JP2005513540A - 光チャンネルのデスキュー又はスキュー方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】マルチチャンネル光ケーブル内の少なくとも第一のチャンネル及び第二のチャンネルで光パルス伝送時間を測定する工程を含むマルチチャンネル光ケーブル内の複数の光チャンネルをスキュー又はデスキューする方法。マルチチャンネル光ケーブル内の第一のチャンネル及び第二のチャンネル間での相対的なパルス遅延が計算される。適切な相対的なパルス遅延を有する遅延光学素子が、少なくとも一方のチャンネルに直列に光学的に接続され、第一のチャンネルを第二のチャンネルに対してスキュー又はデスキューする。

Description

本発明は一般に、マルチチャンネル光ファイバケーブルを介する光信号の伝送に関し、特に、光ファイバケーブル内のチャンネルのスキュー方法又はデスキュー方法に関する。

光ファイバによるデータ伝送産業における共通の問題は、平行な光リンクやチャンネル内の光パルス通過時間が、パルス到達時間の不一致によってシステムの全体的な性能が低下してしまう程変化することである。リボンケーブルはチャンネル間のスキューが低くなるように作ることができるが、個々の光チャンネルのスキュー率を手動で調整する場合、比較的短いケーブル長（通常１〜１５メートルの範囲）で１〜２ピコ秒／メートルのスキュー値を有するマルチチャンネルケーブルしか製造できない。この光スキューに対しては従来、光パルス間に十分な時間を空けることによって対処されてきた。すなわち、各光チャンネルで同時に発射された光パルスは、チャンネル間のスキューのため到達時間が異なるが、最も速いチャンネルにおける次の（二番目の）パルスが最も遅いチャンネルの最初のパルスより先に到達するようなことがないように光パルス間の間隔を空けることによって対処されてきた。光チャンネルのスキューを、電子的にあるいは能動デスキューデバイスによって修正することが知られている。この能動デスキューデバイスは、高性能コンピュータシステム等の短い長さの光ケーブルに以前から用いられている。

高速伝送の必要性が高まっているために、この産業界では、従来知られた方法に基づいた、光スキューが１００〜２００ピコ秒より短く長さが１００メートル以上の光チャンネルが望まれている。

簡単に述べると、本発明はマルチチャンネル光ケーブル内の複数の光チャンネルをスキュー又はデスキューする方法を提供する。本方法は、マルチチャンネル光ケーブル内の少なくとも第一のチャンネル及び第二のチャンネルで光パルス伝送時間を測定する工程を含む。マルチチャンネル光ケーブル内の少なくとも第一及び第二のチャンネル間での相対的なパルス遅延が計算される。適切な相対的なパルス遅延を有する遅延光学素子が、少なくとも一方のチャンネルに直列に光学的に接続され、第一のチャンネルを第二のチャンネルに対してスキュー又はデスキューする。

好ましい方法においては、マルチチャンネル光ケーブル内の各チャンネルでの光パルス伝送時間が測定される。最も遅いチャンネルに対する各チャンネル間の相対的なパルス遅延が計算され測定される。適切な遅延時間を有する遅延光導波管が、最も遅いチャンネルを除く各チャンネルに直列に光学的に接続され、各チャンネルを互いにデスキューする。

前述の要約、及び、後述される発明を実施するための最良の形態は、添付の図面とともに読むことにより良く理解されるであろう。本発明を説明する目的で、現時点で好ましい実施態様を図面に示す。しかしながら、本発明は図示された構成そのものに限定されるものではないことを理解すべきである。

図１には、マルチチャンネル光ケーブル１０が示されている。該光ケーブル１０は、光ファイバによって形成される複数の光チャンネル１２、１４、１６、１８を含む。図示の好ましい実施形態は４チャンネルの光チャンネル１２、１４、１６、１８を含むが、当業者であれば、本開示から、任意の数の光チャンネルを設け得ることが分かるであろう。更に、ケーブル１０はリボン、積層アレイ、又は任意の他の好適な配列で形成できる。チャンネル１２、１４、１６、１８は、各々単一の光ファイバで形成するのが好ましい。各ファイバはステップインデックスファイバ、屈折率分布型ファイバ、又は、シングルモードファイバである。

マルチチャンネル光ケーブル１０は、光信号エミッタ２０から、光信号検出器３０へと信号を伝送するのに用いられる。エミッタ２０は、光パルス信号発生器のアレイ、又は光パルス信号発生器を他の形態で規則的に配列したもの、例えば、ＶＣＳＥＬアレイやＬＥＤアレイ、又は、エミッタがケーブル１０の各光チャンネル１２、１４、１６、１８に対し位置を合わされた他の任意の好適な配列、を有することが望ましい。一以上の遅延光学デバイス４０、４０’、４０”が、光チャンネル１２、１４、１６、１８に直列に光学的に接続される。遅延光学デバイス４０、４０’、４０”は、複数の光チャンネル１２、１４、１６、１８を、他の光チャンネル１２、１４、１６、及び／又は１８に対して、スキュー又はデスキューするために必要とされる、選択された遅延時間を備える遅延光導波管を有することが好ましい。

本発明の第一の好ましい実施形態による遅延光導波管４０、４０’、４０”は、光チャンネル１２、１４、１６、１８の屈折率と同一又はより大きい屈折率を有する光導波管によって形成される。光チャンネルの屈折率と同一の屈折率を有する遅延光導波管を用いた場合は、光パルスが遅延される量は遅延光学素子の長さに直接比例する。媒体中の光の速度は屈折率に逆比例するため、遅延光導波管の屈折率が大きい程、光パルスのスピードは遅くなる。より大きい屈折率を有する遅延光導波管を用い、必要とされる長さとすることにより、チャンネル１２、１４、１６、１８の内の一チャンネルを、他のチャンネル１２、１４、１６、及び／又は１８に対して遅延させることもできる。

図１に示される第一の好ましい実施形態において、各遅延光導波管４０、４０’、４０”の屈折率はｎ_d であり、各チャンネルを形成する光ファイバの屈折率ｎと等しいことが好ましい。異なる長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３を有する遅延光導波管４０、４０’及び４０”を設けることにより、異なる遅延時間を得ることができ、この長さの差が、光信号伝送の時間的遅れの差をもたらす。更には、必要に応じてｎ_d を変えることができる。

遅延光導波管４０、４０’、４０”は光ファイバの形で提供されるのが好ましく、チャンネル１２、１４、１６、１８に、スプライスコネクタ又は融着によって接続される。

図２に、第二の実施形態の遅延光導波管１４０、１４０’及び１４０”を示す。各遅延光導波管１４０、１４０’、１４０”は、異なる屈折率ｎ_d を有する。これにより、略等しい長さの遅延光導波管を利用して、屈折率の差に基づき、異なる遅延時間を得ることができる。例えば、遅延光導波管１４０の屈折率を１．５とし、遅延光導波管１４０’の屈折率を１．７とすることができる。チャンネル１４と１６を伝わる光パルスに、遅延光導波管を含まないように図示されている光チャンネル１２とは異なる時間的遅れを付与するために、これらを屈折率が１．５以下である光チャンネルとともに用いることができる。

図３に示すように、好ましくは１００メートル以上のオーダーである光チャンネル１２、１４、１６の長さによっては、遅延光導波管４４の長さが、スペースを節約するために遅延光導波管４４をコイル状にしなければならない程長くなる場合がある。遅延光導波管４４の長さは、チャンネル間の時間的なスキューとマルチチャンネル光ケーブル１０に要求されるデスキュー量との関数である。

更に、遅いチャンネルの端から光ファイバを所定の長さだけ切り取った場合も、チャンネル１２、１４、１６、１８に遅延光導波管を直列に接続することと同一の効果を提供することができる。この長さは、前述したように、追加される遅延光学素子の長さの場合と同様にして計算することができるが、遅いファイバの各々から切り取るファイバの長さを決定するのに、遅いチャンネルを通じて伝わる光信号の、最も速いチャンネルに対する時間的遅延を用いる点が異なる。

当業者であれば、本発明の開示から、前述の遅延光導波管を一種以上組み合わせて所定のアプリケ−ションに利用できることが分かるであろう。

遅延光導波管４０、４０’、４０”及び／又は１４０、１４０’、１４０”等の遅延光学デバイスを用い、本発明によってマルチチャンネル光ケーブル１０に対してスキューあるいはデスキューを行なうためには、まず最初に、マルチチャンネル光ケーブル１０内の少なくとも第一のチャンネル１２及び第二のチャンネル１４での光パルス伝送時間を測定する必要がある。この測定は、光学的試験信号発生回路と時間測定回路を利用する公知の方法によって行なうことができる。これらの回路は、あるチャンネルを通る信号の伝送時間が直接測定するか、又は、チャンネルを通る光信号の伝送時間と反射時間を測定する。伝送時間が求められた後、マルチチャンネル光ケーブル１０内の第一のチャンネル１２及び第二のチャンネル１４間の相対的なパルス遅延が計算される。第一の光チャンネル１２及び第二の光チャンネル１４のデスキューを行なうためには、第一のチャンネル１２及び第二のチャンネル１４間の計算した相対的なパルス遅延に等しくなるように選択した相対的なパルス遅延を有する遅延光学素子４０、４４、１４０を、チャンネル１２と１４の内の少なくとも一方のチャンネルに直列に光学的に接続する。これにより、第一のチャンネル１２を第二のチャンネル１４に対して、システムの要求に依存して、スキューしたりデスキューしたりする。マルチチャンネル光ケーブル１０を通して同時に伝送する光信号が検出器３０で同時に受信されるように受動的にデスキューされたマルチチャンネル光ケーブル１０を提供するために、１００メートル以上の長さのケーブルに遅延光学素子を接続することができる。同一の効果は、遅い方のチャンネルの長さを、遅延時間とチャンネルの屈折率に基づいて所定の長さだけ短くすることによっても得られる。

マルチチャンネル光ケーブル１０は、特定のアプリケーションで必要とされる任意の数の光チャンネルを有することができる。マルチチャンネル光ケーブル１０の形成の前にチャンネルのスキューを合わせる必要がないようにするために、最も遅いチャンネル、ここではチャンネル１２であるが、に対する各チャンネル１２、１４、１６、１８間の相対的なパルス遅延が計算され測定される。その後、遅延光導波管４０、４０’、４０”、４４、１４０、１４０’、１４０”を、最も遅いチャンネルを除いた、対応する各チャンネルに直列に光学的に接続し、チャンネル相互間でデスキューを行なう。必要に応じて、最も速いチャンネルを含むすべてのチャンネルに遅延光学素子を接続することもできる。光学的な接続は、光学用接着剤やエポキシ、又は他の公知の光学接続手段を利用して形成できる。

遅延時間が異なる複数のあらかじめ較（こう）正した遅延光導波管４０、４０’、４０”、４４、１４０、１４０’、１４０”を提供することもできる。最初にマルチチャンネル光ケーブル１０で行なった相対的なパルス遅延測定に基づいて、調整すべき各チャンネル１２、１４、１６、１８毎に遅延光導波管が選択される。あるいは、各チャンネル毎に各遅延光導波管４０、４０’、４０”、４４、１４０、１４０’、１４０”の長さを計算し、適当な長さに切断することもできる。測定と遅延光導波管直列光学接続との結果、スキューが１００ピコ秒より小さい、好ましくは２０ピコ秒より小さいマルチチャンネル光ケーブルを、光ケーブル１０のように１００メートル以上の長さがある場合でも、簡単で、かつ、効率的な方法で作り出すことができる。また、遅いチャンネルを形成する光ファイバの長さを、そのチャンネルの屈折率ｎと最も速いチャンネルに対する時間的遅延に基づいて計算される長さだけ短くすることによって行なうこともできる。

図示した実施形態においては、遅延光導波管４０、４４、１４０がチャンネル１４、１６、１８の出力端に接続されているが、当業者であれば、本開示から、遅延光導波管は光チャンネル１４、１６、１８の入力端又は任意の中間接合部にも接続できることが分かる。更に、遅延光導波管４０、４４、１４０は、マルチチャンネル光ケーブル１０同士を接続するために使用することもできる。

好ましい実施形態においては、受動遅延光導波管４０、１４０が遅延光学デバイスとして利用されているが、当業者であれば、本開示から、選択したチャンネルに所望の光学遅延を提供してマルチチャンネル光ケーブル１０をデスキューするために能動デバイスも利用できることが分かるであろう。同様に、チャンネル１２、１４、１６、１８のスキューを行なうことは、マルチチャンネル光ケーブル１０のチャンネル１２、１４、１６、１８間の相対的なパルス遅延の測定に基づいて同様に行なうことができ、光学材料を継ぎ足したり切り取ったりして付加的なスキューを提供することもできることが分かるであろう。

図４において、約５００メートルの長さの８チャンネル光ファイバケーブルを伝送する光パルスＰ１〜Ｐ８の相対的な到達時間を示グラフがデスキュー前のものとして示されている。試験ケーブルは、屈折率ｎ＝１．４８３である８本の光ファイバを含む。グラフの横軸の下に示した時間スケールは、相対的な到達時間を表わす目的のみに用いられるものであり、各パルスの総伝播時間を示すものではない。第一のチャンネルを通ったパルスＰ１が最も速く、その到達時間は、最も遅かったパルスＰ５よりも４４６．９６ピコ秒速く、第一のチャンネルはｔ_d ＝４４６．９６ピコ秒の遅延を必要とする。パルスＰ１が伝送される第一のチャンネルで必要とされる遅延光導波管の長さは、Ｌ_d ＝ｔ_d ＊Ｃ／ｎ_d で計算される。この場合は、長さが９０．３５〔ｍｍ〕の遅延光導波管を第一のチャンネル（パルスＰ１）に付加すればよい。残りの各チャンネルの各々の遅延光導波管についても、パルスＰ２〜Ｐ４とＰ６〜Ｐ８の最も遅いパルスＰ５に対する相対的な値に基づいて類似の計算を行なう。好ましい実施形態においては、光ファイバの形の遅延光導波管が、光学コネクタを用いて各チャンネルに接続される。実用上は、長さ９０〔ｍｍ〕以下の遅延光ファイバを使用することはできない。したがって、８チャンネルの各々にベース長２００〔ｍｍ〕の遅延光ファイバを継ぎ足し、各チャンネルで必要な長さＬ_total とする。当業者であれば、このベース長は、必要に応じて変えることが認識できるであろう。この例における、必要とされる測定された遅延時間、コアの屈折率、並びに、各チャンネルの遅延光ファイバの計算された長さ及び全長を次に示す。

図５に、遅延光学素子を継ぎ足してデスキューした光パルスＰ１〜Ｐ８の相対的な到達時間のグラフを示す。図５から分かるように、デスキューしたパルスＰ１〜Ｐ８の到達時間は、全８チャンネルとも互いに約２０ピコ秒内に収まる。

デスキューを各光チャンネルから材料を切除することによって行なう場合は、遅いチャンネルから切除する長さを求めるために、各チャンネルについて類似の計算を行なう必要がある。この場合は、遅延時間ｔ_d は、最も速いチャンネルとそれよりも遅いチャンネルとの差として測定される。切除する長さはＬ_r ＝ｔ_d ＊Ｃ／ｎで計算される。ここでｎは、チャンネルの屈折率である。

本発明の好ましい実施形態の詳細を説明してきたが、本発明は前述した特定の実施形態に限定されるものではなく、これらの実施形態は単に例示的なものと考えるべきである。本発明の更なる変更及び拡張を、前述に基づいて行なうことができる。これらの変更のすべては、添付の請求項によって定義された本発明の範囲内とみなされる。

本発明による複数のデスキューされた光チャンネルを有するマルチチャンネル光ケーブルの一部を省略した拡大図である。 図１に類似した部分図であり、マルチチャンネル光ケーブルのデスキューに用いられる遅延光学素子の第二の実施形態を示す。 図１に類似した部分図であり、マルチチャンネル光ケーブルのデスキュー用の遅延光学素子の第三の実施形態を示す。 ８チャンネルのファイバ束の、光のスキューを示すチャートである。 図４に示した８チャンネルのファイバ束の、本発明に係るデスキューを行なった後のチャートである。

Claims (8)

1. マルチチャンネル光ケーブルにおける複数の光チャンネルをスキュー又はデスキューする方法であって、
   マルチチャンネル光ケーブルの少なくとも第一のチャンネル及び第二のチャンネルにおける光パルス伝送時間を測定し、
   マルチチャンネル光ケーブルの第一のチャンネル及び第二のチャンネル間での相対的なパルス遅延を計算し、
   少なくとも一方のチャンネルに、適切な相対的なパルス遅延を有する遅延光学素子を直列に光学的に接続するか、又は、一方のチャンネルから計算した長さの材料を除去することにより、第一のチャンネルを第二のチャンネルに対してスキュー又はデスキューするために伝送時間を調節すること
   を含む方法。
2. 前記遅延光学素子が、選択した遅延時間を備える遅延光導波管を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記マルチチャンネル光ケーブルが少なくとも３チャンネルを備え、マルチチャンネル光ケーブル内の各チャンネルの光パルス伝送時間を測定し、最も遅いチャンネルに対する各チャンネル間の相対的なパルス遅延を計算して測定し、選択した遅延時間を備える遅延光導波管を対応するチャンネルの各々に直列に光学的に接続して各チャンネルを互いにデスキューする、請求項２に記載の方法。
4. 各チャンネルの遅延光導波管の遅延時間が、遅延光導波管内のコア材料の屈折率を増加させること及び遅延光導波管の長さを所定の長さにすることの内の少なくとも一方によって提供され、前記長さは各チャンネル毎に別個に式Ｌ_d ＝ｔ_d ＊Ｃ／ｎ_d によって調整される、請求項３に記載の方法。
5. 異なる遅延時間を備える複数のあらかじめ較正された遅延光導波管を提供し、相対的なパルス遅延の測定に基づいて、調節すべき各チャンネルのための遅延光導波管を選択することを更に有する、請求項４に記載の方法。
6. デスキューされたマルチチャンネル光ケーブルが、約１００メートル以上の長さを備え、光スキューが１００ピコ秒より小さい、請求項３に記載の方法。
7. 遅延光導波管がチャンネルの内の少なくとも１チャンネルの入力端又は出力端に接続される、請求項２に記載の方法。
8. 計算した材料の除去長さは、式Ｌ_r ＝ｔ_d ＊Ｃ／ｎによって求められる長さである、請求項１に記載の方法。
   

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