JP5448510B2

JP5448510B2 - 光信号伝送システム及び方法

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Publication number: JP5448510B2
Application number: JP2009062539A
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Inventors: 康博小池
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Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2014-03-19
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Description

本発明は、電気信号を光信号に変換する可干渉性光源、前記光信号を電気信号に変換する光受信器、及び前記光送信器からの前記光信号を前記光受信器に伝送するマルチモード光ファイバを用いた光信号伝送システム及び方法に関する。

大容量の情報を伝送する伝送媒体として光ファイバが知られている。光ファイバは、屋内や構内などの短距離の光通信から、国間や都市間を結ぶ長距離の光通信まで広く用いられている。

光ファイバは、その構成材料としては、石英などを主成分とするガラス材料（ガラスファイバ）がこれまで主に用いられてきている。一方、屈折率を径方向で中央に向かうに従い次第に高くなるようにしたグレイデットインデックス型（ＧＩ型）のプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）も本発明者によって開発されている（特許文献１）。

ＧＩ型ＰＯＦはプラスチックのみから構成されているため、伝送損失が石英系と比較してやや大きいという短所を有するものの、良好な可撓性を有し、軽量で加工性が良いこと、石英系光ファイバよりも口径の大きいファイバとして製造し易く、低コストに製造可能である長所を有するため、伝送損失の大きさが問題とならない程度の短距離用、例えば屋内や構内などの光通信に用いられる。

光ファイバは透明材料からなる円柱状のコアと、コアの周囲にあり、コアの屈折率よりもやや低い屈折率を持つクラッドとから構成される。光ファイバに入射した光のうち、コアとクラッドとの屈折率差で決まる臨界角以内の伝搬角をもつモード（光ファイバ内を伝搬する光の経路）のみがコア内に閉じ込められて伝搬する。光ファイバはその構造から、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）とマルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）に大別される。ＳＭＦは、コア径が数μｍと非常に細く、最低次のモードの光のみが伝搬する。このため、ＳＭＦは高速伝送が可能である反面、光部品とそのアセンブリに高い組立精度が要求される。ＭＭＦは複数のモードが伝搬するものをいう。

ＭＭＦはさらに、ステップインデックス（ＳＩ）型とグレイデットインデックス（ＧＩ）型とに分類される。ＳＩ型光ファイバは、均一な屈折率を持つコアとクラッドとの界面のみで屈折率が不連続に変わるものであり、コアとクラッドの境界面で全反射する光のモードが伝搬する。この際に、斜めに入射した光は中央を真っ直ぐ進む光よりも長い距離を進み、到達時間が長くなることになり、長距離伝送後に光信号の波形が崩れてしまうため、通信特性はやや劣る。ＧＩ型光ファイバは、屈折率分布型とも呼ばれ、コアの屈折率が半径方向に対して二次関数的に連続変化し、且つ中央に向かうに従い屈折率が次第に高くなっている。媒質中の光の速度は屈折率に反比例するため、光の速度は中心から離れるに従い次第に速くなる。これにより、斜めに進む光と直進する光とが一端から他端までに到達する速度は同じになり、伝送される光波形が崩れにくいため、高速伝送が可能である。

上記のようなＧＩ型のＰＯＦをＭＭＦとして用いる場合には、可干渉性（コヒーレント）な光源であるレーザダイオード（ＬＤ）あるいは面発光レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）との組み合わせで使用すると、ＭＭＦ内の複数の伝搬モードが互いに干渉することにより、スペックルパターンと呼ばれる干渉模様が発生する。このパターンは、光ファイバの結合状態や曲げ・振動などの僅かな変化により変動するため、その変動が受光素子上での光強度変動として現れ、光信号に対し雑音（スペックル雑音）となり、光伝送システムのＳ／Ｎ比が低下するという問題がある。

上記スペックル雑音の抑制方法としては、ＳＭＦと分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）との組み合わせによるアナログ光信号伝送システムを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、ＤＦＢ−ＬＤは高価であり、またＳＭＦのコア径は数μｍと非常に小さいため、結合に高い精度が要求され、部材や組立工程のコストが高くなる。

また、スペックル雑音の発生を防ぐために、低干渉性光源であるＬＥＤを用いる方法がある。しかしながら、このようなＬＥＤの応答速度はせいぜい１００ＭＨｚであり、数ＧＨｚの応答速度を持つＬＤ等と比較して、応答速度が大幅に遅いため、高速な変調ができないという欠点がある。

スペックル雑音の発生を防ぐために、長さが互いに異なる複数の光ファイバを束状にした光部品を用いることにより、光の可干渉性を低減させることも行われている（例えば特許文献３，４参照）。しかしながら、この場合には、多数の光ファイバを長さを変えて束ねる必要があり、製造コストが上昇してしまうという欠点がある。

また、スペックル雑音の発生を防ぐために、光導波路に微粒子を混入させ、光の可干渉性を低減させることが考えられる。しかし、この場合には、散乱による可干渉性の解消には進行方向が変わる必要があり、損失増加など伝送特性劣化の原因になるという問題がある。なお、特許文献５は、ＧＩ型のＰＯＦを使用したアナログ伝送の先行技術であるが、この特許文献５では、プラスチック光ファイバのコア径が大きく伝送モード数が多いためモード雑音が少ない旨の記述があるが、その原因については書かれていない。また、特許文献６には、プラスチック光ファイバが可撓性に優れ且つコア径が大きいことの他に、「ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）で形成された光ファイバがアナログ信号の伝送に好適であることが判明した」旨記載されているが、好適であることの具体的説明及びその原因については言及していない。

特許第３３３２９２２号公報特開昭６３−２１８９０９号公報特開平１１−２２３７９５号公報特開２００７−１９３１０８号公報特開２００５−３１８５３２号公報特開２００４−２６６６６３号公報

以上のように、スペックル雑音を除去するためには、装置構成が大掛かりになってコスト上昇となり、簡単には導入することが困難であるという問題がある。また、光散乱により可干渉性を解消しようとすると、伝送特性が劣化するという新たな問題が発生する。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、伝送特性が劣化することなく、簡単な構成でスペックル雑音を低減することができるようにした光信号伝送システム及び方法を提供することを目的とする。また、本発明は、高複屈折光導波路の複屈折に起因する偏波成分間の位相差発生及びモード変換により、伝搬光の可干渉性を低減させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、電気信号を光信号に変換する可干渉性光源を有する光送信器と、前記光信号を電気信号に変換する光受信器と、前記光送信器及び前記光受信器に接続され、前記光送信器からの前記光信号を前記光受信器に伝送するマルチモード光ファイバとを有する光信号伝送システムにおいて、前記可干渉性光源と前記光ファイバとの間に、常光線に対する屈折率ｎ１と異常光線に対する屈折率ｎ２との差｜ｎ１−ｎ２｜が少なくとも１０ ^−６の複屈折をもつ高複屈折導波路を有することを特徴とする。そして、前記高複屈折導波路は、常光線に対する屈折率ｎ１と異常光線に対する屈折率ｎ２との差｜ｎ１−ｎ２｜が少なくとも１０ ^−６の複屈折をもつ高複屈折光ファイバから構成されていることを特徴とする。また、前記光送信器は、前記可干渉性光源と、常光線に対する屈折率ｎ１と異常光線に対する屈折率ｎ２との差｜ｎ１−ｎ２｜が少なくとも１０ ^−６の複屈折をもつ高複屈折光ファイバからなるピグティルとを有し、前記ピグティルにより前記高複屈折導波路を構成することを特徴とする。

また、本発明は、電気信号を光信号に変換する可干渉性光源を有する光送信器と、前記光信号を電気信号に変換する光受信器と、前記光送信器及び前記光受信器に接続され、前記光送信器からの前記光信号を前記光受信器に伝送し、常光線に対する屈折率ｎ１と異常光線に対する屈折率ｎ２との差｜ｎ１−ｎ２｜が少なくとも１０^−６の複屈折をもつ高複屈折光ファイバとを有し、高複屈折光ファイバはマルチモード光ファイバであることを特徴とする。なお、前記高複屈折光ファイバは、プラスチック光ファイバ素線から構成されていることを特徴とする。また、前記高複屈折光ファイバは、複屈折の大きい異方性低分子がコアの主材料である高分子に添加されたプラスチック光ファイバ素線、複屈折の大きい異方性低分子をコアの主材料である分子に共重合させたプラスチック光ファイバ素線、複屈折の大きい微粒子をコア内に分散させた光ファイバ素線、光軸方向に延伸され分子鎖が配向することにより複屈折を生じたプラスチック光ファイバ素線、光軸方向に垂直な方向或いは平行な方向など特定の方向に応力を加えることにより光弾性複屈折を生じたプラスチック光ファイバ素線のいずれかから構成されていることを特徴とする。

また、本発明は、電気信号を光信号に変換する可干渉性光源を有する光送信器と、前記光信号を電気信号に変換する光受信器と、前記光送信器及び前記光受信器に接続され、前記光送信器からの前記光信号を前記光受信器に伝送するマルチモード光ファイバとを用いる光信号伝送方法において、前記可干渉性光源と前記光ファイバとの間に、常光線に対する屈折率ｎ１と異常光線に対する屈折率ｎ２との差｜ｎ１−ｎ２｜が少なくとも１０ ^−６の複屈折をもつ高複屈折導波路を介在させて光信号の可干渉性を低減させることを特徴とする。

本発明によれば、電気信号を光信号に変換する可干渉性光源の直後に、高複屈折導波路を設けたから、光信号の可干渉性を低減させることができる。これにより、スペックル雑音を低減させることができ、光伝送システムのＳ／Ｎ比が低下することがない。したがって、ＦＰ−ＬＤまたはＶＣＳＥＬなどの可干渉性光源とマルチモード光ファイバとによる安価な光信号伝送システムを構築することができる。なお、本発明はアナログ光伝送及び多値デジタル光伝送に応用可能である。

本発明の光信号伝送システムを示す概略図である。本発明の高複屈折ＰＯＦを説明するための模式図である。本発明の別の実施形態における光信号伝送システムを示す概略図である。同実施形態における高複屈折導波路を示す斜視図である。本発明の別の実施形態における光信号伝送システムを示す概略図である。異方性低分子添加法によって配向複屈折を大きくした場合のモノマーユニットと異方性低分子とを分極率楕円体で表した模式図であり、（Ａ）は無定形状態を、（Ｂ）は延伸後の配向状態をそれぞれ示している。複屈折性針状結晶添加法によって配向複屈折を大きくした場合のモノマーユニットと針状結晶とを分極率楕円体で表した模式図であり、（Ａ）は無定形状態を、（Ｂ）は延伸後の配向状態をそれぞれ示している。

図１に示すように、本発明の光信号伝送システム１０は、光送信器１１と、光ファイバ１２と、光受信器１３とから構成されている。光送信器１１は、変調器１４、アンプ１５、レーザダイオード（ＬＤ）１６、集光レンズ１７，高複屈折導波路１８、及びハウジング１９を備えている。

変調器１４は、映像、音声、データ等のベースバンド信号を、キャリア（正弦波）で変調することで、キャリア変調信号を生成する。ここで、ベースバンド信号がアナログ信号の場合は、ＡＭ（Amplitude Modulation）やＦＭ（Frequency Modulation）等のアナログ変調方式により変調される。一方、ベースバンド信号がデジタル信号である場合は、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などのデジタル変調方式により変調される。このキャリア変調信号は、アンプ１５を経由してＬＤ１６に入力される。

ＬＤ１６は、キャリア変調信号に基づき例えば可視光域のレーザ光を発し、光信号を出力する。光信号は、集光レンズ１７によって高複屈折導波路１８のファイバ入射面に集光され、十分な光量の光信号が導波路１８に入射される。

高複屈折導波路１８はピグティル型であり、互いに直交する偏波成分の間で、一端から入射した光の伝搬速度に差を生じさせることにより、位相差を生じさせ、位相差が生じた光を他端から射出する高複屈折ＰＯＦ２０から構成されている。図２に示すように、ＰＯＦ２０における長手方向に垂直な面上の屈折率分布と、長手方向に平行な面における屈折率分布との関係について説明する。一般に、固有複屈折を有する材料は、無配向状態では３次元的屈折率成分（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）で表されるいわゆる屈折率楕円体が真球状を保持しており、ｎｘ＝ｎｙ＝ｎｚの関係が成立する。このときの屈折率をｎ０とする。これがバルク（かたまり）として、任意の方向に配向すると、３次元的屈折率成分（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）が異なる状態となり、複屈折が発現する。

固有複屈折が正の材料は、分子がｘ方向のみに配向すると、配向方向に振幅を持つ光の屈折率（ｎｘ）がｎ０より大きくなるのに対し、それに垂直な方向に振幅を持つ光の屈折率（ｎｙ＝ｎｚ）がｎ０より小さくなる。一方、固有複屈折が負の材料は、分子がｘ方向のみに配向すると、配向方向に振幅を持つ光の屈折率（ｎｙ＝ｎｚ）がｎ０より大きくなる。ガラス製光ファイバの代表的コア材料である石英ガラスの場合、固有複屈折の大きさは１０^−７のオーダ以下であり、他方ＰＯＦの代表的コア材料であるＰＭＭＡでは−０．００４３、ＰＣは＋０．１０６である。本発明では、高複屈折ＰＯＦ２０と後述の導波路本体３１（図４参照）とは、可干渉性を低減する観点では、複屈折が大きいほど好ましく、少なくとも１０^−６という高い値とされてある。この複屈折の値は、常光線に対する屈折率ｎ１と異常光線に対する屈折率ｎ２との差、すなわち｜ｎ１−ｎ２｜の値であり、１０^−５以上であることがより好ましく、１０^−４以上であることがさらに好ましい。このように本明細書において「複屈折」は、入射した光に２つの屈折光線が現れる現象と、上記式により求める値との両方の意味で用いる。

ＰＯＦは前述のようにその材料が本質的に石英と比較して高複屈折であり、通常の材料及び製法によっても、製造条件を適切に設定することにより充分高い複屈折を発現させることが可能である。高複屈折のＰＯＦ２０は、同一の材料からコア領域を形成してもよく、また、従来型ＧＩ−ＰＯＦのように、コア領域に屈折率の分布を付与するために、意図的に材料中の組成を不均一にしてもよい。本発明においては、ＰＯＦ２０のコア領域は、例えば、固有複屈折を有するマトリックス材料のみからなっていても、固有複屈折が小さいマトリックスに固有複屈折を有するドーパント（添加成分）を均一分散した材料、または固有複屈折が認められないマトリックスに固有複屈折を有するドーパントを共重合した材料等の多数成分からなる材料からなっていてもよい。ここで、ドーパントは重合性を有しない低分子の化合物でもよいし、重合性を有するモノマー成分でもよい。なお、高複屈折ＰＯＦ２０は、コア領域の外周に、コア領域との境界で光を反射するためのクラッドが形成されてある素線のみから構成されているが、この素線の外周にさらに被覆材が設けられていてもよい。

また、高複屈折ＰＯＦ２０は、分子鎖の配向による光軸方向の複屈折をもつものであってもよい。若しくは、光軸方向に垂直な方向或いは平行な方向など特定の方向に応力を加えることにより、光弾性複屈折を生じさせたものであってもよい。この場合には、高複屈折ＰＯＦ２０は、その一部或いは全体に側圧を付与して光軸方向と垂直な方向に応力を加えた状態を維持することにより、光弾性複屈折が発現した状態を保持される。若しくは高複屈折ＰＯＦ２０は、その一部或いは全体に張力或いは圧縮力を加えた状態を維持することにより、光弾性複屈折が発現した状態を保持される。なお、高速なキャリア変調信号を伝送するためにはＧＩ型のＰＯＦを使用することが望ましいが、複屈折の分布形状は屈折率の分布形状と同一である必要はない。

光軸に垂直な方向への応力付与方法としては、例えば高複屈折ＰＯＦ２０が収納される断面半円形状の溝が形成された１対の挟み板を用い、前記溝内に高複屈折ＰＯＦ２０を入れた状態で挟み板で挟持し、高複屈折ＰＯＦ２０に側圧を付与する。また、光軸方向に応力を付与する場合には、１対の台座付き円筒に高複屈折ＰＯＦ２０を巻き掛けて掛け渡し、台座付き円筒を例えばネジ棒からなるシフト機構によって相互に離れるようにすることで、円筒に掛け渡されたＰＯＦに光軸方向に張力を付与して応力を発生させる。なお、これらの応力付与方法は一例であり、ＰＯＦに対して一定方向の応力を付与することができるものであればよく、他の応力付与方法を用いてもよい。

高複屈折ＰＯＦ２０に入った光信号は、高複屈折ＰＯＦ２０内で伝搬され、ファイバ出射面から出射される。ＰＯＦ２０内をマルチモードで伝搬する光信号は、高複屈折ＰＯＦ２０が高複屈折材料で形成されているため、直交する偏波成分の間に光の進行速度に差が生じ位相がずれることにより、ＬＤ１６から出射されたコヒーレント光の可干渉性が低減される。さらにこの複屈折により、ＭＭＦ内のある伝搬モードとそれに近接する伝搬モードとの間でパワーが移行するモード変換が起こることによりモードパワー分布が平準化され、光の可干渉性が低減される。この可干渉性が低減された光信号は、光コネクタ２１，２２，２３及びＰＯＦ１２を介して光受信器１３に達する。これにより、スペックル雑音の発生が防止される。

光受信器１３は、集光レンズ２５、受光素子２６、アンプ２７を備えている。集光レンズ２５は、ＰＯＦ１２の出射端からの光信号を受光素子２６の受光面に結像させる。受光素子２６は光信号を変調信号に変換する。アンプ２７は変調信号を増幅する。

なお、図１に示すようなピグティル型の高複屈折導波路１８を用いる代わりに、図３及び図４に示すように、板状部材３０内に高複屈折の材料からなる導波路本体３１を形成してなる高複屈折導波路３２を用いた光送信器３３、光ファイバ１２、及び光受信器１３により、光信号伝送システム３４を構成してもよい。この場合の導波路本体３１は、図１に示すピグティル型の高複屈折導波路１８と同様に構成することができる。

また、図５に示すように、通常の光送信器４０及び光受信器４１と、高複屈折光ファイバ４２とから光信号伝送システム４３を構成してもよく、この場合にも、光信号の可干渉性を防止し、スペックルノイズを低減することができる。高複屈折光ファイバ４２は、図１に示すピグティル型の高複屈折導波路１８と同様に構成することができる。なお、図３，図５中で、同一構成部材には同一符号を付して重複した説明を省略している。

次に、本発明の高複屈折ＰＯＦの製造方法について説明する。本発明の高複屈折ＰＯＦは、例えば特許第３４７１０１５号公報に記載の溶融押出法により、コアを形成する透明な重合体（以下、コア形成重合体と称する）に、この重合体よりも複屈折の大きい異方性低分子、或いは針状の細長い形状を持ち光の波長よりも充分に小さい複屈折性結晶微粒子を添加したものを用いて製造される。この添加物を含む重合体を特許第３４７１０１５号公報に記載のノズルから押し出した後、同特許に記載の巻取器の巻き取り速度をニップローラーによるファイバ送り速度よりも大きく設定することにより、光ファイバの長手方向に延伸配向を付与する。

コア形成重合体が配向複屈折を示さない場合には、コア形成重合体に添加する物質は、ｎ１−ｎ２が正負いずれかである複屈折を持った異方性低分子或いは結晶微粒子であればよい。ここで、異方性低分子とは、分極率が分子長軸方向に大きな棒状分子であり、例えば、硫化ジフェニル（Ｄｉｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｉｄｅ）、スチルベン（ｓｔｉｌｂｅｎｅ）が挙げられる。また、上記の結晶微粒子はそれ自身が上記重合体よりも大きな複屈折を有している。このため、結晶微粒子が実質上ランダムな方向で重合体中に分布している場合であっても、それぞれの微粒子のもつ複屈折により、伝搬光の可干渉性を低減させることができる。

コア形成重合体として、メタクリル酸ベンジルのような正の複屈折を持つモノマーを重合した重合体を用いる場合には、コア形成重合体よりも複屈折の大きい異方性低分子として例えばトランススチルベンを用い、これを重合体に添加する異方性低分子添加法により、配向複屈折をさらに大きくすることができる。図６は、配向複屈折が大きくなる状態を説明するために、モノマーユニットの分極率楕円体を符号５０、異方性低分子の分極率楕円体を符号５１で表したものであり、（Ａ）は無定形状態を、（Ｂ）は矢線Ａで示した方向（以下、Ａ方向と称する）への延伸による配向状態を示している。（Ａ）の無定形状態では、各分極率楕円体５０，５１がランダムな向きとなっているが、延伸後は分子鎖がＡ方向に配向される。このように各分極楕円体５０，５１が延伸によって一方向へ配向されるため、重合体だけの場合よりも配向複屈折が大きくなる。

なお、コア形成重合体よりも複屈折の大きい異方性低分子を添加する代わりに、このような異方性低分子を、コアの主材料である化合物の分子に適切な比率でランダムに共重合させてもよい。この場合にも、例えば光軸方向等の所定方向に延伸することによって、コアの主材料である化合物の分子鎖が配向されるため、配向複屈折をより大きくすることができる。例えばＰＭＭＡをコアの主材料とする場合には、より複屈折の大きい異方性低分子としてスチレンなどが挙げられる。

また、図７に示すように、コア形成重合体を得るために負の複屈折を持つメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）などのモノマーユニットを用いる場合には、これよりも複屈折が大きい、例えば結晶の長軸と直交する方向に分極率楕円体５６の長軸を持つ炭酸ストロンチウムの微粒子５７をメタクリル酸メチルに添加して、重合した後に延伸する。以下、この方法を複屈折性針状結晶添加法と称する。図７は矢線で示すＡ方向に延伸した場合である。延伸後はＰＭＭＡの分子鎖が配向されるため、各分極楕円体５６，５８が延伸によって一方向へ配向され、配向複屈折が大きくなることが判る。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料の種類、それらの割合、操作などは、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することができる。

＜ＰＯＦプリフォームの作製＞
内径２２ｍｍのガラス製の管状容器の中に、ＭＭＡ１００ｇと重合開始剤０．５重量％と連鎖移動剤０．２８重量％とを入れて（頂戴した開示書では「充填し」になっていました）、管状容器を塞いだ。この管状容器を、恒温槽としての水槽に約２時間入れ、これによりＭＭＡと重合開始剤と連鎖移動剤との混合物をゾル状態にした。この間、水槽の水の温度は７０℃に保持した。水槽中に設けられ、管状容器を保持して回転させる保持部材により、管状容器を約２０００ｒｐｍで３時間回転させながら、ＭＭＡを重合させて、ＰＭＭＡからなり長さ６０ｃｍの管を得た。この重合反応の間の水の温度は７０℃に保持した。なお、この管は、後工程である延伸処理により、コアの外周のクラッドとなる。

得られたＰＭＭＡの管から、ガラス製の管状容器を取り外した。その後、管を９０℃に設定したオイルバスに垂直に起立した姿勢で浸し、その中空部に、ＭＭＡと、ドーパントと、重合助剤との混合液を注入した。なお、混合液は、注入前にメンブレンフィルタによりろ過した。ドーパントは、ＰＭＭＡに対する屈折率差が０．０１５となる量の硫化ジフェニルである。重合助剤は、重合開始剤と連鎖移動剤とである。この後、ＰＭＭＡの管を、治具で保持した状態で重合装置としてのオートクレーブに収容した。オートクレーブの内部温度は１２０℃とした。オートクレーブの内部の空気を窒素に置換し、１２０℃の加圧下で約４８時間、ＭＭＡの重合反応を行い、屈折率が半径方向で連続的に変化しているコア部を形成した。このようにして、高複屈折光ファイバ４２のクラッドになるクラッド部と、コアになるコア部とを有するプリフォームを作製した。

＜高複屈折ＰＯＦの作製＞
得られたプリフォームを、延伸設備により、約４００ｃＮ（＝４００×１０^−２Ｎ）の張力で加熱延伸し、長手方向に延伸配向を付与して外径が０．６ｍｍ、コアの径が約０．４ｍｍのＧＩ型の高複屈折光ファイバ４２を得た。なお、４００ｃＮという張力の値は、プリフォームから光ファイバをつくるための加熱延伸で従来付与してきた張力の約１０倍の大きさである。得られた高複屈折光ファイバ４２のコアの中心部の複屈折を測定したところ、−３．７×１０^−４であった。

＜評価＞
得られた高複屈折光ファイバ４２から１ｍの長さを切り取った。図５に示す光信号伝送システム４３で、切り取った１ｍの高複屈折光ファイバ４２を用いてアナログ光信号を伝送した。そして、キャリア周波数３００ＭＨｚにおけるＣ／Ｎ比を測定した。また、高複屈折光ファイバ４２とコアの径が同じで複屈折が１００分の１以下である従来品の他のＧＩ型光ファイバを長さ１ｍで用意し、同様にＣ／Ｎ比を測定した。両測定値を比べると、高複屈折光ファイバ４２を用いた場合は、従来品であるＧＩ型光ファイバによる場合よりも約１０ｄＢ大きい値であった。

異方性低分子添加法により高複屈折光ファイバ４２を作製した実施例を示す。実施例１で得られたＰＭＭＡからなる管の中空部に、コアを形成する材料として、メタクリル酸ベンジルと、メタクリル酸ベンジルに対し７重量％のトランススチルベンを注入し、実施例１と同じ条件でプリフォームを作製した。得られたプリフォームを長手方向に加熱延伸して高屈折率光ファイバ４２とした。この延伸における張力は、４００ｃＮ（＝４００×１０^−２Ｎ）であり、プリフォームから従来の光ファイバを製造する際の張力の約１０倍の大きさである。得られた高複屈折光ファイバ４２の複屈折は、５×１０^−４であった。

また、複屈折性針状結晶添加法による高複屈折ＰＯＦ作製の実施例を示す。実施例１で得られたＰＭＭＡからなる管の中空部に、コアを形成する材料としてＭＭＡと、ＭＭＡに対し１重量％の炭酸ストロンチウムの微粒子（長さ約２００ｎｍ、太さ約２０ｎｍ）を注入し、実施例１と同じ条件でプリフォームを作製した。得られたプリフォームを長手方向に加熱延伸して高屈折率光ファイバ４２とした。この延伸における張力は、４００ｃＮ（＝４００×１０^−２Ｎ）であり、プリフォームから従来の光ファイバを製造する際の張力の約１０倍の大きさである。得られた高複屈折光ファイバ４２の複屈折は、−３．５×１０^−４であった。

１０，３４，４３光信号伝送システム
１１光送信器
１２光ファイバ
１３光受信器
１４変調器
１５アンプ
１６レーザダイオード（ＬＤ）
１８高複屈折導波路
２０高複屈折光ファイバ
２１〜２３光コネクタ
２６受光素子
３１導波路本体
３２高複屈折導波路
３３，４０光送信器
４１光受信器

Claims

電気信号を光信号に変換する可干渉性光源を有する光送信器と、前記光信号を電気信号に変換する光受信器と、前記光送信器及び前記光受信器に接続され、前記光送信器からの前記光信号を前記光受信器に伝送するマルチモード光ファイバとを有する光信号伝送システムにおいて、
前記可干渉性光源と前記光ファイバとの間に、常光線に対する屈折率ｎ１と異常光線に対する屈折率ｎ２との差｜ｎ１−ｎ２｜が少なくとも１０ ^−６の複屈折をもつ高複屈折導波路を有することを特徴とする光信号伝送システム。
前記高複屈折導波路は、常光線に対する屈折率ｎ１と異常光線に対する屈折率ｎ２との差｜ｎ１−ｎ２｜が少なくとも１０ ^−６の複屈折をもつ高複屈折光ファイバから構成されていることを特徴とする請求項１記載の光信号伝送システム。
前記光送信器は、前記可干渉性光源と、常光線に対する屈折率ｎ１と異常光線に対する屈折率ｎ２との差｜ｎ１−ｎ２｜が少なくとも１０ ^−６の複屈折をもつ高複屈折光ファイバからなるピグティルとを有し、前記ピグティルにより前記高複屈折導波路が構成されていることを特徴とする請求項１記載の光信号伝送システム。
電気信号を光信号に変換する可干渉性光源を有する光送信器と、
前記光信号を電気信号に変換する光受信器と、
前記光送信器及び前記光受信器に接続され、前記光送信器からの前記光信号を前記光受信器に伝送し、常光線に対する屈折率ｎ１と異常光線に対する屈折率ｎ２との差｜ｎ１−ｎ２｜が少なくとも１０^−６の複屈折をもつ高複屈折光ファイバとを有し、
前記高複屈折光ファイバはマルチモード光ファイバであることを特徴とする光信号伝送システム。
前記高複屈折光ファイバは、複屈折の大きい微粒子をコア内に分散させた光ファイバ素線から構成されていることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載の光信号伝送システム。
前記高複屈折光ファイバは、光軸方向に延伸され分子鎖が配向することにより複屈折を生じたプラスチック光ファイバ素線から構成されていることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載の光信号伝送システム。
前記高複屈折光ファイバは、複屈折の大きい異方性低分子が添加されたコアが光軸方向に延伸され分子鎖が配向することにより複屈折を生じたプラスチック光ファイバ素線から構成されていることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載の光信号伝送システム。
前記高複屈折光ファイバは、複屈折の大きい異方性低分子をコアの主材料である分子に共重合させ光軸方向に延伸され分子鎖が配向することにより複屈折を生じたプラスチック光ファイバ素線から構成されていることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載の光信号伝送システム。
前記高複屈折光ファイバは、複屈折の大きい針状微粒子が添加されたコアが光軸方向に延伸され分子鎖が配向することにより複屈折を生じたプラスチック光ファイバ素線から構成されていることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載の光信号伝送システム。
前記高複屈折光ファイバは、特定の方向に応力を加えることにより光弾性複屈折を生じたプラスチック光ファイバ素線から構成されていることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載の光信号伝送システム。
電気信号を光信号に変換する可干渉性光源を有する光送信器と、前記光信号を電気信号に変換する光受信器と、前記光送信器及び前記光受信器に接続され、前記光送信器からの前記光信号を前記光受信器に伝送するマルチモード光ファイバとを用いる光信号伝送方法において、
前記可干渉性光源と前記光ファイバとの間に、常光線に対する屈折率ｎ１と異常光線に対する屈折率ｎ２との差｜ｎ１−ｎ２｜が少なくとも１０ ^−６の複屈折をもつ高複屈折導波路を介在させて光信号の可干渉性を低減させることを特徴とする光信号伝送方法。