JP4082475B2 - 光ファイバ遠隔伝送設備のための構成要素 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ遠隔伝送設備( teletransmission installations )のための構成要素(特に光ファイバ波長マルチプレクサ−デマルチプレクサ( optic fiber wavelength multiplexer-demultiplexer ))に関する。前記光ファイバの波長マルチプレクサ−デマルチプレクサは、光ファイバの波長マルチプレクサ及びデマルチプレクサとして使用できるもの、或いは光ファイバの波長マルチプレクサとして又は光ファイバの波長デマルチプレクサとして使用できるものを包含する。
【0002】
【従来の技術】
このようなマルチプレクサ−デマルチプレクサが、フランス特許FR−2,543,768号、2,519,148号、2,479,981号、2,496,260号及びヨーロッパ特許EP−0.196,963号に記載され、次第に完成に近づいていることは、既に公知である。
【0003】
光ファイバマルチプレクサ−デマルチプレクサとは、入力及び出力光波が光ファイバを介して伝播する装置を意味する。また光ファイバマルチプレクサ−デマルチプレクサは、光ファイバマルチプレクサ及びデマルチブレクサとして使用できる装置、或いは光ファイバマルチプレクサとして使用できる装置又はデマルチプレクサとして使用できる装置を包含する。
本発明は、空間的に別個の光ファイバによって伝播され、夫々特定の波長を有する可変の数の入力光束が異なる数の出力ファイバに向けられている光ファイバルーター(optical fiber router)にも関する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
これらの種々の装置においては、分散システムが出力ファイバと入力ファイバとの間で所与の波長を接続する役目を果たしている。
したがって、勿論、一定のスペクトル幅Δλによってチャンネルが規定されている。
このマルチプレクサ−デマルチプレクサ又はルーターの作動は、多数のチャンネルを、同時に操作することができなければならず、また、波長λに集中する、該チャンネルの夫々は、漏話を回避しながら、できるだけ広いスペクトル幅Δλを示さなければならない。
【0005】
漏話は、チャンネルから生じるエネルギーの一部が隣接するチャンネルのエネルギーと混合する場合に生じる。周知のように、この漏話は通信を阻害し、漏話の多い装置は実用上使用できない。
説明を簡単にするために、本発明の装置をマルチプレクサ−デマルチプレクサと呼ぶが、実際には、マルチプレクサ、デマルチプレクサ又はルーターについて述べる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の目的は、改良された性質を有し、また、うまくチャンネルを分離しつつそれぞれのスペクトル幅を拡大する、マルチプレクサ−デマルチプレクサを提供することにある。
この目的を達成するために、本発明によれば、必要なスペクトル幅を広げることが可能なインデックス変化を有する入力又は出力用光ファイバ、できれば入力及び出力用光ファイバを提供することが示唆されている。
【0007】
この観点から、本発明は、分散システムと、少なくとも一つの入力ファイバと、少なくとも一つの出力ファイバとを具えた光ファイバ波長マルチプレクサ−デマルチプレクサに関するものであり、前記出力ファイバは、コア及び光シース(optic sheath)(クラッディング)を有している。
本発明によれば、出力及び/又は入力ファイバは、コアとシースの間に配置された中間リングを有しており、この中間リングの光学インデックス(屈折率等)(optic index:indice optique)は、シースの光学インデックスよりも大きい。
【0008】
【発明の実施の形態】
種々の実施例によれば、それぞれが独自の利点を有する。
−前記ファイバがコアと中間リングの間に絶縁リングを具えており、該絶縁リングの光学インデックスは中間リングの光学インデックスよりも小さい。
−前記ファイバの半径に関する、コアのインデックスの変化が、中心から直線的に減少している。
−前記ファイバの半径に関する、コアのインデックスの変化が、コアから最初は直線的に増加し、次いで直線的に減少している。
−前記ファイバの半径に関する、コアのインデックスの変化が、コアから最初は値n1に等しくて、一定であり、次いで値n2>n1において一定であり、この変化がリングを形成している。
−前記ファイバの半径に関する、コアのインデックスの変化が、コアから順次に複数のリングを形成している。
【0009】
本発明を、添付の図面を参照して詳しく説明する。
図1は、先行技術のネットワーク波長マルチプレクサ(network wavelengthmultiplexer)で使用されている単モードのファイバのインデックスプロフィール(index profile)を示す。
図2は、図1の光ファイバを用いて、先行技術により得られたチャンネルのインデックスプロフィールを示す。
図3は、図1の光ファイバによって行われた先行技術のマルチプレクサの伝達関数(transfer function)を示す。
図4は、本発明で使用される単モード光ファイバのインデックスプロフィールの第1例を示す。
図5は、図4の光ファイバを用いて本発明により得られたチャンネルのインデックスプロフィールを示す。
図6は、図4の光ファイバによって行われた本発明のマルチプレクサの伝達関数を示す。
図7は、本発明で使用される単モード光ファイバのインデックスプロフィールの第2例を示す。
図8は、図7の光ファイバを用いて本発明により得られたチャンネルのインデックスプロフィールを示す。
図9は、図7の光ファイバによって得られた本発明のマルチプレクサの伝達関数を示す。
図10は、本発明で使用される単モード光ファイバのインデックスプロフィールの第3例を示す。
図11は、図10の光ファイバを用いて本発明により得られたチャンネルのインデックスプロフィールを示す。
図12は、図10の光ファイバによって行われた本発明のマルチプレクサの伝達関数を示す。
図13は、本発明を適用した従来のネットワークのデマルチプレクサの一例である。
図14は、本発明を適用した、シリコン基板上の集積ネットワークのマルチプレクサの一例である。
図15は、本発明を適用した集積マルチプレクサの一例である。
図16は、本発明で使用される単モード光ファイバのインデックスプロフィールの第4例を示す。
【0010】
図1〜3は、先行技術の分散エレメントによる伝送装置の作用を示すためのものである。
単モードファイバは中心0からインデックス分布を有し、ファイバのコアのインデックスはn1であり、ファイバの光シース(即ちクラッディング)のインデックスはn0である。
【0011】
図1に示すようなインデックスプロフィールを有するファイバは、分散エレメントによって互いに分離された入力ファイバと出力ファイバとの間で、図2に示すような波長λ0に中心があってほぼガウス曲線形状を有し、また中間高さの幅Δλ0を有する波長伝達関数を生じることが判っている。
【0012】
マルチプレクサ又はデマルチプレクサの場合には、複数のファイバ、例えば、出力ファイバは入力ファイバと連携し、図3に示す全装置の通過帯域は、図2に示すような形の多数の基本通過帯域で構成されている。各中心波長λ1、λ2、・・・、λnの間の距離は、隣り合うファイバのコアの機械的な隣接可能性によって限定されるが、この限定は、コア、光シース(クラッディング)及び機械的シース(コーティング)で構成されているファイバの機械的間隔の必要性によるものである。
【0013】
図4には、本発明の第1実施例におけるファイバの半径rに関する該ファイバのインデックスプロフィールが示されている。中心0を始点として、このインデックスnは、値n1から直線的に減少して半径a1に達して値n2まで下がり、半径a2に達するまでは一定値n2に保たれ、次いでa2とa3の間で一定の値n3になり、次いで、クラッディングのインデックスである一定値n4になる。
【0014】
このようなファイバは、図5に示すような基本的伝達関数を生じる。これの中間高さの幅Δλ0は、図2に示された従来のファイバのそれよりもはるかに大きくなっている。これによって、図6に示すようなマルチプレクサの伝達関数が得られるが、これは図3に示された先行技術のシステムのものよりも改善されている。
【0015】
これらのパラメーターの好ましい値は次の通りである。
n1=1.450
n2=1.444
n3=1.448
n4=1.444
a1=10.5μm
a2=21μm
a3=26μm
一般に、この実施例においては、インデックスは、
(n1−n4)/n4、(n2−n4)/n4及び(n3−n4)/n4であり、それぞれは2×10−3(2.10−3)より小さい。
【0016】
ファイバのインデックス分布が図7に示されている別の実施例によれば、中心におけるその値n1は比較的小さく、半径a1まではその値が維持され、半径a1とa2の間ではインデックスはn2になり、a2とa3の間で再びn1となり、そしてa3とa4の間でn3となる。
【0017】
これらのパラメーターの好ましい値は次の通りである。
n1=1.447
n2=1.451
n3=1.444
n4=1.448
n5=1.444
a1=12μm
a2=14μm
a3=22μm
a4=27μm
【0018】
図10に示す第3実施例によれば、中心から出発するまで、インデックスは先ず中心の値n1であり、直線的に徐々に増加して半径r=a1に達すると値n2になり、次にインデックスはn3に等しくなり、それから半径r=a2とr=a3の間で構成された中間リングは、リングを限定し、該リングにおいて、ファイバのインデックスはn4であり、光シース(クラッディング)のインデックスはn3に等しい。
【0019】
これらのパラメーターの好ましい値は次の通りである。
n1=1.460
n2=1.464
n3=1.454
n4=1.444
a1=10μ
a2=13μm
a3=16μm
a4=19μm
【0020】
図16に示す第4実施例によれば、中心におけるインデックスの値n1は、比較的小さく、インデックスは、半径a1に達するまでn1に等しいままである。半径a1とa2の間でインデックスはn2であり、次いでa2とa3の間でn3に等しくなり、半径がa3を越えるとn4になる。これらの値n2、n3及びn4は順に減少している。
これらの種々のファイバを種々のマルチプレクサ−デマルチプレクサ装置に適用することができる。
【0021】
図13はネットワーク装置1を示し、入力ファイバ2が多重化された光束を該装置に供給し、出力ファイバコウム(fiber comb)3が各波長毎に分割された光束を提供する。
これらのファイバ3の端末は、凹面鏡4のほぼ焦点にあるネットワーク1の中心に置かれている。ネットワーク1と鏡4との間の空間5は、必要に応じて、このシステムの特性を改善することのできる種々の光部品(optic components)を収容している。
【0022】
この装置において、前述し、また、図4、7、10に示したものに対応するファイバコーム3の各ファイバのプロフィールは、このデマルチプレクサに、図6、9、12に示すような伝達関数を与える。
本発明のマルチプレクサ−デマルチプレクサの分散エレメントは、図14に示すような光集積ネットワーク(integrated optic network)であってもよい。
入力ファイバ6と出力ファイバコウム7は、シリコン基板9に実装された集積ネットワーク8に接続されている。
【0023】
また、ここでも、図4、7、10に示されたファイバのインデックスプロフィールは、前述の伝達関数を与える。
本発明は、また、図15に示すような集積マルチプレクサ又はルーターn×nに適用され、ここで、入力ファイバ10は、光ネットワート14を経て出力用星形スイッチ13に接続された入力用星形スイッチ12に供給し、出力用星形スイッチ自体は集積された一組の出力ファイバ11と連携している。
また、ここでも、図4、7、10に示したファイバのインデックスプロフィールは、前述の伝達関数を与える。
【0024】
一般的に言えば、ファイバの種々のインデックスプロフィールを本発明に利用することが可能である。ジ.ペ.ロード(J.P.LAUDE)が、1992年にマソン(Masson)出版社から発行された自著「波長の多重化」1992(ISBN 2−225−82755−9)の中で述べている単モード(monomode)のファイバ中の光波の伝播の理論は、他の著者によって書かれた複数の科学論文の基準となっており、これによって所与のプロフィールに対するファイバの等価半径を計算することが可能である。等価半径/実際半径の比が高いほど、マルチプレクサ−デマルチプレクサの性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】先行技術のネットワーク波長マルチプレクサで使用されている単一モードのファイバのインデックスプロフィールを示す。
【図2】図1の光ファイバを用いて先行技術によって得られたチャンネルのインデックスプロフィールを示す。
【図3】図1の光ファイバによって得られた先行技術のマルチプレクサの伝達関数を示す。
【図4】本発明で使用される単モード光ファイバのインデックスプロフィールの第1例を示す。
【図5】図4の光ファイバを用いて本発明によって得られたチャンネルのインデックスプロフィールを示す。
【図6】図4の光ファイバによって得られた本発明のマルチプレクサの伝達関数を示す。
【図7】本発明で使用される単モード光ファイバのインデックスプロフィールの第2例を示す。
【図8】図7の光ファイバを用いて本発明によって得られたチャンネルのインデックスプロフィールを示す。
【図9】図7の光ファイバによって得られた本発明のマルチプレクサの伝達関数を示す。
【図10】本発明で使用される単モード光ファイバのインデックスプロフィールの第3例を示す。
【図11】図10の光ファイバを用いて本発明によって得られたチャンネルのインデックスプロフィールを示す。
【図12】図10の光ファイバによって得られた本発明のマルチプレクサの伝達関数を示す。
【図13】本発明を適用した従来型のネットワークデマルチプレクサの一例である。
【図14】本発明を適用した、シリコン基板上の集積ネットワークマルチプレクサの一例である。
【図15】本発明を適用した集積マルチプレクサの一例である。
【図16】本発明で使用される単モード光ファイバのインデックスプロフィールの第4例を示す。
【符号の説明】
1 ネットワーク装置
2、6、10 入力ファイバ
3、7、11 出力ファイバコウム
4 凹面鏡
5 空間
8 集積ネットワーク
9 シリコン基板
12 入力用星形スイッチ
13 出力用星形スイッチ
14 光ネットワーク
r 半径
λ0、λ1、λ2、・・λn中心波長
Δλ0 中間高さの幅
n0 ファイバの光シースのインデックス
n1、n2、n3、n4、n5 インデックス
a1、a2、a3、a4 半径rの値
Claims (6)
- 分散システムを有する光ファイバ波長装置、
少なくとも一つの入力ファイバ、
少なくとも一つの出力ファイバを備え、
これらの少なくとも一つの入力ファイバと出力ファイバが、半径方向に変化する光学インデックスを有するコアを備えており、
前記分散システムが、出力ファイバと入力ファイバとの間で所与の波長を接続する作用をし、
前記ファイバのそれぞれが、コアおよび光シースを備えており、
前記光ファイバ波長装置が、マルチプレクサ、デマルチプレクサおよびルーターのいずれかである
光ファイバ遠隔伝送設備のための構成要素において、
前記コアの半径方向の光学インデックスの変化が、前記ファイバの全長さにわたって断面で一定であり、
半径方向に変化する光学インデックスを有するコアを有する前記入力ファイバおよび出力ファイバの少なくとも一方が、数個の連続するリングを有しており、これらのリングは、前記コアと光シースの間に配置された中間リングを備えており、この中間リングは、前記光シースの光学インデックスより大きな光学インデックスを有している
ことを特徴とする光ファイバ遠隔伝送設備のための構成要素。 - 前記入力ファイバおよび出力ファイバの前記の少なくとも一方が、前記コアと中間リングとの間に絶縁リングを有し、前記絶縁リングの光学インデックスが前記中間リングの光学インデックスよりも低いことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ遠隔伝送設備のための構成要素。
- 前記出力ファイバのコアの半径方向の光学インデックスの変化が、中心から直線的に減少していることを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバ遠隔伝送設備のための構成要素。
- 前記出力ファイバのコアの半径方向の光学インデックスの変化が、コアから最初は直線的に増加し、次に直線的に減少していることを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバ遠隔伝送設備のための構成要素。
- 前記出力ファイバのコアの半径方向の光学インデックスの変化が、コアから、最初に、値n1に等しく一定であり、次に、値n2>n1において一定であり、この変化によってリングが形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバ遠隔伝送設備のための構成要素。
- 前記出力ファイバのコアの半径方向の光学インデックスの変化が、該コアから、複数の順次のリングを形成していることを特徴とする請求項5に記載の光ファイバ遠隔伝送設備のための構成要素。
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