Abstract

The effect of frequency chirping on the performance of optical communication systems is analyzed theoretically using a simple but realistic model for the chirped pulses emitted by a directly modulated semiconductor laser. The effect of pulse-edge sharpness is investigated by considering the propagation of super-Gaussian chirped pulses in a dispersive single-mode fiber. The results are presented using the parameter values appropriate for a 1.55-μm optical communication system employing conventional silica fibers and are in qualitative agreement with the reported experimental observations.

© 1986 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. Y. Suematsu, Proc. IEEE 71, 692 (1983).
    [CrossRef]
  2. T. Li, IEEE J. Selected Areas Commun. SAC-1, 356 (1983).
  3. D. Marcuse, Appl. Opt. 20, 3573 (1981).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. D. Anderson, M. Lisak, P. Anderson, Opt. Lett. 10, 134 (1985).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. F. Koyama, Y. Suematsu, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 292 (1985).
    [CrossRef]
  6. K. Tajima, K. Washio, Opt. Lett. 10, 460 (1985).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. R. A. Linke, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 593 (1985); Electron. Lett. 20, 472 (1984).
    [CrossRef]
  8. A. Hasegawa, Y. Kodama, Proc. IEEE 69, 1145 (1981).
    [CrossRef]
  9. C. H. Henry, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 259 (1982).
    [CrossRef]
  10. K. Iwashita, K. Nakagawa, Y. Nakano, Y. Suzuki, Electron. Lett. 18, 873 (1982).
    [CrossRef]
  11. C. Lin, A. Tomita, Electron. Lett. 19, 837 (1983).
    [CrossRef]
  12. S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
    [CrossRef]
  13. A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
    [CrossRef]

1985 (6)

D. Anderson, M. Lisak, P. Anderson, Opt. Lett. 10, 134 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

F. Koyama, Y. Suematsu, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 292 (1985).
[CrossRef]

K. Tajima, K. Washio, Opt. Lett. 10, 460 (1985).
[CrossRef] [PubMed]

R. A. Linke, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 593 (1985); Electron. Lett. 20, 472 (1984).
[CrossRef]

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

1983 (3)

C. Lin, A. Tomita, Electron. Lett. 19, 837 (1983).
[CrossRef]

Y. Suematsu, Proc. IEEE 71, 692 (1983).
[CrossRef]

T. Li, IEEE J. Selected Areas Commun. SAC-1, 356 (1983).

1982 (2)

C. H. Henry, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 259 (1982).
[CrossRef]

K. Iwashita, K. Nakagawa, Y. Nakano, Y. Suzuki, Electron. Lett. 18, 873 (1982).
[CrossRef]

1981 (2)

D. Marcuse, Appl. Opt. 20, 3573 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

A. Hasegawa, Y. Kodama, Proc. IEEE 69, 1145 (1981).
[CrossRef]

Alferness, R. C.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

Anderson, D.

Anderson, P.

Bridges, T. J.

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Buhl, L. L.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

Burkhardt, E. G.

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Burrus, C. A.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

Campbell, J. C.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Cohen, L. G.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Dawson, R. W.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Eisenstein, G.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

Gnauck, A. H.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Hasegawa, A.

A. Hasegawa, Y. Kodama, Proc. IEEE 69, 1145 (1981).
[CrossRef]

Henry, C. H.

C. H. Henry, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 259 (1982).
[CrossRef]

Huo, T. C. D.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

Iwashita, K.

K. Iwashita, K. Nakagawa, Y. Nakano, Y. Suzuki, Electron. Lett. 18, 873 (1982).
[CrossRef]

Kasper, B. L.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Koch, T. L.

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Kodama, Y.

A. Hasegawa, Y. Kodama, Proc. IEEE 69, 1145 (1981).
[CrossRef]

Korotky, S. K.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

Koyama, F.

F. Koyama, Y. Suematsu, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 292 (1985).
[CrossRef]

Li, T.

T. Li, IEEE J. Selected Areas Commun. SAC-1, 356 (1983).

Lin, C.

C. Lin, A. Tomita, Electron. Lett. 19, 837 (1983).
[CrossRef]

Linke, R. A.

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

R. A. Linke, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 593 (1985); Electron. Lett. 20, 472 (1984).
[CrossRef]

Lisak, M.

Marcuse, D.

Nakagawa, K.

K. Iwashita, K. Nakagawa, Y. Nakano, Y. Suzuki, Electron. Lett. 18, 873 (1982).
[CrossRef]

Nakano, Y.

K. Iwashita, K. Nakagawa, Y. Nakano, Y. Suzuki, Electron. Lett. 18, 873 (1982).
[CrossRef]

Nelson, K. C.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Stultz, L. W.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

Suematsu, Y.

F. Koyama, Y. Suematsu, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 292 (1985).
[CrossRef]

Y. Suematsu, Proc. IEEE 71, 692 (1983).
[CrossRef]

Suzuki, Y.

K. Iwashita, K. Nakagawa, Y. Nakano, Y. Suzuki, Electron. Lett. 18, 873 (1982).
[CrossRef]

Tajima, K.

Tomita, A.

C. Lin, A. Tomita, Electron. Lett. 19, 837 (1983).
[CrossRef]

Veselka, J. J.

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

Washio, K.

Wilt, D. P.

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Yen, R. T.

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Electron. Lett. (2)

K. Iwashita, K. Nakagawa, Y. Nakano, Y. Suzuki, Electron. Lett. 18, 873 (1982).
[CrossRef]

C. Lin, A. Tomita, Electron. Lett. 19, 837 (1983).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (3)

C. H. Henry, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 259 (1982).
[CrossRef]

F. Koyama, Y. Suematsu, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 292 (1985).
[CrossRef]

R. A. Linke, IEEE J. Quantum Electron. QE-21, 593 (1985); Electron. Lett. 20, 472 (1984).
[CrossRef]

IEEE J. Selected Areas Commun. (1)

T. Li, IEEE J. Selected Areas Commun. SAC-1, 356 (1983).

J. Lightwave Technol. (2)

S. K. Korotky, G. Eisenstein, A. H. Gnauck, B. L. Kasper, J. J. Veselka, R. C. Alferness, L. L. Buhl, C. A. Burrus, T. C. D. Huo, L. W. Stultz, K. C. Nelson, L. G. Cohen, R. W. Dawson, J. C. Campbell, J. Lightwave Technol. LT-3, 1027 (1985).
[CrossRef]

A. H. Gnauck, B. L. Kasper, R. A. Linke, R. W. Dawson, T. L. Koch, T. J. Bridges, E. G. Burkhardt, R. T. Yen, D. P. Wilt, J. C. Campbell, K. C. Nelson, L. G. Cohen, J. Lightwave Technol. LT-3, 1032 (1985).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Proc. IEEE (2)

A. Hasegawa, Y. Kodama, Proc. IEEE 69, 1145 (1981).
[CrossRef]

Y. Suematsu, Proc. IEEE 71, 692 (1983).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Variation of pulse shape with the fiber length for unchirped (α = 0) and chirped (α = 5) super-Gaussian pulses. Note the formation of long tails in the case of chirped pulses.

Fig. 2
Fig. 2

Broadening of a 125-psec half-width pulse with the fiber length for three values of the chirp parameter α using D = 16 psec nm−1 km−1. Solid and dashed curves correspond to super-Gaussian (m = 3) and Gaussian (m = 1) pulse shapes.

Fig. 3
Fig. 3

Variation of maximum fiber length (corresponding to a 20% pulse-broadening level) with chirp parameter α. The other parameter values are identical to those used in Fig. 2. Solid and dashed curves compare the super-Gaussian and Gaussian pulse shapes. The BD product is shown on the right-hand ordinate scale assuming a bit rate of 4 Gbit sec−1 (σ = 125 psec).

Equations (7)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

i ( A z + γ A ) - 1 2 β ( 2 ) 2 A τ 2 = 0 ,
A ( z , τ ) = e - γ z - A ( 0 , ω ) exp [ i ( ω τ + 1 2 β ( 2 ) ω 2 z ) ] d ω ,
A ( 0 , ω ) = 1 2 π - A ( 0 , τ ) exp ( - i ω τ ) d τ
A ( 0 , τ ) = A 0 exp [ - 1 2 ( 1 - i α ) ( τ / σ ) 2 m ] .
τ r = ( ln 9 ) σ / 2 m σ / m .
Δ ν ( τ ) = - 1 2 π ϕ τ = - m α 2 π σ ( τ σ ) 2 m - 1 = - α 4 π d d t ( ln P ) ,
Δ ν m = m α / ( 2 π σ ) α / ( 2 π τ r ) .

Metrics