JPH05142593A - 光フアイバ分散補償装置 - Google Patents

光フアイバ分散補償装置

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JPH05142593A
JPH05142593A JP3335669A JP33566991A JPH05142593A JP H05142593 A JPH05142593 A JP H05142593A JP 3335669 A JP3335669 A JP 3335669A JP 33566991 A JP33566991 A JP 33566991A JP H05142593 A JPH05142593 A JP H05142593A
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JP
Japan
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frequency
wave mixing
signal light
semiconductor laser
optical fiber
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Application number
JP3335669A
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English (en)
Inventor
Shigeru Murata
茂 村田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、効率の良い周波数変換が可
能な、光ファイバ分散補償装置を提供することにある。 【構成】 本発明の光ファイバ分散補償装置は、4光波
混合発生装置と、前記4光波混合発生装置に入力信号光
を注入する手段と、前記4光波混合発生装置から発生す
る周波数変換された出力信号光を取り出す手段とを少な
くとも含む装置であって、前記4光波混合発生装置は、
分布帰還型半導体レーザまたは分布ブラッグ反射型半導
体レーザであり、前記分布帰還型半導体レーザまたは分
布ブラッグ反射型半導体レーザは発振周波数を電気的に
制御できる手段を有し、かつ複数の共振モードを有する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分布帰還型半導体レー
ザまたは分布ブラッグ反射型半導体レーザを4光波混合
発生装置として用いた、光ファイバ分散補償装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ通信において、信号の伝送速
度または伝送距離が大きくなると、伝送路である光ファ
イバの周波数分散によって信号波形の劣化が生じる。こ
のため、伝送できる速度または距離が制限される。例え
ば、通常の1.3μm零分散ファイバを用いて、1.5
5μmの10Gb/s光信号を伝送する場合、2次の周
波数分散による伝送距離の限界は数10km以下であ
る。
【0003】この周波数分散を補償する方法の中で、非
縮退4光波混合を利用した方法が逸見によって発明され
特許出願されている(特願平1−263678)。ここ
で非縮退4光波混合というのは、4光波混合発生装置に
ポンプ光と、それとは周波数の異なるプローブ光(ここ
では入力信号光)を同時に入射したとき、ポンプ光の周
波数に対してプローブ光と対称な位置に、プローブ光の
スペクトルを周波数軸上で反転したスペクトルを有する
出力信号光が発生する現象である。非縮退4光波混合を
利用した光ファイバ分散補償方法は、補償できる伝送距
離が長いため、最も有力な補償方法の一つである。この
方法では、4光波混合装置を含む分散補償装置を、ほぼ
一様な周波数分散を有する伝送路の中間地点に設置す
る。分散補償装置では、4光波混合装置を用いて、伝送
され周波数分散の影響を受けて劣化した信号光のスペク
トルを、周波数軸で折り返し(つまり周波数変換を行っ
て)、受信側の伝送路に送り出す。それによって伝送路
の前半分の周波数分散の影響を、後半分の周波数分散で
補償できる。例えば光ファイバの周波数分散によって、
信号光のスペクトル成分の中で高周波成分の方が低周波
成分のよりも速く進む場合を考える。このため信号波形
はこの光ファイバを伝播するにつれて劣化する。そこ
で、伝送路の中間地点で上述のような信号光の周波数変
換を行うと、変換前の信号光の低周波成分が高周波成分
に変換される。したがって、伝送路の前半で遅れた部分
が伝送路の後半で元にもどり、これによって受信端で信
号波形の劣化が補償される。
【0004】半導体レーザまたは半導体レーザアンプを
4光波混合発生装置として用いる場合は、半導体レーザ
内の超高速非線形利得過程を非縮退4光波混合発生に利
用できる。この過程は応答帯域が数100GHz以上あ
り、原理的には100Gb/s以上の光信号を周波数変
換できる。しかし周波数変換効率が非常に小さいため、
これを改良した装置として、半導体レーザの共振による
増幅を利用して大きな出力信号光を得る、光ファイバ分
散補償装置が提案されている(特願平3−02423
3)。以下、この分散補償装置の4光波混合発生装置部
分について簡単に説明する。図4は、有限の端面反射率
を有する位相シフト分布反射型半導体レーザ(以下DF
Bレーザ)を4光波混合発生装置として用いた場合の、
ポンプ光、入力信号光、出力信号光の周波数の相対関係
を模式的に示している。この場合DFBレーザの発振光
が非縮退4光波混合におけるポンプ光となる。発振周波
数はストップバンドのほぼ中央にある。端面反射の影響
でファブリペロー共振モードが、ストップバンド付近を
除いて、周波数軸上でほぼ等間隔に並んでいる。この共
振モードは発振状態にはないが、この位置では大きな光
学利得を有しているため、共振ピークに注入された光は
大きく増幅される。図4に示すように、共振モードの一
つに入力信号光の周波数をあわせて注入すると、ポンプ
光の周波数に対してちょうど対称な共振モードの位置に
折り返された(つまり周波数変換された)出力信号光が
発生する。この時、入力信号光と出力信号光は共振によ
ってともに増幅されるため、100μW以上の大きな出
力信号光が得られる。なお、周波数変換できる光信号の
伝送速度は、共振による増幅帯域でほぼ制限される。同
様な効果は、4光波混合発生装置として分布ブラッグ反
射型半導体レーザ(以下DBRレーザ)を利用した場合
でも得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】4光波混合発生装置
に、ファブリペロー共振を有するDFBレーザまたはD
BRレーザを利用した分散補償装置では、理想的な場合
には大きな出力信号光が得られる。しかし、実際に通常
のDFBレーザやDBRレーザを利用する場合は、ポン
プ光(=発振光)の周波数が、利用しようとする2つの
共振モードのピーク周波数のちょうど中間に来ない場合
が多い。これは、素子の構造上の不均一や、DFBレー
ザまたはDBRレーザ自身の周波数分散の影響があるた
めである。このような場合は、入力信号光と出力信号光
を、同時に共振モードのピークに合わせることはできな
くなる。そのため周波数変換効率が低下し、出力信号光
は大幅に減少する。また実効的な増幅帯域も減少するた
め、高速の光信号を周波数変換できなくなる。
【0006】本発明の目的は、この欠点を改善し、DF
BレーザまたはDBRレーザの構造上の不均一や周波数
分散の影響を補正し、効率の良い周波数変換が可能な、
光ファイバ分散補償装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ分散
補償装置は、4光波混合発生装置と、前記4光波混合発
生装置に入力信号光を注入する手段と、前記4光波混合
発生装置から発生する周波数変換された出力信号光を取
り出す手段とを少なくとも含む装置であって、前記4光
波混合発生装置は、分布帰還型半導体レーザまたは分布
ブラッグ反射型半導体レーザであり、前記分布帰還型半
導体レーザまたは分布ブラッグ反射型半導体レーザは発
振周波数を電気的に制御できる手段を有し、かつ複数の
共振モードを有することを特徴とする。
【0008】
【作用】半導体レーザの構造上の不均一性や周波数分散
の影響を補正し、効率の良い周波数変換が可能な4光波
混合発生装置を実現するためには、ポンプ光(=発振
光)の周波数が利用しようとする2つの共振モードの周
波数(つまり入力信号光と出力信号光の周波数)のちょ
うど中間に来るように、ポンプ光の周波数を制御すれば
良い。このために、本発明の分散補償装置では、4光波
混合発生装置として、発振光の周波数を電気的に制御で
きる周波数可変DFBレーザまたは周波数可変DBRレ
ーザを用いる。これらの周波数可変レーザは、従来例と
同様に、適当な端面反射率を有しているため、この影響
でファブリペロー共振モードが、周波数軸上でほぼ等間
隔に現れる。この共振モードの位置では大きな光学利得
があるため、共振ピークに注入された光は大きく増幅さ
れる。周波数可変レーザの具体的な構造は、後ほど実施
例のところで簡単に説明する。図1は、周波数可変DF
Bレーザを4光波混合発生装置として用いた場合の、ポ
ンプ光、入力信号光、出力信号光の周波数の相対関係を
模式的に示している。発振モードの周波数はストップバ
ンドのほぼ中央にあり、制御電流によって、ストップバ
ンド内で変化させることができる。ファブリペロー共振
モードの位置は、ストップバンド付近を除いて、周波数
軸上でほぼ等間隔に並んでおり、この位置は制御電流に
よっては変化しない。したがって、入力信号光の周波数
が決まっている場合は、次のように周波数を調整して、
出力信号光が最大となるように制御できる。まず、周波
数可変DFBレーザの温度を制御して、入力信号光の周
波数が、DFBレーザの共振モードの一つ(図1では+
2モード)にちょうど合うようにする。次に、制御電流
によって、ポンプ光の周波数を制御し、出力信号光が−
2モードのピークに一致するように調整する。この時最
も大きな出力信号光が得られる。
【0009】従来の技術でも述べたように、出力信号光
のスペクトルは入力信号光のスペクトルをポンプ光の周
波数に対して折り返した形をしている。したがって、こ
の4光波混合発生装置を含む分散補償装置を、ほぼ均一
な周波数分散特性を有する光ファイバ伝送路の中間地点
に設置し、スペクトル上で折り返された出力信号光を受
信側に伝送することによって、送信側の伝送路の周波数
分散の影響を受信側の伝送路で補償できる。このため、
受信端ではほぼ周波数分散による劣化の影響を受けない
信号波形が受信できる。
【0010】
【実施例】図2は、本発明の実施例を表す図で、光ファ
イバ分散補償装置の基本的な構成を模式的に表してい
る。この装置は、おもに4光波混合発生装置である周波
数可変DFBレーザ10、周波数フィルタ30、光ファ
イバアンプ40、偏波面制御装置50、光アイソレータ
60、およびそれらをつなぐ光学系から構成されてい
る。信号光の波長帯は1.5μmである。送信側伝送路
200から周波数分散の影響を受けて劣化した入力信号
光のスペクトルを、周波数可変DFBレーザ10中の非
縮退4光波混合を利用して周波数軸上で折り返して(つ
まり周波数変換を行って)出力信号光とし、受信側伝送
路300に送り出す。動作原理と制御方法は作用で述べ
た通りである。周波数可変DFBレーザ10は±0.0
1℃以下に温度安定化されている。周波数可変DFBレ
ーザ10の共振モードは温度によって調整している。周
波数フィルタ30は、周波数可変DFBレーザ10から
出力信号光だけを取り出すための装置で、ここではファ
ブリペロー干渉型のフィルタを利用している。光ファイ
バアンプ40は、出力信号光を増幅して伝送路に送り出
すための装置であり、半導体レーザ励起のエルビウム添
加光ファイバを利用している。偏波制御装置50は、光
ファイバに応力を加えて入力信号光の偏波を調整する装
置であり、応力印加部、モニタ部、制御部などから構成
されている。
【0011】図3は、4光波混合発生装置として用い
る、周波数可変DFBレーザの断面構造図である。レー
ザ構造などの詳細については沼居らの報告(Elect
ron. Lett., vol.24, pp.15
26−1527, 1988)があるので、ここでは簡
単に述べる。この周波数可変DFBレーザは、2つのD
FB部500と中央の位相制御部600から構成されて
おり、それぞれ別々に電流注入が可能である。DFB部
500には活性層710があり、ここにキャリアが注入
されることで発光する。位相制御領部600の光ガイド
層720にキャリアを注入すると、この部分の屈折率が
変化し発振の位相条件が変化するために、ストップバン
ド内の周波数領域で発振周波数が変化する。したがっ
て、位相制御部600への注入電流の制御によって、発
振周波数を制御できる。両側の端面には適当な反射率を
持つような端面コーティング730が施してある。これ
によって、発振周波数の周りにファブリペロー共振モー
ドが生じる。材料系はInGaAsP/InP系、発振
波長は1.5μm帯である。
【0012】4光波混合発生装置として、周波数可変D
BRレーザを用いることもできる。このレーザについて
は、村田らの報告(Electron. Lett.,
vol.23, pp.403−405, 198
7)があるのでここでは詳しく述べない。発振周波数は
上述の周波数可変DFBレーザと類似の原理で制御でき
る。適当な端面反射率を持つようにすれば、上述の周波
数可変DFBレーザと同様な効果が実現できる。
【0013】以上、実施例について説明してきたが、以
下に若干の補足をする。信号光の変復調方式としては直
接検波方式だけでなく、光ヘテロダイン方式など他の方
法においても、本発明の装置は有効である。実施例の周
波数フィルタ30や光ファイバアンプ40は、伝送方式
によっては省略できる。偏波補償装置50は、偏波保存
ファイバを伝送路とした場合や、偏波変動が無視できる
伝送路では不要である。
【0014】
【発明の効果】以上に実施例を挙げ詳しく説明したよう
に本発明によれば、効率の良い周波数変換が可能な、光
ファイバ分散補償装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバ分散補償装置の4光波混合
発生装置部分の原理を説明する図である。
【図2】本発明の光ファイバ分散補償装置の実施例を表
す構成図である。
【図3】本発明の4光波混合発生装置に用いる周波数可
変DFBレーザの断面構造図である。
【図4】従来の光ファイバ分散補償装置の4光波混合発
生装置部分の原理を説明する図である。
【符号の説明】
10 周波数可変DFBレーザ 30 周波数フィルタ 40 光ファイバアンプ 50 偏波補償装置 60 光アイソレータ 200 送信側伝送路 300 受信側伝送路 500 DFB部 600 位相制御部 710 活性層 720 光ガイド層 730 端面コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/18 9170−4M

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 4光波混合発生装置と、前記4光波混合
    発生装置に入力信号光を注入する手段と、前記4光波混
    合発生装置から発生する周波数変換された出力信号光を
    取り出す手段とを少なくとも含む装置であって、前記4
    光波混合発生装置は、分布帰還型半導体レーザまたは分
    布ブラッグ反射型半導体レーザであり、前記分布帰還型
    半導体レーザまたは分布ブラッグ反射型半導体レーザは
    発振周波数を電気的に制御できる手段を有し、かつ複数
    の共振モードを有することを特徴とする光ファイバ分散
    補償装置。
JP3335669A 1991-11-25 1991-11-25 光フアイバ分散補償装置 Pending JPH05142593A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0703680A2 (en) * 1994-09-23 1996-03-27 AT&T Corp. Apparatus and method for compensating chromatic dispersion produced in optical phase conjugation or other types of optical signal conversion
KR100436850B1 (ko) * 2002-08-06 2004-06-23 엘지전선 주식회사 고차모드 광섬유를 이용한 분산보상소자
JP2004247730A (ja) * 2003-02-15 2004-09-02 Agilent Technol Inc 周波数変調垂直共振器型レーザ

Cited By (4)

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Date Code Title Description
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Effective date: 20010109