JP5315500B2

JP5315500B2 - 偏光レベル差調整装置

Info

Publication number: JP5315500B2
Application number: JP2012034773A
Authority: JP
Inventors: 直之女鹿田; 純横山
Original assignee: Santec Corp
Current assignee: Santec Corp
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: JP2013172285A

Description

本発明は伝送路を通過する２つの直交した偏光成分のレベル差を調整するための偏光レベル差調整装置に関するものである。

近年通信データ量の増大に伴い、次世代通信システムとして偏波多重と４層位相変調などを用いたデジタルコヒーレント伝送方式が提案されている。デジタルコヒーレント通信では、位相変調された２つの直交した偏光成分の光が合波され、シングルモードの光ファイバから成る１つの伝送路で伝送される。

森田逸郎「100Gbit/s長距離光伝送技術の最新動向」，オプトニューズ Vol.6, No.1（2011年5月18日）

しかしながらデジタルコヒーレント伝送方式において、光送信モジュールで２つの直交した偏光成分の光を一旦合成した後は、伝送中にそれらの偏光成分のレベル差を調整することができない。しかし光送信モジュールで完全にはレベル差を調整できないため、光送信モジュールの後段で２つの直交した偏光成分のレベル差を出来るだけ小さくしておくことが好ましい。

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、２つの直交した偏光成分の光を光送信モジュールの後段でレベル差を調整することができる偏光レベル差調整装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の偏光レベル差調整装置は、直交する２つの偏光成分の光を偏光方向を保持しつつ通過させる入射側の第１の光ファイバを具備し、ガラスと空気との間の光の通過に伴う光の入射角に応じて２つの直交した偏光成分の損失差に基づいて２つの直交した偏光成分のレベル差を調整するものである。

この課題を解決するために、本発明の偏光レベル差調整装置は、直交する２つの偏光成分の光を偏光方向を保持しつつ通過させる入射側の偏波保持型の第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバからの光が入射され、いずれか一方の偏光成分の偏光方向を中心として回動させるように光軸に対して傾けて配置された平行平板ガラスと、前記平行平板ガラスからの出射光を伝送する第２の光ファイバと、を具備し、前記平行平板ガラスへの入射及び前記平行平板ガラスからの出射に伴う入射角と出射角に応じて２つの直交した偏光成分の損失差に基づいて、前記第２の光ファイバを通過する２つの直交した偏光成分の光のレベル差を調整するものである。

この課題を解決するために、本発明の偏光レベル差調整装置は、直交する２つの偏光成分の光を偏光方向を保持しつつ通過させる入射側の偏波保持型の第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバからの出射光を伝送する第２の光ファイバと、を具備し、前記第１の光ファイバの出射面及び第２の光ファイバの入射面の少なくとも一方を偏波面保持方向又はこれと垂直な軸に沿って斜め方向に切断することにより、切断した角度に応じて２つの直交した偏光成分の損失差に基づいて前記第２の光ファイバを通過する２つの直交した偏光成分の光のレベル差を調整するものである。

ここで前記出射側の第２の光ファイバは、偏波保持型の光ファイバとしてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、比較的簡単な構成で光ファイバを通過する２つの直交した偏光成分のレベル差を調整することができる。これによって光送信モジュール出射時における２つの直交した偏光成分のレベル差に起因する伝送品質劣化を防止することができるという効果が得られる。

図１は本発明の第１の実施の形態による偏光レベル差調整装置の構成を示す図である。図２Ａは本実施の形態の光ファイバ１２の出射面の断面を示す斜視図である。図２Ｂは本実施の形態の光ファイバ１２の出射面の断面を示す斜視図である。図３Ａはガラスと空気との間の光の通過に伴う光の入射角（出射角）に対する２つの直交した偏光成分の挿入損失を示すグラフである。図３Ｂはガラスと空気との間の光の通過に伴う光の入射角（出射角）に対する２つの直交した偏光成分のレベル差を示すグラフである。図４Ａは本発明の第２の実施の形態による偏光レベル差調整装置の構成の第１例を示す図である。図４Ｂは本発明の第２の実施の形態による偏光レベル差調整装置の構成の第２例を示す図である。図４Ｃは本発明の第２の実施の形態による偏光レベル差調整装置の構成の第３例を示す図である。図５Ａは第２の実施の形態による偏光レベル差調整装置の光ファイバの切断面の一例を示す斜視図である。図５Ｂは第２の実施の形態による偏光レベル差調整装置の光ファイバの切断面の他の例を示す斜視図である。

図１は本発明の第１の実施の形態による偏光レベル差調整装置の構成を示す図である。本図において、光送信モジュール１１はコヒーレント伝送方式による光送信モジュールであって、２つの直交した偏光成分を合波した光信号を出力するものである。光送信モジュール１１からの２つの直交した偏光成分は、そのレベルを維持しつつ偏波保持型のシングルモードの第１の光ファイバ１２から出射される。ここで本実施の形態では、偏波保持型の第１の光ファイバ１２としてＰＡＮＤＡファイバを用いるが、他の形式の偏波保持光ファイバであってもよい。図２Ａ又は図２Ｂに斜視図を示すように、ＰＡＮＤＡファイバはコア１２ａの側方に一対の応力付与部１２ｂ，１２ｃを設け、コア１２ａに非軸対称な応力を与え、夫々他方の偏波モードからへの結合を抑制する構造の光ファイバである。光送信モジュール１１から出射される２つの直交した偏光成分の光は、第１の光ファイバ１２の偏波保持の方向、即ちfast軸、slow軸に合わせて入射される。図１には記号でfast軸及びslow軸を示しており、fast軸はｘ軸、slow軸はｙ軸に一致しているものとする。図２Ａは第１の光ファイバ１２の出射面を示す斜視図である。

さてこの光ファイバ１２の出射側には、コリメートレンズ１３が設けられる。コリメートレンズ１３は出射光を平行な光ビームとするものであり、その光軸上には平行平板ガラス１４が設けられる。平行平板ガラス１４は例えば石英ガラスなど任意の平行平板ガラス１４を用い、屈折率を１．５とする。ここでコリメートレンズ１３からの光軸をｚ軸に平行な軸とすると、偏波保持方向であるｙ軸を中心として平行平板ガラス１４を傾けて平行平板ガラス１４を配置する。平行平板ガラス１４に入射角θで入射した光は他方の面で再び屈折し、出射角は入射角と同一となって入射ビームと平行に出射し、集光レンズ１５を介して偏波保持型のシングルモードの第２の光ファイバ１６に入射される。ここで本実施の形態では第２の光ファイバ１６もＰＡＮＤＡファイバを用いるが、他の形式の偏波保持光ファイバであってもよい。この第２の光ファイバ１６の他端には伝送路１７が接続されている。

ここで光送信モジュール１１からの２つの直交した偏光成分が、例えばfast軸の偏光成分のレベルが低く、slow軸の偏光成分とのレベルの差が１．０ｄＢとすると、slow軸の偏光成分をfast軸の偏光成分よりも１ｄＢ減衰させることで各成分のレベルを同一にすることができる。さて図３Ａに示すように、入射面に垂直な偏光成分、即ちｓ偏光成分と、入射面に平行な偏光成分、即ちｐ偏光成分とでは入射角θに対して挿入損失が異なる。従って図３Ｂに示すように挿入損失の差が生じ、入射角θに対応して図３Ｂに示すようにレベルの差が徐々に大きくなる。この実施の形態では、平行平板ガラス１４に入射する際、及び出射する際に、夫々同一の損失が生じる。従って夫々光ファイバ１２から出射されるfast軸の偏光成分とslow軸の偏光成分のレベル差が１．０ｄＢとすると、図３Ｂに示すように入射角に対するレベル差が０．５ｄＢとなる角度、例えば入射角θを５０°として設定する。こうすれば平行平板ガラス１４への入射、及び平行平板ガラス１４からの出射、即ち２回の透過でレベル差１．０ｄＢを実現することができる。この入射角θは調整する必要があるレベル差に応じて適宜選択することはいうまでもない。尚平行平板ガラス１４を傾ける角度は３０〜７５°が実用的な範囲となる。

尚前述した例では、slow軸の偏光成分の減衰量を大きくするために図２Ａに示すような出射面としている。これに対してfast軸の偏光成分の減衰量を大きくするためには、光ファイバ１２を９０°回転させる。そうすればその出射面を図２Ｂに示すようにfast軸、slow軸が夫々ｙ軸，ｘ軸となる。そして光ファイバ１２からの出射光を平行平板ガラス１４に向けて出射する。こうすればfast軸の偏波成分をslow軸の偏光成分より大きく減衰させることができる。又fast軸の偏光成分の減衰量を大きくするためには、平行平板ガラス１４をｚ軸に沿って９０°回転させるようにしてもよい。
又前述した例では、平行平板ガラス１４を１枚用いているが、２枚以上用いてもよい。

次に本発明の第２の実施の形態による偏光レベル差調整装置について、図４Ａ〜図４Ｃを用いて説明する。図４Ａに示すように光送信モジュール１１からの出力は偏波保持型のシングルモードの第１の光ファイバ２１に導かれる。この第１の光ファイバ２１は光ファイバ１２と同じく、コア２１ａ、応力付与部２１ｂ，２１ｃを有するＰＡＮＤＡファイバとする。光送信モジュール１１から出射される２つの直交した偏光成分の光は光ファイバ２１の偏波保持の方向に合わせて入射される。さてこの実施の形態では、図４Ａに示すように光ファイバ２１の出射側の先端部分が斜め方向に切断されている。この切断方向は図５Ａに斜視図を示すように、光ファイバ２１の応力付与部２１ｂ，２１ｃを結ぶｙ軸方向、即ちslow軸に沿って斜めに傾けて切断したものである。そしてレンズ２２を介して出射側の偏波保持型のシングルモードの第２の光ファイバ２３に光が入射される。第２の光ファイバ２３も同様にして同一角度で切断し、切断方向を第１の光ファイバ２１の切断方向と同じ方向に配置するものとする。ここで本実施の形態では光ファイバ２３にもＰＡＮＤＡファイバを用いるが、他の形式の偏波保持光ファイバであってもよい。この光ファイバ２３の他端には伝送路１７が接続されている。

さて光送信モジュール１１より第１の光ファイバ２１に光を入射すると、出射端より光が出射される。このとき光の出射時にはガラス材であるコアから空気へ出射されるが、斜め方向の切断によって生じる光の出射角をθとすると、図３Ａ，図３Ｂに示した入射角θと挿入損失との関係がそのまま成り立っている。これにより光ファイバ２１から光が出射する際に偏光成分に応じて損失が異なり、その切断角度を適宜変化させることによってレベル差を変化させることができる。従って夫々光ファイバ２１を通過するfast軸の偏光成分とslow軸の偏光成分のレベル差が１．０ｄＢとすると、図３Ｂに示すように入射角に対する損失差が０．５ｄＢとなる角度、例えば出射角θを５０°として設定する。こうすれば光ファイバ２１からの出射及び光ファイバ２３への入射、即ち２回の透過でレベル差１．０ｄＢを実現することができる。この出射角θは調整する必要があるレベル差に応じて適宜選択することはいうまでもない。尚光ファイバ２１，２３を切断する角度は３０〜７５°が実用的な範囲となる。この実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、光ファイバ２１からの出射及び光ファイバ２３への入射によりレベル差を調整することができる。

この実施の形態では、第２の光ファイバ２３は切断面の角度を第１の光ファイバ２１の傾斜角度と同一としているが、必ずしも同一とする必要はない。傾斜角度が同一でなければレベル差は２回の入出射光のレベル差の合計値となる。

又この実施の形態の第１例では図４Ａに示すように第１，第２の光ファイバ２１，２３は斜めに切断するようにしているが、図４Ｂに第２の例を示すように、第１の光ファイバ２１の切断面をｚ軸に垂直とし、第２の光ファイバ２３の入射面のみを斜め方向に切断するようにしてもよい。図４Ｃに第３の例を示すように、第１の光ファイバ２１の出射面のみを斜め方向に切断し、光ファイバ２３の入射面をｚ軸に垂直に切断するようにしてもよい。

又前述した例ではslow軸の偏光成分の減衰量を大きくするために図５Ａに示すように、光ファイバ２１の応力付与部２１ｂ，２１ｃを結ぶｙ軸方向に沿って斜めに傾けて切断している。これに対してfast軸の偏光成分の減衰量を大きくするためには、図５Ｂに示すように光ファイバ２１の応力付与部２１ｂ，２１ｃを結ぶｙ軸方向と垂直なｘ軸方向に沿って斜めに傾けて切断する。光ファイバ２３についても同様に９０°回転させて切断する。そして光ファイバ２１からの出射光をレンズ２２を介して光ファイバ２３に入射する。こうすればfast軸の偏波成分をslow軸の偏光成分より大きく減衰させることができる。
又前述した例では、レンズ２２を介して光ファイバ２３に光が入射されているが、レンズ２２を介さず直接光ファイバ２３に光を入射させてもよい。

更に前述した各実施の形態では、出射側の第２の光ファイバも入射側と同一の偏波保持型の光ファイバとしているが、出射側では必ずしも偏波保持型の光ファイバとする必要がなく、通常のシングルモードファイバであってもよい。

本発明は偏波多重の光通信において光ファイバを通過する２つの直交した偏光成分のレベル差を調整することができ、デジタルコヒーレント伝送方式による偏波多重の光通信に好適に使用することができる。

１１光送信モジュール
１２，２１第１の光ファイバ
１２ａ，２１ａコア
１２ｂ，１２ｃ，２１ｂ，２１ｃ応力付与部
１３コリメートレンズ
１４平行平板ガラス
１６，２３第２の光ファイバ
１７伝送路
２２集光レンズ

Claims

直交する２つの偏光成分の光を偏光方向を保持しつつ通過させる入射側の偏波保持型の第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバからの光が入射され、いずれか一方の偏光成分の偏光方向を中心として回動させるように光軸に対して傾けて配置された少なくとも１枚の平行平板ガラスと、
前記平行平板ガラスからの出射光を伝送する第２の光ファイバと、を具備し、
前記平行平板ガラスへの入射及び前記平行平板ガラスからの出射に伴う入射角と出射角に応じて２つの直交した偏光成分の損失差に基づいて、前記第２の光ファイバを通過する２つの直交した偏光成分の光のレベル差を調整する偏光レベル差調整装置。
直交する２つの偏光成分の光を偏光方向を保持しつつ通過させる入射側の偏波保持型の第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバからの出射光を伝送する第２の光ファイバと、を具備し、
前記第１の光ファイバの出射面及び第２の光ファイバの入射面の少なくとも一方を偏波面保持方向又はこれと垂直な軸に沿って斜め方向に切断することにより、切断した角度に応じて２つの直交した偏光成分の損失差に基づいて前記第２の光ファイバを通過する２つの直交した偏光成分の光のレベル差を調整する偏光レベル差調整装置。
前記出射側の第２の光ファイバは、偏波保持型の光ファイバである請求項１又は２記載の偏光レベル差調整装置。