JP6092745B2 - Optical transmission equipment - Google Patents
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Description
本発明は、信号光のモード多重伝送を実現するために、特定のモードの挿入及び分離の少なくともいずれかを実行可能な光伝送装置に関する。 The present invention relates to an optical transmission apparatus capable of performing at least one of insertion and separation of a specific mode in order to realize mode multiplexing transmission of signal light.
近年、光ファイバ通信では、伝送容量を従来よりも増大させるための技術として、波長多重及び偏波多重に加えて、空間多重(モード多重)伝送技術が注目されている。シングルモードファイバ(SMF)を用いた既存の光ネットワークは、各ネットワーク拠点に光波長挿入分離装置を設けることによって構築されている。光波長挿入分離装置は、SMFで伝送される波長多重光信号から特定の波長の光信号を分離し、また、当該波長多重光信号に対して特定の波長の光信号を挿入(多重)するために用いられる。 In recent years, in optical fiber communication, spatial multiplexing (mode multiplexing) transmission technology has attracted attention in addition to wavelength multiplexing and polarization multiplexing as a technology for increasing the transmission capacity compared to the prior art. An existing optical network using a single mode fiber (SMF) is constructed by providing an optical wavelength insertion / separation device at each network base. The optical wavelength inserting / separating device separates an optical signal having a specific wavelength from a wavelength multiplexed optical signal transmitted by the SMF, and inserts (multiplexes) an optical signal having a specific wavelength into the wavelength multiplexed optical signal. Used for.
将来、モード多重伝送技術が光ネットワークに適用された場合、波長光信号と同様、各ネットワーク拠点では、モード多重光信号から特定のモードの光信号を分離し、また、当該モード多重光信号に対して特定のモードの光信号を挿入できることが求められる。このように、モード多重伝送において各モードの光信号の分離または挿入を行うための技術として、従来、非特許文献1〜3に記載のような技術が存在する。非特許文献1には、計算機合成ホログラムを用いて特定のモードの光信号を挿入する技術が記載されている。非特許文献2には、空間光変調器(SLM)を用いて干渉縞を任意に切り替えることにより、特定のモードの光信号を挿入する技術が記載されている。また、非特許文献3には、体積ホログラムを用いて特定のモードの光信号を分離する技術が記載されている。 In the future, when the mode multiplexing transmission technology is applied to the optical network, the optical signal of a specific mode is separated from the mode multiplexed optical signal at each network base as well as the wavelength optical signal. Therefore, it is required that an optical signal of a specific mode can be inserted. As described above, conventionally, there are techniques as described in Non-Patent Documents 1 to 3 as techniques for separating or inserting optical signals of respective modes in mode multiplexing transmission. Non-Patent Document 1 describes a technique for inserting an optical signal of a specific mode using a computer-generated hologram. Non-Patent Document 2 describes a technique for inserting an optical signal of a specific mode by arbitrarily switching interference fringes using a spatial light modulator (SLM). Non-Patent Document 3 describes a technique for separating an optical signal of a specific mode using a volume hologram.
しかし、上述のような従来技術には、以下のような課題がある。例えば、SLMに特定のモードの信号光を回折可能なパターンを表示することにより、モード多重光信号から特定のモードの信号光を分離する場合、当該特定のモード以外のモードの信号光がSLMを通過する際に、その位相分布が変化する。 However, the conventional techniques as described above have the following problems. For example, when a signal light of a specific mode is separated from a mode multiplexed optical signal by displaying a pattern capable of diffracting the signal light of a specific mode on the SLM, the signal light of a mode other than the specific mode is transmitted to the SLM. As it passes, its phase distribution changes.
ここで、図2に示すように、LP11モードの信号光を回折させるパターンが生成及び表示されたSLM上に、光ファイバ内を伝搬するLP01,LP11,LP21モードの信号光が入射した場合を想定する。この場合、SLMに表示されたパターンによりLP11モードの信号光が回折することで、LP11モードの信号光を他のモードの信号光から分離することが可能である。なお、分離された信号光のモードは、LP11ではなくLP01に変換され、また、LP11以外のLP01、LP21モードの信号光は、そのままSLMを透過(通過)する。しかし、SLMを通過したLP11、LP21モードの信号光は、SLMの作用によってその位相分布が変化するため、信号品質が極端に劣化してしまう課題がある。 Here, as shown in FIG. 2, it is assumed that the LP01, LP11, and LP21 mode signal light propagating in the optical fiber is incident on the SLM on which the pattern for diffracting the LP11 mode signal light is generated and displayed. To do. In this case, the LP11 mode signal light is diffracted by the pattern displayed on the SLM, whereby the LP11 mode signal light can be separated from the other mode signal lights. The mode of the separated signal light is converted to LP01 instead of LP11, and LP01 and LP21 mode signal lights other than LP11 are transmitted (passed) through the SLM as they are. However, since the phase distribution of the LP11 and LP21 mode signal light that has passed through the SLM changes due to the action of the SLM, there is a problem that the signal quality is extremely deteriorated.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、信号光のモード多重伝送において、空間光変調器を用いた特定のモードの信号光の挿入及び分離を、他のモードの信号光の品質を劣化させずに行う技術を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems. The present invention provides a technique for performing insertion and separation of a specific mode of signal light using a spatial light modulator without degrading the quality of the signal light of another mode in mode multiplexed transmission of signal light. It is an object.
本発明は、例えば、光伝送装置として実現できる。本発明の一態様の係る光伝送装置は、光ファイバ内を伝搬してきた1つ以上のモードの信号光が出力される光出力部と、前記光出力部から出力された信号光が入射する位置に設けられ、特定のモードの信号光を回折させ、当該特定のモード以外の他のモードの信号光を透過させる回折パターンを表示する空間光変調器であって、前記回折パターンに入射する前記1つ以上のモードの信号光に前記特定のモードの信号光が含まれる場合、当該特定のモードの信号光を前記回折パターンで回折させることで前記他のモードの信号光から分離する、前記空間光変調器と、前記光出力部から出力された信号光の伝搬方向において前記空間光変調器の後段に設けられ、前記回折パターンを透過した信号光が入射すると、当該入射した信号光の、前記伝搬方向に対して逆方向に伝搬する位相共役光を発生させる位相共役鏡と、を備え、前記位相共役光は、前記空間光変調器に表示された前記回折パターンを前記逆方向に透過して、前記他のモードの信号光として前記光出力部から前記光ファイバ内へ入力されることを特徴とする。 The present invention can be realized as an optical transmission device, for example. An optical transmission device according to an aspect of the present invention includes an optical output unit that outputs one or more modes of signal light that has propagated through an optical fiber, and a position at which the signal light output from the optical output unit is incident A spatial light modulator that displays a diffraction pattern that diffracts signal light of a specific mode and transmits signal light of a mode other than the specific mode, and that is incident on the diffraction pattern When the signal light of the specific mode is included in the signal light of the specific mode, the spatial light is separated from the signal light of the other mode by diffracting the signal light of the specific mode by the diffraction pattern When the signal light transmitted through the diffraction pattern is incident on the modulator and the spatial light modulator in the propagation direction of the signal light output from the light output unit, the propagation of the incident signal light A phase conjugate mirror that generates phase conjugate light propagating in a direction opposite to the direction, and the phase conjugate light transmits the diffraction pattern displayed on the spatial light modulator in the opposite direction, The signal light in the other mode is input from the light output unit into the optical fiber.
本発明によれば、信号光のモード多重伝送において、空間光変調器を用いた特定のモードの信号光の挿入及び分離を、他のモードの信号光の品質を劣化させずに行う技術を提供できる。 According to the present invention, in mode multiplexing transmission of signal light, there is provided a technique for inserting and separating a specific mode of signal light using a spatial light modulator without degrading the quality of the signal light of other modes. it can.
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, components that are not necessary for the description of the embodiments are omitted from the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る光伝送装置100の構成例を示す図であり、特に、特定のモードの信号光についての分離(ドロップ)を行う部分の構成例を示している。図1に示すように、光伝送装置100は、光ファイバ110内を伝搬してきた1つ以上のモードに信号光が出力される光出力部120と、空間光変調器(SLM)130と、位相共役鏡140とを備える。SLM130は、光出力部120から出力された信号光が入射する位置に設けられる。位相共役鏡140は、光出力部120から出力された信号光の伝搬方向において、SLM130の後段に設けられている。本実施形態では、光ファイバ110は、複数の空間モードの信号光が伝搬可能な光ファイバであるマルチモードファイバ(MMF)で構成されている。なお、光出力部120から位相共役鏡140までの光路上には、SLM130の他に、半波長板(HWP:Half Wave Plate)、ポラライザP、及びアナライザAも設けられており、これらによって信号光の偏光状態が調整される。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical transmission apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, and particularly illustrates a configuration example of a portion that performs separation (dropping) on signal light in a specific mode. As shown in FIG. 1, the optical transmission device 100 includes an optical output unit 120 that outputs signal light in one or more modes that have propagated through the optical fiber 110, a spatial light modulator (SLM) 130, a phase A conjugate mirror 140. The SLM 130 is provided at a position where the signal light output from the light output unit 120 is incident. The phase conjugate mirror 140 is provided at the subsequent stage of the SLM 130 in the propagation direction of the signal light output from the light output unit 120. In the present embodiment, the optical fiber 110 is configured by a multimode fiber (MMF) that is an optical fiber capable of propagating a plurality of spatial mode signal lights. In addition to the SLM 130, a half-wave plate (HWP: Half Wave Plate), a polarizer P, and an analyzer A are also provided on the optical path from the light output unit 120 to the phase conjugate mirror 140. The polarization state of is adjusted.
SLM130は、特定のモードの信号光を回折させ、当該特定のモード以外の他のモードの信号光を透過させる回折パターンを表示可能である。SLM130は、外部からの制御に応じて、任意の回折パターンを生成し、生成した回折パターンを表示しうる。光出力部120から出力された1つ以上のモードの信号光が、SLM130に表示されている回折パターンに入射すると、SLM130に表示されている回折パターンで回折可能なモードの信号光は、所定の回折角で回折する。また、それ以外のモードの信号光は、SLM130に表示されている回折パターンを透過して、SLM130の後段へ伝搬する。このようにして、特定のモードの信号光を、他のモードの信号光から分離することができる。 The SLM 130 can display a diffraction pattern that diffracts signal light of a specific mode and transmits signal light of a mode other than the specific mode. The SLM 130 can generate an arbitrary diffraction pattern in accordance with control from the outside, and can display the generated diffraction pattern. When the signal light of one or more modes output from the light output unit 120 is incident on the diffraction pattern displayed on the SLM 130, the signal light of the mode that can be diffracted by the diffraction pattern displayed on the SLM 130 is predetermined. Diffracted at a diffraction angle. In addition, signal light in other modes passes through the diffraction pattern displayed on the SLM 130 and propagates to the subsequent stage of the SLM 130. In this way, signal light in a specific mode can be separated from signal light in other modes.
図1では、光ファイバ110内を伝搬してきたLP01,LP11,LP21モードの信号光が、光出力部120から出力され、SLM130に入射する。SLM130には、LP11モードの信号光を回折可能な回折パターンが表示されている。このため、SLM130は、回折パターンに入射したLP01,LP11,LP21モードの信号光のうち、LP11モードの信号光のみを回折させ、他のモードの信号光から分離する。 In FIG. 1, the LP01, LP11, and LP21 mode signal lights that have propagated through the optical fiber 110 are output from the light output unit 120 and enter the SLM 130. The SLM 130 displays a diffraction pattern capable of diffracting LP11 mode signal light. For this reason, the SLM 130 diffracts only the LP11 mode signal light among the LP01, LP11, and LP21 mode signal lights incident on the diffraction pattern and separates them from the other mode signal lights.
一方、LP11以外のLP01,LP21モードの信号光は、SLM130を透過する。SLM130の回折パターンを透過した信号光には、図2に示すように、位相分布の変化が発生する(即ち、位相分布が崩れる)。このため、特定のモードの信号光をSLM130で分離した後の残りのモード光信号は、信号品質が極端に劣化した状態となる。 On the other hand, LP01 and LP21 mode signal lights other than LP11 are transmitted through the SLM 130. In the signal light transmitted through the diffraction pattern of the SLM 130, a phase distribution change occurs (that is, the phase distribution is lost) as shown in FIG. For this reason, the signal light of the remaining mode light after the signal light of a specific mode is separated by the SLM 130 is in a state where signal quality is extremely deteriorated.
本実施形態では、上述のような位相分布の変化を補償するために、図1に示すように、位相共役鏡140を用いる。図3は、位相共役鏡140を用いて上述のような位相分布の変化を補償する仕組みを説明するための説明図である。位相共役鏡140は、反射面に入射した光の波面を反転して位相共役光を発生させる(例えば、非特許文献4を参照。)。 In the present embodiment, a phase conjugate mirror 140 is used as shown in FIG. 1 in order to compensate for the change in the phase distribution as described above. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a mechanism for compensating for the change in phase distribution as described above using the phase conjugate mirror 140. The phase conjugate mirror 140 inverts the wavefront of the light incident on the reflecting surface to generate phase conjugate light (see, for example, Non-Patent Document 4).
図3に示すように、SLM130を透過した信号光が位相共役鏡140に入射すると、位相共役鏡140は、当該信号光の伝搬方向(矢印310)に対して逆方向(矢印320)に伝搬する位相共役光を発生させる。位相共役鏡140で発生した位相共役光は、SLM130に表示された回折パターンを矢印320の方向に再び透過する。その結果、光出力部120側から位相共役鏡140側への、1回目の透過により信号光に生じた位相の変化が、位相共役鏡140側から光出力部120側への、2回目の透過により補償される。SLM130を再び透過した信号光は、元のモードパターンの信号光に復元され、即ち、SLM130で分離された特定のモード以外の、残りのモードの信号光として、再び光出力部120から光ファイバ110内へ入力される。 As shown in FIG. 3, when the signal light transmitted through the SLM 130 enters the phase conjugate mirror 140, the phase conjugate mirror 140 propagates in the opposite direction (arrow 320) to the propagation direction of the signal light (arrow 310). Phase conjugate light is generated. The phase conjugate light generated by the phase conjugate mirror 140 transmits the diffraction pattern displayed on the SLM 130 again in the direction of the arrow 320. As a result, the phase change caused in the signal light by the first transmission from the optical output unit 120 side to the phase conjugate mirror 140 side is changed to the second transmission from the phase conjugate mirror 140 side to the optical output unit 120 side. Is compensated by The signal light transmitted again through the SLM 130 is restored to the signal light of the original mode pattern, that is, the signal light of the remaining modes other than the specific mode separated by the SLM 130 is again transmitted from the optical output unit 120 to the optical fiber 110. It is input in.
具体的には、図1では、SLM130で分離されたLP11モード以外のLP01,LP21モードの信号光が、上述の位相分布の変化が補償された元のモードパターンの信号光に復元された状態で、光出力部120から光ファイバ110内に入力される。このように、本実施形態によれば、SLM130による特定のモードの信号光の分離を、他のモードの信号光に信号品質の劣化を生じさせることなく行うことが可能になる。 Specifically, in FIG. 1, the signal light in the LP01 and LP21 modes other than the LP11 mode separated by the SLM 130 is restored to the signal light of the original mode pattern in which the change in the phase distribution is compensated. The light is input from the light output unit 120 into the optical fiber 110. As described above, according to the present embodiment, it is possible to separate the signal light of a specific mode by the SLM 130 without causing signal quality degradation in the signal light of other modes.
なお、図1には図示していないが、光伝送装置100は、SLM130に表示された回折パターンにおける回折により分離された、特定のモード以外のモードの信号光を出力するための光出力部を、信号光が回折する方向に備えていてもよい。 Although not shown in FIG. 1, the optical transmission device 100 includes an optical output unit for outputting signal light in a mode other than a specific mode, separated by diffraction in the diffraction pattern displayed on the SLM 130. The signal light may be provided in the direction in which it is diffracted.
本実施形態に係る光伝送装置100では、上述のような、特定のモードの信号光についての分離だけでなく、図1に示す構成を利用して、特定のモードの信号光についての挿入(アッド)を行うことも可能である。図4は、光伝送装置100において特定のモードの信号光を挿入する例を示す図である。同図では、光ファイバ110内を伝搬してきたLP01,LP21モードの信号光に対して、光伝送装置100においてLP11モードの信号光を挿入(多重)する場合を一例として示している。 In the optical transmission apparatus 100 according to the present embodiment, not only the separation of the signal light in the specific mode as described above, but also the insertion (add) of the signal light in the specific mode is performed using the configuration shown in FIG. ) Is also possible. FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which signal light of a specific mode is inserted in the optical transmission device 100. In the drawing, an example in which LP11 mode signal light is inserted (multiplexed) in the optical transmission apparatus 100 with respect to LP01 and LP21 mode signal light propagating through the optical fiber 110 is shown as an example.
この場合、SLM130には、LP11モードを生成可能な干渉パターンを与えておけばよい。即ち、SLM130は、LP11モードの信号光を回折させる回折パターンを表示すればよい。このような状態で、SLM130の回折パターンによる信号光の回折方向に対して逆方向(矢印410の方向)から当該回折パターンに信号光を照射すると、当該回折パターンに対応したLP11モードの信号光が、光出力部120の方向へ発生する。このようにして発生したLP11モードの信号光は、他のモード(LP01,LP21)の信号光と多重された状態で、光出力部120から光ファイバ110内へ入力される。 In this case, the SLM 130 may be provided with an interference pattern that can generate the LP11 mode. That is, the SLM 130 may display a diffraction pattern that diffracts the LP11 mode signal light. In this state, when the signal light is irradiated to the diffraction pattern from the direction opposite to the diffraction direction of the signal light by the diffraction pattern of the SLM 130 (the direction of the arrow 410), LP11 mode signal light corresponding to the diffraction pattern is emitted. Occurs in the direction of the light output unit 120. The LP11 mode signal light generated in this way is input into the optical fiber 110 from the optical output unit 120 in a state multiplexed with the signal light of other modes (LP01, LP21).
その際、LP01,LP21モードの信号光については、図1に示す分離の場合と同様、位相共役鏡140の作用によって、SLM130による位相分布の変化が補償される。したがって、本実施形態によれば、SLM130による特定のモードの信号光の挿入(多重)を、他のモードの信号光に信号品質の劣化を生じさせることなく行うことが可能になる。 At this time, for the LP01 and LP21 mode signal lights, the phase distribution change by the SLM 130 is compensated by the action of the phase conjugate mirror 140 as in the case of the separation shown in FIG. Therefore, according to the present embodiment, it becomes possible to insert (multiplex) signal light of a specific mode by the SLM 130 without causing signal quality degradation in signal light of other modes.
本実施形態に係る光伝送装置100では、図1及び図4に示す、SLM130を用いた特定のモードの信号光についての分離及び挿入を、同時に行うことが可能である。この場合、SLM130は、図1に示すように、光出力部120から出力される特定のモード(LP11)の第1の信号光についての分離を行うとともに、図4に示すように、当該特定のモード(LP11)の第2の信号光についての多重を行う。 In the optical transmission apparatus 100 according to the present embodiment, it is possible to simultaneously perform the separation and insertion of signal light in a specific mode using the SLM 130 shown in FIGS. 1 and 4. In this case, as shown in FIG. 1, the SLM 130 separates the first signal light in the specific mode (LP11) output from the light output unit 120, and as shown in FIG. Multiplexing for the second signal light in the mode (LP11) is performed.
また、本実施形態に係る光伝送装置100は、光サーキュレータを用いることで、光伝送路上に配置することが可能である。図5は、光サーキュレータ150を備えた光伝送装置100の構成例を示す図である。同図では、光伝送装置100に対してLP01,LP11,LP21の3モードの信号光が入力され、光伝送装置100がLP01モードの信号光を分離して、残りのLP11,LP21モードの信号光を出力する例を示している。 Further, the optical transmission device 100 according to the present embodiment can be arranged on the optical transmission line by using an optical circulator. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the optical transmission device 100 including the optical circulator 150. In the figure, LP01, LP11, LP21 three-mode signal light is input to the optical transmission apparatus 100, the optical transmission apparatus 100 separates the LP01 mode signal light, and the remaining LP11, LP21 mode signal light. The example which outputs is shown.
図5に示すように、光伝送装置100は、光サーキュレータ150を備える。光サーキュレータ150は、第1のポートから入力される信号光を第2のポートに出力し、当該第2のポートから入力される信号光を第3のポートに出力する素子である。本実施形態では、光サーキュレータ150の第2のポートが、光ファイバ110を介して光出力部120と接続されており、第1のポート及び第3のポートは、光伝送装置100の入力ポート及び出力ポートとしてそれぞれ機能する。 As shown in FIG. 5, the optical transmission device 100 includes an optical circulator 150. The optical circulator 150 is an element that outputs signal light input from the first port to the second port and outputs signal light input from the second port to the third port. In the present embodiment, the second port of the optical circulator 150 is connected to the optical output unit 120 via the optical fiber 110, and the first port and the third port are the input port of the optical transmission device 100 and Each functions as an output port.
図5に示す光伝送装置100では、光サーキュレータ150の第1のポートから、1つ以上のモード(LP01,LP11,LP21)の信号光が入力されると、それらの信号光は、光出力部120から出力される。これにより、図1に示すように、SLM130によってLP01モードの信号光が分離される。また、残りのLP11,LP21モードの信号光は、SLM130による位相分布の変化が補償された状態で、光出力部120を介して光ファイバ110内に戻される。その結果、光サーキュレータ150の第1のポートから入力されたLP01,LP11,LP21モードの信号光は、LP01モードの信号光についての分離が行われた状態で、光サーキュレータ150の第3ポートから出力される。 In the optical transmission device 100 shown in FIG. 5, when signal light of one or more modes (LP01, LP11, LP21) is input from the first port of the optical circulator 150, the signal light is output to the optical output unit. 120. As a result, the LP01 mode signal light is separated by the SLM 130 as shown in FIG. Further, the remaining signal light in the LP11 and LP21 modes is returned into the optical fiber 110 via the optical output unit 120 in a state where the change in phase distribution by the SLM 130 is compensated. As a result, the LP01, LP11, and LP21 mode signal light input from the first port of the optical circulator 150 is output from the third port of the optical circulator 150 in a state where the LP01 mode signal light is separated. Is done.
なお、図5に示す光伝送装置100では、SLM130によって、図4に示すように、特定のモードの信号光についての挿入を行うことも可能である。即ち、光サーキュレータ150の第1のポートから入力されたLP01,LP11,LP21モードの信号光は、LP01モードの信号光についての分離及び挿入の少なくともいずれかが行われた状態で、光サーキュレータ150の第3のポートから出力されうる。 In the optical transmission device 100 shown in FIG. 5, it is also possible to insert signal light of a specific mode by the SLM 130 as shown in FIG. That is, the LP01, LP11, and LP21 mode signal lights input from the first port of the optical circulator 150 are subjected to at least one of separation and insertion of the LP01 mode signal light. It can be output from the third port.
また、図5に示す構成を図6に示す構成に変更することによって、光伝送装置100において、複数の特定のモードの信号光についての分離及び挿入を同時に行うことが可能になる。図6は、複数(N個)の光サーキュレータ150−1〜150−Nを備えた光伝送装置100において、複数(N個)の特定のモードの信号光を分離または挿入する例を示す図である。同図では、光伝送装置100に対してLP01,LP11,LP21の3モードの信号光が入力され、光伝送装置100が、SLM130−1〜130−Nによる信号光の分離及び挿入の結果として、LP01',LP11',LP21'モードの信号光を出力する例を示している。 Further, by changing the configuration shown in FIG. 5 to the configuration shown in FIG. 6, in the optical transmission apparatus 100, it is possible to simultaneously perform separation and insertion of a plurality of specific mode signal lights. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of separating or inserting a plurality (N) of signal light in a specific mode in the optical transmission device 100 including a plurality (N) of optical circulators 150-1 to 150-N. is there. In the figure, three modes of signal light LP01, LP11, and LP21 are input to the optical transmission apparatus 100, and the optical transmission apparatus 100 is subjected to signal light separation and insertion by the SLMs 130-1 to 130-N. In this example, signal light in the LP01 ′, LP11 ′, and LP21 ′ modes is output.
図6に示すように、光伝送装置100は、縦続接続されたN個(Nは2以上の整数。)の光サーキュレータ150−1〜150−Nと、それぞれの光サーキュレータに対応する、N個の光出力部120−1〜120−N、N個のSLM130−1〜130〜N、及び位相共役鏡140−1〜140−Nとを備える。光サーキュレータ150−1〜150−(N−1)の第3のポートは、次段の光サーキュレータの第1ポートと接続されている。光サーキュレータ150−1の第1のポートは、光伝送装置100の入力ポートとして機能し、光サーキュレータ150−Nの第3のポートは、光伝送装置100の出力ポートとして機能する。 As shown in FIG. 6, the optical transmission apparatus 100 includes N optical circulators 150-1 to 150-N connected in cascade (N is an integer of 2 or more) and N optical circulators corresponding to the optical circulators. Optical output units 120-1 to 120-N, N SLMs 130-1 to 130-N, and phase conjugate mirrors 140-1 to 140-N. The third ports of the optical circulators 150-1 to 150- (N-1) are connected to the first port of the next-stage optical circulator. The first port of the optical circulator 150-1 functions as an input port of the optical transmission device 100, and the third port of the optical circulator 150-N functions as an output port of the optical transmission device 100.
光出力部120−1〜120−Nは、光ファイバを介して、対応する光サーキュレータ150−1〜150−Nの第2のポートと接続されている。また、SLM130−1〜130〜Nは、外部からの制御に応じて、それぞれが異なる特定のモードに対応する回折パターンを表示する。 The optical output units 120-1 to 120-N are connected to the second ports of the corresponding optical circulators 150-1 to 150-N via optical fibers. In addition, the SLMs 130-1 to 130-N display diffraction patterns corresponding to different specific modes in accordance with external control.
図6に示す光伝送装置100では、光サーキュレータ150−1の第1のポートから、1つ以上のモード(LP01,LP11,LP21)の信号光が入力される。これらの信号光は、SLM130−1〜130−Nが表示する各回折パターンに対応する各特定のモードの信号光についての分離及び挿入(多重)の少なくともいずれかが行われる。その結果として得られたLP01',LP11',LP21'モードの信号光は、光サーキュレータ150−Nの第3のポートから出力される。上述の図5に示す実施形態と同様、LP01',LP11',LP21'モードの信号光は、SLM130−1〜130−Nによる位相分布の変化が補償された状態で出力される。 In the optical transmission device 100 shown in FIG. 6, signal light of one or more modes (LP01, LP11, LP21) is input from the first port of the optical circulator 150-1. These signal lights are subjected to at least one of separation and insertion (multiplexing) with respect to each specific mode of signal light corresponding to each diffraction pattern displayed by the SLMs 130-1 to 130-N. The resulting signal light in the LP01 ′, LP11 ′, and LP21 ′ modes is output from the third port of the optical circulator 150-N. Similar to the embodiment shown in FIG. 5 described above, the signal light in the LP01 ′, LP11 ′, and LP21 ′ modes is output in a state where changes in the phase distribution by the SLMs 130-1 to 130-N are compensated.
図6に示す実施形態によれば、SLM130−1〜130−Nのそれぞれに表示する回折パターンを制御することによって、複数のモードの信号光についての挿入及び分離を選択的に実行することが可能である。 According to the embodiment shown in FIG. 6, it is possible to selectively execute insertion and separation of signal light in a plurality of modes by controlling the diffraction patterns displayed on each of the SLMs 130-1 to 130-N. It is.
上述の実施形態は、以下で説明するように、更に種々の形態に変更して実施することが可能である。以下では、図7〜図9を参照して、1つのSLM130によって、複数の特定のモードの信号光についての分離及び挿入(多重)を行う例について説明する。 As described below, the above-described embodiment can be implemented with various modifications. Hereinafter, an example in which a single SLM 130 performs separation and insertion (multiplexing) on signal light in a plurality of specific modes will be described with reference to FIGS.
図7は、光伝送装置100において複数の特定のモードの信号光を分離する例を示す図である。同図に示すように、SLM130に、それぞれ異なる特定のモードの信号光を回折させる複数の回折パターンを合成した合成パターンを回折パターンとして表示させることによって、同時に複数のモードの信号光を分離することが可能になる。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which signal light in a plurality of specific modes is separated in the optical transmission device 100. As shown in the figure, the SLM 130 displays a combined pattern obtained by combining a plurality of diffraction patterns that diffract signal lights of different specific modes as a diffraction pattern, thereby simultaneously separating the signal lights of a plurality of modes. Is possible.
図7では、SLM130は、LP11及びLP21モードの信号光をそれぞれ回折可能なパターンを合成した合成パターンを生成及び表示している。光ファイバ110内を伝搬してきたLP01,LP11,LP21モードの信号光が、光出力部120から出力され、SLM130に入射する。SLM130は、合成パターンに入射したそれらの信号光のうち、当該合成パターンに対応するLP11及びLP21モードの信号光を回折させることで、他のモード(LP01)の信号光から分離する。 In FIG. 7, the SLM 130 generates and displays a combined pattern obtained by combining patterns that can diffract LP11 and LP21 mode signal lights. The LP01, LP11, and LP21 mode signal lights propagating through the optical fiber 110 are output from the optical output unit 120 and enter the SLM 130. The SLM 130 separates the signal light in the other modes (LP01) by diffracting the signal light in the LP11 and LP21 modes corresponding to the composite pattern among the signal lights incident on the composite pattern.
一方、残りのLP01モードの信号光は、上述の位相分布の変化が補償された元のモードパターンの信号光に復元された状態で、光出力部120から光ファイバ110内に入力される。このように、図7に示す実施形態によれば、SLM130による複数の特定のモードの信号光の分離を、他のモードの信号光に信号品質の劣化を生じさせることなく行うことが可能になる。 On the other hand, the remaining LP01 mode signal light is input from the light output unit 120 into the optical fiber 110 in a state where the signal light has been restored to the original mode pattern signal light in which the change in the phase distribution is compensated. As described above, according to the embodiment shown in FIG. 7, it is possible to separate the signal light in a plurality of specific modes by the SLM 130 without causing signal quality degradation in the signal light in other modes. .
なお、SLM130に、複数の回折パターンの干渉縞をそれぞれ異なるピッチに設定して合成した合成パターンを表示させてもよい。この場合、SLM130は、合成パターンに対応する複数の特定のモードの信号光を、それぞれ異なる回折角で回折させることになる。これにより、分離した複数のモードの信号光を、個別に取り出すことが可能である。 Note that the SLM 130 may display a combined pattern in which interference fringes of a plurality of diffraction patterns are set at different pitches. In this case, the SLM 130 diffracts a plurality of specific modes of signal light corresponding to the combined pattern at different diffraction angles. As a result, it is possible to individually extract the separated signal lights in a plurality of modes.
また、図7に示す光伝送装置100では、複数の特定のモードの信号光についての分離だけでなく、挿入も同時に行うことが可能である。図8は、光伝送装置100において複数の特定のモードの信号光を分離及び挿入する例を示す図である。図8では、SLM130は、光出力120から出力される特定のモード(LP11)の信号光についての分離を行うとともに、別の特定のモード(LP21)の信号光についての挿入を同時に行っている。このようにして、SLM130は、複数の特定のモードに対応した合成パターンを表示することで、当該合成パターンに対応する各特定のモードの信号光についての分離及び挿入の少なくともいずれかを行う。 In addition, in the optical transmission device 100 shown in FIG. 7, not only the signal light of a plurality of specific modes but also the insertion can be performed at the same time. FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which signal light of a plurality of specific modes is separated and inserted in the optical transmission device 100. In FIG. 8, the SLM 130 separates the signal light of a specific mode (LP11) output from the optical output 120 and simultaneously inserts the signal light of another specific mode (LP21). In this manner, the SLM 130 displays a composite pattern corresponding to a plurality of specific modes, thereby performing at least one of separation and insertion for each specific mode of signal light corresponding to the composite pattern.
図9は、図5と同様、光サーキュレータ150を備えた光伝送装置100の構成例を示す図である。ただし、図9では、SLM130に、図7及び図8と同様、それぞれ異なる特定のモードの信号光を回折させる複数の回折パターンを合成した合成パターンを回折パターンとして表示させる例を示している。このような構成により、光サーキュレータ150の第1のポートから入力された信号光は、SLM130に表示された合成パターンに対応する各特定のモードの信号光についての分離及び挿入の少なくともいずれかが行われた状態で、光サーキュレータ150の第3のポートから出力される。 FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the optical transmission device 100 including the optical circulator 150, as in FIG. However, FIG. 9 shows an example in which a combined pattern obtained by combining a plurality of diffraction patterns that diffract signal light in different specific modes is displayed on the SLM 130 as a diffraction pattern, as in FIGS. 7 and 8. With such a configuration, the signal light input from the first port of the optical circulator 150 is subjected to at least one of separation and insertion with respect to each specific mode of signal light corresponding to the combined pattern displayed on the SLM 130. In this state, the light is output from the third port of the optical circulator 150.
図9に示す実施形態によれば、1個のSLM130を用いて、複数のモードの信号光についての分離及び挿入を行うことが可能になる。即ち、図6に示すように、複数のSLM及び位相共役鏡を設ける必要がなくなり、より簡易な装置構成を実現できる。 According to the embodiment shown in FIG. 9, it is possible to separate and insert a plurality of modes of signal light by using one SLM 130. That is, as shown in FIG. 6, it is not necessary to provide a plurality of SLMs and phase conjugate mirrors, and a simpler device configuration can be realized.
上述の種々の実施形態によれば、信号光のモード多重伝送において、SLMを用いた特定のモードの信号光の挿入及び分離を、他のモードの信号光の品質を劣化させずに行うことが可能になる。これにより、光ネットワーク内の各拠点において、必要な数のモードの信号光の分離及び挿入を行うことを実現できる。したがって、従来の波長分割多重技術における各波長の分離及び挿入と同様に、モード多重伝送においてモードの分離及び挿入を行うことが可能となる。 According to the various embodiments described above, in mode multiplexing transmission of signal light, insertion and separation of signal light in a specific mode using the SLM can be performed without degrading the quality of signal light in other modes. It becomes possible. Thus, it is possible to separate and insert a required number of modes of signal light at each site in the optical network. Therefore, mode separation and insertion can be performed in mode multiplexing transmission, as in the case of wavelength separation and insertion in the conventional wavelength division multiplexing technique.
Claims (10)
前記光出力部から出力された信号光が入射する位置に設けられ、特定のモードの信号光を回折させ、当該特定のモード以外の他のモードの信号光を透過させる回折パターンを表示する空間光変調器であって、前記回折パターンに入射する前記1つ以上のモードの信号光に前記特定のモードの信号光が含まれる場合、当該特定のモードの信号光を前記回折パターンで回折させることで前記他のモードの信号光から分離する、前記空間光変調器と、
前記光出力部から出力された信号光の伝搬方向において前記空間光変調器の後段に設けられ、前記回折パターンを透過した信号光が入射すると、当該入射した信号光の、前記伝搬方向に対して逆方向に伝搬する位相共役光を発生させる位相共役鏡と、を備え、
前記位相共役光は、前記空間光変調器に表示された前記回折パターンを前記逆方向に透過して、前記他のモードの信号光として前記光出力部から前記光ファイバ内へ入力される
ことを特徴とする光伝送装置。 An optical output unit for outputting one or more modes of signal light propagating in the optical fiber;
Spatial light that is provided at a position where the signal light output from the light output unit is incident, diffracts the signal light of a specific mode, and displays a diffraction pattern that transmits signal light of a mode other than the specific mode When the signal light of the specific mode is included in the one or more modes of signal light incident on the diffraction pattern, the modulator diffracts the signal light of the specific mode with the diffraction pattern. Separating the spatial light modulator from the signal light of the other mode;
In the propagation direction of the signal light output from the light output unit, when the signal light that has been transmitted through the diffraction pattern is incident on the propagation direction of the incident signal light with respect to the propagation direction A phase conjugate mirror that generates phase conjugate light propagating in the opposite direction;
The phase conjugate light passes through the diffraction pattern displayed on the spatial light modulator in the reverse direction, and is input as signal light of the other mode from the light output unit into the optical fiber. A characteristic optical transmission device.
ことを特徴とする請求項1に記載の光伝送装置。 The spatial light modulator is configured to propagate the signal in the specific mode propagating in the opposite direction to the propagation direction when the signal light is irradiated from the opposite direction to the diffraction direction of the signal light by the diffraction pattern. The signal light is generated, and the signal light of the specific mode is input from the light output unit into the optical fiber in a state of being multiplexed with the signal light of the other mode. An optical transmission device according to 1.
前記光サーキュレータの第2のポートは、前記光ファイバを介して前記光出力部と接続されており、
前記1つ以上のモードの信号光は、前記光サーキュレータの第1のポートから入力され、前記特定のモードの信号光についての前記分離が行われた状態で、前記光サーキュレータの第3のポートから出力される
ことを特徴とする請求項1に記載の光伝送装置。 An optical circulator that outputs the signal light input from the first port to the second port and outputs the signal light input from the second port to the third port;
A second port of the optical circulator is connected to the optical output unit via the optical fiber;
The signal light of the one or more modes is input from the first port of the optical circulator, and the signal light of the specific mode is separated from the third port of the optical circulator. The optical transmission device according to claim 1, wherein the optical transmission device is output.
前記光サーキュレータの第2のポートは、前記光ファイバを介して前記光出力部と接続されており、
前記1つ以上のモードの信号光は、前記光サーキュレータの第1のポートから入力され、前記特定のモードの信号光についての前記分離及び前記多重の少なくともいずれかが行われた状態で、前記光サーキュレータの第3のポートから出力される
ことを特徴とする請求項2または3に記載の光伝送装置。 An optical circulator that outputs the signal light input from the first port to the second port and outputs the signal light input from the second port to the third port;
A second port of the optical circulator is connected to the optical output unit via the optical fiber;
The signal light in the one or more modes is input from a first port of the optical circulator, and the light in the state in which at least one of the separation and multiplexing is performed on the signal light in the specific mode The optical transmission device according to claim 2, wherein the optical transmission device is output from a third port of the circulator.
縦続接続されたN個(Nは2以上の整数。)の光サーキュレータと、
前記N個の光サーキュレータに対して個別に設けられ、光ファイバを介して、それぞれが異なる光サーキュレータの第2のポートと接続されたN個の光出力部と、
前記N個の光出力部に対して個別に設けられ、それぞれが異なる特定のモードに対応する前記回折パターンを表示するN個の空間光変調器と、
前記N個の空間光変調器に対して個別に設けられたN個の位相共役鏡と
を備え、
前記N個の光サーキュレータのうち、N番目の光サーキュレータを除く各光サーキュレータの第3のポートは、次段の光サーキュレータの第1のポートと接続されており、
前記1つ以上のモードの信号光は、前記N個の光サーキュレータのうちの1番目の光サーキュレータの第1のポートから入力され、前記N個の空間光変調器が表示する各回折パターンに対応する各特定のモードの信号光についての前記分離及び前記多重の少なくともいずれかが行われた状態で、前記N番目の光サーキュレータの第3のポートから出力されることを特徴とする請求項5に記載の光伝送装置。 The optical transmission device is:
N optical cascades (N is an integer of 2 or more) connected in cascade;
N optical output units individually provided for the N optical circulators, each connected to a second port of a different optical circulator via an optical fiber;
N spatial light modulators provided individually for the N light output units, each displaying the diffraction pattern corresponding to a different specific mode;
N phase conjugate mirrors individually provided for the N spatial light modulators,
Of the N optical circulators, the third port of each optical circulator excluding the Nth optical circulator is connected to the first port of the next-stage optical circulator,
The signal light of the one or more modes is input from a first port of the first optical circulator among the N optical circulators, and corresponds to each diffraction pattern displayed by the N spatial light modulators. 6. The signal output from the third port of the Nth optical circulator in a state where at least one of the separation and the multiplexing for the signal light in each specific mode is performed. The optical transmission device described.
それぞれ異なる特定のモードの信号光を回折させる複数の回折パターンを合成した合成パターンを、前記回折パターンとして表示し、
前記光出力部から出力された前記1つ以上のモードの信号光のうち、前記合成パターンに対応する複数の特定のモードの信号光を前記合成パターンで回折させることで、前記複数の特定のモードの信号光を前記他のモードの信号光から同時に分離する
ことを特徴とする請求項1に記載の光伝送装置。 The spatial light modulator is
A combined pattern obtained by combining a plurality of diffraction patterns that diffract signal light in different specific modes is displayed as the diffraction pattern,
Of the one or more modes of signal light output from the light output unit, the plurality of specific modes are diffracted by the composite pattern in a plurality of specific modes corresponding to the composite pattern. The optical transmission apparatus according to claim 1, wherein the signal light is simultaneously separated from the signal light of the other mode.
前記光サーキュレータの第2のポートは、前記光ファイバを介して前記光出力部と接続されており、
前記1つ以上のモードの信号光は、前記光サーキュレータの第1のポートから入力され、前記合成パターンに対応する各特定のモードの信号光についての前記分離及び前記多重の少なくともいずれかが行われた状態で、前記光サーキュレータの第3のポートから出力される
ことを特徴とする請求項8に記載の光伝送装置。 An optical circulator that outputs the signal light input from the first port to the second port and outputs the signal light input from the second port to the third port;
A second port of the optical circulator is connected to the optical output unit via the optical fiber;
The signal light of the one or more modes is input from the first port of the optical circulator, and at least one of the separation and the multiplexing is performed on the signal light of each specific mode corresponding to the synthesis pattern. 9. The optical transmission device according to claim 8, wherein the optical transmission device is output from the third port of the optical circulator in a state where
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