JP2015050670A - Amplification relay optical fiber transmission system, and amplification repeater for optical fiber transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、増幅中継光ファイバ伝送システム及び光ファイバ伝送システム用増幅中継器に関する。 The present invention relates to an amplification repeater optical fiber transmission system and an amplification repeater for an optical fiber transmission system.
今日のネットワークトラフィックの増大により、より大容量のデータ伝送が切望されており、特に光ファイバを用いた通信の増強が求められている。光ファイバを用いた通信システムの概要を、図１３に示す。この通信システムでは、通信事業所間の通信を行う基幹系の大容量通信リンク（通信容量数１０Ｇｂｉｔ／ｓ程度以上）を実現するため、波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）伝送系を採用している。 Due to the increase in network traffic today, data transmission with a larger capacity is eagerly desired, and in particular, enhancement of communication using optical fibers is required. An outline of a communication system using an optical fiber is shown in FIG. This communication system employs a wavelength division multiplexing (WDM) transmission system in order to realize a backbone high-capacity communication link (communication capacity of about 10 Gbit / s or more) for communication between communication offices. ing.
このような伝送システムにおいて遠距離の地点での通信を実現するためには、光ファイバ８３の総延長距離を長くする必要があり、信号の減衰が避けられない。そこで、一定距離毎（例えば４０ｋｍ、８０ｋｍといった間隔で）に増幅中継器８４や再生中継器８７を設けることが必要となる。このような増幅中継器８４には従来、位相非感応のレーザ増幅器が利用されてきた。ここで再生中継器８７は高価であるため、再生中継器間の距離である再生中継間隔ＤＴを長くすることが求められている。 In order to realize communication at a long distance in such a transmission system, it is necessary to increase the total extension distance of the optical fiber 83, and signal attenuation is inevitable. Therefore, it is necessary to provide the amplification repeater 84 and the regenerative repeater 87 at regular intervals (for example, at intervals of 40 km and 80 km). Conventionally, a phase insensitive laser amplifier has been used for such an amplification repeater 84. Here, since the regenerative repeater 87 is expensive, it is required to increase the regenerative repeat interval DT which is the distance between the regenerative repeaters.
しかしながら再生中継間隔を制限する要因に、光チャネル間クロストークがある。ここで光チャネル間クロストークとは、ある光チャネルの信号光が、他の光チャネルの光波の影響を受けることである。その主な原因は、図１４に示すように、伝送路である光ファイバ８３中での四光波混合（ＦＷＭ）の発生による。四光波混合とは、異なる波長を持つ２つ又は３つの信号光が近接する波長間の相互作用によって、新たな光、すなわち四光波混合光（ＦＷＭ光）が別の波長域に発生する現象である。図１４の例では、例えば３つの信号光として光周波数ｆi、ｆj、ｆk、が同一の光ファイバ８３である伝送路に入力されると（光周波数ｆijk＝−ｆi＋ｆj＋ｆk、光位相θijk＝−θi＋θj＋θk）、新たなＦＷＭ光、が発生して出力光に混入される。四光波混合光が発生すると、図１５に示すように、本来の信号光であるＷＤＭ入力光に対して、同じ周波数位置にあるＦＷＭ光が重畳されて、結果として得られるＷＤＭ出力光は、信号光とＦＷＭ光が干渉し合い、クロストークが発生して信号波形が歪むという問題が生じていた。 However, there is crosstalk between optical channels as a factor that limits the regenerative repeat interval. Here, the crosstalk between optical channels means that signal light of a certain optical channel is affected by light waves of other optical channels. As shown in FIG. 14, the main cause is the occurrence of four-wave mixing (FWM) in the optical fiber 83 serving as a transmission path. Four-wave mixing is a phenomenon in which new light, that is, four-wave mixing light (FWM light), is generated in a different wavelength region due to the interaction between adjacent wavelengths of two or three signal lights having different wavelengths. is there. In the example of FIG. 14, for example, when optical frequencies f i , f j , and f k are input as three signal lights to a transmission line that is the same optical fiber 83 (optical frequency f ijk = −f i + f j + f k , optical phase θ ijk = −θ i + θ j + θ k ) and new FWM light are generated and mixed into the output light. When the four-wave mixed light is generated, as shown in FIG. 15, the FWM light at the same frequency position is superimposed on the WDM input light that is the original signal light, and the resulting WDM output light becomes a signal The light and the FWM light interfere with each other, causing a problem that crosstalk occurs and the signal waveform is distorted.
このため従来は、クロストークが発生しないように入力信号の信号強度を抑えた状態で伝送を行っていた。しかしながら、信号強度を抑えると、ＳＮＲが減少し符号誤りが増加する虞もあった。 For this reason, conventionally, transmission is performed in a state where the signal strength of the input signal is suppressed so that crosstalk does not occur. However, if the signal strength is suppressed, there is a possibility that the SNR decreases and the code error increases.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、波長分割多重伝送系において光チャネル間クロストークの発生を抑制して再生中継間隔の長延伸と伝送容量の増加が可能な増幅中継光ファイバ伝送システム及び光ファイバ伝送システム用増幅中継器を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems. An object of the present invention is to provide an amplification repeater optical fiber transmission system and an optical fiber transmission system capable of extending the regenerative repeat interval and increasing the transmission capacity by suppressing the occurrence of crosstalk between optical channels in a wavelength division multiplexing transmission system. It is to provide an amplification repeater.
上記目的を達成するため、本発明の第１の側面に係る光ファイバ伝送システムによれば波長分割多重伝送系において搬送波位相同期を用いた光ファイバ伝送システムであって、複数の光送信器と、前記複数の光送信器を入力側に接続して、搬送波位相同期させた状態にて多重化を行う多重化器と、前記多重化器の出力側に接続され、該多重化器で多重化された波長分割多重搬送波を伝送するための光ファイバと、前記光ファイバの中間に接続され、波長分割多重搬送波の増幅を行うための増幅中継器と、前記光ファイバの終端側に接続される一又は複数の光受信器とを備えており、前記増幅中継器が、位相感応型の光増幅中継器であり、中継増幅区間毎に光位相調整を行うことができる。上記構成により、波長分割多重通信における信号光位相偏移成分を、位相感応光増幅中継器で減衰させることで、光チャネル間クロストークを抑圧することができる。 To achieve the above object, the optical fiber transmission system according to the first aspect of the present invention is an optical fiber transmission system using carrier phase synchronization in a wavelength division multiplex transmission system, comprising a plurality of optical transmitters, The plurality of optical transmitters are connected to the input side and multiplexed in a state in which the carrier phase is synchronized, and connected to the output side of the multiplexer and multiplexed by the multiplexer An optical fiber for transmitting the wavelength division multiplexed carrier, an amplification repeater for amplifying the wavelength division multiplexed carrier connected to the middle of the optical fiber, and one or more connected to the terminal side of the optical fiber A plurality of optical receivers, and the amplification repeater is a phase-sensitive optical amplification repeater, and optical phase adjustment can be performed for each relay amplification section. With the configuration described above, the crosstalk between optical channels can be suppressed by attenuating the signal light phase shift component in the wavelength division multiplexing communication by the phase sensitive optical amplification repeater.
また、第２の側面に係る光ファイバ伝送システムによれば、前記増幅中継器が、信号光と位相を同期させた励起光を発生させるための位相同期励起光発生部と、該位相同期励起光発生部で発生された励起光と、波長分割多重搬送波の光位相差を調整するための光位相調整部と、前記位相同期励起光発生部で発生された励起光でもって、波長分割多重搬送波を増幅するための光パラメトリック増幅部とを備えることができる。上記構成により、波長分割多重通信における信号光位相偏移成分を、位相感応光増幅中継器で減衰させることで、光チャネル間クロストークを抑圧することができる。 Further, according to the optical fiber transmission system according to the second aspect, the amplification repeater generates a phase-locked pumping light generator for generating pumping light whose phase is synchronized with the signal light, and the phase-locked pumping light An optical phase adjusting unit for adjusting the optical phase difference between the pumping light generated by the generating unit and the wavelength division multiplexed carrier; and the pumping light generated by the phase-synchronized pumping light generating unit, And an optical parametric amplifier for amplification. With the configuration described above, the crosstalk between optical channels can be suppressed by attenuating the signal light phase shift component in the wavelength division multiplexing communication by the phase sensitive optical amplification repeater.
さらに、第３の側面に係る光ファイバ伝送システムによれば、前記光位相調整部が、分散補償手段を含むことができる。 Furthermore, according to the optical fiber transmission system according to the third aspect, the optical phase adjustment unit can include a dispersion compensation unit.
さらにまた、第４の側面に係る光ファイバ伝送システムによれば、前記分散補償手段が、分散補償光ファイバを含むことができる。 Furthermore, according to the optical fiber transmission system according to the fourth aspect, the dispersion compensation means may include a dispersion compensation optical fiber.
さらにまた、第５の側面に係る光ファイバ伝送システムによれば、前記分散補償手段が、空間上に光波長を分散させる空間分散素子と空間位相変調素子を含む波長チャネル別光位相制御手段を含むことができる。 Furthermore, according to the optical fiber transmission system according to the fifth aspect, the dispersion compensation means includes an optical phase control means for each wavelength channel including a spatial dispersion element for dispersing the optical wavelength in space and a spatial phase modulation element. be able to.
さらにまた、第６の側面に係る光ファイバ伝送システム用増幅中継器によれば、波長分割多重伝送系において搬送波位相同期を用いた光ファイバ伝送システムで用いる増幅中継器であって、信号光と位相を同期させた励起光を発生させるための位相同期励起光発生部と、該位相同期励起光発生部で発生された励起光と、波長分割多重搬送波の光位相差を調整するための光位相調整部と、前記位相同期励起光発生部で発生された励起光でもって、波長分割多重搬送波を位相感応型で光増幅するための光パラメトリック増幅部とを備えることができる。上記構成により、波長分割多重通信における信号光位相偏移成分を、位相感応光増幅中継器で減衰させることで、光チャネル間クロストークを抑圧することができる。 Furthermore, according to the amplification repeater for the optical fiber transmission system according to the sixth aspect, the amplification repeater used in the optical fiber transmission system using the carrier phase synchronization in the wavelength division multiplexing transmission system, Phase-synchronized pumping light generating unit for generating pumping light synchronized with each other, optical phase adjustment for adjusting the optical phase difference between the pumping light generated by the phase-synchronized pumping light generating unit and the wavelength division multiplexing carrier wave And an optical parametric amplifier for optically amplifying the wavelength division multiplexed carrier wave in a phase sensitive manner with the pumping light generated by the phase-locked pumping light generator. With the configuration described above, the crosstalk between optical channels can be suppressed by attenuating the signal light phase shift component in the wavelength division multiplexing communication by the phase sensitive optical amplification repeater.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための光ファイバ伝送システム及び光ファイバ伝送システム用増幅中継器を例示するものであって、本発明は光ファイバ伝送システム及び光ファイバ伝送システム用増幅中継器を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
（光ファイバ伝送システム）
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies an optical fiber transmission system and an optical fiber transmission system amplification repeater for embodying the technical idea of the present invention. Amplification repeaters for optical fiber transmission systems are not specified as follows. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. Only. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
(Optical fiber transmission system)
図１に、本発明の一実施の形態に係る光ファイバ伝送システム１００のブロック図を示す。この光ファイバ伝送システム１００は、波長分割多重伝送系において搬送波位相同期を用いている。具体的には、光ファイバ伝送システム１００は、複数の光送信器１、１、．．．と、複数の光送信器１を入力側に接続して、搬送波位相同期させた状態にて多重化を行う多重化器２と、多重化器２の出力側に接続され、該多重化器２で多重化された波長分割多重搬送波を伝送するための光ファイバ３と、光ファイバ３の中間に接続され、波長分割多重搬送波の増幅を行うための増幅中継器４と、光ファイバ３の終端側に接続されて、増幅中継器４で増幅された波長分割多重搬送波の分波を行うための分波器５と、分波器５で分波された各光チャネル信号を受信するための複数の光受信器６、６、．．．とを備えている。尚、分波器を用いない方法もある。例えば、光受信器が光ホモダイン／光ヘテロダイン／光イントラダイン受信器であって、光電変換部及びそのフロントエンド部の帯域遮断特性を調整することにより、局発光と光電変換部等に光チャネル弁別機能を有しせしめることで、必ずしも分波器を用いないことも可能である。このような構成は、複数の光受信器を並列させる場合の光分配損等が問題にならない場合等に適用できる。
（増幅中継器４）
FIG. 1 shows a block diagram of an optical fiber transmission system 100 according to an embodiment of the present invention. This optical fiber transmission system 100 uses carrier phase synchronization in a wavelength division multiplexing transmission system. Specifically, the optical fiber transmission system 100 includes a plurality of optical transmitters 1, 1,. . . A plurality of optical transmitters 1 connected to the input side, a multiplexer 2 for multiplexing in a state in which the carrier phase is synchronized, and a multiplexer 2 connected to the output side of the multiplexer 2 An optical fiber 3 for transmitting the wavelength division multiplexed carrier wave multiplexed by the optical fiber 3, an amplification repeater 4 connected between the optical fibers 3 for amplifying the wavelength division multiplexed carrier wave, and a termination side of the optical fiber 3 And a demultiplexer 5 for demultiplexing the wavelength division multiplex carrier wave amplified by the amplification repeater 4 and a plurality of optical channel signals demultiplexed by the demultiplexer 5. Optical receivers 6, 6,. . . And. There is also a method that does not use a duplexer. For example, the optical receiver is an optical homodyne / optical heterodyne / optical intradyne receiver, and by adjusting the band cutoff characteristics of the photoelectric conversion unit and its front end unit, the optical channel discrimination between the local light emission and the photoelectric conversion unit, etc. By providing the function, it is possible not to use the duplexer. Such a configuration can be applied to a case where optical distribution loss or the like when a plurality of optical receivers are arranged in parallel does not become a problem.
(Amplification repeater 4)
増幅中継器４は、位相感応型の光増幅中継器である（詳細は後述）。この増幅中継器４は、信号光と位相を同期させた励起光を発生させるための位相同期励起光発生部１１と、位相同期励起光発生部１１の制御信号でもって、この位相同期励起光発生部１１で発生された励起光と、波長分割多重搬送波の光位相差を調整するための光位相調整部１２と、位相同期励起光発生部１１で発生された励起光でもって、波長分割多重搬送波を増幅するための光パラメトリック増幅部１３とを備えている。
（位相同期励起光発生部１１）
The amplification repeater 4 is a phase sensitive optical amplification repeater (details will be described later). The amplifying repeater 4 generates a phase-synchronized pumping light generator 11 for generating pumping light whose phase is synchronized with that of the signal light, and generates the phase-synchronized pumping light with a control signal from the phase-synchronized pumping light generator 11. A wavelength division multiplexing carrier wave with the pumping light generated by the unit 11, the optical phase adjustment unit 12 for adjusting the optical phase difference between the wavelength division multiplexing carrier waves, and the pumping light generated by the phase synchronization pumping light generation unit 11. And an optical parametric amplifier 13 for amplifying the signal.
(Phase-locked pumping light generator 11)
位相同期励起光発生部１１は、信号光（ＷＤＭ信号光）と光位相同期した励起光を発生する。位相同期励起光発生部１１の構成例を図２に示す。この図に示す位相同期励起光発生部１１は、励起光源１４と、波長チャネル選択器１５と、光９０°ハイブリッド１６と、バランスレシーバ１７と、乗算器１８と、ループフィルタ１９と、制御回路２０を備えている。図２の例では、ＷＤＭ信号光の各波長チャネルがＢＰＳＫ信号で、その光周波数が励起光周波数に対して対称な２波長からなる場合の構成例を示している。ＷＤＭ信号光の内、ある単一の波長チャネルのみが波長チャネル選択器１５により選択される。また励起光源１４は、出力光の光周波数を電圧によって制御して励起光を発生させる電圧制御光源である。この信号光と励起光の光周波数差と光位相が、所定の値に安定化するように、光９０°ハイブリッド１６、バランスレシーバ１７、乗算器１８、ループフィルタ１９で構成された光位相同ループ回路により、励起光源１４が制御される。また波長チャネル選択器１５を切り替えることにより、各波長チャネルに対して位相誤差信号が検出され、これが光位相調整部１２に送られる。なお図２では説明の簡素化のため、入力信号光は規定の偏波としているが、任意の偏波の入力の場合は、偏波ダイバーシチ構成を採用できる。
（光位相調整部１２）
The phase-synchronized pumping light generator 11 generates pumping light that is optically phase-synchronized with the signal light (WDM signal light). A configuration example of the phase-synchronized excitation light generator 11 is shown in FIG. The phase-locked pump light generator 11 shown in this figure includes a pump light source 14, a wavelength channel selector 15, an optical 90 ° hybrid 16, a balance receiver 17, a multiplier 18, a loop filter 19, and a control circuit 20. It has. In the example of FIG. 2, a configuration example in which each wavelength channel of the WDM signal light is a BPSK signal and the optical frequency is composed of two wavelengths symmetrical to the pumping light frequency is shown. Of the WDM signal light, only a single wavelength channel is selected by the wavelength channel selector 15. The excitation light source 14 is a voltage control light source that generates excitation light by controlling the optical frequency of the output light with voltage. An optical phase in-loop composed of an optical 90 ° hybrid 16, a balance receiver 17, a multiplier 18, and a loop filter 19 so that the optical frequency difference and optical phase of the signal light and pumping light are stabilized to a predetermined value. The excitation light source 14 is controlled by the circuit. Further, by switching the wavelength channel selector 15, a phase error signal is detected for each wavelength channel, and this is sent to the optical phase adjustment unit 12. In FIG. 2, the input signal light has a prescribed polarization for simplification of explanation, but a polarization diversity configuration can be adopted in the case of an input with an arbitrary polarization.
(Optical phase adjustment unit 12)
光位相調整部１２は、入力する光位相同期したＷＤＭ光を構成する各波長チャネル間の光位相を調整する。光位相調整部の構成例を図３に示す。この図に示す光位相調整部１２Ａは、１対Ｎ光スイッチ２１と、Ｎ対１光スイッチ２２と、光スイッチ駆動制御部２３を備えている。１対Ｎ光スイッチ２１は、光スイッチ駆動制御部２３からの信号によって、入力光をＮポートある出力ポートのいずれか１つに出力する。Ｎ対１光スイッチ２２は、光スイッチ駆動制御部２３からの信号によって、Ｎ個の入力ポートのいずれか１つ（１対Ｎ光スイッチ２１の光出力ポートがｉポートなら、ｉポートから）の入力光を、１つの出力ポートに出力する。なお、後述する分散補償光ファイバ（Dispersion Compensation Fiber：ＤＣＦ）は分散値を有し、各波長チャネルの間に異なる位相シフトを与える。この場合は、外部から与えられる制御信号により、各チャネルに与える位相シフト量を調整できる。 The optical phase adjustment unit 12 adjusts the optical phase between the wavelength channels that constitute the input WDM light that is synchronized with the optical phase. A configuration example of the optical phase adjustment unit is shown in FIG. The optical phase adjustment unit 12A shown in this figure includes a 1 to N optical switch 21, an N to 1 optical switch 22, and an optical switch drive control unit 23. The 1-to-N optical switch 21 outputs input light to any one of N output ports in response to a signal from the optical switch drive control unit 23. The N-to-1 optical switch 22 is connected to one of the N input ports (from the i-port if the optical output port of the 1-to-N optical switch 21 is an i-port) according to a signal from the optical switch drive control unit 23. Input light is output to one output port. Note that a dispersion compensation fiber (DCF), which will be described later, has a dispersion value and gives different phase shifts between the wavelength channels. In this case, the amount of phase shift given to each channel can be adjusted by a control signal given from the outside.
さらに光位相調整部の他の構成例を図４に示す。この光位相調整部１２Ｂは、光サーキュレータ２４と、第一レンズ２５と、回折格子２６と、第二レンズ２７と、液晶空間変調素子（Liquid Crystal on Silicon：ＬＣＯＳ）２８と、ＬＣＯＳ駆動制御部２９とを備えている。光位相調整部１２Ｂに入力されたＷＤＭ信号光は、光サーキュレータ２４の右方に通過し、第一レンズ２５により空間的な平行ビームとなって、回折格子２６に入射する。また回折格子２６と第二レンズ２７により、各波長チャネル信号はＬＣＯＳ２８上の異なる位置に分散される。さらにＬＣＯＳ２８は、この素子上の異なる位置に入射される光に、任意の位相シフトを与えて反射する。この反射光は第二レンズ２７、回折格子２６、第一レンズ２５等を通過し、光サーキュレータ２４により下方に出力される。この構成においても、外部から与えられる制御信号により、各波長に与える位相シフト量を調整できる。また図４の構成を、図３の構成と組み合わせて使用することもできる。
（光パラメトリック増幅部１３）
Furthermore, FIG. 4 shows another configuration example of the optical phase adjustment unit. The optical phase adjusting unit 12B includes an optical circulator 24, a first lens 25, a diffraction grating 26, a second lens 27, a liquid crystal spatial modulation element (Liquid Crystal on Silicon: LCOS) 28, and an LCOS drive control unit 29. And. The WDM signal light input to the optical phase adjusting unit 12B passes to the right side of the optical circulator 24, becomes a spatial parallel beam by the first lens 25, and enters the diffraction grating 26. Each wavelength channel signal is dispersed at different positions on the LCOS 28 by the diffraction grating 26 and the second lens 27. Further, the LCOS 28 reflects light incident on different positions on the element with an arbitrary phase shift. This reflected light passes through the second lens 27, the diffraction grating 26, the first lens 25, etc., and is output downward by the optical circulator 24. Also in this configuration, the amount of phase shift given to each wavelength can be adjusted by a control signal given from outside. 4 can be used in combination with the configuration of FIG.
(Optical parametric amplifier 13)
光パラメトリック増幅部１３は、励起光とＷＤＭ信号光を入力し、内部に含む光パラメトリック増幅媒質である光非線形媒質における励起光とＷＤＭ信号光の相互作用により、ＷＤＭ信号光を一括増幅する。光パラメトリック増幅部の一例を図５に示す。この図に示す光パラメトリック増幅部１３Ａは、光カップラ３１と、高非線形光ファイバ（ＦＷＭ）３２と、光フィルタ３３とを備える。この光パラメトリック増幅部１３は、ＷＤＭ信号光と位相が同期した励起光が、光カップラ３１により合波され、光パラメトリック媒質である高非線形光ファイバ３２に入力される。この高非線形光ファイバ３２中での光伝搬により生じるＦＷＭ効果によって、非縮退パラメトリック増幅が生じる。ここで励起光周波数に対して、各波長チャネルの信号光（２つの周波数成分からなる）周波数が対称の関係にあるので、位相依存利得が生じる。そして出力側に配置された光フィルタ３３により、励起光が遮断され、信号光のみが次段の伝送路光ファイバに出力される。 The optical parametric amplifier 13 receives the pumping light and the WDM signal light, and collectively amplifies the WDM signal light by the interaction of the pumping light and the WDM signal light in the optical nonlinear medium that is an optical parametric amplification medium included therein. An example of the optical parametric amplifier is shown in FIG. The optical parametric amplifier 13A shown in this figure includes an optical coupler 31, a highly nonlinear optical fiber (FWM) 32, and an optical filter 33. In this optical parametric amplification unit 13, pumping light whose phase is synchronized with that of the WDM signal light is multiplexed by an optical coupler 31 and input to a highly nonlinear optical fiber 32 that is an optical parametric medium. Non-degenerate parametric amplification occurs due to the FWM effect caused by light propagation in the highly nonlinear optical fiber 32. Here, since the frequency of the signal light (consisting of two frequency components) of each wavelength channel is symmetrical with respect to the pumping light frequency, a phase-dependent gain occurs. Then, the excitation light is blocked by the optical filter 33 arranged on the output side, and only the signal light is output to the transmission optical fiber at the next stage.
さらに光パラメトリック増幅部１３の他の構成例を図６に示す。この図に示す光パラメトリック増幅部１３Ｂは、光カップラ３１と、第一周期分極反転ニオブ酸リチウム（Periodically Poled Lithium Niobate：ＰＰＬＮ）３４と、第二ＰＰＬＮ３５と、光フィルタ３３を備える。この例では、光パラメトリック媒質にＰＰＬＮを使用している。励起光はまず、第一ＰＰＬＮ３４で第二高調波（ＳＨＧ）に変換された後、光カップラ３１で信号光と合波されて、第二ＰＰＬＮ３５を伝搬し、差周波光発生（ＤＦＧ）により、位相感応増幅される。このように、ＰＰＬＮをＤＦＧのみならず、ＳＨＧ変換デバイスとしても用いることができる。他の構成は、図５と同様のものが利用できる。
（分散補償手段）
Furthermore, another configuration example of the optical parametric amplifier 13 is shown in FIG. The optical parametric amplification section 13B shown in this figure includes an optical coupler 31, a first periodically poled lithium niobate (Periodically Poled Lithium Niobate: PPLN) 34, a second PPLN 35, and an optical filter 33. In this example, PPLN is used as the optical parametric medium. The excitation light is first converted into the second harmonic (SHG) by the first PPLN 34, then combined with the signal light by the optical coupler 31, propagates through the second PPLN 35, and is generated by the difference frequency light generation (DFG). Phase sensitive amplification. Thus, PPLN can be used not only as a DFG but also as an SHG conversion device. Other configurations similar to those in FIG. 5 can be used.
(Dispersion compensation means)
また光位相調整部１２は、分散補償手段を含む。分散補償手段には、例えば分散を補償する分散補償光ファイバ（例えばカットオフシフトファイバ、分散シフトファイバ、ノンゼロ分散シフトファイバ、分散フラットファイバ、ホーリーファイバ）を挿入する、あるいは分散補償器（例えばＶＩＰＡ分散補償、ＦＢＧ分散補償、エタロン分散補償、ＰＭＤ分散補償、電気分散補償）や符号処理等を利用する等、既知の方法が利用できる。好ましくは、空間上に光波長を分散させる空間分散素子と空間位相変調素子を含む波長チャネル別光位相制御手段を分散補償手段に利用する。
（ＰＳＡ）
The optical phase adjuster 12 includes dispersion compensation means. For example, a dispersion compensating optical fiber (for example, a cut-off shift fiber, a dispersion shifted fiber, a non-zero dispersion shifted fiber, a dispersion flat fiber, a holey fiber) for compensating dispersion is inserted into the dispersion compensating means, or a dispersion compensator (for example, VIPA dispersion). Compensation, FBG dispersion compensation, etalon dispersion compensation, PMD dispersion compensation, electrical dispersion compensation), code processing, and the like can be used. Preferably, an optical phase control unit for each wavelength channel including a spatial dispersion element and a spatial phase modulation element for dispersing the optical wavelength in space is used as the dispersion compensation unit.
(PSA)
位相感応光増幅器（Phase Sensitive Amplifier：ＰＳＡ）とは、利得が、入力する信号光の光位相に依存している光増幅器であり、光パラメトリック増幅を用いて実現することができる。これに対して、半導体光増幅器（ＳＯＡ）や、希土類添加光ファイバ増幅器（例えばＥＤＦＡ（Erbium-doped fiber amplifier））等のレーザ増幅器やラマン増幅器は、入射光の光位相に依存せず増幅し、入射光と同相の増幅光を出力する位相非感応型光増幅器（Optical Phase Insensitive Amplifier）である。 A phase sensitive optical amplifier (PSA) is an optical amplifier whose gain depends on the optical phase of input signal light, and can be realized by using optical parametric amplification. On the other hand, laser amplifiers and Raman amplifiers such as semiconductor optical amplifiers (SOA) and rare earth doped optical fiber amplifiers (for example, EDFA (Erbium-doped fiber amplifier)) amplify without depending on the optical phase of incident light, This is an optical phase insensitive amplifier that outputs amplified light in phase with incident light.
ここで、従来の位相非感応型光増幅器であるＥＤＦＡと、本実施の形態に係る光ファイバ伝送システムで採用した位相感応型光増幅器の、信号光と励起光の位相差θin［rad］と利得Ｇ［ｄＢ］の関係の例を図７に示す。また、信号光と励起光の位相差θin［rad］を横軸に、出力光の位相θoutを縦軸に取ったグラフを、図８に示す。これらの図に示すように、従来のＥＤＦＡ（図において破線で示す）では、位相差によらず利得が一定であるのに対し、ＰＳＡ（図において実線で示す）では位相差に依存することが判る。すなわち、信号光が励起光と同位相の成分については振幅が増幅され、一方で信号光が励起光と直交する成分については振幅が減衰する。この性質を利用することで、ＰＳＡを用いてＦＷＭ光を減衰できる（詳細は後述）。 Here, the phase difference θin [rad] between the signal light and the pumping light and the gain of the EDFA, which is a conventional phase insensitive optical amplifier, and the phase sensitive optical amplifier employed in the optical fiber transmission system according to the present embodiment. An example of the relationship of G [dB] is shown in FIG. FIG. 8 is a graph in which the phase difference θin [rad] between the signal light and the excitation light is plotted on the horizontal axis and the phase θout of the output light is plotted on the vertical axis. As shown in these figures, the conventional EDFA (shown by a broken line in the figure) has a constant gain regardless of the phase difference, whereas the PSA (shown by a solid line in the figure) depends on the phase difference. I understand. That is, the amplitude of the signal light having the same phase as that of the excitation light is amplified, while the amplitude of the signal light having a component orthogonal to the excitation light is attenuated. By utilizing this property, FWM light can be attenuated using PSA (details will be described later).
位相感応型光増幅器は、縮退及び非縮退光パラメトリック増幅を用いて実現できる。縮退光パラメトリック増幅を用いる場合では図７に示すように、直交する２つの位相成分の片方には利得Ｇを、他方には減衰１／Ｇを与える。利得を与える光位相と、入力する信号光の平均光位相とが一致したとき、位相非感応光増幅器が被る標準量子限界（雑音指数３ｄＢ以上）を被らない無雑音（雑音指数０ｄＢ）の光増幅が原理的に可能となる。非縮退パラメトリック増幅を用いる場合では、信号光として、光パラメトリック過程におけるシグナルとアイドラの関係（例えば励起光周波数に対して、信号光周波数とアイドラ光周波数が対称に配置されている）にある２波を入力する。このとき、利得の入力光位相依存性がπ／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の周期性を有しせしめることも可能である。 A phase sensitive optical amplifier can be realized using degenerate and non-degenerate optical parametric amplification. In the case of using degenerate optical parametric amplification, as shown in FIG. 7, gain G is given to one of two orthogonal phase components, and attenuation 1 / G is given to the other. Noiseless (noise figure 0 dB) light that does not suffer from the standard quantum limit (noise figure 3 dB or more) that the phase insensitive optical amplifier suffers when the optical phase that gives gain matches the average optical phase of the input signal light Amplification is possible in principle. In the case of using non-degenerate parametric amplification, the signal light has two waves in the relationship between the signal and the idler in the optical parametric process (for example, the signal light frequency and the idler light frequency are arranged symmetrically with respect to the excitation light frequency). Enter. At this time, it is possible to make the input optical phase dependence of gain have a periodicity of π / N (N is an integer of 2 or more).
一方、従来のＥＤＦＡは、図８に示すように、位相がずれた場合に線形変化してしまうので、位相の違いが出力光に出てしまう。これに対してＰＳＡでは、出力光位相対入力光位相の依存性は、ステップ状の形状を示すので、ある程度の入力光位相のズレがあっても出力する光の位相は大きく変化しない。すなわち、この特性の違いから後に詳述する効果により光信号ごとのクロストークが起きないという利点を有する。 On the other hand, as shown in FIG. 8, the conventional EDFA changes linearly when the phase is shifted, so that a phase difference appears in the output light. On the other hand, in the PSA, the dependence of the output optical phase versus the input optical phase shows a step shape, so that the phase of the output light does not change greatly even if there is a certain amount of deviation of the input optical phase. That is, there is an advantage that crosstalk does not occur for each optical signal due to the effect described later in detail due to the difference in characteristics.
図１に示す光通信では、光ファイバ３内を通過する数十波以上の光通信波長のＷＤＭ伝送系で、増幅中継器４がＰＳＡを備えることで、伝送路光ファイバ内にて発生する光チャネル間クロストーク光を増幅中継器が抑圧し、光チャネル間クロストークを抑圧するという優れた作用効果を発揮する。 In the optical communication shown in FIG. 1, in the WDM transmission system having an optical communication wavelength of several tens of waves passing through the optical fiber 3, the amplification repeater 4 includes a PSA, so that light generated in the transmission line optical fiber is generated. The amplification repeater suppresses the inter-channel crosstalk light and exhibits an excellent effect of suppressing the cross-talk between optical channels.
ここで、本実施の形態による四光波混合の抑制効果を図９Ａ〜図９Ｆに示す。これらの図において、図９Ａは各増幅中継スパンにおける光ファイバ伝送後の光信号の分布を示しており、光信号に光位相変動ＶＲが見られる。これに対し、光ファイバ伝送後の光信号をＰＳＡに中継させることで、図９Ｂに示すように変動ＶＲ’を圧縮できる。具体的には、図９Ｃのコンスタレーションに示すようなＰＳＫ信号が、光ファイバ伝送路を伝搬されることで、図９Ｄの線幅が細い矢印に示すようにＦＷＭ光が発生し、光信号の位相が変動する（ここでは光信号の減衰は、説明のため無視している）。すなわち、光チャネル間クロストークが発生し伝送性能が劣化する。 Here, the effect of suppressing four-wave mixing according to the present embodiment is shown in FIGS. 9A to 9F. In these figures, FIG. 9A shows the distribution of the optical signal after the optical fiber transmission in each amplification repeater span, and the optical phase fluctuation VR is seen in the optical signal. On the other hand, the fluctuation VR ′ can be compressed as shown in FIG. 9B by relaying the optical signal after the optical fiber transmission to the PSA. Specifically, when a PSK signal as shown in the constellation of FIG. 9C is propagated through the optical fiber transmission line, FWM light is generated as shown by an arrow having a thin line width in FIG. The phase fluctuates (here, attenuation of the optical signal is ignored for explanation). That is, crosstalk between optical channels occurs and transmission performance deteriorates.
これに対し、各光チャネル間の光位相を揃える（分散補償）を行うことで、図９Ｅに示すように波長チャネル間クロストーク光であるFWM光の位相を信号光位相と直交化できる。すなわち、信号光の振幅変動が減少し、殆ど位相変動のみとなる。この後更にＰＳＡ増幅を行うことで、図９Ｆに示すようにＦＷＭ光の振幅を減衰させ、θ方向（位相方向）の雑音を抑制できる。なぜなら、PSAは前述の入力光位相対出力光位相の依存性がステップ状となるため、入力光の位相変動を吸収するからである。
（四光波混合）
On the other hand, by aligning the optical phase between the optical channels (dispersion compensation), the phase of the FWM light that is the crosstalk light between the wavelength channels can be orthogonalized with the signal light phase as shown in FIG. 9E. That is, the amplitude variation of the signal light is reduced, and the phase variation is almost only. Thereafter, by further performing PSA amplification, the amplitude of the FWM light is attenuated as shown in FIG. 9F, and noise in the θ direction (phase direction) can be suppressed. This is because PSA absorbs the phase variation of the input light because the dependency of the input optical phase versus the output optical phase is stepped.
(Four light wave mixing)
ここで、ＦＷＭによる光チャネル間クロストークについて説明する。伝送系に光ファイバを用いた通信では、１９９０年代後半以降、大容量化のために波長分割多重（ＷＤＭ： Wavelength Division Multiplexing）技術が採用されてきた。この技術を採用している実用化システムでは、標準化された光周波数グリッドに合致した光周波数（波長）を有する個別の半導体レーザを多重相当数実装して実現している。この場合、光ファイバ伝搬中に、光ファイバ内での光非線形現象の発現に伴い伝送性能が制限される。光非線形現象の内四光波混合（Four-Wave Mixing：ＦＷＭ）と呼ばれる現象により隣接グリッドの光周波数位置に新たな光が誘発されてしまうからである。この誘発された光は、当該グリッドに配置されたレーザ光源の信号にビート雑音として影響を及ぼし、伝送特性を劣化させる。これは、誘発された光が個別の半導体レーザ光源からの光とは無相関状態にあるため、ビート雑音を生み出すためである。このビート雑音強度は、誘発された光が微弱であっても信号光のＳＮＲへの影響は大きく、信号光強度と比較して−３０ｄＢを超えると、誤り率特性に影響が現れる。 Here, crosstalk between optical channels by FWM will be described. In communication using an optical fiber in a transmission system, wavelength division multiplexing (WDM) technology has been adopted since the latter half of the 1990s in order to increase the capacity. A practical system that employs this technology is realized by mounting multiple semiconductor lasers each having an optical frequency (wavelength) that matches a standardized optical frequency grid. In this case, during optical fiber propagation, the transmission performance is limited as the optical nonlinear phenomenon occurs in the optical fiber. This is because new light is induced at the optical frequency position of the adjacent grid by a phenomenon called four-wave mixing (FWM) among optical nonlinear phenomena. This induced light affects the signal of the laser light source arranged on the grid as beat noise, and degrades transmission characteristics. This is to produce beat noise because the induced light is uncorrelated with the light from the individual semiconductor laser sources. Even if the induced light is weak, the beat noise intensity has a great influence on the SNR of the signal light. When the beat noise intensity exceeds −30 dB as compared with the signal light intensity, the error rate characteristic is affected.
ビート雑音の影響を抑制するには、これまで光ファイバへの入力光強度を弱める方法が多く施されてきた。しかしながらこの方法では、ＳＮＲが低下するため、デジタル信号伝送時における伝送符号誤り率の上昇に繋がり、伝送品質を低下させる要因となる。 In order to suppress the influence of beat noise, many methods have been applied so far to reduce the input light intensity to the optical fiber. However, with this method, the SNR is lowered, leading to an increase in transmission code error rate during digital signal transmission, which causes a reduction in transmission quality.
これに対し本発明者らは、搬送波が互いに光位相同期したＷＤＭ伝送系で、伝送路光ファイバ中に生じる四光波混合光の光位相も信号光に対して同期させることで、光（波長）チャネル間ＦＷＭクロストークを抑圧できることを見出した。具体的には、位相感応型光増幅器（Phase Sensitive Amplifier：ＰＳＡ）を増幅中継器として、搬送波位相同期ＷＤＭ伝送系に適用し、さらにＰＳＡでＦＷＭによる信号光位相偏移成分を減衰させることで、光チャネル間クロストークを大幅に抑圧できることを見出した。 On the other hand, the present inventors are a WDM transmission system in which carriers are optically phase-synchronized with each other, and the optical phase of the four-wave mixed light generated in the transmission line optical fiber is also synchronized with the signal light. It was found that interchannel FWM crosstalk can be suppressed. Specifically, by applying a phase-sensitive optical amplifier (PSA) as an amplification repeater to a carrier phase-synchronized WDM transmission system, and further attenuating a signal light phase shift component due to FWM with PSA, We found that crosstalk between optical channels can be significantly suppressed.
ＰＳＡは従来、多波長の光伝送を想定したものでなく、単波長（一つの光）の光増幅を目的に、将来の超高速・大容量光通信システムにおける低雑音増幅器への適用を期待されていた。換言すると、ＰＳＡを搬送波位相同期多波長光伝送通信に用いることは現状では想定されておらず、これらの研究例も無い。
（理論計算モデル）
Conventionally, PSA is not intended for multi-wavelength optical transmission, but is expected to be applied to low-noise amplifiers in future ultra-high-speed, large-capacity optical communication systems for the purpose of optical amplification of a single wavelength (single light). It was. In other words, the use of PSA for carrier phase-synchronized multiwavelength optical transmission communication is not assumed at present, and there are no examples of these studies.
(Theoretical calculation model)
本発明者らは、波長分割多重伝送系において搬送波位相同期にＰＳＡを適用することの有用性を裏付けるため、ＢＰＳＫ変調、搬送波位相同期ＷＤＭ−増幅中継伝送系における光チャネル間クロストークによる符号間干渉の数値シミュレーションを行った。ここで、シミュレーションの理論計算のモデル図を、図１０に示す。この図に示す光ファイバ伝送システムは、光ファイバ３を伝送路とするＰＳＫ変調信号のＭ波ＷＤＭ伝送系であり、Ｎ段の増幅中継器４による中継後、各波のホモダイン受信を行う。ここでデータはＭ系列とした。このシステムにおいて、ｋ番目の光チャネルの変調波電界は次式で与えられる。
In order to support the usefulness of applying PSA to carrier phase synchronization in a wavelength division multiplex transmission system, the present inventors have developed inter-symbol interference due to crosstalk between optical channels in a BPSK modulation, carrier phase synchronization WDM-amplification repeater transmission system. A numerical simulation was performed. Here, a model diagram of the theoretical calculation of the simulation is shown in FIG. The optical fiber transmission system shown in this figure is an M-wave WDM transmission system of a PSK modulation signal using the optical fiber 3 as a transmission line, and performs homodyne reception of each wave after being relayed by an N-stage amplification repeater 4. Here, the data was M series. In this system, the modulation wave electric field of the kth optical channel is given by the following equation.
上式において、ωは基準搬送波の角周波数、Δωは光チャネル間角周波数間隔、θdkとθkはそれぞれｋ番目の光チャネルのＰＳＫ位相角と搬送波初期位相を、それぞれ示している。各ｋに関して、θkは次式のように設定した。
In the above equation, ω is the angular frequency of the reference carrier, Δω is the angular frequency interval between the optical channels, and θdk and θk are the PSK phase angle and the initial carrier phase of the kth optical channel, respectively. For each k, θk was set as follows:
増幅中継器４は、エルビウム添加光ファイバ増幅器（Erbium-Doped Fiber Amplifier：ＥＤＦＡ）のように、入力光位相に依存せず、伝送路損失分の利得を与える位相非感応型光増幅（ＰＩＡ）の場合と、同相位相成分に利得を直交位相成分に減衰を与える基本型ＰＳＡの場合の両方を計算した。ＰＳＡ増幅では、各光チャネルの平均光位相を抽出・移相後、位相感応増幅するものとした。光ファイバ伝送路中の光波の伝搬は、損失、分散、光非線形係数を想定した非線形シュレジンガー方程式を用いて計算した。各光チャネル検波信号のアイパターンを用いて符号間干渉を評価した。
（シミュレーション結果）
The amplification repeater 4 is a phase insensitive optical amplifier (PIA) that does not depend on the input optical phase and gives a gain corresponding to the transmission line loss, such as an erbium-doped fiber amplifier (EDFA). Both the case and the basic PSA that gives gain to the in-phase component and attenuation to the quadrature component were calculated. In PSA amplification, the average optical phase of each optical channel is extracted and phase-shifted, and then phase-sensitive amplification is performed. The propagation of the light wave in the optical fiber transmission line was calculated using a nonlinear Schrodinger equation assuming loss, dispersion, and optical nonlinear coefficient. Intersymbol interference was evaluated using the eye pattern of each optical channel detection signal.
(simulation result)
次に、２，４，６段増幅中継後の受信光信号の信号空間上での符号点を、ＰＩＡ中継の例を図１１Ａに、ＰＳＡ中継の例を図１１Ｂに、それぞれ示す。これらに図において、ａ、ａ’は２段増幅中継後、ｂ、ｂ’は４段増幅中継後、ａ、ａ’は４段増幅中継後、ｃ、ｃ’は６段増幅中継後の星座図を、それぞれ示している。ここで変調符号は、符号速度１０Ｇｂｉｔ／ｓ、ＲＺ−ＢＰＳＫ符号とした。また増幅中継区間距離を８０ｋｍ、伝送路ファイバの損失を０．３ｄＢ／ｋｍ、送信光パワーを１ｍＷ、光チャネル周波数間隔を５０ＧＨｚ、波長多重数を５とした。図１１Ａ及び図１１Ｂは、ＦＷＭの影響が最も大きいと思われる周波数中心の光チャネルであるｋ＝３のものである。また、伝送路ファイバの２次及び３次分散は、ＦＷＭが大きく生じるようにどちらも零とした。ＰＳＡ中継系では、各光チャネルの位相を揃えて増幅している。 Next, FIG. 11A shows an example of the PIA relay and FIG. 11B shows an example of the PSA relay for the code points on the signal space of the received optical signal after the 2, 4, 6-stage amplification relay. In these figures, a and a ′ are constellations after two-stage amplification relay, b and b ′ are after four-stage amplification relay, a and a ′ are after four-stage amplification relay, and c and c ′ are constellations after six-stage amplification relay. Each figure is shown. Here, the modulation code was an RZ-BPSK code with a code rate of 10 Gbit / s. Further, the amplification relay section distance was 80 km, the transmission line fiber loss was 0.3 dB / km, the transmission light power was 1 mW, the optical channel frequency interval was 50 GHz, and the number of wavelength multiplexing was 5. FIG. 11A and FIG. 11B are for k = 3, which is a frequency-centered optical channel that is considered to have the greatest FWM effect. Further, the second-order and third-order dispersion of the transmission line fiber are both zero so that FWM is large. In the PSA relay system, the phases of the optical channels are aligned and amplified.
図１１Ａに示すように、ＰＩＡ増幅中継系では、ＦＷＭにより信号点の符号間での偏差が累積する。また自己位相変調により符号内での位相が回転していることが判明した。これに対してＰＳＡ中継では、図１１Ｂに示すように、中継時に直交位相の偏差が抑圧され累積していないことが判明した。さらに中継段数に対するアイ開口率とアイパターンを、図１２に示す。この図から、光チャネル間クロストークによるアイ開口率が低下していることが判る。同図中のアイパターンはＰＳＡ中継時とＰＩＡ中継時の、それぞれの５段中継後の検波波形である。ＰＳＡ中継ではＦＷＭによるアイ開口劣化が抑圧されていることが判明した。 As shown in FIG. 11A, in the PIA amplification relay system, the deviation between the symbols of the signal points is accumulated by FWM. It was also found that the phase in the code was rotated by self-phase modulation. On the other hand, in the PSA relay, as shown in FIG. 11B, it was found that the quadrature phase deviation was suppressed and not accumulated during the relay. Furthermore, the eye opening ratio and the eye pattern with respect to the number of relay stages are shown in FIG. From this figure, it can be seen that the eye aperture ratio due to crosstalk between optical channels is reduced. The eye pattern in the figure is a detection waveform after the 5-stage relay at the time of PSA relay and PIA relay. It has been found that eye opening deterioration due to FWM is suppressed in the PSA relay.
以上のように、ＢＰＳＫ変調、搬送波位相同期ＷＤＭ−増幅中継伝送系における光チャネル間クロストークによる符号間干渉の数値シミュレーション結果から、ＰＳＡ中継によるクロストーク抑圧の有用性が確認された。すなわち、位相同期ＷＤＭ伝送においてＰＳＡ増幅中継を適用することにより、ＦＷＭによる光チャネル間クロストークを抑圧できることが確認された。この結果、再生中継器間の間隔を従来の数倍以上に延長でき、再生中継器間の間に設置する増幅中継器も、従来の増幅中継器に比べて設置個数を減少させることが可能となる。 As described above, the effectiveness of crosstalk suppression by PSA relay was confirmed from the numerical simulation results of intersymbol interference due to crosstalk between optical channels in a BPSK modulation and carrier phase-synchronized WDM-amplified relay transmission system. That is, it was confirmed that the crosstalk between optical channels due to FWM can be suppressed by applying PSA amplification relay in phase-synchronized WDM transmission. As a result, the interval between the regenerative repeaters can be extended more than several times the conventional number, and the number of installed amplification repeaters installed between the regenerative repeaters can be reduced compared to the conventional amplification repeaters. Become.
本発明の光ファイバ伝送システム及び光ファイバ伝送システム用増幅中継器は、次世代の大容量光通信ネットワークの増幅中継器として好適に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The optical fiber transmission system and the optical fiber transmission system amplification repeater of the present invention can be suitably used as an amplification repeater for the next generation large-capacity optical communication network.
１００…光ファイバ伝送システム
１…光送信器
２…多重化器
３…光ファイバ
４…増幅中継器
５…分波器
６…光受信器
１１…位相同期励起光発生部
１２、１２Ａ、１２Ｂ…光位相調整部
１３、１３Ａ、１３Ｂ…光パラメトリック増幅部
１４…励起光源
１５…波長チャネル選択器
１６…光９０°ハイブリッド
１７…バランスレシーバ
１８…乗算器
１９…ループフィルタ
２０…制御回路
２１…１対Ｎ光スイッチ
２２…Ｎ対１光スイッチ
２３…光スイッチ駆動制御部
２４…光サーキュレータ
２５…第一レンズ
２６…回折格子
２７…第二レンズ
２８…液晶空間変調素子（ＬＣＯＳ）
２９…ＬＣＯＳ駆動制御部
３１…光カップラ
３２…高非線形光ファイバ（ＦＷＭ）
３３…光フィルタ
３４…第一周期分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）
３５…第二ＰＰＬＮ
８３…光ファイバ
８４…増幅中継器
８７…再生中継器
ＤＴ…再生中継間隔
ＶＲ、ＶＲ’…変動
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Optical fiber transmission system 1 ... Optical transmitter 2 ... Multiplexer 3 ... Optical fiber 4 ... Amplifying repeater 5 ... Demultiplexer 6 ... Optical receiver 11 ... Phase synchronous excitation light generation part 12, 12A, 12B ... Light Phase adjustment unit 13, 13A, 13B ... optical parametric amplification unit 14 ... pumping light source 15 ... wavelength channel selector 16 ... optical 90 ° hybrid 17 ... balance receiver 18 ... multiplier 19 ... loop filter 20 ... control circuit 21 ... 1 to N Optical switch 22 ... N-to-one optical switch 23 ... Optical switch drive controller 24 ... Optical circulator 25 ... First lens 26 ... Diffraction grating 27 ... Second lens 28 ... Liquid crystal spatial modulation element (LCOS)
29 ... LCOS drive controller 31 ... Optical coupler 32 ... Highly nonlinear optical fiber (FWM)
33 ... Optical filter 34 ... First period polarization inversion lithium niobate (PPLN)
35 ... Second PPLN
83 ... Optical fiber 84 ... Amplification repeater 87 ... Regenerative repeater DT ... Regenerative repeat interval VR, VR '... Fluctuation
Claims (6)
複数の光送信器と、
前記複数の光送信器を入力側に接続して、搬送波位相同期させた状態にて多重化を行う多重化器と、
前記多重化器の出力側に接続され、該多重化器で多重化された波長分割多重搬送波を伝送するための光ファイバと、
前記光ファイバの中間に接続され、波長分割多重搬送波の増幅を行うための増幅中継器と、
前記光ファイバの終端側に接続される一又は複数の光受信器と
を備え、
前記増幅中継器が、位相感応型の光増幅中継器であり、中継増幅区間毎に光位相調整を行うことを特徴とする光ファイバ伝送システム。 An optical fiber transmission system using carrier phase synchronization in a wavelength division multiplexing transmission system,
Multiple optical transmitters;
A multiplexer that multiplexes the plurality of optical transmitters on the input side and performs a phase synchronization in a carrier phase; and
An optical fiber connected to the output side of the multiplexer and for transmitting a wavelength division multiplexed carrier wave multiplexed by the multiplexer;
An amplification repeater connected in the middle of the optical fiber for amplifying the wavelength division multiplexed carrier;
One or a plurality of optical receivers connected to the end side of the optical fiber,
An optical fiber transmission system, wherein the amplification repeater is a phase-sensitive optical amplification repeater, and performs optical phase adjustment for each relay amplification section.
前記増幅中継器が、
信号光と位相を同期させた励起光を発生させるための位相同期励起光発生部と、
該位相同期励起光発生部で発生された励起光と、波長分割多重搬送波の光位相差を調整するための光位相調整部と、
前記位相同期励起光発生部で発生された励起光でもって、波長分割多重搬送波を増幅するための光パラメトリック増幅部と、
を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システム。 The optical fiber transmission system according to claim 1,
The amplification repeater is
A phase-synchronized pumping light generator for generating pumping light whose phase is synchronized with signal light;
An optical phase adjusting unit for adjusting the optical phase difference between the pumping light generated by the phase-synchronized pumping light generating unit and the wavelength division multiplexed carrier;
An optical parametric amplifier for amplifying a wavelength division multiplexed carrier wave with the pump light generated by the phase-locked pump light generator;
An optical fiber transmission system comprising:
前記光位相調整部が、分散補償手段を含むことを特徴とする光ファイバ伝送システム。 The optical fiber transmission system according to claim 1 or 2,
The optical fiber transmission system, wherein the optical phase adjustment unit includes dispersion compensation means.
前記分散補償手段が、分散補償光ファイバを含むことを特徴とする光ファイバ伝送システム。 The optical fiber transmission system according to claim 3,
The optical fiber transmission system, wherein the dispersion compensation means includes a dispersion compensation optical fiber.
前記分散補償手段が、空間上に光波長を分散させる空間分散素子と空間位相変調素子を含む波長チャネル別光位相制御手段を含むことを特徴とする光ファイバ伝送システム。 The optical fiber transmission system according to claim 3,
An optical fiber transmission system, wherein the dispersion compensation means includes an optical phase control means for each wavelength channel including a spatial dispersion element for dispersing an optical wavelength in space and a spatial phase modulation element.
信号光と位相を同期させた励起光を発生させるための位相同期励起光発生部と、
該位相同期励起光発生部で発生された励起光と、波長分割多重搬送波の光位相差を調整するための光位相調整部と、
前記位相同期励起光発生部で発生された励起光でもって、波長分割多重搬送波を位相感応型で光増幅するための光パラメトリック増幅部と
を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システム用増幅中継器。 An amplification repeater used in an optical fiber transmission system using carrier phase synchronization in a wavelength division multiplexing transmission system,
A phase-synchronized pumping light generator for generating pumping light whose phase is synchronized with signal light;
An optical phase adjusting unit for adjusting the optical phase difference between the pumping light generated by the phase-synchronized pumping light generating unit and the wavelength division multiplexed carrier;
An optical repeater for an optical fiber transmission system, comprising: an optical parametric amplifier for optically amplifying a wavelength division multiplexed carrier wave in a phase sensitive manner with the pumping light generated by the phase-locked pumping light generator .
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2013
- 2013-09-02 JP JP2013181679A patent/JP2015050670A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023188027A1 (en) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 日本電信電話株式会社 | Optical propagation system, optical propagation method, and relay amplification device |
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