WO1998008138A1 - Systeme de communication a fibre optique utilisant un conjugue de la phase optique, appareil applicable au systeme et son procede de fabrication - Google Patents

Description

光位相 共 役 を 用 い た 光 フ ア イ バ通信 シ ス テ ム 並 び に 該 シ ス テ ム に 適用 可能 な 装 置 及 び そ の 製造方法 明

技 術 分 野

本発明 は光位相共役を用 い た光 フ ァ ィ バ通信 シ ス テ ム並びに該 シ ス テ ム 書に適用 可能な装置及 びそ の製造方法 に 関す る 。

背 景 技 術

低損失な シ リ カ 光 フ ア イ バが開発 さ れた こ と に よ り 、 光 フ ァ イ バを伝送路 と し て用 い る 光 フ ア イ バ通信 シ ス テ ム が数多 く 実用 化 さ れて き た 光 フ ア イ バそ れ 自 体は極めて広 い帯域を有 し て い る 。 し 力、 し な力く ら 、 光 フ ァ イ バに よ る 伝送容 量は実際上 は シ ス テ ム デザィ ン に よ つ て制限 さ れ る 。 最 も 重要な制限 は、 光フ ア イ バ に お いて 生 じ る 波長分散に よ る 波形歪み に起因す る 。 光 フ ァ イ ノく' は ま た例え ば約 0 . 2 d B ノ k m の割 合で光信号を減衰 さ せ る が、 こ の減衰 に よ る 損 失 は、 エ ノレ ビ ゥ ム ド ー プ フ ァ イ バ増幅器 （ E D F A ) を始め と す る 光増幅器の採用 に よ っ て補 償 さ れて き た。 し ば し ば単純 に分散 と 称 さ れ る 波長分散 は、 光 フ ァ ィ バ内 に け る 光信号の群速度が光信号 の波長 (周波数） の関数 と し て変化す る 現象で あ る 。 例えば標準的 な シ ン グノレ モ ー フ ァ に お いて は、 1 . 3 m よ り も 短 い波長 に対 し て は、 よ り 長 い波長を有す る 光 がよ り 短 い 波長を有す る 光信号よ り も 速 く 伝搬 し 、 そ の結 果 と し ての分散 は、 通常、 正常分散 と 称 さ れ る 1 . 3 / m よ り ち い Α長 に対 し て は、 よ り 短 い波長 を有す る 光信号が よ り 長 い波長 を有す る 光信号よ り も 速 く ίζί $!R し 、 そ の結果 と し ての分 散 は異常分散 と 称 さ れ る 。

近年、 E D F A の採用 に よ " & 光 号 ヮ 一 の 増大 に起因 し て、 非線形性が注 目 さ れて い る 。 伝送容量を制限す る 光 フ ァ ィ バの最 も 重要な 非 線形性は光 力 一効果であ る 。 光 力一効果 は光 フ の屈折率が光信号の強度 に 伴 つ て変化す る 現象であ る 。 屈折率の変化 は光 フ ァ 中 を 伝搬す る 允 号の位相を変調 し 、 そ の結果信号 ス ぺ ク ト ルを変更す る 周波数 チ ヤ 一 ピ ン グが生 し る 。 こ の現象 は 自 己位相変調 （ s e 1 f — p h a s e m 0 d u 1 a t i o n : S P M ) と し て知 ら れて い る S P M に よ っ て ス ぺ ク ト ノレ が拡大 さ れ、 波長分散 に よ る 波形歪みが更 に大 き く な る o こ の よ う に、 波長分散及び 力 一効果 は、 伝送 距離の増大 に伴 っ て光信号に波形歪み を与え る 従 っ て、 光フ ァ イ バ に よ る 長距離伝送を可能に す る た め に は、 波長分散及び非線形性は制御 さ れ、 補償 さ れ或い は抑圧 さ れる こ と が必要で あ o

波長分散及び非線形性を制御す る 技術 と し て 主信号の ための電子回路を含む再生中継器を用 い た も のが知 ら れて い る 。 伝送路の途中 に例え ば複数の再生中継器が配置 さ れ、 各 々 の再生中 継器では、 光信号の波形歪みが過剰に な る 前に 光 /電気変換、 再生処理及び電気 /光変換が こ の順で行われ る 。 し か し 、 こ の方法で は、 高価 で複雑な再生中継器が必要であ る と と も に 、 再 生 中継器が有す る 電子回路が主信号の ビ ッ ト レ 一 ト を制限す る と い う 問題があ る 。

波長分散及び非線形性を補償す る 技術 と し て 光 ソ リ ト ンが知 ら れて い る 。 与え ら れた 異常分 散の値に対 し て精度よ く 規定 さ れた振幅、 パル ス幅及び ピ ー ク パ ワ ー を有す る 光信号パル ス が 発生 さ せ られ、 それに よ り 、 光力一効果 に よ る

S P M と 異常分散 と に起因す る パルス圧縮 と 、 分散に よ る パ ルス拡が り と がバ ラ ン ス し て、 光 ソ リ ト ン は そ の波形を維持 し た ま ま 伝搬 し て行 ぐ 波長分散及び非線形性を補償す る た めの他の 技術 と し て、 光位相共役の適用 があ る 。 例え ば、 伝送路の波長分散を捕償す る た めの方法が ャ リ フ ら に よ っ て提案 さ れて い る （ A. Yari v, D. Fekete, and D. M . Pepper, Compensat ion f or channel di spersi on by nonl inear opt i cal phase conjugat ion " Opt. Le t t. , vol . 4, PP. 52 -54, 1979 ) 。 伝送路の 中 間点で光信号 が位相共役光に 変換 さ れ、 伝送路の前半で受け た波長分散 に よ る 波形歪みが伝送路の後半の波 長分散に よ る 歪みで補償 さ れ る 。

特 に 、 2 つの地点での電場の位相変化の要因 が同 じ であ り 、 そ の要因を も た ら す環境変化が 2 地点の 間の光の 伝搬時間内 で緩やかで あ る と すれば、 2 地点の 中間 に位相共役器 （位相共役 光発生装置） を配置す る こ と に よ っ て、 位相変 化 は補償 さ れ る （ S. Watanabe, " Compensat ion of phase f luctua-t ion in a transmi ss ion l i ne by opt i cal conjugat ion " Opt. Let t. , vol . 17, pp. 1355- 1357, 1992 ) 。 従 っ て、 位 相共役器の採用 に よ っ て、 S P M に起因す る 波 形歪み も 補償 さ れ る 。 し か し 、 位相共役器の前 後で光パ ワ ー の分布が非対象で あ る 場合 に は、 非線形性の補償が不完全 に な る 。

発明者 は 、 先 に 、 位相共役器を用 い る 場合 に 光パ ワ ー の非対称性 に よ る 補償の不完全 さ を克 服す る た めの技術を提案 し た （ S. atanabe and . Sh i rasak i , " Exact compensat i on f or both chromat i c di spers i on and Kerr ef f ect i n a transmi ss ion f i ber us ing opt i cal phase conjugat ion " J . Lig twave Technol. , vol. 14, pp. 243 - 248, 1996 ) ₀ 位相共役器 は 伝送路に お け る そ の前後の分散値又 は非線形効 果の総量が等 し く な る 点の近傍 に配置 さ れ、 そ の前後にお け る 種 々 のパ ラ メ ー タ が微小区間毎 に設定 さ れ る 。 し か し 、 位相共役器が伝送路の 途中 に配置 さ れ る ので、 例え ば伝送路を大陸間 に敷設す る 場合 に、 位相共役器 は海底に沈め な け ればな ら な い力、 も し れな い。 こ の場合、 位相 共役器の保守が困難に な る 。 伝送路の う ち 前半 部分或い は後半部分を送信端局又は受信端局 内 に配置 し 、 伝送路の残 り の半分を大陸間 に敷設 す る こ と が提案 さ れ得 る 。 こ の場合、 位相共役 器 は送信端局又 は受信端局 内 に設け る こ と がで き る ので、 その保守 は容易であ る 。 し 力、 し 、 こ の場合に は、 伝送路の前半部分 と 後半部分 と で パ ラ メ ー タ の設定 に偏 り が生 じ 、 補償が不完全 に な る 力、 も しれな い。

本発明 の 目 的 は、 2 つ又 は そ れ よ り 多 い位相 共役器を用 い る こ と に よ り 波長分散及 び非線形 性を効果的 に補償す る こ と がで き る 光 フ ァ ィ バ 通信 シ ス テ ム を提供す る こ と に あ る 。

本発明の他の 目 的 は、 波長分散及び非線形性 を補償す る た め に位相共役器を伝送路の途中 に 配置す る 必要の な い光 フ ァ イ バ通信 シ ス テ ム を 提供す る こ と に あ る 。

本発明 の更 に他の 目 的 は以下の説明か ら 明 ら かに な る 。 発 明 の 開 示

本発明 に よ る と 、 第 1 及 び第 2 の位相共役器 を有す る 光 フ ァ イ バ通信 シ ス テ ム が提供 さ れ る 第 1 の位相共役器 に は第 1 の光 フ ア イ バ に よ り 信号 ビ ー ムが供給 さ れ る 。 第 1 の位相共役器 は 信号 ビ ー ム を第 1 の位相共役 ビー ム に 変換 し て 出力す る 。 第 〗 の位相共役 ビ ー ム は第 2 の光 フ ア イ バ に よ り 第 2 の位相共役器に供給 さ れ る 。 第 2 の位相共役器は第 1 の位相共役 ビー ム を第 2 の位相共役 ビ ー ム に変換 し て 出 力す る 。 第 2 の位相共役 ビ ー ム は第 3 の光 フ ァ イ バに よ り 伝 送 さ れ る 。 第 2 の光 フ ァ イ バの途 中 に シ ス テ ム 中間点が設定 さ れ る 。 即 ち 、 第 2 の光 フ ァ イ バ は 、 第 1 の位相共役器及 び シ ス テ ム 中 間点の 間 の第 1 の部分 と 、 シ ス テ ム 中間点及び第 2 の位 相共役器の間 の第 2 の部分 と か ら な る 。 第 1 の 光 フ ァ イ バの総分散 （波長分散の平均値及び長 さ の積） は第 1 の部分の総分散 と 実質的 に一致 し 、 第 2 の部分の総分散 は第 3 の光フ ァ イ バの 総分散 に 実質的 に 一致す る 。 各パ ラ メ ー タ の具 体的 な設計例 は後述す る 。

こ の よ う なパ ラ メ ー タ の設定に よ っ て波長分 散及 び非線形性が効果的 に補償 さ れ る 。 ま た、 2 つの位相共役器を用 いて シ ス テ ム 中間点で波 形歪みが最 も 小 さ く な る よ う に し たので、 位相 共役器を伝送路の途中 に配置す る 必要がな い。 本発明 に よ る と 、 光力一効果だけでな く 、 ラ マ ン効果等の他の非線形性 も 捕償 さ れ る 。

望 ま し く は、 第 1 、 第 2 及び第 3 の光 フ ア イ バを含む光路上に は複数の光増幅器が設け ら れ こ れ に よ り 長距離の伝送が可能 に な る 。 各光増 幅器で発生す る ノ イ ズが累積 し た と し て も 、 本 発明で は シ ス テ ム 中間点で光信号の波形が一旦 元に戻 っ て い る ので、 シ ス テ ム 中 間点の近傍に お いて光帯域通過 フ ィ ル タ に よ り 有効 に ノ ィ ズ を除去す る こ と がで き る 。 即 ち 、 本発明で は、 シ ス テ ム 中間点に お いて信号 ス ぺ ク ト ルが元の よ う に狭 く な つ て い る ので、 ノ イ ズを除去す る た めの狭 い通過帯域を有す る 光帯域通過 フ ィ ル 夕 の使用 が可能に な る ので あ る 。 図面の簡単な説明

図 1 は本発明 の光フ ァ イ バ通信 シ ス テ ム の基 本構成を示す プ ロ ッ ク 図 ；

図 2 は図 1 の シ ス テ ム に お け る 補償の原理の 説明図 ；

図 3 は実証実験で用 い た シ ス テ ム の ブ ロ ッ ク 図 ；

図 4 は B E R ( ビ ッ 卜 エ ラ 一 レ ー 卜 ） 特性を 示す図 ；

図 5 A 乃至 5 E は図 3 の シ ス テ ム に お け る 波 形の変化を説明す る た めの図 ；

図 6 は本発明 に適用 可能 な位相共役器の構成 例を示す ブ ロ ッ ク 図 ；

図 7 は本発明 の光通信 シ ス テ ム の第 】 実施形 態を示す プ ロ ッ ク 図 ；

図 8 は図 7 の シ ス テ ム にお け る 光パ ワ ー等の ダ イ ア グ ラ ム を示す図 ：

図 9 は本発明 に適用 可能 な 光増幅器の プ ロ ッ ク 図 ；

図 1 0 は本発明の光通信 シ ス テ ム の第 2 実施 形態を示すブ ロ ッ ク 図 ；

図 1 1 は本発明の光通信 シ ス テ ム の第 3 実施 形態を 示すプ ロ ッ ク 図 ；

図 1 2 は本発明の光通信 シ ス テ ム の第 4 実施 形態を示す プ ロ ッ ク 図 ； 図 1 3 は フ ァ イ バ グ レ ー テ ィ ン グを用 い た分 散補償器を示す図 ；

図 1 4 は本発明 の光通信 シ ス テ ム の第 5 実施 形態を示すブ ロ ッ ク 図 ；

図 1 5 は本発明 の光通信 シ ス テ ム の第 6 実施 形態を示すプ ロ ッ ク 図 ；

図 1 6 は本発明 の光通信 シ ス テ ム の第 7 実施 形態を示す プ ロ ッ ク 図 ；

図 1 7 A 及 び 1 7 B は図 1 6 の シ ス テ ム にお け る 分散パ ラ メ ー タ の設計例を示す図 ；

図 1 8 A 及 び 1 8 B は本発明が適用 可能 な 光 ネ ッ ト ワ ー ク の例を示す図 ；

図 1 9 は本発明の光 フ ァ イ バ通信 シ ス テ ム の 他の基本構成を示す プ ロ ッ ク 図 ；

図 2 0 は本発明 に よ る 非線形光学媒質の製造 プ ロ セ ス の実施形態を示す図 ；

図 2 1 は本発明 に適用 可能な他の位相共役光 発生器の構成例 を示す図 ；

図 2 2 は広 い 変換帯域を有す る 位相共役器 に よ る W D M (波長分割多重） 信号光の一括変換 を説明す る た めの図 ；

図 2 3 は波長変換及び位相共役変換が適用 さ れ る シ ス テ ム の実施形態を示す図 ；

図 2 4 は図 2 3 に お け る 波長帯の設定例を示 す図 ； 図 2 5 は図 2 3 にお け る 波長帯の他の設定例 を示す図 ；

図 2 6 は図 2 3 に お け る 分散配置の例 を示す 図 ；

図 2 7 は図 6 に 示 さ れ る 位相共役器の改良例 を示す ブ ロ ッ ク 図 ；

図 2 8 A は図 2 7 に示 さ れ る 光 フ ィ ル タ 1 5 2 , 1 5 4 及 び 1 5 6 の特性を示す図 ； そ し て 図 2 8 B 〜 2 8 D は図 2 7 に 示 さ れ る 位相共 役器の各位置 にお いて観測 さ れ る ス ぺ ク ト ルを 示す図であ る 。 発明を実施す る た めの最良の態様

以下、 添付図面を参照 し て本発明の望 ま し い 実施の形態を詳細 に説明す る 。

図 1 を参照す る と 、 本発明の光 フ ァ イ バ通信 シ ス テ ムの基本構成が示 さ れて い る 。 光送信機

( O S ) 2 は信号 ビ ー ム を 出 力す る 。 第 1 の光 フ ァ イ バ 4 は、 信号 ビ ー ム の 入力端及び 出 力端 に そ れぞれ相 当 す る 第 1 端 4 Λ 及 び第 2 端 4 B を有 し て い る 。 第 2 端 4 B に は第 1 の位相共役 器 （ 1 s t P C ) 6 が動作的 に接続 さ れて い o

こ の 出願に お いて、 あ る 要素 と 他の要素 と が 動作的 に接続 さ れ る と い う の は、 こ れ ら の要素 が直接接続 さ れ る 場合を含み、 更 に、 こ れ ら の 要素の 間で光信号 （又 は電気信号） の受渡 し が で き る 程度の関連性を も っ て こ れ ら の要素が設 け ら れて い る 場合を含む。

第 〗 の位相共役器 6 は、 第 1 の光 フ ァ ィ バ 4 か ら 供給 さ れた信号 ビー ム を第 1 の位相共役 ビ — ム に変換 し て 出力す る 。 第 2 の光 フ ァ ィ バ 8 は、 第 1 の位相共役 ビー ム の入力端及 び出力端 に そ れぞれ相 当す る 第 3 端 8 A 及び第 4 端 8 B を有 し て い る 。 第 4 端 8 B に は第 2 の位相共役 器 （ 2 n d P C ) 1 0 が動作的 に接続 さ れ る 第 2 の位相共役器 1 0 は、 第 2 の光 フ ァ ィ バ 8 か ら 供給 さ れた第 1 の位相共役 ビー ム を第 2 の 位相共役 ビー ム に変換 して 出力 す る 。 第 3 の光 フ ァ イ バ 1 2 は、 第 2 の位相共役 ビ一ム の 入力 端及び出力端 に そ れぞれ相 当す る 第 5 端 1 2 A 及 び第 6 端 1 2 B を有 して い る 。 第 3 の光 フ ァ ィ バ 1 2 に よ っ て伝送 さ れた第 2 の位相共役 ビ — ム を受 け る た め に、 光受信機 ( O R ) 1 4 が 設 け ら れて い る 。

第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の途中 に は シ ス テ ム 中 間 点 1 6 が設定 さ れ る 。 シ ス テ ム 中間点 1 6 は、 例え ば、 波形歪みが最 も 小 さ く な る 点 と し て定 義 さ れ、 そ の具体的 な位置 に つ いて は後述す る 第 2 の光 フ ァ イ バ 8 は、 第 3 端 8 A 及び シ ス テ ム 中 間点 1 6 の間の第 1 の部分 8 1 と 、 シ ス テ ム 中間点 1 6 及び第 4 端 8 B の 間の第 2 の部分 8 2 と か ら な る

光 フ ァ ィ バ 4 ， 8 及 び 1 に お け る 各パ ラ メ — 夕 は、 例えば次の よ う に し て設定 さ れ る 。

ま ず、 第 1 の光 フ ァ ィ バ 4 が Ν個 （ Ν は 1 よ り 大 き い整数 ) の 区間 4 ( # 1 ， …， # N ) に 仮想的 に分割 さ れ、 第 2 の光 フ ァ ィ バ 8 の第 1 の部分 8 1 ち 同 じ 数の 区間 8 1 ( # 1 , …， # N ) に仮想的 に分割 さ れ る こ の と さ 、 第 1 の 位相共役器 6 か ら 数え て対応す る 2 つの区間の 波長分散の平均値及び区間長 の積が実質的 に一 致す る よ う に さ れ る 。 即 ち 、 第 1 の光 フ ァ イ ノく 4 に お いて第 1 の位相共役器 6 か ら 数えて i ( 1 ≤ i ≤ N ) 番 目 の区間 4 ( # i ) の波長分 散 （又 は分散パ ラ メ 一 夕 ） の平均値及 び区間長 を それぞれ D , ,及 び L > , と し 、 第 2 の光 フ ア イ バ 8 の第 1 の部分 8 1 に いて第 1 の位相共役 器 6 か ら 数えて i 番 目 の区間 8 1 ( # i ) の波 長分散 （又 は分散パ ラ メ 一タ ） の平均値及び区 間長を そ れぞれ D ₂ ,及 び L , と す る と き

D , , L D , L ( 1 ) が満足 さ れ る 。 更 に 、 区間 4 ( # i ) に お け る 光パ ワ ーの平均値及び非線形係数の平均値をそ れぞれ P 及び 7 い と し、 区間 8 1 ( # i ) に おけ る 光パ ワ ーの平均値及び非線形係数の平均 値をそれぞれ P ₂ ,及び y ₂ ,と する と き に、

P , r L P L ( 2 ) が満足さ れる 。

一方、 第 2 の光フ ア イ バ 8 の第 2 の部分 8 2 が M個 （ Mは 1 よ り 大 き い整数） の区間 8 2 ( # 1 ， …， # M ) に仮想的に分割 さ れ、 第 3 の光 フ ァ ィ バ 1 2 も 同 じ数の区間 1 2 ( # 1 ， …， # M ) に仮想的に分割 さ れる 。 こ の と き 、 第 2 の光フ ァ イ バ 8 の第 2 の部分 8 2 に お いて 第 2 の位相共役器 1 0 か ら数えて j ( 1 ≤ j ≤

M ) 番 目 の区間 8 2 ( # j ) の波長分散の平均 値及び区間長をそれぞれ D ₃ ,及び L _{3 j} と し、 第 3 の光フ ァ イ ノく' 1 2 に お いて第 2 の位相共役器 1 0 か ら数えて j 番目 の区間 1 2 ( # j ) の波 長分散の平均値及び区間長をそれぞれ D ,及び

L ，と する と き に、

D ₃ , L D L ( 3 ) が満足 さ れる 。 更に、 区間 8 2 ( # j ) にお け る 光パ ワ ー の平均値及 び非線形係数の平均値を そ れぞれ P ₃ ,及び ァ ₃ , と し 、 区間 1 2 ( # j ) にお け る 光パ ワ ー の平均値及び非線形係数の平 均値を そ れぞれ P ₄ ,及 び ァ ₄ , と す る と き に 、

P P 4 , r L ( 4 ) が満足 さ れ る 。

図 1 の シ ス テ ム (し お いて は 、 第 1 の位相共役 器 6 の前後で波形歪み は一旦大 き く な る が、 ( 1 ) 式及び （ 2 ) 式の条件 に よ り 、 シ ス テ ム 中 間点 1 6 にお いて波長分散及 び非線形性が捕 償 さ れ、 波形 は一旦元の状態に戻 る 。 こ の 回復 し た波形 は再び第 2 の位相共役器 1 0 の前後で 歪むが、 ( 3 ) 式及び ( 4 ) 式の条件に よ り 光 受信機 1 4 に お いて は波長分散及び非線形性が 補償 さ れた枯果、 波形 は再び兀 民 る 。

ま た 、 本発明の シ ス テ ム は、 海底等 に敷設 さ れ る 可能性の あ る 第 2 の光 フ ア イ バ 8 に つ いて の長 さ 等のパ ラ メ ー タ の設定誤差 に対 し て寛容 で あ る 。 即 ち 、 シ ス テ ム 中 間点 1 6 に お い て例 え波形が完全 に元の状態に戻 ら な い と し て も 、 こ の不完全性を第 2 の部分 8 2 、 第 2 の位相共 役器 1 0 及び第 3 の光 フ ア イ バ 1 2 で再現す る こ と に よ っ て、 光受信機 1 4 に お い て波形を実 質的 に完全 に元に尻す こ と がで き る ので め る 。 図 2 を参照す る と 、 波長分散及び非線形性の 補償の原理が示 さ れて い る 。 こ こ で は、 光送 1吕 機 2 か ら シ ス テ ム 中 間点 1 6 に至 る ま での補償 の原理が説明 さ れ る 。 ま ず、 図 2 の説明 に 先立 ち 、 位相共役波の一般的事項 につ いて説明 す る 光 フ ァ ィ バ s にね け O 先 ί"α 号 Ε ( X , y ， z ， t ) 二 F ( X ， y ) ø ( ζ ， t ) e X P

C i ( ω t 一 k z ) 〕 の伝搬は、 ― 取 以下の 非線形波動方程式に よ つ て 可能で あ る 。 こ こ に、 F ( ， y ) は横方向の モ ー ド分布、 Φ

( z ， t ) は光の複素包絡線を 2¾ し 、 の Φ

( Z ， t ) は光の周波数 ω に比ベて十分に ゆ つ く り 変化す る と 仮定す る 。 d φ d Φ

一 （ ½ ) β + Φ Φ d z d 丁

( i 2 ) α Φ ( 5 ) こ こ に 、 Τ = t 一 ^ , ζ ( β , は伝搬定数） 、 は フ ァ イ バの損失、 β 2 は フ ァ イ ノ <の波長分 散を表 し 、

ω η

( 6 ) c A

は、 3 次の非線形係数 （光力 一効果の係数） を 表す。 こ こ に 、 n ₂ と A _(; , ( は そ れぞれ フ ア イ バの非線形屈折率 と 有効 コ ア断面積を表す。 c は真空 中の光速であ る 。 こ こ で は 1 次分散 ま で を考慮 し 、 それよ り 高次の分散は省略 し た。 ま た 、 α ， β 2 , ァ は ζ の関数であ る と し 、 そ れ ぞれ α ( ζ ) ， /3 ₂ ( ζ ) ， ァ （ ζ ) と 表 さ れ る も の と す る 。 さ ら に、 位相共役器の位置 を原 点 （ ζ = 0 ) と す る 。 こ こ で、 以下の規格化関 数を導入す る 。 ø ( ζ ， Τ ) = A ( z ) u ( ζ ， Τ ) … (7)

A ( z ) ≡

A ( 0 ) e X p [ — （ ½ ) ' ひ （ z ) d z ]

(8) は 、 振幅 を表 し 、 a ( z ) 〉 0 の場合 は伝送路 が損失を持ち 、 ( z ) < 0 の場合 は利得を持 つ こ と を それぞれ表す。 A ( z ) ≡ A ( 0 ) は 損失無 し の場合を表す。 ま た 、 A ( z ) ² = P

( z ) は光パ ワ ー に相 当 す る 。 （ 7 ) ， ( 8 ) 式を （ 5 ) 式に代入す る と 、 次の発展方程式が 得 ら れ る 。 d u d u

( ½ ) β 2 ( Z )

d z d T 一- r ( z ) A ( z ) u u (9) こ こ で以下の変換を行 う

そ の結果、 （ 9 ) 式は以下の よ う に変換で き る 。

9 u s g η [ β 2 ] d ² u

d ζ d T r ( r ) A ( r )

u u (11) I 2 ( r ) I

こ こ で、 s g n [ ₂ ] ≡ ± l は、 δ ₂ > 0 ， 即 ち正常分散の場合には + 1 を、 β 2 < 0 , 即 ち異常分散の場合に は — 1 をそれぞれ と る 。

( 1 1 ) 式が成 り 立てばその複素共役 も成 り 立 ち、 次の式が得 ら れる。 d u * g n [ β ₂ ] 5 u d ζ d T

7 ( r ) A ( r )

u u

( ζ )

( 12) 複素共役光 は u に対す る 発展方程式 と 同 じ 発展方程式に従 う 。 た だ し 、 そ の際の伝搬方 向 は反転す る 。 こ の動作 は ま さ し く 位相共役器 の動作で あ る 。 特に透過型の位相共役器 に お い て は上記の こ と は波長分散 と S P M と に よ る 位 相 シ フ 卜 を反転 さ せ る こ と と 等価で あ る 。

こ こ で、 図 2 に お い て は、 第 1 の光 フ ァ イ バ 4 の長 さ は で あ り 、 第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の 第 1 の部分 8 1 の長 さ は L ₂ であ る と す る 。 ま た、 位相共役器 6 は z 座標及 び 座標の原点 z

= 0 ( r = 0 に配置 さ れ る 。 シ ス テ ム 中 間点

1 6 の z 座標及 び 座標 は そ れぞれ L ₂ 及 び ^ n で あ な o

第 1 の光 フ ァ イ バ 4 に お いて は、 信号 ビ ー ム u ( E s ) は発展方程式 （ 1 1 ) に 従 っ て伝搬 す る 。 位相共役器 6 に よ り 信号 ビ ー ム u は位相 共役 ビ ー ム u * ( E c ) に変換 さ れ る 。 位相共 役 ビ ー ム u * は第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の第 1 の部 分 8 1 に お い て発展方程式 （ 1 2 ) 式に従 っ て 伝搬す る 。 こ の と き ^ 軸上の位相共役器 6 の位 置 （ ^ = 0 ) に 関 し て対称な 位置 に あ る 任意の 2 点一 ， f に お け る 規格化距離 d ^ 内 に お い て、 （ 1 1 ) 式の右辺第一、 二項の係数が等 し く な る よ う に 各パ ラ メ 一 夕 の値を設定すれば、 一 に お け る u * は に お け る u の 位相共役波 と な る 。 即 ち 、 次の 2 式が条件 と な る s g η [ β 2 ( 一 r ) ] = s g n ( r ) ]

·· ( 13)

7 ( - r ) A ( - r ) r ( r ) A ( r )

( - r ) ( )

(14)

( 1 3 ) 式は第 1 の光 フ ァ イ バ 4 及び第 1 の部 分 8 1 の分散の符号が等 し い必要性を示 し て い る 。 フ ァ イ ノく内 では、 y > 0 ， A ( z ) ² > 0 であ る こ と を考慮す る と 、 上記条件は 次の よ う に ま と め る こ と がで き る 。

7 ( - Γ ) A ( - Γ ) r ( r ) A ( r )

( - r ) ( r )

( 15) 第 1 の光 フ ァ イ バ 4 内 の ( 一 ζ に お け る 波 長分散 と S Ρ Μ と に よ る 位相 シ フ ト は位相共役 器 6 に よ り 符号が反転す る 。 従 っ て、 こ の位相 シ フ ト に よ る 波形歪み は第 1 の部分 8 1 内 の

( Γ ) に お け る 位相 シ フ ト に よ る 歪み に よ り 補 償 さ れ る 。 こ の よ う に 区間毎 に上記の よ う な 設 定 に よ る 補償を繰 り 返 し て い け ば、 全長 に渡 る 補償が可能 と な る 。

次 に 、 上記の補償条件を z 座標で記述す る 。 ( 1 5 ) 式よ り 、

7 ( ) A (

β 2 ( - ζ , )

r ( ζ 2 ) A ( ζ

( 16) β ( Ζ 2 ) を得 る 。 即 ち 、 各区間内での非線形係数 と 光パ ヮ 一 の積に対す る 波長分散の比を等 し く す る こ と が条件 と な る 。 こ こ で、 一 ζ i ， z ₂ は 次の 式を満足 さ せ る 2 点で あ る 。 — ^{z l} I β 2 ( ζ ) I d z

0

= - X ²² I $ ( z ) I d z … (17)

( 1 6 ) ， （ 1 7 ) 式よ り （ 1 8 ) ， ( 1 9 ) 式力 得 ら れ る 。

β 2 ( - ζ , ) d ζ , = β ( ζ 2 ) d ζ

… （18)

7 ( - ζ , ) A ( - ζ , ) ² d ζ ,

= r ( z . ) A ( z ₂ ) ² d z ,

… （19) d z I , d z ₂ は それぞれ 一 z , ， z 2 に お け る 小区間の長 さ であ り 、 各区間長 は 当該区間内 の分散 に反比例す る かあ る い は非線形係数 と 光 パ ワ ー の積に反比例す る 。 こ こ で、 分散 / S ₂ と 分散パ ラ メ ー タ D の関係、 D = _ ( 2 7Γ c / λ

² ) ₂ を考慮すれば、 （ 1 8 ) ， （ 1 9 ) 式 よ り 以下の関係が得 ら れ る 。 D は ζ の関数で あ り 、 D ( ζ ) と も 表 さ れ る 。

D ( - ζ I ) d z D ( z ₂ ) d z

(20)

7 ( - z , ) P ( - z , ) d z I

= 7 ( z 2 ) P ( z 2 d z 2 … (21)

分散及び非線形性 に つ いて何れ も 位相共役器 6 に関 し て対称な二つの位置の一方 にお け る 増加 分 と 他方 に お け る 減少分 と が等 し い こ と が補償 の条件であ る こ と がわか る 。

( 2 0 ) , ( 2 1 ) 式は、 補償のた めの必要 条件であ り 、 対応す る 2 つの区間で総分散量 と 力 一効果の総量 と が等 し く な る こ と を示 し て い る 。 即 ち 、 （ 1 ) 式乃至 （ 4 ) 式の条件の有効 性が確認 さ れた。

特 に ， D及び ァ が実質的 に一定で あ り 且つ パ ワ ー の変動が小 さ い場合 に は （ 2 0 ) ， （ 2 1 ) 式を積分すれば、

D し D z L ( 2 2 )

Ψ ！ L P L （2 3 ) を得 る 。 こ こ で、 , ₂ は それぞれ第 1 の 光 フ ァ ィ バ 4 及 び第 1 の部分 8 1 に お け る 平均 パ ヮ — で あ る に D , , r , は そ れぞれ第 1 の光 フ ァ ィ バ 4 の分散パ ラ メ 一 夕 及 び非線形 係数又は そ れ ら の平均値、 D , 7 2 は そ れぞ れ第 1 の部分 8 1 の分散ノヽ。 ラ メ 一 夕 及 び非線形 係数又 は それ ら の平均値であ る o ( 2 2 )

( 2 3 ) 式は分散補償及 び平均値近似に よ る S

P Mの補償法 に お け る 条件 と一致す る

用 的 に は、 （ 2 2 ) 式の条件を満足す る だ け で も 本発明を実施す る こ と がで き る 。 例え ば、 図 1 の シ ス テ ム にお いて、 第 1 の光 フ ア イ バ 4 の波長分散の平均値及び長 さ の積が第 2 の光 フ ァ ィ バ 8 の第 1 の部分 8 1 の波長分散の平均値 及び長 さ の積に実質的 に 一致す る よ う に し 、 且 つ、 第 2 の光 フ ア イ バ 8 の第 2 の部分 8 2 の波 長分散の平均値及 び長 さ の積が第 3 の光 フ ア イ バ 1 2 の波長分散の平均値及 び長 さ の積 に実質 的 に 一致す る よ う に す る のであ る o の設定 に よ り 、 波長分散に よ る 波形歪みが補償 さ れ る 。 望ま し く は、 更 に （ 2 3 ) 式の条件を満足す る た め に 、 第 1 の光 フ ァ イ バ 4 にお け る 光パ ヮ 一 の平均値及び非線形係数の平均値並 びに 第 1 の光 フ ァ イ バ 4 の長 さ の積が第 1 の部分 8 1 に お け る 光パ ワ ーの平均値及 び非線形係数の平均 値並びに第 1 の部分 8 1 の長 さ の積に 実質的 に 一致す る よ う に し 、 第 2 の部分 8 2 に お け る 光 パ ワ ー の平均値及 び非線形係数の平均値並 びに 第 2 の部分 8 2 の長 さ の積が第 3 の光 フ ァ イ バ

1 2 におけ る 光パ ワ ーの平均値及 び非線形係数 の平均値並びに第 3 の光フ ァ イ バ 1 2 の長 さ の 積に実質的 に一致す る よ う にす る 。 こ の設定 に よ り 、 波長分散 に よ る 波形歪み に加え て非線形 性 に よ る 波形歪み も 補償 さ れ る 。

第 1 、 第 2 及 び第 3 の光 フ ァ イ バ 4 ， 8 及 び 1 2 を含む光路上に複数の光増幅器が設 け ら れ て い る 場合 に は、 こ れ ら の う ち の隣 り 合 う 各 2 つの光増幅器の間隔を光路 （光 フ ァ イ バ） の非 線形長 よ り も 短 く 設定す る のが望 ま し い 。 非線 形長 に つ いて は後述する 。

図 2 にお いて は、 シ ス テ ム 中間点 1 6 の上流 側 に おけ る 補償の原理が示 さ れて い る 。 シ ス テ ム 中 間点 1 6 の下流側 に お け る 補償の原理 は こ れ と 同 じ よ う に し て理解す る こ と 力 で き る ので そ の説明 を省略す る 。

図 2 に よ る 説明 に お いて は、 （ 1 0 ) 式に示 さ れ る よ う に 、 位相共役器 6 か ら の波長分散の 累積値に よ つ て規格化座標が定義 さ れて い る 。 そ の結果、 要求 さ れ る 条件は、 （ 1 5 ) 式に よ り 示 さ れて い る よ う に、 位相共役器 6 か ら の波 長分散の累積値が等 し い第 1 の光 フ ア イ バ 4 及 び第 1 の部分 8 1 上の 2 点の各 々 に お け る 光パ ヮ 一及 び非線形係数の積 と 波長分散 と の比が実 質 的 に一致す る こ と であ る 。

図 2 にお いて は、 位相共役器 6 か ら の非線形 効果の累積値 （即 ち光パ ワ ー及 び非線形係数の 積の累積値） に よ っ て規格化座標が定義 さ れて も よ い。 こ の場合 に は、 位相共役器 6 か ら の 当 該累積値が等 し い第 1 の光 フ ァ イ バ 4 及 び第 1 の部分 8 1 上の 2 点の各 々 に お け る 波長分散 と 光パ ワ ー及 び非線形係数の積 と の比が実質的 に 一致す る こ と が条件 と な る 。

次 に 、 図 2 の原理の有効性を実証す る た めの 実験の結果 につ いて説明す る 。

図 3 を参照す る と 、 実証実験で用 い ら れた シ ス テ ム の プ ロ ッ ク 図が示 さ れて い る 。

送信機 （ T r a n s m i t t e r ) は図 1 の 光送信機 2 に対応 し 、 フ ァ イ バ補償器 （ F i b e r c o m p e n s a t o r ) は図 1 の第 1 の光 フ ァ イ バ 4 に対応 し 、 位相共役器 （ P h a s e c o n j u g a t o r ) は図 1 の第 1 の 位相共役器 6 に対応 し 、 分散 シ フ ト フ ァ イ バ ( D S F — 1 , 2 ， · · · ， 4 6 ) 及びエ ノレ ビ ゥ ム ド ー プ フ ァ イ バ増幅器 （ E D F A 1 ， 2 , • · · , 4 5 ) は図 1 の第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の 第 1 の部分 8 1 に対応す る 。 伝送特性を測定す る ための受信機 （ R e c e i v e r ) は図 1 の シ ス テ ム 中間点 1 6 に設 け ら れた。

送信機にお け る 光源 と し て は 、 3 電極 ； I / 4 シ フ 卜 型の D F B — L D (分布帰還型 レ ー ザ ダ ィ オ ー ド） が二つ用 い られた。 時分割多重 さ れ た 2 0 G b / s の信号光 E _s (波長 ； I s = 1 5 5 1 n m ) 力く、 約 4 0 p s のパル ス幅 （ F W H M ) を有す る 1 O G b / s の 2 チ ヤ ネ ノレの R Z 信号を 時分割多重す る こ と に よ っ て生成 さ れた 1 O G b / s の R Z ノ、。ル ス を生成す る た め に、 第 1 の L i N b 0 ₃ 変調器 （ L N — 1 ) を用 い て 1 0 — G H z の正弦波 に よ り E _s を強度変調 し 、 次 いで第 2 の L i N b 0 ；, 変調器 （ L N — 2 ) を用 いて 1 O G b Z s の N R Z デー タ 信号 ( P N ： 2 ²³ - 1 ) に よ っ て強度変調を行 っ た 変調 さ れた E _s はパ ワ ー P , で二段の D D — D C F 1 ， 2 に入力 さ れ、 こ れに よ り 波形が予め 補償 さ れた。 こ こ で、 「 D D — D C F 」 は分散漸減型の分 散補償 フ ァ イ バ （ d i s p e r s i o n — d e c r e a s i n g d i s p e r s i o n — c o m p e n s a t i n g f i b e r ： D D — D C F ) を表 し て い る 。

D D — D C F の各 々 は 5 本の D C F ( D C F - a , b , c , d ， e ) を互 い に ス プ ラ イ ス し て構成 さ れ る 。 D D — D C F の各 々 の損失 は 0 4 6 d B / k mであ り 、 D C F の各 々 の モ ー ド フ ィ 一 ノレ ド径 は約 4 m に設定 さ れた 。

( 1 6 ) 式の条件を近似的 に満足す る た め に 分散パ ラ メ ー タ は D D — D C F の各 々 に お け る 平均光パ ヮ 一 の減少 に従 っ て減少すべ き で あ る 。 そ の た め に、 5 本の D C F の 各 々 の長 さ 及び D , は、 表 に示 さ れ る よ う に 設定 さ れた。

D D — D C F の各 々 の長 さ は 1 3 . 7 k mであ 、 各 々 の総分散は — 6 6 2 . 8 p s Z n mで あ つ た。

尚、 D D — D C F の各 々 に入力す る 光のパ ヮ ― を P , に設定す る た め に、 二つの光増幅器が 力 ス ケ一 ド接続 さ れた。

次 いで、 位相共役器が、 2 0 k mの D S F に お け る 波 ス _P = 1 5 5 4 n mの ポ ン プ光 E _P を用 い た非縮退型の フ ォ ヮ 一 ド F W M (四光波 混合 ) に よ っ て、 予め補償 さ れた （歪を与え ら れた ) E s を こ れ と 同方向 に伝搬す る 位相共役 光 E C (波長 ； I c = 1 5 5 7 n m ) に変換 し た E s カヽ ら E c への変換効率 は 一 1 2 d B であ つ た。

次 いで、 位相共役光 E _c は 、 力 ス ケ — ド接続 さ れた 4 6 本の D 5 F ( 0 . 2 1 d B / k m損 失） 及び こ れ ら の間 に設 け ら れ る 4 5 個の E D F A (各 々 の雑音指数は約 6 d B ) 力、 ら な る 3 0 3 6 k mの伝送路へ供給 さ れ 7こ o こ の伝送路 の λ C にお け る 平均分散 は 一 0 . 4 4 p s Z π m / k mでめ っ た。 従 っ て、 二段の D D - D C F にお け る 総分散 と 上記伝送路にお け る 総分散 と の間の差 は約 1 0 p s / m of あ つ た。 各 D S F の長 さ は 6 6 k mで あ り 、 各 D S F への光入 力パ ヮ 一 P 2 は + 6 d B mに設定 さ れた。

P I の最適値 は上述の条件では + 1 6 d B m で あ っ た o D D - D C F の非線形係数 ァ i は約 1 8 . 0 W ¹ k m 'であ る と 見積 も ら れた 。 誘導ブ リ ュ ア ン散乱 （ S B S ) を抑圧す る た め に、 E s 及び E _P は そ れぞれ 5 0 0 — k H z 及び 1 5 0 - k H z の正弦波信号 に よ り 周 波数 変調 さ れた。 受信機で は 、 第 3 の L i N b 0 _:1 変調器 （ L N - 3 ) 及 び フ ェ イ ズ ロ ッ ク ノレー プ ( P し し ) を用 い る こ と に よ っ て E _r は 時分割 デマ ルチ プ レ キ シ ン グ さ れ、 ビ ッ ト エ ラ 一 レ 一 卜 （ B E R ) が測定 さ れた。

比較の た め、 3の D D — D C F 及 び 2 3 本 の D S F を用 い た 1 5 1 8 k m の伝送実験 も 行 われた。

図 4 に測定 さ れた B E R の特性を示す。 3 0 3 6 k m の伝送の後で あ つ て も 、 1 0 ⁹よ り 小 さ い B E R で信号の検 出 を行 う こ と がで き た 。 1 0 ⁹の B E R に お け る 4 . 8 d B の パ ワ ー べ ナ ノレ テ ィ は、 E D F A の雑音等の理論値か ら の S / N 劣化 に よ る も の であ っ た 。 こ の実験で は λ は各 E D F A に お け る ゲ イ ン ピ ー ク を与え る 波長 λ c ^ 〗 5 5 8 . 5 n m 力、 り 1 . 5 n m ほ ど離調 し て い た 。 し λ を I r, に 一致 さ せ る こ と がで き れば、 よ り 高 い S ノ Ν 特性 を得 る こ と がで き る 。 1 5 1 8 k m の伝送実験で は 、 ペ ナ ル テ ィ は約 1 . 2 d B であ っ た 。 図 5 A 〜 5 E に 3 0 3 6 k m伝送実験 に お け る 検 出 さ れた波形の 変化の様子を示す。 図 5 A は送信機の 出力波形、 図 5 B は位相共役器の 出 力波形、 図 5 C は 1 5 1 8 k m伝送後の波形、 図 5 D は 2 7 0 6 k m伝送後の波形、 図 5 E は

3 0 3 6 k m伝送後の波形を そ れぞれ示 し て い る 。 予め ひずめ ら れた波形が E _c の伝搬 に 伴 つ て 次第 に改善 さ れて い る こ と が半 IJ る 。 図 5 E に お け る 波形歪みの残留 は、 不完全な補償条件 に よ る も のであ っ た。 即 ち 、 こ の実証実験で は 、

E D F A の間隔 （ D S F の長 さ ； 6 6 k m ) が 非線形係数 と 光パ ワ ー の積の逆数で定義 さ れ る 非線形長 よ り も 十分 に短 く な い こ と に よ り 、 波 形の 改善が完全で な か っ た も ので あ る 。

従 っ て、 本発明で は、 光増幅器を複数用 い る 場合 に は 、 こ れ ら の間隔を非線形長 よ り も 短 く 設定す る こ と が望 ま し い。

ま た、 D D — D C F にお け る D C F の分割数 を実験に お け る 5 よ り も 大 き く す る こ と に よ つ て、 補償を更 に改善す る こ と がで き る 。

図 1 の光フ ァ イ バ 4 , 8 及び 1 2 の各 々 と し て は シ ン グ ル モ 一 ド の シ リ カ フ ァ を用 い る こ と がで き る 。 光 フ ァ イ バ通信 に お い て 用 い ら れ る シ リ カ フ ァ イ バ と し て は、 1 . 3 /I m 零分 散 フ ァ イ バや 1 . 5 5 〃 m分散 シ フ ト フ ァ 等があ o

光送信機 2 に お け る 信号光の変調方式 と し て は、 光振幅 （強度） 変調、 周波数変調、 位相変 調 そ の他の実施可能な あ ら ゆ る 変調方式が挙げ ら れ る 。 ま た、 光受信機 1 4 に お け る 信号検 出 は 、 光帯域 フ ィ ル 夕 に 3 よ る フ ィ ル タ リ ン グの後

o

での光直接検波、 或い は光へ テ ロ ダ イ ン検波 に よ り 行 う こ と がで き る o

位相共役器 6 及び 1 0 の各 々 は 、 2 次又 は 3 次の非線形光学媒質 と 、 こ の媒質 を ボ ン ピ ン グ す る 手段 と を有す る 。 2 次の非線形光学媒質が 用 い ら れて い る 場合 に は、 パ ラ メ ト リ ッ ク 効果 に よ り 位相共役変換が行われ、 ま た 、 3 次の非 線形光学媒質が用 い ら れてい る 場合 に は、 縮退 型或い は非縮退型の四光波混合 に よ り 位相共役 変換が行われ る

3 次の非線形光学媒質 と し て は例 え ば シ リ 力 フ ア イ バを用 い る こ と がで き 、 こ の場合、 四光 波混合 に お け る ポ ン プ光の波長を そ の シ リ カ フ ア イ バの零分散波長 に ほ ぼ一致 さ せてお く こ と に よ り 、 良好 な 位相共役変換がな さ れ る 。 シ リ カ フ ァ ィ バを用 い た位相共役器 は 、 高速性、 広 帯域性、 低歪み性、 及び伝送路 と の整合性 に お い て優れて い る

3 次の非線形光学媒質 と し て、 導体光増幅 器 （ S O A ) を用 い る こ と も で き る 。 S O A を 用 い た位相共役器 は広帯域性及 び小型化の面で 優れて い る 。

3 次の非線形光学媒質 と し て分布帰還型 レ ー ザ ダ イ オ ー ド （ D F B — L D ) そ れ 自 身 を用 い る こ と も で き る 。 電流注入 に よ っ て D F B — L D が ポ ン プ光を生成 し 、 四光波混合 に よ っ て位 相共役変換が行われ る 。 従 っ て、 外部の ポ ン プ 光源が不要であ る 。 D F B — L D を用 い た位相 共役器 は広帯域性及 び小型化の面で優れて い る 。

D F B - L D を用 い た位相共役器の詳細 に つ い て は、 文献 ( H. Ku at suka, H. Shoj i , . Ma t s u d a and H. I s h i kawa, " THz f reuency convers i on us ing nondegenerate f our- wave mix- i n g process in a 1 a s i n g long— cavi ty ス /4

-shi f ted DFB laser" Electron. Let t. , vol. 3 ] , pp. 2108-2110, 1995 )を参照、 さ れた い ₀

2 次の非線形光学媒質 と し て は L i N b 0 3 や A 1 G a A s 等力、 ら な る 光導波路を用 い る こ と がで き る 。 こ の光導波路を用 い た位相共役器 は、 疑似位相整合構造の採用 に よ り 良好 な 位相 整合を可能 にす る と 共 に、 広帯域性 に お い て優 れてお り 、 ま た位相共役 ビー ム の抽 出 が容易で あ る 。 こ れに関 し て は、 例えば、 文献 （C. Q. Xu, H . Okayama and M. Ka aha ra, 1. 5 u m band ef f i cient broadband wavelength conversi on by di f ference f requency generat i on i n a peri odical l y doma i n- i n ver t ed L i N bO _a channel wavegui de " App 1. P y s. Let t. , vol . 63, No. 26, pp. 3559 - 3561, 1993 )を参照 さ れた い ₀ 図 6 を参照す る と 、 図 1 の位相共役器 6 及び 1 0 の各 々 と し て用 い る こ と がで き る 位相共役 器が示 さ れて い る 。 こ の位相共役器は、 3 次の 非線形光学媒質 と し ての光 フ ァ イ バ 1 8 と 、 ポ ン プ光源 と し ての レ ー ザ ダ イ オ ー ド （ L D ) 2

0 と 、 入力 ビ ー ム 及 びポ ン プ光を加え合わ せて 光 フ ァ イ バ 1 8 に供給す る た めの 光 力 ブ ラ 2 2 と を備えてい る 。

光 フ ァ イ バ 1 8 は望ま し く は シ ン グノレ モ ー ド フ ァ イ バであ る 。 こ の場合 に お い て、 入力 ビ一 ムの波長 と ポ ン プ光の波長 をわずか に 異 な ら せ て非縮退型の 四光波混合を生 じ さ せ る と き に は 、 光 フ ァ イ バ 1 8 の零分散波長が ポ ン プ光の波長 ( L D 2 0 の発振波長） に 一致す る よ う に し て お く 。 光 力 プ ラ 2 2 は 4 つの ポ ー 卜 2 2 A , 2

2 B , 2 2 C 及び 2 2 D を有 し て い る 。 ポ 一 卜 2 2 A に は入力 ビ ー ム （信号 ビー ム又 は第 1 の 位相共役 ビー ム ） が供給 さ れ、 ポ ー ト 2 2 B は L D 2 0 に接続 さ れ、 ポ ー ト 2 2 C は光 フ ア イ ノく 】 8 の第 1 端 に接続 さ れ、 ポ ー ト 2 2 D は デ ッ ドエ ン ド に さ れて い る 。 光 フ ァ イ バ 1 8 の第 2 端 は こ の位相共役器の 出 力 ポ ー 卜 と な る 。 光 力 ブ ラ 2 2 は、 ポ ー 卜 2 2 A 及 び 2 2 B に そ れ ぞれ供給 さ れた入力 ビ ー ム及び ポ ン プ光を ポ ー 卜 2 2 C 力、 ら 出 力 す る 。 光 力 ブ ラ 2 2 と し て は、 例え ば、 フ ァ イ バ融着型の も の、 ハ ー フ ミ ラ 一 、 光合波器、 変更 ビ ー ム ス プ リ ッ タ 等が使用 さ れ る 。

図 7 を参照す る と 、 本発明 の第 1 実施形態が 示 さ れて い る 。 第 1 の光 フ ァ イ バ 4 と し て は、 実証実験で用 い ら れた よ う な 2 つの D D — D C F 2 4 が採用 さ れて い る 。 各 D D — D C F 2 4 の 人力側 に は光増幅器 2 6 が設け ら れてお り 、 こ れ に よ り 各 D D — D C F 2 4 に供給 さ れ る 信 号 ビ ー ム の パ ワ ー が予め定 め ら れた レ ベ ル に な る よ う に さ れて い る 。 第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の第 1 の部分 8 1 は複数の光 フ ァ イ バ 2 8 を カ ス ケ — ド接続 し て構成 さ れ る 。 各光 フ ァ イ バ 2 8 の 間 に は、 第 1 の部分 8 1 に お け る 光パ ワ ー を ほ ぼ一定 に保っ た め に、 光増幅器 3 0 が設 け ら れ て い る 。 第 2 の 光 フ ァ イ バ 8 の第 2 の部分 8 2 は複数の光フ ァ イ バ 3 2 力、 ら構成 さ れ る 。 各光 フ ァ イ バ 3 2 の間 に は、 第 2 の部分 8 2 に お け る 光パ ワ ー を ほ ぼ一定 に保っ た め に 、 光増幅器 3 4 が設け ら れて い る 。 特に こ の実施形態で は、 シ ス テ ム 中 間点 1 6 に は、 ノ イ ズの 除去が効果的 に 行われ る 光増幅 器 3 6 が設け ら れて る 。 第 3 の光 フ ア イ バ 1 2 と し て は、 実証実験で用 い ら れた の と 同 じ よ う な 2 つの D D - D C F 3 8 が採用 さ れて い る 。 各 D D 一 D C F 3 8 の入力側に は 、 各 D D — D C F 3 8 に供給 さ れ る 第 2 の位相共役 ビ ー ム の ヮ ー が予め定め ら れた レ べル に な る よ う に す る た め に、 光増幅器 4 0 が設け ら れて い る 。

光送信機 2 第 1 の光 フ ァ ィ バ 及 び第 1 の 位相共役器 6 は第 1 の端局 4 に 3 ま れ、 第 2 の位相共役器 1 0 、 第 3 の光 フ ア イ バ 1 2 及 び 光受信機 1 4 は第 2 の端局 4 に 含 ま れ る 。 端 局 4 2 及び 4 4 は例 え ばそ れぞれ別 の大陸 に 設 置 さ れ、 こ の場 れ ら の大陸間の海底 に 第 2 の光 フ ァ イ バ 8 を伝送路 と し て敷設す る こ と がで き る 0

図 8 を参照す る と 、 図 7 の シ ス テ ム に お け る 光パ ヮ 一 等の ダ ィ ア グ ラ ムが示 さ れて い る 。 第 1 の光 フ ァ イ バ 4 を構成す る 2 つの D D — D C F 2 4 の各 々 に お い て は 、 非線形効果 （非線形 係数 7 及び光パ ヮ 一 P の積） が減少す る の に伴 つ て波長分散 が漸減 し てお り 、 こ れに よ り 非線形効果 と 波長分散の比 （ ァ P ノ 3 2 ) が ほ ぼ 定 に な る よ う に さ れて い る 。 ま た 、 第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の途中 に は第 2 の 光 フ ア イ バ 8 に お け る 光パ ワ ー を ほぼ一定 にす る た め に複数の光増幅器 3 0 , 3 4 及 び 3 6 が 設 け ら れて い る 。 従 っ て、 こ の実施形態 に よ る と 、 パ ラ メ ー タ が特別 に設計 さ れて い な い既設 の光 フ ア イ バ伝送路を用 い て或い は組み合わせ て第 2 の光 フ ァ イ バ 8 と す る こ と がで き る 。 具 体的 に は次の通 り であ る 。

今、 第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の第 1 の部分 8 1 と し て、 図 7 に示 さ れ る よ う に 、 複数の光 フ ア イ バ 2 8 と 複数の光増幅器 3 0 と か ら な る 既設の 伝送路が提供 さ れて い る と す る 。 一般 に既設の 伝送路 にお いて は波長分散の平均値 は一定であ る か ら 、 光増幅器 3 0 の各 々 の利得を適切 に 設 定す る こ と に よ っ て、 第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の 第 1 の部分 8 1 に お け る 非線形効果 と 波長分散の 比 （ ァ P Z 3 ₂ ) を予め与え ら れた値 X に 設定 す る こ と がで き る 。 伝送路 に つ い て こ の比 X が 与え ら れ る と 、 端局 4 2 に お いて、 D D — D C F 2 4 の各 々 に お け る 非線形係数及 び光パ ワ ー の積 ァ P の分布 と 波長分散 ₂ の分布 と が設定 さ れ る 。 そ し て こ れに よ り 第 1 の光 フ ァ イ バ 4 に お け る 非線形効果 と 波長分散の比 ( 7 P / β 2 ) を第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の第 1 の部分 8 1 に 関す る 比 X に一致 さ せ る こ と がで き る 。 そ の結 果、 シ ス テ ム 中間点 1 6 に お いて波形が元に戻 る のであ る 。

尚、 こ こ で は第 1 の 光 フ ァ イ バ 4 の全長 と 第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の第 1 の部分 8 1 と に 関 し て 一定の比 X が得 ら れ る よ う に シ ス テ ム が設計 さ れて い る が、 例え ば第 】 の部分 8 1 を構成す る 光 フ ァ イ バ 2 8 の各 々 が異な る 波長分散 /3 ₂ を 有 し て い る 場合 に は 、 第 1 の部分 8 1 に は 異 な る 波長分散を有す る 複数の区間が生 じ る ので、 第 1 の光 フ ァ イ バ 4 に つ いて も 本発明 に従 っ て 複数の 区間 に仮想的 に分割 し 、 対応す る 2 つの 区間 に つ い て前述 し た条件を満足 さ せ る こ と に よ っ て、 シ ス テ ム 中 間点 1 6 に お いて波形を元 に戻す こ と 力 <で き る 。

第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の第 2 の部分 8 2 と 第 3 の光 フ ァ イ バ 〗 2 に つ い て も 同 じ よ う に設計す る こ と に よ っ て、 光受信機 1 4 に お いて波形を 元に戻す こ と がで き る 。 図 8 の例で は、 第 2 の 光フ ァ イ バ 8 の第 1 の部分 8 1 と 第 2 の部分 8 2 が同 じ 値の波長分散を有 し て い る と し て ダ イ ア グ ラ ムが示 さ れて い る が、 異 な る 波長分散を 有 し て い る 場合であ っ て も 、 端局 4 4 に お い て 光増幅器 4 0 の利得 と D D - D C F 3 8 の構成 を適切 に設定す る こ と に よ っ て 、 光受信機 1 4 にお い て波形 を元に戻す こ と がで き る 。 こ の よ う に こ の実施形態に よ る と 、 第 2 の光 フ ァ イ ノく' 8 を伝送路 と し て用 い る こ と に よ っ て 波長分散及 び非線形性を補償 し た極めて長距離 な伝送 シ ス テ ム の構築が可能 に な る 。 ま た 、 端 局 4 2 及 び 4 4 に それぞれ位相共役器 6 及 び 1 0 を設 け てお く こ と に よ っ て、 伝送路の途中 に 配置 さ れ る 】 つの位相共役器 も 必要で な い の で シ ス テ ム の保守性が向上す る 。 即 ち 、 一旦海底 に敷設 し た伝送路 に つ いて は保守が極めて困難 で あ る こ と に鑑み、 一般 に複雑 な構成を有す る 位相共役器は伝送路の途中 に設 け た く な い と い う 要求があ る ので あ る が、 本発明 は こ の よ う な 要求を満足す る も のであ る 。

尚、 図 7 の シ ス テ ム にお いて、 シ ス テ ム 中 間 点 1 6 に お け る 波形改善を良好 に す る た め に は 光増幅器 3 0 の 間隔を非線形係数 と 光パ ワ ー の 積の逆数で与え ら れ る 非線形長 よ り も 十分短 く す る こ と が望 ま し い。 同様 に、 光受信機 1 4 に お け る 波形改善を良好 にす る た め は、 光増幅器 3 4 の間隔を非線形長 よ り も 十分 に短 く す る こ と が望 ま し い。 つ ま り 、 光増幅器の間隔を非線 形長 に比べて十分小 さ く す る こ と に よ っ て 、 光 パ ワ ー が全長 に渡 っ て一定 （の平均パ ワ ー ） で あ る と し て扱 う こ と がで き る のであ る 。 こ の場 合、 光 フ ァ イ バ 8 の分散が一定で あ る に も かか わ ら ず、 位相共役器の前後で波長分散及 び非線 形効果の比が一定で あ る と い う 条件が近似的 に 成 り 立つ。

と こ ろ で、 図 7 の シ ス テ ム に お いて は、 複数 の光増幅器が用 い ら れて い る こ と 力、 ら 、 ノ イ ズ が累積す る 。 例え ば、 各光増幅器が E D F Aで あ る 場合 に は、 E D F (エ ル ビ ウ ム ド 一 プ フ ァ イ ノく ） に お い て発生す る A S E ( A m p 】 i f i e d S p o n t a n e o u s E m i s s o n ) に よ る ノ イ ズが累積す る 。

本発明で は、 図 2 に示 さ れ る よ う に 、 信号 ス ぺ ク ト ノレは第 1 の光 フ ァ イ ノく 4 に お いて徐 々 に 広が り 、 第 1 の位相共役器 6 に お い て信号 ス ぺ ク ト ル は一旦周波数軸上で裏返 さ れた後、 第 2 の 光 フ ァ イ バ の 第 1 の部分 8 1 に お い て信号 ス ぺ ク 卜 ノレ は再び徐 々 に 狭 く な り 、 シ ス テ ム 中 間 点 1 6 にお い て信号 ス ぺ ク ト ル は最 も 狭 く な る 従 っ て、 本発明 に お いて は 、 シ ス テ ム 中 間点 1 6 に お い て A S E に よ る ノ ィ ズを 効果的 に 除去 す る こ と がで き る 。

図 9 を参照す る と 、 本発明 の シ ス テ ム に適用 可能な光増幅器が示 さ れて い る 。 光増幅媒体 と し ての E D F 4 6 の第 1 端 に は、 光力 ブ ラ 4 8 を介 し て増幅すべ き ビー ム と レ ー ザ ダ イ ォ 一 ド 5 0 力、 ら の第 1 の ポ ン プ ビ ー ム と が供給 さ れ る E D F 4 6 の第 2 端 に は、 光 力 ブ ラ 5 2 を介 し て レ一ザ ダイ ォ ー ト" 5 4 か ら の第 2 の ポ ン プ ビ 一ムが供給 さ れ る 。 第 1 及 び第 2 の ポ ン プ ビ ー ム に よ つ て ポ ン ピ ン グ さ れて い る E D F 4 6 に 増幅すベ き ビー ムが供給 さ れ る と 、 こ の ビ ー ム は增幅 さ れ、 光 力 プ ラ 5 2 及 び光帯域通過 フ ィ ル 夕 5 6 ¾·通 っ て こ の光増幅器か ら 出 力 さ れ る

E D F 4 6 に お いて発生す る A S E は増幅 さ れ た ビ一ム よ り も 十分広 い帯域を有 し て い る ので 光帯域通過 フ ィ ル 夕 5 6 に よ っ て A S E の大部 分を除去 し て増幅 さ れた ビ ー ム に お け る S Z N の低下を抑え る こ と がで さ る 。

7 の シ ス テ ム にお いて 、 シ ス テ ム 中 間点 1

6 に設 け ら れ る 光増幅器 3 6 に例え ば図 9 に 示 さ れ る 光増幅器を適用 す る 場合 に は、 シ ス テ ム 中 間点 1 6 に お いて は信号 ス ぺ ク ト ルが最 も 狭 く な つ て い る こ と 力、 ら 、 信号 ス ぺ ク ト ルの帯域 幅 よ り も僅か に広 い通過帯域を有す る 光帯域通 過 フ ィ ノレ タ を フ ィ ル タ 5 6 と し て用 い る こ と に よ つ て 、 累積 し た A S E に よ る ノ ィ ズを効果的 に除去す る こ と がで き る

尚、 図 9 の光増幅器では 2 つの レ ー ザ ダ イ ォ ― ド 5 0 及び 5 4 を用 いて E D F 4 6 を ポ ン ピ ン グ し て い る が、 何れ力、一方の レ ー ザ ダ イ ォ ー ドのみ に よ っ て E D F 4 6 を ボ ン ビ ン グ し て も よ い

の よ う に本発明 の望 ま し い実施形態 に よ る と 、 第 2 の光 フ ァ ィ バ 8 に お け る シ ス テ ム 中 間 点 1 6 の近傍 に第 1 の位相共役 ビ一ム の波長 を 含む通過帯域を有 " τ域通過 フ イ ノレ 夕 を設 け て く と に よ つ て、 S ノ Ν の 劣化を効果的 に 防 ぐ こ と がで き る 。

1 0 を参照す る と 、 本発明 の第 2 実施形態 を示す光通信 シ ス テ ム カヽ示 さ れて い る 。 こ の実 施形態 は、 図 1 の基本構成 と 対比 し て、 第 2 の 光 フ ァ ィ バ 8 に お け る シ ス テ ム 中間点 1 6 に 分 岐ュニ ッ 卜 5 8 が設け ら れて い る 点で特徵付け ら れ る 。

光达信機 2 が出力 し た信号 ビ一ム は第 1 の光 フ ァ ィ バ 4 に よ り 位相共役器 6 に供給 さ れ る 。 位相共役器 6 は受け た信号 ビ一ム を位相共役 ビ 一厶 に変換 し て 出 力す る 。 位相共役器 6 が 出力 し た位相共役 ビー ム は第 2 の光 フ ァ ィ バ 8 の第 1 の部分 8 1 に よ り 分岐ュニ ッ ト 5 8 に供給 さ れ る 。 分岐ュニ ッ 卜 5 8 は 、 受け た位相共役 ビ 一ム を第 1 及 び第 2 の分岐 ビー ム に 分岐す る 。 第 1 及 び第 2 の分岐 ビ ー ム は、 そ れぞれ、 第 2 の光 フ ア イ バ 8 の第 2 の部分 8 2 - 1 及 び 8 2

- 2 に よ り 位相共役器 1 0 - 1 及 び 1 0 — 2 に 供給 さ れ る 。 位相共役器 1 0 1 は受け た ίί¾ 1 の 分岐 ビー ム を位相共役 ビー ム に変換 し 、 こ れ を光 フ ァ イ バ (第 3 の光 フ ァ イ バ） 1 2 — 1 に よ り 光受信機 1 4 一 1 へ送 る 。 位相共役器 1 0 一 2 は受け た第 2 の分岐 ビー ム を位相共役 ビ ー ム に 変換 し 、 こ れを光 フ ァ イ バ （第 3 の光 フ ァ イ ノく' ） 1 2 - 2 に よ り 光受信機 1 4 一 2 へ供給 す る 。

光 フ ァ イ バ 4 及び 8 1 のパ ラ メ ー タ 設定、 光 フ ァ イ バ 8 2 一 1 及び 1 2 — 1 の パ ラ メ 一 タ 設 定、 並びに光 フ ア イ バ 8 2 — 2 及 び 1 2 — 2 の パ ラ メ ー タ 設定 は本発明 に従 っ て図 1 に お け る の と 同 じ よ う に な さ れて い る 。

分岐ュニ ッ ト 5 8 は シ ス テ ム 中 間点 1 6 に 設 け ら れてい る ので、 こ の分岐ユニ ッ ト 5 8 に お いて受け た位相共役 ビ ー ム の伝送特性をモ ニ タ リ ン グす る こ と がで き る 。 そ の た め に 、 分岐ュ ニ ッ ト 5 8 に は モ ニ タ 回路 6 0 が付随的 に 設 け ら れて い る 。 図示 は し な いが分岐ュニ ッ 卜 5 8 に光受信機を接続 し て も よ い。

例え ば、 光送信機 2 、 光 フ ァ イ バ 4 及び位相 共役器 6 は第 1 の大陸 に設け ら れ、 位相共役器 1 0 — 1 、 光 フ ア イ バ 1 2 1 及 び光受信機 1 4 — 1 は第 2 の大陸に設け ら れ、 位相共役器 1 0 — 2 、 光 フ ァ ィ バ 1 2 - 2 及び光受信機 1 4 - 2 は第 3 の大陸 に設 け ら れ、 分岐ュニ ッ ト 5 8 及びモ ニ タ 回路 6 0 は こ れ ら の大陸の 間の 島

^ Sx (フ ら れ る 。 分岐ユニ ッ ト 5 8 は正確 に シ ス テ ム 中 間点 1 6 に設け ら れて い な く て も 良 く 、 波形が十分 に 改善 さ れて い る と い う 条件の下 に 分岐ュニ ッ 卜 5 8 は シ ス テ ム 中 間点 1 6 力ヽ り ぁ る 程度離れた位置 に設 け ら れて い て も よ い 。

で は、 本発明 の第 2 実施形態を図 】 の基 本構成に対比 し て説明 し たが、 図 7 の第 1 実施 形態を図 1 0 の第 2 実施形態 に適用 し て も よ い ま た、 図 1 0 で は分岐ュ ニ ッ 卜 5 8 が第 1 及 び 第 2 の分岐 ビ ー ム を 出力 す る と し て い る が、 分 岐ュニ ッ 卜 5 8 が受け た位相共役 ビ ム を 3 以 上の分岐 ビ ム に分岐 し 、 こ れ に対応 し て分岐 ニニ ッ 卜 5 8 の下流側の位相共役器及 び光受信 機を增 a し も よ い

図 1 1 を参照す る と 、 本発明 の第 3 実施形態 が示 さ れて い る o こ で は、 図 1 の基本構成を W D M (波長分割多重） に拡大適用 す る た め に 光マ ルチ プ レ ク サ （ M U X ) 6 2 及 び光デマ ル チ プ レ ク サ （ D E — M U X ) 6 4 が用 い ら れて い る 。

光送信機 2 一 1 n ( n は 1 よ り も 大 き い整数 ) は、 互い に異な る 波長 を有す る 信号 ビ ー ム を そ れぞれ 出力す る 。 信号 ビ ー ム は図 1 の 第 1 の 光 フ ァ ィ バ 4 に そ れぞれ対応す る 光 フ ァ 4 — 1 , …， η に よ っ て光マ ノレチ プ レ ク サ 6 2 に供給 さ れ る 。 光マ ルチ プ レ ク サ 6 2 は、 受 け た信号 ビー ム を波長分割多重 し て W D Μ信 号 ビー ム を 出力す る 。 そ し て こ の W D IV [信号 ビ 一ムが第 1 の位相共役器 6 に供給 さ れ る 。 こ こ で は、 光送信機 2 — 1 , …， η の そ れぞれ に専 用 の光 フ ァ 4 — 1 ， …， η が与え ら れて い る ので、 各波長 チ ャ ネ ル毎 に本発明 に よ る パ ラ メ ー タ の設定が可能であ る 。 即 ち 、 波長 チ ヤ ネ ル に よ つ て非線形係数や波長分散が異な る の で こ の実施形態に よ る と 波長 チ ャ ネ ル毎の厳密な 補償が可能 に な る 。

位相共役器 6 にお いて位相共役変換 さ れ た W D Μ信号 ビー ム は第 2 の光 フ ァ 8 に よ り 第 2 の位相共役器 1 0 に供給 さ れ、 こ こ で更 に位 相共役変換 さ れ る 。 位相共役器 1 0 の 出 力 ビ ー ム は光デマ ルチ プ レ ク サ 6 4 に供給 さ れ る 。 光 デマ ルチ プ レ ク サ 6 4 は受け た ビ ー ム を波長 チ ャ ネ ル毎に分離 し 、 各チ ャ ネ ルの ビー ム は図 1 の第 3 の光 フ ァ イ バ 1 2 に対応す る 光 フ ァ イ バ 1 2 — 1 , …， η に よ っ てそれぞれ光受信機 1 4 — 1 , …， η に供給 さ れ る 。 光 フ ァ 4 一 1 ， …， η の各 々 と 第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の第 1 の部分 8 1 と に つ いてのパ ラ メ ー タ 設定 は 図 1 の基本構成に お け る の と 同 じ ょ う に な さ れて お り 、 第 2 の光 フ バ 8 の第 2 の部分 8 2 と 光 フ ァ 1 2 - 1 , n の各 々 と に つ いての パ ラ メ ー タ 設定 も 図 1 に お け る の と 同 じ よ う に な さ れて い る 。

形で図合の的すこャも 4

こ の実施形態 は、 位相共役器 1 0 が 出 力 し た ビ ー ム を n チ ネ ノレ に分け る た め に、 光 デ マ ルチ プ レ ク サ 6 を用 い て い る が、 1 つの光受 信機を用 い る 場 に は光デマ ル チ プ レ ク サ 6 4 は不要であ る 。 の場合 に は、 光受信機 は n チ ャ ネ ノレ力、 ら 所望 チ ャ ネ ルを選択す る た めの光 学的或 い は電気 な 手段を有 し て い る 。

尚、 第 3 実施 態を図 1 の基本構成 に対比 し て説明 し たが、 7 の第 1 実施形態を第 3 実施 形態 に適用 し て い

図 1 2 を参照 る と 、 本発明の第 4 実施形態 が示 さ れて い る で は、 図 1 の基本構成 と 対比 し て、 光 フ ィ バ 4 8 及 び 1 2 の各 々 の 波長分散 と 逆符号の波長分散を与え る 少 な く と も 1 つの分散補償器 （ D C ) 6 6 が付加的 に設 け ら れて い る 。 図示 さ れた例で は、 分散補償器 6 6 は位相共役器 6 及び 1 0 の間の光 フ ァ イ バ 8 の途中 に 設 け ら れて い る が、 分散補償器 6 6 は光 フ ァ イ ノく 8 の入力端又 は 出 力端 に接続 さ れ て い て も よ い 。 た 、 分散補償器 6 6 は、 光 フ ア イ バ 4 の途中 設 け ら れ若 し く は 入力端若 し く は 出 力端 に接続 さ れ又 は光 フ ァ イ バ 1 2 の途 中 に設 け ら れ若 し く は そ の入力端若 し く は 出力 端 に接続 さ れて いて も よ い。

分散捕償器 6 6 と し て は絶対値が大 き い波長 分散を有す る 分散補償 フ ァ イ バ （ D C F ) を用 い る こ と がで き る 。 光 フ ァ イ バ 4 、 8 及び 1 2 の各 々 の分散が正常分散或い は異常分散の何れ であ る 場合で も 、 D C F か ら な る 分散捕償器 6 6 を用 い る こ と に よ っ て、 そ の長 さ を短 く 抑え る こ と がで き る ので、 分散補償器 6 6 に お け る 損失を小 さ く 抑え る こ と がで き る 。 特 に 、 光 フ ア イ バ 4 、 8 及 び 1 2 の各 々 が正常分散を有 し て い る 場合に は、 分散補償器 6 6 と し て は 1 . 3 〃 m零分散 フ ァ イ バが適 し て い る 。 例 え ば複 数の分散補償器 6 6 を光 フ ァ イ バ 8 の途 中 に設 け る 場合 に は 、 そ の長手方向 に分散補償器 6 6 を均等間隔で設け る の が望 ま し い。

図 1 2 で は図 1 の基本構成に分散補償器 6 6 が付加 さ れて い る が、 本発明の第 〗 乃至第 3 実 施形態 にお い て少な く と も 1 つの分散捕償器を 付加的 に設け て も よ い。

図 1 3 を参照す る と 、 フ ァ イ バ グ レ ー テ ィ ン グ F G を用 い た分散捕償器の構成が示 さ れて い る 。 こ の分散補償器 は図 1 2 の分散捕償器 6 6 と し て、 或い は後述の用 途で用 い る こ と がで き る 。 光パル ス の両縁の波長がそれぞれ ； I , 及 び λ 2 であ る 光パ ル スが光サ ー キ ユ レ 一 夕 O C を 通 っ て フ ァ イ バ グ レ ー テ ィ ン グ F G に供給 さ れ る 。 フ ァ イ バ グ レ ー テ ィ ン グ F G の グ レ ー テ ィ ン グ ピ ッ チ は予 め定め ら れた分布を有 し て お り 、 波長 ； I , の ビ ー ム は光サ 一 キ ユ レ 一 夕 O C に比 較的近 い位置で ブ ラ ッ グ反射 さ れ、 波長 I の ビ 一 ム は比較的遠 い 位置で ブ ラ ッ グ反射 さ れ る 。 こ れに よ り 光パル ス の圧縮が行われ、 フ ァ ィ バ グ レ ー テ ィ ン グ F G 力、 ら の ブ ラ ッ グ反射 ビ ― ム を光サ ー キ ュ レ 一 タ O C を介 し て取 り 出 す こ と に よ っ て、 分散補償を行 う こ と がで き る 。

図 1 4 を参照す る と 、 本発明 の第 5 実施形態 が示 さ れて い る 。 こ こ で は、 図 1 の基本構成 と 対比 し て、 第 1 の光 フ ァ イ バ 4 、 第 1 の位相共 役器 6 、 第 2 の光 フ ァ イ バ 8 、 第 2 の位相共役 器 1 0 及び第 3 の光フ ァ イ ノく 1 2 に そ れぞれ相 当す る 光学要素 を含む光学ュニ ッ 卜 6 8 を更 に 備え た シ ス テ ムが示 さ れて い る 。 光学ュ ニ ッ 卜 6 8 の第 1 端 は 、 図 1 の光受信機 1 4 に対応す る 点 Α に お いて第 3 の光 フ ァ イ バ 1 2 に接続 さ れ、 光学ュニ ッ ト 6 8 の 第 2 端 は光受信機 1 4 ' に接続 さ れ る 。 光学ュ ニ ッ ト 6 8 は、 光 フ ァ ィ バ 4 、 位相共役器 6 、 光 フ ァ イ バ 8 、 位相共 役器 1 0 及 び光 フ ァ イ バ 1 2 に そ れぞれ相 当 す る 光 フ ァ イ バ 4 ' 、 位相共役器 6 ' 、 光 フ ア イ ノく 8 ' 、 位相共役器 1 0 ' 及び光 フ ァ イ バ 1 2 ' を含む。 光学ュニ ッ ト 6 8 は図 1 の シ ス テ ム 中 間点 1 6 に対応す る シ ス テ ム 中 間点 1 6 ' を 有 し て い る 。 図 1 4 の実施形態で は 、 光学要素 6 8 を 1 つだけ示 し て い る が、 点 A と 光受信機 1 4 ' と の間 に光学ュニ ッ ト 6 8 が複数直列 に 設 け ら れて いて も よ い。

こ の実施形態に よ る と 、 図示 さ れた シ ス テ ム の各部分 に つ いて本発明 の条件を適用 す る こ と に よ っ て、 光送信機 2 と 光受信機 1 4 ' と の間 の距離を十分 に伸ばす こ と がで き る 。 ま た 、 シ ス テ ム 中 間点 1 6 及び 1 6 ' 並 びに 点 A に お い て は光信号の波形が元 に戻 っ て い る ので、 こ れ ら の点 に ノ ー ドを設け る こ と に よ っ て、 光信号 の ァ ッ ド / ド ロ ッ プ或 い は光信号波形の モ ニ タ リ ン グを容易 に行 う こ と がで き る 。 ま た、 シ ス テ ム 中間点 1 6 及び 1 6 ' 並びに点 A の 少 な く と も何れかに図 9 の光増幅器の光帯域通過 フ ィ ル タ 5 6 を適用 す る こ と に よ っ て、 A S E に よ る ノ イ ズを効果的 に除去す る こ と がで き る 。

尚、 こ こ で は第 5 実施形態を図 1 の基本構成 に対比 し て説明 し たが、 図 7 の第 1 実施形態を 第 5 実施形態 に適用 し て も よ い 。

図 i 5 を参照す る と 、 本発明 の第 6 実施形態 が示 さ れて い る 。 図 1 1 の第 3 実施形態で は、 図 1 の基本構成を W D M (波長分割多重） に適 用 す る た め に 、 複数の光送信機 2 — 1 , … ， n に対応 し て複数の第 1 の光 フ ァ イ バ 4 - 1 ， … n を設 け 、 複数の光受信機 1 4 一 I ， …， n に 対応 し て複数の第 3 の光 フ ァ イ バ 1 4 一 1 ， … n を設 けて い る 。 こ れに対 し て 、 図 1 5 の第 6 実施形態で は 、 光送信機 2 — 1 , … ， n の直後 に 光マ ルチ プ レ ク サ 6 2 ' を設け 、 光マ ルチ プ レ ク サ 6 2 ' と 第 1 の位相共役器 6 と の 間 に共 通の第 1 の光 フ ァ イ バ 4 を設け て い る 。 ま た 、 光受信機 〗 4 一 1 ， …， n の直前 に 光デマ ルチ プ レ ク サ 6 4 ' を設け 、 第 2 の位相共役器 1 0 と 光 デマ ル チ プ レ ク サ 6 4 ' と の 間 に共通の第 3 の光 フ ァ イ バ 1 2 を設 け て い る 。

光送信機 2 — 1 ， …， n が 出 力 す る 信号 ビ ー ム の波長 は互い に異な る 。 従 っ て、 も し 、 光送 信機 2 — 1 と 光受信機 1 4 一 1 と に 関す る 波長 チ ャ ネ ルに つ いて （ 1 ) 〜 （ 4 ) 式の条件が満 た さ れて い る と すれば、 そ の波長 チ ャ ネ ルに つ い て は シ ス テ ム 中 間点 1 6 にお い て波形が完全 に元 に戻 る が、 他の波長 チ ャ ネ ル に つ いて は厳 密 な 意味で は （ 1 ) ~ ( 4 ) 式を満足す る こ と がで き な いの で、 当 該他の波長 チ ャ ネ ルに つ い て は シ ス テ ム 中 間点 1 6 に お い て波形が完全 に は元に は戾 な い か も し れな い。 し 力、 し 、 本発 明 で は、 シ ス テ ム 中間点 1 6 を 中心 と し て対称 な条件設定を行 ラ こ と に よ っ て、 シ ス テ ム 中間 点 1 6 で波形が完全 に元に戻 ら な い波長 チ ヤ ネ ノレ に つ いて も 受信側で波形を実質的 に完全 に 元 に戻す こ と がで き る

図 1 6 を参照す る と 、 本発明の第 7 実施形態 が示 さ れて い る し こ で は 、 図 1 5 の 第 2 の光 フ ア イ バ 8 の第 2 の部分 8 2 と 、 位相共役器 1 0 と 、 第 3 の光 フ ァ イ ノく 1 2 と が省略 さ れ、 シ ス テ ム 中 間点 】 6 に光デマ ル チ プ レ ク サ 6 4 " が設 け ら れて い る 。 図 1 6 の位相共役器 6 が 3 次の非線形光学媒質を有 し て い る と し た 口 に お け る 分散パ ラ メ 一 夕 の設計例 を説明す る

図 1 7 A に示 さ れ る よ 0 に 、 光送信機 2 一 1 ·■· , n が出力す る 信号 ビ ー ム の波長が そ れぞれ λ _s , , λ S „と し た場合、 位相共役器 6 が 出 力す る 位相共役 ビ 一 ム の波長 ； I C I , " ' ス C„は そ れぞれ、 ポ ン プ光の波長 ス Ρ に対 し て信号 ビ — ム の波長 ス S , . λ s _πと 対称の位置 に配置 さ れ る 。 ち し 、 図 1 6 の シ ス テ ム に お い て 、 位 相共役器 6 の前後の光 フ ァ イ バ 4 及 び第 1 の部 分 8 1 と し て同 じ種類の光 フ ァ ィ バが用 い ら れ て お り 、 そ の フ マ ィ バ力く図 1 7 Α に D , で示 さ れ る よ う に分散パ ラ メ ー タ が波長 に依存 し て変 化す る 特性を有 し て い る と す る と 、 信号 ビ 一 ム が受 け る 波長分散が チ ヤ ネ ル毎 に 異な る ので、 補償が不完全 に な る 力、 も し れな い。 そ こ で 、 図 1 7 A に示 さ れ る 例では 、 波長 I S I » … ， λ S „

—口，

の信 ビ一 ム が伝搬す る 光 フ ア イ バ 4 と し て D , で さ れ る よ う な特性の フ ア イ バを用 い て い る 場 に は、 波長 λ r. I , … ， λ ( ,,の位相共役 ビ - ムが伝搬す る 第 1 の部分 8 1 と し て D = で示 さ れ る よ う に ポ ン プ光の波長 ス に対 し て D , と 対称の特性を有す る よ う な フ ァ ィ バを用 い る のであ る 。 例えば、 第 1 の光 フ ァ ィ バ 4 の分散 傾斜 ( 2 次分散 ； 分散パ ラ メ 一 夕 の波長微分） が正でめ る 場合 に は、 第 1 の部分 8 1 の分散傾 斜を 負にす る ので あ る 。 こ の よ う に し て 、 各 チ ャ ネ ルの信号 ビ一 ムが受け る 波長分散 と 対応す る 位相共役 ビ ー ム が受 け る 波長分散 と が等 し く な る よ う にす し と ょ つ て、 波長分散及 び非 線形性 チ ヤ ネ ル毎に捕償す る こ と がで き る 。

特 、 W D Mが適用 さ れ る 場合 に は、 各 チ ヤ ネ ゾレ つ い て発生す る S Ρ Μだけ で な く 、 チ ャ ネ ノレ間の相互作用 に よ る X Ρ Μ (相互位相 変 調） よ っ て も 波形劣化が生 じ る が、 図 1 7 A に示 さ れ る よ う に分散パ ラ メ 一 夕 を設計す る こ と に よ つ て、 X P Mを補償す る こ と がで さ る o 尚 、 1 6 の実施形態 に D D - D C F を適用 す る 場合 に は、 D D - D C F の各 々 と し て例 え ば 図 1 7 A の も のの特性を縦方向 に シ フ ト し た も の を用 い る こ と がで き る

図 1 7 B に示 さ れ る よ う に 、 分散傾斜がな 、 フ ア イ バを用 い る こ と ち で き る 。 即 ち 、 位相共 役器 6 の前後 に お いて、 光 フ ア イ バ 4 と し て は 分散パ ラ メ 一 タ D 1 が波長 に従 っ て変化 し な い フ ァ イ ノくを用 い る と と ち に 、 第 1 の部分 8 1 と し て は分散パ ラ メ 一 夕 D 2 が波長 に従 つ て変化 し な い フ ア イ ノ を用 い る のでめ る 。 し の よ う に 分散傾斜の な い フ ア イ バを用 い る こ と に よ っ て S P M及 び X P M に よ る 波形劣化だ け でな く 、 チ ャ ネ ル間の F W M を捕償す る こ と がで き る 。 F W Mの発生効率 は各 フ ァ ィ バの分散値 に依存 す る ので、 光 フ ァ ィ バ 4 と 第 1 の部分 8 1 と で 分散パ ラ メ 一 タ を同 じ に す る のが望 ま し い 。 尚 チ ャ ネ ル間の F W Mの発生効率 は偏波依存性を 有 し て い る ので、 図 1 6 の よ う に W D Mが適用 さ れ る 場合 に は、 光送信機 2 一 1 ， … ， n の 各 々 の直後或い は光マ ノレチ プ レ ク サ 6 2 ' の 直後 に偏波 ス ク ラ ン ブ ラ を設 け る のが望 ま し い 。 ま た、 図 1 7 B に示 さ れ る よ う な特性を有す る フ ア イ バを用 いて D D — D C F を構成す る こ と ち で き る 。

図 1 8 A 及 び 1 8 B を参照す る と 、 本発明が 適用 可能 な 光ネ ッ ト ヮ 一 ク が示 さ れて い る 。 図 1 8 A に 示 さ れ る 光不 ッ ト ヮ 一 ク に お い て は 、 3 つの端局 7 0 の 間が それぞれ光 フ ア イ バ に よ り 接続 さ れてお り 、 各光 フ ア イ バの途 中 に は光 信号の ァ ッ ド / ド ロ ッ プの た めの ノ ー ド 7 2 が 設 け ら れて い る 。 タ一 ミ ナ ノレ 7 0 の各 々 は 図 1 の位相共役器 6 又 は 1 0 を有 し てお り 、 光 フ ァ ィ バの各 々 につ い て本発明の条件が満足 さ れ る よ う に し て あ る 。 各 ノ ー K 7 2 は本発明 に従 う シ ス テ ム 中 間点 1 6 ( 図 1 参照 ) に配置 さ れて い る 。 シ ス テ ム 中 間点で は波形が元 に戻 つ て い る の で 、 シ ス テ ム 中間点に ノ ー ド 7 2 を配置す る こ と に よ つ て、 波形の 劣化を考慮す る こ と な し に光信号の ア ツ ド / ド ロ ッ プが可能 に な る 。

図 1 8 A の光 ネ ッ 卜 ヮ ー ク に W D Mが適用 さ れ る 口 に は、 各 タ一 ミ ナ ノレ 7 0 は W D M の チ ャ 不 ノレ (こ位相共役器を有 し て い る こ と が望 ま し い。 こ の よ う に各 タ ー ミ ナ ル 7 0 が複数の位 相共役器を有す る 口 は 、 光信号が タ一 ミ ナ ル 7 0 を通過す る と き に位相共役変換及 び波長 変換がチ ャ ネ ル毎 に行われ る の で 、 各 夕一 ミ ナ ル 7 0 に お いて光信号の分岐や切 り 換え ( ク o ス コ ネ ク ト ) が可能に な る 。

図 1 8 B に 示 さ れ る 光不 ッ ト ワ ー ク に お い て は、 2 つの 夕 一 ミ ナ ノレ 7 0 が幹線上 に配置 さ れ 夕 ― ミ ナ ノレ 7 0 の間 に ノ ー ド 7 2 が設け ら れて い る 。 ま た、 タ ー ミ ナ ノレ 7 0 の各 々 はサ ブ シ ス テ ム 7 4 に接続 さ れて い る 。 サ ブ シ ス テ ム 7 4 の 各 々 は リ ン グ状光 フ ァ イ バネ ッ ト ワ ー ク と そ の途中 に 設け ら れ る 複数の ノ ー ド 7 6 と を有 し て い る

こ の構成に よ る と 、 例え ば幹線ネ ッ 卜 ワ ー ク に W D Mが適用 さ れて い る 場合 に 、 W D M の各 チ ヤ 不 ルを サ ブ シ ス テ ム 7 4 の各 々 に割 り 当 て る こ と で、 比較的低速な L A N ( ロ ー カ ルエ リ ァ ネ ッ ト ワ ー ク ） を容易 に提供す る こ と がで き な 。

図 1 9 を参照す る と 、 本発明 に よ る 光通信 シ ス テ ム の他の基本構成が示 さ れて い る 。 こ の シ ス テ ム は 、 信号 ビ ー ム を 出 力す る 光送信機 1 0 2 と 、 信号 ビー ム を伝送す る た めの第 1 の光 フ ァ イ ノく 1 0 4 と 、 第 1 の光 フ ァ イ ノく 1 0 4 に よ り 伝送 さ れた信号 ビー ム を位相共役 ビ ー ム に変 換 し て出力す る 位相共役器 1 0 6 と 、 位相共役 ビ一ム を伝送す る 第 2 の光 フ ァ イ バ 1 0 8 と 、 第 2 の光 フ ァ イ バ 1 0 8 に よ り 伝送 さ れた位相 共役 ビー ム を受け る 光受信機 1 1 0 と を備え て い る 。

第 1 の光フ ァ イ バ 1 0 4 、 位相共役器 1 0 6 及 び第 2 の光 フ ァ イ バ 1 0 8 を含む光路上 に は 光 フ ァ イ バ 〗 0 4 及 び 1 0 8 の各 々 の波長分散 と 逆符号の波長分散を与え る 少 な く と も 】 つの 分散補償器 1 1 2 が設け ら れて い る 。 図示 さ れ た例で は分散補償器 1 i 2 は第 2 の光フ ァ イ バ 1 0 8 の途中 に設 け ら れて い る が、 分散補償器 1 1 2 は第 1 の光 フ ァ イ バ 1 0 4 の途中 に 設け ら れて いて も よ い。 ま た、 分散補償器 1 ] 2 は 光 フ ァ イ バ 1 0 4 又 は 1 0 8 の端部 に設 け ら れ て いて も よ い。

第 1 の光 フ ァ イ ノく 1 0 4 及 び第 2 の光 フ ア イ バ 1 0 8 の パ ラ メ ー タ 設定 は 、 そ れぞれ、 図 1 の シ ス テ ム に お け る 第 1 の光 フ ァ イ バ 4 及 び第 2 の光 フ ァ イ バ 8 の第 1 の部分 8 1 の パ ラ メ 一 夕 設定 に準 じ て行われ る 。 例 え ば、 第 1 の 光 フ ア イ バ 1 0 4 の波長分散の平均値及 び長 さ の積 は 、 第 2 の 光 フ ァ イ バ 1 0 8 の波長分散の平均 値及び長 さ の積 に実質的 に 一致す る よ う に さ れ る 。 各波長分散の平均値を求め る た め に は 、 分 散補償器 1 1 2 の 分散値を含めて も よ い し 含 め な く て も よ い。

図 1 9 の シ ス テ ム を実施す る 場合、 光 フ ア イ バ 1 0 4 又 は 1 0 8 と し て 、 波長 1 . 5 5 〃 m 帯で最低損失及 び異常分散を与え る シ ン グ ル モ ― ド フ ァ イ バを使用 し た い と い う 要求が あ る 。 そ の理 由 は 、 第 1 に 、 こ の よ う な シ ン グ ル モ ー ド フ ア イ バ力、 ら な る 光 フ ァ イ バ伝送路が既に多 く の地域で敷設 さ れてお り こ れを そ の ま ま 利用 し た い と い う 点 と 、 第 2 に 、 波長 1 . 5 5 〃 m 帯で W D Mを実施す る 場合 に シ ン グ ル モ 一 ド フ ァ ィ バで は比較的大 き な異常分散が生 じ る こ と に よ り X P M及 び F W M に よ る チ ヤ ネ ノレ間 ク 口 ス ト ー ク が生 じ に く い と い う 点 と に基づ く 。

分散補償器 1 1 2 が無い場合、 光 フ ァ イ バ 1 0 4 を端局内 に 設け 、 光 フ ァ イ バ 1 0 8 を伝送 路 と し て使用 し よ う と す る と 、 光 フ ァ イ バ 1 0 4 を比較的短 く す る 必要があ る ので、 例 え ば光 フ ァ イ ノく 1 0 8 の分散パ ラ メ 一 夕 力く + 1 8 p s / k m / n m であ る場合 に 、 光 フ ァ イ バ 1 0 4 の分散パ ラ メ 一 夕 を そ れよ り 大 き な値 にす る 必 要があ る のであ る が、 現状で は こ の よ う な大 き な 異常分散を与え る 光 フ ァ イ バ は入手困難であ る 力、 ら 、 シ ス テ ムが制限 さ れて し ま う 。 こ れ に 対 し て、 図 1 9 の よ う に分散補償器 1 1 2 を用 い る こ と に よ っ て、 光 フ ァ イ バ 1 0 8 の総分散 を小 さ く す る こ と がで き る ので、 光フ ァ イ バ 1 0 8 の分散パ ラ メ — 夕 と 同等の分散パ ラ メ ー タ を有す る 光 フ ア イ バ 1 0 4 の使用 が可能 に な る ので あ る 。

図示 さ れた例で は、 分散補償器 1 1 2 は 1 つ だけ 設 け ら れて い る が、 複数の 分散補償器を長 手方向 に例え ば均等 に配置す る こ と に よ つ て、 本発明の条件の設定を容易 に行 う こ と がで き る よ う に な る

尚 、 光 フ ア イ ハ 1 0 4 及 び 1 0 8 が異常分散 を与え る シ ン グノレ モ — ド フ ァ ィ バで あ る 場八 ί は 、 分散補償器 1 1 2 と し て は正常分散を与え る 光 フ ァ ィ バを用 い る こ と がで き る 。 ま た 、 図 1 3 に よ り 説明 し た フ ァ イ バ グ レ 一 テ ィ ン グを 用 い た分散補償器を用 い る し と も で き る 。

以下、 本発明の付加的 な説明 を行 本発明 を実施す る 場合、 最 も単純に は、 図 2 並 びに ( 2 2 ) 及 び （ 2 3 ) 式力、 ら 明 ら かな よ う 、 位相共役器の前後 に お け る 総分散及 び Z又 は総 非線形効果が そ れぞれ等 し く 設定 さ れ る 。 ( 2 2 ) 及 び （ 2 3 ) 式 に お いて は、 D , 及 び 7 ,

( j = 1 ， 2 ) を定数 と し て扱 っ て い る が、 実 際の パ ラ メ — タ 設定で は、 分散値及 び非線形係 数は フ ァ ィ バの位置 に よ り 異な る 値を示す力、 ら 正確を期すた め に は こ れ ら の平均値が採用 さ れ る 。

( 2 2 ) 及 び （ 2 3 ) 式に よ る 捕償 は 、 非線 形効果が余 り 大 き く な い場合 に成 り 立つ近似で あ る 。 具体的 は 、 光 フ ァ ィ バの長 さ 或い は光增 幅器 に よ る 中継間隔が光 フ ア イ バの非線形長 に 比べて十分短 い場合 に有効な近似で あ る 。 例 え 一 5 ば、 非線形係数が 2 . 6 W— ' k m — ¹であ る 通常 の D S F (分散 シ フ ト フ ァ イ バ） に よ り 平均 ピ ー ク パ ワ ー + 5 d B mの信号光を伝送す る 場合 を考え る と 、 非線形長 は 1 2 1 . 6 k m と な る 従 っ て、 1 0 0 k m程度 よ り も 短 い光 フ ァ イ バ 長或い は光増幅器 に よ る 中継間隔で あれば、 上 述の近似 に よ り 波長分散及び非線形効果 を補償 す る こ と がで き る こ と に な る 。

し 力、 し、 パ ワ ー が更 に 高 く な る と 、 光 フ ア イ バの損失に よ る 位相共役器前後の光パ ワ ー 分布 の非対称性に よ り 捕償に 限界が出 る 。 こ の よ う な場合 に は、 本発明 に従 っ て （ 2 0 ) 及 び （ 2 1 ) 式の条件を満足 さ せ る こ と に よ っ て 、 波長 分散及 び非線形効果に よ る 波形歪みを補償す る こ と がで き る 。

一般的 に は伝送路 に は損失があ る た め、 （ 2 0 ) 及び （ 2 1 ) 式を満足す る た め に は、 何 ら かの損失補償効果を与え る 必要があ る 。 こ れに は い く つかの方法が考え ら れ る 。 第 1 に 、 伝送 路 と し て分布定数的 な 利得媒質を用 い る こ と で あ る 。 ラ マ ン増幅器や E D F を用 い た イ ン ラ イ ン型の増幅器等が挙げ ら れ る 。 第 2 に 、 非線形 効果 と 分散値の比を制御す る こ と であ る 。 損失 に よ っ て非線形効果が伝送路 に沿 つ て減少す る こ と を補償す る た め に は、 伝送路 に沿 つ て分散 を小 さ く し て い く か或い は非線形効果を 大 き く し て い け ばよ い。 分散の値を変ィヒ さ せ る こ と は 、 光 フ ァ イ バの設計 に よ り 可能であ り 、 有望であ る 。 例え ば、 分散 シ フ ト フ ァ イ バ （ D S F ) の 零分散波長を変化 さ せ る こ と や、 フ ァ イ バ の コ ァ 及 び ク ラ ッ ド間の比屈折率差或 い は フ ア イ バ の コ ア径を 変え る こ と に よ り 、 分散の値を変化 さ せ る こ と がで き る 。 一方、 非線形効果を変化 さ せ る こ と は、 非線形屈折率を変化 さ せ た り 光 パ ワ ー を変ィヒ さ せ る こ と に よ り 可能で あ る 。

損失の あ る 伝送路 に沿 っ て光強度を大 き く す る に は、 フ ァ イ バ の有効 コ ア 断面積 A , を フ ア イ バの長手方向 に沿 っ て次第 に 小 さ く すれば よ い。 例え ば、 モ ー ド フ ィ ー ル ド径 （ M F D ) が半分に な れば、 光強度 は約 4 倍 に な る 。 従 つ て、 6 d B 程度の損失は こ れだ け で補償可能で あ る 。 も っ と 大 き な損失 に対 し て は更 に M F D を小 さ く す る 必要があ る が、 余 り M F D を小 さ く し 過 ぎ る と それ に よ り 損失が増えて し ま い逆 効果 と な る 。 現実的 な M F D の最小値 は 3 〃 m 程度であ ろ う 。 1 . 3 m零分散 S M F ( シ ン グノレ モ ー ド フ ァ イ ノく） の M F D が約 1 0 〃 m 、 1 . 5 5 // m零分散 D S F (分散 シ フ ト フ ア イ バ） の そ れが約 8 〃 mで あ る こ と を考慮す る と 、 M F D だ け で対応可能 な損失は S M F で約 1 0 d B 、 D S F で は約 8 d B と い つ こ と な る 。 更 に大 き な損失があ る場合 に は、 M F D を小 さ く す る と 共 に分散の値を小 さ く す る こ と が考 え ら れ る 。 例え ば、 分散の値を半分にで き れば 更 に 3 d B の損失の あ る 場合で も 分散 と 非線形 効果 と の比を位相共役器 に対 し て対称にす る こ と が可能で あ る 。 近年開発が進 め ら れて い る 分 散補償 フ ァ ィ バ （ D C F ) に お い て は、 分散値 を約 — 1 2 0 p s Z π m / k m 力、 ら ー 1 0 p s / n m / k m程度の範囲で変化 さ せ る こ と が可 能で あ り 、 し 力、 も M F D を 5 m以下 にす る こ と も で き る 。 従 っ て、 分散値の異 な る 複数の D C F を例え ば ス プ ラ イ シ ン グに よ り 力 ス ケ ー ド 接 ikす る し と に よ っ て、 1 0 d B 程度の損失の 補償が可能 と な る 。

伝送路 （例 え ば図 7 の光 フ ァ イ バ 8 の第 1 の 部分 8 1 ) の平均分散力く — 0 . 5 p & / n m / k mで め る と す る と 、 補償 フ ァ イ バ （例 え ば図 7 の第 1 の光 フ ァ イ バ 4 ) の平均分散を 一 5 0 p s / n m Z k m に す る こ と に よ り 、 伝送路の 1 / 1 0 0 の長 さ の補償 フ ァ イ ノく に よ り シ ス テ ム を構築可能で あ る 。 こ の場合、 例え ば補償 フ ア イ バの損失力 < 0 . 4 d B Z k m であ れば、 分 散値の絶対値を 0 . 4 d B Z k m の割合で小 さ く し て い く こ と に よ り 、 補償条件を実現す る こ と がで き る 。 伝送路の全長が 2 0 0 0 k m であ メロ' に は 2 0 k m の補償 フ ァ ィ バ を用 い る こ と に な り 、 そ の際の分散値の差 は 8 d B で あ る 尚、 補償 フ ァ ィ バ内 の光強度 も 伝送路 に お け る 光強度の 1 0 0 倍程度に す る 必要があ る が、 例 え ば捕償 フ ァ ィ バの M F D が m で あれば光 パ ワ ー と し て は 2 5 倍程度で済む こ と に な る 。

光増幅器を用 い た長距離伝送 に いて は、 伝 送路 と し て正常分散 フ ァ ィ バを用 い る こ と が光 増幅器の雑音光に よ る 非線形歪み を低減す る 上 で よ い こ と が分か つ て い る 。 従 つ て 、 上述の D C F を用 い た シ ス テ ム構成は有望で あ る 。

図 6 の位相共役 2§に お いて 、 非線形光学媒質 と し て用 レヽ ら れ る 光 フ ァ ィ バ 1 8 に 供給 さ れ る 信号光若 し く は ポ ン プ光又 は光 フ ア イ バ 1 8 に お い て発生す る 位相共役光のパ ヮ 一が光 フ ア イ バ 1 8 に お け る 導 ブ リ ュ ア ン散乱 （ S B S ) の閾値を越え る と 、 信号光力ヽ ら位相共役光への 変換効率が小 さ く な る 。 S B S の影響を抑圧す る た め に は、 信号光及 びポ ン プ光の少 な く と も 何れか一方に周波数変調又 は位相変調を掛 け れ ばよ い 。 そ の 際の 変調速度 は数 1 0 0 k H z 程 度で十分であ Ό 、 こ の変調速度 はィ s 光に お け る 変調速度よ 一般 に十分 に低い ので、 S B S を抑圧す る た めの変調 に よ り 伝送特性が 劣化 す る 恐れは な い。

通常の D S F (分散 シ フ ト フ ァ イ バ） の非線 形係数 ァ は 2 . 6 W— ¹ k m '程度 と 小 さ い ので 位相共役光を発生 さ せ る た めの非線形光学媒質 例 え ば図 6 の光 フ ア イ バ 1 8 と し て通常の D S F を用 い る 場合 に十分 な 変換効率を得 る た め に は、 フ ァ イ バ長 を 1 0 k m以上 にす る こ と が要 求 さ れ る 。 従 っ て、 フ ァ イ バ長 を短 く す る の に 十分大 き な非線形係数 ァ を有す る D S F の提供 が要望 さ れて い る ので あ る 。 位相共役光を発生 さ せ る た めの非線形光学媒質 と し て使用 さ れ る D S F の長 さ を短 く す る こ と がで き る と すれば そ の零分散波長を 高精度 に管理す る こ と がで き 従 っ て ポ ン プ光の波長 を D S F の零分散波長 に 正確 に 一致 さ せ る のが容易 に な り 、 そ の結果広 い変換帯域を得 る こ と がで き る 。 こ こ で、 変換 帯域は、 あ る パ ワ ー の位相共役光が得 ら れ る 条 件下 に お け る ポ ン プ光及 び信号光の最大の離調 波長 （離調周波数） と し て定義 さ れ る 。

( 6 ) 式に よ り 定義 さ れ る 非線形係数 ァ を大 き く す る た めに は、 非線形屈折率 n ₂ を大 き く し 或い は有効 コ ア 断面積 A 。 _{l f} に対応す る モ ー ド フ ィ 一 ノレ ド径 （ M F D ) を小 さ く す る こ と 力く 有効で あ る 。 非線形屈折率 n を大 き く す る た め に は 、 例 え ば、 ク ラ ッ ド に フ ッ 素等を ド ー プ し或い は コ ア 问濃度の G e 0 2 を ド一プすれ ばよ い コ ァ に G e 0 2 を 2 5 乃 至 3 0 m 0 1 % ド ― プす る こ と に よ つ て 、 非線形屈折率 η , と し て 5 X 1 0 ^{2 0} m ² W以上の大 き な値が 得 ら れて い る (通常の シ カ フ ァ ィ バで は約 3

2 X 1 0 ^{2 0} m ² / W ) M F D を小 さ く す る こ と は、 比屈折率差 Δ 又 は コ ア の形状の nX 十 に よ り 可能であ る 。 こ の よ ラ な D S F の設計 は D C F (分散補償 フ ア イ バ ) の場合 と 同様であ る 例え ば、 コ ァ に G e 0 2 を 2 5 乃至 3 0 m o 1 % ド一プ し 、 且つ、 比屈折率差 Δ を 2 . 5 乃至

3 . 0 /^ に ¾x定す る こ と よ っ て m よ り も 小 さ な M F D の値が得 ら れて い る れ ら の 総合効果 と し て、 1 5 W k m ¹以上の大 き な 非線形 ί糸数 Ί の値が得 ら れて い る

他 に重要な 要素 と し て こ の よ う な 大 き な値 の非線形係数 を提供す る D S F が ポ ン プ帯域 に含 ま れ る 零分散波長を有す る ベ き であ る こ と が挙げ ら れ る o S-分散波 と ボ ン プ帯域 と の こ の よ う な一致性は 、 フ ァ ィ ^7 メ ー タ (例え ば比屈折率差 Δ 及 び M F D ) を 次の よ う に し て 設定す る こ と に よ り 可能であ る 。 通常の光 フ ァ ィ バ に お いて は、 M F D を一定 に し た条件で比 屈折率差 Δ を大 き く す る と 、 分散値 は正常分散 領域で大 き く な る 。 位相 dth役器 に よ る 前置補償 或 い は後置補償に用 い ら れ る 前述の よ う な D D 一 D C F は こ の よ う な原理 に よ り 実現す る も の で あ る 。 一方、 コ ア 径を大 き く す る と 分散 は減 少 し 、 ァ 径を小 さ く す る と 分散は大 き く な る 従 つ て、 M F D を ポ ン プ帯域 に適合す る あ る 値 に ax.定 し た後 に 、 零分散波長が ポ ン プ光の予め

6

定 め ら れた値に一致す る よ う に コ ア 径を調節す

3

と に よ っ て、 ポ ン プ光 に対す る 零分散が得 ら れ る 。

長 ささ Lし 、 損失 の光 フ ァ イ バ にお け る 変換効 率 は

exp { - a L ) ( r Ρ ι> L ) (24)

で近似す る こ と がで き る 。 こ こ で、 P P は平均 ポ ン プ光パ ワ ー であ る 。 従 っ て、 非線形係数 ァ 力く 1 5 W— ¹ k m ¹の フ ア イ バ は通常の D S F に 比べて 2 . 6 Z 1 5 ^ 1 / 5 . 7 程度の 長 さ で 同 じ 変換効率を達成可能であ る 。 通常の D S F に あ っ て は、 十分大 き な 変換効率を得 る た め に は前述の よ う に 1 0 k m程度の長 さ が必要であ る の に対 し て、 こ の よ う に 大 き な非線形係数 ァ を有す る フ ァ イ バ に あ っ て は、 1 乃至 2 k m 程 度の長 さ で同様の変換効率を得 る こ と がで き る 実際 に は、 フ ァ イ バ長が短 く な る 分損失 も 小 さ く な る ので、 同 じ 変換効率を得 る た め に更 に フ マ ィ ノく長を短 く す る こ と が ^ さ o の よ う な 短い長 さ の D S F に お いて は、 零分散波長の制 御性が良 く な り 、 従 つ て、 ポ ン プ光の波長 を零 分散波長 に正確 に一致 さ せ る こ と がで き 、 広 い 変換帯域を得 る こ と がで き る 。 更 に 、 数 k m の フ ア イ バ長であ れば、 偏波面保存能力が確保 さ れて い る ので、 こ の よ う な D S F の使用 は 、 高 い 変換効率及 び広 い変換帯域を達成 し 偏波依存 性を排除す る 上で極めて有効であ る 。

光 フ を用 い て四 光波混合を有効 に発生 さ せ る た め に は、 信号光、 ポ ン プ光及 び位相共 役光の位相を整合 さ せ る こ と が重要であ る ₀ 1 相不整合量 厶 k は 次の よ う に近似 さ れ Ό 厶 k = δ ω ¹ ( ω ,. ) 4- 2 r Ρ ,. … （ 2 5 ) こ こ に 、 β 2 ( ω ρ ) は ポ ン プ光周波数 ω に お け る 波長分散で あ り 、 ά ω は信号光及 びボ ン プ光の 周波数差であ る 。 特別大 き な パ ワ ー （例 え ば 1 0 0 m W以上） の ポ ン プ光を用 い な い 限 り 、 （ 2 5 ) 式の第 2 項 は第 1 項 に比べて十分 小 さ い ので こ れを無視す る こ と がで き る 。 従 つ て、 位相整合 （ Δ k を 限 り な く 0 に近付け る こ と ） は 、 ポ ン プ光の波長 を フ ァ イ バの零分散波 長 に一致 さ せ る こ と に よ り 得 ら れ る 。 し 力、 し 、 実際の フ ァ イ バ に お いて は、 零分散波長が長手 方向 に ば ら つ いて い る ので、 位相整合条件を フ ア イ バ全長 に渡 つ て保つ こ と が容易 で は な い。

こ の よ う に、 位相共役光を発生す る た めの非 線形光学媒質 と し て光 フ ァ イ ノくを有 し て い る 装 置 に お いて は、 変換帯域は光 フ ァ イ バの分散 に よ り 制限 さ れ る 。 従 っ て、 光 フ ァ イ バの長手方 向 の分散が完全 に制御 さ れ、 例え ば全長 （正確 に は非線形長） に渡 り 唯一の零分散波長 を有す る 光 フ ア イ バが作 ら れた と すれば、 ポ ン プ光波 長を その零分散波長 に合わせ る こ と に よ り 、 事 実上無限大の （分散傾斜が直線上であ る 範囲内 で制限の な い程広 い） 変換帯域が得 ら れ る 。 し 力、 し 、 実際に は、 光 フ ァ イ バの製造技術上の 問 題に よ り 零分散波長が長手方向 に ば ら つ く た め 位相整合条件が理想状態か らずれ、 こ れに よ り 変換帯域が制限 さ L

し 力、 し 、 こ の よ う な場合であ っ て も 、 光 フ ァ ィ バを切断 し て複数の小区間 に分割 し 、 零分散 波長 の似て い る 区間同士を ス プ ラ イ ス等 に よ り 繋 ぎ合わせて い く (当初の フ ァ イ バ端力、 ら 数え た順番 と は違 う 順番で） こ と に よ り 、 全長 に お け る 平均分散 は 同 じ で あ る に も 関わ ら ず、 広 い 変換帯域を有す る 位相共役器を提供す る の に適 し た光 フ ァ イ バを得 る こ と がで き る 。

或 い は ま た、 十分広 い 変換帯域を得 る の に必 要 な程度 に 高精度な分散制御が可能な長 さ (例 え ば数 1 0 0 m以下） の フ ァ イ ノくを予め多 数用 意 し てお き 、 所要の零分散波長の も の を組み合 わせて ス プ ラ イ ス し て所要の変換効率を得 る の に必要 な長 さ の フ ア イ バを得、 こ れを用 い て位 相共役器を提供す る こ と に よ っ て、 広 い 変換帯 域を得 る こ と 力 で き る

こ の よ う に し て変換 ¾ "域を拡大す る 場合 に は 非線形光学媒質の ポ ン プ光入力端の近 く で ポ ン プ光の パ ヮ 一が高 い ので、 ポ ン プ光入力端の近 く に 零分散波長の小 さ い部分或 い は零分散波長 の ば ら つ き が小 さ い部分を集め る こ と が有効で あ る 。 ま た 、 必要 に応 じ て順次分割数を增や し た り 、 ポ ン プ光入力端力、 ら 離れ た位置で比較的 分散値の大 き な と こ ろ で は 、 分散値の正負 を父 互に配置す る 等 に よ り 適切 に組み合わせ る こ と に よ つ て、 更 に変換帯域を拡大す る こ と がで き る

光 フ ア イ バを分割す る に 際 し て各区間 を どの 程度短 く すれば十分か否かの 目 安 と し て は 、 例 え ば、 非線形長を基準 に すればよ い 。 非線形効 果の補償 に お け る の と 同様、 非線形長 に比べて 十分短 ぃ フ ア イ バ内での F W M ( 四 光波混合） にお い て は、 位相整合 は そ の フ ア イ バの平均分 散値 に依存す る と 考え る こ と がで き る 。 一例 と し て、 非線形係数 ァ 力く 2 . 6 W — ' k m 'の フ ァ ィ バで 3 0 m W程度の ポ ン プ光パ ヮ一を用 い た F W M にお い て は、 非線形長 は 1 2 . 8 k m程 度 に な る 力、 ら 、 そ の 1 / 1 0 程度、 即 ち 1 k m 程度力く 1 つの 目 安 と な る 。 他の例 と し て は、 非 線形係数 ァ が 1 5 W — ' k m ¹の フ ァ ィ バで 3 0 m W程度の ポ ン プ光パ ワ ー を用 い た F W M に お いて は、 非線形長 は 2 . 2 k m程度 に な る カヽ ら そ の 1 / 1 0 程度、 即 ち 2 0 0 mが 1 つ の 目 安 と な ろ う 。 何れに し て も 、 非線形長 に比べて十 分短 い フ ア イ バの平均零分散波長 を測定 し 、 ほ ぼ同 じ 値の も のを組み合わせて所要の変換効率 を有す る 非線形光学媒質 を提供すれば、 広 い変 換帯域の位相共役器を得 る こ と がで き る 。

こ の よ う に、 本発明 に よ る と 、 位相共役光を 発生す る た めの非線形光学媒質を有す る 装置 を 製造す る た めの第 1 の方法が提供 さ れ る 。 こ の 方法で は、 ま ず、 光 フ ァ イ バが切断 さ れて複数 の 区間 に分割 さ れ、 次 い で、 非線形光学媒質 を 用 い た非縮退四光波混合 にお け る 変換帯域が最 大 に な る よ う に複数の 区間が並べ替え ら れて繫 ぎ合わ さ れ る こ と に よ り 非線形光学媒質が提供 さ れ る 。 こ の非線形光学媒質 に ボ ン プ光及 び信 号光を供給す る こ と に よ っ て 、 位相共役光が発 生す る 。 信号光か ら位相共役光への変換帯域 は 十分に広 く な つ て い る ので、 例え ば信号光 と し て、 異 な る 波長 を有す る 複数の光信号を波長分 割多重 し て な る W D M信号光が用 い ら れて い る 場合 に 、 複数の光信号は一括 し て位相共役光 (複数の位相共役光信号） に変換 さ れ る 。

望 ま し く は、 複数の区間の各 々 の分散値 （例 え ばポ ン プ光に対す る 分散値） が測定 さ れ、 非 線形光学媒質 に ポ ン プ光を入力 す る と き の 入力 端に近 い側 に比較的分散値の小 さ い 区間 が配置 さ れ る よ う に複数の区間が並べ替え ら れ る 。 こ れに よ り 、 ポ ン プ光の パ ワ ー が高 い部分で効果 的 に位相整合条件を得 る こ と がで き る ので、 変 換帯域が効果的 に拡大 さ れる 。

望 ま し く は、 複数の区間の 少 な く と も 一部 は 分散値の正負が交互 に な る よ う に繋 ぎ合わ さ れ る 。 こ れ に よ り 、 光 フ ァ イ バの各部分の平均分 散を小 さ く 抑え る こ と がで き る ので、 変換帯域 の効果的 な拡大が可能 に な る 。

ま た、 本発明 に よ る と 、 位相共役光を発生す る た めの非線形光学媒質を有す る 装置 を製造す る た めの第 2 の方法が提供 さ れ る 。 こ の方法で は、 ま ず、 光 フ ァ イ バが切断 さ れて複数の区間 に分割 さ れ、 次 いで、 複数の 区間の各 々 の分散 値 （例え ばポ ン プ光に対す る 分散値） が測定 さ れ、 そ の後、 非線形光学媒質を用 い た非縮退四 光波混合 に よ る 所要の変換帯域を得 る の に十分 小 さ い分散値を有す る 区間だけ が選ばれて繋 ぎ 合わ さ れ る こ と に よ り 非線形光学媒質が得 ら れ る 。 こ の第 2 の方法 に よ り 得 ら れた非線形光学 媒質を用 いて位相共役器を構成 し た場合 に も 、 広 い変換帯域が得 ら れて い る の で、 W D M信号 光の一括変換が可能であ る 。

本発明 に よ る 第 1 及び第 2 の方法の各 々 に お い て は、 最初 に光 フ ア イ バが切断 さ れて複数の 区間 に分割 さ れ る が、 本発明 は こ れに限定 さ れ な い。 例えば、 次の よ う に必要 に応 じ て光 フ ァ ィ バを切断す る こ と も で き る 。

即 ち 、 本発明 に よ る と 、 位相共役光を発生す る た めの非線形光学媒質 を有す る 装置を製造す る た めの第 3 の方法が提供 さ れ る 。 こ の方法で は、 ま ず、 光 フ ァ ィ バの零分散波長の偏差が測 定 さ れ、 次 いで、 測定 さ れた偏差が予め定め ら れた範囲を越えて い る 場合 に光 フ ア イ バが切断 さ れ切断 さ れた各 フ ア イ バの零分散波長の偏差 が予め定め ら れた範囲 内 に入 る よ う に さ れ、 そ の後、 ポ ン プ光の波長 に実質的 に等 し い零分散 波長 を有す る 光フ ア イ バ又 は切断 さ れた フ ア イ バが選ばれて、 選ばれた フ ァ イ バを繋 ぎ合わせ る こ と に よ り 非線形光学媒質が得 ら れ る 。

零分散波長 の偏差の測定 は 、 例え ば、 零分散 波長 に従 っ て四光波混合の発生効率が異 な る こ と を用 い て行 う こ と がで き る 。 一般 に 、 波長分 散は群速度の波長依存性を測定す る こ と に よ り 求め る こ と がで き る ので あ る が、 上述の よ う に 四光波混合の位相整合 は ポ ン プ光波長 と 零分散 波長 と がー致す る と き に最良の条件 と な る ので 零分散波長 は、 ポ ン プ光 と 信号光の波長差を例 え ば 1 0 〜 2 0 n m程度の比較的大 き な 一定の 値に し た状態で ポ ン プ光波長 に対す る 四光波混 合 （位相共役光） の発生効率を測定 し 、 最大の 発生効率を与え る ポ ン プ光波長 と し て求 め る こ と がで き る 。 ま た 、 四光波混合の発生効率 は ポ ン プ光の強度の二乗 に比例す る 。 従 っ て、 零分 散波長が光 フ ア イ バの長手方向 に変化 し て い る 場合、 一般的 に は 、 信号光及 び励起光を光 フ ァ ィ バの一方の端面か ら 入力 し た場合 と 他方の端 面か ら 入力 し た場合 と で異 な る 零分散波長が測 定 さ れ る 。 従 っ て、 こ れ ら 2 つの零分散波長の 測定値 に基づ い て そ の光 フ ァ ィ バの零分散波長 の偏差を求め る こ と がで き る 。 具体的 に は 次の 通 り で あ る 。

図 2 0 を参照す る と 、 零分散波長の偏差が小 さ い非線形光学媒質の製造 プ ロ セ ス 1 2 0 が示 さ れて い る 。 ス テ ツ プ 1 2 2 にお いて は 、 零分 散波長の許容範囲 Δ λ 0 が決定 さ れ る 。 範囲 Δ λ 0 は、 所要の変換帯域か ら シ ス テ ムの要求特 性 と し て決定す る こ と がで き 、 そ の具体的 な値 は例え ば 2 n mであ る 。 次 いで ス テ ッ プ 1 2 4 で は、 零分散波長の偏差 ス が測定 さ れ る 。 例 えば、 光 フ ァ イ バ F 1 が与え ら れ る と 、 前述の 四光波混合の発生効率 に よ り 、 信号光及 び励起 光を光フ ァ イ バ F 1 の第 1 端か ら 入力 し た場合 に得 ら れ る 零分散波長 ； Ι _{η ι} と 、 光 フ ァ イ バ F 1 の第 2 端か ら信号光及びポ ン プ光を 入力 し た場 合 に得 ら れ る 零分散波長 λ _{η 2}と が測定 さ れ る 。 こ の場合、 i ス D i — λ _{0 2} I を以て零分散波長の 偏差 5 λ の代替値 と す る こ と がで き る 。

続 い て ス テ ッ プ 1 2 6 で は 、 偏差 5 ス が範囲 厶 _η よ り も 小 さ い か否かが判断 さ れ る 。 こ こ では 、 5 ス ≥ Δ λ 0 であ る と して先の フ ロ ー を 説明す る と 、 ス テ ツ プ 1 2 8 では、 光 フ ァ イ バ F 1 が切断に よ り 光 フ ァ イ バ F 1 Α 及び F 1 Β に二分割 さ れ る 。 ス テ ツ プ 1 2 8 の後 ス テ ッ プ 1 4 に戻 り 、 光 フ ア イ バ F 1 A 及 び F 1 B の 各 々 に つ いて偏差 5 λ が測定 さ れ、 各測定値 に つ いて ス テ ッ プ 1 2 6 で判断がな さ れ る 。 こ こ で は、 各偏差 δ λ が Δ λ 0 よ り 小 さ い と す る と こ の フ ロ ー は終了す る 。 尚 、 ス テ ッ プ 1 2 8 に - 1 2 - お け る 光 フ ァ イ バ F 1 の切断点 は任意であ り 、 従 っ て、 光 フ ァ イ バ F 1 A 及 び F 1 B の長 さ は 等 し い力、 も し れな い し 異 な る 力、 も し れな い。

上述の説明 で は 、 ス テ ッ プ 1 2 4 及 び 1 2 6 力く繰 り 返 さ れて い る 力く、 ス テ ッ プ 1 2 4 及 び 1

2 6 は繰 り 返 さ れ な い 力、 も し れな い し 更 に多 く 繰 り 返 さ れ る か も し れな い。 例 え ば、 零分散波 長 の偏差が小 さ い光 フ ア イ バ F 2 が与え ら れ た 場合に は、 ス テ ッ プ 1 2 6 の 1 回 目 の判断で条 件が満 た さ れ、 こ の場合 に は光 フ ァ イ バ F 2 は 切断 さ れな い。 一方、 零分散波長が長手方向 に 大 き く ば ら つ いて い る 光 フ ァ イ バ F 3 が与え ら れ る と 、 光 フ ァ イ バ F 3 は最初の ス テ ッ プ 1 2 8 で光 フ ァ イ バ F 3 A 及 び F 3 B に 分割 さ れ、 2 度 目 の判断 ス テ ッ プ 1 2 6 で光フ ァ イ バ F 3

A は条件を満足す る も の の光 フ ァ イ バ F 3 B 力く 条件を満足 し な い場合 に は 、 2 度 目 の ス テ ッ プ 1 2 8 に お いて光 フ ァ F 3 B 力く光 フ ァ F 3 B 1 及び F 3 B 2 に分割 さ れて こ の フ ロ ー が終了 す る 力、 も し れな い。 こ の場合、 オ リ ジ ナ ルの光 フ ァ < F 3 力、 ら 3 つ の光 フ ァ イ バ F 3 A ， F 3 B 1 及 び F 3 B 2 力く得 ら れてお り 、 各 フ ア イ バの零分散波長の偏差 は許容範囲 Δ ス „ よ り も 小 さ く な つ て い る こ と と な る 。

こ の よ う に し て得 ら れた複数の光 フ ァ イ バ'片 (光 フ ァ イ バ F 1 A , F I B , 〜 ） を零分散波 長の値毎 に整理 し てお き 、 四光波混合の た めの ポ ン プ光の波長 に 実質的 に等 し い零分散波長 を 有す る 光 フ ア イ バ片 を選んで繫 ぎ合わせて所要 の変換効率を得 る こ と がで き る 長 さ にす る こ と に よ っ て、 長手方向 お け る 零分散波長のば ら つ き が極めて小 さ い非線形光学媒質 を得 る こ と 力く で き る 。 こ の非線形光学媒質 を用 い て位相共役 器を構成す る こ と に よ っ て、 広 い変換帯域を得 る こ と 力〈で き る 。

零分散波長 λ ！及び I ₂の値が ほ ぼ一致 し て い る と し て も 、 零分散波長の長手方向の バ ラ ッ キが大 き い光 フ ァ イ バ も 想定 さ れ る 。 例 え ば、 零分散波長の長手方向 の分布が光 フ ァ ィ バの長 手方向の 中央 に対 し て対称な場合であ る 。 こ の よ う な場合に は、 プ ロ セ ス 1 2 0 に 先立 っ て、 そ の光 フ ァ イ バを少な く と も 2 つの光 フ ァ イ バ 片 に分割す る こ と を行 っ て、 各光 フ ァ イ バ片 に つ いて プ ロ セ ス 1 2 0 を適用 すればよ い。 或い は、 プ ロ セ ス 1 2 0 を複数回繰 り 返 し て も よ い。

実験 に よ り 、 本発明方法 に よ り 得 ら れた非線 形光学媒質を用 い て構成 さ れ る 位相共役器が 1 O G b / s の信号 に対 し て 4 0 n m よ り 広 い 変 換帯域を有 し て い る こ と が明 ら か と な っ た。 こ の位相共役器 は、 信号光 と ポ ン プ光 と の離調波 長が 2 1 n m を超え る 範囲で、 離調波長 に依存 せず に 、 ポ ン プ光パ ワ ー + 1 5 d B m の下で変 換効率 と し て ほ ぼ一定の値 一 1 0 . 9 d B を有 し て い た。 即 ち 、 変換帯域は 4 0 n m よ り も 広 い。 そ の非線形光学媒質 は、 具体的 に は 、 7 5 0 m の 高度非線形分散 シ フ ト フ ァ イ バ ( H N L - D S F ： h i g h 1 y n o n l i n e a r d i s p e r s i o n — s h i f t e d f i b e r ) であ つ た。 H N L - D S F は各 2 5 0 m の 3 つ の 区間を ス プ ラ イ シ ン グす る こ と に よ り 得 ら れた。 区間毎の平均零分散波長 は そ れぞれ 1 5 4 7 . 3 n m , 1 5 4 6 . 3 n m及 び 1 5 4 8 . 4 n mであ っ た。 結果 と し ての H N L - D S F の平均零分散波長 は 1 5 4 7 . 2 n m と 測定 さ れた o M F D ( モ ー ド フ ィ ー ル ド 形） は 3 . 8 a m 、 非線形係数 7 は 2 0 . 4 W k m 分散傾斜 は 0 . 0 3 2 p s Z n m / k mであ っ た 。

こ の よ う に 、 非線形係数の大 き な 光 フ ア イ バ を用 い る と 共 に 、 本発明方法を適用 し て零分散 波長の偏差を概略 ± l n m 内 に収め る こ と に よ つ て 、 高 い 変換効率で且つ広い 変換帯域を有す る 位相共役器の提供が可能 に な る 。 非線形光学 媒質 と し て光 フ ァ ィ バを有す る 従来の位相共役 器の 変換帯域が精 々 数 n mであ る こ と を考慮す る と 、 本発明方法 に よ り 得 ら れ る 効果 は従来技 術 に対 して 自 明で な く 或い は進歩性を有 し てお り 或い は臨界性を有 し て い る 。 特 に 、 後述す る よ う な 実施形態の よ う に 、 位相共役器を用 い て 光ネ ッ ト ワ ー ク 間で W D M信号光の一括変換を 行 う 場合 に は、 本発明 に よ る 変換帯域の拡大 は 極めて効果的であ る 。

本発明 に よ る 第 1 、 第 2 又 は第 3 の方法 に よ り 得 ら れた非線形光学媒質 は、 図 6 の位相共役 器の光 フ ァ イ バ 1 8 と し て採用 可能で あ る 。 こ の場合、 レ ー ザ ダ イ オ ー ド 2 0 力、 ら 出力 さ れ る ポ ン プ光の波長 と 光 フ ァ イ ノく 1 8 の零分散波長 と の一致性を極めて高精度 に保つ こ と がで き る ので、 広 い変換帯域を得 る こ と がで き る 。

図 2 1 を参照す る と 、 位相共役器の他の構成 例が示 さ れて い る 。 こ の位相共役器 は非線形光 学媒質 と し て図 6 に お け る の と 同様 な光 フ ア イ バ 1 8 力く用 い ら れて い る 。 光 フ ァ イ バ 1 8 は望 ま し く は本発明 に よ る 第 1 、 第 2 又 は第 3 の方 法 に よ り 提供 さ れて い る 。 ま た 、 ポ ン プ光源 と し て レ ー ザ ダ イ ォ 一 ド 2 0 力く用 い ら れて い る 。 信号光及びポ ン プ光を非線形光学媒質 と し ての 光 フ ァ イ バ 1 8 に 双方向 に導波 さ せ る た め に 、 光力 ブ ラ 1 3 2 及 び偏波 ビ ー ム ス プ リ ッ タ 1 3 4 力く用 い ら れて い る 。 光 力 プ ラ 】 3 2 は ポ ー ト 1 3 2 A , 1 3 2 B 及び 1 3 2 C を有 し 、 ポ ー 卜 1 3 2 A 及 び 1 3 2 B に供給 さ れた 光を ポ 一 卜 1 3 2 C カヽ ら 出 力す る 。 ポ一 卜 1 3 2 A に は 入力 ポ — ト 1 3 0 が接 fee さ れ、 ポ ー ト 1 3 2 B は光フ ア イ バ 1 3 3 に よ り ボ ン プ光源 と し ての レ ー ザ ダ イ ォ ー ト" 2 0 に接続 さ れ る 。 偏波 ビー ム ス プ リ ツ タ 1 3 4 は ポ一 ト 1 3 4 A ， 1 3 4 B ， 1 3 4 C 及 び 1 3 4 I) を有 し て い る 。 ポ ー 卜 1 3 4 A 及び 1 3 4 B 間 と ポ 一 ト 1 3 4 C 及 び 1 3 4 D 間 と は、 第 1 の偏波面 （例 え ば紙面 に垂直 な偏波面 ) に よ り 結合 さ れ、 ポ ー ト 1 3 4 A 及 び 1 3 4 C 間 と ポ一 ト 1 3 4 B 及 び 1 3 4 D 間 と は、 第 1 の偏波面 に垂鼠 な第 2 の偏波 面 （例え ば紙面 に平行な偏波面 ) に よ り 結合 さ れて い る 。 ポ ー 卜 1 3 4 A は光 フ ア イ バ 1 3 5 に よ り ポ ー ト 1 3 2 C に接続 さ れ、 ポ — ト 1 3 4 B 及 び 1 3 4 C 間 に は非線形光学媒質 と し て の光フ ア イ バ 1 8 が接 fee さ れ、 ポ ー ト 1 3 4 D は 出力 ポ ー ト 1 3 6 に接続 さ れて い る o 光 フ ァ ィ バ 1 8 の途中 に はヽ 1 / 4 波長板及 び 1 / 2 波長板等を用 いて通常通 り 構成 さ れ る 偏波制御 器 1 3 8 が設 け ら れてお り 、 こ の偏波制御器 1 3 8 は、 光 フ ァ ィ バ 1 8 の入力 及び出 力 の偏波 状態が一致す る よ う な制御を行 ラ o

入力 ポ ー ト 1 3 0 カヽ ら の信号光及び レ ー ザ ダ ィ オ ー ド 2 0 力、 ら の ポ ン プ光 は 、 光 力 プ ラ 1 3 2 を介 し て偏波 ビ ー ム ス プ リ ッ タ 1 3 4 の ポ ー 卜 1 3 4 A に供給 さ れ る 。 供給 さ れた信号光及 び ポ ン プ光 は、 偏波 ビー ム ス プ リ ッ タ 1 3 4 に よ り 第 1 及 び第 2 の偏波面を そ れぞれ有す る 第 1 及 び第 2 の偏波成分に分離 さ れ る 。 第 1 及 び 第 2 の偏波成分 は 、 光 フ ァ イ バ 1 8 を互 い に逆 方向 に伝搬す る 。 こ の と き 、 光 フ ァ イ バ 1 8 内 に お いて は、 四光波混合 に よ っ て、 互い に逆方 向 に伝搬す る 2 つの位相共役成分が発生す る 。 即 ち 、 第 1 の偏波面を有す る 位相共役成分 は ポ — 卜 1 3 4 B 力、 ら ポ 一 卜 1 3 4 C に 向 け て伝搬 し 、 第 2 の偏波面を有す る 位相共役成分 は ポ ー 卜 】 3 4 C 力、 ら ポ ー ト 1 3 4 B に向 けて伝搬す る 。 偏波 ビ 一 ム ス プ リ ッ タ 1 3 4 に供給 さ れた 第 1 及び第 2 の位相共役成分 は偏波合成 さ れ、 そ の結果 と し ての位相共役光が ポ ー ト 1 3 4 D か ら 出 力 ポ 一 卜 1 3 6 に 向 けて 出力 さ れ る 。

レ ー ザ ダ イ オ ー ド 2 0 力、 ら 出 力 さ れ る ポ ン プ 光の偏波面 は、 偏波 ビー ム ス プ リ ッ タ 1 3 4 で 分離 さ れ る 第 1 及 び第 2 の偏波成分への、 ボ ン プ光の分配比が 1 ： 1 に な る よ う に設定 さ れ る のが望 ま し い。 例え ば、 偏波 ビー ム ス プ リ ツ 夕 1 3 4 の ポ ー ト 1 3 4 A に供給 さ れ る ポ ン プ光 の偏波面が第 1 及 び第 2 の偏波面 に対 し て そ れ ぞれ ほ ぼ 4 5 ° 傾斜す る よ う に、 レ ー ザ ダ イ ォ — ド 2 0 が設定 さ れ る 。 こ う し てお く と 、 光 フ ア イ バ 1 8 に互 い に逆方向 に導波 さ れ る 信号光 の直交二偏波成分 に対 し て、 ポ ン プ光の直交二 偏波成分がそ れぞれ一致 し た偏波面で以て作用 す る ので、 入力 ポ 一 卜 1 3 0 にお け る 信号光の 偏波状態の変動 に 関わ ら ず一定強度の位相共役 光を得 る こ と がで き る 。 即 ち 、 発生効率が入力 信号光の偏波状態 に依存 し な い位相共役器の提 供が可能に な る 。

偏波 ビー ム ス プ リ ッ タ 1 3 4 の ポ ー ト 1 3 4 A に供給 さ れ る ポ ン プ光の偏波面が第 1 及 び第 2 の偏波面 に対 し て そ れぞれ ほ ぼ 4 5 ° 傾斜す る よ う にす る た め に は、 実質的 に 直線偏波 と し て レ ー ザ ダ イ オ ー ド 2 0 力、 ら 出力 さ れ る ポ ン プ 光の偏波面 を維持 し て こ れを ポ 一 卜 1 3 4 A に 供給す る こ と が要求 さ れ る 。 そ の た め に は 、 光 フ ァ イ バ 1 3 3 及び 1 3 5 の各 々 と し て偏波保 持 フ ァ イ バ （ P M F ) を用 い る こ と がで き る 。 P M F は径方向 に主軸を有 し て い る 。 P M F は 主軸 に平行な 偏波面を有す る 偏波成分或い は主 軸 に垂直な偏波面を有す る 偏波成分の偏波状態 を維持 し て こ れを伝搬 さ せ る 。 従 っ て、 ポ ー ト 1 3 4 A にお いて ポ ン プ光の偏波面を第 1 及 び 第 2 の偏波面 に対 し て 4 5 ° 傾斜 さ せ る た め に は 、 光 フ ァ イ バ 1 3 5 と し て用 い ら れ る P M F の主軸 を第 i 及び第 2 の偏波面 に対 し て 4 5 ° 傾斜 さ せればよ い。

し 力、 し な力く ら 、 光 フ ァ イ ノく' 1 3 5 と し て P M F が用 い ら れ る 場合、 直線偏波 に必ず し も 限定 さ れな い信号光 も こ の P M F を通 る こ と に な り P M F を通 る 信号光の直交二偏波モ ー ド間の遅 延 に よ り 偏波分散が生 じ る 力、 も し れな い。 こ の 偏波分散に対処す る た め に は、 光 フ ァ イ バ 1 3 5 と し て用 い ら れ る P M F を、 長 さ が実質的 に 等 し い第 1 及び第 2 の P M F を ス プ ラ イ ス接続 す る こ と に よ り 提供すればよ い。 当該 ス プ ラ イ ス接続点 に お いて は、 第 1 の P M F の 第 1 の主 軸 と 第 2 の P M F の第 2 の主軸 と は互い に 直交 す る よ う に さ れ、 こ れに よ り 偏波モ ー ド間の遅 延が相殺 さ れて偏波分散が解消 さ れ る 。 例え ば 第 1 の主軸が第 1 の偏波面 に対 し て時計回 り 方 向 に 4 5 ° 傾斜 し て い る 場合 に は、 第 2 の主軸 は第 1 の偏波面に対 し て反時計回 り 方向 に 4 5 傾斜す る よ う に さ れ る 。

尚、 前述 し た よ う に 、 光 フ ァ イ バ 1 8 の非線 形係数が十分大 き く そ の長 さ が偏波面保存能力 を有 し て い る 程度 に短 い場合 に は、 偏波制御器 1 3 8 を省略す る こ と がで き る 。

こ の よ う に、 本発明 に よ る と 、 発生効率が入 力信号光の偏波状態 に依存せず、 且つ、 偏波分 散が小 さ い位相共役器が提供 さ れ る 。 こ の位相 共役器は 、 偏波 ビ一ム ス プ リ ッ タ と 、 非線形光 学媒質 と 、 ポ ン プ光源 と 、 力 ッ プ リ ン グ手段 と を備えて い る 。 偏波 ビ一ム ス プ リ ッ タ は第 1 乃 至第 4 の ポ ー ト を有す る 。 第 1 及 び第 2 の ポ 一 卜 間並びに第 3 及び第 4 の ポ ー 卜 間 は第 1 の偏 波面 に よ り 結合 さ れ る 。 第 1 及 び第 3 の ポ ー 卜 間並びに第 2 及 び第 4 の ポ一 卜 間 は第 】 の偏波 面 に垂直な 第 2 の偏波面 に よ り 結合 さ れ る 。 非 線形光学媒質 は第 2 及 び第 3 の ポ一 卜 間 に動作 的 に接続 さ れ る 。 ポ ン プ光源 は ポ ン プ光を 出力 す る 。 カ ツ プ リ ン グ手段 は、 信号光及 び ポ ン プ 光を それぞれ受け る 第 1 及 び第 2 の入力 ポ ー ト 並びに 出 力 ポ ー ト を有す る 光 力 ブ ラ と 、 出力 ボ 一 ト 及 び偏波 ビ一ム ス プ リ ッ 夕 の第 1 の ポ ー ト 間 に動作的 に接 さ れ る 偏波保持 フ ァ ィ バ と を 含む。 カ ツ プ リ ン グ手段 は、 信号光及 び ポ ン プ 光を偏波 ビ一ム ス プ リ ッ 夕 の第 1 の ポ — 卜 に供 給す る 。

偏波保持 フ ァ イ バ は、 偏波 ビ ー ム ス プ リ ッ タ の第 1 の ポ一 卜 にお け る ポ ン プ光の偏波面が第 1 及び第 2 の偏波面 に対 し て実質 的 に 4 5 ° 傾 斜す る よ う に 設定 さ れ る 主軸を有 し て い る 。

望 ま し く は、 偏波保持 フ ァ イ バ は、 ス プ ラ イ 一 8 ス接続 さ れた第 1 及 び第 2 の偏波保持 フ ァ ィ バ か ら な り 、 こ れ ら は互い に直交す る 第 1 及 び第 2 の主軸 を有 し て い る 。

図 2 2 は、 広 い変換帯域を有す る 位相共役器 に よ る W D M信号光の一括変換を説明 す る た め の図 で あ る 。 W D M信号光 は 、 異 な る 波長 ス ， ， λ , ， …， ス \ を有す る Ν チ ャ ネ ル の 光信号 を波長 分割多 重 （ W D Μ ) す る こ と に よ り 得 ら れ る 。 こ こ で は、 ス ， が最短波長で あ り 、 ス ·' が最長波長で あ る と す る 。 ポ ン プ光の波長 ス は例 え ば ス ， よ り も 短 く 設定 さ れ る 。 ポ ン プ光 を用 い た非縮退四 光波混合 に よ っ て、 W I〕 Μ信 号光 は 変換光に変換 さ れ る 。 変換光 は 、 異 な る 波長 ； ί , ' , λ ' , - , ス 、、 ' を 有す る Ν チ ャ ネ ル の変換光信号か ら な る 。 W I〕 Μ信号光に お け る 各チ ャ ネ ル の光信号 と 変換光 に お け る 各 変換光信号の配置 は ポ ン プ光の波長 ス に対 し て対称であ る 。

非線形光学媒質 と し て光 フ ァ イ バ を用 い た 四 光波混合 に お いて は、 変換帯域が ほ ぼ平坦で あ る た め、 各 チ ャ ネ ルの光信号 に対 し て ほ ぼ同 じ 変換効率で波長変換及 び位相共役変換を行 う こ と がで き る 。 従 っ て、 各 チ ャ ネ ル に対 し て伝送 路の波長分散 と 非線形効果 と に よ る 波形歪み を 補償可能であ り 、 長距離大容量の伝送が可能で あ る 。 図 2 2 に お いて は、 長波長帯か ら 短波長 帯への変換を示 し て い る が、 光 フ ァ イ バ に よ る 変換帯域は零分散波長 に 関 し て対称で あ る か ら 、 短波長帯か ら 長波長帯への 変換 も 同様 に し て 可 能で あ る こ と は言 う ま で も な い。

図 2 3 は、 波長変換及 び位相共役変換が適用 さ れ る シ ス テ ム の実施形態を 示す図で あ る 。 各 々 W D M が適用 さ れ る 複数の光 フ ァ イ バ ネ ッ 卜 ワ ー ク N W 1 ， N W 2 及 び N W 3 は 、 光 フ ア イ バ伝送路 〗 4 0 及 び ノ ー ド 1 4 2 に よ っ て接続 さ れて い る 。 ネ ッ ト ワ ー ク N W 1 及 び N W 2 問 に お け る 変換を行 う た め に 、 光 フ ァ イ バ伝送路 1 4 0 の途 中 に は位相共役器 P C 1 1 が設け ら れ、 ネ ッ ト ワ ー ク N W 2 及び N W 3 問の変換 を 行 う た め に 、 光 フ ァ イ バ伝送路 1 4 0 の途 中 に は位相共役器 2 3 が設け ら れて い る ネ ッ ト ヮ — ク N W 1 , N W 2 及 び N W 3 に お い て は 、 そ れぞれ、 異 な る 波長帯 I い， λ 2 , , ス ：，，の W D Μ伝送が行われて い る も の と す る 。 位相共役器 P C 1 1 は波長帯 ； I , ,及 び ； I , ,間で波長変換及 び位相共役変換を行 い 、 位相共役器 P C 2 3 は 波長帯 λ _: ,及 び ； I ₃ ,間で波長 変換及 び位相共役 変換を行 う 。 光 フ ァ イ バ伝送路 1 4 0 の途 中 に は、 波長分散及 び非線形効果 に よ る 波形歪み 力 < 本発明 に従 っ て最 も 改善 さ れ る 位置 が幾つ かで き る ので、 各 ノ 一 ド 1 4 2 は そ の よ う な 位置 に 設 け ら れて い る 。 各 ノ ー ド 1 4 2 は、 光信号の 付加及 び抽 出 を行 う た め の光ア ツ ド / ド 口 ッ プ 装置 を含む。 光 ア ツ ド Z ド 口 ッ プ装置 は W D M 信号光或 い は変換光 に お け る 全 チ ャ ネ ル或い は 一-部の チ ヤ ネ ノレに対 し て機能す る 。 例え ば、 光 フ ァ イ バ' ネ ッ 卜 ワ ー ク N W 1 の波長帯 ； が図 2 2 に 示 さ れ る W D M信号光に よ り 与え ら れて お り 、 位相共役器 P C 1 1 に お け る ポ ン プ光の 波長力 λ P で あ る と す る と 、 光 フ ァ イ バ ネ ッ 卜 ワ ー ク N W 2 の波長帯 λ は 変換光の帯域 に よ つ て与え ら れ る 。

こ の よ う な シ ス テ ム構成に よ る と 、 位相共役 器 に よ る 波形歪みの補償 と 波長 変換機能 と が有 効 に活か さ れ る ので、 柔軟性 に富んだ長距離大 容量 シ ス テ ム の構築が可能に な る 。 ま た 、 こ の よ う な ネ ッ ト ワ ー ク 問伝送への応用 は、 次の点 で最近特に重要で あ る

( 1 ) 光増幅器の広帯域化 ；

( 2 ) 伝送路 と し て使用 さ れ る 光 フ ァ イ ノく の 分散の バ ラ エ テ ィ 一 化

こ れ ら の う ち 、 （ 1 ) は最近 に お け る E D F Α ( エ ノレ ビ ゥ ム ド ー プ フ ァ イ バ増幅器） の広帯 域化 に 関係 し て お り 、 ( 2 ) は伝送信 号の 高速 化 と W D M伝送を 行 う た めの 分散制御 に 関係 し て い る 。 最近、 5 0 n m を超え る よ う な広帯域 で し か も W D Mを指向 し た利得の平坦性 に優れ た E D F A が開発 さ れて い る 。 将来的 に 更 に帯 域が拡大 し 、 6 0 〜 8 0 n m程度の広帯域 な E D F A 力く開発 さ れ よ う 。 こ の よ う な E D F A の 広帯域化 は 、 W D M の チ ャ ネ ル数 （伝送容量） を 大 き く す る の に 役立 っ て い る の は 勿論で あ る が、 図 2 3 に 示 さ れ る よ う な ネ ッ ト ワ ー ク 間伝 送等 に お い て新 し い概念 の導入 を ロ了能 と す る 。

例 え ば、 図 2 4 に 示 さ れ る よ う に 、 図 2 3 の 光 フ ァ イ バネ ッ 卜 ワ ー ク N W 1 及 び N W 2 の波 長 帯が設定 さ れて い る 場合、 光 フ ァ イ バ ネ ッ ト ワ ー ク N W 1 及 び N W 2 間 に お いて 本発明 に よ る 有効 な 伝送が可能であ る 。 図 2 4 に お い て 、 符号 1 4 4 は光増幅器 （例 え ば E D F A ) の比 較的 平坦 な 利得帯域を示 し て い る 。

こ の よ う に ネ ッ 卜 ワ ー ク 毎 に用 い る 波長帯が 異 な る こ と の理由 の 1 つ は、 ネ ッ ト ワ ー ク 毎 に 用 い る 伝送路 と し ての光 フ ア イ バが異 な る 処 に あ る 。 既 に実用 ィヒ さ れて い る 光 フ ア イ バ と し て は 、 1 . 3 / m零分散 シ ン グ ル モ ー ド フ ァ イ バ (所謂標準 S M F ) と 、 1 . 5 5 m 分散 シ フ ト フ ァ イ バ ( D S F ) と があ る 。 --方、 最近 に お け る E D F A の 開発 に よ り 、 特 に 高速長距離 伝送の 中心 は 1 . 5 5 / m帯 と な っ て き て い る 標準 S M F 力く + 1 6 〜 十 2 0 p s n m / k m 程度 の大 き な 異常分散値を示すの に対 し て 、 D S F で は 土 1 〜 2 p s ノ n m / k m程度の 小 さ な 分散値に抑え る こ と が で き る ので、 1 . 5 5 m帯 に お け る 高速長距離伝送 に対 し て は D S F の方が有利であ る 。 し 力、 し 、 既 に 多 く の標準 S M F が敷設 さ れてお り 、 こ れを伝送路 と し て 用 い な け ればな ら な い ネ ッ ト ワ ー ク も 多 い _c こ う し た ネ ッ 卜 ワ ー ク 力、 ら D S F を用 い た ネ ッ ト ワ ー ク への接続 に お い て は、 D S F の最適 な 分 散値 と な る 波長帯への波長変換が必要 に な り 、 従 っ て、 こ の よ う な場合 に 本発明 は 有効で あ る -一方、 各 々 D S ド を用 い た ネ ッ ト ワ ー ク 間の 接続 に お いて も 本発明 は有効で あ る 。 そ の理 由 は 、 W D M に お い て は必ず し も 分散が小 さ い 方 が有利 であ る 訳で は な い か ら で あ る 。 比較的 高 速の W D M に お い て は、 所要の信号対雑音比 ( S N R ) を確保す る た め に 、 各 チ ャ ネ ル の パ ワ ー レ ベ ル は かな り 高 く 設定す る 必要が あ る 。 こ の場合、 伝送路 と し て使用 さ れ る 光 フ ァ イ バ の分散が小 さ い と 、 四 光波混合 に よ り 隣接 チ ヤ ネ ル間の ク ロ ス ト ー ク が発生 し 、 伝送特性が劣 化す る 。 こ の影響を避 け る た め、 最近で は 、 零 分散波長 を信号帯域か ら 大 き く シ フ 卜 さ せ た比 較的大 き な 分散の フ ァ イ バ （ N o n z e r o d i s p e r s i o n - s h i f t e d f i b e r ; を用 い る こ と 力くあ る 。 こ の よ う に 伝送路 と し て使用 さ れ る 光 フ ァ イ バのバ ラ エ テ ィ 一 が豊富 に な つ た 分、 い ろ い ろ な 波長 帯での ネ ッ ト ワ ー ク 構成が可能 と な り 、 こ う し た ネ ッ 卜 ワ ー ク 間 を接続す る 場合 に お い て本発 明 の よ う な広帯域な波長変換及 び位相共役変換 が有効 と な る 。

最近で は、 光 フ ァ と 共 に E D F A の バ ラ エ テ ィ 一 も 豊富 に な つ て い る 力く、 何 と い つ て も --般的 な E D F A は 1 . 5 3 m 帯及 び 1 . 5 5 n m 帯 に利得 ピ一 ク を有す る タ イ プで あ る 。 こ の う ち 前者 は ブル― バ ン ド 後 ^ は レ ツ ド バ ン ド と 称 さ れて い る

図 2 5 は 、 図 2 3 に お け る 波艮帯の他の設定 例 を示す図であ る 。 こ こ で は 、 光 フ ァ イ バネ ッ ト ヮ 一 ク N W 1 の波長帯 は符号 1 4 で示 さ れ る E D F A の レ ッ ドバ ン ド に 含 ま れ、 光 フ ア イ バ ネ ッ ト ワ ー ク N W 2 の波長帯 は符号 1 4 8 で 示 さ れ る E D F A の ブノレ一バ ン ド に 含 ま れて い

' 。 の よ う な 設定 に よ る と 、 光 フ ァ イ バ伝送 路 1 4 0 或い は各 ネ ッ ト ワ ー ク 力く イ ン ラ イ ン型 の E D F A を含む場合 に 、 レ ツ ド バ ン ド及び位 相共役変換を容易 に行 う こ と 力 で き る 。

図 2 6 は、 図 2 3 に お け る 分散配置の例 を 示 す図で あ る 。 D , 及 び D 2 (各 々 単位 は p s / n m / k m ) は 、 そ れぞれ、 光 フ ァ イ ノく' 不 ッ 卜 ワ ー ク N W 1 及 び N W 2 に お け る 分散を表 し て い る 。 図で は、 各 ネ ッ ト ヮ 一 ク 内で正常分散 フ ァ ィ バを用 い て W D Mを行 う 例が示 さ れて い る 図 2 2 に示 さ れ る よ う に 、 波長変換 に よ り チ ヤ ネ ル配置が反転す る の で 、 各 チ ヤ 不 ル に対す る 変換前後の分散の影響が異 な る こ と が予想 さ れ る が、 中心付近の チ ャ ネ ル に対 し て分散の影響 力く ほ ぼ同 じ に な る よ う に す る と と ち に 、 各 不 ッ 卜 ワ ー ク 内 で分散補償を行 う こ と に よ り 、 こ の 問題 は解決可能であ る 。 尚、 各 ネ ッ ト ワ ー ク 内 の分散 は正常分散であ っ て も よ い し 異常分散で あ っ て も よ い 。

以上の よ う に 、 本発明 に よ る と 、 異 な る 波長 を有す る 複数の 光信号を波長分割多重 （ W D M ) し て な る W D M信号光の た めの複数の光 フ ア イ バネ ッ ト ワ ー ク と 、 こ れ ら を結ぶ た め の少 な く と も 1 つの 変換器 と を備え た光 フ ァ ィ パ'通 信 シ ス テ ム が提供 さ れ る 。 変換器が、 複数の光 信号の波長変換及 び位相共役変換を一括 に 行 う こ と に よ っ て 、 柔軟性 に富ん だ長距離大容量の シ ス テ ム の構築が容易 に な る

図 2 7 は、 図 6 に 示 さ れ る 位相共役器の改良 例 を示す図で あ る 。 こ こ で は 、 第 1 及 び第 2 の 光帯域阻止 フ ィ ル 夕 1 5 2 及 び 1 5 4 と 光帯域 通過 フ ィ ル タ 1 5 6 と が付加的 に 設け ら れて い る 。 信号光 （入力 ビー ム ） は第 1 の帯域阻止 フ イ ノレ タ 1 5 2 を通 っ て光 力 ブ ラ 2 2 の ポ ー ト 2 2 A に供給 さ れ、 非線形光学媒質 と し ての光 フ ア イ バ 1 8 内で発生 し た位相共役光は第 2 の光 帯域阻止 フ ィ ル タ 1 5 4 及 び光帯域通過 フ ィ ル 夕 1 5 6 を こ の順 に通 っ て 出 力 さ れ る 。 フ ィ ル 夕 1 5 4 及 び 1 5 6 の接続順序 は逆で も よ い：： 図 2 8 A を参照す る と 、 1 2 7 に 示 さ れ る 光 フ ィ ル タ 1 5 2 ， 1 5 4 及び 1 5 β の 特性力く 示 さ れて い る 。 図 2 8 Α に お い て縦軸 は透過率、 横軸 は波長 を示 し て い る 。 第 1 の 光帯域阻止 フ ィ ル 夕 1 5 2 は 、 符号 1 5 8 で示 さ れ る よ う に 、 光 フ ァ イ バ 1 8 内 で発生す る 位桕共役光の波長 λ の波長 を含む阻止帯域を 有 し て い る 。 即 ち 、 波長 の近傍の領域 に お け る フ ィ ル タ 1 5 2 の 透過率 は実質的 に 0 % で あ り 、 そ れ以外の領 域 に お け る 同透過率 は実質的 に 1 0 0 % で あ る 。 第 2 の光帯域阻」1: フ ィ ル タ 1 5 4 は 、 符号 1 6 0 で示 さ れ る よ う に 、 レ ー ザ ダ イ オ ー ド 2 0 力、 ら 出 力 さ れ る ポ ン プ光の波長 ； I を 含む比較的 狭 い 阻止帯域を有 し て い る 。 即 ち 、 波長 ； I i の 近傍の領域 に お け る フ ィ ル タ 1 5 4 の透過率 は 実質 的 に 0 % で あ り 、 そ れ以外の铽域に お け る 同透過率 は実質的 に 1 0 0 % で あ る 。 光带域通 過 フ ィ ル タ 1 5 6 は、 符号 1 6 2 で示 さ れ る よ う に、 光 フ ァ イ バ 1 8 内 で発生す る 位相共役光 の波長 l _r の波長 を含む通過帯域を有 し て い る 即 ち 、 波長 c の近傍の領域に お け る フ ィ ル タ 1 5 6 の透過率 は実質的 に 1 0 0 % であ り 、 そ れ以外の領域に お け る 同透過率 は 実質的 に 0 % で あ る 。

図 2 8 B 〜 2 8 D を参照す る と 、 図 2 7 の 位 相共役器の各位置 に お い て観測 さ れ る 光 ス ぺ ク ト ルが示 さ れて い る 。 図 2 8 B は 、 第 1 の光帯 域阻止 フ ィ ル タ 1 5 2 の 出 力 の ス ぺ ク ト ルを示 し て い る 。 こ こ で は、 信号光 は 、 A S E 光 に重 畳 さ れた W D M信号光に よ り 与え ら れて い る 。 第 1 の光帯域阻止 フ ィ ノレ 夕 1 5 2 が用 い ら れて い る こ と に よ り 、 符号 1 G 4 で示 さ れ る よ う に

A S E ス ぺ ク ト ノレ に は雑音電力 が極 めて 小 さ い 窓が形成 さ れ る 。 図 2 8 C は光 フ ァ イ バ 1 8 の 出 力の ス ぺ ク ト ノレを示 し てい る 。 光 フ ァ イ バ 1 8 内 に お け る 非縮退四光波混合の結果位相共役 変換及 び波長変換が行われ、 W D M信号光 は変 換光 に変換 さ れ る 。 W D M信号光及 び変換光間 に お け る 各 チ ャ ネ ル の波長配置 は 、 前述 し た よ う に、 ポ ン プ光の波長 λ に対 し て対称で あ る 変換光の 各 チ ャ ネ ルの波長 は窓 〗 6 4 内 に 含 ま れ る 。 図 2 8 D は 光帯域通過 フ ィ ル タ 1 5 6 の 出 力の ス ぺ ク ト ルを 示 し て い る 。 第 2 の光帯域 阻止 フ ィ ル タ 1 5 4 が狭い 阻止帯域を有 し て い る こ と に よ り 、 ポ ン プ光の パ ワ ー は 効果的 に抑 圧 さ れて い る 。 ま た 、 光帯域通過 フ ィ ル タ 1 5 6 を採用 し て い る こ と に よ り 、 窓 1 6 4 の近傍 に お け る A S E 光が効果的 に抑圧 さ れて い る 。

図 2 7 の実施形態で は 、 ポ ン プ光を 除去す る た め の光帯域阻止 フ ィ ル タ 1 5 4 を 光 フ ァ イ バ 1 8 の 出力側 に 設け て い る ので、 受信局或 い は 光伝送路の下流側 に配置 さ れ る 光デ バ イ ス に対 す る ポ ン プ光の影響が低減 さ れ、 位相共役光 の 処理 （抽 出及 び増幅等） を 容易 に 行 う こ と が で き る 。 例え ば、 位相共役器の 下流側 に 光増幅器 が設け ら れて い る 場合、 パ ワ ー の大 き い ポ ン プ 光がそ の光増幅器 に供給 さ れ る と 光増幅器が飽 和 し て し ま い 、 所要の利得を得 る こ と がで き な い可能性が あ る ので あ る が、 図 2 7 の よ う な構 成を採用 す る こ と に よ っ て、 こ の よ う な 問題を 解决す る こ と がで き る 。

特 に 、 図 2 7 の実施形態で は 、 光帯域阻止 フ イ ノレ タ 1 5 4 及 び光帯域通過 フ ィ ル タ 1 5 6 力く 光 フ ァ イ バ 1 8 の 出 力側 に カ ス ケ ー ド接続 さ れ て い る ので 、 ポ ン プ光の抑圧を 効果的 に行 う こ と がで き 、 従 っ て、 ポ ン プ光の パ ワ ー を大 き く し て変換効率 を効果 的 に高 め る こ と がで き る 。 例え ば、 光 フ ァ イ バ 】 8 の 出 力側 に 光帯域通過 フ ィ ル タ 1 5 6 だ け を設 け た場合、 フ ィ ル タ 1 5 6 の製造技術上 ポ ン プ光の除去能力が低 いか も し れな い こ と を考慮す る と 、 フ ィ ル タ 1 5 4 及 び 1 5 6 の組み合わせ は効果的で あ る 。 そ の 意味 にお いて、 図 2 7 の実施形態 に よ り 得 ら れ る 、 ポ ン プ光及 びノ又 は信号光を効果的 に 除去 し 得 る と い う 効果 は 、 従来技術 に対 し て 自 明 で は な く 或い は進歩性を有 し てお り 或 い は臨界性 を有 し て い る 。 図 2 7 の実施形態に お いて、 光 フ ァ イ バ 1 8 の 入力側 に光帯域阻止 フ ィ ル タ 1 5 2 を設けて い る の は、 発生 さ せ ら れ る べ き 位 相共役光の波長 I _c の近傍に お いて A S E 雑音 を予め除去す る た めであ る 。 そ の結果、 信号対 雑音比 （ S N R ) の 劣化を防止す る こ と がで き る 。 図 2 7 は図 6 に 示 さ れ る 位相共役器の 改 良を示 し て い る が、 同様の改良を図 2 1 に 示 さ れ る 位相共役器に施 し て も よ い。 こ の場合、 第 1 の光帯域阻止 フ ィ ル タ 1 5 2 は入力 ポ ー 卜 1 3 0 と 光 力 ブ ラ 1 3 2 の ポ ー ト 1 3 2 A と の 間 に設 け ら れ、 第 2 の光帯域阻止 フ ィ ル タ 1 5 4 及 び光帯域通過 フ ィ ル タ 1 5 6 は偏波 ビ ー ム ス プ リ ッ タ 1 3 4 の ポ ー ト 1 3 4 D と 出 力 ポ ー ト 1 3 6 と の間 に 設 け ら れ る 。

以上の よ う に 、 本発明 に よ る と 、 位相共役光 を 発生 さ せ る た めの装置 と し て 、 S N R の 劣化 が少 な く 且つ下流側への影響が小 さ い位相共役 器が提供 さ れ る 。 こ の位相共役器 は 、 非線形光 学媒質 と 、 ポ ン プ光源 と 、 光帯域阻止 フ ィ ル タ と を備え て い る 。 非線形光学媒質 は 第 】 端及 び 第 2 端を有 し て お り 、 第 1 端 に は信号光が供給 さ れ る 。 ポ ン プ光源 は第 1 端及 び第 2 端の少 な く と も 何れかか ら ポ ン プ光を非線形光学媒質 に 供給す る 。 光帯域阻止 フ ィ ル タ は非線形光学媒 質の第 2 端 に動作的 に接続 さ れ る 。 光帯域阻止 フ ィ ル タ は ポ ン プ光の波長 を含む阻止帯域を有 し て い る 。

本発明 を実施す る 場合、 各光 フ ィ ル タ と し て は フ ア イ バ グ レ ー テ ィ ン グを 用 い る こ と 力くで き る 。 光学媒質 （例え ばガ ラ ス ） の屈折率が光照 射 に よ っ て恒久的 に 変化す る 場合 、 そ の媒赏 は 感光性で あ る と 言 われ る 。 こ の性質 を用 い る こ と に よ り 、 光 フ ァ の コ ア に フ ァ グ レ ー テ ィ ン グを作製す る こ と がで き る 。 こ の よ う な フ ァ イ バ グ レ ー テ ィ ン グ の特徴 は 、 グ レ ー テ ィ ン グ ピ ッ チ と フ ァ イ バ モ ー ド の有効屈折率 と に よ つ て決定 さ れ る 共振波長近傍の狭 い帯域で光 を ブ ラ ッ グ反射 さ せ る こ と で あ る 。 フ ァ イ バ グ レ ー テ ィ ン グは 、 例えば、 フ ヱ イ ズマ ス ク を用 い て波長 2 4 8 n m 又 は 1 9 3 n m で発振す る エ キ シ マ レ ー ザを照射す る こ と に よ っ て作製す る こ と がで き る 。

例 え ば、 フ ァ イ バ グ レ ー テ ィ ン グを用 い て図 2 7 に 示 さ れ る 光帯域阻止 フ ィ ル タ 1 5 2 及 び 】 5 4 の各 々 を作製す る こ と に よ っ て 、 正確で 且つ狭 い阻止帯域を得 る こ と がで き る 。 産業上の利 用 可能性

以上の よ う に 、 本発明 に よ る と 、 位相共役器 を用 い て波長分散及 び非線形性を効果的 に 補償 す る こ と がで き る ので、 長距離大容量の 光 フ ァ ィ バ通信 シ ス テ ム の提供が可能に な る - ま た、 そ の よ う な シ ス テ ム に使用 す る の に適 し た広 い 変換帯域で高 い 変換効率の位相共役器の提供カ 可能 に な る 。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 信号 ビ ー ム の入力端及 び 出 力端 に そ れぞれ相 当 す る 第 1 端及び第 2 端を 有す る 第 1 の光 フ ァ イ バ と 、

上記第 2 端 に動作的 に 接続 さ れ上記信号 ビ ― ム を第 1 の位相共役 ビ ー ム に 変換 し て 出 力 す る 第 1 の位相共役器 と 、

上記第 1 の位相共役 ビー ム の 入力端及 び出 力 端 に そ れぞれ相 当 す る 第 3 端及 び第 4 端を有す る 第 2 の 光 フ ァ イ バ と 、

上記第 4 端 に動作的 に接続 さ れ上記第 1 の位 相共役 ビー ム を第 2 の位相共役 ビ ー ム に 変換 し て 出 力す る 第 2 の位相共役器 と 、

上記第 2 の位相共役 ビ ー ム の入力端及 び出 力 端 に そ れぞれ相 当 す る 第 5 端及び第 （； 端を有す る 第 3 の 光 フ ァ イ バ と を備え 、

上記第 2 の 光 フ ァ イ バ は上記第 3 端及 び シ ス テ ム 中 間点の間の第 i の部分 と 該 シ ス テ ム 中 間 点及 び上記第 4 端の間の第 2 の 部分 と か ら な り 、 上記第 1 の光 フ ア イ バの波長 分散の平均値及 び長 さ の積 は上記第 1 の部分の波長 分散の 平均 値及 び長 さ の積 に 実質的 に 一致 し 、

上記第 2 の部分の波長分散の平均値及 び ^ さ の積 は上記第 3 の光 フ ァ イ バの波長分散の 平均 値及 び長 さ の積 に実質的 に一致す る 光 フ ァ ィ バ M 1e シ ス テ ム 。

2 . 請求の範囲第 1 項 に記載の シ ス テ ム であ っ て、

上記第 1 の光 フ ァ イ ノく にお け る 光パ ワ ー の平 均値及 び非線形係数の平均値並 び に上記第 1 の 光 フ ア イ バの長 さ の積 は上記第 1 の部分 に お け る 光パ ワ ー の平均値及 び非線形係数の平均値並 び に上記第 1 の部分の長 さ の積に 実贾的 に 一致 し 、

上記第 2 の部分 に お け る 光パ ワ ー の平均値及 び非線形係数の平均値並 びに上記第 2 の部分の 長 さ の積 は上記第 3 の光 フ ァ イ バに お け る 光パ ヮ 一 の平均値及 び非線形係数の平均値並 びに上 記第 3 の光 フ ア イ バの長 さ の積 に 実質的 に一致 す る シ ス テ ム 。

•

3 . 請求の範囲第 1 項 に記載の シ ス テ ム で あ っ て、

上記第 】 の光 フ ァ イ バ、 上記第 2 の光 フ ア イ バ及 び上記第 3 の光 フ ァ ィ バを含む光路上 に設 け ら れ る 複数の光増幅器を更 に備え た シ ス テ ム

4 . 請求の範囲第 3 項 に 記載の シ ス テ ム であ っ て、

上記複数の光増幅器の隣 り 合 う 各 2 つの光増 幅器の 間の距離 は上記光路の非線形 よ り も 短 シ ス テ ム

5 請求の範囲第 1 項 に記載の シ ス テ ム でめ つ て

上記 シ ス テ ム 中 間点 は上記第 1 の 位相共役 ビ ム の波形歪みが最 も 小 さ く な る 位置 と し て定 さ れ る シ ス テ ム 。 第

6 請求の範囲第 11 1 項 に ¾載の シ ス テ ム で め つ て こ

上記 1 の光 フ ァ ィ バ及 び上己記第 1 の 部分が 仮想 的 そ れぞれ同数の 区 間 に 分割 さ れ た と き t 、 上 第 1 の位相共役器か ら 数え て対応す る

2 つの 間 の波長分散の平均値及 び区間長 の積 は実質的 致す る と と ち に 、 当 該 2 つの 区間 で お け る 光パ ヮ 一 の平均値、 線形係数の平均 値及 び 間 長の積 は実質的 に …致 し 、

上記 2 の部分及 び上記第 3 の光 フ ア イ パ- 力く 仮想的 そ れぞれ同数の 区問 に 分割 さ れた と き

. -' J

に 第 2 の位相共役器か ら 数えて対応す る 2 つの 間 の波長分散の平均値及 び区間長の積 は実質的 t 致す る と と ち に 、 当 該 2 つの 区間

V お け る 光パ ヮ 一 の平均値、 非線形係数の 平均 値及 び区間長の積 は実質的 に一致す る 光 フ ア イ ノヽ通信 シ ス テ ム 。

7 . m求の範囲

あ つ て 上記第 1 の位相共役器か ら の波長分散の 累積 値が等 し い上記第 1 の光 フ ア イ バ及 び上記第 1 の部分上の 2 点の各 々 にお け る 光パ ワ ー及 び非 線形係数の積 と 波長分散 と の比が実質的 に 一致 し 、

上記第 2 の位相共役器か ら の波長分散の 累積 値が等 し い上記第 2 の部分及 び上記第 3 の 光 フ ァ ィ バ上の 2 点の 各 々 に お け る 光パ ワ ー及 び非 線形係数の積 と 波長分散 と の比が実質的 に 一致 す る シ ス テ ム 。

8 . 請求の範囲第 1 項 に記載の シ ス テ ムで あ っ て 、

上記第 1 の位相共役器か ら の光パ ワ ー 及 び非 線形係数の積の累積値が等 し い上記第 1 の 光 フ ァ ィ バ及 び上記第 1 の部分上の 2 点の 各 々 に お け る 光パ ワ ー 及 び非線形係数の積 と 波長分散 と の比が実質的 に一致 し 、

上記第 2 の位相共役器か ら の光パ ワ ー 及 び非 線形係数の積の累積値が等 し い上記第 2 の部分 及 び上記第 3 の光 フ ア イ バ上の 2 点の各 々 に お け る 光パ ワ ー及び非線形係数の積 と 波長分散 と の比が実質的 に一致す る シ ス テ ム 。

9 . 請求の範囲第 1 項 に記載の シ ス テ ム であ っ て、

上記第 1 及 び第 2 の位相共役器の 各 々 は 、 上記第 2 の光 フ ア イ バ に動作的 に接続 さ れ る 2 次又 は 3 次の非線形光学媒質 と 、

該非線形光学媒質を ボ ン ビ ン グす る 手段 と を 備えて い る シ ス テ ム。

1 0 . 請求の範囲第 9 項 に記載の シ ス テ ム であ っ て、

上記 ボ ン ビ ン グす る 手段 は ポ ン プ光を 上記非 線形光学媒質 に 供給す る 手段を含み、

上記非線形光学媒質 は上記 ポ ン プ光の波長 に 実質的 に 等 し い零分散波長 を有す る 光 フ ァ イ バ 力、 ら /よ る シ ス テ ム 。

1 1 . 請求の範囲第 1 項 に記載の シ ス テ ム で あ っ て、

上記信号 ビ ー ム を上記第 1 の 光 フ ァ イ バ に供 給す る 光送信機 と 、

上記第 3 の光 フ ァ ィ バか ら の上記第 2 の位相 共役 ビ ー ム を受 け る 光受信機 と を更 に 備 え た シ ス テ ム 。

1 2 . 請求の範囲第 】 1 項 に記載の シ ス テ ムで あ っ て、

上記光送信機、 上記第 1 の光 フ ア イ バ及 び上 記第 1 の位相共役器は第 1 の端局 に含 ま れ、 上記第 2 の位相共役器、 上記第 3 の光 フ ア イ バ及 び上記光受信機は第 2 の端局 に 含 ま れ、 上記第 1 及 び第 2 の端局 の 間 に上記第 2 の 光 フ ア イ バが敷設 さ れ る シ ス テ ム 。

1 3 . 請求の範囲第 1 項 に記載の シ ス テ ム であ っ て、

上記第 2 の光 フ ァ イ バの入力端若 し く は 出 力 端又 は途 中 に設け ら れ上記第 1 の位相共役 ビ一 ム を増幅す る 光増幅器を 更 に備え、 こ れに よ り 上記第 2 の光 フ ァ イ バの損失が補償 さ れ る シ ス テ ム 。

1 4 . 請求の範囲第 1 3 項 に記載の シ ス テ ム で あ っ て、

上記第 2 の光 フ ア イ バに お け る 上記 シ ス テ ム 中 間点の近傍 に 設 け ら れ上記第 1 の位相 共役 ビ ー ム の波長 を含む通過帯域を有す る 光帯域通過 フ ィ ル タ を更 に備え、 こ れに よ り 上記光增幅器 で生 じ た雑音が除去 さ れ る シ ス テ ム 。

1 5 . 請求の範囲第 1 3 項 に記載の シ ス テ ム で め っ て 、

上記光増幅器 は複数の光増幅器か ら な る シ ス テ ム 。

1 6 . 請求の範囲第 1 5 項 に記載の シ ス テ ム で め っ て 、

上記複数の光増幅器の隣 り 合 う 各 2 つ の光増 幅器の間の距離 は上記第 2 の光 フ ア イ バ の非線 形長 よ り も 短 く 設定 さ れ る シ ス テ ム 。

1 7 . 請求の範囲第 1 項 に記載の シ ス テ 0 0 ムであ っ て

上記第 2 の 光 フ ァ ィ バ に お け る 上記 シ ス テ ム 中 間点の近傍 に 設 け ら れ上記第 1 の位相共役 ビ ー ム を複数の分岐 ビ 一 ム に分岐す る 分岐ュニ ッ ト を更 に備え 、

上記第 2 の部分 、 上記第 2 の位桕共役器及 び 上記第 3 の 光 フ ァ ィ バは上記複数の分岐 ビ一ム に対応 し て そ れ ぞれ複数 あ り 、

上記複数の分岐 ビ ー ム の各 々 は上記複数の第 2 の部分の各 々 に供給 さ れ る シ ス テ ム。

1 8 . 請求の範囲第 1 7 項 に記載の シ ス ア ム で あ つ て、

上記分岐ニニ ッ ト に動作的 に 接続 さ れ上記第 1 の位相共役 ビ一ム の伝送特性を モ ニ タ リ ン グ す る 手段を 更 に備 _ た シ ス テ ム。

1 9 . 請求の範囲第 1 項 に 記載の シ ス テ ム で あ っ て

上記第 1 の光 フ ア イ バ は上記信号 ビ ー ム の パ ヮ — の減少 に伴 っ て減少す る 波長分散を有す る 分散漸減 フ ア イ バを 含み、 こ れ に よ り 上記第 1 の光 フ ア イ バ に お け る 光パ ワ ー 及 び非線形係数 の積 と 波長分散 と の比が ほ ぼ一定 に な る シ ス 子 ム。

2 0 . 請求の範囲第 1 9 IS に 記載の シ ス ア ム であ つ て 、 上記分散漸減 フ ア イ バ は 異な る 波長 分散を有 す る 複数の分散 シ フ ト フ ァ イ バを縦続接続 し て な る シ ス テ ム 。

2 1 . 請求の範囲第 1 9 項 に記載の シ ス テ ム で あ っ て 、

上記第 2 の光 フ ア イ バ に お け る 光パ ワ ー を ほ ぼ一定 に す る た めの複数の光増幅器を更 に備え た シ ス テ ム 。

2 2 . 請求の範囲第 2 1 項に 記載の シ ス テ 厶 で あ っ て 、

上記第 3 の光 フ ァ イ バは上記第 2 の位相共役 ビ ー ム のパ ワ ー の減少 に伴 っ て減少す る 波長分 散を有す る 第 2 の分散漸減 フ ァ イ バ を 含み、 こ れに よ り 上記第 3 の光 フ ア イ バ に お け る 光パ ヮ — 及 び非線形係数の積 と 波長分散 と の比が ほ ぼ 一 定 に な る シ ス テ ム 。

2 3 . 請求の範囲第 1 9 項に 記載の シ ス テ ム で め っ て 、

上記分散漸減 フ ァ イ バは複数あ り 、 こ れ ら の 間 に設け ら れ る 少な く と も 1 つの光増 幅器を 更 に 備 え た シ ス テ ム 。

2 4 . 請求の範囲第 1 項 に記載の シ ス テ ム で あ っ て 、

上記信号 ビ ー ム は波長が異 な る 複数の 信号 ビ — ム を波長分割多重 （ W D M ) し て な る W D M 信号 ビ ー ム で あ り 、

上記第 1 の光 フ ア イ バ は上記複数の信号 ビ 一 ム に対応 し て複数 あ る シ ス テ ム 。

2 5 . 請求の範囲第 2 4 項 に記載の シ ス テ ム で あ っ て 、

上記第 2 の位相共役器 に動作的 に 接続 さ れ、 上記第 2 の位相共役 ビ ー ム を上記複数の信号 ビ — ム に 対応す る 複数の位相共役 ビ ー ム に 分 け る 光デマ ノレチ プ レ ク サ を更 に備 え 、

上記第 3 の光 フ ァ イ バ は上記複数の位相 共役 ビ ー ム に対応 し て複数あ る シ ス テ ム 。

2 6 . 請求の範囲第 1 項 に 記載の シ ス テ ム で あ っ て 、

上記第 1 、 第 2 及び第 3 の 光 フ ァ イ バ の少な く と も 何れかの入力端若 し く は 出 力端又 は途 中 に設 け ら れ上記第 1 、 第 2 及 び第 3 の 光 フ ア イ バの各 々 の波長分散 と 逆符号の波長分散 を ^え る 少な く と も一つの分散補償器を 更 に備 え た シ ス テ ム 。

2 7 . 請求の範囲第 2 6 項 に記載の シ ス テ ム で あ っ て、

上記分散補償器 は上記第 2 の 光 フ マ ィ バ ょ り も 単位長 さ 当 た り の波長分散の絶対値が大 き い 分散捕償 フ ア イ バか ら な る シ ス テ ム 。

2 8 . 請求の範囲第 2 6 頃 に記載の シ ス テ ム であ っ て、

上記 3 第 1 、 第 2 及 び第 3 の光 フ ァ イ バの各 々 は正常分 ο 散を与え 、

上記分散補償器 は 1 . 3 m零分散 フ ァ イ バ 力、 り 7よ る シ ス - δ一テ青 ム 。

求

2 9 . 請求の範囲第 2 6 項 に記載の シ ス ア ムで あ つ て、

上記分散補償器 は フ ァ イ バ グ レ ー テ ィ ン グ力、 り な る シ ス テ ム

の範囲第 1 項 に記載の シ ス テ 厶 で あ っ て、

上記第 1 の光 フ ア イ バ、 上記第 】 の位相共役 器、 上記第 2 の光 フ ァ イ バ、 上記第 2 の位相共 役器及 び上記第 3 の光 フ ァ イ バ に そ れ ぞれ相 当 す る 光学要素を含む 1 つ又 は そ れよ り も 多 い 光 学ュニ ッ ト を更 に備え、

該光学ュニ ッ ト は上記第 3 の光 フ ァ イ バに動 作的 に接続 さ れ る シ ス テ ム。

3 1 . 信号 ビ ー ムの入力端及 び 出 力端 に そ れぞれ相 当 す る 第 1 端及 び第 2 端を有す る 第 1 の光 フ ァ イ バ と

上記第 2 端 に動作的 に接続 さ れ上記信号 ビ ― ム を位相共役 ビ 一 ム に変換 し て 出 力 す る 位相 共 役器 と 、

上記位相共役 ビ — ム の 入力端及 び 出 力端 に そ - I 0 4 — れぞれ相 当 す る 第 3 端及 び第 4 端 を す る 第 2 の光 フ ァ イ バ と 、

上記第 1 の光 フ ァ イ バ、 上記位相共役器及 び 上記第 2 の光 フ ア イ バを 含む光路上 に 設 け ら れ 5 上記第 1 及 び第 2 の光 フ ァ イ バの 各 々 の 波長分 散 と 逆符号の波長 分散を与え る 少 な く と も 1 つ の分散補償器 と を備え 、

上記第 1 の光 フ ア イ バの波長分散の平均値及 び長 さ の積 は上記第 2 の光 フ ア イ バの波長 分散 】 0 の平均値及 び長 さ の積に実質的 に -致す る 光 フ ァ ィ ノく通 ί言 シ ス テ ム 。

3 2 . 請求の範囲第 3 1 項 に ^載の シ ス テ ム で め っ て 、

上記第 1 の光 フ ア イ バ に お け る 光パ ワ ー の平 1 5 均値及 び非線形係数の平均値並 び に 上記第 1 の 光 フ ア イ バの長 さ の積 は上記第 2 の光 フ ア イ バ に お け る 光パ ワ ー の平均値及 び非線形係数の平 均値並び に上記第 2 の光 フ ア イ バの長 さ の積 に 実質 的 に 一致す る シ ス テ ム 。

20 3 3 . 請求の範两第 3 1 項 に記載の シ ス テ ム で め つ て 、

上記第 1 の光 フ ァ イ バ及 び上記第 2 の 光 フ ァ ィ バを 含む光路上 に設 け ら れ る 複数の 光増幅 器を更 に備 え た シ ス テ ム 。

2 5 3 4 . 請求の範囲第 3 3 項 に 記載の シ ス テ ム で あ っ て 、

上記複数の光増幅器の隣 り 合 う 各 2 つの光 増幅器の間の距離 は上記光路の非線形長 よ り も 短 い シ ス テ ム 。

3 5 . 請求の範囲第 3 1 項 に記載の シ ス テ ム で あ っ て 、

上記第 】 及 び第 2 の光 フ ァ イ バが仮想的 に そ れぞれ同数の 区間 に分割 さ れた と き に 、 上記位 相共役器か ら 数え て対応す る 2 つの 区間 の波長 分散の平均値及 び区間長の積 は実質的 に一致す る と 共 に 、 当 該 2 つの区間 に お け る 光パ ワ ー の 平均値、 非線形係数の平均値及 び区間長 の積は 実質的 に一致す る 光 フ ァ イ バ通信 シ ス テ ム 。

3 6 . 請求の範囲第 3 1 項 に記載の シ ス テ ム で あ つ 一し 、

上記位相共役器か ら の波長分散の 累積値が等 し い 上記第 1 及 び第 2 の光 フ ア イ バ上の 2 点の 各 々 に お け る 光パ ワ ー及 び非線形係数の積 と 波 長分散 と の比が実質 的 に 一致す る シ ス テ ム 。

3 7 . 請求の範囲第 3 1 項 に 記載の シ ス テ ム で め っ て 、

上記位相共役器か ら の光パ ワ ー 及 び非線形係 数の積の累積値が等 し い上記第 1 及 び第 2 の光 フ ア イ バ上の 2 点の各 々 に お け る 光パ ワ ー 及 び 非線形係数の積 と 波長分散 と の比が実 的 に一 致す る シ ス テ ム 。

3 8 . 請求の範囲第 3 1 項 に記載の シ ス テ ム で め っ て 、

上記分散補償器 は上記第 1 の光 フ ア イ バの途 中 に設け ら れる シ ス テ ム 。

3 9 . 請求の範囲第 3 1 項 に記載の シ ス テ ム で め っ て 、

上記分散補償器 は上記第 2 の光 フ ァ ィ バの途 中 に設け ら れ る シ ス テ ム 。

4 0 . 請求の範囲第 3 1 項 に 記載の シ ス テ ム で め っ て 、

上記第 1 及び第 2 の光 フ ア イ バの各 々 は シ ン グ ル モ ー ド フ ァ イ バ で あ る シ ス テ ム 。

4 1 . 請求の範囲第 4 0 項 に 記載の シ ス テ ム で あ っ て 、

上記 シ ン グノレ モ ー ド フ ァ イ バは波長 1 . 5 5 m帯で異常分散を与え る シ ス テ ム 。

4 2 . 請求の範囲第 3 1 項 に 記載の シ ス テ ム で あ つ て 、

上記分散補償器 は フ ァ イ バ グ レ ー テ ィ ン グ 力、 り な る シ ス テ ム 。

4 3 . 請求の範囲第 3 1 項 に記載の シ ス テ ム で あ っ て 、

上記分散補償器の波長分散の値 は上記第 2 の 光 フ ァ イ バの上記第 4 端 に お け る 上記位相共役 ビー ム の波形歪みが最 も 小 さ く な る よ う に 設定 さ れ る シ ス テ ム 。

4 4 . 請求の範囲第 3 1 項 に記載の シ ス テ ム " I あ つ " I 、

上記第 1 及び第 2 の光 フ ァ イ バの各 々 は正常 分散を与え 、

上記分散補償器 は 1 . 3 m 零分散 フ ァ イ バ 力、 ら な る シ ス テ ム 。

4 5 . 信号 ビ ー ム の入力端及 び 出 力端 に そ れぞれ相 当 す る 第 1 端及 び第 2 端を有す る 第

1 の 光 フ ア イ バ と 、

上記第 2 端 に動作的 に接続 さ れ上記信号 ビ 一 ム を位相共役 ビ ー ム に変換 し て 出 力 す る 位相共 役器 と 、

上記位相共役 ビ ー ム の 入力端及 び 出 力端 に そ れぞれ相 当 す る 第 3 端及 び第 4 端を有す る 第 2 の光 フ ァ イ バ と を備え、

上記第 1 の光 フ ア イ バの波長分散の平均値及 び長 さ の積 は上記第 2 の 光 フ ア イ バの波長 分散 の平均値及 び長 さ の積に実質 的 に一致 し 、

上記信号 ビ ー ム は互い に異な る 波長 を有す る 複数の信号 ビ ー ム を含む波長分割多重信号 ビ ー ム であ り 、

上記第 1 及び第 2 の光 フ ァ イ バの 2 次分散 (分散傾斜） は両方 と も 実質的 に零で あ る か或 い は互い に逆の 符号を有 し て い る 光フ ァ ィ バ通 ί言 シ ス テ ム 。

4 6 . 請求の範囲第 4 5 項 に記載の シ ス テ ム で あ っ て、

上記第 1 の光 フ ァ イ バ に お け る 光パ ワ ー の平 均値及 び非線形係数の平均値並 びに上記第 1 の 光 フ ア イ バの長 さ の積 は上記第 2 の光 フ ア イ バ に お け る 光パ ヮ 一 の平均値及 び非線形係数の平 均値並 びに上記第 2 の光 フ ァ ィ バの長 さ の積に 実質的 に一致す る 光 フ ァ イ バ通信 シ ス テ ム 。

4 7 . 請求の範囲第 4 5 項 に記載の シ ス テ ムで あ っ て、

上記第 1 の光 フ ア イ バ及び上記第 2 の光 フ ァ ィ バを 含む光路上 に 設 け ら れ る 複数の 光増幅 器を更 に備え た シ ス テ ム 。

4 8 . 請求の範囲第 4 7 項 に記載の シ ス テ ム で あ っ て 、

上記複数の光増幅器の隣 り 合 う 各 2 つの光 増幅器の間の距離 は上記光路の非線形長 よ り も 短 い シ ス テ ム 。

4 9 . 請求の範囲第 4 5 項 に記載の シ ス テ ム で あ つ 飞 、

上記第 1 及び第 2 の 光 フ ァ イ バが仮想的 に そ れぞれ同数の 区間 に分割 さ れた と き に 、 上 ¾位 相共役器か ら 数えて対応す る 2 つの区間の波長 分散の平均値及 び区間長の積 は実質的 に 一致す る と 共 に、 当該 2 つの 区間 に お け る 光パ ワ ー の 平均値、 非線形係数の平均値及 び区間長の積 は 実質的 に一致す る 光フ ア イ バ通信 シ ス テ ム。

5 0 . 請求の範囲第 4 5 項 に記載の シ ス ア ムであ っ て、

上記位相共役器か ら の波長分散の累積値が等 し い上位第 1 及 び第 2 の光 フ ア イ バ上の 2 点の 各 々 に お け る 光パ ワ ー及 び非線形係数の積 と 波 長分散 と の比が実質的 に一致す る シ ス テ ム。

5 1 . 請求の範囲第 4 5 項 に記載の シ ス テ ムであ っ て、

上記位相共役器か ら の光パ ワ ー及 び非線形係 数の積の累積値が等 し い上記第 1 及 び第 2 の光 フ ァ イ バ上の 2 点の各 々 に お け る 光パ ワ ー 及 び 非線形係数の積 と 波長分散 と の比が実質的 に一 致す る シ ス テ ム。

5 2 . 位相共役光を発生す る た めの非線 形光学媒質 を有す る 装置 を製造す る た めの方法 であ っ て、

( a ) 光 フ ァ イ バを切断 し て複数の 区間 に 分割す る ス テ ッ プ と 、

( b ) 上記非線形光学媒質を用 い た非縮退 四光波混合に お け る 変換帯域が最大 に な る よ う に上記複数の 区間を並べ替え て繫 ぎ合わせ る こ と に よ り 上記非線形光学媒質を得 る ス テ ッ プ と を含む方法。

5 3 . 請求の範囲第 5 2 項 に記載の方法 で あ っ て、

上記 ス テ ッ プ （ b ) は上記複数の 区間の各 々 の分散値を測定す る ス テ ッ プを含み、

上記非線形光学媒質 に ポ ン プ光を 入力す る と き の入力端 に近 い側 に比較的分散値の小 さ い 区 間が配置 さ れ る よ う に上記複数の区間が並べ替 え ら れ る 方法。

5 4 . 請求の範囲第 5 2 項 に 記載の方法 で あ っ て、

上記複数の区間の少 な く と も 一部 は分散値の 正負が交互に な る よ う に繋 ぎ合わ さ れ る 方法。

5 5 . 請求の範囲第 5 2 項 に記載の方法 に よ り 製造 さ れた装置。

5 6 . 位相共役光を発生す る た めの非線 形光学媒質を有す る 装置 を製造す る た めの方法 で あ っ て、

( a ) 光 フ ァ イ バを 切断 し て複数の 区間 に 分割す る ス テ ッ プ と 、

( b ) 上記複数の区 間の各 々 の分散値を測 定す る ス テ ッ プ と 、

( c ) 上記非線形光学媒質を用 い た非縮退 四光波混合 に お け る 所要の変換帯域を得 る の に 十分小 さ い分散値を有す る 区間だけ を選ん で繫 ぎ合わせ る こ と に よ り 上記非線形光学媒質を得 る ス テ ッ プ と を 含む方法。

5 7 . 請求の範囲第 5 6 項 に記載の方法 に よ り 製造 さ れた装置。

5 8 . 位相共役光を発生す る た めの非線 形光学媒質を有す る 装置を製造す る た めの方法 で あ つ て、

( a ) 光 フ ァ イ バの零分散波長の偏差を測 定す る ス テ ッ プ と 、

( b ) 上記偏差が予め定め ら れた範囲 を超 え て い る場合 に上記光 フ ァ ィ バを切断 し て切断 さ れた各 フ ァ ィ バの零分散波長の偏差が上記範 囲内 に入 る よ う にす る ス テ ッ プ と 、

( c ) ポ ン プ光の波長 に実質的 に 等 し い零 分散波長を有す る 上記光 フ ァ ィ バ又 は上記切断 さ れた フ ァ イ バを選んで繫 ぎ合わせ る こ と に よ り 上記非線形光学媒質を得 る ス テ ッ プ と を備え た方法 o

5 9 . 請求の範囲第 5 8 項 に記載の方法 に よ り 製造 さ れた装置。

6 0 . 異 な る 波長 を有す る 複数の光信号 を波長分割多重 （ W D M ) し てな る W D M信号 光の た めの複数の光 フ ァ イ バネ ッ ト ワ ー ク と 、 該複数の光 フ ァ イ バ ネ ッ 卜 ワ ー ク を結ぶた め の少 な く と も 1 つ の変換器 と を備え 、

該変換器 は上記複数の光信号の波長変換及び 位相共役変換を一括に行 う 手段を含む光 フ ア イ バ通信 シ ス テ ム 。

6 1 . 請求の範囲第 6 0 項 に 記載の シ ス テ ムで あ っ て 、

上記光信号の た めの光ア ツ ド Z ド ロ ッ プ装置 を更 に備え、

該光 ア ツ ド / ド ロ ッ プ装置 は上記光信号の波 形歪みが最 も 小 さ く な る 位置 に設 け ら れ る シ ス テ ム

6 2 請求の範囲第 6 0 項 に記載の シ ス テ ム で あ つ て

上記波長変換は エル ビ ウ ム ド 一 プ フ ァ イ バ増 幅器 に よ つ て提供 さ れ る 利得帯域 に含 ま れ る 任 意の帯域間で行われ る シ ス テ ム 。

6 3 請求の範囲第 6 2 項 に記載の シ ス テ ム であ つ て

上記任意の帯域は 1 . 5 5 / m帯及 び 1 . 5 3 u m であ る シ ス テ ム 。

6 4 位相共役光を発生 さ せ る た めの装 置でめ つ て、

1 乃至第 4 の ポ ー ト を有 し 、 該第 1 及 び第

2 の ポ一 ト 間並 びに該第 3 及 び第 4 の ポ 一 ト 間 は 第 1 の偏波面 に よ り 結合 さ れ、 該第 1 及 び第 3 の ポ ー 卜 間並 びに該第 2 及 び第 4 の ポ 一 ト 間 は第 1 の偏波面 に垂直 な第 2 の偏波面 に よ り 結 合 さ れ る 偏波 ビ ー ム ス プ リ ッ 夕 と 、

上記第 2 及 び第 3 の ポ 一 ト 間 に動作的 に接続 さ れ る 非線形光学媒質 と 、

ポ ン プ光を 出力す る ポ ン プ光源 と 、

信号光及び上記 ポ ン プ光を上記偏波 ビ ー ム ス プ リ ッ タ の上記第 1 の ポ ー 卜 に供給す る た めの カ ッ プ リ ン グ手段 と を備え、

該 カ ッ プ リ ン グ手段 は、 上記信号光及び上記 ポ ン プ光を そ れぞれ受け る 第 1 及 び第 2 の入力 ポ ー ト 並 びに 出力 ポ ー 卜 を有す る 光 力 ブ ラ と 、 該出力 ポ ー 卜 及び上記第 1 の ポ 一 卜 間 に動作的 に接続 さ れ る 偏波保持 フ ア イ バ と を含む装置。

6 5 . 請求の範囲第 6 4 項に記載の装置 あ っ てヽ

上記偏波保持 フ ァ イ バは上記第 1 の ポ ー 卜 に お け る 上記 ポ ン プ光の偏波面が上記第 1 及び第 2 の偏波面 に対 し て実質的 に 4 5 ° 傾斜す る よ う に設定 さ れ る 主軸を有 し てい る 装置。

6 6 . 請求の範囲第 6 5 項に記載の装置 め っ し 、

上記偏波保持 フ ア イ バは ス プ ラ イ ス接続 さ れ た第 i 及び第 2 の偏波保持 フ ア イ バか ら な り 、 該第 1 及び第 2 の偏波保持 フ ァ イ バ は互い に直 交す る 第 1 及 び第 2 の主軸を有 し て い る 装置。 6 7 . 位相共役光を発生 さ せ る た めの装 であ っ て、

第 1 端及 び第 2 端を有 し 該第 1 端 に は信号光 が供給 さ れ る 非線形光学媒質 と 、

上記第 1 端及び第 2 端の少な く と も 何れかか ら ポ ン プ光を上記非線形光学媒質 に供給す る た めの ポ ン プ光源 と 、

上記非線形光学媒質の上記第 2 端 に動作的 に 接続 さ れ上記ポ ン プ光の波長を 含む阻止帯域を 有す る 光帯域阻止 フ ィ ル タ と を備え た装置。

6 8 . 請求の範囲第 6 7 項 に記載の装置 あ つ "L 、

上記光帯域阻止 フ ィ ル タ に動作的 に接続 さ れ 上記非線形光学媒質 内 で発生す る 位相共役光の 波長 を含む通過帯域を有す る 光帯域通過 フ ィ ル タ を更 に備え た装置。

6 9 . 請求の範囲第 6 7 項 に記載の装置 め っ ヽ

上記非線形光学媒質の上記第 1 端に動作的 に 接続 さ れ上記非線形光学媒質内 で発生す る 位相 共役光の波長を含む阻止帯域を有す る 第 2 の光 帯域阻止 フ ィ ル タ を更 に備え た装置。

7 0 . 請求の範囲第 6 7 項 に記載の装置 あ っ て、 上記非線形光学媒質 は光 フ ァ ィ バを含 む装置 7 1 . 請求の範囲第 7 0 項に記載の装置 あ っ し 、

上記光 フ ア イ バ は上記 ポ ン プ光の波長 に 実質 的 に等 し い零分散波長を有 し て い る 装置。

7 2 . 請求の範囲第 7 0 項 に記載の装置 あ つ 一し ヽ

上記光 フ ァ イ バ は、 該光 フ ァ イ バが偏波面保 持能力 を有す る 程度に該光 フ ァ ィ バの長 さ を短 く す る の に十分大 き な非線形係数を有 し て い る 装置。

7 3 . 請求の範囲第 7 2 項 に記載の装置 あ っ て ヽ

上記光 フ ァ イ バ は、 G e 0 ₂ 力く ド ー プ さ れた コ ア と フ ッ 素力く ド ー プ さ れた ク ラ ッ ド と を 含む 装置。

7 4 . 請求の範囲第 7 2 項に記載の装置 め つ 、

上記光 フ ァ イ バ は、 シ ン グル モ 一 ド フ ア イ バ か ら な り 、 該 シ ン グル モ ー ド フ ア イ バ は伝送路 と し て使用 さ れ る シ ン グ ル モ ー ド フ ァ イ バ の モ 一 ド フ ィ 一ノレ ド径 よ り も 小 さ な モ ー ド フ ィ ー ル ド径を有 し て い る 装置。

7 5 . 光 フ ァ イ バ伝送路の入力端 に接続 さ れた光送信装置 にお い て、 - l i e - 入力端 と 出 力端 と を有 し 、 前記光 フ ァ イ バ伝 送路の 中 間点 と 入力端 と の間の波長分散量 と 実 質的 に 等 し い波長分散量を有す る 第 1 の光 フ ァ ィ バ と 、

前記第 1 の光 フ ァ イ バの入力端 に 光信号を入 力す る 光信号出 力手段 と 、

前記第 1 の光 フ ア イ バの 出 力端か ら の光信号 を、 こ の光信号 と 位相共役の関係 に あ る 位相共 役光 に変換 し て、 こ の位相共役光を前記光伝送 路の入力端か ら 入力す る 位相共役器 と を備 え た こ と を特徴 と す る 光送信装置。

7 6 . 光信号を伝送す る 光 フ ァ イ バ伝送 路の 出 力端 に接続 さ れた 光受信装置 にお いて、 入力端 と 出 力端 と を有 し 、 前 ΰ光 フ ァ イ バ伝 送路の 中 間点 と 山 力端 と の 間の波長分散量 と 実 質的 に 等 し い波長分散量を有す る 第 2 の光 フ ァ イ ノ ' と 、

前記光 フ ァ イ バ伝送路か ら 受信 し た 光信号を こ の光信号 と 位相共役の 関係 に あ る 位相共役光 に変換 し て、 こ の位相共役光を前記第 2 の 光 フ ア イ バの入力端 に入力 す る 位相共役器 と 、

前記第 2 の光 フ ァ イ バの 出 力端か ら の位相共 役光を受信す る 受信器 と を備 え た こ と を特徴 と す る 光送信装置。

7 7 . 光 フ ァ イ バ伝送路の 入力端 に 接続 さ れた光送信装置 と 該光 フ ァ ィ バ伝送路の 出力 端に接続 さ れた 光受信装置 と を備え た 光通信 シ ス テ ム に お いて、

前記光送信装置 は、

入力端 と 出力端 と を有 し 、 前記光 フ ァ イ バ伝 送路の 中 間点 と 入力端 と の間の波長分散量 と 実 質的 に 等 し い波長分散量を有す る 第 1 の光 フ ァ ィ バ と 、

前記第 1 の光 フ ア イ バの入力端 に 光信号を入 力 す る 光信号出 力手段 と 、

前記第 1 の光 フ ア イ バの 出力端か ら の光信号 を、 こ の光信号 と 位相共役の関係 に あ る 第 1 の 位相共役光に変換 し て、 こ の第 1 の位相共役光 を前記光伝送路の入力端か ら 入力す る 第 1 の位 相共役器 と を有 し 、

前記光受信装置 は 、

入力端 と 出 力端 と を有 し 、 前記光 フ ァ イ バ伝 送路の 中 間点 と 出力点 と の間の波長分散量 と 実 質的 に等 し い波長分散量を有す る 第 2 の光 フ ァ イ ノく' と 、

前記光 フ ア イ バ伝送路か ら受信 し た第 1 の位 相共役光を 、 こ の位相共役光 と 位相共役の 関係 に あ る 第 2 の位相共役光 に変換 し て、 こ の第 2 の位相共役光を前記第 2 の光 フ ァ ィ バの入力端 に 入力す る 第 2 の位相共役器 と 、 Φ璨4^ ά ϋ

¾ i^ 0 ^^ ^ ii ^: ¾ ^ ^ ^→^, 3· ≠ Λ篛 0!^^ s