JPH0668562B2 - 光フアイバ伝送装置 - Google Patents
光フアイバ伝送装置Info
- Publication number
- JPH0668562B2 JPH0668562B2 JP29478085A JP29478085A JPH0668562B2 JP H0668562 B2 JPH0668562 B2 JP H0668562B2 JP 29478085 A JP29478085 A JP 29478085A JP 29478085 A JP29478085 A JP 29478085A JP H0668562 B2 JPH0668562 B2 JP H0668562B2
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- Japan
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- optical fiber
- wavelength
- light
- dispersion
- chromatic dispersion
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、光ファイバ伝送装置に関し、特に、波長分
散が使用する光源波長で零でない光ファイバを使用した
場合のその波長分散を補償したり、あるいは比較的短い
ファイバ長で全体として大きな波長分散をもたせ、長尺
光ファイバと同等の波長分散を与える疑似線路として用
いたりするのに好適な光ファイバ伝送装置に関する。
散が使用する光源波長で零でない光ファイバを使用した
場合のその波長分散を補償したり、あるいは比較的短い
ファイバ長で全体として大きな波長分散をもたせ、長尺
光ファイバと同等の波長分散を与える疑似線路として用
いたりするのに好適な光ファイバ伝送装置に関する。
従来の技術 光ファイバの波長分散は、光ファイバ中を伝搬する光の
伝搬速度が光の波長によって異なることにより生じる。
光ファイバ通信には通常半導体レーザや発光ダイオード
が使用されるが、その発光波長は単一の鋭いスペクトル
ではなくて、ある幅を持っていたり、複数スペクトル線
の集まりで構成されている。そのため、時間的なパルス
信号として入射した光パルスは、ファイバ距離に比例し
て広がっていく。これを防ぐには、光源のスペクトル
を狭くするか、光ファイバ自体の波長分散値を小さく
すればよいのであるが、については光源信号をのせる
という変調に伴なって不可避的に生じるスペクトルの広
がりもあるので自ずと制限される。そこで、につい
て、光ファイバの構造を工夫することによって波長分散
を特定の波長で小さくする努力が従来からなされてきて
いる。
伝搬速度が光の波長によって異なることにより生じる。
光ファイバ通信には通常半導体レーザや発光ダイオード
が使用されるが、その発光波長は単一の鋭いスペクトル
ではなくて、ある幅を持っていたり、複数スペクトル線
の集まりで構成されている。そのため、時間的なパルス
信号として入射した光パルスは、ファイバ距離に比例し
て広がっていく。これを防ぐには、光源のスペクトル
を狭くするか、光ファイバ自体の波長分散値を小さく
すればよいのであるが、については光源信号をのせる
という変調に伴なって不可避的に生じるスペクトルの広
がりもあるので自ずと制限される。そこで、につい
て、光ファイバの構造を工夫することによって波長分散
を特定の波長で小さくする努力が従来からなされてきて
いる。
このについて今少し詳しく説明すると、現在主流とな
っている石英ガラスを主体とする光ファイバの場合に最
も低損失を与える波長は１．５〜１．６μｍ付近にあ
り、通常使われている光源波長１．３μｍ付近とは異な
っている。他方、１．３μｍ付近では波長分散値はほぼ
零となっていて、光源のスペクトルが少々広くてもあま
りパルス歪は生じない。これらのことから、最も伝送距
離が延びて且つ光パルス歪のない、すなわち伝送速度が
最も大きくなるのは、１．５〜１．６μｍの範囲の１点
の波長を有する光源を用い、しかもこの波長において波
長分散が零であるような石英系光ファイバを用いたとき
である、ということになる。
っている石英ガラスを主体とする光ファイバの場合に最
も低損失を与える波長は１．５〜１．６μｍ付近にあ
り、通常使われている光源波長１．３μｍ付近とは異な
っている。他方、１．３μｍ付近では波長分散値はほぼ
零となっていて、光源のスペクトルが少々広くてもあま
りパルス歪は生じない。これらのことから、最も伝送距
離が延びて且つ光パルス歪のない、すなわち伝送速度が
最も大きくなるのは、１．５〜１．６μｍの範囲の１点
の波長を有する光源を用い、しかもこの波長において波
長分散が零であるような石英系光ファイバを用いたとき
である、ということになる。
そこで従来より、１．５〜１．６μｍの波長域で波長分
散を零とする光ファイバの構造として、第６図のような
半径方向の屈折率分布を有する単一モード光ファイバが
検討されてきている。この光ファイバは一般に高いコア
・クラッド間の比屈折率差Δを有し、その値は０．８〜
１．２％程度である。
散を零とする光ファイバの構造として、第６図のような
半径方向の屈折率分布を有する単一モード光ファイバが
検討されてきている。この光ファイバは一般に高いコア
・クラッド間の比屈折率差Δを有し、その値は０．８〜
１．２％程度である。
また、第７図に示す屈折率分布のように、コアとクラッ
ドとの間にクラッドよりも低い屈折率を有する中間層を
設けることなども検討されている。
ドとの間にクラッドよりも低い屈折率を有する中間層を
設けることなども検討されている。
発明が解決しようとする問題点 しかし、光ファイバの構造を第６図のようにした場合、
石英系光ファイバでは、比屈折率差Δを高くするため
に、コア部に多くのドーパントを加えなければならず、
そのために伝送損失が高くなるという欠点がある。
石英系光ファイバでは、比屈折率差Δを高くするため
に、コア部に多くのドーパントを加えなければならず、
そのために伝送損失が高くなるという欠点がある。
また、第７図の構造では、波長分散の値が中間層の厚さ
やコア径、中間層径のわずかな変化に対して敏感で、波
長分散値の制御性が低いという問題がある。
やコア径、中間層径のわずかな変化に対して敏感で、波
長分散値の制御性が低いという問題がある。
このように、従来の１．５μｍ帯零分散光ファイバは、
波長分散を１．５〜１．６μｍにシフトするため何らか
の意味で無理が生じている。これに対して通常の１．３
μｍ用光ファイバは、１．５〜１．６μｍにおいて波長
分散値が１７〜２０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍと非常に大きいけ
れども、コア内へのドーパント量が１．５μｍ帯零分散
光ファイバに比べて少ないことや、伝搬モードのコア中
への閉じ込めが良好なことが作用して、その損失は０．
２０ｄＢ／ｋｍと極めて低い。
波長分散を１．５〜１．６μｍにシフトするため何らか
の意味で無理が生じている。これに対して通常の１．３
μｍ用光ファイバは、１．５〜１．６μｍにおいて波長
分散値が１７〜２０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍと非常に大きいけ
れども、コア内へのドーパント量が１．５μｍ帯零分散
光ファイバに比べて少ないことや、伝搬モードのコア中
への閉じ込めが良好なことが作用して、その損失は０．
２０ｄＢ／ｋｍと極めて低い。
この発明は、通常の１．３μｍ用光ファイバの低損失性
を生かしたまま、波長分散値のみ変化させてこれを補償
することによって、非常に安価に超距離・広帯域伝送線
路を可能としたり、あるいは逆に波長分散を変化させる
ことで比較的短いファイバ長で全体として大きな波長分
散をもたせ、長尺光ファイバと同等の波長分散を与える
疑似線路として用いたりすることもできる、光ファイバ
伝送装置を提供することを目的とする。
を生かしたまま、波長分散値のみ変化させてこれを補償
することによって、非常に安価に超距離・広帯域伝送線
路を可能としたり、あるいは逆に波長分散を変化させる
ことで比較的短いファイバ長で全体として大きな波長分
散をもたせ、長尺光ファイバと同等の波長分散を与える
疑似線路として用いたりすることもできる、光ファイバ
伝送装置を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 この発明による光ファイバ伝送装置は、実質的に１つの
ＬＰモードを伝搬可能な光ファイバ（通常、単一モード
光ファイバ）と、その出射端からの光を分光する分光装
置と、異なる伝搬距離を有する複数の光ファイバからな
り、分光された光が波長域毎に異なる伝搬距離の光ファ
イバに入射させられる光ファイバ群と、該光ファイバ群
からの出射光を集めて受光する受光装置とからなる。
ＬＰモードを伝搬可能な光ファイバ（通常、単一モード
光ファイバ）と、その出射端からの光を分光する分光装
置と、異なる伝搬距離を有する複数の光ファイバからな
り、分光された光が波長域毎に異なる伝搬距離の光ファ
イバに入射させられる光ファイバ群と、該光ファイバ群
からの出射光を集めて受光する受光装置とからなる。
作用 光が実質的に１つのＬＰモードを伝搬可能な光ファイバ
中を伝搬することによって、波長域毎に群遅延時間が異
なることになる。すなわち、光源のスペクトルに含まれ
る波長成分のうちの各波長域の光が異なる時間で出射す
る。そこで、分光装置によって各波長域の光を分光し、
各波長の光を、波長域毎に異なる伝搬距離の光ファイバ
によって伝送するようにすれば、この群遅延時間を補償
することができる。こうして実質的に１つのＬＰモード
を伝搬可能な光ファイバ中を伝搬することで生じていた
波長分散が補償される。
中を伝搬することによって、波長域毎に群遅延時間が異
なることになる。すなわち、光源のスペクトルに含まれ
る波長成分のうちの各波長域の光が異なる時間で出射す
る。そこで、分光装置によって各波長域の光を分光し、
各波長の光を、波長域毎に異なる伝搬距離の光ファイバ
によって伝送するようにすれば、この群遅延時間を補償
することができる。こうして実質的に１つのＬＰモード
を伝搬可能な光ファイバ中を伝搬することで生じていた
波長分散が補償される。
また、実質的に１つのＬＰモードを伝搬可能な光ファイ
バの長さを短くすると、群遅延時間差以上に補償が行な
われるので、逆に大きな波長分散が実現され、長尺光フ
ァイバと同等の波長分散を与える疑似線路が実現でき
る。
バの長さを短くすると、群遅延時間差以上に補償が行な
われるので、逆に大きな波長分散が実現され、長尺光フ
ァイバと同等の波長分散を与える疑似線路が実現でき
る。
実施例 第１図において、光源１に単一モード光ファイバ２が接
続され、その出射光がレンズ３でほぼ平行な光ビームに
された後、プリズムや回折格子のような分光作用のある
分光器４に入射される。この分光器４で長波長成分から
短波長成分まで各波長域の光に分けられる。分光された
波長域の光は、各波長域毎に異なる伝搬距離を有する光
ファイババンドル５に入射させられ、その出射光がレン
ズ６によって集められて光検出器７に受光させられる。
続され、その出射光がレンズ３でほぼ平行な光ビームに
された後、プリズムや回折格子のような分光作用のある
分光器４に入射される。この分光器４で長波長成分から
短波長成分まで各波長域の光に分けられる。分光された
波長域の光は、各波長域毎に異なる伝搬距離を有する光
ファイババンドル５に入射させられ、その出射光がレン
ズ６によって集められて光検出器７に受光させられる。
この場合、光源１は１．５〜１．６μｍの波長域の光を
出射するものとする。そして単一モード光ファイバ２は
一般の１．３μｍ零分散光ファイバで、第２図のような
屈折率分布を有しており、その群遅延時間の波長特性は
第３図のようになっている。したがって、１．５〜１．
６μｍの波長域では、波長が長い程群遅延時間が大きく
なっている。つまり、光源１の光のスペクトルに含まれ
る波長成分のうち長波長成分程送れて光ファイバ２中を
伝搬してくることになる。そのため、出射光を分光器４
で各波長域に分けて、早く出射した短波長成分は伝搬距
離の長い光ファイバ中を通し、遅く出射した長波長成分
は伝搬距離の短い光ファイバ中を通せば、この分散補償
ができるわけである。そこで、光ファイババンドル５に
おいて、各光ファイバエレメントの長さを長波長の光が
入射する部分は短く、短波長の光が入射する部分は長
く、というように長さを変える。これにより、この光フ
ァイババンドル５から出射した光をレンズ６で集光して
光検出器７に受光させれば、この光検出器７には、分散
補償された光が受光することになる。
出射するものとする。そして単一モード光ファイバ２は
一般の１．３μｍ零分散光ファイバで、第２図のような
屈折率分布を有しており、その群遅延時間の波長特性は
第３図のようになっている。したがって、１．５〜１．
６μｍの波長域では、波長が長い程群遅延時間が大きく
なっている。つまり、光源１の光のスペクトルに含まれ
る波長成分のうち長波長成分程送れて光ファイバ２中を
伝搬してくることになる。そのため、出射光を分光器４
で各波長域に分けて、早く出射した短波長成分は伝搬距
離の長い光ファイバ中を通し、遅く出射した長波長成分
は伝搬距離の短い光ファイバ中を通せば、この分散補償
ができるわけである。そこで、光ファイババンドル５に
おいて、各光ファイバエレメントの長さを長波長の光が
入射する部分は短く、短波長の光が入射する部分は長
く、というように長さを変える。これにより、この光フ
ァイババンドル５から出射した光をレンズ６で集光して
光検出器７に受光させれば、この光検出器７には、分散
補償された光が受光することになる。
具体的に、光源１として波長１．５３μｍでスペクトル
幅５ｎｍのものを用い、単一モード光ファイバ２とし
て、分散値が波長１．３０５μｍでほぼ零、１．５３μ
ｍで１９／ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの長さ１５０ｋｍのものを
用いたところ、分光器４の出射光の空間的な広がり幅は
８００μｍとなった。この場合、光ファイバ２によるパ
ルス幅の広がりは、 19×5×150＝14.25nsec となる。光ファイババンドル５の各エレメントをなす光
ファイバとして直径１５μｍ、コア径１２μｍ、比屈折
率差Δ＝１．５％のステップ型光ファイバを用い、これ
を、入射端面において縦方向（分光方向）に５５本、横
方向に２０本、合計１１００本並べた。縦方向でファイ
バ長が徐々に変えられており、最も短いものと最も長い
ものとの差を２．８ｍとした。このような光ファイババ
ンドル５に各波長域の光を伝搬させることによって、上
記の14.25nsecのパルス幅広がりを打ち消すことができ
た。なお、この光ファイババンドル５の挿入損は約４ｄ
Ｂであった。
幅５ｎｍのものを用い、単一モード光ファイバ２とし
て、分散値が波長１．３０５μｍでほぼ零、１．５３μ
ｍで１９／ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの長さ１５０ｋｍのものを
用いたところ、分光器４の出射光の空間的な広がり幅は
８００μｍとなった。この場合、光ファイバ２によるパ
ルス幅の広がりは、 19×5×150＝14.25nsec となる。光ファイババンドル５の各エレメントをなす光
ファイバとして直径１５μｍ、コア径１２μｍ、比屈折
率差Δ＝１．５％のステップ型光ファイバを用い、これ
を、入射端面において縦方向（分光方向）に５５本、横
方向に２０本、合計１１００本並べた。縦方向でファイ
バ長が徐々に変えられており、最も短いものと最も長い
ものとの差を２．８ｍとした。このような光ファイババ
ンドル５に各波長域の光を伝搬させることによって、上
記の14.25nsecのパルス幅広がりを打ち消すことができ
た。なお、この光ファイババンドル５の挿入損は約４ｄ
Ｂであった。
次に第４図を参照しながら第２の実施例について説明す
る。この実施例では、１本の単一モード光ファイバ２内
に、合波器１１を用いて１．３μｍ帯と１．５５μｍ帯
との両波長帯の信号を同時に伝送させ、ダイクロイック
ミラーなどの分波器１２で分波する。分波された一方の
１．３μｍ帯の光はレンズ１３を通して１．３μｍ帯光
検出器１４に入射させられ、その信号がデコーダ１５に
よって復調される。他方の１．５５μｍ帯の光は上記の
第１の実施例と同様に、分光器４、光ファイババンドル
５を経てレンズ６で集光されて１．５５μｍ帯の光検出
器７に入射させられて、デコーダ８によって復調され
る。
る。この実施例では、１本の単一モード光ファイバ２内
に、合波器１１を用いて１．３μｍ帯と１．５５μｍ帯
との両波長帯の信号を同時に伝送させ、ダイクロイック
ミラーなどの分波器１２で分波する。分波された一方の
１．３μｍ帯の光はレンズ１３を通して１．３μｍ帯光
検出器１４に入射させられ、その信号がデコーダ１５に
よって復調される。他方の１．５５μｍ帯の光は上記の
第１の実施例と同様に、分光器４、光ファイババンドル
５を経てレンズ６で集光されて１．５５μｍ帯の光検出
器７に入射させられて、デコーダ８によって復調され
る。
この実施例において、光ファイバ２は、分散値が波長
１．３μｍ帯でほぼ零の通常の単一モード光ファイバを
用いているので、１．３μｍ域の光は、波長分散を起す
ことなく光ファイバ２によって伝送される。他方、１．
５５μｍ帯の光は波長分散を生じるが、この１．５５μ
ｍ帯での波長分散は、上記の第１の実施例と同様に、分
光器４と光ファイババンドル５との組合せにより補償さ
れる。したがって、両波長域とも低分散で使用すること
が可能となる。
１．３μｍ帯でほぼ零の通常の単一モード光ファイバを
用いているので、１．３μｍ域の光は、波長分散を起す
ことなく光ファイバ２によって伝送される。他方、１．
５５μｍ帯の光は波長分散を生じるが、この１．５５μ
ｍ帯での波長分散は、上記の第１の実施例と同様に、分
光器４と光ファイババンドル５との組合せにより補償さ
れる。したがって、両波長域とも低分散で使用すること
が可能となる。
以上の実施例では、単一モード光ファイバ２で生じた波
長分散を補償することについて述べたが、逆に波長分散
を積極的に作ることにも利用できる。すなわち、第１図
の単一モード光ファイバ２の長さを数ｍ程度と極く短く
する。すると、この単一モード光ファイバ２中では、伝
搬距離が短いためほとんど波長分散が生じない。それに
もかかわらず、分光器４と光ファイババンドル５との組
合せによって、あえて波長域毎に伝搬距離を変えて遅延
時間を異ならせれば、結果として、光ファイババンドル
５の出射端において、たとえば第５図に示すような大き
な波長分散特性が得られることになる。したがって、一
種の波長分散シュミレータを非常に簡便な装置で実現で
きる。
長分散を補償することについて述べたが、逆に波長分散
を積極的に作ることにも利用できる。すなわち、第１図
の単一モード光ファイバ２の長さを数ｍ程度と極く短く
する。すると、この単一モード光ファイバ２中では、伝
搬距離が短いためほとんど波長分散が生じない。それに
もかかわらず、分光器４と光ファイババンドル５との組
合せによって、あえて波長域毎に伝搬距離を変えて遅延
時間を異ならせれば、結果として、光ファイババンドル
５の出射端において、たとえば第５図に示すような大き
な波長分散特性が得られることになる。したがって、一
種の波長分散シュミレータを非常に簡便な装置で実現で
きる。
発明の効果 この発明によれば、比屈折率差の小さな低損失単一モー
ド光ファイバを用いてその零分散波長以外の波長域で低
損失・広帯域光ファイバ伝送系を構成できる。また、分
波器を併用することによって１．３μｍ、１．５５μｍ
といった２波長域以上の光源波長で低損失・広帯域光フ
ァイバ伝送を行なうこともできる。さらに、簡単な構成
で、任意の波長における波長分散シュミレータを実現す
ることができる。
ド光ファイバを用いてその零分散波長以外の波長域で低
損失・広帯域光ファイバ伝送系を構成できる。また、分
波器を併用することによって１．３μｍ、１．５５μｍ
といった２波長域以上の光源波長で低損失・広帯域光フ
ァイバ伝送を行なうこともできる。さらに、簡単な構成
で、任意の波長における波長分散シュミレータを実現す
ることができる。
第１図はこの発明の第１の実施例の模式図、第２図は第
１図の光ファイバ２の屈折率分布図、第３図は第１図の
光ファイバ２の群遅延時間の波長特性図、第４図は第２
の実施例の模式図、第５図は波長分散シュミレータとし
て構成した場合の波長分散特性図、第６図および第７図
は従来の１．５〜１．６μｍ波長域零分散光ファイバの
屈折率分布図である。 １……光源、２……単一モード光ファイバ ３、６、１３……レンズ、４……分光器 ５……光ファイババンドル、７、１４……光検出器 ８、１５……デコーダ
１図の光ファイバ２の屈折率分布図、第３図は第１図の
光ファイバ２の群遅延時間の波長特性図、第４図は第２
の実施例の模式図、第５図は波長分散シュミレータとし
て構成した場合の波長分散特性図、第６図および第７図
は従来の１．５〜１．６μｍ波長域零分散光ファイバの
屈折率分布図である。 １……光源、２……単一モード光ファイバ ３、６、１３……レンズ、４……分光器 ５……光ファイババンドル、７、１４……光検出器 ８、１５……デコーダ
Claims (1)
- 【請求項１】実質的に１つのＬＰモードを伝搬可能な光
ファイバと、その出射端からの光を分光する分光装置
と、異なる伝搬距離を有する複数の光ファイバからな
り、分光された光が波長域毎に異なる伝搬距離の光ファ
イバに入射させられる光ファイバ群と、該光ファイバ群
からの出射光を集めて受光する受光装置とからなる光フ
ァイバ伝送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29478085A JPH0668562B2 (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 光フアイバ伝送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29478085A JPH0668562B2 (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 光フアイバ伝送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62150304A JPS62150304A (ja) | 1987-07-04 |
| JPH0668562B2 true JPH0668562B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=17812186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29478085A Expired - Fee Related JPH0668562B2 (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 光フアイバ伝送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668562B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103207063B (zh) * | 2012-01-16 | 2015-12-09 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 光谱权重可调型光谱模拟*** |
-
1985
- 1985-12-25 JP JP29478085A patent/JPH0668562B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62150304A (ja) | 1987-07-04 |
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