられた合波器とを用い、
前記光アンプにより、前記光ファイバの透過光強度が線形変化する領域の最大の入射光強度より大きな入射光強度に、前記パルス光を増幅して制御することにより、前記光ファイバで発生する誘導ブリルアン散乱による後方散乱光の強度を制御すると共に、前記光ファイバで発生した前記後方散乱光を前記分波器により前記光ファイバから分波し、分波した前記後方散乱光を前記光ファイバに対して前記パルス光とは反対の伝播方向に前記合波器により再入射し、前記後方散乱光及び再入射した前記後方散乱光による群屈折率の変化の大きさを制御して、前記パルス光の速度を制御することを特徴とする。
A method for controlling the speed of an optical pulse according to a fourth aspect of the invention for solving the above-described problem is as follows.
An optical fiber that connects a transmitter that transmits pulsed light to be signal light and a receiver that receives the pulsed light; and
An optical amplifier provided in the optical fiber for amplifying the pulsed light;
A duplexer provided on the optical amplifier side of the optical fiber;
Another optical fiber having one end connected to the duplexer;
With the other end of the other optical fiber connected and a multiplexer provided on the receiver side of the optical fiber,
By the optical amplifier amplifying and controlling the pulsed light to an incident light intensity greater than the maximum incident light intensity in a region where the transmitted light intensity of the optical fiber linearly changes, the stimulated Brillouin generated in the optical fiber is controlled. The intensity of backscattered light due to scattering is controlled, and the backscattered light generated in the optical fiber is demultiplexed from the optical fiber by the duplexer, and the demultiplexed backscattered light is applied to the optical fiber. Re-incident by the multiplexer in the direction of propagation opposite to the pulsed light, and controlling the magnitude of change in the group refractive index due to the backscattered light and the re-incident backscattered light, the speed of the pulsed light It is characterized by controlling.

第1、第3の発明によれば、光アンプと光ファイバのみで光パルス速度制御装置が実現できるので、従来の手法では必須であるポンプ光を発生させる機構(ポンプ光発生光源及びそれに伴う機器)を省略して、構成を簡易にすることができ、経済的となる効果を奏する。又、信号光に対するポンプ光を、信号光自らが誘導ブリルアン散乱によって作り出すことができるため、ポンプ光の周波数制御が不要となり、パルス光の速度制御の精度が向上するという効果を奏する。   According to the first and third inventions, an optical pulse speed control device can be realized by using only an optical amplifier and an optical fiber. Therefore, a mechanism for generating pump light (pump light generation light source and associated equipment) that is essential in the conventional method. ) Can be omitted, the configuration can be simplified, and an economical effect can be obtained. In addition, since the pumping light for the signal light can be generated by the stimulated Brillouin scattering, the frequency control of the pumping light becomes unnecessary and the speed control accuracy of the pulsed light is improved.

第2、第4の発明によれば、分波器、合波器及びこれらを接続する他の光ファイバを更に設けたので、誘導ブリルアン散乱光を周回させて、光ファイバの出射側から入射するリング構成とすることができ、光アンプが低出力であっても、速度制御が実現できるという効果を奏する。   According to the second and fourth inventions, since the duplexer, the multiplexer, and the other optical fiber connecting them are further provided, the stimulated Brillouin scattered light is circulated and incident from the output side of the optical fiber. The ring structure can be used, and the speed control can be realized even when the optical amplifier has a low output.

本発明に係る光パルス速度制御装置及び光パルスの速度制御方法の実施形態について、図1〜図6を用いて説明する。   An embodiment of an optical pulse speed control device and an optical pulse speed control method according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明に係る光パルス速度制御装置及び光パルスの速度制御方法の実施形態の一例を示す概略構成図である。図1に示すように、本実施例の光パルス速度制御装置16は、信号光となるパルス光を送信する送信機10とパルス光を受信する受信機12とが光ファイバ14で接続された光伝送ネットワークにおいて、光ファイバ14の送信機10側に光アンプ15を設けることにより、光ファイバ14と光アンプ15とのみで光パルス速度制御装置16を構成したものである。このように、本実施例の光パルス速度制御装置16は、簡易な構成で実現される。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of an optical pulse speed control device and an optical pulse speed control method according to the present invention. As shown in FIG. 1, the optical pulse speed control device 16 of this embodiment is an optical device in which a transmitter 10 that transmits pulsed light that is signal light and a receiver 12 that receives pulsed light are connected by an optical fiber 14. In the transmission network, an optical amplifier 15 is provided on the transmitter 10 side of the optical fiber 14 so that the optical pulse speed control device 16 is configured only by the optical fiber 14 and the optical amplifier 15. Thus, the optical pulse speed control device 16 of the present embodiment is realized with a simple configuration.

本実施例の光パルス速度制御装置16において、光アンプ15は、送信機10からのパルス光を、光ファイバ14における誘導ブリルアン散乱の閾値(本発明においては、光ファイバ14の透過光強度が線形変化する領域の最大の入射光強度を閾値と定義する。)を越える強度に増幅している。この理由を、図2(a)、(b)を用いて説明する。なお、図2(a)、(b)は、光ファイバ14として、シングルモードファイバ25kmを使用したものである。光アンプ15の出射光強度、即ち、光ファイバ14への入射光強度に対して、光ファイバ14での反射光強度、透過光強度を測定すると、図2(a)に示すような変化が現れる。図2(a)に示すように、光ファイバ14への入射光強度を増加させていくと、ある入射光強度を超えると、突然反射光強度が増加していることがわかる。これが、誘導ブリルアン散乱による反射光である。   In the optical pulse speed control device 16 of the present embodiment, the optical amplifier 15 converts the pulsed light from the transmitter 10 into a threshold for stimulated Brillouin scattering in the optical fiber 14 (in the present invention, the transmitted light intensity of the optical fiber 14 is linear). The maximum incident light intensity in the changing region is defined as a threshold value). The reason for this will be described with reference to FIGS. 2A and 2B show a case where a single mode fiber 25 km is used as the optical fiber 14. When the reflected light intensity and transmitted light intensity at the optical fiber 14 are measured with respect to the emitted light intensity of the optical amplifier 15, that is, the incident light intensity to the optical fiber 14, changes as shown in FIG. . As shown in FIG. 2A, when the incident light intensity to the optical fiber 14 is increased, the reflected light intensity suddenly increases beyond a certain incident light intensity. This is reflected light by stimulated Brillouin scattering.

一方、透過光強度は、ある入射光強度から増加しない現象が見られる。これは、誘導ブリルアン散乱による反射光の影響により損失を受けているからであり、図2(b)に示すように、この損失の増加に伴って、パルスの進みは増大することになる。つまり、光アンプ15からの入射光強度を増加させる際、透過光強度の増加がログスケールにおける線形的な増加から外れた点、つまり、閾値より高い出力を光アンプ15から入射すれば、パルス光の速度を制御することが可能となる。そして、このような現象を利用して、後述の図4に示すように、光ファイバ14への入射光強度を光アンプ15で制御することにより、パルス光の速度を制御することが可能となる。なお、閾値の具体的な数値は、ファイバ長やファイバの種類、パルス光源のスペクトル線幅等によって異なるため、これらの構成に応じて閾値を求め、求められた閾値に基づいて、光アンプ15による増幅強度を制御すればよい。   On the other hand, there is a phenomenon that the transmitted light intensity does not increase from a certain incident light intensity. This is because loss is caused by the influence of reflected light due to stimulated Brillouin scattering, and as shown in FIG. 2 (b), the advance of the pulse increases as the loss increases. That is, when increasing the intensity of incident light from the optical amplifier 15, if the increase in transmitted light intensity deviates from a linear increase in the log scale, that is, if an output higher than the threshold is incident from the optical amplifier 15, pulse light It becomes possible to control the speed. Then, by utilizing such a phenomenon, the speed of the pulsed light can be controlled by controlling the incident light intensity to the optical fiber 14 with the optical amplifier 15 as shown in FIG. 4 described later. . In addition, since the specific numerical value of a threshold value changes with fiber length, the kind of fiber, the spectrum line width of a pulse light source, etc., a threshold value is calculated | required according to these structures, and the optical amplifier 15 is based on the calculated | required threshold value. The amplification intensity may be controlled.

光アンプ15としては、例えば、EDFA(エルビニウム・ドープド・ファイバ・アンプ)、ラマン増幅器等が使用可能である、EDFAを光アンプ15として用いる場合には、EDFAに入射する励起光の強度を制御することにより、EDFAによる増幅強度を制御することができ、その結果、パルス光の速度制御も可能となる。   As the optical amplifier 15, for example, an EDFA (erbium-doped fiber amplifier), a Raman amplifier, or the like can be used. When the EDFA is used as the optical amplifier 15, the intensity of the excitation light incident on the EDFA is controlled. As a result, the amplification intensity by the EDFA can be controlled, and as a result, the speed of the pulsed light can be controlled.

従って、本実施例の光パルス速度制御装置16において、送信機10からのパルス光の強度は、光ファイバ14に入射する前に光アンプ15により閾値を越える強度に増幅される。その後、光ファイバ14に増幅されたパルス光を入射すると、光ファイバ14中で誘導ブリルアン散乱が発生する。この散乱によって発生する後方散乱光は、パルス光から見てブリルアン周波数のシフト周波数量だけ低い周波数を持つ。この後方散乱光の周波数をfpとすると、パルス光の周波数はfp+fbとなり、後方散乱光がポンプ光の役割を果たし、パルス光が存在する周波数にロスを生じさせる。このロスには、先で述べたように屈折率変化が伴い、それにより群屈折率が減少する。これにより、パルス光の速度が速くなる。そして、パルス光の速度は、入射させるパルス光の強度によって制御できる。なぜなら、入射させるパルス光の強度を増加させると、後方散乱光の強度が増加し、群屈折率の変化量が増加するからである。従って、光ファイバ14に入射させるパルス光の強度を光アンプ15で制御することにより、光ファイバ14で発生する誘導ブリルアン散乱による後方散乱光の強度を制御し、後方散乱光による群屈折率の変化の大きさを制御して、パルス光の速度を制御することになる。   Therefore, in the optical pulse speed control device 16 of the present embodiment, the intensity of the pulsed light from the transmitter 10 is amplified to an intensity exceeding the threshold by the optical amplifier 15 before entering the optical fiber 14. Thereafter, when the amplified pulsed light is incident on the optical fiber 14, stimulated Brillouin scattering occurs in the optical fiber 14. The backscattered light generated by this scattering has a frequency that is lower by a shift frequency amount of the Brillouin frequency when viewed from the pulsed light. If the frequency of the backscattered light is fp, the frequency of the pulsed light is fp + fb, the backscattered light plays the role of pump light, and a loss occurs in the frequency where the pulsed light exists. This loss is accompanied by a change in refractive index as described above, thereby reducing the group refractive index. This increases the speed of the pulsed light. The speed of the pulsed light can be controlled by the intensity of the incident pulsed light. This is because increasing the intensity of the incident pulsed light increases the intensity of the backscattered light and increases the amount of change in the group refractive index. Therefore, by controlling the intensity of the pulsed light incident on the optical fiber 14 with the optical amplifier 15, the intensity of the backscattered light due to the stimulated Brillouin scattering generated in the optical fiber 14 is controlled, and the change in the group refractive index due to the backscattered light is controlled. Is controlled to control the speed of the pulsed light.

図3は、パルス幅が約20nsの信号を用いた場合のパルス光の波形変化を示すグラフである。ここでは、例として、光アンプ15によるパルス光の増幅後の出力パワーPinを、3.9dBm、18dBm、21.7dBmにした場合のパルス波形を示す。又、図4は、入射光強度に対するパルスの進みを表したものである。図3、図4に示すように、入射光強度を増加させると、パルス光の速度も増加することも確認でき、入射光強度を制御することにより、パルスの進み、すなわち、パルス光の速度を制御できることが確認できた。   FIG. 3 is a graph showing changes in the waveform of pulsed light when a signal having a pulse width of about 20 ns is used. Here, as an example, a pulse waveform when the output power Pin after amplification of the pulsed light by the optical amplifier 15 is set to 3.9 dBm, 18 dBm, and 21.7 dBm is shown. FIG. 4 shows the progress of the pulse with respect to the incident light intensity. As shown in FIGS. 3 and 4, it can be confirmed that when the incident light intensity is increased, the speed of the pulsed light is also increased. By controlling the incident light intensity, the pulse progress, that is, the speed of the pulsed light is controlled. It was confirmed that it could be controlled.

図5は、本発明に係る光パルス速度制御装置及び光パルスの速度制御方法の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。なお、図5において、図1に示す光パルス速度制御装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another example of the embodiment of the optical pulse speed control device and the optical pulse speed control method according to the present invention. In FIG. 5, the same components as those in the optical pulse velocity control device shown in FIG.

本実施例の光パルス速度制御装置17は、図5に示すように、図1(実施例1)に示す光パルス速度制御装置16に対して、光ファイバ14の光アンプ15側に設けられた光カプラ13a(分波器)と、光カプラ13aに一端が接続された他の光ファイバ18と、光ファイバ18の他端が接続されると共に光ファイバ14の受信機12側に設けられた光カプラ13b(合波器)とを更に設けた構成である。つまり、光ファイバ14の両端側に、光カプラ13a、13bを設けると共に、光カプラ13a、13bを光ファイバ18で接続することにより、光リング構成を追加している。このように、本実施例の光パルス速度制御装置17も、光ファイバ14、18、光アンプ15、光カプラ13a、13bのみで構成されており、比較的簡易な構成で実現される。なお、光カプラ13a、13bに代えて、光サーキュレータを用いてもよい。   As shown in FIG. 5, the optical pulse speed control device 17 of this embodiment is provided on the optical amplifier 15 side of the optical fiber 14 with respect to the optical pulse speed control device 16 shown in FIG. 1 (Example 1). An optical coupler 13a (demultiplexer), another optical fiber 18 having one end connected to the optical coupler 13a, and the other end of the optical fiber 18 connected to the optical fiber 14 and provided on the receiver 12 side. The coupler 13b (multiplexer) is further provided. In other words, optical couplers 13 a and 13 b are provided at both ends of the optical fiber 14, and an optical ring configuration is added by connecting the optical couplers 13 a and 13 b with the optical fiber 18. As described above, the optical pulse speed control device 17 of the present embodiment is also configured by only the optical fibers 14 and 18, the optical amplifier 15, and the optical couplers 13a and 13b, and is realized with a relatively simple configuration. An optical circulator may be used in place of the optical couplers 13a and 13b.

光カプラ13a、13b、光ファイバ18からなる光リング構成において、パルス光の入射により光ファイバ14で発生した誘導ブリルアン散乱による後方散乱光は、光カプラ13aにより光ファイバ14から分波される。そして、分波された後方散乱光波は、光ファイバ18を経由して、光カプラ13bに伝播され、光ファイバ14に対して、パルス光とは反対の伝播方向に光カプラ13bにより合波されて、光ファイバ14に入射されることになる。この光リング構成により、光ファイバ14において、パルス光が出射される側(光カプラ13b側)から後方散乱光を再入射する構成としている。   In an optical ring configuration including the optical couplers 13a and 13b and the optical fiber 18, backscattered light due to stimulated Brillouin scattering generated in the optical fiber 14 by the incidence of pulsed light is demultiplexed from the optical fiber 14 by the optical coupler 13a. The demultiplexed backscattered light wave is propagated to the optical coupler 13b via the optical fiber 18, and is multiplexed by the optical coupler 13b with respect to the optical fiber 14 in the propagation direction opposite to the pulsed light. Then, the light enters the optical fiber 14. With this optical ring configuration, the backscattered light is re-incident on the optical fiber 14 from the side from which the pulsed light is emitted (the optical coupler 13b side).

従って、光アンプ15により増幅された送信機10からのパルス光を光ファイバ14へ入射し、誘導ブリルアン散乱によって発生する後方散乱光を、光カプラ13aにより取り出し、光ファイバ18、光カプラ13bにより、光ファイバ14へ入射することにより、この後方散乱光を光ファイバ14のパルス光出射端側からパルス光入射端側へ入射することになり、パルス光に対するポンプ光として機能させることができる。このような構成により、誘導ブリルアン散乱によって発生する後方散乱光を光ファイバ14へ再入射するようにしているため、図1(実施例1)に示す光パルス速度制御装置16と比較して、入射光強度が小さくても、パルス光の速度制御が可能となり、速度制御に必要となる入射光強度を低減することができる。   Therefore, the pulsed light from the transmitter 10 amplified by the optical amplifier 15 is incident on the optical fiber 14, the backscattered light generated by the stimulated Brillouin scattering is taken out by the optical coupler 13a, and the optical fiber 18 and the optical coupler 13b are used. By being incident on the optical fiber 14, the backscattered light is incident on the pulsed light incident end side from the pulsed light emitting end side of the optical fiber 14, and can function as pump light for the pulsed light. With such a configuration, the backscattered light generated by the stimulated Brillouin scattering is re-incident on the optical fiber 14, so that it is incident as compared with the optical pulse velocity control device 16 shown in FIG. 1 (Example 1). Even if the light intensity is small, the speed of the pulsed light can be controlled, and the incident light intensity required for the speed control can be reduced.

図6は、実施例1の場合と実施例2の場合における入射光強度に対するパルスの進みを示すグラフである。このように、リング構成を設けることで、同じパルスの進みを実現するために必要となる入射光強度が少なくてもよいことが分かる。   FIG. 6 is a graph showing the progress of the pulse with respect to the incident light intensity in the case of the first embodiment and the second embodiment. Thus, it can be seen that by providing the ring configuration, the incident light intensity required to realize the advance of the same pulse may be small.

本発明は、光信号の速度制御を実現する機能を持ち、光バッファや可変遅延回路として利用することができる。   The present invention has a function of realizing speed control of an optical signal and can be used as an optical buffer or a variable delay circuit.

本発明に係る光パルス速度制御装置及び光パルスの速度制御方法の実施形態に一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example in embodiment of the optical pulse speed control apparatus which concerns on this invention, and the speed control method of an optical pulse. (a)は、光ファイバへの入射光強度に対して、その反射光強度、透過光強度の変化を示すグラフであり、(b)は、SBSに起因する損失とパルスの進みとの関係を示すグラフである。(A) is a graph which shows the change of the reflected light intensity and the transmitted light intensity with respect to the incident light intensity to the optical fiber, and (b) shows the relationship between the loss due to SBS and the advance of the pulse. It is a graph to show. 図1に示す光パルス速度制御装置において、入射光強度を変化させた場合のパルス光の波形変化を示すグラフである。2 is a graph showing a change in waveform of pulsed light when the incident light intensity is changed in the optical pulse velocity control apparatus shown in FIG. 1. 図1に示す光パルス速度制御装置において、入射光強度に対するパルスの進み特性を示すグラフである。2 is a graph showing a pulse advance characteristic with respect to incident light intensity in the optical pulse velocity control apparatus shown in FIG. 本発明に係る光パルス速度制御装置及び光パルスの速度制御方法の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows another example of embodiment of the optical pulse speed control apparatus which concerns on this invention, and the speed control method of an optical pulse. 入射光強度に対するパルスの進み特性を、図1に示す光パルス速度制御装置と図4に示す光パルス速度制御装置とで比較したグラフである。FIG. 5 is a graph comparing pulse advance characteristics with respect to incident light intensity between the optical pulse speed control device shown in FIG. 1 and the optical pulse speed control device shown in FIG. 4. 誘導ブリルアン散乱によって引き起こされるゲイン、屈折率変化、群屈折率変化のスペクトル特性を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral characteristics of the gain, refractive index change, and group refractive index change which are caused by stimulated Brillouin scattering. 従来の誘導ブリルアン散乱を用いた場合の光パルス速度制御装置示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the optical pulse velocity control apparatus at the time of using the conventional stimulated Brillouin scattering.

符号の説明Explanation of symbols

10 送信機
11 光源
12 受信機
13、13a、13b 光カプラ
14、18 光ファイバ
15 光アンプ
16、17 光パルス速度制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transmitter 11 Light source 12 Receiver 13, 13a, 13b Optical coupler 14, 18 Optical fiber 15 Optical amplifier 16, 17 Optical pulse rate control apparatus

Claims (4)

信号光となるパルス光を送信する送信機と前記パルス光を受信する受信機とを接続する光ファイバと、
前記光ファイバに設けられ、前記パルス光を増幅する光アンプとを有し、
前記光アンプにより、前記光ファイバの透過光強度が線形変化する領域の最大の入射光強度より大きな入射光強度に、前記パルス光を増幅して制御することにより、前記光ファイバで発生する誘導ブリルアン散乱による後方散乱光の強度を制御し、前記後方散乱光による群屈折率の変化の大きさを制御して、前記パルス光の速度を制御することを特徴とする光パルス速度制御装置。
An optical fiber that connects a transmitter that transmits pulsed light to be signal light and a receiver that receives the pulsed light; and
An optical amplifier that is provided in the optical fiber and amplifies the pulsed light;
By the optical amplifier amplifying and controlling the pulsed light to an incident light intensity greater than the maximum incident light intensity in a region where the transmitted light intensity of the optical fiber linearly changes, the stimulated Brillouin generated in the optical fiber is controlled. An optical pulse speed control device that controls the speed of the pulsed light by controlling the intensity of backscattered light due to scattering and controlling the magnitude of a change in group refractive index due to the backscattered light.
請求項1に記載の光パルス速度制御装置において、
前記光ファイバの前記光アンプ側に設けられ、前記光ファイバで発生した前記後方散乱光を前記光ファイバから分波する分波器と、
前記分波器に一端が接続された他の光ファイバと、
前記他の光ファイバの他端が接続されると共に前記光ファイバの前記受信機側に設けられ、前記光ファイバに対して前記パルス光とは反対の伝播方向に前記後方散乱光を合波する合波器とを有することを特徴とする光パルス速度制御装置。
In the optical pulse velocity control device according to claim 1,
A demultiplexer that is provided on the optical amplifier side of the optical fiber and demultiplexes the backscattered light generated in the optical fiber from the optical fiber;
Another optical fiber having one end connected to the duplexer;
The other end of the other optical fiber is connected and provided on the receiver side of the optical fiber, and combines the backscattered light in the propagation direction opposite to the pulsed light with respect to the optical fiber. And an optical pulse velocity control device.
信号光となるパルス光を送信する送信機と前記パルス光を受信する受信機とを接続する光ファイバと、
前記光ファイバに設けられ、前記パルス光を増幅する光アンプとを用い、
前記光アンプにより、前記光ファイバの透過光強度が線形変化する領域の最大の入射光強度より大きな入射光強度に、前記パルス光を増幅して制御することにより、前記光ファイバで発生する誘導ブリルアン散乱による後方散乱光の強度を制御し、前記後方散乱光による群屈折率の変化の大きさを制御して、前記パルス光の速度を制御することを特徴とする光パルスの速度制御方法。
An optical fiber that connects a transmitter that transmits pulsed light to be signal light and a receiver that receives the pulsed light; and
Using an optical amplifier provided in the optical fiber and amplifying the pulsed light,
By the optical amplifier amplifying and controlling the pulsed light to an incident light intensity greater than the maximum incident light intensity in a region where the transmitted light intensity of the optical fiber linearly changes, the stimulated Brillouin generated in the optical fiber is controlled. An optical pulse speed control method comprising: controlling the intensity of backscattered light due to scattering; and controlling the magnitude of a change in group refractive index due to the backscattered light to control the speed of the pulsed light.
信号光となるパルス光を送信する送信機と前記パルス光を受信する受信機とを接続する光ファイバと、
前記光ファイバに設けられ、前記パルス光を増幅する光アンプと、
前記光ファイバの前記光アンプ側に設けられた分波器と、
前記分波器に一端が接続された他の光ファイバと、
前記他の光ファイバの他端が接続されると共に前記光ファイバの前記受信機側に設けられた合波器とを用い、
前記光アンプにより、前記光ファイバの透過光強度が線形変化する領域の最大の入射光強度より大きな入射光強度に、前記パルス光を増幅して制御することにより、前記光ファイバで発生する誘導ブリルアン散乱による後方散乱光の強度を制御すると共に、前記光ファイバで発生した前記後方散乱光を前記分波器により前記光ファイバから分波し、分波した前記後方散乱光を前記光ファイバに対して前記パルス光とは反対の伝播方向に前記合波器により再入射し、前記後方散乱光及び再入射した前記後方散乱光による群屈折率の変化の大きさを制御して、前記パルス光の速度を制御することを特徴とする光パルスの速度制御方法。
An optical fiber that connects a transmitter that transmits pulsed light to be signal light and a receiver that receives the pulsed light; and
An optical amplifier provided in the optical fiber for amplifying the pulsed light;
A duplexer provided on the optical amplifier side of the optical fiber;
Another optical fiber having one end connected to the duplexer;
With the other end of the other optical fiber connected and a multiplexer provided on the receiver side of the optical fiber,
By the optical amplifier amplifying and controlling the pulsed light to an incident light intensity greater than the maximum incident light intensity in a region where the transmitted light intensity of the optical fiber linearly changes, the stimulated Brillouin generated in the optical fiber is controlled. The intensity of backscattered light due to scattering is controlled, and the backscattered light generated in the optical fiber is demultiplexed from the optical fiber by the duplexer, and the demultiplexed backscattered light is applied to the optical fiber. Re-incident by the multiplexer in the direction of propagation opposite to the pulsed light, and controlling the magnitude of change in the group refractive index due to the backscattered light and the re-incident backscattered light, the speed of the pulsed light A method for controlling the speed of an optical pulse, characterized in that
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