JP2023021851A - Optical unitary converter and optical transfer system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、複数の入力光信号を光ユニタリ変換する光ユニタリ変換器に関する。 The present disclosure relates to an optical unitary converter that optically unitarily converts a plurality of input optical signals.
光分配比を1:0から0:1まで電気的に制御可能なN(N-1)/2個のパワー分配器、および、位相変化量が0から2πまで電気的に制御可能なN(N+1)/2個の位相シフタを組み合わせることで、N個の入力導波路に入射された単一周波数の光の複素振幅列{a}=(a1,a2,...,aN)Tに対し、任意のN行N列ユニタリ行列Uが乗じられた複素振幅列{b}をN個の出力導波路に出射させることができる。本開示では、これを光ユニタリ変換器と呼ぶ[例えば、非特許文献1-3参照。]。 N(N−1)/2 power dividers whose optical distribution ratio is electrically controllable from 1:0 to 0:1, and N(N) whose phase shift amount is electrically controllable from 0 to 2π By combining N+1)/2 phase shifters, for the complex amplitude sequence {a}=(a1, a2, . , a complex amplitude sequence {b} multiplied by an arbitrary N-row N-column unitary matrix U can be output to N output waveguides. In the present disclosure, this is referred to as an optical unitary converter [see, eg, Non-Patent Documents 1-3. ].
非特許文献1では、パワー分配器としてマッハツェンダ干渉計を採用する事例が取り上げられており、その後石英系光導波路[非特許文献2]やシリコン光導波路[非特許文献3]等で、マッハツェンダ干渉計を用いたユニタリ変換が実証されてきた。
In
石英系光導波路の赤外波長用位相シフタで位相をπ変化させるためには、2mm以上の長さのCrヒータと光導波路が必要となる[例えば、非特許文献4-6参照。]。また、マッハツェンダ干渉計1つに含まれる2つの2×2光等分配器はそれぞれ1mm程度の長さの光導波路が必要となる[例えば、非特許文献4-6参照。]。 In order to change the phase by π with an infrared wavelength phase shifter of a silica-based optical waveguide, a Cr heater with a length of 2 mm or longer and an optical waveguide are required [see, for example, Non-Patent Documents 4-6. ]. Also, two 2×2 optical equal splitters included in one Mach-Zehnder interferometer each require an optical waveguide with a length of about 1 mm [see, for example, Non-Patent Documents 4-6. ].
ユニタリ変換器を構成するために必要なデバイス長は、非特許文献7で報告されているように、少なくとも、マッハツェンダ干渉計と位相シフタの素子長を合わせた長さLのN倍必要である。従来の赤外波長用の石英系光導波路を用いた素子では、最低でもL=8mmとなる。
As reported in
これまで述べてきたように、マッハツェンダ干渉計と位相シフタを多段に接続することで、任意のN行N列ユニタリ行列Uを行う光ユニタリ変換器を構成することが可能である。しかし、電気的制御で変換行列Uを任意に変化させるためには、マッハツェンダ干渉計および位相シフタの素子長が長くなり、光ユニタリ変換の次数拡大が難しいという問題があった。 As described above, by connecting Mach-Zehnder interferometers and phase shifters in multiple stages, it is possible to configure an optical unitary converter that performs an arbitrary N-row N-column unitary matrix U. However, in order to arbitrarily change the transformation matrix U by electrical control, the element lengths of the Mach-Zehnder interferometer and the phase shifter become long, and there is a problem that it is difficult to increase the order of the optical unitary transformation.
本開示は、任意のユニタリ行列の変換を行う光ユニタリ変換器の素子長を短くすることを目的とする。 An object of the present disclosure is to shorten the element length of an optical unitary converter that converts an arbitrary unitary matrix.
本開示では、前記課題を解決するために、マッハツェンダ干渉計をパワー分配器として用いず、Y分岐導波路と2モード導波路で構成される光分配器を採用する。これにより、本開示は、より短い素子長の光ユニタリ変換器を実現する。 In order to solve the above problems, the present disclosure employs an optical splitter composed of a Y-branch waveguide and a two-mode waveguide instead of using a Mach-Zehnder interferometer as a power splitter. Thus, the present disclosure provides a shorter element length optical unitary converter.
具体的には、本開示の光ユニタリ変換器は、
N本の入力導波路に対し、N(N-1)/2個のパワー分配器およびN(N+1)/2個の位相シフタを備え、
前記パワー分配器は、平行に配置された2本の導波路が一端で近接する2×1ポートのY分岐導波路を2個備え、
2個の前記Y分岐導波路の1ポート同士が2モード導波路で接続されている。
Specifically, the optical unitary converter of the present disclosure includes:
N (N-1)/2 power dividers and N (N+1)/2 phase shifters for N input waveguides;
The power divider comprises two 2×1 port Y branch waveguides in which two waveguides arranged in parallel are adjacent at one end,
1 ports of the two Y-branch waveguides are connected by a 2-mode waveguide.
具体的には、本開示の光伝送システムは、
信号光を送信するN個(Nは2以上の整数)の光送信器と、
前記光送信器からの信号光を受信するM個(MはN以上の整数)の光受信器と、
前記光送信器と前記光受信器との間を接続する光ファイバと、
を備える光伝送システムであって、
各光送信器から送信されたN個の信号光を変換する、本開示に係る送信側の光ユニタリ変換器と、
前記光ファイバを伝搬されたN個の信号光を、送信側の光ユニタリ変換器の逆行列で変換する、本開示に係る受信側の光ユニタリ変換器と、
を具備する。
Specifically, the optical transmission system of the present disclosure includes:
N optical transmitters (N is an integer equal to or greater than 2) that transmit signal light;
M (M is an integer equal to or greater than N) optical receivers that receive signal light from the optical transmitter;
an optical fiber connecting between the optical transmitter and the optical receiver;
An optical transmission system comprising
a transmitting-side optical unitary converter according to the present disclosure, which converts N signal lights transmitted from each optical transmitter;
a reception-side optical unitary converter according to the present disclosure, which converts the N signal lights propagated through the optical fiber with an inverse matrix of the transmission-side optical unitary converter;
Equipped with
本開示は、任意のユニタリ行列の変換を行う光ユニタリ変換器の素子長を短くすることができる。これにより、本開示は、光ユニタリ変換の次数拡大を可能にすることができる。 The present disclosure can shorten the element length of an optical unitary converter that converts an arbitrary unitary matrix. This allows the present disclosure to enable order expansion of optical unitary transformations.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。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。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to the embodiments shown below. These implementation examples are merely illustrative, and the present disclosure can be implemented in various modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art. In addition, in this specification and the drawings, constituent elements having the same reference numerals are the same as each other.
(本開示の概要)
・本開示の光ユニタリ変換器は、N本の入出力導波路と、N(N-1)/2個のパワー分配器と、N(N+1)/2個の位相シフタを備える。ただし、Nは2以上の整数である。
・入出力導波路は単一モード光導波路である。
・パワー分配器は、2個のY分岐導波路が2モード導波路で接続されている2×2ポートの光分配器である。Y分岐導波路は、平行に配置された2本の導波路が一端で近接する2×1ポートの導波路である。パワー分配器は、2個のY分岐導波路の1ポート同士が2モード導波路で接続されている。具体的には、2本の入力導波路が2入力1出力のY分岐導波路に接続され、その出力端は2モード導波路に接続され、その出力端は1入力2出力のY分岐導波路に接続され、その出力端が2本の出力導波路となる光導波路素子である。
・位相シフタは、光導波路を蛇行させるなどして光路長を長くする遅延導波路、または、導波路幅を広げるなどして光路長を長くする幅変調導波路であってもよい。
・上記の単一モード光導波路、Y分岐導波路、2モード導波路、遅延導波路、幅変調導波路は、従来汎用的に用いられるものである。
(Summary of this disclosure)
- The optical unitary converter of the present disclosure comprises N input/output waveguides, N(N-1)/2 power dividers, and N(N+1)/2 phase shifters. However, N is an integer of 2 or more.
• The input and output waveguides are single-mode optical waveguides.
- The power splitter is a 2x2 port optical splitter in which two Y-branch waveguides are connected by a 2-mode waveguide. A Y-branch waveguide is a 2×1-port waveguide in which two parallel-arranged waveguides are adjacent at one end. In the power divider, 1 ports of two Y-branch waveguides are connected by a 2-mode waveguide. Specifically, two input waveguides are connected to a 2-input 1-output Y-branch waveguide, the output end is connected to a 2-mode waveguide, and the output end is a 1-input 2-output Y-branch waveguide. is an optical waveguide element connected to the , and the output ends of which serve as two output waveguides.
The phase shifter may be a delay waveguide that lengthens the optical path length by meandering the optical waveguide, or a width modulation waveguide that lengthens the optical path length by widening the waveguide width.
- The above single-mode optical waveguide, Y-branch waveguide, two-mode waveguide, delay waveguide, and width modulation waveguide are conventionally used for general purposes.
図1は、入射光振幅の変換を実現する光ユニタリ変換器の模式図である。図1に示す通り、本開示を適用した装置は、N個の入力導波路に入射された単一周波数の光の複素振幅列{a}=(a1,a2,...,aN)Tに対し、任意のN行N列ユニタリ行列Uが乗じられた複素振幅列{b}をN個の出力導波路に出射させる機能を有する。この機能については、従来技術と同じ機能である。(例えば、非特許文献1及び7を参照。)
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical unitary converter that realizes conversion of incident light amplitude. As shown in FIG. 1, the device to which the present disclosure is applied has a complex amplitude sequence {a}=(a 1 , a 2 , . ) has a function of outputting a complex amplitude sequence {b} obtained by multiplying T by an arbitrary N-row N-column unitary matrix U to N output waveguides. This function is the same as the conventional technology. (For example, see
任意のユニタリ変換を可能とする光ユニタリ変換器は、N(N-1)/2個のパワー分配器を規則的に接続し、全てのパワー分配器に位相シフタを配置することで構成される。 An optical unitary converter capable of arbitrary unitary conversion is constructed by regularly connecting N(N−1)/2 power dividers and arranging phase shifters in all the power dividers. .
図2に、N=2のときの従来の光ユニタリ変換器の構成例を示す。パワー分配器100は、マッハツェンダ干渉計を用いている。パワー分配器100は、2個の光等分波器110と1個の位相シフタ120を備える。光等分波器110は、2×2のMMI(Multi Mode Interference)や方向性結合器で実現される。
FIG. 2 shows a configuration example of a conventional optical unitary converter when N=2.
図2のユニタリ変換器に、左上の導波路から入射した光が位相シフタ200Aを通過後、パワー分配器100を通過する。これを伝達行列で表現すると、
ここで、θは位相シフタ120の位相シフト量(0≦θ≦π)に対応し、パワー分配器100の分配比を制御するパラメータである。φはマッハツェンダ干渉計の前段部に配置されている位相シフタ200Aの位相シフト量(0≦φ≦2π)を制御するパラメータである。パワー分波器100としてマッハツェンダ干渉計を使用する場合、位相シフタ120は、上下いずれか、または両方の導波路に配置される。ただし、図2に示す2×2のユニタリ変換器では、任意のユニタリ変換を行うことができない。
Here, θ corresponds to the phase shift amount (0≦θ≦π) of
任意のユニタリ変換を可能とする2×2光ユニタリ変換器は、図3に示すように、前記2×2の光ユニタリ変換器に対し、2つの入力導波路または2つの出力導波路に位相シフタ200B及び200Cを配置することで構成される。 As shown in FIG. 3, a 2×2 optical unitary converter capable of arbitrary unitary conversion has phase shifters in two input waveguides or two output waveguides in contrast to the 2×2 optical unitary converter. 200B and 200C are arranged.
図4は、非特許文献7の方法に基づき、前記2×2光ユニタリ変換器と位相シフタを用いて構成した4×4光ユニタリ変換器の概略図である。4×4の複素行列の場合、行列に含まれる要素数は16個であり、複素数は実部と虚部で構成されることから自由度は32個あると言えるため、制御可能なパラメータ数は32個必要となる。ここで、ユニタリ変換を実現するためには、ユニタリ行列であるという条件を課すことによって、行列の上三角または下三角行列について、さらに対角項を除いた要素数、つまり、N(N-1)/2個の実部と虚部を再現するためのパラメータ(N(N-1)個)、および、N個の対角要素の位相を再現するためのパラメータ(N個)が必要となり、合計N(N-1)+N=N2個のパラメータが必要となる。このパラメータが、ユニタリ変換器における位相シフタ200に相当する。4×4光ユニタリ変換を実現するためには、4×3=12個のパワー分配器100と、42=16個の位相シフタ200が必要になる。
FIG. 4 is a schematic diagram of a 4×4 optical unitary converter constructed using the 2×2 optical unitary converter and a phase shifter based on the method of
(実施形態例1)
図5に、本開示のパワー分配器の一例を示す。本開示のパワー分配器は、2モード導波路の入力部と出力部にそれぞれ2×1のY分岐導波路11と、1×2のY分岐導波路12を備える。これらのY分岐導波路11及び12は、結合部13で接続されている。結合部13は、2モード導波路で構成されている。本開示では、結合部13の長さを制御することで任意のパワー分配比を実現する。
(Embodiment example 1)
FIG. 5 shows an example of a power divider of the present disclosure. The power divider of the present disclosure comprises 2×1 Y-
ここで、2モード導波路とは、0次モード(例えば、E11モード)と1次モード(例えばE21モード)の両方が伝搬可能な光導波路であり、0次モードと1次モードが結合することなく、各モードが異なる位相変化を受けながら光導波路中を伝搬していくものである。2×2ポートのパワー光分配器の詳細動作について、片方の入力導波路から入射された光は、2モード導波路の入力部において0次モードと1次モードがほぼ均等に励振され、2モード導波路中で各モードが異なる位相変化を受けた後、2モード導波路の出力部で位相変化量に応じたパワー分配比で2つの導波路に分かれる。 Here, the 2-mode waveguide is an optical waveguide in which both the 0th-order mode (e.g., E11 mode) and the 1st-order mode (e.g., E21 mode) can propagate, and the 0th-order mode and the 1st-order mode are coupled. Instead, each mode propagates through the optical waveguide while undergoing a different phase change. Regarding the detailed operation of the 2×2 port power optical splitter, the light incident from one of the input waveguides is excited in the 0th-order mode and the 1st-order mode almost equally at the input part of the 2-mode waveguide. After each mode undergoes a different phase shift in the waveguide, it splits into two waveguides at the output of the two-mode waveguide with a power distribution ratio corresponding to the amount of phase shift.
本開示は、この構成を採用することにより、従来の2本の入出力導波路を有する光等分配器を2つ用いたマッハツェンダ干渉計よりも素子長の小型化が実現可能である。ΔはY分岐導波路11及び12の屈折率差、w1はY分岐導波路11及び12を構成する入出力導波路111及び112の導波路幅、w2は結合部13の導波路幅、hは導波路高さ、LsはY分岐導波路11及び12の曲げ部分の長手方向の長さ、Lcは2モード導波路の長手方向の長さ、sはY分岐導波路11及び12の曲げ部分の幅方向の長さである。図6に、各構造パラメータ値の一例を示す。
By adopting this configuration, the present disclosure can realize a smaller element length than a conventional Mach-Zehnder interferometer using two equal splitters having two input/output waveguides. Δ is the refractive index difference between the
図7に、結合部13の導波路長を調整した場合のパワー分配比の一例を示す。Lcが51μmである場合、図7(a)に示すように、ポートP1から入力された光はポートP3に出力される。Lcが153μmである場合、図7(b)に示すように、ポートP1から入力された光はポートP3及びP4の両方に出力される。Lcが255μmである場合、図7(c)に示すように、ポートP1から入力された光はポートP4に出力される。このように、結合部13の長さを変更することで、パワー分配器10のパワー分配比を制御することが可能である。構造パラメータは図6に示す通りである。
FIG. 7 shows an example of the power distribution ratio when the waveguide length of the
図8は、Lcを調整するによる透過率および挿入損失を示す。図5に示すY分岐導波路11及び12について、波長1550nmにおいてE11モードを左上のポートP1の導波路111から入射した時の右上のポートP3への出射をBar、右下のポートP4への出射をCrossとしている。ポートP2から入射したときのポートP4への出射(Bar)、ポートP2から入射したときのポートP3への出射(Cross)についても同様である。Lcを調整することで、従来のマッハチェンダ干渉計のようなパワー分岐が実現可能である。
FIG. 8 shows the transmittance and insertion loss by adjusting Lc. Regarding the
本実施形態では、パワー分配器10の素子長が2.3mm以下である。以上より、本実施形態の光ユニタリ変換器は、従来と異なり、素子長が半分以下までに削減された小型な光ユニタリ変換器を実現可能である。
In this embodiment, the element length of the
なお、本開示は、0次モード(例えばE11モード)に代えてE12モードであってもよい。また、1次モード(例えばE21モード)に代えてE22モードであってもよい。このように、結合部13を導波するモードは、E(2p-1)qモードとE(2p)qモード(ここでp,qは任意の自然数)のように、対となる偶関数的なモードと奇関数的なモードを励振可能なモードの組を採用することができる。
Note that the present disclosure may use the E12 mode instead of the 0th order mode (for example, the E11 mode). Also, the E22 mode may be used instead of the primary mode (for example, the E21 mode). In this way, the modes guided through the
(実施形態例2)
図9に、本実施形態の光ユニタリ変換器の構成例を示す。本実施形態の光ユニタリ変換器は、パワー分配器10の入力前に、位相シフタ20Aを備える。位相シフタ20Aは、幅変調導波路を備える。
(Embodiment example 2)
FIG. 9 shows a configuration example of the optical unitary converter of this embodiment. The optical unitary converter of this embodiment includes a
図2に示す従来の位相シフタ200Aは、ヒータによる制御を前提として、任意の位相シフトを電気的に制御可能な4mm程度の長い直線導波路が必要であった。これに対し、本実施形態では、直線導波路を幅変調導波路に置き換えることで、素子長の小型化を実現する。図では、位相シフタ20Aの中心部にかけて導波路幅が徐々に拡大する幅変調した導波路の例を示す。位相シフタ20Aは、幅変調導波路に代えて、導波路111及び112を蛇行させるなどして光路長を長くする遅延導波路を用いてもよい。
The
本実施形態の光ユニタリ変換器の各構造パラメータの一例を図10に示す。Wtは位相シフタ20の最大導波路幅、Lpsは位相シフタ20の長手方向の長さである。
An example of each structural parameter of the optical unitary converter of this embodiment is shown in FIG. Wt is the maximum waveguide width of the
図11に、幅変調導波路wtによる位相変化量を示す。wtを5~13μmまで調整することで、0~2πまで位相変化量を得ることが可能である。 FIG. 11 shows the amount of phase change due to the width modulated waveguide wt . By adjusting wt in the range of 5 to 13 μm, it is possible to obtain a phase change amount in the range of 0 to 2π.
図12は、本開示の2×2光ユニタリ変換器の一例を示す。本開示では、図3に示す任意のユニタリ変換を可能とする2×2光ユニタリ変換器において、図11に示すような位相シフタ20A、20B及び20Cとパワー分配器10に置き換えている。
FIG. 12 shows an example of a 2×2 optical unitary converter of the present disclosure. In the present disclosure, the 2×2 optical unitary converter capable of arbitrary unitary conversion shown in FIG. 3 is replaced with
図13に、本開示の任意のユニタリ変換を実現する4x4光ユニタリ変換器の一例を示す。本開示では、N×Nの光ユニタリ変換器が、2×2のパワー分配器10をN(N-1)/2個、位相シフタ20をN(N+1)/2個構成可能である。N=4の場合、6個のパワー分配器10、10個の位相シフタ20で光ユニタリ変換器を構成することができる。
FIG. 13 shows an example of a 4×4 optical unitary converter that implements any unitary conversion of this disclosure. In the present disclosure, an N×N optical unitary converter can consist of N(N−1)/2 2×2
本実施形態では、パワー分配器10及び位相シフタ20の長さは3.3mm以下である。以上より、本実施形態の光ユニタリ変換器は、従来と異なり、素子長が半分以下までに削減された小型な光ユニタリ変換器を実現可能である。
In this embodiment, the length of the
(実施形態例3)
図14に、本実施形態の光ユニタリ変換器の構成例を示す。本実施形態では、位相シフタ20での位相変化量をCrヒータ等のヒータ21で微調整を可能にする。本実施形態の光ユニタリ変換器は、適切な電流を各位相シフタ20に備わるヒータ21に流す制御する仕組みを有する。例えば、本実施形態の光ユニタリ変換器は、電流制御部23を備え、光ユニタリ変換器に備わる各ポートの光強度の強弱を読み込み電流制御部23でフィードバックし、必要な電流量を各接地22から位相シフタ20に流す。これにより、本実施形態の光ユニタリ変換器は、各ポートのパワーが調整可能である。
(Embodiment example 3)
FIG. 14 shows a configuration example of the optical unitary converter of this embodiment. In this embodiment, the phase change amount in the
(実施形態例4)
図15及び図16に、本実施形態の光ユニタリ変換器の構成例を示す。本実施形態の光ユニタリ変換器は、図9の位相シフタ20とパワー分配器10をある規則に従って多段に配置することで、任意のN×Nユニタリ変換を実現する。素子の配置規則は従来と同じであり、位相シフタ20の配置箇所には任意性がある。(非特許文献1を参照のこと)
(Embodiment example 4)
15 and 16 show configuration examples of the optical unitary converter of this embodiment. The optical unitary converter of this embodiment realizes arbitrary N×N unitary conversion by arranging the
図15の位相シフタ20-1~20-6及びパワー分配器10-1~10-6の構成の場合、光ユニタリ変換器の素子長は、
(数2)
(LPS+LPD)*N+LPS (2)
となる。
In the case of the configuration of phase shifters 20-1 to 20-6 and power dividers 10-1 to 10-6 in FIG. 15, the element length of the optical unitary converter is
(Number 2)
( LPS + LPD )*N+ LPS (2)
becomes.
図16の位相シフタ20-2~20-7及びパワー分配器10-2~10-7の構成の場合、光ユニタリ変換器の素子長は、
(数3)
(LPS+LPD)*(2*N-3)+LPS (3)
となる。
In the case of the configuration of phase shifters 20-2 to 20-7 and power dividers 10-2 to 10-7 in FIG. 16, the element length of the optical unitary converter is
(Number 3)
(L PS +L PD )*(2*N−3)+L PS (3)
becomes.
(実施形態例5)
図17に、本開示の光伝送システムの構成例を示す。本実施形態の光伝送システムは、本開示の光ユニタリ変換器を光送信部及び光受信部に具備する。具体的には、本実施形態の光伝送システムは、光送信部にN個の光送信器91(Nは2以上の整数)を備え、その後に、光ユニタリ変換器92、モード合波器93、数モード光ファイバ94、モード分波器95、光ユニタリ変換器96を備え、その後に、光受信部97にM個のコヒーレント受信機971(MはN以上の整数)、局部発振光源972、そして信号処理部(DSP)973を有する、マルチモード光伝送システムである。
(Embodiment example 5)
FIG. 17 shows a configuration example of the optical transmission system of the present disclosure. The optical transmission system of this embodiment includes the optical unitary converter of the present disclosure in an optical transmitter and an optical receiver. Specifically, the optical transmission system of this embodiment includes N optical transmitters 91 (N is an integer equal to or greater than 2) in the optical transmission section, followed by an optical
各光送信器91は、コヒーレント変調信号光を送信する。
光ユニタリ変換器92は、基本モードの各コヒーレント変調信号光を、予め定められたユニタリ行列で変換する。
モード合波器93は、各コヒーレント変調信号光を異なるモードに変換し、マルチモード光ファイバに合波する。
数モード光ファイバ94は、伝搬モードが2以上存在するマルチモード光ファイバである。
モード分波器95は、モードごとに分波し、基本モードに変換する。
光ユニタリ変換器96は、モード分波器95で分波された各コヒーレント変調信号光を、変換する。このとき、光ユニタリ変換器96は、光ユニタリ変換器92で用いたユニタリ行列の逆行列を用いる。
コヒーレント受信機971は、M個の光受信器として機能し、局部発振光源972からのローカル光を用いて、基本モードのコヒーレント変調信号光を検波する。
信号処理部(DSP)973は、コヒーレント変調信号光から送信されたベースバンド信号を受信する。
本システムにより、位相情報を含むマルチモード光伝送が可能である。
Each
The optical
A
The few-mode
A
The optical
The
A signal processor (DSP) 973 receives the baseband signal transmitted from the coherent modulated signal light.
This system enables multimode optical transmission including phase information.
光ユニタリ変換器92を光送信部または光受信部97に用いることにより、チャンネルに等しくモードを割り当てることや、モード合波器93や数モード光ファイバ94での伝送路中のモードごとの損失差などを補償することが可能となる。
By using the optical
図18に、光ユニタリ変換器92及びモード合波器93の構成例を示す。モード合波器93は、Y分岐導波路31、32、33を用いた非選択モード合波器となっている。Y分岐導波路31、32、33の導波路幅を調整することで、それぞれ異なるモードに変換しつつ、合波することができる。光ユニタリ変換器92の各ポートP1~P4から入力された信号光は、それぞれ異なる導波路から出力される。光ユニタリ変換器92の各導波路から出力された信号光は、それぞれ異なるモードに変換され、数モード光ファイバ94に合波される。
FIG. 18 shows a configuration example of the optical
図19に、モード分波器95及び光ユニタリ変換器96の構成例を示す。モード分波器95は、Y分岐導波路51、52、53を用いた非選択モード分波器となっている。Y分岐導波路51、52、53の導波路幅を調整することで、モードごとに分波しつつ、基本モードに変換することができる。モード分波器95に入力された各モードの信号光は、それぞれ基本モードに変換され、光ユニタリ変換器96の異なる導波路に入力される。光ユニタリ変換器96の各導波路に入力された信号光は、それぞれ異なるポートP1~P4から出力される。
FIG. 19 shows a configuration example of the
なお、本実施形態では、モード合波器93及びモード分波器95がモード変換機能を備える例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、光ユニタリ変換器92が光送信器91ごとに異なるモードに変換し、光ユニタリ変換器96が各モードを基本モードに変換してもよい。
Although the
(本開示の効果)
本開示により、光ユニタリ変換器の素子長を短くし、より演算次数の高い光ユニタリ変換が実現できるようになる。
(Effect of the present disclosure)
According to the present disclosure, the element length of the optical unitary converter can be shortened, and optical unitary conversion with a higher order of operation can be realized.
本開示情報通信産業に適用することができる。 The present disclosure can be applied to the information communication industry.
10、10-1~10-7:パワー分配器
11、12、31、32、33、51、52、53:Y分岐導波路
111、112:導波路
13:結合部
20、20A、20B、20C、20-1~20-7:位相シフタ
21:ヒータ
22:接地
23:電流制御部
91:光送信器
92:光ユニタリ変換器
93:モード合波器
94:数モード光ファイバ
95:モード分波器
96:光ユニタリ変換器
97:光受信部
971:コヒーレント受信機
972:局部発振光源
973:信号処理部(DSP)
10, 10-1 to 10-7:
Claims (4)
前記パワー分配器は、平行に配置された2本の導波路が一端で近接する2×1ポートのY分岐導波路を2個備え、
2個の前記Y分岐導波路の1ポート同士が2モード導波路で接続されている、
光ユニタリ変換器。 N (N-1)/2 power dividers and N (N+1)/2 phase shifters for N input waveguides;
The power divider comprises two 2×1 port Y branch waveguides in which two waveguides arranged in parallel are adjacent at one end,
1 ports of the two Y-branch waveguides are connected to each other by a 2-mode waveguide,
Optical unitary converter.
請求項1に記載の光ユニタリ変換器。 The phase shifter is characterized in that the waveguide width gradually expands toward the center of the phase shifter,
2. An optical unitary converter as claimed in claim 1.
請求項1又は2に記載の光ユニタリ変換器。 characterized by comprising a heater that changes the amount of phase change in the phase shifter,
3. An optical unitary converter according to claim 1 or 2.
前記光送信器からの信号光を受信するM個(MはN以上の整数)の光受信器と、
前記光送信器と前記光受信器との間を接続する光ファイバと、
を備える光伝送システムであって、
各光送信器から送信されたN個の信号光を変換する、請求項1から3のいずれかに記載の送信側の光ユニタリ変換器と、
前記光ファイバを伝搬されたN個の信号光を、送信側の光ユニタリ変換器の逆行列で変換する、請求項1から3のいずれかに記載の受信側の光ユニタリ変換器と、
を具備することを特徴とする光伝送システム。 N optical transmitters (N is an integer equal to or greater than 2) that transmit signal light;
M (M is an integer equal to or greater than N) optical receivers that receive signal light from the optical transmitter;
an optical fiber connecting between the optical transmitter and the optical receiver;
An optical transmission system comprising
4. The transmission-side optical unitary converter according to any one of claims 1 to 3, which converts N signal lights transmitted from each optical transmitter;
4. The receiving side optical unitary converter according to any one of claims 1 to 3, which converts the N signal lights propagated through the optical fiber with an inverse matrix of the transmitting side optical unitary converter;
An optical transmission system comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021126982A JP2023021851A (en) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | Optical unitary converter and optical transfer system |
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2021
- 2021-08-02 JP JP2021126982A patent/JP2023021851A/en active Pending
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