JP2012227763A - Optical fiber transmission system and optical receiver - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology of materializing long-distance transmission in the optical fiber transmission using an optical MIMO technology.SOLUTION: In the optical receiver R, group delay difference of optical fiber transmission is compensated preliminarily by using a pre-stage FBG (Fiber bragg grating) device 9, and group delay difference of optical fiber transmission is compensated with high accuracy by using an FIR(Finite inpulse response) filter device 6 in the subsequent stage. Consequently, the computation time is shortened by reducing the number of taps in the FIR filter device 6, and long-distance transmission is materialized in the optical fiber transmission using the optical MIMO technology.

Description

本発明は、光ファイバ伝送の群遅延差を補償する技術に関する。   The present invention relates to a technique for compensating for a group delay difference in optical fiber transmission.

光ファイバ伝送システムでは、光ファイバ中で発生する非線形効果やファイバヒューズが問題となり、伝送の大容量化が制限されている。これらの制限を緩和するためには、光ファイバに導波する光の密度を低減する必要があり、非特許文献1、2に示すように大コアファイバが検討されている。   In optical fiber transmission systems, nonlinear effects and fiber fuses that occur in optical fibers become a problem, and the increase in transmission capacity is limited. In order to alleviate these restrictions, it is necessary to reduce the density of light guided to the optical fiber. As shown in Non-Patent Documents 1 and 2, a large core fiber has been studied.

しかし、曲げ損失低減、単一モード動作領域の拡大、実効断面積の拡大は互いにトレードオフの関係にあり、所定の条件下における実効断面積の拡大量には限界があるという課題があった。そこで、無線での大容量化技術であるMulti−input multi−output(MIMO)技術を光ファイバ伝送に適用する試みが行われている(例えば、非特許文献3、4参照)。   However, bending loss reduction, single mode operation area expansion, and effective area expansion are in a trade-off relationship with each other, and there is a problem that the amount of effective area expansion under certain conditions is limited. Therefore, an attempt has been made to apply a multi-input multi-output (MIMO) technique, which is a technique for increasing capacity in radio, to optical fiber transmission (see, for example, Non-Patent Documents 3 and 4).

光MIMO技術は伝送媒体としてマルチモード光ファイバを用い、伝送容量を拡大できるとともに、先に述べた大コア光ファイバで制限要因であった単一モード動作条件が不要になるため、さらなる大コア化が可能であることも特徴である。   Optical MIMO technology uses a multimode optical fiber as a transmission medium and can increase the transmission capacity and eliminate the need for the single-mode operating condition that was the limiting factor of the large-core optical fiber described above. It is also a feature that is possible.

T.Matsui,K.Nakajima and C.Fukai,“Applicability of Photonic Crystal Fiber With Uniform Air−Hole Structure to High−Speed and Wide−Band Transmission Over Conventional Telecommunication Bands”,J.Lightwave Technol.27,5410−5416,2009.T.A. Matsui, K .; Nakajima and C.I. Fukai, “Applicability of Photonic Crystal Fiber With Uniform Air-Hole Structure to High-Speed and Wide-Candion Convergence Omm. Lightwave Technol. 27, 5410-5416, 2009. K.Mukasa,K.Imamura,R.Sugizaki and T.Yagi,“Comparisons of merits on wide−band transmission systems between using extremely improved solid SMFs with Aeff of 160μm2 and loss of 0.175dB/km and using large−Aeff holey fibers enabling transmission over 600nm bandwidth”,the Proceedings of OFC2008,OthR1,Feb.2008.K. Mukasa, K .; Imamura, R.A. Sugizaki and T.A. Yagi, "Comparisons of merits on wide-band transmission systems between using extremely improved solid SMFs with Aeff of 160μm2 and loss of 0.175dB / km and using large-Aeff holey fibers enabling transmission over 600nm bandwidth", the Proceedings of OFC2008, OthR1 , Feb. 2008. Akhil R.Shah,Rick C.J.Hsu,Alireza Tarighat,Ali H.Sayed and Bahram Jalali,“Coherent Optical MIMO(COMIMO)”,J.Lightwave Technol.23,2410−2419,2005.Akhil R.D. Shah, Rick C.I. J. et al. Hsu, Alireza Tarihat, Ali H. et al. Sayed and Bahr Jalali, “Coherent Optical MIMO (COMIMO)”, J. Am. Lightwave Technol. 23, 2410-2419, 2005. B.C.Thomsen,“MIMO Enabled 40Gb/s Transmission Using Mode Division Multiplexing in Multimode Fiber”,in Optical Fiber Communication Conference,OSA Technical Digest(CD)(Optical Society of America,2010),paper OThM6.B. C. Thomsen, “MIMO enabled 40Gb / s Transmission Usage Mode Division Multiplexing in Multimode Fiber,” in Optical Fiber Communication Conferencing, OSA Tec. M.Taylor,“Coherent Detection for Fiber Optic Communications Using Digital Signal Processing”,in Optical Amplifiers and Their Applications/Coherent Optical Technologies and Applications,Technical Digest(CD)(Optical Society of America,2006),paper CThB1.M.M. Taylor, "Coherent Detection for Fiber Optic Communications Using Digital Signal Processing", in Optical Amplifiers and Their Applications / Coherent Optical Technologies and Applications, Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2006), paper CThB1.

しかし、光MIMO技術を用いた光ファイバ伝送では、伝送距離の長距離化に伴ってモード分散に起因する符号間干渉が発生し、信号の復元が困難になり、伝送距離が数kmに制限されていることが問題となっている。   However, in optical fiber transmission using optical MIMO technology, intersymbol interference due to mode dispersion occurs as the transmission distance becomes longer, and signal recovery becomes difficult, and the transmission distance is limited to several kilometers. Is a problem.

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、光MIMO技術を用いた光ファイバ伝送における長距離伝送を実現する技術を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a technique for realizing long-distance transmission in optical fiber transmission using an optical MIMO technique.

上記目的を達成するために、光受信装置において、前段でFiber bragg grating(FBG)を利用して、光ファイバ伝送の群遅延差を予備的に補償することとし、後段でFinite inpulse response(FIR)フィルタを利用して、光ファイバ伝送の群遅延差を高精度に補償することとした。これにより、FIRフィルタにおいてタップ数を削減し計算時間を短縮するとともに、光MIMO技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現する。   In order to achieve the above object, the optical receiver uses Fiber Bragg Grating (FBG) in the preceding stage to preliminarily compensate for the group delay difference of the optical fiber transmission, and the Finite Impulse Response (FIR) in the latter stage. A filter was used to compensate for the group delay difference of optical fiber transmission with high accuracy. This reduces the number of taps in the FIR filter and shortens the calculation time, and realizes long-distance transmission in optical fiber transmission using optical MIMO technology.

具体的には、本発明は、光信号を送信するN個(Nは1以上の整数)の光送信機と、前記光信号を受信するM個(MはN以上の整数)の光受信機と、前記N個の光送信機が送信した前記光信号を合波し、合波した前記光信号をP個(PはN以上の整数。ただし、Nが1であるときには、Pは2以上の整数)の伝搬モードを有する光ファイバに送出する合波器と、前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記M個の光受信機に分波する分波器と、各光受信機が受信した前記光信号について、入出射口から前記P個の伝搬モードを入射し、前記P個の伝搬モードの各々を反射するファイバブラッググレーティングを利用して前記入出射口へ前記P個の伝搬モードを反射させ、前記入出射口から前記P個の伝搬モードを出射し、群遅延差を補償する前段群遅延差補償装置と、前記前段群遅延差補償装置が群遅延差を補償した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるFIRフィルタを利用して、群遅延差を補償する後段群遅延差補償装置と、を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システムである。   Specifically, the present invention relates to N (N is an integer equal to or greater than 1) optical transmitters that transmit optical signals and M (M is an integer equal to or greater than N) optical receivers that receive the optical signals. And the optical signals transmitted from the N optical transmitters are combined, and the combined optical signals are P (P is an integer equal to or greater than N. However, when N is 1, P is equal to or greater than 2. An optical fiber having a propagation mode of an integer), a duplexer for demultiplexing the optical signal propagated by the optical fiber to the M optical receivers, and receiving by each optical receiver For the optical signal, the P propagation modes are incident on the entrance and exit ports, and the P propagation modes are input to the entrance and exit ports using a fiber Bragg grating that reflects each of the P propagation modes. Reflect and emit the P propagation modes from the entrance / exit to compensate for the group delay difference A FIR filter comprising a stage group delay difference compensation device and a delay element for adjusting a delay time and an amplitude phase adjuster for adjusting the amplitude and phase of the optical signal compensated for the group delay difference by the preceding stage group delay difference compensation device. An optical fiber transmission system comprising: a latter-stage group delay difference compensation device that uses and compensates for a group delay difference.

また、本発明は、光信号を送信するN個(Nは1以上の整数)の光送信機と、前記光信号を受信するM個(MはN以上の整数)の光受信機と、前記N個の光送信機が送信した前記光信号を合波する合波器と、前記合波器が合波した前記光信号を伝搬し、P個(PはN以上の整数。ただし、Nが1であるときには、Pは2以上の整数)の伝搬モードを有する光ファイバと、前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記M個の光受信機に分波する分波器と、各光受信機が受信した前記光信号について、入出射口から前記P個の伝搬モードを入射し、前記P個の伝搬モードの各々を反射するファイバブラッググレーティングを利用して前記入出射口へ前記P個の伝搬モードを反射させ、前記入出射口から前記P個の伝搬モードを出射し、群遅延差を補償する前段群遅延差補償装置と、前記前段群遅延差補償装置が群遅延差を補償した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるFIRフィルタを利用して、群遅延差を補償する後段群遅延差補償装置と、を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システムである。   The present invention also provides an optical transmitter for transmitting optical signals (N is an integer equal to or greater than 1), an optical transmitter for receiving optical signals (M is an integer equal to or greater than N), A multiplexer for multiplexing the optical signals transmitted by N optical transmitters and the optical signal combined by the multiplexer are propagated, and P (P is an integer greater than or equal to N, where N is 1 is an integer greater than or equal to 2), an optical fiber having a propagation mode, a duplexer for demultiplexing the optical signal propagated by the optical fiber to the M optical receivers, and each optical receiver For the optical signal received by the machine, the P number of propagation modes are incident from the entrance and exit, and the P number of the propagation signals are input to the entrance and exit using a fiber Bragg grating that reflects each of the P propagation modes. Reflects the propagation mode, emits the P propagation modes from the entrance and exit, and determines the group delay difference. A first stage group delay difference compensator for compensation, and a FIR comprising a delay element for adjusting a delay time and an amplitude phase adjuster for adjusting the amplitude and phase of the optical signal compensated for the group delay difference by the previous stage group delay difference compensator. An optical fiber transmission system comprising: a post-stage group delay difference compensation device that compensates for a group delay difference using a filter.

また、本発明は、光信号を送信するN個(Nは1以上の整数)の光送信機から、送信後及び合波後の前記光信号を伝搬しP個(PはN以上の整数。ただし、Nが1であるときには、Pは2以上の整数)の伝搬モードを有する光ファイバを介して、伝搬後及び分波後の前記光信号を受信するM個(MはN以上の整数)の光受信機と、各光受信機が受信した前記光信号について、入出射口から前記P個の伝搬モードを入射し、前記P個の伝搬モードの各々を反射するファイバブラッググレーティングを利用して前記入出射口へ前記P個の伝搬モードを反射させ、前記入出射口から前記P個の伝搬モードを出射し、群遅延差を補償するグレーティング群遅延差補償装置と、前記前段群遅延差補償装置が群遅延差を補償した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるFIRフィルタを利用して、群遅延差を補償するFIRフィルタ群遅延差補償装置と、を備えることを特徴とする光受信装置である。   Further, the present invention propagates the optical signals after transmission and multiplexing from N (N is an integer of 1 or more) optical transmitters that transmit optical signals, and P (P is an integer of N or more). However, when N is 1, P is an optical fiber having the propagation mode after propagation and demultiplexing via an optical fiber having a propagation mode of P (M is an integer of N or more). And the optical signal received by each optical receiver using a fiber Bragg grating that enters the P propagation modes from the entrance and exit and reflects each of the P propagation modes. A grating group delay difference compensation device that reflects the P propagation modes to the entrance and exit, emits the P propagation modes from the entrance and exit, and compensates for a group delay difference, and the preceding group delay difference compensation For the optical signal, the device compensates for the group delay difference, And an FIR filter group delay difference compensating device for compensating for a group delay difference by using an FIR filter comprising a delay element for adjusting the interval and an amplitude phase adjuster for adjusting amplitude and phase. Device.

この構成によれば、FBGにおいて光ファイバ伝送の群遅延差を予備的に補償するため、FIRフィルタにおいてタップ数を削減し計算時間を短縮するとともに、光MIMO技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現することができる。   According to this configuration, in order to preliminarily compensate for the group delay difference of the optical fiber transmission in the FBG, the number of taps is reduced in the FIR filter, the calculation time is shortened, and in the optical fiber transmission using the optical MIMO technology, the long distance Transmission can be realized.

また、本発明は、光信号を送信する1個の光送信機から、送信後の前記光信号を伝搬しP個(Pは2以上の整数)の伝搬モードを有する光ファイバを介して、伝搬後及び分波後の前記光信号を受信するM個(Mは2以上の整数)の光受信機と、各光受信機が受信した前記光信号について、入出射口から前記P個の伝搬モードを入射し、前記P個の伝搬モードの各々を反射するファイバブラッググレーティングを利用して前記入出射口へ前記P個の伝搬モードを反射させ、前記入出射口から前記P個の伝搬モードを出射し、群遅延差を補償するグレーティング群遅延差補償装置と、を備えることを特徴とする光受信装置である。   In the present invention, the optical signal after transmission is propagated from one optical transmitter that transmits the optical signal through an optical fiber having P propagation modes (P is an integer of 2 or more). M optical receivers (M is an integer greater than or equal to 2) that receive the optical signals after and after demultiplexing, and the P propagation modes from the input / output port for the optical signals received by each optical receiver The P propagation modes are reflected to the entrance / exit port using a fiber Bragg grating that reflects each of the P propagation modes, and the P propagation modes are emitted from the entrance / exit ports. And a grating group delay difference compensation device for compensating for the group delay difference.

この構成によれば、FBGにおいて光ファイバ伝送の群遅延差を全面的に補償するため、FIRフィルタを必要とすることなく、光MIMO技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現することができる。   According to this configuration, in order to fully compensate for the group delay difference of the optical fiber transmission in the FBG, it is possible to realize a long distance transmission in the optical fiber transmission using the optical MIMO technology without requiring an FIR filter. it can.

また、本発明は、前記光ファイバでは、前記P個の伝搬モードに対する実効屈折率が相互に異なり、前記前段群遅延差補償装置では、前記ファイバブラッググレーティングにおける屈折率のグレーティングのピッチ及び前記入出射口から前記ファイバブラッググレーティングまでの距離が、前記P個の伝搬モードの相互間において異なることを特徴とする光ファイバ伝送システムである。   Further, according to the present invention, in the optical fiber, effective refractive indexes for the P propagation modes are different from each other, and in the front-stage group delay difference compensator, the grating pitch of the refractive index in the fiber Bragg grating and the input / output are In the optical fiber transmission system, a distance from the mouth to the fiber Bragg grating is different among the P propagation modes.

また、本発明は、前記光ファイバでは、前記P個の伝搬モードに対する実効屈折率が相互に異なり、前記グレーティング群遅延差補償装置では、前記ファイバブラッググレーティングにおける屈折率のグレーティングのピッチ及び前記入出射口から前記ファイバブラッググレーティングまでの距離が、前記P個の伝搬モードの相互間において異なることを特徴とする光受信装置である。   Further, according to the present invention, in the optical fiber, the effective refractive indexes for the P propagation modes are different from each other. In the grating group delay difference compensating device, the grating pitch of the refractive index in the fiber Bragg grating and the incident and output are In the optical receiver, the distance from the mouth to the fiber Bragg grating is different among the P propagation modes.

この構成によれば、FBGにおいて各伝搬モード毎に光ファイバ伝送の群遅延差をより高精度に補償することができる。   According to this configuration, the group delay difference of the optical fiber transmission can be compensated with higher accuracy for each propagation mode in the FBG.

また、本発明は、前記光ファイバでは、使用波長における伝搬モードの個数が2個以上かつ7個以下であることを特徴とする光ファイバ伝送システムである。   Further, the present invention is the optical fiber transmission system, wherein the number of propagation modes at the used wavelength is 2 or more and 7 or less in the optical fiber.

また、本発明は、前記光ファイバでは、使用波長における伝搬モードの個数が2個以上かつ7個以下であることを特徴とする光受信装置である。   The present invention is the optical receiver characterized in that the number of propagation modes in the used wavelength is 2 or more and 7 or less in the optical fiber.

この構成によれば、FBGの個数をより削減することができる。   According to this configuration, the number of FBGs can be further reduced.

また、本発明は、前記光ファイバでは、前記P個の伝搬モードのうち少なくとも2個の伝搬モードに対する実効屈折率が相互に等しく、前記前段群遅延差補償装置では、前記ファイバブラッググレーティングにおける屈折率のグレーティングのピッチ及び前記入出射口から前記ファイバブラッググレーティングまでの距離が、前記少なくとも2個の伝搬モードの相互間において等しいことを特徴とする光ファイバ伝送システムである。   Further, according to the present invention, in the optical fiber, effective refractive indexes for at least two of the P propagation modes are equal to each other, and in the front group delay difference compensator, the refractive index in the fiber Bragg grating is obtained. The optical fiber transmission system is characterized in that the pitch of the grating and the distance from the incident / exit port to the fiber Bragg grating are equal between the at least two propagation modes.

また、本発明は、前記光ファイバでは、前記P個の伝搬モードのうち少なくとも2個の伝搬モードに対する実効屈折率が相互に等しく、前記グレーティング群遅延差補償装置では、前記ファイバブラッググレーティングにおける屈折率のグレーティングのピッチ及び前記入出射口から前記ファイバブラッググレーティングまでの距離が、前記少なくとも2個の伝搬モードの相互間において等しいことを特徴とする光受信装置である。   According to the present invention, in the optical fiber, effective refractive indexes for at least two of the P propagation modes are equal to each other. In the grating group delay difference compensating device, the refractive index in the fiber Bragg grating is used. The optical receiver is characterized in that the pitch of the grating and the distance from the incident / exit port to the fiber Bragg grating are equal between the at least two propagation modes.

この構成によれば、FBGの個数をより削減することができる。   According to this configuration, the number of FBGs can be further reduced.

本発明は、光MIMO技術を用いた光ファイバ伝送における長距離伝送を実現する技術を提供することができる。   The present invention can provide a technique for realizing long-distance transmission in optical fiber transmission using optical MIMO technology.

FIRフィルタ装置を利用して、複数のモードの間の群遅延差を補償する、光ファイバ伝送システム及び光受信装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical fiber transmission system and optical receiver which compensate a group delay difference between several modes using a FIR filter apparatus. FIRフィルタ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a FIR filter apparatus. タップ係数を更新するための適応等化アルゴリズムを示す図である。It is a figure which shows the adaptive equalization algorithm for updating a tap coefficient. タップ係数を更新するためのトレーニングシンボルを示す図である。It is a figure which shows the training symbol for updating a tap coefficient. FIRフィルタ装置を利用して、光送信機が1個であり光受信機が1個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差0.5nsを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。Using a FIR filter device, it was examined whether or not the group delay difference of 0.5 ns between the fundamental mode and the higher order mode can be compensated when there is one optical transmitter and one optical receiver. It is a figure which shows a simulation result. FIRフィルタ装置を利用して、光送信機が1個であり光受信機が1個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差5nsを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。A simulation using a FIR filter device to examine whether a group delay difference of 5 ns between a fundamental mode and a higher-order mode can be compensated when there is one optical transmitter and one optical receiver. It is a figure which shows a result. FBG装置及びFIRフィルタ装置を利用して、複数のモードの間の群遅延差を補償する、光ファイバ伝送システム及び光受信装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an optical fiber transmission system and an optical receiver which compensates the group delay difference between several modes using an FBG apparatus and an FIR filter apparatus. 第1のFBG装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a 1st FBG apparatus. 第2のFBG装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a 2nd FBG apparatus. マルチモード光ファイバの基本モード及び高次モードにおける、光信号波長及び実効屈折率の間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an optical signal wavelength and an effective refractive index in the fundamental mode and higher order mode of a multimode optical fiber. マルチモード光ファイバにおける、規格化周波数及び伝搬モード数の間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the normalized frequency and the number of propagation modes in a multimode optical fiber. FIRフィルタ装置を利用して、光送信機が2個であり光受信機が2個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差0.04nsを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。Using the FIR filter device, when two optical transmitters and two optical receivers are used, it was examined whether or not the group delay difference of 0.04 ns between the fundamental mode and the higher-order mode can be compensated. It is a figure which shows a simulation result. FIRフィルタ装置を利用して、光送信機が2個であり光受信機が2個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差0.1nsを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。Using the FIR filter device, it was examined whether or not the group delay difference of 0.1 ns between the fundamental mode and the higher-order mode can be compensated when there are two optical transmitters and two optical receivers. It is a figure which shows a simulation result.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

(FIRフィルタ装置を利用する群遅延差補償)
FIRフィルタ装置を利用して、複数のモードの間の群遅延差を補償する、光ファイバ伝送システム及び光受信装置の構成を図1に示す。光ファイバ伝送システムは、光送信機1−1、1−2、・・・、1−N、光受信機2−1、2−2、・・・、2−M、合波器3、光ファイバ4、分波器5及びFIRフィルタ装置6から構成される。光受信装置Rは、光受信機2−1、2−2、・・・、2−M及びFIRフィルタ装置6から構成される。
(Group delay difference compensation using FIR filter device)
FIG. 1 shows the configuration of an optical fiber transmission system and an optical receiver that compensate for group delay differences among a plurality of modes using an FIR filter device. The optical fiber transmission system includes optical transmitters 1-1, 1-2, ..., 1-N, optical receivers 2-1, 2-2, ..., 2-M, multiplexer 3, and light. The fiber 4, the duplexer 5, and the FIR filter device 6 are included. The optical receiver R includes optical receivers 2-1, 2-2,..., 2-M and an FIR filter device 6.

N個の光送信機1−1、1−2、・・・、1−N、マルチモードの光ファイバ4及びM個の光受信機2−1、2−2、・・・、2−Mを利用して、N入力M出力のMIMO伝送を行なうことができ、N種の光信号の並列伝送を行なうことができる。   , 1-N, multimode optical fiber 4 and M optical receivers 2-1, 2-2,..., 2-M , N input M output MIMO transmission can be performed, and N types of optical signals can be transmitted in parallel.

光送信機1−1、1−2、・・・、1−Nは、それぞれ光信号x(n)、x(n)、・・・、x(n)を送信する。ここで、Nは1以上の整数であり、光信号x(n)、x(n)、・・・、x(n)はn番目のシンボルとして送信される光信号である。 Optical transmitter 1-1 and 1-2, · · ·, 1-N, respectively the optical signals x 1 (n), x 2 (n), and transmits · · ·, x N a (n). Here, N is an integer of 1 or more, and the optical signals x 1 (n), x 2 (n),..., X N (n) are optical signals transmitted as the nth symbol.

光受信機2−1、2−2、・・・、2−Mは、それぞれ光信号y(n)、y(n)、・・・、y(n)を受信する。ここで、MはN以上の整数であり、光信号y(n)、y(n)、・・・、y(n)はn番目のシンボルとして受信される光信号である。 Optical receiver 2-1 and 2-2, · · ·, 2-M, respectively the optical signals y 1 (n), y 2 (n), ···, receives the y M (n). Here, M is an integer greater than or equal to N, and the optical signals y 1 (n), y 2 (n),..., Y M (n) are optical signals received as the nth symbol.

合波器3は、光送信機1−1、1−2、・・・、1−Nが送信した光信号を合波する。ここで、光送信機1の個数が1個であっても、合波という用語を使用する。光ファイバ4は、合波器3が合波した光信号を伝搬し、P個の伝搬モードを有する。ここで、PはN以上の整数である。ただし、Nが1であるときには、Pは2以上の整数である。分波器5は、光ファイバ4が伝搬した光信号を光受信機2−1、2−2、・・・、2−Mに分波する。ここで、光受信機2の個数が1個であっても、分波という用語を使用する。   The multiplexer 3 multiplexes the optical signals transmitted by the optical transmitters 1-1, 1-2, ..., 1-N. Here, even if the number of the optical transmitters 1 is one, the term multiplexing is used. The optical fiber 4 propagates the optical signal combined by the multiplexer 3 and has P propagation modes. Here, P is an integer greater than or equal to N. However, when N is 1, P is an integer of 2 or more. The demultiplexer 5 demultiplexes the optical signal propagated through the optical fiber 4 to the optical receivers 2-1, 2-2,. Here, even if the number of optical receivers 2 is one, the term demultiplexing is used.

FIRフィルタ装置6は、光受信機2−1、2−2、・・・、2−Mがそれぞれ受信した光信号y(n)、y(n)、・・・、y(n)について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるFIRフィルタを利用して、群遅延差を補償する。そして、FIRフィルタ装置6は、光信号u(n)、u(n)、・・・、u(n)を復元する。ここで、光信号u(n)、u(n)、・・・、u(n)は、n番目のシンボルとして復元される光信号である。 The FIR filter device 6 includes optical signals y 1 (n), y 2 (n),..., Y M (n) received by the optical receivers 2-1, 2-2,. ) Is compensated for using a FIR filter comprising a delay element for adjusting the delay time and an amplitude / phase adjuster for adjusting the amplitude and phase. Then, the FIR filter device 6 restores the optical signals u 1 (n), u 2 (n),..., U N (n). Here, the optical signals u 1 (n), u 2 (n),..., U N (n) are optical signals restored as the n-th symbol.

受信信号y(n)、y(n)、・・・、y(n)は、複数のモードの間の群遅延差を包含する可能性がある。復元信号u(n)、u(n)、・・・、u(n)は、複数のモードの間の群遅延差を補償されていることが望ましく、それぞれ送信信号x(n)、x(n)、・・・、x(n)と一致していることが望ましい。 The received signals y 1 (n), y 2 (n),..., Y M (n) may include group delay differences between multiple modes. The restored signals u 1 (n), u 2 (n),..., U N (n) are preferably compensated for the group delay difference between the plurality of modes, and the transmitted signals x 1 (n ), X 2 (n),..., X N (n).

FIRフィルタ装置の構成を図2に示す。FIRフィルタ装置6は、FIRフィルタ61−1、61−2、・・・、61−M及び合波器62から構成される。復元信号u(n)、u(n)、・・・、u(n)を生成する構成はそれぞれ同様であるため、図2では復元信号u(n)を生成する構成についてのみ説明する。 The configuration of the FIR filter device is shown in FIG. The FIR filter device 6 includes FIR filters 61-1, 61-2, ..., 61-M and a multiplexer 62. Since the configurations for generating the restored signals u 1 (n), u 2 (n),..., U N (n) are the same, only the configuration for generating the restored signals u 1 (n) is shown in FIG. explain.

FIRフィルタ61−1、61−2、・・・、61−Mは、それぞれ受信信号y(n)、y(n)、・・・、y(n)を入力し、それぞれ光信号z(n)、z(n)、・・・、z(n)を生成する。合波器62は、光信号z(n)、z(n)、・・・、z(n)を合波し、復元信号u(n)を生成する。 FIR filters 61-1 and 61-2, · · ·, 61-M, respectively received signals y 1 (n), y 2 (n), enter · · ·, y M a (n), respectively an optical signal Generate z 1 (n), z 2 (n),..., z M (n). The multiplexer 62 multiplexes the optical signals z 1 (n), z 2 (n),..., Z M (n) to generate a restored signal u 1 (n).

FIRフィルタ61−1、61−2、・・・、61−Mは、それぞれ1番目からL番目までのタップから構成される。1番目からL番目までのタップは、それぞれ遅延素子(図2ではτで示す)及び振幅位相調整器(図2ではwで示す)から構成される。遅延素子は、遅延時間を調整し、振幅位相調整器は、振幅及び位相を調整する。図2では、直接形のFIRフィルタを利用しているが、転置形のFIRフィルタを利用してもよい。   The FIR filters 61-1, 61-2, ..., 61-M are each composed of taps from the first to the Lth. The first to L-th taps are each composed of a delay element (indicated by τ in FIG. 2) and an amplitude phase adjuster (indicated by w in FIG. 2). The delay element adjusts the delay time, and the amplitude / phase adjuster adjusts the amplitude and phase. Although a direct FIR filter is used in FIG. 2, a transposed FIR filter may be used.

受信信号y(n)についてのi番目のタップにおいて、遅延素子での遅延時間をτとし、振幅位相調整器でのタップ係数をw(i)とする。遅延時間τ及びタップ係数w(i)を調整することにより、光ファイバ4中で発生する目的外の光送信機1からの混信、モード分散、波長分散、偏波モード分散などによる信号劣化を補償することができる。局発光源、90°ハイブリッド、バランスレシーバ、アナログデジタルコンバータを利用することにより、受信信号y(n)、y(n)、・・・、y(n)の電界の振幅及び位相の情報を取得することができる(例えば、非特許文献5参照)。 In the i-th tap for the received signal y B (n), the delay time in the delay element is τ i, and the tap coefficient in the amplitude phase adjuster is w B (i). By adjusting the delay time τ i and the tap coefficient w B (i), signal degradation caused by interference, mode dispersion, chromatic dispersion, polarization mode dispersion, etc. from the non-target optical transmitter 1 generated in the optical fiber 4 Can be compensated. By using a local light source, a 90 ° hybrid, a balance receiver, and an analog-digital converter, the amplitude and phase of the electric field of the received signals y 1 (n), y 2 (n),..., Y M (n) Information can be acquired (for example, refer nonpatent literature 5).

タップ係数を更新するための適応等化アルゴリズムを図3に示す。タップ係数を更新するためのトレーニングシンボルを図4に示す。送信信号xは、前段にトレーニングシンボルx(1)、・・・、x(Ntraining)を有し、後段にデータ部x(Ntraining+1)、・・・、x(Nall)を有する。ここで、Ntraining>Lである必要がある。光受信装置Rは、データ部x(Ntraining+1)、・・・、x(Nall)を未知とするが、トレーニングシンボルx(1)、・・・、x(Ntraining)は既知とするため、以下のようにタップ係数を更新することができる。 An adaptive equalization algorithm for updating tap coefficients is shown in FIG. A training symbol for updating the tap coefficient is shown in FIG. The transmission signal x has training symbols x (1),..., X (N training ) in the previous stage, and data portions x (N training +1),..., X (N all ) in the subsequent stage. Here, it is necessary that N training > L. The optical receiver R makes the data part x (N training +1),..., X (N all ) unknown, but the training symbols x (1),..., X (N training ) are known. Therefore, the tap coefficient can be updated as follows.

まず、トレーニングシンボルを受信中であり、n≦Ntrainingであるときについて説明する。FIRフィルタ装置6は、既に設定されたタップ係数を利用することにより、受信信号y(n)を復元信号u(n)に変換する。減算器8は、復元信号u(n)及び既知のトレーニング信号x(n)の差分を生成することにより、誤差信号e(n)を生成する。適応等化アルゴリズム7は、誤差信号e(n)を小さくするように、タップ係数を更新する。この処理を、すべてのトレーニングシンボルについて繰り返す。 First, a case where a training symbol is being received and n ≦ N training is described. The FIR filter device 6 converts the received signal y (n) into the restored signal u (n) by using the tap coefficient that has already been set. The subtracter 8 generates an error signal e (n) by generating a difference between the restored signal u (n) and the known training signal x (n). The adaptive equalization algorithm 7 updates the tap coefficient so as to reduce the error signal e (n). This process is repeated for all training symbols.

次に、データ部を受信中であり、n≧Ntraining+1であるときについて説明する。タップ係数の設定は、トレーニングシンボルの受信中に完了している。FIRフィルタ装置6は、既に設定されたタップ係数を利用することにより、受信信号y(n)を復元信号u(n)に変換する。この処理を、すべてのデータ部について繰り返す。 Next, a case where the data part is being received and n ≧ N training +1 is described. The setting of the tap coefficient is completed during reception of the training symbol. The FIR filter device 6 converts the received signal y (n) into the restored signal u (n) by using the tap coefficient that has already been set. This process is repeated for all data portions.

なお、適応等化アルゴリズムには、非特許文献2に記載のLeast mean square(LMS)アルゴリズムやRecursive least square(RLS)アルゴリズムを利用することができる。   As the adaptive equalization algorithm, a Least Mean Square (LMS) algorithm or a Recursive Least Square (RLS) algorithm described in Non-Patent Document 2 can be used.

FIRフィルタ装置6を利用して、光送信機1が1個であり光受信機2が1個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差0.5nsを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図5に示す。FIRフィルタ装置6を利用して、光送信機1が1個であり光受信機2が1個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差5nsを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図6に示す。   Whether or not the group delay difference of 0.5 ns between the fundamental mode and the higher order mode can be compensated by using the FIR filter device 6 when there is one optical transmitter 1 and one optical receiver 2 FIG. 5 shows a simulation result obtained by examining the above. Using the FIR filter device 6, when there is one optical transmitter 1 and one optical receiver 2, it is examined whether the group delay difference of 5 ns between the fundamental mode and the higher order mode can be compensated. The simulation results are shown in FIG.

図5及び図6において、送受信信号は、10GbpsのBinary phase shift keying(BPSK)変調されたNon return to zero(NRZ)信号の4096bit分である。光ファイバ4の伝搬モード数は2個であり、基本モード及び高次モードがそれぞれ10:4の割合で励振される。Ntrainingは100とし、Lは20とする。τは10Gbpsのシンボル長T=0.1nsを単位とし、τ=0、τ=0.1ns、τ=0.1×2ns、・・・、τ=0.1×(L−1)nsとする。適応等化アルゴリズムにはRLSを用いる。RLSにおけるステップサイズ及び忘却係数は、それぞれ0.001及び1とする。 In FIG. 5 and FIG. 6, the transmission / reception signal is 4096 bits of a non-return to zero (NRZ) signal modulated by 10 Gbps binary phase shift keying (BPSK). The number of propagation modes of the optical fiber 4 is two, and the fundamental mode and the higher-order mode are excited at a ratio of 10: 4, respectively. N training is set to 100 and L is set to 20. τ i is 10 Gbps symbol length T = 0.1 ns, τ 1 = 0, τ 2 = 0.1 ns, τ 3 = 0.1 × 2 ns,..., τ L = 0.1 × (L -1) ns. RLS is used as the adaptive equalization algorithm. The step size and forgetting factor in RLS are 0.001 and 1, respectively.

基本モード及び高次モードの間の群遅延差が0.5nsである図5の場合について説明する。図5の左上には、送信信号x(n)のコンスタレーションマップを示す。図5の右上には、受信信号y(n)のコンスタレーションマップを示す。受信信号y(n)は、モード分散に起因して、送信信号x(n)を正しく反映していない。図5の左下には、復元信号u(n)のコンスタレーションマップを示す。復元信号u(n)は、FIRフィルタ装置6を利用することにより、送信信号x(n)を正しく復元している。図5の右下には、タップ番号及びタップ係数の絶対値の間の関係を示す。タップ係数の絶対値は、周期的に大きな値を取っており、遅延時間が群遅延差0.5nsの整数倍に相当するタップ番号のタップ係数が、復元に大きく寄与していることが分かる。   The case of FIG. 5 in which the group delay difference between the basic mode and the higher-order mode is 0.5 ns will be described. A constellation map of the transmission signal x (n) is shown in the upper left of FIG. In the upper right of FIG. 5, a constellation map of the received signal y (n) is shown. The received signal y (n) does not correctly reflect the transmitted signal x (n) due to mode dispersion. In the lower left of FIG. 5, a constellation map of the restoration signal u (n) is shown. The restored signal u (n) correctly restores the transmission signal x (n) by using the FIR filter device 6. The lower right of FIG. 5 shows the relationship between the tap number and the absolute value of the tap coefficient. The absolute value of the tap coefficient takes a large value periodically, and it can be seen that the tap coefficient of the tap number corresponding to an integral multiple of the group delay difference of 0.5 ns greatly contributes to the restoration.

基本モード及び高次モードの間の群遅延差が5nsである図6の場合について説明する。図6の左上には、送信信号x(n)のコンスタレーションマップを示す。図6の右上には、受信信号y(n)のコンスタレーションマップを示す。受信信号y(n)は、モード分散に起因して、送信信号x(n)を正しく反映していない。図6の左下には、復元信号u(n)のコンスタレーションマップを示す。復元信号u(n)は、FIRフィルタ装置6を利用しているとしても、送信信号x(n)を正しく復元していない。図6の右下には、タップ番号及びタップ係数の絶対値の間の関係を示す。タップ係数の絶対値は、周期的に変化していない。つまり、タップ数Lが群遅延差5nsと比較して不足していることが分かる。ここで、タップ数Lが群遅延差5nsと比較して十分であればよい。しかし、適応等化アルゴリズム7における計算量が増大するため、好ましくない。   The case of FIG. 6 in which the group delay difference between the basic mode and the higher-order mode is 5 ns will be described. In the upper left of FIG. 6, a constellation map of the transmission signal x (n) is shown. In the upper right of FIG. 6, a constellation map of the received signal y (n) is shown. The received signal y (n) does not correctly reflect the transmitted signal x (n) due to mode dispersion. A constellation map of the restoration signal u (n) is shown in the lower left of FIG. The restoration signal u (n) does not correctly restore the transmission signal x (n) even if the FIR filter device 6 is used. The lower right of FIG. 6 shows the relationship between the tap number and the absolute value of the tap coefficient. The absolute value of the tap coefficient does not change periodically. That is, it can be seen that the number of taps L is insufficient compared to the group delay difference of 5 ns. Here, it is sufficient that the number of taps L is sufficient as compared with the group delay difference of 5 ns. However, since the calculation amount in the adaptive equalization algorithm 7 increases, it is not preferable.

(FBG装置及びFIRフィルタ装置を利用する群遅延差補償)
FBG装置及びFIRフィルタ装置を利用して、複数のモードの間の群遅延差を補償する、光ファイバ伝送システム及び光受信装置の構成を図7に示す。光ファイバ伝送システムは、光送信機1−1、1−2、・・・、1−N、光受信機2−1、2−2、・・・、2−M、合波器3、光ファイバ4、分波器5、FIRフィルタ装置6及びFBG装置9から構成される。光受信装置Rは、光受信機2−1、2−2、・・・、2−M、FIRフィルタ装置6及びFBG装置9から構成される。
(Group delay difference compensation using FBG device and FIR filter device)
FIG. 7 shows a configuration of an optical fiber transmission system and an optical receiver that compensate for a group delay difference between a plurality of modes using an FBG device and an FIR filter device. The optical fiber transmission system includes optical transmitters 1-1, 1-2, ..., 1-N, optical receivers 2-1, 2-2, ..., 2-M, multiplexer 3, and light. The fiber 4, the duplexer 5, the FIR filter device 6, and the FBG device 9 are included. The optical receiver R includes optical receivers 2-1, 2-2,..., 2-M, an FIR filter device 6, and an FBG device 9.

光送信機1−1、1−2、・・・、1−N、光受信機2−1、2−2、・・・、2−M、合波器3、光ファイバ4及び分波器5は、図1及び図7において同様である。   .., 1-N, optical receivers 2-1, 2-2,..., 2-M, multiplexer 3, optical fiber 4, and duplexer 5 is the same as in FIGS. 1 and 7.

FBG装置9は、前段群遅延差補償装置として、光受信機2−1、2−2、・・・、2−Mがそれぞれ受信した光信号y(n)、y(n)、・・・、y(n)について、入出射口からP個の伝搬モードを入射し、P個の伝搬モードの各々を反射するFBGを利用して入出射口へP個の伝搬モードを反射させ、入出射口からP個の伝搬モードを出射し、群遅延差を補償する。そして、FBG装置9は、光信号y’(n)、y’(n)、・・・、y’(n)を生成する。ここで、光信号y’(n)、y’(n)、・・・、y’(n)は、n番目のシンボルとして生成される光信号である。 The FBG device 9 is an optical signal y 1 (n), y 2 (n),... Received by the optical receivers 2-1, 2-2,. .. For y M (n), P propagation modes are incident from the entrance / exit and the P propagation modes are reflected to the entrance / exit using an FBG that reflects each of the P propagation modes. , P propagation modes are emitted from the entrance and exit, and the group delay difference is compensated. Then, the FBG device 9 generates optical signals y 1 ′ (n), y 2 ′ (n),..., Y M ′ (n). Here, the optical signals y 1 ′ (n), y 2 ′ (n),..., Y M ′ (n) are optical signals generated as the nth symbol.

FIRフィルタ装置6は、FBG装置9が群遅延差を補償した光信号y’(n)、y’(n)、・・・、y’(n)について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるFIRフィルタを利用して、群遅延差を補償する。そして、FIRフィルタ装置6は、光信号u(n)、u(n)、・・・、u(n)を復元する。ここで、光信号u(n)、u(n)、・・・、u(n)は、n番目のシンボルとして復元される光信号である。 The FIR filter device 6 is a delay that adjusts the delay time for the optical signals y 1 ′ (n), y 2 ′ (n),..., Y M ′ (n) for which the FBG device 9 compensates for the group delay difference. The group delay difference is compensated by using an FIR filter including an element and an amplitude phase adjuster for adjusting the amplitude and phase. Then, the FIR filter device 6 restores the optical signals u 1 (n), u 2 (n),..., U N (n). Here, the optical signals u 1 (n), u 2 (n),..., U N (n) are optical signals restored as the n-th symbol.

このように、光受信装置Rにおいて、前段でFBGを利用して、光ファイバ伝送の群遅延差を予備的に補償し、後段でFIRフィルタを利用して、光ファイバ伝送の群遅延差を高精度に補償する。よって、FIRフィルタにおいてタップ数を削減し計算時間を短縮するとともに、光MIMO技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現する。   As described above, in the optical receiver R, the FBG is used in the first stage to preliminarily compensate for the group delay difference in the optical fiber transmission, and the FIR filter is used in the second stage to increase the group delay difference in the optical fiber transmission. Compensate for accuracy. Therefore, the number of taps in the FIR filter is reduced to shorten the calculation time, and long distance transmission is realized in optical fiber transmission using the optical MIMO technology.

ここで、FBG装置9が補償する群遅延差は、光ファイバ4で発生する群遅延差と、一致していてもよく、一致していなくてもよい。前者では、FIRフィルタ装置6の負担が大幅に低減されるが、後者でも、FIRフィルタ装置6の負担が十分に低減される。   Here, the group delay difference compensated by the FBG device 9 may or may not coincide with the group delay difference generated in the optical fiber 4. In the former, the burden on the FIR filter device 6 is significantly reduced, but in the latter, the burden on the FIR filter device 6 is sufficiently reduced.

第1のFBG装置の構成を図8に示す。第2のFBG装置の構成を図9に示す。第1のFBG装置9は、FBG91−1、91−2、91−3、・・・、91−P及び光サーキュレータ92から構成される。第2のFBG装置9は、FBG91−1、91−2、91−3、・・・、91−P及び光カプラ93から構成される。中間信号y’(n)、y’(n)、・・・、y’(n)を生成する構成はそれぞれ同様であるため、図8及び図9では代表的な中間信号y’(n)を生成する構成についてのみ説明する。 The configuration of the first FBG device is shown in FIG. The configuration of the second FBG device is shown in FIG. The first FBG device 9 includes FBGs 91-1, 91-2, 91-3, ..., 91-P and an optical circulator 92. The second FBG device 9 includes FBGs 91-1, 91-2, 91-3, ..., 91-P and an optical coupler 93. Since the configurations for generating the intermediate signals y 1 ′ (n), y 2 ′ (n),..., Y M ′ (n) are the same, the representative intermediate signal y ′ in FIGS. Only the configuration for generating (n) will be described.

光サーキュレータ92又は光カプラ93は、入出射口として機能する。光サーキュレータ92又は光カプラ93は、光受信機2から受信信号y(n)を入力し、FBG91−1、91−2、91−3、・・・、91−Pへと出力する。FBG91−1、91−2、91−3、・・・、91−Pは、P個の伝搬モードのそれぞれを反射させる。光サーキュレータ92又は光カプラ93は、FBG91−1、91−2、91−3、・・・、91−Pから中間信号y’(n)を入力し、FIRフィルタ装置6へと出力する。   The optical circulator 92 or the optical coupler 93 functions as an entrance / exit. The optical circulator 92 or the optical coupler 93 receives the reception signal y (n) from the optical receiver 2 and outputs it to the FBGs 91-1, 91-2, 91-3,..., 91-P. The FBGs 91-1, 91-2, 91-3,..., 91-P reflect each of the P propagation modes. The optical circulator 92 or the optical coupler 93 receives the intermediate signal y ′ (n) from the FBGs 91-1, 91-2, 91-3,..., 91 -P and outputs it to the FIR filter device 6.

光サーキュレータ92又は光カプラ93から近い順に、FBG91−1、91−2、91−3、・・・、91−Pが配置されるとする。FBG91−1からFBG91−2までの距離をLとし、FBG91−1からFBG91−3までの距離をLとし、・・・、FBG91−1からFBG91−Pまでの距離をLP−1とする。 Assume that the FBGs 91-1, 91-2, 91-3,..., 91-P are arranged in the order from the optical circulator 92 or the optical coupler 93. The distance from the FBG91-1 to FBG91-2 and L 1, the distance from the FBG91-1 to FBG91-3 and L 2, ···, the distance from the FBG91-1 to FBG91-P and L P-1 To do.

FBG91−1で反射される伝搬モード及びFBG91−2で反射される伝搬モードの間では、補償される遅延時間は2L/(c/neff)=2neff/cとなる。FBG91−1で反射される伝搬モード及びFBG91−3で反射される伝搬モードの間では、補償される遅延時間は2L/(c/neff)=2neff/cとなる。FBG91−1で反射される伝搬モード及びFBG91−Pで反射される伝搬モードの間では、補償される遅延時間は2LP−1/(c/neff)=2neffP−1/cとなる。ここで、cは真空中の光速であり、neffは伝搬モードの実効屈折率である。 Between the propagation mode reflected by the FBG 91-1 and the propagation mode reflected by the FBG 91-2, the compensated delay time is 2L 1 / (c / n eff ) = 2n eff L 1 / c. Between the propagation mode reflected by the FBG 91-1 and the propagation mode reflected by the FBG 91-3, the compensated delay time is 2L 2 / (c / n eff ) = 2n eff L 2 / c. Between the propagation mode reflected by the FBG 91-1 and the propagation mode reflected by the FBG 91 -P, the compensated delay time is 2L P-1 / (c / n eff ) = 2n eff L P-1 / c Become. Here, c is the speed of light in vacuum, and n eff is the effective refractive index of the propagation mode.

FBG91−1の屈折率のグレーティングの周期をΛとし、FBG91−2の屈折率のグレーティングの周期をΛとし、FBG91−3の屈折率のグレーティングの周期をΛとし、・・・、FBG91−Pの屈折率のグレーティングの周期をΛとする。 The period of the grating of the refractive index of the FBG 91-1 is Λ 1 , the period of the grating of the refractive index of the FBG 91-2 is Λ 2 , the period of the grating of the refractive index of the FBG 91-3 is Λ 3 ,. the period of the grating of the refractive index of -P and lambda P.

FBG91−1で反射される伝搬モードの実効屈折率neffはλ/(2Λ)となる。FBG91−2で反射される伝搬モードの実効屈折率neffはλ/(2Λ)となる。FBG91−3で反射される伝搬モードの実効屈折率neffはλ/(2Λ)となる。FBG91−Pで反射される伝搬モードの実効屈折率neffはλ/(2Λ)となる。ここで、λは光MIMO技術における光信号の波長である。 The effective refractive index n eff of the propagation mode reflected by the FBG 91-1 is λ p / (2Λ 1 ). The effective refractive index n eff of the propagation mode reflected by the FBG 91-2 is λ p / (2Λ 2 ). The effective refractive index n eff of the propagation mode reflected by the FBG 91-3 is λ p / (2Λ 3 ). The effective refractive index n eff of the propagation mode reflected by the FBG 91 -P is λ p / (2Λ P ). Here, λ p is the wavelength of the optical signal in the optical MIMO technology.

基本モード及び高次モードという2個の伝搬モードが存在する場合を例に挙げて説明する。マルチモード光ファイバの基本モード及び高次モードにおける、光信号波長及び実効屈折率の間の関係を図10に示す。図10では、コア半径a=7μmであり、コアのクラッドに対する比屈折率差Δが0.4%であり、波長1.53〜1.56μmにおいて、LP01モード及びLP11モードという2個の伝搬モードが存在する。   An example will be described in which two propagation modes, a fundamental mode and a higher-order mode, are present. FIG. 10 shows the relationship between the optical signal wavelength and the effective refractive index in the fundamental mode and the higher-order mode of the multimode optical fiber. In FIG. 10, the core radius a = 7 μm, the relative refractive index difference Δ of the core with respect to the cladding is 0.4%, and two propagation modes, LP01 mode and LP11 mode, at wavelengths of 1.53 to 1.56 μm. Exists.

Λが0.5353μmであるとき、LP01モードの反射波長は1.550μmとなり、LP11モードの反射波長は1.548μmとなる。Λが0.536μmであるとき、LP01モードの反射波長は1.552μmとなり、LP11モードの反射波長は1.550μmとなる。つまり、光MIMO技術における光信号の波長が1.550μmであるときには、光サーキュレータ92又は光カプラ93から近い順に、Λを0.5353μm及び0.536μmとすれば、最も近いFBG91では、実効屈折率が高いLP01モードが反射され、次に近いFBG91では、実効屈折率が低いLP11モードが反射される。そして、LP01モード及びLP11モードの間で補償する遅延時間をDとすれば、2個のFBG91の距離は(cD)/(2neff)となる。 When Λ is 0.5353 μm, the reflection wavelength of the LP01 mode is 1.550 μm, and the reflection wavelength of the LP11 mode is 1.548 μm. When Λ is 0.536 μm, the reflection wavelength of the LP01 mode is 1.552 μm, and the reflection wavelength of the LP11 mode is 1.550 μm. In other words, when the wavelength of the optical signal in the optical MIMO technology is 1.550 μm, if the Λ is 0.5353 μm and 0.536 μm in the order from the optical circulator 92 or the optical coupler 93, the effective refractive index of the nearest FBG 91 is The LP01 mode having a higher effective refractive index is reflected, and the LP11 mode having a lower effective refractive index is reflected by the next closest FBG 91. If the delay time to be compensated between the LP01 mode and the LP11 mode is D, the distance between the two FBGs 91 is (cD) / (2n eff ).

ここで、FBG91の反射帯域Δλは、FBG91の屈折率のグレーティングの変化についての、振幅Δn及び領域lにより、数式1のように表される。

Figure 2012227763
つまり、図10に挙げた例において、1個のFBG91において1個の伝搬モードを反射させるときには、Δλが2nm以下となるように、Δn及びlを適切に設定する。一般には、FBG91の反射帯域を数nmの帯域とすることができるため、各伝搬モードを個別に反射する各FBG91は、現状の技術で実現可能であることが分かる。 Here, the reflection band Δλ of the FBG 91 is expressed as Equation 1 by the amplitude Δn and the region 1 with respect to the change in the refractive index grating of the FBG 91.
Figure 2012227763
That is, in the example shown in FIG. 10, when one propagation mode is reflected by one FBG 91, Δn and l are appropriately set so that Δλ is 2 nm or less. Generally, since the reflection band of the FBG 91 can be set to a band of several nm, it can be seen that each FBG 91 that individually reflects each propagation mode can be realized by the current technology.

以上の説明では、光ファイバ4では、P個の伝搬モードに対する実効屈折率が相互に異なる。そして、FBG装置9では、FBG91における屈折率のグレーティングのピッチ、及び光サーキュレータ92又は光カプラ93からFBG91までの距離が、P個の伝搬モードの相互間において異なる。これにより、各FBG91において各伝搬モード毎に光ファイバ伝送の群遅延差をより高精度に補償することができる。   In the above description, in the optical fiber 4, the effective refractive indexes for the P propagation modes are different from each other. In the FBG device 9, the pitch of the refractive index grating in the FBG 91 and the distance from the optical circulator 92 or the optical coupler 93 to the FBG 91 are different among the P propagation modes. Thereby, in each FBG 91, the group delay difference of the optical fiber transmission can be compensated with higher accuracy for each propagation mode.

他の実施形態として、光ファイバ4では、使用波長における伝搬モードの個数が2個以上かつ7個以下であってもよい。マルチモード光ファイバにおける、規格化周波数及び伝搬モード数の間の関係を図11に示す。規格化周波数が6.38であるとき、伝搬モード数は7となる。規格化周波数が6.38以下であるときには、規格化周波数の増加に対して伝搬モード数の増加は緩やかであるが、規格化周波数が6.38以上であるときには、規格化周波数の増加に対して伝搬モード数の増加は急速になる。そこで、光ファイバ4では、使用波長における伝搬モードの個数が2個以上かつ7個以下になるようにする。これにより、FBG91の個数をより削減することができる。   As another embodiment, in the optical fiber 4, the number of propagation modes at the used wavelength may be 2 or more and 7 or less. FIG. 11 shows the relationship between the normalized frequency and the number of propagation modes in a multimode optical fiber. When the normalized frequency is 6.38, the number of propagation modes is 7. When the normalized frequency is 6.38 or less, the increase in the number of propagation modes is moderate with respect to the increase in the normalized frequency, but when the normalized frequency is 6.38 or more, with respect to the increase in the normalized frequency. Therefore, the number of propagation modes increases rapidly. Therefore, in the optical fiber 4, the number of propagation modes at the used wavelength is set to be 2 or more and 7 or less. Thereby, the number of FBGs 91 can be further reduced.

他の実施形態として、光ファイバ4では、P個の伝搬モードのうち少なくとも2個の伝搬モードに対する実効屈折率が相互に等しくてもよい。そして、FBG装置9では、FBG91における屈折率のグレーティングのピッチ、及び光サーキュレータ92又は光カプラ93からFBG91までの距離が、少なくとも2個の伝搬モードの相互間において等しくてもよい。ここで、このような光ファイバ4として、コアの屈折率が中心から周縁への移動距離に対して2次関数的に減少する、グレーデッドインデックス・マルチモード光ファイバが挙げられる。これにより、FBG91の個数をより削減することができる。   As another embodiment, in the optical fiber 4, the effective refractive indexes for at least two of the P propagation modes may be equal to each other. In the FBG device 9, the pitch of the refractive index grating in the FBG 91 and the distance from the optical circulator 92 or the optical coupler 93 to the FBG 91 may be equal between at least two propagation modes. An example of such an optical fiber 4 is a graded index multimode optical fiber in which the refractive index of the core decreases in a quadratic function with respect to the moving distance from the center to the periphery. Thereby, the number of FBGs 91 can be further reduced.

FIRフィルタ装置6を利用して、光送信機1が2個であり光受信機2が2個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差0.04nsを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図12に示す。FIRフィルタ装置6を利用して、光送信機1が2個であり光受信機2が2個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差0.1nsを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図13に示す。   Whether the group delay difference of 0.04 ns between the fundamental mode and the higher-order mode can be compensated by using the FIR filter device 6 when there are two optical transmitters 1 and two optical receivers 2 FIG. 12 shows a simulation result obtained by examining the above. Whether the group delay difference of 0.1 ns between the fundamental mode and the higher-order mode can be compensated by using the FIR filter device 6 when there are two optical transmitters 1 and two optical receivers 2 FIG. 13 shows a simulation result obtained by examining the above.

図12及び図13において、送受信信号は、10GbpsのBPSK変調されたNRZ信号の4096bit分である。光ファイバ4の伝搬モード数は2個である。光送信機1−1の送信信号について、基本モード及び高次モードがそれぞれ10:5の割合で励振され、光送信機1−2の送信信号について、基本モード及び高次モードがそれぞれ10:3の割合で励振される。基本モードが光受信機2−1、2−2にそれぞれ3:7の割合で分波され、高次モードが光受信機2−1、2−2にそれぞれ6:4の割合で分波される。   In FIG. 12 and FIG. 13, the transmission / reception signal is 4096 bits of the NRZ signal subjected to 10 Gbps BPSK modulation. The number of propagation modes of the optical fiber 4 is two. For the transmission signal of the optical transmitter 1-1, the basic mode and the higher order mode are excited at a ratio of 10: 5, respectively, and for the transmission signal of the optical transmitter 1-2, the basic mode and the higher order mode are respectively 10: 3. Excited at a rate of The basic mode is demultiplexed by the optical receivers 2-1 and 2-2 at a ratio of 3: 7, and the higher-order mode is demultiplexed by the optical receivers 2-1 and 2-2 at a ratio of 6: 4, respectively. The

trainingは400とし、Lは20とする。τは10Gbpsのシンボル長T=0.1nsを単位とし、τ=0、τ=0.1ns、τ=0.1×2ns、・・・、τ=0.1×(L−1)nsとする。適応等化アルゴリズムにはRLSを用いる。RLSにおけるステップサイズ及び忘却係数は、それぞれ0.001及び1とする。 N training is 400 and L is 20. τ i is 10 Gbps symbol length T = 0.1 ns, τ 1 = 0, τ 2 = 0.1 ns, τ 3 = 0.1 × 2 ns,..., τ L = 0.1 × (L -1) ns. RLS is used as the adaptive equalization algorithm. The step size and forgetting factor in RLS are 0.001 and 1, respectively.

基本モード及び高次モードの間の群遅延差が0.04nsである図12の場合について説明する。図12の上段には、送信信号x(n)、x(n)のコンスタレーションマップを示す。図12の中段の左側には、受信信号y(n)のコンスタレーションマップを示す。受信信号y(n)は、モード分散に起因して、送信信号を正しく反映していない。図12の中段の右側には、復元信号u(n)のコンスタレーションマップを示す。復元信号u(n)は、FIRフィルタ装置6を利用することにより、送信信号x(n)を正しく復元している。図12の下段の左側には、受信信号y(n)のコンスタレーションマップを示す。受信信号y(n)は、モード分散に起因して、送信信号を正しく反映していない。図12の下段の右側には、復元信号u(n)のコンスタレーションマップを示す。復元信号u(n)は、FIRフィルタ装置6を利用することにより、送信信号x(n)を正しく復元している。 The case of FIG. 12 in which the group delay difference between the basic mode and the higher-order mode is 0.04 ns will be described. The upper part of FIG. 12 shows a constellation map of the transmission signals x 1 (n) and x 2 (n). The constellation map of the received signal y 1 (n) is shown on the left side of the middle stage of FIG. The received signal y 1 (n) does not correctly reflect the transmitted signal due to mode dispersion. A constellation map of the restored signal u 1 (n) is shown on the right side of the middle stage of FIG. The restored signal u 1 (n) uses the FIR filter device 6 to correctly restore the transmission signal x 1 (n). A constellation map of the received signal y 2 (n) is shown on the left side of the lower part of FIG. The received signal y 2 (n) does not correctly reflect the transmitted signal due to mode dispersion. A constellation map of the restored signal u 2 (n) is shown on the right side of the lower part of FIG. The restoration signal u 2 (n) correctly restores the transmission signal x 2 (n) by using the FIR filter device 6.

基本モード及び高次モードの間の群遅延差が0.1nsである図13の場合について説明する。図13の上段には、送信信号x(n)、x(n)のコンスタレーションマップを示す。図13の中段の左側には、受信信号y(n)のコンスタレーションマップを示す。受信信号y(n)は、モード分散に起因して、送信信号を正しく反映していない。図13の中段の右側には、復元信号u(n)のコンスタレーションマップを示す。復元信号u(n)は、FIRフィルタ装置6を利用しているとしても、送信信号x(n)を正しく復元していない。図13の下段の左側には、受信信号y(n)のコンスタレーションマップを示す。受信信号y(n)は、モード分散に起因して、送信信号を正しく反映していない。図13の下段の右側には、復元信号u(n)のコンスタレーションマップを示す。復元信号u(n)は、FIRフィルタ装置6を利用しているとしても、送信信号x(n)を正しく復元していない。 The case of FIG. 13 in which the group delay difference between the basic mode and the higher-order mode is 0.1 ns will be described. The upper part of FIG. 13 shows a constellation map of the transmission signals x 1 (n) and x 2 (n). A constellation map of the received signal y 1 (n) is shown on the left side of the middle stage of FIG. The received signal y 1 (n) does not correctly reflect the transmitted signal due to mode dispersion. A constellation map of the restored signal u 1 (n) is shown on the right side of the middle stage of FIG. Even if the restoration signal u 1 (n) uses the FIR filter device 6, the restoration signal x 1 (n) is not correctly restored. The constellation map of the received signal y 2 (n) is shown on the left side of the lower part of FIG. The received signal y 2 (n) does not correctly reflect the transmitted signal due to mode dispersion. A constellation map of the restored signal u 2 (n) is shown on the right side of the lower part of FIG. The restoration signal u 2 (n) does not correctly restore the transmission signal x 2 (n) even if the FIR filter device 6 is used.

そこで、図13の場合において、FIRフィルタ装置6を利用するのみならず、FBG装置9を利用する。FBG装置9において、FBG91が2つであり、y(n)が入射する側から1つ目のFBG(FBG91−1と呼ぶこととする)の構造パラメータをΛ、Δn、lとし、y(n)が入射する側から2つ目のFBG(FBG91−2と呼ぶこととする)の構造パラメータをΛ、Δn、lとする。ファイバのコア半径を7μmとし、コアのクラッドに対する比屈折率差Δを0.4%とする。ファイバ中でのLP01モードのneffは1.44926であり、ファイバ中でのLP11モードのneffは1.44717である。l=1mm、Λ1=0.5353μm、Δn=0.001、l=1mm、Λ=0.536μm、Δn=0.001とする。 Therefore, in the case of FIG. 13, not only the FIR filter device 6 but also the FBG device 9 is used. In the FBG device 9, there are two FBGs 91, and the structural parameters of the first FBG (referred to as FBG 91-1) from the side on which y (n) is incident are Λ 1 , Δn 1 , l 1 , The structural parameters of the second FBG (referred to as FBG 91-2) from the side where y (n) is incident are Λ 2 , Δn 2 , and l 2 . The core radius of the fiber is 7 μm, and the relative refractive index difference Δ with respect to the cladding of the core is 0.4%. The n eff of the LP01 mode in the fiber is 1.44926, and the n eff of the LP11 mode in the fiber is 1.44717. It is assumed that l 1 = 1 mm, Λ 1 = 0.5353 μm, Δn 1 = 0.001, l 2 = 1 mm, Λ 2 = 0.536 μm, and Δn 2 = 0.001.

すると、数式1より、FBG91−1において、LP01モードの反射波長は1.55μmとなり、LP11モードの反射波長は1.548μmとなる。また、数式1より、FBG91−2において、LP01モードの反射波長は1.552μmとなり、LP11モードの反射波長は1.55μmとなる。それぞれのFBG91の反射帯域は1.1nmであることから、FBG91−1でLP01モードのみが反射され、FBG91−2でLP11モードのみが反射される。このとき、FBG91−1とFBG91−2との距離Lを6.2mmとすると、補償される遅延時間は2L/(c/neff)=2neff/c=0.06nsである。よって、受信信号の群遅延差は、FBG装置9の適用前の0.1nsから、FBG装置9の適用後の0.04nsとなり、図12と同様に、受信信号の群遅延差0.04nsを、FIRフィルタ装置6を利用して補償することができる。 Then, from Formula 1, in the FBG 91-1, the reflection wavelength of the LP01 mode is 1.55 μm, and the reflection wavelength of the LP11 mode is 1.548 μm. Further, from Formula 1, in the FBG 91-2, the reflection wavelength of the LP01 mode is 1.552 μm, and the reflection wavelength of the LP11 mode is 1.55 μm. Since the reflection band of each FBG 91 is 1.1 nm, only the LP01 mode is reflected by the FBG 91-1, and only the LP11 mode is reflected by the FBG 91-2. At this time, if the distance L 1 between the FBG 91-1 and the FBG 91-2 is 6.2 mm, the compensated delay time is 2L 1 / (c / n eff ) = 2n eff L 1 /c=0.06 ns. . Therefore, the group delay difference of the received signal is changed from 0.1 ns before the application of the FBG device 9 to 0.04 ns after the application of the FBG device 9, and the group delay difference of the received signal is 0.04 ns as in FIG. It is possible to compensate using the FIR filter device 6.

このように、FIRフィルタ装置6のタップ数を増加させることなく、FBG装置9及びFIRフィルタ装置6を、それぞれ光受信装置Rの前段及び後段に配置することにより、復元信号u(n)、u(n)は、それぞれ送信信号x(n)、x(n)を正しく復元することができる。 In this way, by arranging the FBG device 9 and the FIR filter device 6 at the front stage and the rear stage of the optical receiving device R, respectively, without increasing the number of taps of the FIR filter device 6, the restored signals u 1 (n), u 2 (n) can correctly restore the transmission signals x 1 (n) and x 2 (n), respectively.

(FBG装置を利用する群遅延差補償)
以上の説明では、まずFIRフィルタ装置6を利用する群遅延差補償について説明し、次にFBG装置9及びFIRフィルタ装置6を利用する群遅延差補償について説明した。以下の説明では、FBG装置9を利用する群遅延差補償について説明する。
(Group delay difference compensation using FBG device)
In the above description, the group delay difference compensation using the FIR filter device 6 has been described first, and then the group delay difference compensation using the FBG device 9 and the FIR filter device 6 has been described. In the following description, group delay difference compensation using the FBG device 9 will be described.

光送信機1は1個であり、光受信機2はM個(Mは2以上の整数)であり、光ファイバ4の伝搬モード数はP個(Pは2以上の整数)である。ここで、FBG装置9で補償される群遅延差は、光ファイバ4で発生する群遅延差と等しい。つまり、FBG装置9において光ファイバ伝送の群遅延差を全面的に補償するため、FIRフィルタ装置6を必要とすることなく、光MIMO技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現することができる。なお、FBG装置9の構成は、図8及び図9に示したものと同様である。   The number of optical transmitters 1 is one, the number of optical receivers 2 is M (M is an integer of 2 or more), and the number of propagation modes of the optical fiber 4 is P (P is an integer of 2 or more). Here, the group delay difference compensated by the FBG device 9 is equal to the group delay difference generated in the optical fiber 4. In other words, since the FBG device 9 fully compensates for the group delay difference of the optical fiber transmission, the long distance transmission can be realized in the optical fiber transmission using the optical MIMO technology without the need for the FIR filter device 6. it can. The configuration of the FBG device 9 is the same as that shown in FIGS.

本発明に係る光ファイバ伝送システム及び光受信装置は、光ファイバ中で発生する非線形効果やファイバヒューズを低減しつつ、伝送容量を大容量化し伝送距離を長距離化する、光ファイバ伝送において適用することができる。   The optical fiber transmission system and the optical receiver according to the present invention are applied to optical fiber transmission that increases the transmission capacity and lengthens the transmission distance while reducing nonlinear effects and fiber fuses generated in the optical fiber. be able to.

R:光受信装置
1、1−1、1−2、1−N:光送信機
2、2−1、2−2、2−M:光受信機
3:合波器
4:光ファイバ
5:分波器
6:FIRフィルタ装置
7:適応等化アルゴリズム
8:減算器
9:FBG装置
61、61−1、61−2、61−M:FIRフィルタ
62:合波器
91、91−1、91−2、91−3、91−P:FBG
92:光サーキュレータ
93:光カプラ
R: optical receivers 1, 1-1, 1-2, 1-N: optical transmitters 2, 2-1, 2-2, 2-M: optical receiver 3: multiplexer 4: optical fiber 5: Demultiplexer 6: FIR filter device 7: Adaptive equalization algorithm 8: Subtractor 9: FBG devices 61, 61-1, 61-2, 61-M: FIR filter 62: Multiplexers 91, 91-1, 91 -2, 91-3, 91-P: FBG
92: Optical circulator 93: Optical coupler

Claims (10)

光信号を送信するN個(Nは1以上の整数)の光送信機と、
前記光信号を受信するM個(MはN以上の整数)の光受信機と、
前記N個の光送信機が送信した前記光信号を合波し、合波した前記光信号をP個(PはN以上の整数。ただし、Nが1であるときには、Pは2以上の整数)の伝搬モードを有する光ファイバに送出する合波器と、
前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記M個の光受信機に分波する分波器と、
各光受信機が受信した前記光信号について、入出射口から前記P個の伝搬モードを入射し、前記P個の伝搬モードの各々を反射するファイバブラッググレーティングを利用して前記入出射口へ前記P個の伝搬モードを反射させ、前記入出射口から前記P個の伝搬モードを出射し、群遅延差を補償する前段群遅延差補償装置と、
前記前段群遅延差補償装置が群遅延差を補償した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるFIRフィルタを利用して、群遅延差を補償する後段群遅延差補償装置と、
を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システム。
N optical transmitters (N is an integer of 1 or more) for transmitting optical signals;
M optical receivers (M is an integer equal to or greater than N) for receiving the optical signal;
The optical signals transmitted from the N optical transmitters are combined, and the combined optical signals are P (P is an integer equal to or greater than N. However, when N is 1, P is an integer equal to or greater than 2. And a multiplexer for sending to an optical fiber having a propagation mode of
A demultiplexer for demultiplexing the optical signal propagated by the optical fiber to the M optical receivers;
For the optical signal received by each optical receiver, the P propagation modes are incident from the entrance and exit, and the fiber Bragg grating that reflects each of the P propagation modes is used to enter the entrance and exit. A pre-stage group delay difference compensation device that reflects P propagation modes, emits the P propagation modes from the entrance and exit, and compensates for a group delay difference;
For the optical signal whose group delay difference is compensated by the preceding stage group delay difference compensation device, the group delay difference is calculated by using a delay element that adjusts the delay time and an FIR filter that adjusts the amplitude and phase. A rear-stage group delay difference compensator to compensate,
An optical fiber transmission system comprising:
光信号を送信するN個(Nは1以上の整数)の光送信機と、
前記光信号を受信するM個(MはN以上の整数)の光受信機と、
前記N個の光送信機が送信した前記光信号を合波する合波器と、
前記合波器が合波した前記光信号を伝搬し、P個(PはN以上の整数。ただし、Nが1であるときには、Pは2以上の整数)の伝搬モードを有する光ファイバと、
前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記M個の光受信機に分波する分波器と、
各光受信機が受信した前記光信号について、入出射口から前記P個の伝搬モードを入射し、前記P個の伝搬モードの各々を反射するファイバブラッググレーティングを利用して前記入出射口へ前記P個の伝搬モードを反射させ、前記入出射口から前記P個の伝搬モードを出射し、群遅延差を補償する前段群遅延差補償装置と、
前記前段群遅延差補償装置が群遅延差を補償した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるFIRフィルタを利用して、群遅延差を補償する後段群遅延差補償装置と、
を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システム。
N optical transmitters (N is an integer of 1 or more) for transmitting optical signals;
M optical receivers (M is an integer equal to or greater than N) for receiving the optical signal;
A multiplexer for multiplexing the optical signals transmitted by the N optical transmitters;
An optical fiber that propagates the optical signal combined by the multiplexer and has P propagation modes (P is an integer greater than or equal to N, where P is an integer greater than or equal to 2 when N is 1);
A demultiplexer for demultiplexing the optical signal propagated by the optical fiber to the M optical receivers;
For the optical signal received by each optical receiver, the P propagation modes are incident from the entrance and exit, and the fiber Bragg grating that reflects each of the P propagation modes is used to enter the entrance and exit. A pre-stage group delay difference compensation device that reflects P propagation modes, emits the P propagation modes from the entrance and exit, and compensates for a group delay difference;
For the optical signal whose group delay difference is compensated by the preceding stage group delay difference compensation device, the group delay difference is calculated by using a delay element that adjusts the delay time and an FIR filter that adjusts the amplitude and phase. A rear-stage group delay difference compensator to compensate,
An optical fiber transmission system comprising:
前記光ファイバでは、前記P個の伝搬モードに対する実効屈折率が相互に異なり、
前記前段群遅延差補償装置では、前記ファイバブラッググレーティングにおける屈折率のグレーティングのピッチ及び前記入出射口から前記ファイバブラッググレーティングまでの距離が、前記P個の伝搬モードの相互間において異なる
ことを特徴とする、請求項2に記載の光ファイバ伝送システム。
In the optical fiber, the effective refractive indexes for the P propagation modes are different from each other,
In the preceding-stage group delay difference compensator, the pitch of the refractive index grating in the fiber Bragg grating and the distance from the incident / exit port to the fiber Bragg grating are different among the P propagation modes. The optical fiber transmission system according to claim 2.
前記光ファイバでは、使用波長における伝搬モードの個数が2個以上かつ7個以下であることを特徴とする、請求項2又は請求項3に記載の光ファイバ伝送システム。   4. The optical fiber transmission system according to claim 2, wherein the optical fiber has two or more propagation modes and seven or less propagation modes at a used wavelength. 5. 前記光ファイバでは、前記P個の伝搬モードのうち少なくとも2個の伝搬モードに対する実効屈折率が相互に等しく、
前記前段群遅延差補償装置では、前記ファイバブラッググレーティングにおける屈折率のグレーティングのピッチ及び前記入出射口から前記ファイバブラッググレーティングまでの距離が、前記少なくとも2個の伝搬モードの相互間において等しい
ことを特徴とする、請求項2に記載の光ファイバ伝送システム。
In the optical fiber, effective refractive indices for at least two of the P propagation modes are equal to each other,
In the preceding-stage group delay difference compensator, the pitch of the refractive index grating in the fiber Bragg grating and the distance from the input / output port to the fiber Bragg grating are equal between the at least two propagation modes. The optical fiber transmission system according to claim 2.
光信号を送信するN個(Nは1以上の整数)の光送信機から、送信後及び合波後の前記光信号を伝搬しP個(PはN以上の整数。ただし、Nが1であるときには、Pは2以上の整数)の伝搬モードを有する光ファイバを介して、伝搬後及び分波後の前記光信号を受信するM個(MはN以上の整数)の光受信機と、
各光受信機が受信した前記光信号について、入出射口から前記P個の伝搬モードを入射し、前記P個の伝搬モードの各々を反射するファイバブラッググレーティングを利用して前記入出射口へ前記P個の伝搬モードを反射させ、前記入出射口から前記P個の伝搬モードを出射し、群遅延差を補償するグレーティング群遅延差補償装置と、
前記前段群遅延差補償装置が群遅延差を補償した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるFIRフィルタを利用して、群遅延差を補償するFIRフィルタ群遅延差補償装置と、
を備えることを特徴とする光受信装置。
From the N optical transmitters (N is an integer equal to or greater than 1) transmitting optical signals, the optical signals after transmission and multiplexing are propagated and P (P is an integer equal to or greater than N, provided that N is 1). M (where M is an integer equal to or greater than N) optical receivers that receive the optical signals after propagation and demultiplexing via an optical fiber having a propagation mode of P (an integer greater than or equal to 2),
For the optical signal received by each optical receiver, the P propagation modes are incident from the entrance and exit, and the fiber Bragg grating that reflects each of the P propagation modes is used to enter the entrance and exit. A grating group delay difference compensation device that reflects P propagation modes, emits the P propagation modes from the entrance and exit, and compensates for a group delay difference;
For the optical signal whose group delay difference is compensated by the preceding stage group delay difference compensation device, the group delay difference is calculated by using a delay element that adjusts the delay time and an FIR filter that adjusts the amplitude and phase. An FIR filter group delay difference compensator for compensating,
An optical receiving device comprising:
光信号を送信する1個の光送信機から、送信後の前記光信号を伝搬しP個(Pは2以上の整数)の伝搬モードを有する光ファイバを介して、伝搬後及び分波後の前記光信号を受信するM個(Mは2以上の整数)の光受信機と、
各光受信機が受信した前記光信号について、入出射口から前記P個の伝搬モードを入射し、前記P個の伝搬モードの各々を反射するファイバブラッググレーティングを利用して前記入出射口へ前記P個の伝搬モードを反射させ、前記入出射口から前記P個の伝搬モードを出射し、群遅延差を補償するグレーティング群遅延差補償装置と、
を備えることを特徴とする光受信装置。
From one optical transmitter that transmits an optical signal, the optical signal after transmission is propagated through an optical fiber having P propagation modes (P is an integer of 2 or more), and after propagation and demultiplexing. M optical receivers (M is an integer of 2 or more) for receiving the optical signal;
For the optical signal received by each optical receiver, the P propagation modes are incident from the entrance and exit, and the fiber Bragg grating that reflects each of the P propagation modes is used to enter the entrance and exit. A grating group delay difference compensation device that reflects P propagation modes, emits the P propagation modes from the entrance and exit, and compensates for a group delay difference;
An optical receiving device comprising:
前記光ファイバでは、前記P個の伝搬モードに対する実効屈折率が相互に異なり、
前記グレーティング群遅延差補償装置では、前記ファイバブラッググレーティングにおける屈折率のグレーティングのピッチ及び前記入出射口から前記ファイバブラッググレーティングまでの距離が、前記P個の伝搬モードの相互間において異なる
ことを特徴とする、請求項6又は請求項7に記載の光受信装置。
In the optical fiber, the effective refractive indexes for the P propagation modes are different from each other,
In the grating group delay difference compensating device, the pitch of the refractive index grating in the fiber Bragg grating and the distance from the input / output port to the fiber Bragg grating are different among the P propagation modes. The optical receiver according to claim 6 or 7.
前記光ファイバでは、使用波長における伝搬モードの個数が2個以上かつ7個以下であることを特徴とする、請求項6から請求項8のいずれかに記載の光受信装置。   9. The optical receiver according to claim 6, wherein the optical fiber has two or more propagation modes and no more than seven propagation modes at a used wavelength. 前記光ファイバでは、前記P個の伝搬モードのうち少なくとも2個の伝搬モードに対する実効屈折率が相互に等しく、
前記グレーティング群遅延差補償装置では、前記ファイバブラッググレーティングにおける屈折率のグレーティングのピッチ及び前記入出射口から前記ファイバブラッググレーティングまでの距離が、前記少なくとも2個の伝搬モードの相互間において等しい
ことを特徴とする、請求項6又は請求項7に記載の光受信装置。
In the optical fiber, effective refractive indices for at least two of the P propagation modes are equal to each other,
In the grating group delay difference compensator, the pitch of the refractive index grating in the fiber Bragg grating and the distance from the entrance / exit to the fiber Bragg grating are equal between the at least two propagation modes. The optical receiver according to claim 6 or 7.
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