Abstract

We study analytically and numerically soliton communication links made by use of dispersion-decreasing fibers and parametric amplifiers. We show that bit rates greater than 100 Gbits/s (one channel, one polarization) can be achieved with large amplifier spacings (as high as 120 km). The Raman effect and soliton interactions are compensated through optical phase conjugation, whereas fiber losses and third-order dispersion are handled through tailoring of the dispersion profile of a dispersion-decreasing fiber.

© 1996 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. P. Agrawal, Fiber-Optic Communication Systems (Wiley, New York, 1992).
  2. A. Hasegawa, Y. Kodama, Solitons in Optical Communications (Clarendon, Oxford, 1995).
  3. L. F. Mollenauer, E. Lichtman, M. J. Neubelt, G. T. Harvey, Electron. Lett. 29, 729 (1993);Opt. Photon. News 5(4), 15 (1994).
    [CrossRef]
  4. S. M. J. Kelly, Electron. Lett. 28, 806 (1992).
    [CrossRef]
  5. R.-J. Essiambre, G. P. Agrawal, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2420 (1995).
    [CrossRef]
  6. V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
    [CrossRef]
  7. K. Tajima, Opt. Lett. 12, 54 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. H. H. Kuehl, J. Opt. Soc. Am. B 5, 709 (1988).
    [CrossRef]
  9. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 2nd ed. (Academic, Boston, Mass., 1995), Chaps. 2 and 5.
  10. J. P. Gordon, Opt. Lett. 11, 662 (1986).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. S. Chi, S. Wen, Opt. Lett. 19, 1705 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. C. G. Goedde, W. L. Kath, P. Kumar, Opt. Lett. 20, 1365 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. S. Watanabe, T. Chikama, G. Ishikawa, T. Terahara, H. Kuwahara, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1241 (1993).
    [CrossRef]
  14. W. Forysiak, N. J. Doran, J. Lightwave Technol. 13, 850 (1995).
    [CrossRef]

1995 (3)

1994 (1)

1993 (2)

S. Watanabe, T. Chikama, G. Ishikawa, T. Terahara, H. Kuwahara, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1241 (1993).
[CrossRef]

L. F. Mollenauer, E. Lichtman, M. J. Neubelt, G. T. Harvey, Electron. Lett. 29, 729 (1993);Opt. Photon. News 5(4), 15 (1994).
[CrossRef]

1992 (1)

S. M. J. Kelly, Electron. Lett. 28, 806 (1992).
[CrossRef]

1991 (1)

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

1988 (1)

1987 (1)

1986 (1)

Agrawal, G. P.

R.-J. Essiambre, G. P. Agrawal, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2420 (1995).
[CrossRef]

G. P. Agrawal, Fiber-Optic Communication Systems (Wiley, New York, 1992).

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 2nd ed. (Academic, Boston, Mass., 1995), Chaps. 2 and 5.

Bogatyrev, V.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Bubnov, M. M.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Chernikov, S. V.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Chi, S.

Chikama, T.

S. Watanabe, T. Chikama, G. Ishikawa, T. Terahara, H. Kuwahara, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1241 (1993).
[CrossRef]

Devyatykh, G. G.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Dianov, E. M.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Doran, N. J.

W. Forysiak, N. J. Doran, J. Lightwave Technol. 13, 850 (1995).
[CrossRef]

Essiambre, R.-J.

Forysiak, W.

W. Forysiak, N. J. Doran, J. Lightwave Technol. 13, 850 (1995).
[CrossRef]

Goedde, C. G.

Gordon, J. P.

Gur’yanov, A. N.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Harvey, G. T.

L. F. Mollenauer, E. Lichtman, M. J. Neubelt, G. T. Harvey, Electron. Lett. 29, 729 (1993);Opt. Photon. News 5(4), 15 (1994).
[CrossRef]

Hasegawa, A.

A. Hasegawa, Y. Kodama, Solitons in Optical Communications (Clarendon, Oxford, 1995).

Ishikawa, G.

S. Watanabe, T. Chikama, G. Ishikawa, T. Terahara, H. Kuwahara, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1241 (1993).
[CrossRef]

Kath, W. L.

Kelly, S. M. J.

S. M. J. Kelly, Electron. Lett. 28, 806 (1992).
[CrossRef]

Kodama, Y.

A. Hasegawa, Y. Kodama, Solitons in Optical Communications (Clarendon, Oxford, 1995).

Kuehl, H. H.

Kumar, P.

Kurkov, A. S.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Kuwahara, H.

S. Watanabe, T. Chikama, G. Ishikawa, T. Terahara, H. Kuwahara, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1241 (1993).
[CrossRef]

Lichtman, E.

L. F. Mollenauer, E. Lichtman, M. J. Neubelt, G. T. Harvey, Electron. Lett. 29, 729 (1993);Opt. Photon. News 5(4), 15 (1994).
[CrossRef]

Mamyshev, P. V.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Miroshnichenko, S. I.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Mollenauer, L. F.

L. F. Mollenauer, E. Lichtman, M. J. Neubelt, G. T. Harvey, Electron. Lett. 29, 729 (1993);Opt. Photon. News 5(4), 15 (1994).
[CrossRef]

Neubelt, M. J.

L. F. Mollenauer, E. Lichtman, M. J. Neubelt, G. T. Harvey, Electron. Lett. 29, 729 (1993);Opt. Photon. News 5(4), 15 (1994).
[CrossRef]

Prokhorov, A. M.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Rumyantsev, S. D.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Semenov, V. A.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Sysoliatin, A. A.

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

Tajima, K.

Terahara, T.

S. Watanabe, T. Chikama, G. Ishikawa, T. Terahara, H. Kuwahara, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1241 (1993).
[CrossRef]

Watanabe, S.

S. Watanabe, T. Chikama, G. Ishikawa, T. Terahara, H. Kuwahara, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1241 (1993).
[CrossRef]

Wen, S.

Electron. Lett. (2)

L. F. Mollenauer, E. Lichtman, M. J. Neubelt, G. T. Harvey, Electron. Lett. 29, 729 (1993);Opt. Photon. News 5(4), 15 (1994).
[CrossRef]

S. M. J. Kelly, Electron. Lett. 28, 806 (1992).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

S. Watanabe, T. Chikama, G. Ishikawa, T. Terahara, H. Kuwahara, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1241 (1993).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (2)

W. Forysiak, N. J. Doran, J. Lightwave Technol. 13, 850 (1995).
[CrossRef]

V. Bogatyrev, M. M. Bubnov, E. M. Dianov, A. S. Kurkov, P. V. Mamyshev, A. M. Prokhorov, S. D. Rumyantsev, V. A. Semenov, A. A. Sysoliatin, S. V. Chernikov, A. N. Gur’yanov, G. G. Devyatykh, S. I. Miroshnichenko, J. Lightwave Technol. 9, 561 (1991).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

Opt. Lett. (4)

Other (3)

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 2nd ed. (Academic, Boston, Mass., 1995), Chaps. 2 and 5.

G. P. Agrawal, Fiber-Optic Communication Systems (Wiley, New York, 1992).

A. Hasegawa, Y. Kodama, Solitons in Optical Communications (Clarendon, Oxford, 1995).

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 (2)

Fig. 1
Fig. 1

Optimum GVD profiles for several soliton durations in a 100-km fiber for β 2 min = 0 . 1 ps 2 / km and β3 = 0.05 ps3/km. An exponential profile can be used for soliton widths of >2 ps.

Fig. 2
Fig. 2

Limiting bit rates as a function of amplifier spacing for transoceanic fiber links for (a) an EDDF and (b) a dispersion-tailored fiber. The solid, dashed, and dotted-dashed curves are for β 2 min = 0 . 5 , 0 . 1, and −0.02 ps2/km, respectively.

Equations (5)

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

u z + i 2 β 2 ( z ) 2 u t 2 i | u | 2 u                    = α 2 u i T R u | u | 2 t + 1 6 β 3 3 u t 3 ,
ν m ( z ) = 4 15 π T R T s 4 | β 2 min | exp ( α L A ) [ 1 exp ( α z ) ] α ,
β 2 opt ( z ) = β 2 min exp [ α ( L A z ) ] + β 3 8 15 T R T s 4 | β 2 min | × exp ( α L A ) [ 1 exp ( α z ) ] α .
T s = [ 8 15 T R | β 2 min | exp ( α L A ) L eff β 3 Δ β 2 ] 1 / 4 ,
B = 1 2 q 0 T s = 1 2 T s ln [ 2 r | β 2 min | L eff / ( π T s 2 ) ] ,

Metrics