JPH1010591A - Wavelength division multiplex communication system using light soliton - Google Patents
Wavelength division multiplex communication system using light solitonInfo
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- JPH1010591A JPH1010591A JP8157155A JP15715596A JPH1010591A JP H1010591 A JPH1010591 A JP H1010591A JP 8157155 A JP8157155 A JP 8157155A JP 15715596 A JP15715596 A JP 15715596A JP H1010591 A JPH1010591 A JP H1010591A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ソリトンを用い
た波長分割多重通信方式に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength division multiplex communication system using optical solitons.
【０００２】[0002]
【従来の技術】通常、光ファイバー（以下、単にファイ
バーという）を用いた通信システムは、例えば、図７に
示すような構成となっている。すなわち、送信すべき電
気信号１１を変調手段１２で変調して光源１３を得て、
その光源１３から出射される光を多くのファイバー１４
〔Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 ，Ｆ4 ，…，ＦN 〕を用いて直列に
接続して伝送し、その伝送された光を伝送先の受光器１
６で受けて復調手段１７で復調し、電気信号１８に変換
して送信されてくるデータを受信するようにしている。
なお、１５は所定距離毎に配置される増幅器（中継器）
である。2. Description of the Related Art Generally, a communication system using an optical fiber (hereinafter, simply referred to as a fiber) has, for example, a configuration as shown in FIG. That is, the electric signal 11 to be transmitted is modulated by the modulating means 12 to obtain the light source 13,
The light emitted from the light source 13 is transmitted to many fibers 14.
[F 1 , F 2 , F 3 , F 4 ,..., F N ] are connected in series and transmitted, and the transmitted light is transmitted to the receiver 1
The data is received by the demodulator 6, demodulated by the demodulation means 17, converted into an electric signal 18, and the transmitted data is received.
Reference numeral 15 denotes an amplifier (repeater) arranged at every predetermined distance.
It is.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光ソリ
トンを波長分割多重方式で長距離にわたって伝送する場
合、線形パルスでは存在しない二つの問題点が発生す
る。すなわち、第１は、各波長チャンネルで作られたソ
リトン列を一つのファイバーに注入する場合、各ソリト
ンパルスの間に時間的な重なりがあると、それぞれのチ
ャンネルのソリトンが分離したときに、その搬送周波数
が初期の値からずれるという問題がある。この周波数の
ずれは、そのまま重なりのなかった他のソリトンとの群
速度のずれとなって現れ、長距離伝送後のソリトンの到
着時間のずれ（時間ジッター）を生み出し、ビット誤り
率を増加させることになる。However, when optical solitons are transmitted over a long distance by wavelength division multiplexing, there are two problems that do not exist with linear pulses. That is, first, when a soliton train made by each wavelength channel is injected into one fiber, if there is a temporal overlap between the soliton pulses, when the soliton of each channel separates, There is a problem that the carrier frequency deviates from the initial value. This shift in frequency manifests itself as a shift in group velocity with other solitons that did not overlap, causing a shift in the arrival time of the soliton after long-distance transmission (time jitter) and increasing the bit error rate. become.
【０００４】第２は、各チャンネルのソリトン同士が光
増幅器の中で衝突した場合、同様な周波数のずれを引き
起こし、ビット誤り率の原因を生み出す点である。本発
明は、上記問題点を除去し、ファイバー中に注入された
各波長チャンネルのソリトンが部分的に重畳した場合に
引き起こされる時間ジッターを低減することができる光
ソリトンを用いた波長分割多重通信方式を提供すること
を目的とする。Second, when the solitons of each channel collide with each other in the optical amplifier, a similar frequency shift is caused to cause a bit error rate. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a wavelength division multiplexing communication system using an optical soliton capable of eliminating the above-mentioned problems and reducing time jitter caused when the soliton of each wavelength channel injected into a fiber partially overlaps. The purpose is to provide.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕光ソリトンを用いた波長分割多重通信方式におい
て、ソリトンパルスを圧縮し、この圧縮されたソリトン
パルスを光ファイバーに入力させることにより、ソリト
ンパルス間の重畳を低減するようにしたものである。To achieve the above object, the present invention provides: (1) In a wavelength division multiplexing communication system using optical solitons, a soliton pulse is compressed, and the compressed soliton pulse is converted into an optical fiber. To reduce the superposition between soliton pulses.
【０００６】〔２〕上記〔１〕記載の光ソリトンを用い
た波長分割多重通信方式において、前記圧縮されたソリ
トンパルスのパルス幅が断熱的に増大する段階で、衝突
による周波数シフトや分散波の発生を最小にするような
光ファイバーの分散値の伝搬方向に対する変化の仕方を
与えるようにしたものである。 〔３〕上記〔２〕記載の光ソリトンを用いた波長分割多
重通信方式において、光ファイバーの分散値を適当に変
化させることにより、ソリトンパルスのパルス幅を徐々
に広げてゆき、この間での衝突の効果や分散波の発生を
低減するような分散値の変化を持つ光ファイバーを用い
るようにしたものである。[2] In the wavelength division multiplexing communication system using the optical soliton according to the above [1], when the pulse width of the compressed soliton pulse adiabatically increases, the frequency shift due to collision or the dispersion wave This is to provide a method of changing the dispersion value of the optical fiber in the propagation direction so as to minimize the generation. [3] In the wavelength division multiplexing communication system using the optical soliton described in the above [2], the pulse width of the soliton pulse is gradually widened by appropriately changing the dispersion value of the optical fiber, and the collision between the soliton pulses is gradually increased. An optical fiber having a change in the dispersion value that reduces the effect and the generation of the dispersion wave is used.
【０００７】〔４〕上記〔１〕記載の光ソリトンを用い
た波長分割多重通信方式において、前記圧縮されたソリ
トンパルスのパルス幅が断熱的に増大する段階で、衝突
による周波数シフトや分散波の発生を最小にするような
増幅器の利得の伝搬方向に対する変化の仕方を与えるよ
うにしたものである。 〔５〕上記〔４〕記載の光ソリトンを用いた波長分割多
重通信方式において、増幅器の利得を伝搬方向に適当に
変化させることにより、ソリトンパルスのパルス幅を徐
々に広げてゆき、この間での衝突の効果や分散波の発生
を低減するような増幅器の利得を持つ光ファイバーを用
いるようにしたものである。[4] In the wavelength division multiplexing communication system using optical solitons according to [1], when the pulse width of the compressed soliton pulse adiabatically increases, frequency shift due to collision or dispersion wave This is to give a way of changing the gain of the amplifier to the propagation direction so as to minimize the occurrence. [5] In the wavelength division multiplexing communication system using the optical soliton described in the above [4], the pulse width of the soliton pulse is gradually increased by appropriately changing the gain of the amplifier in the propagation direction. An optical fiber having an amplifier gain that reduces the effects of collision and the generation of dispersed waves is used.
【０００８】上記のように、圧縮されたソリトンパルス
を入力し、ソリトンの重畳を避けるとともに、分散制御
された光ファイバーを用いる又は増幅器の利得を伝搬方
向に変化を与えることにより、圧縮されたソリトンのパ
ルス幅を周波数シフトや分散波の発生を抑えつつ、断熱
的に増大させることにより、光ファイバーに注入された
各波長チャンネルのソリトンが部分的に重畳した場合に
引き起こされる時間ジッターを低減することができる。As described above, the compressed soliton pulse is input to avoid the superposition of the soliton, and to use the dispersion-controlled optical fiber or to change the gain of the amplifier in the propagation direction to thereby suppress the soliton. By adiabatically increasing the pulse width while suppressing the occurrence of frequency shifts and dispersion waves, it is possible to reduce the time jitter caused when the soliton of each wavelength channel injected into the optical fiber partially overlaps. .
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明は、非常に簡単な構成からなり、入
力時でのソリトンのパルス幅を伝送時のパルス幅より圧
縮してファイバーに挿入し、各チャンネル間のソリトン
波形の重畳を避けるものである。しかし、この方法が有
効であるためには、パルス幅を断熱的に広げ、伝送時に
適したパルス幅にする工夫と、パルス幅を広げる段階で
各チャンネルのソリトンが衝突したときに発生する周波
数シフトや分散波を最小にするような工夫をしなければ
ならない。Embodiments of the present invention will be described below. The present invention has a very simple configuration, in which the pulse width of the soliton at the time of input is compressed from the pulse width at the time of transmission and inserted into the fiber, thereby avoiding superposition of the soliton waveform between the channels. However, in order for this method to be effective, the pulse width must be adiabatically expanded to make the pulse width suitable for transmission, and the frequency shift that occurs when the solitons of each channel collide at the stage of expanding the pulse width We must take measures to minimize dispersion waves.
【００１０】そこで、本発明は圧縮されたソリトンパル
スを入力し、これらのパルスを適当に設計された分散値
が変化する線路を伝送させることにより、衝突の効果や
発生する分散波の量を最小にするものである。以下、本
発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明す
る。図１は本発明の実施例を示す二つのチャンネル間の
ソリトンパルスの入力と、ファイバーにおける伝送手順
を示す図である。Accordingly, the present invention minimizes the effects of collisions and the amount of generated dispersed waves by inputting compressed soliton pulses and transmitting these pulses through appropriately designed lines with varying dispersion values. It is to be. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an input of a soliton pulse between two channels and a transmission procedure in a fiber according to an embodiment of the present invention.
【００１１】まず、図１（ａ）に示すように、入力時で
の二つのチャンネル、のソリトンパルスを、図１
（ｂ）に示すように、そのソリトンのパルス幅を伝送時
のパルス幅より圧縮してファイバーに挿入し、図１
（ｃ）に示すように、そのソリトンのパルス幅を断熱的
に広げ、伝送時に適したパルス幅にする。図２は本発明
の実施例を示す二つのチャンネル間のソリトンパルスの
入力時での間隔と初期のパルス間の重畳によって発生す
る周波数のずれとの関係を示す図であり、横軸に二つの
チャンネル間のソリトンパルスの入力時での間隔（ΔＴ
0）を、縦軸に初期のパルス間の重畳によって発生する
周波数のずれ（ΔＫ）をとった図である。この図２にお
いて、○点は、本発明を用いた場合のパルス間隔（ΔＴ
0 ）を３にとった時に最適な分散支配を行った場合の周
波数のずれ（ΔＫ）の計算機シミュレーションの結果、
×点は理論結果を表す。また、実線は本発明を用いなか
った場合の周波数のずれを表す。First, as shown in FIG. 1A, soliton pulses of two channels at the time of input are shown in FIG.
As shown in (b), the pulse width of the soliton is compressed from the pulse width at the time of transmission and inserted into the fiber.
As shown in (c), the pulse width of the soliton is expanded adiabatically to make the pulse width suitable for transmission. FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an interval at the time of input of a soliton pulse between two channels and a frequency shift caused by superposition between initial pulses according to an embodiment of the present invention. The interval at the time of input of soliton pulses between channels (ΔT
0 ), and the vertical axis represents the frequency shift (ΔK) caused by the initial superposition between the pulses. In FIG. 2, a circle indicates a pulse interval (ΔT) when the present invention is used.
The result of computer simulation of the frequency shift (ΔK) when the optimal dispersion control is performed when ( 0 ) is set to 3;
The X points represent theoretical results. Further, a solid line represents a frequency shift when the present invention is not used.
【００１２】この図に示すように、本発明を用いること
により、周波数のずれ（ΔＫ）が、本発明を用いなかっ
た場合のほぼ１０分の１に低減されていることが分か
る。初期のパルス間隔（ΔＴ0 ）のずれが他の値（例え
ば、２．５や３．５）の場合、周波数のずれは大きくな
るが、これはこの場合の分散支配の設計がパルス間隔が
３で、最も良い状態に設計しているからであり、パルス
間隔が他の値の場合には、ファイバーの分散値の変化の
仕方を、それにあわせて変えることにより、更に低い周
波数シフトが与えられることを示している。As shown in this figure, it can be seen that the use of the present invention reduces the frequency shift (ΔK) to approximately one-tenth that in the case where the present invention is not used. If the deviation of the initial pulse interval (ΔT 0 ) is another value (for example, 2.5 or 3.5), the deviation of the frequency becomes large. In other words, if the pulse interval is other value, by changing the dispersion value of the fiber according to it, a lower frequency shift can be given. Is shown.
【００１３】以下、より詳細に本発明について説明す
る。ソリトンを用いた波長分割多重（ＷＤＭ）のシステ
ムにおいては、異なった波長チャンネルからのソリトン
列はファイバーの入力側で結合され、この結果その場所
における初期の重ね合わせは永久的な周波数シフトをも
たらすことが知られている〔Ｙ．Ｋｏｄａｍａ ａｎｄ
Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．１６，２
０８（１９９１）〕。二つのチャンネルの間のソリトン
の偏光面を垂直にすることにより、この周波数シフト
は、ほぼ３分の１に逓減され〔Ｒ．Ｏｈｈｉｒａ，Ａ．
Ｈａｓｅｇａｗａ ａｎｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，Ｏｐ
ｔ．Ｌｅｔｔ．２０，７０１（１９９５）〕、また伝送
線の途中に挿入された周波数フィルターを用いることに
より、更にこのシフトを逓減することができる。Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In wavelength division multiplexing (WDM) systems using solitons, trains of solitons from different wavelength channels are combined at the input of the fiber, so that the initial superposition at that location results in a permanent frequency shift. Are known [Y. Kodama and
A. Hasegawa, Opt. Lett. 16,2
08 (1991)]. By verticalizing the plane of polarization of the soliton between the two channels, this frequency shift is reduced by almost a factor of three [R. Ohhira, A .;
Hasegawa and Y. Kodama, Op
t. Lett. 20, 701 (1995)], and by using a frequency filter inserted in the middle of the transmission line, this shift can be further reduced.
【００１４】しかし、初期のわずかな周波数シフトも、
その伝送距離にわたる積分として発生する時間的なソリ
トン位置のシフトは許容範囲を越える大きさとなり伝送
エラーをもたらす。増幅器の中での衝突も同様の効果を
もたらすこと〔Ｌ．Ｆ．Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒ，Ｓ．
Ｇ．Ｅｖａｎｇｅｌｉｄｅｓ ａｎｄ Ｊ．Ｐ．Ｇｏｒ
ｄｏｎ，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ．９，３６
２（１９９１）〕が知られている。しかし、これに対し
ては、本願発明者は既に分散マネージメントを行うこと
により実質的にこれによる周波数シフトをなくす方法を
提案した〔Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｓ．Ｋｕｍａｒ ａ
ｎｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２１，３
９（１９９６）〕。However, even the initial slight frequency shift,
Temporal soliton position shifts, which occur as integrals over the transmission distance, can be unacceptably large and result in transmission errors. Collisions in amplifiers have a similar effect [L. F. Mollenauer, S.M.
G. FIG. Evangelides and J.M. P. Gor
don, J .; Lightwave Tech. 9,36
2 (1991)]. However, in response to this, the present inventor has already proposed a method of substantially eliminating the frequency shift due to dispersion management by performing dispersion management [A. Hasegawa, S.M. Kumar a
nd Y. Kodama, Opt. Lett. 21,3
9 (1996)].
【００１５】しかしながら、この方法は、入力端での初
期のパルス同士の重畳による周波数シフトを逓減するこ
とはできない。そこで、本発明によって、入力側のシフ
トを大きく逓減する有効的な方法を提供する。その方法
とは、初期の段階でソリトンを圧縮することにより、ソ
リトン間の時間間隔を大きくし、その結果初期の重畳を
避け、続いて長距離伝送に適当なデューティサイクルと
パルス幅まで断熱的にソリトンのパルス幅を広げること
である。この断熱的にパルス幅が広がる途中で各チャン
ネル間のソリトンは衝突をするが、この衝突による周波
数シフトは分散値の変化を充分遅くとるか、あるいは徐
々に増幅器の利得を伝送方向に対して下げることによっ
て、充分逓減することができる。However, this method cannot reduce the frequency shift due to the superposition of the initial pulses at the input terminal. Therefore, the present invention provides an effective method for greatly reducing the input-side shift. The method is to compress the solitons in the early stages, thereby increasing the time interval between the solitons, thus avoiding the initial overlap, and then adiabatically to a duty cycle and pulse width suitable for long distance transmission. This is to increase the pulse width of the soliton. While the pulse width adiabatically widens, the solitons between the channels collide, and the frequency shift due to the collision takes the change in dispersion value sufficiently slow or gradually lowers the gain of the amplifier in the transmission direction. By doing so, it is possible to reduce the voltage sufficiently.
【００１６】Ｚ＝ｎＺa ，ｎ＝０．１．２．．．の位置
において、集中的に増幅器をおくことにより、ファイバ
ーの損失Γを補償した線路における正規化された光波の
振幅ｑ（＝ａ（Ｚ）ｕ）はZ = nZ a , n = 0.1.2. . . , The centralized amplifier places the normalized light wave amplitude q (= a (Z) u) in the line compensating for the fiber loss Γ.
【００１７】[0017]
【数１】 (Equation 1)
【００１８】を満足する〔Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ ａｎ
ｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．１５，１４
４３（１９９０）；Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．６
６，１６１（１９９１）〕。ここにａ（Ｚ）は、 ａ（Ｚ）＝ａ（０）ｅｘｐ〔−Γ（Ｚ−ｎＺa ）〕，ｆｏｒ ｎＺa ＜Ｚ＜ （ｎ＋１）Ｚa ， …（２） で与えられ、また、ａ（０）は、[A. Hasegawa an
d Y. Kodama, Opt. Lett. 15,14
43 (1990); Phys. Rev .. Lett. 6
6, 161 (1991)]. Here, a (Z) is given by a (Z) = a (0) exp [−Γ (Z−nZ a )], for nZ a <Z <(n + 1) Z a ,. , A (0)
【００１９】[0019]
【数２】 (Equation 2)
【００２０】で与えられる。ここで、ｄ（Ｚ）はＺの関
数として定義された群速度分散を表す。まずソリトンが
断熱的に広がるようにつくられた分散値が徐々に増加す
るファイバーについて考える。それぞれのチャンネルに
おけるガイディングセンターソリトンを次の式（４）の
ように仮定する。Is given by Where d (Z) represents the group velocity variance defined as a function of Z. First, consider a fiber with a gradually increasing dispersion value created so that the solitons spread adiabatically. A guiding center soliton in each channel is assumed as in the following equation (4).
【００２１】[0021]
【数３】 (Equation 3)
【００２２】ここに、ηj 、κj 、Τj 、σj は、それ
ぞれ振幅、周波数、位置、位相を表す。断熱的なソリト
ンの膨張を仮定することにより、振幅η1 （０）＝η2
（Ζ）≡η（Ｚ）はエネルギーの保存からHere, η j , κ j , Τ j , and σ j represent amplitude, frequency, position, and phase, respectively. By assuming adiabatic soliton expansion, the amplitude η 1 (0) = η 2
(Ζ) ≡η (Z) is from conservation of energy
【００２３】[0023]
【数４】 (Equation 4)
【００２４】で与えられる。ソリトンを膨張させるため
に分散値を伝送方向に増加させるファイバーの長さをＺ
i と表し、Ｚ＝Ｚi の点における振幅を１に正規化し、
またその点におけるパルス幅を１．７３６（ｄ（Ｚi ）
＝（η（Ｚi ）＝１）とすることにより、定数Ｋを１と
とることができる。Ｚ＝０におけるチャンネル間の周波
数間隔をΔＢとする。すなわちκ1 （０）−κ2 ＝ΔＢ
／２とする。また二つのチャンネルの間のパルスの時間
位置の間隔をＴ0 とする。すなわち、Ｔ1 （０）＝−Ｔ
2 （０）＝Ｔ0 ／２とする。ここでＴ0 はＺ＝Ｚi の点
におけるパルス幅１．７６３で正規化された値を用いて
いることに注意する。Is given by The length of the fiber that increases the dispersion value in the transmission direction to expand the soliton is Z
i , the amplitude at the point Z = Z i is normalized to 1;
The pulse width at that point is set to 1.736 (d (Z i )
= (Η (Z i ) = 1), the constant K can be set to 1. Let ΔB be the frequency interval between channels at Z = 0. That is, κ 1 (0) −κ 2 = ΔB
/ 2. Also, the interval between the time positions of the pulses between the two channels is T 0 . That is, T 1 (0) = − T
2 (0) = T 0/2 . Note that T 0 uses a value normalized by the pulse width 1.763 at the point of Z = Z i .
【００２５】 ｄＴj ／ｄＺ＝−κj （Ｚ）ｄ（Ｚ），ｊ＝１，２ … （６） を用いることによりBy using dT j / dZ = −κ j (Z) d (Z), j = 1, 2,.
【００２６】[0026]
【数５】 (Equation 5)
【００２７】を得る。ここでΔＢに比べ周波数シフトΔ
Ｋ（Ｚ）＝κ1 （Ｚ）−ΔＢ／２は充分小さいと仮定し
た。他のチャンネルとの衝突によって引き起こされる一
つのチャンネルのソリトンの周波数シフトは、断熱的摂
動論の結果を用いることによりIs obtained. Here, the frequency shift Δ
It was assumed that K (Z) = κ 1 (Z) −ΔB / 2 was sufficiently small. The soliton frequency shift in one channel caused by collisions with other channels can be calculated using the results of adiabatic perturbation theory.
【００２８】[0028]
【数６】 (Equation 6)
【００２９】で与えられる。ここにIs given by here
【００３０】[0030]
【数７】 (Equation 7)
【００３１】またAlso,
【００３２】[0032]
【数８】 (Equation 8)
【００３３】である。式（８）からIs as follows. From equation (8)
【００３４】[0034]
【数９】 (Equation 9)
【００３５】を得る。ここにダッシュはｄ／ｄＺを意味
する。分散値が変化しなくて、また、ファイバー損失が
存在しない場合ａ2 （Ｚ）＝１の場合にはα′（０）は
ΔＢを与え、式（１１）からIs obtained. Here, the dash means d / dZ. When the dispersion value does not change and there is no fiber loss, when a 2 (Z) = 1, α ′ (0) gives ΔB, and from equation (11)
【００３６】[0036]
【数１０】 (Equation 10)
【００３７】を得る。この結果は、前記した文献〔Ｙ．
Ｋｏｄａｍａ ａｎｄ Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｏｐ
ｔ．Ｌｅｔｔ．１６，２０８（１９９１）〕の結果と合
致する。ここではファイバー値が増大する初期の段階の
セクション〔０，Ｚi 〕において衝突が発生すると仮定
する。Ｚ＝Ｚi における周波数シフトはこの結果Is obtained. This result is based on the aforementioned reference [Y.
Kodama and A.K. Hasegawa, Op
t. Lett. 16, 208 (1991)]. It is assumed here that a collision occurs in an early section [0, Z i ] where the fiber value increases. The frequency shift at Z = Z i results in
【００３８】[0038]
【数１１】 [Equation 11]
【００３９】と表すことができる。式（１３）を求める
にあたり、式（１１）の第１項はＺiが大きい場合には
ｆ（α（Ｚi ））が無視できるほどの大きさであるので
考慮に入れていない。Ｔinは初期のパルス幅の値を表
し、初期の分散値を通じて Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ＝ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｚi ／Ｔin ＝１／ｄ（０） …（１４） で与えられる。式（１３）の第１項は１．７６３Ｔ0 ＞
＞Ｔinと取ることによって充分大きな膨張率を確保する
ことにより、無視することができる。しかし初期のセク
ションの長さが固定されている場合には任意に大きな膨
張率をとると、式（１３）の第２項が大きな値をとり、
結果として大きな周波数シフトをもたらす。Can be expressed as follows. In obtaining the equation (13), the first term of the equation (11) is not taken into consideration when f i (α (Z i )) is negligible when Z i is large. T in represents the value of the initial pulse width is given by Expansion through initial dispersion value ratio = pulse width at Z i / T in = 1 / d (0) ... (14). The first term in equation (13) is 1.763T 0 >
By securing a sufficiently large expansion coefficient by taking> T in , it can be neglected. However, if the initial section length is fixed and an arbitrarily large expansion coefficient is taken, the second term of Expression (13) takes a large value,
The result is a large frequency shift.
【００４０】したがって、ここでは｜ΔＫ（Ｚi ）｜を
最少にするような最も理想的な分散値を求めることにす
る。そのために、ここではファイバーの分散値が線形的
に変化するものとして式（１５）のような形を仮定す
る。 ｄ（Ｚ）＝β＋（１−β）Ｚ／Ｚi …（１５） ここに、βはデザインパルメーターを表す。図３はβの
関数として初期のパルス間隔Ｔ0 ＝２及びＺi ＝６．８
とした場合の周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す図であ
る。この図で分かる通り、βを０．６ととると、初期の
重ね合わせによる周波数シフトは無視できるほど小さく
なる。Therefore, here, the most ideal variance value that minimizes | ΔK (Z i ) | is determined. For this purpose, here, it is assumed that the dispersion value of the fiber changes linearly, and a form as shown in Expression (15) is assumed. d (Z) = β + (1−β) Z / Z i (15) where β represents a design parameter. FIG. 3 shows the initial pulse interval T 0 = 2 and Z i = 6.8 as a function of β.
Is a diagram showing a frequency shift [Delta] K (Z i) in the case of a. As can be seen from this figure, if β is set to 0.6, the frequency shift due to the initial superposition becomes so small as to be negligible.
【００４１】この初期のパルス間隔に対してβが０．５
５よりも小さい場合、すなわち、パルスの膨張率の大き
い場合には大きな周波数シフトをもたらす。式（１）の
数値シミュレーションを、次のようなパラメーターを用
いて行った。波長１．５６μｍ、パルス幅１０ｐｓ、損
失率２γ＝０．０４６１ｋｍ-1（０．２ｂ＝ｄＢ／ｋ
ｍ）、分散ｋ″＝１ｐｓ2 ／ｋｍ（すなわち、この値
は、分散距離がｚ0 ＝３２．１７３ｋｍまた初期のパル
ス間隔１１．３４ｐｓ（Ｔ0 ＝２）に相当する。）数値
計算の結果（図３の四角印）は式（８）の理論結果と一
致している。Β is 0.5 with respect to this initial pulse interval.
If it is smaller than 5, that is, if the expansion rate of the pulse is large, a large frequency shift is caused. The numerical simulation of Equation (1) was performed using the following parameters. Wavelength 1.56 μm, pulse width 10 ps, loss rate 2γ = 0.0461 km −1 (0.2b = dB / k
m), variance k ″ = 1 ps 2 / km (that is, this value corresponds to a variance distance of z 0 = 32.173 km and an initial pulse interval of 11.34 ps (T 0 = 2)). (Square mark in FIG. 3) is consistent with the theoretical result of equation (8).
【００４２】図４はパルス間隔Ｔ0 の関数としてβを
０．６にとった場合の周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す
図である。この結果は分散値を変化させない場合、すな
わち、ｄ＝（Ｚ）＝１（波線）と比較してある。この図
４からＴ0 ＝２に対する分散プロファイルの設計は、ト
レランスが±０．９程度あることが結論づけられる。式
（１３）の第１項から初期のパルス間隔が減少した場
合、Ｔinも１．７６３Ｔ0 ＞＞Ｔinを満たすために小さ
くする必要がある。初期のパルス間隔を小さくすると断
熱膨張を確保するためにＺi も大きくしてやらなければ
ならない。こうしなければ出力側のパルスがチャーピン
グを受け、伝送性能を劣化させる。FIG. 4 is a diagram showing a frequency shift ΔK (Z i ) when β is set to 0.6 as a function of the pulse interval T 0 . This result is compared with the case where the variance value is not changed, that is, d = (Z) = 1 (dashed line). From this FIG. 4, it can be concluded that the design of the dispersion profile for T 0 = 2 has a tolerance of about ± 0.9. When the initial pulse interval is reduced from the first term of Expression (13), T in also needs to be reduced to satisfy 1.763T 0 >> T in . If the initial pulse interval is reduced, Z i must be increased to ensure adiabatic expansion. Otherwise, the pulses on the output side will be chirped and the transmission performance will be degraded.
【００４３】図５はＴ0 ＝１．２、Ｚi ＝１０の場合の
βに対する周波数シフトΔＫ（Ｚi）を示す図である。
この場合β＝０．３８が最適のデザインパラメーターを
与える。同様の結果は分散値を変化させず（ｄ（Ｚ）＝
１）に、増幅器の利得を伝送方向に対して徐々に下げる
ことにより、丁度ガイディングセンターソリトンが減衰
を持つことに相当するような方法を用いても得ることが
できる。増幅器の利得をｅｘｐ｛２（Γ−δ）Ｚa ｝と
すると周波数シフトδＫ（Ｚi ）の表式は前記と同様の
結果を用い、FIG. 5 is a diagram showing a frequency shift ΔK (Z i ) with respect to β when T 0 = 1.2 and Z i = 10.
In this case, β = 0.38 gives the optimal design parameters. A similar result does not change the variance (d (Z) =
In 1), by gradually lowering the gain of the amplifier in the transmission direction, the gain can be obtained by using a method corresponding to the fact that the guiding center soliton has attenuation. Assuming that the gain of the amplifier is exp {2 (Γ−δ) Z a }, the expression of the frequency shift δK (Z i ) uses the same result as described above.
【００４４】[0044]
【数１２】 (Equation 12)
【００４５】で与えられる。ここに α′（Ｚ）＝ｅｘｐ〔２δ（Ｚi −Ｚ）〕（ΔＢＺ−Ｔ0 ） …（１７） 図６はΔＫ（Ｚi ）をｄ（Ｚ）＝１，δ＝０．０３（実
線）及びδ＝０（波線）の場合についてパルス間隔Ｔ0
の関数として示す図である。初期のパルス間隔によりフ
ァイバーの増幅器によって捕らわれていない部分のロス
δを適当に調整すると、周波数シフトを逓減し、この結
果、時間ジッターを許容範囲内に抑えることができる。Is given by Here, α ′ (Z) = exp [2δ (Z i −Z)] (ΔBZ−T 0 ) (17) FIG. 6 shows ΔK (Z i ) as d (Z) = 1 and δ = 0.03 ( Pulse interval T 0 for the case of solid line) and δ = 0 (dashed line)
FIG. Proper adjustment of the loss δ in the portion of the fiber not captured by the amplifier by the initial pulse interval reduces the frequency shift and, as a result, the time jitter can be kept within an acceptable range.
【００４６】比較的ビットレートが小さい場合にはＺi
≒１０は伝送システムの全体の長さの距離になる場合も
ある。しかしこれはなんら問題を生じるものではない。
この場合のβの値は周波数シフトを最少にするようなパ
ルスの拡大の割合を与えるに過ぎない。またここで論じ
る分散マネージメントの手法は増幅器の中での衝突を避
けるための分散マネージメントの手法に比べ、はるかに
緩やかであることも注意しなければならない〔Ａ．Ｈａ
ｓｅｇａｗａ ａｎｄ Ｙ．Ｋｏｄａｍａ，“Ｓｏｌｉ
ｔｏｎｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａ
ｔｉｏｎｓ”，Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｐｒｅｓｓ，Ｏｘｆｏｒｄ，１８１（１９９５）〕。こ
こで示した分散マネージメントの方法は、例えば増幅器
間隔での分散値の平均値を徐々に増大していくか、ある
いは伝送距離の方向に増幅器の利得を徐々に減らしてい
くことによって得ることができる。When the bit rate is relatively small, Z i
$ 10 may be the distance of the entire length of the transmission system. But this does not cause any problems.
The value of β in this case only gives the rate of pulse expansion that minimizes the frequency shift. It should also be noted that the dispersion management approach discussed here is much more gradual than the dispersion management approach to avoid collisions in the amplifier [A. Ha
segawa and Y. Kodama, "Soli
tons in Optical Communica
Tions ", Oxford University
Press, Oxford, 181 (1995)]. The dispersion management method shown here can be obtained, for example, by gradually increasing the average value of the dispersion values at the intervals of the amplifiers or by gradually decreasing the gain of the amplifiers in the direction of the transmission distance. .
【００４７】結論として初期の重ね合わせによる周波数
シフトは初期にソリトンを圧縮し、その後、分散値を徐
々に増加させるかあるいは増幅器の利得を徐々に減少さ
せるかの方法を用い、パルス幅を断熱的に膨張させるこ
とにより大きく減少させることができる。初期のパルス
間隔を小さくした場合には周波数シフトを最少に抑える
ために膨張率を大きくとらなければならず、このために
はパルスのチャーピングを避けるためにＺi の値を大き
くとってやらなければならない。In conclusion, the frequency shift due to the initial superposition compresses the soliton initially and then adiabatically increases the pulse width by using a method of gradually increasing the dispersion value or gradually decreasing the gain of the amplifier. It can be greatly reduced by inflating it. When the initial pulse interval is reduced, the expansion rate must be increased in order to minimize the frequency shift. For this purpose, the value of Z i must be increased to avoid pulse chirping. Must.
【００４８】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
【００４９】[0049]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）各波長チャンネルで作られたソリトン列を一つの
ファイバーに注入する場合、各ソリトンパルスの間に時
間的な重なりがあると、それぞれのチャンネルのソリト
ンが分離したときに、その搬送周波数が初期の値からず
れるという問題があり、その周波数のずれは、そのまま
重なりのなかった他のソリトンとの群速度のずれとなっ
て現れ、長距離伝送後のソリトンの到着時間のずれ（時
間ジッター）を生み出し、ビット誤り率を増加させるこ
とになるが、本発明によれば、ファイバー中に注入され
た各波長チャンネルのソリトンが部分的に重畳した場合
に引き起こされる時間ジッターを低減することができ
る。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) When a soliton train made by each wavelength channel is injected into one fiber, if there is a temporal overlap between the soliton pulses, when the soliton of each channel is separated, the carrier frequency is changed. There is a problem that the frequency deviates from the initial value, and the frequency deviation appears as a group velocity deviation with other solitons that did not overlap, and the deviation of the arrival time of the soliton after long distance transmission (time jitter) However, according to the present invention, the time jitter caused when the soliton of each wavelength channel injected into the fiber partially overlaps can be reduced.
【００５０】特に、ソリトンを用いた波長分割多重シス
テムにおいて入力側のソリトンのパルス幅を適当な値に
断熱的に膨張させると入力側の二つのチャンネルのソリ
トン同士の重ね合わせから発生する周波数シフトを逓減
することができる。この方法と既に発表した伝送線路の
分散マネージメントを併用することにより、従来のソリ
トン波長分割多重の問題を実質的に完全に処理すること
ができる。In particular, in a wavelength division multiplexing system using solitons, if the pulse width of the input soliton is adiabatically expanded to an appropriate value, the frequency shift caused by the superposition of the solitons of the two input channels is reduced. Can be tapered. By using this method in combination with the previously-discussed dispersion management of the transmission line, the problem of conventional soliton wavelength division multiplexing can be substantially completely solved.
【００５１】（２）各チャンネルのソリトン同士が光増
幅器の中で衝突した場合、同様な周波数のずれを引き起
こし、ビット誤り率の原因を生み出すことになるが、本
発明によれば、そのような周波数のずれを抑え、ビット
誤り率をなくすことができる。(2) When the solitons of each channel collide with each other in the optical amplifier, a similar frequency shift is caused and a cause of a bit error rate is generated. Frequency shift can be suppressed, and the bit error rate can be eliminated.
【図１】本発明の実施例を示す二つのチャンネル間のソ
リトンパルスの入力とファイバーにおける伝送手順を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing an input of a soliton pulse between two channels and a transmission procedure in a fiber according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例を示す二つのチャンネル間のソ
リトンパルスの入力時での間隔と初期のパルス間の重畳
によって発生する周波数のずれとの関係を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an interval at the time of input of a soliton pulse between two channels and a frequency shift generated by superposition between initial pulses according to the embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施例を示すデザインパラメーターβ
の関数として、初期のパルス間隔Ｔ0 ＝２及びＺi ＝
６．８とした場合の周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す図
である。FIG. 3 shows a design parameter β showing an embodiment of the present invention.
As a function of the initial pulse interval T 0 = 2 and Z i =
Is a diagram showing a frequency shift [Delta] K (Z i) in the case of 6.8.
【図４】本発明の実施例を示すパルス間隔Ｔ0 の関数と
してβを０．６にとった場合の周波数シフトΔＫ
（Ｚi ）を示す図である。FIG. 4 shows a frequency shift ΔK when β is set to 0.6 as a function of the pulse interval T 0 according to an embodiment of the present invention.
It is a diagram showing a (Z i).
【図５】本発明の実施例を示すＴ0 ＝１．２、Ｚi ＝１
０の場合のβに対する周波数シフトΔＫ（Ｚi ）を示す
図である。FIG. 5 shows T 0 = 1.2 and Z i = 1 according to an embodiment of the present invention.
0 is a diagram showing a frequency shift [Delta] K (Z i) for β in the case of.
【図６】本発明の実施例を示すΔＫ（Ｚi ）をｄ（Ｚ）
＝１，δ＝０．０３（実線）及びδ＝０（波線）の場合
についてパルス間隔Ｔ0 の関数として示す図である。FIG. 6 shows ΔK (Z i ) representing an embodiment of the present invention as d (Z).
FIG. 3 is a diagram showing the case where = 1, δ = 0.03 (solid line) and δ = 0 (dashed line) as a function of the pulse interval T 0 .
【図７】従来の光ファイバ通信システムの概略構成図で
ある。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional optical fiber communication system.
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/18 10/14 10/135 10/13 10/12 Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location H04B 10/18 10/14 10/135 10/13 10/12
Claims (5)
式において、 ソリトンパルスを圧縮し、該圧縮されたソリトンパルス
を光ファイバーに入力させることにより、ソリトンパル
ス間の重畳を低減することを特徴とする光ソリトンを用
いた波長分割多重通信方式。1. A wavelength division multiplexing communication system using optical solitons, wherein a soliton pulse is compressed and the compressed soliton pulse is input to an optical fiber to reduce superposition between soliton pulses. A wavelength division multiplex communication system using optical solitons.
分割多重通信方式において、前記圧縮されたソリトンパ
ルスのパルス幅が断熱的に増大する段階で、衝突による
周波数シフトや分散波の発生を最小にするような光ファ
イバーの分散値の伝搬方向に対する変化の仕方を与える
ことを特徴とする光ソリトンを用いた波長分割多重通信
方式。2. A wavelength division multiplexing communication system using optical solitons according to claim 1, wherein a frequency shift or a dispersion wave due to collision is generated when the pulse width of the compressed soliton pulse increases adiabatically. A wavelength division multiplexing communication system using optical solitons, which gives a way of changing the dispersion value of an optical fiber in the propagation direction so as to minimize it.
分割多重通信方式において、光ファイバーの分散値を適
当に変化させることにより、ソリトンパルスのパルス幅
を徐々に広げてゆき、この間での衝突の効果や分散波の
発生を低減するような分散値の変化を持つ光ファイバー
を用いることを特徴とする光ソリトンを用いた波長分割
多重通信方式。3. The wavelength division multiplexing communication system using optical solitons according to claim 2, wherein the pulse width of the soliton pulse is gradually widened by appropriately changing the dispersion value of the optical fiber, and collision between the soliton pulses is performed. A wavelength division multiplexing communication system using optical solitons, characterized by using an optical fiber having a change in dispersion value such as to reduce the effect of dispersion and generation of a dispersion wave.
分割多重通信方式において、前記圧縮されたソリトンパ
ルスのパルス幅が断熱的に増大する段階で、衝突による
周波数シフトや分散波の発生を最小にするような増幅器
の利得の伝搬方向に対する変化の仕方を与えることを特
徴とする光ソリトンを用いた波長分割多重通信方式。4. A wavelength division multiplexing communication system using optical solitons according to claim 1, wherein a frequency shift or a dispersion wave due to collision is generated when the pulse width of the compressed soliton pulse is adiabatically increased. A wavelength division multiplexing communication system using optical solitons, wherein a method of changing the gain of an amplifier in the propagation direction so as to minimize the difference is provided.
分割多重通信方式において、増幅器の利得を伝搬方向に
適当に変化させることにより、ソリトンパルスのパルス
幅を徐々に広げてゆき、この間での衝突の効果や分散波
の発生を低減するような増幅器の利得を持つ光ファイバ
ーを用いることを特徴とする光ソリトンを用いた波長分
割多重通信方式。5. The wavelength division multiplexing communication system using optical solitons according to claim 4, wherein the pulse width of the soliton pulse is gradually increased by appropriately changing the gain of the amplifier in the propagation direction. A wavelength division multiplexing communication system using an optical soliton, characterized by using an optical fiber having an amplifier gain to reduce the effect of collision and the generation of a dispersion wave.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157155A JPH1010591A (en) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Wavelength division multiplex communication system using light soliton |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157155A JPH1010591A (en) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Wavelength division multiplex communication system using light soliton |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1010591A true JPH1010591A (en) | 1998-01-16 |
Family
ID=15643394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8157155A Pending JPH1010591A (en) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Wavelength division multiplex communication system using light soliton |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1010591A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7298587B2 (en) | 2002-08-05 | 2007-11-20 | Seagate Technology Llc | Rounded top pole |
| US7309696B2 (en) | 2000-10-19 | 2007-12-18 | Wake Forest University | Compositions and methods for targeting cancer cells |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP8157155A patent/JPH1010591A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7309696B2 (en) | 2000-10-19 | 2007-12-18 | Wake Forest University | Compositions and methods for targeting cancer cells |
| US7298587B2 (en) | 2002-08-05 | 2007-11-20 | Seagate Technology Llc | Rounded top pole |
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