JP2020046623A - Multimode multicore optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、それぞれのコアが複数の伝搬モードで光を伝搬するマルチコア光ファイバに関する。 The present disclosure relates to a multi-core optical fiber in which each core propagates light in a plurality of propagation modes.
光ファイバ通信システムでは、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により伝送容量が制限される。これらの制限を緩和するために1本の光ファイバ中に複数のコアを有するマルチコアファイバを用いた並列伝送や、コア内に複数の伝搬モードが存在するマルチモードファイバを用いたモード多重伝送といった空間多重技術が検討されている(例えば、非特許文献1−3を参照。)。 In an optical fiber communication system, the transmission capacity is limited by a nonlinear effect or a fiber fuse generated in the optical fiber. In order to alleviate these restrictions, space transmission such as parallel transmission using a multi-core fiber having a plurality of cores in one optical fiber and mode multiplexing transmission using a multi-mode fiber in which a plurality of propagation modes exist in a core is described. Multiplexing techniques are being studied (for example, see Non-Patent Documents 1-3).
マルチコアファイバを用いた伝送においては、コア間のクロストークが生じると信号品質が劣化するため、クロストークを抑圧するためにコア間を一定以上離さなければならない。一般には、光通信システムで十分な伝送品質を担保するためには、パワーペナルティを1dB以下にすることが望ましく、そのためには非特許文献1または4に記載の通りクロストークは−26dB以下としなければならない。
In transmission using a multi-core fiber, signal quality deteriorates when crosstalk occurs between cores. Therefore, cores must be separated by a certain distance or more in order to suppress crosstalk. In general, in order to ensure sufficient transmission quality in an optical communication system, it is desirable to set the power penalty to 1 dB or less. For that purpose, as described in
一方で、MIMO技術を用いると受信端においてクロストークを補償することが可能であり、コア間距離を小さくし、クロストークが−26dB以上であっても信号処理によりパワーペナルティを1dB未満とすることができ、空間利用効率を向上させることができる。しかしながら、MIMO技術を適用する場合、伝送路中で発生する複数の信号光間の群遅延差(DMD)に起因する群遅延広がり(GDS)が大きいと、伝送路のインパルス応答幅が大きくなり、信号処理の増大を招く。 On the other hand, if MIMO technology is used, it is possible to compensate for crosstalk at the receiving end, reduce the distance between cores, and reduce the power penalty to less than 1 dB by signal processing even if the crosstalk is -26 dB or more. And space utilization efficiency can be improved. However, when the MIMO technology is applied, if the group delay spread (GDS) caused by the group delay difference (DMD) between a plurality of signal lights generated in the transmission path is large, the impulse response width of the transmission path increases, This leads to an increase in signal processing.
各コアの構造が単一のモードを伝搬する構造であるシングルモードマルチコアファイバにおいては、非特許文献5に記載の通り、スーパーモード間でランダムな結合を誘起させるようコア構造及びコア間隔が調整された結合型シングルモードMCFが検討されている。
In a single-mode multi-core fiber in which the structure of each core propagates a single mode, as described in Non-Patent
一般に、同種コアシングルモードMCFであっても、製造誤差により各コアの構造がわずかに異なり、各コアを伝搬するモードの群速度が異なることから、DMDは同種コア構造で設計しても0にはならないが、モード間でランダムな結合を誘起することで、GDSが距離の平方根に比例して大きくなるようになり、主に長距離伝送(100km以上)の伝送においては、GDSを大幅に低減することが可能である。 In general, even in the same-core single-mode MCF, the structure of each core is slightly different due to a manufacturing error, and the group velocity of the mode propagating in each core is different. However, by inducing random coupling between the modes, the GDS becomes larger in proportion to the square root of the distance, and the GDS is largely reduced mainly in long-distance transmission (100 km or more). It is possible to
一方で、各コアで複数のモードが伝搬するよう設計された数モードMCFは、限られた光ファイバ断面において多数の空間チャネルを実現することができ、高密度空間多重用ファイバとして期待されており、本ファイバ構造においてもモード間のランダムな結合を誘起する試みがなされている(例えば非特許文献6)。ただし、文献においては、各コアでLP01モードとLP11モードが伝搬するようコア構造が設計され、隣接コア間の同LPモード間でランダムな結合が観測されているが、異なるLPモード間での結合は生じていない。ここで、非特許文献2に記載の通り、同一コアを伝搬する異なるLPモード間のDMDは光ファイバの屈折率分布を制御することで低減することが可能であるが、精密な屈折率分布の制御が必要であり、製造誤差によりDMDを0とすることは困難である。特に通信波長帯全域にわたってDMD=0とすることは極めて困難である。
On the other hand, a multi-mode MCF designed to propagate a plurality of modes in each core can realize a large number of spatial channels in a limited optical fiber cross section, and is expected as a fiber for high-density spatial multiplexing. In the present fiber structure, attempts have been made to induce random coupling between modes (for example, Non-Patent Document 6). However, in the literature, the core structure is designed so that the LP01 mode and the LP11 mode propagate in each core, and random coupling is observed between the same LP modes between adjacent cores, but coupling between different LP modes is performed. Has not occurred. Here, as described in Non-Patent
また、同一コア内の異なるLPモード間では一般的にランダムな結合を誘起する技術はこれまで報告されておらず、数モードMCFにおけるGDSは、距離に比例して大きくなり、長距離伝送においてはGDSの増加に伴う信号処理負荷の増大が課題であった。 Further, a technique for inducing random coupling between different LP modes in the same core has not been reported so far, and GDS in several mode MCF increases in proportion to distance, and in long-distance transmission, The problem is that the signal processing load increases as the GDS increases.
そこで、本発明は、GDSを低減した数モードマルチコア光ファイバを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a multi-mode multi-core optical fiber with reduced GDS.
前記課題を解決するために、本発明に係る数モードマルチコア光ファイバは、コア構造及びコア間隔を適切に設計して、隣接コア間で同じLPモード間及び異なるLPモード間のランダムな結合を誘起することでファイバのインパルス応答幅を低減することとした。 In order to solve the above-mentioned problem, the several-mode multi-core optical fiber according to the present invention appropriately designs a core structure and a core interval to induce random coupling between the same LP mode and between different LP modes between adjacent cores. By doing so, the impulse response width of the fiber was reduced.
具体的には、本発明に係る数モードマルチコア光ファイバは、それぞれのコアが使用する波長領域で複数の伝搬モードを伝搬できる数モードマルチコア光ファイバであって、
曲げ半径Rbと隣接する前記コアの間隔Λが、
隣接する前記コア間において、L次の伝搬モードとL+1次の伝搬モードとの実効屈折率差Δneff、及びL次の伝搬モードとL+1次とのモード間結合係数κの関係が数C1の領域を満たす値であることを特徴とする。
The bending radius Rb and the interval Λ between the adjacent cores are:
Between the adjacent cores, the relationship between the effective refractive index difference Δn eff between the L-order propagation mode and the L + 1-order propagation mode and the coupling coefficient κ between the L-order propagation mode and the L + 1-order propagation mode is several C1. Is a value that satisfies
GDSはモード間のランダム結合で低減できるが、同一コアでモード間のランダム結合を誘起させることは困難である。そこで、本数モードマルチコア光ファイバは、隣接コア間でモード間のランダム結合を誘起させる。隣接コア間でのモード間のランダム結合はΔneffとκを調整することで促進できる。そして、κはコア間距離Λで調整でき、Δneffはコア間距離Λと曲げ半径Rb(主にRb)で調整できる。つまり、本数モードマルチコア光ファイバは、隣接コア間でモード間のランダム結合が誘起されるΔneffとκになるようにコア間距離Λと曲げ半径Rbを調整し、GDS低減を図る。従って、本発明は、GDSを低減した数モードマルチコア光ファイバを提供することができる。 Although GDS can be reduced by random coupling between modes, it is difficult to induce random coupling between modes in the same core. Therefore, the number-mode multicore optical fiber induces random coupling between modes between adjacent cores. Random coupling between modes between adjacent cores can be promoted by adjusting Δn eff and κ. Then, κ can be adjusted by the inter-core distance Δ, and Δn eff can be adjusted by the inter-core distance Λ and the bending radius Rb (mainly Rb). That is, in the number-mode multicore optical fiber, the inter-core distance Λ and the bending radius Rb are adjusted so that Δn eff and κ at which random coupling between modes is induced between adjacent cores, thereby reducing GDS. Therefore, the present invention can provide a few-mode multi-core optical fiber with reduced GDS.
例えば、本発明に係る数モードマルチコア光ファイバは、前記L次の伝搬モードがLP01モード、前記L+1次の伝搬モードがLP11モードであり、曲げ半径Rbが280mm以下であることを特徴とする。 For example, the several-mode multicore optical fiber according to the present invention is characterized in that the L-order propagation mode is LP01 mode, the L + 1-order propagation mode is LP11 mode, and the bending radius Rb is 280 mm or less.
また、本発明に係る数モードマルチコア光ファイバは、前記コアの数が3であり、断面において三角格子状に前記コアが配列され、前記コアの間隔Λが18μm以下であることを特徴とする。 Further, the number mode multi-core optical fiber according to the present invention is characterized in that the number of the cores is three, the cores are arranged in a triangular lattice in cross section, and the interval Λ between the cores is 18 μm or less.
また、本発明に係る数モードマルチコア光ファイバは、前記コアの数が4であり、断面において正方格子状に前記コアが配列され、前記コアの間隔Λが18μm以下であることを特徴とする。 Further, the number mode multi-core optical fiber according to the present invention is characterized in that the number of the cores is four, the cores are arranged in a square lattice shape in cross section, and the interval の between the cores is 18 μm or less.
本発明は、GDSを低減した数モードマルチコア光ファイバを提供することができる。 The present invention can provide a few-mode multicore optical fiber with reduced GDS.
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 embodiment described below is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. In the specification and the drawings, components having the same reference numerals indicate the same components.
(実施形態1)
図1は、コア数が2であるマルチコア光ファイバの断面図である。各コアの比屈折率差がΔ、コア半径がrであり、コアの屈折率n1であるコア領域と、n2のクラッド領域において、n1>n2が成り立ち、コア間隔はΛである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a multi-core optical fiber having two cores. The relative refractive index difference between the cores is Δ, the core radius is r, and the core region having the refractive index n1 of the core and the cladding region of n2 satisfy n1> n2, and the core interval is 間隔.
ここで、n1>n2の条件は、各領域の材料を純石英ガラス、またはゲルマニウム(Ge)やアルミニウム(Al)、リン(P)などの屈折率を増加させる不純物や、フッ素(F)、ボロン(B)などの屈折率を低減させる不純物を添加した石英ガラスを用いることで実現できる。 Here, the condition of n1> n2 is that the material of each region is made of pure quartz glass, impurities that increase the refractive index such as germanium (Ge), aluminum (Al), phosphorus (P), fluorine (F), and boron. This can be realized by using quartz glass to which an impurity for reducing the refractive index such as (B) is added.
図2は、光ファイバが曲がっていない状態又は、曲がっている状態における各モードの実効屈折率のプロファイルを示す。図2では、各コアにLP01モード及びLP11モードが伝搬する例で示している。光ファイバが曲がっていない状態では、LP01モードの実効屈折率neffLP01及びLP11モードの実効屈折率neffLP11はいずれのコアでも同じである(図2(A))。ここで、隣接コア間におけるLPモード間の実効屈折率差をΔneff0とする。 FIG. 2 shows a profile of the effective refractive index of each mode in a state where the optical fiber is not bent or a state where the optical fiber is bent. FIG. 2 shows an example in which the LP01 mode and the LP11 mode propagate to each core. In a state in which the optical fiber is not bent, the effective refractive index n EffLP11 the LP01 mode effective index n EffLP01 and LP11 mode is the same in any of the core (FIG. 2 (A)). Here, an effective refractive index difference between LP modes between adjacent cores is defined as Δn eff0 .
光ファイバが曲がった状態では、曲り方向に対して外側のコアの屈折率が上昇し、内側のコアの屈折率が減少したような傾斜を有する屈折率分布と等価とみなすことができる(図2(B))。図2(B)は断面から見て左側に曲がっている状態を示している。このため、各モードの実効屈折率も、外側のコアでは上昇し、内側のコアでは減少する。つまり、曲げ半径をR、neffをneffLP01又はneffLP11とすると、
右側のコアの実効屈折率は、
neff(1+Λ/(2R)) (1)
左側のコアの実効屈折率は、
neff(1−Λ/(2R)) (2)
となる。
In a state where the optical fiber is bent, it can be regarded as equivalent to a refractive index distribution having a gradient such that the refractive index of the outer core increases with respect to the bending direction and the refractive index of the inner core decreases (FIG. 2). (B)). FIG. 2 (B) shows a state where it is bent to the left as viewed from the cross section. Therefore, the effective refractive index of each mode also increases in the outer core and decreases in the inner core. That is, if the bending radius is R and n eff is n effLP01 or n effLP11 ,
The effective refractive index of the right core is
n eff (1 + Λ / (2R)) (1)
The effective index of the left core is
n eff (1-Λ / (2R)) (2)
Becomes
隣接するコアの間で異なるLPモード間で結合を生じさせるには、当該LPモード間の実効屈折率差Δneffが重要なパラメータとなる。図2(B)の場合、
右側のコアにおけるLP01モードとLP11モードの実効屈折率をそれぞれ
nR effLP01とnR effLP11、
左側のコアにおけるLP01モードとLP11モードの実効屈折率をそれぞれ
nL effLP01とnL effLP11、
とすると、
Δneff=nR effLP11−nL effLP01
又は
Δneff=nR effLP01−nL effLP11
である。
そして、Δneffがゼロに近づく(両モードの実効屈折率が近接する)と両モード間で結合が誘起される。
In order to cause coupling between different LP modes between adjacent cores, the effective refractive index difference Δn eff between the LP modes is an important parameter. In the case of FIG.
The effective refractive indices of the LP01 mode and the LP11 mode in the right core are n R effLP01 and n R effLP11 , respectively.
The effective refractive indices of the LP01 mode and the LP11 mode in the left core are n L eff LP01 and n L eff LP11, respectively.
Then
Δn eff = n R effLP11 −n L effLP01
Or Δn eff = n R effLP01 −n L effLP11
It is.
Then, when Δn eff approaches zero (the effective refractive indices of both modes are close to each other), coupling is induced between both modes.
ここで、式(1)と式(2)を用い、一方のコアの実効屈折率を基準として実効屈折率差Δneffを一般的に表現すると次式になる。
Δneff=|neff M−neff M+1(1+Λ/Rb)| (3)
つまり、実効屈折率差はコア間隔Λと曲げ半径Rbで決定される。なお、neff MはM番目の伝搬モードの実効屈折率であり、LP01モード及びLP11モード間以外でも式(3)を適用できる。
Here, using the equations (1) and (2), the effective refractive index difference Δn eff is generally expressed based on the effective refractive index of one core as follows.
Δn eff = | n eff M -n eff M + 1 (1 + Λ / R b ) | (3)
That is, the effective refractive index difference is determined by the core interval Λ and the bending radius Rb. Note that n eff M is the effective refractive index of the M-th propagation mode, and the equation (3) can be applied even between the LP01 mode and the LP11 mode.
図3は、コア数が3であり、三角格子状にコアが配置された光ファイバの断面図である。コア間隔、コア半径、コアの比屈折率差については、図1の光ファイバと同じである。各コアはステップ型屈折率分布を有しており、r=7.5μm、Δ=0.40%とした。図3の光ファイバは、各コアで1530−1565nmの波長帯でLP01及びLP11モードが伝搬する。 FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical fiber having three cores and having the cores arranged in a triangular lattice. The core spacing, core radius, and core relative refractive index difference are the same as those of the optical fiber of FIG. Each core has a step-type refractive index distribution, r = 7.5 μm, and Δ = 0.40%. In the optical fiber of FIG. 3, the LP01 and LP11 modes propagate in the wavelength band of 1530 to 1565 nm in each core.
図4は、図3で示した光ファイバにおいてΔneffとGDSの関係を計算した結果である。本計算の数値結果は図7に示す。なお、GDSについては、DMDの値で割って規格化した値(規格化GDS)を示している。 FIG. 4 shows the result of calculating the relationship between Δn eff and GDS in the optical fiber shown in FIG. The numerical results of this calculation are shown in FIG. Note that GDS indicates a value normalized by dividing by the value of DMD (normalized GDS).
本計算結果では、モード間結合係数κ=140、260、690m−1の3種類のデータを示している。モード間結合係数κは、コア間隔Λに関係しており、コア間隔Λが小さくなるとκが増加する。それぞれのκはコア間隔Λが19.5、18、15.5μmの値である。
また、計算においては、コア構造を一定としたまま曲げ半径Rbを80、140、280mmの3種類で変化させた結果を示している。曲げ半径Rbは、Δneffに関係しており、曲げ半径Rbが小さくなるとΔneffが小さくなる。
This calculation result shows three types of data of the inter-mode coupling coefficients κ = 140, 260, and 690 m −1 . The inter-mode coupling coefficient κ is related to the core interval Λ. As the core interval Λ becomes smaller, κ increases. Each κ has a core spacing Λ of 19.5, 18, and 15.5 μm.
In addition, the calculation shows the results of changing the bending radius Rb in three types of 80, 140, and 280 mm while keeping the core structure constant. The bending radius Rb is related to Δn eff , and the smaller the bending radius Rb, the smaller the Δn eff .
図4より次のことがわかる。
(i)Δneffの値が一定であればκを大きくする(コア間距離Λを小さくする)と規格化GDSが小さくなる。
(ii)曲げ半径Rbを小さくすると規格化GDSが小さくなる。
The following can be seen from FIG.
(I) If the value of Δn eff is constant, increasing κ (decreasing the inter-core distance Λ) reduces the normalized GDS.
(Ii) When the bending radius Rb is reduced, the normalized GDS is reduced.
つまり、コア間隔Λや曲げ半径Rbにより、κ及びΔneffが変化し、規格化GDS特性が変化する。特に、大きなκ、小さなΔneffを実現する(コア間距離Λを小さく、曲げ半径Rbを小さくすることと等価)ことにより規格化GDSを低減可能である。 That is, κ and Δn eff change according to the core interval Λ and the bending radius Rb, and the normalized GDS characteristics change. In particular, by realizing a large κ and a small Δn eff (equivalent to reducing the inter-core distance Λ and reducing the bending radius Rb), the normalized GDS can be reduced.
図4より、κ=140m−1(コア間隔Λ=19.5μm)である時には、Δneffを小さく(曲げ半径Rbを小さく)しても規格化GDSが0.5以下にならないが、κ=260m−1以上(コア間隔Λ=18.0μm以下)である時には、規格化GDSが0.5以下となるΔneffが存在することがわかる。 From FIG. 4, when κ = 140 m −1 (core interval Λ = 19.5 μm), the normalized GDS does not become 0.5 or less even when Δn eff is reduced (the bending radius Rb is reduced), but κ = When it is 260 m −1 or more (core interval Λ = 18.0 μm or less), it can be seen that Δn eff at which the normalized GDS becomes 0.5 or less exists.
なお、κは隣接コア間のLP01モードとLP11モード間のモード結合係数であり、非特許文献6に記載の通り、各モードの実効屈折率、電界分布から算出することが可能である。マルチコアファイバにおいてはコア間クロストーク量を算出するために一般的に用いられているパラメータである。
Note that κ is a mode coupling coefficient between the LP01 mode and the LP11 mode between adjacent cores, and can be calculated from the effective refractive index and electric field distribution of each mode as described in
ここで、DMDに対して規格化GDSが半分となることは有意なモード結合が生じ、ランダム結合により規格化GDS低減効果が得られていると言える。このため、規格化GDSが0.5となるκ及びΔneffの関係を計算した。なお、規格化GDSが0.5となるΔneffは、図4のデータに基づき、一次関数での近似を用いて求めた結果である。 Here, when the normalized GDS is reduced by half with respect to the DMD, significant mode coupling occurs, and it can be said that the normalized GDS reduction effect is obtained by random coupling. Therefore, the relationship between κ and Δn eff at which the normalized GDS becomes 0.5 was calculated. Note that Δn eff at which the normalized GDS becomes 0.5 is a result obtained by approximation using a linear function based on the data in FIG.
その計算結果を図5に示す。プロット位置に対してΔneffが小さいもしくはκが大きい領域で規格化GDSが0.5以下となる。κが140m−1未満の領域では、ランダム結合に必要なΔneffが急激に変化するが、κが140m−1以上の領域ではその変化量が小さくなる。その変化は式(4)で近似でき、図5に実線として示す。当該実線の右下の領域で規格化GDSを0.5以下とすることができる。
すなわち、本実施形態の光ファイバは、それぞれのコアが使用する波長領域で複数の伝搬モードを伝搬できる数モードマルチコア光ファイバであって、
曲げ半径Rbと隣接する前記コアの間隔Λが、
隣接する前記コア間において、L次の伝搬モードとL+1次の伝搬モードとの実効屈折率差Δneff、及びL次の伝搬モードとL+1次とのモード間結合係数κの関係が式(4)の領域を満たす値であることを特徴とする。
That is, the optical fiber of the present embodiment is a multi-mode multi-core optical fiber that can propagate a plurality of propagation modes in the wavelength region used by each core,
The bending radius Rb and the interval Λ between the adjacent cores are:
The relationship between the effective refractive index difference Δn eff between the L-order propagation mode and the L + 1-order propagation mode and the inter-mode coupling coefficient κ between the L-order propagation mode and the L + 1-order between the adjacent cores is expressed by Equation (4). Is a value that satisfies the following region.
ここで、図5の計算は、曲げ半径Rbが280mm以下の条件で行っており、本条件は曲げ半径280mm以下で適用可能である。一般に、シングルモードファイバの許容曲げ半径は30mm、遮断波長の測定時に用いられる曲げ半径は140mmである。このため、一般的な通信用光ファイバネットワークにおけるケーブル及び敷設条件においては曲げ半径280mm以下とすることで十分実用的な曲げ半径をカバーすることができると考えられる。 Here, the calculation in FIG. 5 is performed under the condition that the bending radius Rb is 280 mm or less, and this condition is applicable when the bending radius is 280 mm or less. Generally, the allowable bending radius of a single mode fiber is 30 mm, and the bending radius used when measuring a cutoff wavelength is 140 mm. Therefore, it is considered that a sufficiently practical bending radius can be covered by setting the bending radius to 280 mm or less under a cable and a laying condition in a general communication optical fiber network.
(実施形態2)
図6に、4コアファイバの断面構造を示す。実施形態1と同様に、コアの比屈折率差はΔ、コア半径をrとし、コア間隔をΛとする。本実施形態の光ファイバでは、r=7.5μm、Δ=0.3%、Λ=18μmとした。曲げ半径Rbが150mmの時、規格化GDSは0.253となることが計算により確認された。ここで、本条件に求められるΔneffは0.00161であり、κは219m−1であることから、式(4)の条件を満たしていることがわかる。
(Embodiment 2)
FIG. 6 shows a cross-sectional structure of a four-core fiber. As in the first embodiment, the relative refractive index difference of the core is Δ, the core radius is r, and the core interval is Λ. In the optical fiber of this embodiment, r = 7.5 μm, Δ = 0.3%, and Λ = 18 μm. When the bending radius Rb was 150 mm, it was confirmed by calculation that the normalized GDS was 0.253. Here, Δn eff obtained under this condition is 0.00161 and κ is 219 m −1 , which indicates that the condition of Expression (4) is satisfied.
つまり、式(4)において規定される規格化GDSが0.5以下となる範囲は、3コア構造に限定されず、コア数が異なり場合にも適用される。なお、コア間隔Λが18μmより小さくなると、κが増加し、規格化GDSが小さくなることから、18μm以下のコア間隔領域において規格化GDSを0.5以下とすることができる。 That is, the range in which the normalized GDS defined by the equation (4) is 0.5 or less is not limited to the three-core structure, and is also applied to the case where the number of cores is different. When the core interval Λ is smaller than 18 μm, κ increases and the normalized GDS becomes smaller. Therefore, the normalized GDS can be set to 0.5 or less in a core interval region of 18 μm or less.
(実施形態3)
実施形態1と2で説明した光ファイバは、モード結合器として光伝送システムに配置することができる。図8は、上記光ファイバをモード結合器15として備えた光伝送システム100を説明する図である。
(Embodiment 3)
The optical fibers described in the first and second embodiments can be arranged in the optical transmission system as a mode coupler. FIG. 8 is a diagram illustrating an
光ファイバ伝送システム100は、MIMO技術を用いて信号を送受信する。具体的には、光ファイバ伝送システム100は、送信機21と、モード合波器22と、マルチコア合波器23と、光ファイバ10と、モード結合器15と、マルチコア分波器31と、モード分波器32と、受信機33と、等化器34を備える。本実施形態では、モード合波器22及びモード分波器32がD個であり、送信機21がD×B個であり、受信機33がD×C個であり光ファイバ10に実施形態1や2で説明した数モードマルチコア光ファイバを用いる。
The optical
D×B個の送信機21から発せられる信号は、モード合波器22においてB個ごとにB種のモードに変換し合波される。次に、マルチコア合波器23によって、それぞれの光はD個のコアに結合され、マルチコアマルチモードファイバにおいてそれぞれ異なるコアを伝搬する。
The signals emitted from the D ×
光ファイバ10の出射端では、マルチコア分波器31においてDポートに分波され、分波されたD種の信号はモード分波器32によってC個のポートに分波され、それぞれ受信機で受信される。その後、後段に設置された等化器34に複数の受信機33からのM個の信号を入力し、光ファイバ10で受けた信号劣化を補償する構成となる。
At the output end of the
なお、Dは光ファイバ10のコア数以下の値であり、本実施形態では、D=2、3又は4である。Bは光ファイバ10のコア11当たり伝搬するモード数以下であり、本実施形態ではB=2である。また、CはB以上の値であり、Mは2以上、D以下の値である。
Note that D is a value equal to or less than the number of cores of the
なお、等化器34には、FIRフィルタを用いることができる。FIRフィルタでは、モード分散、波長分散、偏波モード分散の補償も可能である。また、同一コア11−1又は11−2を伝搬してきた光に限らず、異なるコア11−1又は11−2を伝搬してきた信号についても等化器34に入力することで、異なるコア11−1又は11−2を伝搬する信号間のクロストークについても補償することができる。
Note that an FIR filter can be used for the
送信機aからn番目のシンボルとして送信される信号をxa(n)、受信機bからn番目のシンボルとして受信される信号をyb(n)、FIRフィルタ通過後にxa(n)として復元された信号をua(n)とする。その場合には、xa(n)=ua(n)である時に、誤りなく伝送できることになる。 The signal transmitted from the transmitter a as the n-th symbol is x a (n), the signal received from the receiver b as the n-th symbol is y b (n), and x a (n) after passing through the FIR filter. Let the restored signal be u a (n). In this case, when x a (n) = u a (n), transmission can be performed without error.
FIRフィルタは、光ファイバ10の中で発生する線形歪を補償することができ、タップの遅延量・係数を適切に設定することで、光ファイバ10の中で発生する他、送信機21からの混信、モード分散、波長分散、偏波モード分散による信号劣化を補償することができる。受信機33において受信信号を正しく復元するためのタップ係数wb(i)は、適応等化アルゴリズムを用いて求めることができる。送信機21から送信される送信信号には、データ部に加えて既知のトレーニングシンボルが付加されている。
The FIR filter can compensate for linear distortion generated in the
受信信号がFIRフィルタ通過した時に得られる信号は、送信信号と一致しなければならない。トレーニング信号を用いると、送信シンボルと復元後のシンボルとを比較することができ、復元誤差が小さくなるようにタップ係数を適応アルゴリズムを用いて制御する。トレーニングシンボルをすべて用いて係数を決定した後は、決定したタップ係数を用いて後段のデータ部をFIRフィルタによって復元する。なお、適応等化アルゴリズムには、Least mean square(LMS)アルゴリズムやRecursive least square(RLS)アルゴリズムが利用できる。 The signal obtained when the received signal passes through the FIR filter must match the transmitted signal. When the training signal is used, the transmission symbol and the restored symbol can be compared, and the tap coefficient is controlled using an adaptive algorithm so that the restoration error is reduced. After the coefficients are determined using all the training symbols, the subsequent data part is restored by the FIR filter using the determined tap coefficients. In addition, a Least Mean Square (LMS) algorithm and a Recursive least square (RLS) algorithm can be used for the adaptive equalization algorithm.
光ファイバ10にはモード結合器15が接続されており、光ファイバ10の隣接コア間でモード結合を行う。モード結合器15がモード結合を行うことで、光ファイバ10でのDMDを低減することができ、等化器34によるMIMO処理の負荷を低減することができる。
A
(発明の効果)
本発明の光ファイバは、より小さな面積で多くのコアを配置することができることから、コアの多重度が向上し、伝送容量を拡大する効果を奏する。さらに、本発明の光ファイバは、信号伝搬後の群遅延広がりが小さいため、受信端でモード間クロストークを補償するMIMO処理における計算負荷が小さくなるという効果を奏する。
(The invention's effect)
INDUSTRIAL APPLICABILITY The optical fiber of the present invention can arrange many cores in a smaller area, so that the multiplicity of cores is improved and the transmission capacity is expanded. Further, since the optical fiber of the present invention has a small group delay spread after signal propagation, it has the effect of reducing the calculation load in MIMO processing for compensating for inter-mode crosstalk at the receiving end.
10:光ファイバ
15:モード結合器
21:送信機
22:モード合波器
23:マルチコア合波器
31:マルチコア分波器
32:モード分波器
33:受信機
34:等価器
10: Optical fiber 15: Mode coupler 21: Transmitter 22: Mode multiplexer 23: Multi-core multiplexer 31: Multi-core splitter 32: Mode splitter 33: Receiver 34: Equalizer
Claims (4)
曲げ半径Rbと隣接する前記コアの間隔Λが、
隣接する前記コア間において、L次の伝搬モードとL+1次の伝搬モードとの実効屈折率差Δneff、及びL次の伝搬モードとL+1次とのモード間結合係数κの関係が数C1の領域を満たす値であることを特徴とする数モードマルチコア光ファイバ。
The bending radius Rb and the interval Λ between the adjacent cores are:
Between the adjacent cores, the relationship between the effective refractive index difference Δn eff between the L-order propagation mode and the L + 1-order propagation mode and the coupling coefficient κ between the L-order propagation mode and the L + 1-order propagation mode is several C1. A number mode multi-core optical fiber, characterized by satisfying the following conditions.
前記コアの間隔Λが18μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の数モードマルチコア光ファイバ。 The number of the cores is 3, and the cores are arranged in a triangular lattice in cross section;
The number mode multi-core optical fiber according to claim 1 or 2, wherein the core spacing Λ is 18 µm or less.
前記コアの間隔Λが18μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の数モードマルチコア光ファイバ。 The number of the cores is 4, and the cores are arranged in a square lattice shape in cross section,
The number mode multi-core optical fiber according to claim 1 or 2, wherein the core spacing Λ is 18 µm or less.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022012969A (en) * | 2020-07-02 | 2022-01-18 | 日本電信電話株式会社 | Multicore optical fiber and optical fiber cable |
CN115327697A (en) * | 2022-08-17 | 2022-11-11 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | Random coupling multi-core optical fiber, manufacturing method thereof and multi-core optical cable |
CN115694645A (en) * | 2022-11-01 | 2023-02-03 | 南京信息工程大学 | Mode selection fiber core replacement multimode multi-core optical communication system with mold core balanced adjustment |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014240943A (en) * | 2013-05-16 | 2014-12-25 | 株式会社フジクラ | Coupling type multi-core fiber |
US20150160408A1 (en) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | Corning Incorporated | Multicore optical fiber with multimode cores |
WO2015133407A1 (en) * | 2014-03-07 | 2015-09-11 | 株式会社フジクラ | Multi-core fiber |
JP2016151716A (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | 株式会社フジクラ | Multi-core fiber and optical cable |
WO2017217539A1 (en) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | 住友電気工業株式会社 | Method for axial alignment of coupled multicore optical fiber |
-
2018
- 2018-09-21 JP JP2018177062A patent/JP7024973B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014240943A (en) * | 2013-05-16 | 2014-12-25 | 株式会社フジクラ | Coupling type multi-core fiber |
US20150160408A1 (en) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | Corning Incorporated | Multicore optical fiber with multimode cores |
WO2015133407A1 (en) * | 2014-03-07 | 2015-09-11 | 株式会社フジクラ | Multi-core fiber |
JP2016151716A (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | 株式会社フジクラ | Multi-core fiber and optical cable |
WO2017217539A1 (en) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | 住友電気工業株式会社 | Method for axial alignment of coupled multicore optical fiber |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022012969A (en) * | 2020-07-02 | 2022-01-18 | 日本電信電話株式会社 | Multicore optical fiber and optical fiber cable |
JP7364192B2 (en) | 2020-07-02 | 2023-10-18 | 日本電信電話株式会社 | Multi-core optical fiber and fiber optic cable |
CN115327697A (en) * | 2022-08-17 | 2022-11-11 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | Random coupling multi-core optical fiber, manufacturing method thereof and multi-core optical cable |
CN115327697B (en) * | 2022-08-17 | 2024-04-26 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | Random coupling multi-core optical fiber, manufacturing method thereof and multi-core optical cable |
CN115694645A (en) * | 2022-11-01 | 2023-02-03 | 南京信息工程大学 | Mode selection fiber core replacement multimode multi-core optical communication system with mold core balanced adjustment |
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