JP5775176B2 - マルチコア光ファイバおよび光通信システム - Google Patents

Description

本出願は、２０１１年１月１７日出願の米国仮出願第６１／４３３，４３７号、および２０１１年３月５日にＣｈｒｉｓｔｐｈｅｒ ＤｏｅｒｒおよびＰｅｔｅｒ Ｊ．Ｗｉｎｚｅｒが出願した「ＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＢＥＲＳ ＷＩＴＨ ＴＵＢＵＬＡＲ ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＲＥＳ」という名称の、米国仮出願第６１／４６４，４７６号の利益を主張するものである。

本発明は、マルチコア光ファイバおよびマルチコア光ファイバを使用する光通信システムに関する。

この段落は、本発明のより優れた理解を促進するのに役立つ可能性がある態様を紹介する。したがって、この段落の記述は、この観点から読まれるべきであり、従来技術にあるものとないものとに関する了解として理解されるべきではない。

多くの光通信システムが、光送信機と光受信機の間に、データ変調された光搬送波を転送する光ファイバの、一連の１つまたは複数のスパンを含んでいる。光ファイバは、シングルモード光ファイバまたはマルチモード光ファイバでよい。シングルモード光ファイバが対応するのは、１つの波長チャネルにつき１つの伝搬する光空間モードのみであるが、マルチモード光ファイバは、１つの波長チャネルにつき複数の直交の伝搬する光空間モードに対応する。こうした理由で、マルチモード光ファイバは、１つの波長チャネルにつき複数の光データストリームを、並列に、すなわち複数の伝搬する光空間モードおよび偏光モードにわたって伝送することができる。マルチモード光伝送ファイバの複数の伝搬する光モードにより、合計のデータ伝送速度の向上が可能になる見込みがあるために、最近、マルチモード光伝送ファイバに基づく光通信システムを開発する努力がなされている。

米国特許仮出願第６１／４２８，１５４号 米国特許出願第１２／８２７６４１号 米国特許出願公開第２０１００３２９６７１号 米国特許出願公開第２０１００３２９６７０号 米国特許出願第１３／０４１３６６号

装置の第１の実施形態は、複数の光コアを有する光ファイバを含む。この光ファイバでは、各光コアが、残りの１つまたは複数の光コアの側方に配置されており、各光コアは、遠隔通信波長で、伝搬する複数の光モードに対応することができる。それぞれのこのような数は、５０以下、または少なくとも７０以下である。

第１の実施形態のいくつかでは、それぞれのこのような数は３０以下であって５以上である。いくつかのこのような特定の実施形態では、それぞれの数が２０以下でよい。

第１の実施形態のいずれにおいても、それぞれの数は５以上でよい。

第１の実施形態のいずれにおいても、光コア間の光クロストークは、光ファイバの長さにわたって、ごくわずかであり得る。

第１の実施形態のいずれにおいても、光コアの平均的な横方向分離は、少なくとも３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、または４０マイクロメートル程度はあり、８０マイクロメートル以上でもよい。いくつかのこのような第１の実施形態では、それぞれの数は、５以上であって３０以下でよい。

第１の実施形態のいずれにおいても、複数の光コアのうち１つまたは複数は、管状の光コアでよい。いくつかのこのような実施形態では、（１つまたは複数の）管状の光コアは、光遠隔通信のＣバンド、Ｌバンド、およびＳバンドのうち１つの波長における（１つまたは複数の）マルチモード光コアでよい。

装置の第２の実施形態は、光通信装置と、光ファイバの一連の１つまたは複数のスパンとを含んでいる。光通信装置は、複数の光データ変調器を有する光送信機および／または複数の光データ復調器を有する光受信機を有する。上記の一連の光ファイバは、一端で光送信機または受信機に光学的に接続されている。上記の一連の光ファイバの各光ファイバは、３つ以上の光コアを有する。各光コアは、遠隔通信波長で、複数の伝搬する光モードに対応することができ、それぞれのこのような数は５０以下、または少なくとも７０以下である。

第２の実施形態のうちいくつかでは、それぞれの光データ変調器または光データ復調器は、光コアの対応するものに接続してよい。いくつかのこのような第２の実施形態では、それぞれの光データ変調器または光データ復調器は、光コアのうち対応するものの伝搬する光モードの複数の別々の組を介して、並列に連絡するように構成されてよい。

第２の実施形態のいずれにおいても、通信装置は、光コアの別々のものの間の光クロストークを補償することなく、個々の光コア上の光クロストークを補償するように構成されてよい。

第２の実施形態のいずれにおいても、それぞれの数は、３０以下であって５以上でよい。

第２の実施形態のいずれにおいても、光コア間の光クロストークは、光ファイバの長さにわたってごくわずかであり得る。

第２の実施形態のいずれにおいても、光コアの平均的な横方向分離は、少なくとも３０マイクロメートルまたは３５マイクロメートル程度はある。いくつかのこのような実施形態では、それぞれの数は、５以上であって３０以下でよい。

第２の実施形態のいずれにおいても、３つ以上の光コアのうち１つまたは複数が管状の光コアであってよい。いくつかのこのような実施形態では、（１つまたは複数の）管状の光コアは、光遠隔通信のＣバンド、Ｌバンド、およびＳバンドのうち１つの波長における（１つまたは複数の）マルチモード光コアでよい。

複数の光コアがマルチモードであるマルチコア光ファイバを概略的に示す断面図である。 １つまたは複数の光コアが管状の光コアである図１のマルチコア光ファイバの一実施形態を概略的に示す断面図である。 光チャネルが、例えば図１および／または図１Ａに示された光ファイバのスパンといった、複数のマルチモード光コアを有する光ファイバの一連の１つまたは複数のスパンを含んでいる光通信システムを概略的に示すブロック図である。 例えば図１、図１Ａまたは図２で概略的に示されたマルチコア光ファイバといったマルチコア光ファイバを製作する方法の実施形態の概略図である。 図３の方法の実行中に生成されるさまざまな構造の作製を示す概略図である。 例えば図２に概略的に示された光受信機２０といった光受信機を動作させる方法を概略的に示す流れ図である。

本明細書では、遠隔通信波長は、光遠隔通信のＣバンド、Ｌバンド、およびＳバンドの波長を指す。

図１は、少なくともＮ個の光コア１２_１〜１２_Ｎ有する光ファイバ１０と、ここではＮ個の光コア１２_１〜１２_Ｎが配置されている光マトリクスを形成する光クラッド１４とを示す。整数Ｎは１より大きく、例えばＮは３以上、５以上、または１０以上でさえあり得る。実際、光ファイバ１０が、１つの波長チャネルにつき、より多くの並列の光通信チャネルに対応するように、Ｎを、より大きな値に拡大することができる。光クラッド１４は、遠隔通信波長において、光コア１２_１〜１２_Ｎより屈折率が小さい。こうした理由で、個々の光コア１２_１〜１２_Ｎは、遠隔通信波長の光を導く。

各光コア１２_ｋは、例えばＬＰタイプ・モードといった相対的に直交の伝搬する光モード、ＨＥモード、ＥＨモード、ＴＥモード、もしくはＴＭモードなどの他の光導波路モード、またはその一次結合（ｌｉｎｅａｒ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）の小さな数から中程度の数に対応することができる。各光コア１２_ｋについては、このようなモードの数は、例えば通常７０以下であり、大抵の場合５０以下であり、さらには３０以下または２０以下でもよい。各光コア１２_ｋについては、このようなモードの数も、一般的にはそれほど小さくなく、例えば５以上または１０以上でよい。

光ファイバ１０のいくつかの実施形態では、各光コア１２_１〜１２_Ｎが、同じ数Ｍの直交の伝搬する光モードに対応するように構成される。

光ファイバ１０の他の実施形態では、光コア１２_１〜１２_Ｎの別々のものが、別々の数の直交の伝搬する光モードに対応するように構成されてよい。

一般的には、光コア１２_１〜１２_Ｎは、光クラッド１４の中で比較的広く横方向に分離される。例えば、平均の、または最小の横方向分離は、例えばコアからコアの距離が、約３０マイクロメートル以上、約３５マイクロメートル以上、約４０マイクロメートル以上、または約８０マイクロメートル以上でさえあり得る。光コア１２_１〜１２_Ｎの任意の対の間の、平均の、または最小限の横方向分離は、一般的には、光コア１２_１〜１２_Ｎの別々のものの間の光クロストークが、光ファイバ１０の全長にわたってさえ、ごくわずかであること、または無視できることを保証するに足りるほど十分に大きく、好ましくは、このような光クロストークが光ファイバ１０の複数のセグメントを含む光通信リンクの長さにわたってごくわずかであること、または無視できることを保証するに足りるほど十分に大きい。例えば、光コア１２_１〜１２_Ｎの対の間の光クロストーク・パワーは、光コア１２_１〜１２_Ｎの同一の対の単一のものの伝搬する光モードの任意の対の間の光クロストーク・パワーより、少なくとも１桁、２桁、またはより大きな桁数だけ小さい。

いくつかの実施形態では、光ファイバ１０は、光クラッド１４の内部に１つまたは複数のシングルモード光コア１２’、１２”も含んでよい。このようなシングルモード光コアは、マルチモード光コア１２_１〜１２_Ｎから横方向にも分離されるべきであり、その結果、その間の光クロストークが、ごくわずかになる、または無視することができる。

光ファイバ１０では、一般的には、光コア１２_１〜１２_Ｎの対の間のクロストークは、同一の光コア１２_１〜１２_Ｎの伝搬する光モード間の光クロストークより非常に小さく、コア間の光クロストークは無視することができる。したがって、光ファイバ１０は、Ｎ個の光コア１２_１〜１２_Ｎを物理的に保持するためのマトリクスをもたらすが、このマトリクスは、光コア１２_１〜１２_Ｎの別々のもので伝送されているデータストリーム間に、深刻な干渉またはクロストークを引き起こす。

光ファイバ１０では、個々の光コア１２_ｋが、一般に、その別々の伝搬する光モード間の大幅な光クロストークをもたらすことになる。したがって、同一の光コア１２_ｋに対する複数の変調された光搬送波の並列伝送は、一般に、コア内のクロストークに悩むことになる。実際、このようなコア内のクロストークを有利に補償する、または除去するために、前符号化または後復号化を用いてよい。例えば、各光コア１２_ｋから受け取った光信号を、光コアのチャネル行列を効率よく対角化するように、検出後にデジタル的に処理してよく、それによってコア内のクロストークを除去する、または低減する。このような送信前または受信後の処理は、コア間のクロストークを無視することができるとき、チャネル行列を、光コア毎に別個に対角化する、またはあらかじめ補償することができるので、より簡単であり、必要なハードウェアがより少なくなる。

上記の理由から、光ファイバ１０の上記の設計により、より簡単なデータ通信速度のスケーラビリティがもたらされ得る。具体的には、コア間のクロストークを意味深長に考慮する必要がないことは、マルチコア光ファイバでは、光コア１２_１〜１２_Ｎの数が増加されるので、一般的には、光送信機の前符号化ハードウェアあるいは光受信機の等化ハードウェアおよび／または復調ハードウェアを、光コア毎に、より複雑にする必要は一般にないことを意味する。それに加えて、このようなハードウェアのサイズおよび処理遅延も、個々の光コア１２_１〜１２_Ｎを、光コア毎に、その中で伝搬する中程度の数または少数の光モードのみに対応するように構成することにより、一般的には小さく保つことができる。例えば、１つの光コアの少数の伝搬モードでは、一般に別々のモード間の伝搬遅延が低減され、光受信機の同一のコアの別々の伝搬モードから受け取る光の間の干渉を、より短い長さの等化器で解消することができる。

再び図１を参照すると、光ファイバ１０のいくつかの実施形態では、光コア１２_１〜１２_Ｎが、特別な横分布を有するように構成される。例えば、光コア１２_１〜１２_Ｎは、規則的な２次元（２Ｄ）格子のノードに、例えば六方格子のノードに横方向に分布されてよい。光コア１２_１〜１２_Ｎのこのような特別な横分布により、光ファイバ１０の製造および／または用途が単純化され得る。例えば、光コア１２_１〜１２_Ｎが、このような規則的な２Ｄ格子のノードに配置され得る簡単な製造技法では、光ファイバ１０が、最密充填の単一光コアのガラスプリフォームによって形成され、次いで、そこからマルチコア光ファイバ１０が引き出される。また、光コア１２_１〜１２_Ｎを、このような規則的な２Ｄ格子のノードに形成することにより、光変調器および光復調器の、光コア１２_１〜１２_Ｎの対応するものへの接続が単純化され得る。特定の格子形状の選択も、例えばファイバの外径に関連した製造の経費および／または複雑さと、例えば生じるコア間のクロストークの量によって定義される性能との間のトレードオフによって動機づけられてよい。

図２は、光データ送信機２２、光データ受信機２６、および図１の光ファイバ１０の一連のＲ個の（１つまたは複数の）スパンを含んでいる光通信システム２０を示す。ここで、Ｒは１以上の整数である。複数のスパンの実施形態では、光ファイバ１０の一連のスパンは、例えば、Ｎ個の並列の１×１の光コネクタ、Ｎ個の並列の光増幅器、Ｎ個の並列の光フィルタ、および／またはＮ個の並列の光分散補償器の配列といった、スパン間のＮ×Ｎの光コネクタ１８_１〜１８_Ｒ−１を介して、すべて光学的に接続されている。適切な、スパン間の、Ｎ×Ｎの、パッシブな光コネクタおよびアクティブな光コネクタの実例は、Ｃｈｒｉｓｔｐｈｅｒ ＤｏｅｒｒおよびＰｅｔｅｒ Ｗｉｎｚｅｒが２０１０年１２月２９日に出願した米国特許仮出願第６１／４２８，１５４号で説明され得て、その全体が参照によって本明細書に組み込まれ、Ｄｏｅｒｒ−１出願と称されることになる。

一連のＲ個の（１つまたは複数の）光ファイバ１０および任意のスパン間の（１つまたは複数の）光コネクタ１８_１〜１８_Ｒ−１は、光送信機２２と光受信機２６の間に、Ｎ個の分離した光路、すなわちＮ個の並列の分離された光路を形成する。Ｒ＞１のとき、内部のｋ番目の光ファイバ１０’_ｋの各光コアは、ｋ番目のスパン間のＮ×Ｎの光コネクタ１８_ｋを介して、（ｋ＋ｌ）番目の光ファイバ１０’_ｋ＋１の光コアの対応するもの、すなわち（ｋ＋ｌ）番目の光ファイバ１０’_ｋ＋１の同一の光コアまたは別の光コアに端接続され、それによって、Ｎ個の実質的に分離された光路の１つのセグメントを形成する。別々の光コア１２_１〜１２_Ｎは、一般的には、（１つまたは複数の）Ｒ個の光ファイバ１０において横方向に十分に分離されており、経路間の光クロストークと比較して、Ｎ個の別々の光路間の光クロストークは無視することができる。

光送信機２２は、それぞれのデータストリームＤａｔａ＿１からＤａｔａ＿Ｎを光搬送波上に変調するＮ個の光変調器２６_１〜２６_Ｎを含んでいる。各光変調器２６_１〜２６_Ｎは、一連の（１つまたは複数の）Ｒ個のスパンの第１の光ファイバ１０のＮ個の光コアの対応するものの第１の終端に、光学的に接続される。各光変調器２６_ｋは、例えば任意選択の光コネクタ２８により、第１の光ファイバ１０の対応する光コア１２_ｋに光学的に端接続する。光コネクタ２８は、例えば光ファイバ束を含んでよく、その個別光ファイバは、例えばマルチモード光ファイバであって、例えば対応する光コア１２_１〜１２_Ｎに端接続するように横方向に位置決めされ、対応する光変調器２６_１〜２６_Ｎに接続する。あるいは、任意選択の光カプラ２８は、Ｄｏｅｒｒ−１出願に説明されている各光カプラのうちの１つを含んでよい。

各光変調器２６_ｋも、デジタルデータを１組の光搬送波上に並列に変調し、変調された光搬送波の各組を、端接続されている光コア１２_ｋの伝搬する光モードの別々の一次独立の（linearly independent）組に結合するように構成される。したがって、光変調器２６_ｋは、別々のデジタル・データストリームを搬送するのに、伝搬する光モードの別々の一次独立の組を用いることにより、複数の並列で独立したデジタル・データストリームを同時に伝送することができる。このような並列伝送されるデータストリームの数は、対応する光コア１２_ｋでの直交の伝搬する光モードの数以下である。

データ変調された光搬送波を、マルチモード光導波路の伝搬する光モードの別々の一次独立の組に同時に結合する方法および構造は、例えば、Ｒｅｎｅ’−Ｊｅａｎ Ｅｓｓｉａｍｂｒｅらが２０１０年６月３０日に出願した米国特許出願第１２／８２７６４１号と、米国特許出願公開第２０１００３２９６７１号と、米国特許出願公開第２０１０３２９６７０号とのうち１つまたは複数に説明されており、これらのすべてが、全体を参照することによって本明細書に組み込まれ、Ｅｓｓｉａｍｂｒｅ＿１出願と称されることになる。Ｅｓｓｉａｍｂｒｅ＿１出願のいくつかの方法および／または構造は、個々の光変調器２６_１〜２６_Ｎを、そこからの光学的に変調された搬送波の並列のマルチモード伝送を可能にするやり方で、任意選択の光カプラ２８の個々のマルチモード光導波路の光コア１２_１〜１２_Ｎの対応するものに接続するのに適切であり得る。

光受信機２６は、Ｎ個の光復調器３２_１〜３２_Ｎを含み、これらは、受け取った変調された光搬送波をデータストリームＤａｔａ’＿ｌからＤａｔａ’＿Ｎに復調する。各光復調器３２_１〜３２_Ｎは、Ｒ番目の光ファイバ１０の光コア１２_１〜１２_Ｎの対応するものに、例えば任意選択の光カプラ３４を介して光学的に端接続する。光コネクタ３４は、例えば光ファイバ束を含んでよく、その個別光ファイバは、例えばマルチモード光ファイバであって、対応する光コアに１２_１〜１２_Ｎに端接続するように横方向に位置決めされ、対応する光復調器３２_１〜３２_Ｎにも接続する。あるいは、任意選択の光カプラ３４は、Ｄｏｅｒｒ−１出願に説明されている光カプラのうちの１つを含んでよい。

各光復調器３２_ｋは、１組の変調された光搬送波からのデジタルデータを復調することができ、対応する光コア１２_ｋから受け取った伝搬する光モードの一次独立の組を分離するように、光学的に接続される。すなわち、各光復調器３２_ｋは、対応する光コア１２_ｋから複数の独立したデジタル・データストリームを同時に受け取って復調することができ、その数は、対応する光コア１２_ｋの直交の伝搬する光モードの数以下である。Ｅｓｓｉａｍｂｒｅ＿１出願の方法および構造のうちのいくつかは、光復調器３２_１〜３２_Ｎの個々のものを、光コア１２_１〜１２_Ｎの対応するもの、または任意選択の光カプラ３４の対応するマルチモード光導波路に、光学的に端接続するのに用いられ得る。

図３は、例えば図１および図２に示されたマルチコア光ファイバ１０、１０”といったマルチコア光ファイバ１０’を製造するための１つの例示の方法４０を概略的に示す。方法４０は、図４に概略的に示された構造体５２、５８、１０’をもたらす。

方法４０は、光ファイバ用の複数のガラスプリフォーム５２を形成するステップ（ステップ４２）を含む。各ガラスプリフォーム５２は円筒状のガラスコア５４と、ガラスコア５４のまわりに隣接して配置されている環状のガラス・クラッド５６を含む。プリフォーム５２は、プリフォームを作成するための従来の技法に基づいて作製されてよい。ガラスコア５４の屈折率は、例えば一定でよく、または変化してよく、もしくはガラスコア５４の軸からの距離のほぼ２乗で変化もしくは減少してもよい。ガラスコア５４は、例えば通常等級の屈折率プロファイルを有してよい。プリフォーム５２において、屈折率は、ガラスコア５４とガラス・クラッド５６の間の境界面で１段階低下する。

方法４０は、ステップ４２で製作された複数のガラスプリフォーム５２から積層型プリフォーム５８を形成するステップ（ステップ４４）を含む。積層型プリフォーム５８では、複数のガラスプリフォーム５２が、互いの面を接して隣り合って積み重ねられる。このような積み重ねは、例えば、個々のガラスプリフォーム５２が、それらの面で一緒に溶かされて構成されてよい。例えば、ガラスプリフォーム５２の外側部分が、積み重ねに先立って、または積み重ねの後に加熱され、次いで、個々のガラスプリフォーム５２の外側部分が、一緒に融合するように、積層構造体の中で冷やされることができる。代替として、ガラスプリフォームの積み重ねは、個々のガラス・プリフォーム５２が積層型プリフォーム５８の中で互いに対して動くことができず、例えばコードによって外部から横方向に束ねてまとめられてよい。

方法４０は、ステップ４４で製作された積層型プリフォーム５８から、例えば図１〜図２の光ファイバ１０といったマルチコア光ファイバ１０’を引き出すステップ（ステップ４６）を含む。マルチコア光ファイバ１０’を引き出すために、積層型プリフォーム５８の一端が、例えば通常の熱ファイバ延伸タワーといった熱ファイバ延伸タワー６０に挿入される。熱ファイバ延伸タワー６０は、光ファイバ１０’が、熱ファイバ延伸タワー６０の底穴６２を通って引き出され得るように、積層型プリフォーム５８の端部を徐々に融解する。

方法４０では、引き出すステップ４６で、ガラスプリフォーム５２は、ガラスコア５４およびガラス・クラッド５６の屈折率および厚さの値が、所望のマルチコア光ファイバ１０’を形成するのに適切になるように製作される。例えば、ガラス・クラッド５６は、最終的な光ファイバ１０’においてガラス光コアが広く分離されるように、十分に厚く選択されている。その設計選択に基づいて、最終的な光ファイバ１０’の光コアの別々のものの間の光クロストークは、軽微な、または無視できるものになる。それに加えて、ガラスコア５４の幅およびガラスコア５４とガラス・クラッド５６の間の屈折率の差は、最終的な光ファイバ１０’の各光コアが、例えば５以上または１０以上であって７０以下、５０以下、３０以下または２０以下といった少数の伝搬する光モードにしか対応しないように選択される。関連技術の当業者なら、本開示に基づいて、このような適切な光ファイバ１０’を生成するやり方で、方法４０のステップ４２、４４、および４６を遂行することができるであろう。

図５は、例えば図１〜図２に概略的に示された光受信機２６といった光受信機を動作させる方法６０を概略的に示す。

方法６０は、例えば光復調器３２_１〜３２_Ｎのうちの１つといった各光復調器で、例えば図２のＲ番目の光ファイバ１０といったマルチコア光ファイバからの変調された光信号を受け取るステップ（ステップ６２）を含む。各光復調器は、例えば光コア１２_１〜１２_Ｎのうちの１つといったマルチコア光ファイバの光コアの対応するものから、変調された光信号を受け取る。すなわち、各光変調器は、一般に、マルチコア光ファイバの光コアの他のものから、かなりの量の光を受け取ることはない。

方法６０は、各光復調器において、光復調器で受けとった光信号を、別々の横方向強度分布を有する別個の光信号の並列の組に分割するステップと、前記分割された光信号の強度を個別に電気的に測定して、その強度の１組の別個の電気測定値を生成するステップ（ステップ６４）とを含む。別々の横方向強度分布を有する光信号は、別々の伝搬モードまたは伝搬モードの別々の独立した組合せに対応する。強度測定のこのような組は、各光復調器で別個に遂行される。

方法６０は、各光復調器において、当初変調されたＮ個のデータ値を、対応する光コアに伝送される別個の光搬送波上へ並列に分離するように、分割された光信号の並列の強度測定の組を処理するステップ（ステップ６６）を含む。すなわち、この処理は、対応する光コアのチャネル行列を（例えば等化を通じて）効率よく対角化して１組の電気信号を生成し、これらの電気信号の値は、例えば図２の光送信機２２の光変調器２６_１〜２６_Ｎのうちの１つが、対応する光コアに伝送したデータ値の元の並列の組を表す。したがって、個々の光コアのチャネル行列は、例えば個々の光コアの間にクロストークがないので、互いに無関係に対角化される。ステップ６６で、この処理は、多重入出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて、チャネル行列を対角化し、次にベースバンド・データを復調するのに、従来のＢＬＡＳＴ、Ｄ−ＢＬＡＳＴ、Ｖ−ＢＬＡＳＴまたは他の技法を用いるステップを含んでよい。

方法６０では、例えば光コア１２_１〜１２_Ｎのそれぞれなどの、各光コアに関するチャネル行列が、別個に対角化される。さらに、各光コアにおいて、伝搬する光モードの数は、例えば７０以下、５０以下、３０以下、または２０以下であって、大きなものではない。各光コアに少数の伝搬モードしかないマルチコア光ファイバについては、大抵の場合、シングルコアのさまざまな伝搬モード間の群遅延差が小さくなるように光ファイバを設計することができる。このようなマルチコア光ファイバについては、例えば光復調器３２_１〜３２_Ｎのうちのいずれかといった単一の光コアの光復調器が有し得る等化器は、インパルス応答が比較的短いものの、チャネル行列のサイズが小さいので、その光コアのチャネル行列を効率よく対角化することができる。したがって、このような各ハードウェア要素の長さは大きくなり得ず、光ファイバ自体が、多数の並列で相対的に直交の光通信チャネルに対応するときでも、受け取った光信号のこのような処理のための合計遅延時間は大きくなり得ない。前述の理由で、個々の光コアの伝搬モードの数が増加するように光ファイバを再設計するのではなく、基本的に分離された光コアの数を増加するように光ファイバを再設計することによって光ファイバのデータ容量を拡大するのが有利であり得る。

１つの光コア毎の伝搬する光モードの数を制限すると、光通信システムを、データ通信速度に関して、より容易に拡張可能にするのを助長することができる。図２の光通信システム２０では、より多くのマルチモード光コアを有する光ファイバで光ファイバ１０を置換し、より多くのコア毎の光変調器を光送信機２２に付加し、より多くのコア毎の光復調器を光受信機２６に付加することにより、データ通信速度を向上することができる。光通信システム２０のデータ伝送速度のこのような向上は、チャネル行列を対角化するのに使用されるハードウェアの複雑さがそれに応じて増す必要はなく、達成することができるはずである。

図１Ａは、図１のマルチコア光ファイバ１０の特定の実施形態１０”を示す。マルチコア光ファイバ１０”では、Ｎ個のマルチモード光コアのうち、光クラッド１４に配置されている１２_１、．．．、１２_ＰのＰ個は、例えば光遠隔通信のＣバンド、Ｌバンド、またはＳバンドの波長におけるマルチモード光コアといった管状のマルチモード光コアである。ここで、Ｐ≧１、かつＰ≦Ｎである。Ｐ個の管状のマルチモード光コア１２_１〜１２_Ｐのそれぞれが環状断面を有する。それぞれの管状のマルチモード光コア１２_１〜１２_Ｐの屈折率は、光クラッド１４の屈折率より大きい。さまざまな実施形態において、管状のマルチモード光コア１２_１〜１２_Ｐの個々の屈折率は、一定でよく、または管状のマルチモード光コア１２_１〜１２_Ｐの個々の軸からの半径方向距離に対する自明でない従属性を有してもよい。

いくつかのこのような実施形態では、Ｐ個の管状のマルチモード光コア１２_１〜１２_Ｐのうち１つまたは複数が、その内部を充填する任意選択の内部光クラッド１６も含む。このような任意選択の内側光クラッド１６のそれぞれの屈折率は、周囲の管状のマルチモード光コア１２_１〜１２_Ｐの屈折率より小さい。

いくつかの実施形態では、マルチコア光ファイバ１０”は、１つまたは複数の他の固体のマルチモード光コア１２_Ｐ＋１〜１２_Ｎおよび／または光クラッド１４に配置された１つまたは複数の固体のシングルモード光コア１２’、１２”も含んでよい。

本出願は、２０１１年３月５日出願の米国特許出願第１３／０４１３６６号、２０１１年３月５日出願の米国特許出願第１３／０４１３６６号、ならびに２０１１年３月５日にＣｈｒｉｓｔｐｈｅｒ ＤｏｅｒｒおよびＰｅｔｅｒ Ｊ．Ｗｉｎｚｅｒが出願した「ＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＢＥＲＳ ＷＩＴＨ ＴＵＢＵＬＡＲ ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＲＥＳ」という名称の米国特許仮出願（整理番号８０９１７０）の全体を参照によって本明細書に組み込む。この段落で言及したこれら３つの特許出願の１つまたは複数は、すなわち本説明に基づいて、当業者なら理解するはずの、図１Ａのマルチコア光ファイバ１０”の実例を、製作する、かつ／または利用するのに適切な方法および／または構造を説明し得る。

例示的実施形態および図面の詳細な説明は、本発明の原理を示すのみである。したがって本明細書で明確に説明されていなくても、または示されていなくとも、当業者なら、特許請求された発明に含まれて本発明の原理を具現化するさまざまな装置を考案することができるはずであることが理解されよう。さらに、本明細書に列挙されたすべての実例は、主として、本発明者によって当技術を促進するように寄与された、本発明の原理および概念の理解を支援するための教育の目的のみを意図しており、限定されることなく、このような具体的に列挙された実例および条件として解釈されるべきである。そのうえ、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにその特定の実例を本明細書に列挙するすべての記述は、それらの等価物を包含するように意図されている。

Claims (4)

1. 複数の光データ変調器を有する光送信機と複数の光データ復調器を有する光受信機のうちの１つを有する光通信装置と、
   １つまたは複数のスパンの一連の光ファイバと、
   を備え、前記一連が、前記光送信機または光受信機に光学的に接続されており、
   前記一連の光ファイバの各々が３つ以上の光コアを有し、前記光コアの各々が、遠隔通信波長において伝搬する光モードのある数に対応することができ、伝搬する光モードのそれぞれの数が５０以下であり、
   光通信装置の光データ変調器または光データ復調器のそれぞれが前記光コアの対応するものに端接続しており、
   それぞれの光データ変調器または光データ復調器が、前記光コアのうち対応するものの前記伝搬する光モードの複数の別々の組を介して、並列に連絡するように構成される、
   装置。
2. 複数の光データ変調器を有する光送信機と複数の光データ復調器を有する光受信機のうちの１つを有する光通信装置と、
   １つまたは複数のスパンの一連の光ファイバと、
   を備え、前記一連が、前記光送信機または光受信機に光学的に接続されており、
   前記一連の光ファイバの各々が３つ以上の光コアを有し、前記光コアの各々が、遠隔通信波長において伝搬する光モードのある数に対応することができ、伝搬する光モードのそれぞれの数が５０以下であり、
   光通信装置の光データ変調器または光データ復調器のそれぞれが前記光コアの対応するものに端接続しており、
   前記通信装置が、前記光コアの間の光クロストークを補償することなく、個々の光コア上の光クロストークを補償するように構成される、装置。
3. 前記３つ以上の光コアのうち１つの光コアが管状の光コアである、請求項１に記載の装置。
4. 前記３つ以上の光コアのうち１つの光コアが管状の光コアである、請求項２に記載の装置。

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