JP2013037016A - Mode multiplexer/demultiplexer, optical transmitting and receiving device, and optical communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチモード光ファイバを利用する光通信システムにおいて、複数のモードを有する光信号の生成又は分波を行なう技術に関する。 The present invention relates to a technique for generating or demultiplexing an optical signal having a plurality of modes in an optical communication system using a multimode optical fiber.
現在、光ファイバネットワークにおけるトラフィックは増大しており、伝送高速度化や多値変調技術や波長分割多重(Wavelength Division Multiplexing:WDM)など、様々な手法を用いて伝送容量の拡大を図ってきた。しかしながら、既設の伝送路や従来の伝送方式を用いた伝送容量の拡大が将来的に困難になると予想されるため、波長領域の拡大や新たな伝送方式が検討されている。 Currently, traffic in optical fiber networks is increasing, and transmission capacity has been expanded using various methods such as transmission speed increase, multi-level modulation technology, and wavelength division multiplexing (WDM). However, expansion of the transmission capacity using existing transmission lines and conventional transmission methods is expected to become difficult in the future, so expansion of the wavelength region and new transmission methods are being studied.
波長領域を拡大する方法として、現在利用されていない波長帯を利用して、広波長域のWDMを実現して、伝送容量を拡大する検討もなされている。しかしながら、伝送損失が波長帯により異なるため、使用できる波長帯は限定されると考えられる。さらに、広波長域にわたり増幅が可能な光増幅器も実現が困難であるため、広波長域のWDMを実現するためには多くの課題がある。そこで、WDMに加えて、マルチモード光ファイバを伝送路として利用して、複数のモードを利用したモード多重方法が提案されている(例えば、特許文献1、非特許文献1及び非特許文献2を参照)。
As a method for expanding the wavelength region, studies have been made to increase the transmission capacity by realizing WDM in a wide wavelength region using a wavelength band that is not currently used. However, since the transmission loss varies depending on the wavelength band, the usable wavelength band is considered to be limited. Furthermore, since it is difficult to realize an optical amplifier that can amplify over a wide wavelength range, there are many problems in realizing WDM in a wide wavelength range. Therefore, in addition to WDM, a mode multiplexing method using a plurality of modes by using a multimode optical fiber as a transmission path has been proposed (for example,
しかしながら、特許文献1及び非特許文献2においては、所望の高次モードを励振する方法が提案されていない。また、非特許文献1においても、光ファイバでの励振位置をモードごとに異ならせることによりモード結合を行ない、光ファイバでの受信位置をモードごとに異ならせることによりモード分離を行なう。つまり、精度の良いモードの合分波方法及び多数のモードの多重・分離方法が提案されていないため、多重信号間の損失やクロストークが存在することから、長距離大容量伝送の実現が困難という課題がある。
However,
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、モードの合波や分波の精度を良くし、合波時の損失や分波時のクロストークを低減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 improve the accuracy of mode multiplexing and demultiplexing, and to reduce loss at the time of multiplexing and crosstalk at the time of demultiplexing.
上記目的を達成するために、モードの合波時には、各モードを有する光信号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、各モードごとの入力部からの入射方向から、各モードに共通の出力部への出射方向へ、各モードを有する光信号を反射させることとした。そして、モードの分波時には、各モードを有する光信号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、各モードに共通の入力部からの入射方向から、各モードごとの出力部への出射方向へ、各モードを有する光信号を反射させることとした。 In order to achieve the above object, at the time of mode combination, a fiber Bragg grating that reflects an optical signal having each mode is used, and the output unit common to each mode is determined from the incident direction from the input unit for each mode. The optical signal having each mode is reflected in the emission direction. And at the time of mode demultiplexing, using a fiber Bragg grating that reflects an optical signal having each mode, from the incident direction from the input unit common to each mode, to the output direction to the output unit for each mode, The optical signal having each mode is reflected.
具体的には、本発明は、複数のモードを有する光信号を生成するモード合波器であって、各モードを有する光信号を入力する入力部と、前記複数のモードを有する光信号を出力する出力部と、前記各モードを有する光信号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、前記各モードを有する光信号を前記入力部からの入射方向から前記出力部への出射方向へ反射させ、前記複数のモードを有する光信号を生成する合波部と、を備えることを特徴とするモード合波器である。 Specifically, the present invention is a mode multiplexer that generates an optical signal having a plurality of modes, and that inputs an optical signal having each mode and outputs the optical signal having the plurality of modes. And an output unit that uses the fiber Bragg grating that reflects the optical signal having each mode, and reflects the optical signal having each mode from the incident direction from the input unit to the output direction to the output unit, And a multiplexing unit that generates an optical signal having the plurality of modes.
また、本発明は、複数のモードを有する光信号を生成するモード合波器であって、各モードを有する光信号を入力する入力部と、前記複数のモードを有する光信号を出力する出力部と、前記複数のモードのうち単一のモード以外の前記各モードを有する光信号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、前記複数のモードのうち前記単一のモード以外の前記各モードを有する光信号を、前記入力部からの入射方向から前記出力部への出射方向へ反射させるとともに、前記複数のモードのうち前記単一のモードを有する光信号を、前記ファイバブラッググレーティングによって反射させることなく、前記入力部から前記出力部へ導波することにより、前記複数のモードを有する光信号を生成する合波部と、を備えることを特徴とするモード合波器である。 The present invention is also a mode multiplexer for generating an optical signal having a plurality of modes, an input unit for inputting the optical signal having each mode, and an output unit for outputting the optical signal having the plurality of modes. And using each of the plurality of modes other than the single mode by using a fiber Bragg grating that reflects an optical signal having each of the modes other than the single mode. An optical signal is reflected from an incident direction from the input unit to an output direction to the output unit, and an optical signal having the single mode among the plurality of modes is reflected by the fiber Bragg grating. And a multiplexing unit that generates an optical signal having the plurality of modes by being guided from the input unit to the output unit. It is a mode multiplexer.
この構成によれば、モードの合波の精度を良くし、合波時の損失を低減し、伝送距離を拡大するモード合波器を提供することができる。 According to this configuration, it is possible to provide a mode multiplexer that improves the accuracy of mode multiplexing, reduces loss during multiplexing, and extends the transmission distance.
また、本発明は、複数のモードを有する光信号を分波するモード分波器であって、前記複数のモードを有する光信号を入力する入力部と、各モードを有する光信号を出力する出力部と、前記各モードを有する光信号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、前記各モードを有する光信号を前記入力部からの入射方向から前記出力部への出射方向へ反射させ、前記複数のモードを有する光信号を分波する分波部と、を備えることを特徴とするモード分波器である。 The present invention is also a mode demultiplexer for demultiplexing an optical signal having a plurality of modes, an input unit for inputting the optical signal having the plurality of modes, and an output for outputting the optical signal having each mode. And a fiber Bragg grating that reflects the optical signal having each mode, and reflects the optical signal having each mode from the incident direction from the input unit to the output direction to the output unit. And a demultiplexing unit for demultiplexing an optical signal having the following modes.
また、本発明は、複数のモードを有する光信号を分波するモード分波器であって、前記複数のモードを有する光信号を入力する入力部と、各モードを有する光信号を出力する出力部と、前記複数のモードのうち単一のモード以外の前記各モードを有する光信号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、前記複数のモードのうち前記単一のモード以外の前記各モードを有する光信号を、前記入力部からの入射方向から前記出力部への出射方向へ反射させるとともに、前記複数のモードのうち前記単一のモードを有する光信号を、前記ファイバブラッググレーティングによって反射させることなく、前記入力部から前記出力部へ導波することにより、前記複数のモードを有する光信号を分波する分波部と、を備えることを特徴とするモード分波器である。 The present invention is also a mode demultiplexer for demultiplexing an optical signal having a plurality of modes, an input unit for inputting the optical signal having the plurality of modes, and an output for outputting the optical signal having each mode. And a fiber Bragg grating that reflects an optical signal having each mode other than a single mode among the plurality of modes, and each mode other than the single mode among the plurality of modes. Reflecting the optical signal having the single mode out of the plurality of modes by the fiber Bragg grating, and reflecting the optical signal having an incident direction from the input unit to the output direction to the output unit. And a demultiplexing unit that demultiplexes the optical signal having the plurality of modes by being guided from the input unit to the output unit. It is a mode demultiplexer.
この構成によれば、モードの分波の精度を良くし、分波時のクロストークを低減し、伝送距離を拡大するモード分波器を提供することができる。 According to this configuration, it is possible to provide a mode demultiplexer that improves the accuracy of mode demultiplexing, reduces crosstalk during demultiplexing, and extends the transmission distance.
また、本発明は、異なるモードを有する光信号の各々を生成する生成部と、前記複数のモードを有する光信号を生成するモード合波器と、合波された前記複数のモードを有する光信号を送信する送信部と、を備えることを特徴とする光送信装置である。 In addition, the present invention provides a generation unit that generates each of optical signals having different modes, a mode multiplexer that generates the optical signals having the plurality of modes, and an optical signal having the plurality of modes combined. An optical transmission device comprising: a transmission unit that transmits
この構成によれば、モードの合波の精度を良くし、合波時の損失を低減し、伝送距離を拡大する光送信装置を提供することができる。 According to this configuration, it is possible to provide an optical transmission apparatus that improves the accuracy of mode multiplexing, reduces loss during multiplexing, and extends the transmission distance.
また、本発明は、合波された複数のモードを有する光信号を受信する受信部と、前記複数のモードを有する光信号を分波するモード分波器と、異なるモードを有する光信号の各々を処理する処理部と、を備えることを特徴とする光受信装置である。 Further, the present invention provides a receiving unit that receives an optical signal having a plurality of combined modes, a mode demultiplexer that demultiplexes the optical signal having a plurality of modes, and an optical signal having a different mode. And a processing unit for processing the optical receiver.
この構成によれば、モードの分波の精度を良くし、分波時のクロストークを低減し、伝送距離を拡大する光受信装置を提供することができる。 According to this configuration, it is possible to provide an optical receiver that improves the accuracy of mode demultiplexing, reduces crosstalk during demultiplexing, and extends the transmission distance.
また、本発明は、光送信装置と、光受信装置と、前記光送信装置及び前記光受信装置を接続し、合波された複数のモードを有する光信号を伝送するマルチモード光ファイバと、を備えることを特徴とする光通信システムである。 The present invention also provides an optical transmitter, an optical receiver, a multimode optical fiber that connects the optical transmitter and the optical receiver, and transmits an optical signal having a plurality of combined modes. An optical communication system is provided.
この構成によれば、モードの合波や分波の精度を良くし、合波時の損失や分波時のクロストークを低減し、伝送距離を拡大する光通信システムを提供することができる。 According to this configuration, it is possible to provide an optical communication system that improves the accuracy of mode multiplexing and demultiplexing, reduces loss at the time of multiplexing and crosstalk at the time of demultiplexing, and extends the transmission distance.
本発明は、モードの合波や分波の精度を良くし、合波時の損失や分波時のクロストークを低減することができる。 The present invention improves the accuracy of mode multiplexing and demultiplexing, and can reduce loss during multiplexing and crosstalk during demultiplexing.
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.
(光通信システムの構成)
光通信システムの構成を図1に示す。光通信システムは、N個(Nは2以上の自然数)のモードを利用しモード多重方法を適用し、送信機1−1、1−2、・・・、1−N、モード変換器2−1、2−2、・・・、2−N、モード合波器3、マルチモード光ファイバ4、モード分波器5及び受信機6−1、6−2、・・・、6−Nから構成される。
(Configuration of optical communication system)
The configuration of the optical communication system is shown in FIG. In the optical communication system, a mode multiplexing method is applied using N (N is a natural number of 2 or more) modes, and transmitters 1-1, 1-2, ..., 1-N, mode converter 2- 1, 2-2, ..., 2-N, mode multiplexer 3, multimode
送信機1−1、1−2、・・・、1−N、モード変換器2−1、2−2、・・・、2−N及びモード合波器3は、光送信装置を構成している。送信機1−1、1−2、・・・、1−N及びモード変換器2−1、2−2、・・・、2−Nは、生成部に対応しており、異なるモードを有する光信号の各々x1、x2、・・・、xNを生成する。モード合波器3は、複数のモードを有する光信号xを生成する。 The transmitters 1-1, 1-2, ..., 1-N, the mode converters 2-1, 2-2, ..., 2-N, and the mode multiplexer 3 constitute an optical transmission device. ing. The transmitters 1-1, 1-2, ..., 1-N and the mode converters 2-1, 2-2, ..., 2-N correspond to the generation unit and have different modes. Each of the optical signals x 1 , x 2 ,..., X N is generated. The mode multiplexer 3 generates an optical signal x having a plurality of modes.
モード分波器5及び受信機6−1、6−2、・・・、6−Nは、光受信装置を構成している。モード分波器5は、複数のモードを有する光信号yを分波する。受信機6−1、6−2、・・・、6−Nは、処理部に対応しており、異なるモードを有する光信号の各々y1、y2、・・・、yNを処理する。
The
マルチモード光ファイバ4は、送信側及び受信側を接続し、合波された複数のモードを有する光信号x又はyを伝送する。送信機1−1、1−2、・・・、1−Nは、同一波長及び基本モードを有する光信号を生成する。モード変換器2−1、2−2、・・・、2−Nは、基本モードを有する光信号をそれぞれ異なるモードを有する光信号に変換する。
The multimode
モード変換器2−1、2−2、・・・、2−Nは、長周期ファイバブラッググレーティング(Fiber Bragg Grating:FBG)を用いることで実現できる。非特許文献2に示されるように、使用波長λにおいて基本モードを高次モードに変換するためには、FBGの周期的な屈折率変化の間隔Λを数式1のように設定する。
FBGの周期的な屈折率変化の間隔Λは、使用する光ファイバの構造パラメータ、使用する波長λ、変換するモード次数mによって決定される。使用する波長λを決定後、光ファイバの構造パラメータから数値解析を行ない、基本モードの実効屈折率n0及び所望の高次モードの実効屈折率n1 mを算出し、計算により得られたn0及びn1 mを数式1に代入し、必要なFBGの周期的な屈折率変化の間隔Λを決定する。後述する1.550μmの使用波長において、基本モードを第1高次モードに変換するためには、FBGの周期的な屈折率変化の間隔ΛをΛ=711.1μmに設定する。
The interval Λ of periodic refractive index change of the FBG is determined by the structural parameter of the optical fiber to be used, the wavelength λ to be used, and the mode order m to be converted. After determining the wavelength λ to be used, numerical analysis is performed from the structural parameters of the optical fiber to calculate the effective refractive index n 0 of the fundamental mode and the effective refractive index n 1 m of the desired higher-order mode, and n obtained by calculation Substituting 0 and n 1 m into
(モード合波器の構成)
モード合波器の第1の構成を図2に示す。第1のモード合波器3は、図1のモード合波器3として適用され、入力部31−1、31−2、31−3、・・・、31−N、出力部32、光サーキュレータ33−1、33−2、33−3、・・・、33−N、及びFBG34−1、34−2、34−3、・・・、34−Nから構成される。
(Configuration of mode multiplexer)
A first configuration of the mode multiplexer is shown in FIG. The first mode multiplexer 3 is applied as the mode multiplexer 3 of FIG. 1, and includes input units 31-1, 31-2, 31-3, ..., 31-N, an
入力部31−1、31−2、31−3、・・・、31−Nはそれぞれ、各モードを有する光信号x1、x2、x3、・・・、xNを入力する。出力部32は、複数のモードを有する光信号xを出力する。FBG34−1、34−2、34−3、・・・、34−Nはそれぞれ、各モードを有する光信号x1、x2、x3、・・・、xNを、入力部31−1、31−2、31−3、・・・、31−Nからの入射方向から出力部32への出射方向へ反射させる。光サーキュレータ33−1、33−2、33−3、・・・、33−Nはそれぞれ、各モードを有する光信号x1、x2、x3、・・・、xNを、FBG34での反射前は入力部31−1、31−2、31−3、・・・、31−NからFBG34−1、34−2、34−3、・・・、34−Nへ導波し、FBG34での反射後はFBG34−1、34−2、34−3、・・・、34−Nから出力部32へ導波する。
Input unit 31-1, 31-2, 31-3, · · ·, 31-N, respectively, the
モード合波器の第2の構成を図3に示す。第2のモード合波器3は、図1のモード合波器3として適用され、入力部31−1、31−2、31−3、・・・、31−N、出力部32、光カプラ35−1、35−2、35−3、・・・、35−N、及びFBG34−1、34−2、34−3、・・・、34−Nから構成される。つまり、光サーキュレータ33−1、33−2、33−3、・・・、33−Nに代えて、光カプラ35−1、35−2、35−3、・・・、35−Nを配列することもできる。
A second configuration of the mode multiplexer is shown in FIG. The second mode multiplexer 3 is applied as the mode multiplexer 3 of FIG. 1, and includes input units 31-1, 31-2, 31-3, ..., 31-N, an
モード合波器の第3の構成を図4に示す。第3のモード合波器3は、図1のモード合波器3として適用され、入力部31−1、31−2、31−3、・・・、31−N、31−(N+1)、出力部32、光サーキュレータ33−1、33−2、33−3、・・・、33−N、及びFBG34−1、34−2、34−3、・・・、34−Nから構成される。
FIG. 4 shows a third configuration of the mode multiplexer. The 3rd mode multiplexer 3 is applied as the mode multiplexer 3 of FIG. 1, and the input parts 31-1, 31-2, 31-3, ..., 31-N, 31- (N + 1), The
入力部31−1、31−2、31−3、・・・、31−N、31−(N+1)はそれぞれ、各モードを有する光信号x1、x2、x3、・・・、xN、xN+1を入力する。出力部32は、複数のモードを有する光信号xを出力する。FBG34−1、34−2、34−3、・・・、34−Nはそれぞれ、複数のモードのうち単一のモード以外の各モードを有する光信号x1、x2、x3、・・・、xNを、入力部31−1、31−2、31−3、・・・、31−Nからの入射方向から出力部32への出射方向へ反射させる。複数のモードのうち単一のモードを有する光信号xN+1は、FBG34−1、34−2、34−3、・・・、34−Nによって反射されることなく、入力部31−(N+1)から出力部32へ導波される。光サーキュレータ33−1、33−2、33−3、・・・、33−Nはそれぞれ、複数のモードのうち単一のモード以外の各モードを有する光信号x1、x2、x3、・・・、xNを、FBG34での反射前は入力部31−1、31−2、31−3、・・・、31−NからFBG34−1、34−2、34−3、・・・、34−Nへ導波し、FBG34での反射後はFBG34−1、34−2、34−3、・・・、34−Nから出力部32へ導波する。
The input units 31-1, 31-2, 31-3,..., 31-N, 31- (N + 1) are optical signals x 1 , x 2 , x 3 ,. N and xN + 1 are input. The
モード合波器の第4の構成を図5に示す。第4のモード合波器3は、図1のモード合波器3として適用され、入力部31−1、31−2、31−3、・・・、31−N、31−(N+1)、出力部32、光カプラ35−1、35−2、35−3、・・・、35−N、及びFBG34−1、34−2、34−3、・・・、34−Nから構成される。つまり、光サーキュレータ33−1、33−2、33−3、・・・、33−Nに代えて、光カプラ35−1、35−2、35−3、・・・、35−Nを配列することもできる。 A fourth configuration of the mode multiplexer is shown in FIG. The 4th mode multiplexer 3 is applied as the mode multiplexer 3 of FIG. 1, and the input parts 31-1, 31-2, 31-3, ..., 31-N, 31- (N + 1), , 35-N, and FBGs 34-1, 34-2, 34-3,..., 34-N. . That is, instead of the optical circulators 33-1, 33-2, 33-3, ..., 33-N, optical couplers 35-1, 35-2, 35-3, ..., 35-N are arranged. You can also
このように、本発明では、非特許文献1と異なり、光ファイバでの励振位置をモードごとに異ならせてモード結合を行なうことはなく、FBG34及び(光サーキュレータ33又は光カプラ35)を利用してモード合波を行なう。よって、モードの合波の精度を良くし、合波時の損失を低減し、伝送距離を拡大するモード合波器を提供することができる。
Thus, in the present invention, unlike
(モード分波器の構成)
モード分波器の第1の構成を図6に示す。第1のモード分波器5は、図1のモード分波器5として適用され、入力部51、出力部52−1、52−2、52−3、・・・、52−N、光サーキュレータ53−1、53−2、53−3、・・・、53−N、及びFBG54−1、54−2、54−3、・・・、54−Nから構成される。
(Configuration of mode duplexer)
A first configuration of the mode duplexer is shown in FIG. The
入力部51は、複数のモードを有する光信号yを入力する。出力部52−1、52−2、52−3、・・・、52−Nはそれぞれ、各モードを有する光信号y1、y2、y3、・・・、yNを出力する。FBG54−1、54−2、54−3、・・・、54−Nはそれぞれ、各モードを有する光信号y1、y2、y3、・・・、yNを、入力部51からの入射方向から出力部52−1、52−2、52−3、・・・、52−Nへの出射方向へ反射させる。光サーキュレータ53−1、53−2、53−3、・・・、53−Nはそれぞれ、各モードを有する光信号y1、y2、y3、・・・、yNを、FBG54での反射前は入力部51からFBG54−1、54−2、54−3、・・・、54−Nへ導波し、FBG54での反射後はFBG54−1、54−2、54−3、・・・、54−Nから出力部52−1、52−2、52−3、・・・、52−Nへ導波する。
The
モード分波器の第2の構成を図7に示す。第2のモード分波器5は、図1のモード分波器5として適用され、入力部51、出力部52−1、52−2、52−3、・・・、52−N、光カプラ55−1、55−2、55−3、・・・、55−N、及びFBG54−1、54−2、54−3、・・・、54−Nから構成される。つまり、光サーキュレータ53−1、53−2、53−3、・・・、53−Nに代えて、光カプラ55−1、55−2、55−3、・・・、55−Nを配列することもできる。
A second configuration of the mode duplexer is shown in FIG. The
モード分波器の第3の構成を図8に示す。第3のモード分波器5は、図1のモード分波器5として適用され、入力部51、出力部52−1、52−2、52−3、・・・、52−N、52−(N+1)、光サーキュレータ53−1、53−2、53−3、・・・、53−N、及びFBG54−1、54−2、54−3、・・・、54−Nから構成される。
FIG. 8 shows a third configuration of the mode duplexer. The
入力部51は、複数のモードを有する光信号yを入力する。出力部52−1、52−2、52−3、・・・、52−N、52−(N+1)はそれぞれ、各モードを有する光信号y1、y2、y3、・・・、yN、yN+1を出力する。FBG54−1、54−2、54−3、・・・、54−Nはそれぞれ、複数のモードのうち単一のモード以外の各モードを有する光信号y1、y2、y3、・・・、yNを、入力部51からの入射方向から出力部52−1、52−2、52−3、・・・、52−Nへの出射方向へ反射させる。複数のモードのうち単一のモードを有する光信号yN+1は、FBG54−1、54−2、54−3、・・・、54−Nによって反射されることなく、入力部51から出力部52−(N+1)へ導波される。光サーキュレータ53−1、53−2、53−3、・・・、53−Nはそれぞれ、複数のモードのうち単一のモード以外の各モードを有する光信号y1、y2、y3、・・・、yNを、FBG54での反射前は入力部51からFBG54−1、54−2、54−3、・・・、54−Nへ導波し、FBG54での反射後はFBG54−1、54−2、54−3、・・・、54−Nから出力部52−1、52−2、52−3、・・・、52−Nへ導波する。
The
モード分波器の第4の構成を図9に示す。第4のモード分波器5は、図1のモード分波器5として適用され、入力部51、出力部52−1、52−2、52−3、・・・、52−N、52−(N+1)、光カプラ55−1、55−2、55−3、・・・、55−N、及びFBG54−1、54−2、54−3、・・・、54−Nから構成される。つまり、光サーキュレータ53−1、53−2、53−3、・・・、53−Nに代えて、光カプラ55−1、55−2、55−3、・・・、55−Nを配列することもできる。
A fourth configuration of the mode duplexer is shown in FIG. The
このように、本発明では、非特許文献1と異なり、光ファイバでの受信位置をモードごとに異ならせてモード分離を行なうことはなく、FBG54及び(光サーキュレータ53又は光カプラ55)を利用してモード分波を行なう。よって、モードの分波の精度を良くし、分波時の損失をクロストークを低減し、伝送距離を拡大するモード分波器を提供することができる。
Thus, in the present invention, unlike the
(FBGのパラメータ)
モード合波器3又はモード分波器5を実現するように、FBG34又は54のパラメータを設定する。以下の説明では、基本モード及び第1高次モードという2個のモードが存在する場合を例に挙げて、FBG34又は54のパラメータの設定を説明する。
(FBG parameters)
The parameters of the
各モードにおける使用波長及び実効屈折率の関係を図10に示す。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=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個のモードが存在する。FBG34又は54での反射条件は、数式2のように表される。
図10及び数式2をともに参照する。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。そこで、使用波長をλp=1.550μmとして、FBG34又は54の周期的な屈折率変化の間隔をΛ=0.536μm、0.5353μmとする。すると、Λ=0.536μmであるFBG34又は54では、LP11モードを有する光信号は反射されるが、LP01モードを有する光信号は反射されない。そして、Λ=0.5353μmであるFBG34又は54では、LP01モードを有する光信号は反射されるが、LP11モードを有する光信号は反射されない。
Please refer to FIG. 10 and
各モードにおけるFBG周期及び使用波長の関係を図11に示す。図11の上段は、上述したλp=1.550μmから近い波長領域に関するデータであり、図11の下段は、上述したλp=1.550μmから遠い波長領域に関するデータである。λp=1.550μmの使用波長のみならず、λp=1.550μmから遠い使用波長においても、LP01モード及びLP11モードに対応するΛは異なっている。 FIG. 11 shows the relationship between the FBG period and the used wavelength in each mode. The upper part of FIG. 11 is data relating to the wavelength region near from the above-described λ p = 1.550 μm, and the lower part of FIG. 11 is data relating to the wavelength region far from the above-described λ p = 1.550 μm. The Λ corresponding to the LP01 mode and the LP11 mode is different not only at the use wavelength of λ p = 1.550 μm but also at the use wavelength far from λ p = 1.550 μm.
FBG34又は54の反射帯域Δλは、FBG34又は54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3のように表される。
(モード多重方法及びWDMの併用)
以上の実施形態では、単一の波長を使用して、モード多重方法を適用しているが、以下の変形例として、複数の波長を使用して、モード多重方法及びWDMを併用してもよい。このときには、各波長及び各モードを有する光信号を個別に反射する各FBG34又は54を、モード合波器3又はモード分波器5に適用すればよい。
(Combination of mode multiplexing method and WDM)
In the above embodiment, the mode multiplexing method is applied using a single wavelength. However, as a modification example below, the mode multiplexing method and WDM may be used in combination with a plurality of wavelengths. . At this time, each
本発明に係るモード合分波器、光送受信装置及び光通信システムは、モード多重方法に適用することができるのみならず、モード多重方法及び他の多重方法(WDM及び偏波多重など)を併用する方法に適用することができる。 The mode multiplexer / demultiplexer, optical transmission / reception apparatus, and optical communication system according to the present invention can be applied not only to the mode multiplexing method but also to the mode multiplexing method and other multiplexing methods (such as WDM and polarization multiplexing). It can be applied to the method.
1:送信機
2:モード変換器
3:モード合波器
4:マルチモード光ファイバ
5:モード分波器
6:受信機
31:入力部
32:出力部
33:光サーキュレータ
34:FBG
35:光カプラ
51:入力部
52:出力部
53:光サーキュレータ
54:FBG
55:光カプラ
1: transmitter 2: mode converter 3: mode multiplexer 4: multimode optical fiber 5: mode demultiplexer 6: receiver 31: input unit 32: output unit 33: optical circulator 34: FBG
35: Optical coupler 51: Input unit 52: Output unit 53: Optical circulator 54: FBG
55: Optical coupler
Claims (7)
各モードを有する光信号を入力する入力部と、
前記複数のモードを有する光信号を出力する出力部と、
前記各モードを有する光信号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、前記各モードを有する光信号を前記入力部からの入射方向から前記出力部への出射方向へ反射させ、前記複数のモードを有する光信号を生成する合波部と、
を備えることを特徴とするモード合波器。 A mode multiplexer for generating an optical signal having a plurality of modes,
An input unit for inputting an optical signal having each mode;
An output unit for outputting an optical signal having the plurality of modes;
Using a fiber Bragg grating that reflects the optical signal having each mode, the optical signal having each mode is reflected from the incident direction from the input unit to the output direction to the output unit, and the plurality of modes are A multiplexing unit for generating an optical signal having,
A mode multiplexer comprising:
各モードを有する光信号を入力する入力部と、
前記複数のモードを有する光信号を出力する出力部と、
前記複数のモードのうち単一のモード以外の前記各モードを有する光信号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、前記複数のモードのうち前記単一のモード以外の前記各モードを有する光信号を、前記入力部からの入射方向から前記出力部への出射方向へ反射させるとともに、前記複数のモードのうち前記単一のモードを有する光信号を、前記ファイバブラッググレーティングによって反射させることなく、前記入力部から前記出力部へ導波することにより、前記複数のモードを有する光信号を生成する合波部と、
を備えることを特徴とするモード合波器。 A mode multiplexer for generating an optical signal having a plurality of modes,
An input unit for inputting an optical signal having each mode;
An output unit for outputting an optical signal having the plurality of modes;
An optical signal having each of the plurality of modes other than the single mode using a fiber Bragg grating that reflects an optical signal having each of the modes other than the single mode. Without reflecting the optical signal having the single mode out of the plurality of modes by the fiber Bragg grating, while reflecting from the incident direction from the input unit to the output direction to the output unit. A multiplexing unit that generates an optical signal having the plurality of modes by being guided from the input unit to the output unit;
A mode multiplexer comprising:
前記複数のモードを有する光信号を入力する入力部と、
各モードを有する光信号を出力する出力部と、
前記各モードを有する光信号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、前記各モードを有する光信号を前記入力部からの入射方向から前記出力部への出射方向へ反射させ、前記複数のモードを有する光信号を分波する分波部と、
を備えることを特徴とするモード分波器。 A mode duplexer for demultiplexing an optical signal having a plurality of modes,
An input unit for inputting an optical signal having the plurality of modes;
An output unit for outputting an optical signal having each mode;
Using a fiber Bragg grating that reflects the optical signal having each mode, the optical signal having each mode is reflected from the incident direction from the input unit to the output direction to the output unit, and the plurality of modes are A demultiplexing unit for demultiplexing an optical signal having;
A mode duplexer comprising:
前記複数のモードを有する光信号を入力する入力部と、
各モードを有する光信号を出力する出力部と、
前記複数のモードのうち単一のモード以外の前記各モードを有する光信号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、前記複数のモードのうち前記単一のモード以外の前記各モードを有する光信号を、前記入力部からの入射方向から前記出力部への出射方向へ反射させるとともに、前記複数のモードのうち前記単一のモードを有する光信号を、前記ファイバブラッググレーティングによって反射させることなく、前記入力部から前記出力部へ導波することにより、前記複数のモードを有する光信号を分波する分波部と、
を備えることを特徴とするモード分波器。 A mode duplexer for demultiplexing an optical signal having a plurality of modes,
An input unit for inputting an optical signal having the plurality of modes;
An output unit for outputting an optical signal having each mode;
An optical signal having each of the plurality of modes other than the single mode using a fiber Bragg grating that reflects an optical signal having each of the modes other than the single mode. Without reflecting the optical signal having the single mode out of the plurality of modes by the fiber Bragg grating, while reflecting from the incident direction from the input unit to the output direction to the output unit. A demultiplexing unit for demultiplexing the optical signal having the plurality of modes by guiding from the input unit to the output unit;
A mode duplexer comprising:
前記複数のモードを有する光信号を生成する請求項1又は2に記載のモード合波器と、
合波された前記複数のモードを有する光信号を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする光送信装置。 A generator for generating each of the optical signals having different modes;
The mode multiplexer according to claim 1 or 2, which generates an optical signal having the plurality of modes.
A transmitter that transmits the optical signal having the plurality of modes combined;
An optical transmission device comprising:
前記複数のモードを有する光信号を分波する請求項3又は4に記載のモード分波器と、
異なるモードを有する光信号の各々を処理する処理部と、
を備えることを特徴とする光受信装置。 A receiver for receiving an optical signal having a plurality of combined modes;
The mode demultiplexer according to claim 3 or 4, which demultiplexes the optical signal having the plurality of modes.
A processing unit for processing each of the optical signals having different modes;
An optical receiving device comprising:
請求項6に記載の光受信装置と、
前記光送信装置及び前記光受信装置を接続し、合波された複数のモードを有する光信号を伝送するマルチモード光ファイバと、
を備えることを特徴とする光通信システム。 An optical transmitter according to claim 5;
An optical receiver according to claim 6;
A multimode optical fiber that connects the optical transmitter and the optical receiver and transmits an optical signal having a plurality of combined modes;
An optical communication system comprising:
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JP2015070547A (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | Kddi株式会社 | Optical transmission device |
Citations (3)
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JP2003198577A (en) * | 2001-12-26 | 2003-07-11 | Toshiba Corp | Data transmitter |
JP2005064794A (en) * | 2003-08-11 | 2005-03-10 | Fujikura Ltd | Wavelength division multiplex system |
WO2006013745A1 (en) * | 2004-08-05 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Multimode optical transmission system and multimode optical transmission method |
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- 2011-08-03 JP JP2011170139A patent/JP5660679B2/en active Active
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