JP6496260B2 - モードスクランブラ及び光ファイバケーブル - Google Patents
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Description
複数のモードの伝搬が可能な光ファイバと、
前記光ファイバに、光の伝搬方向に連続して、曲げ方向が互いに逆である湾曲部が少なくとも2つ形成されたモード間結合部と、
を備える。
複数のモードの伝搬が可能な光ファイバを複数並列させたテープ心線と、
前記テープ心線を収納する溝を有するスロットと、
を備える光ファイバケーブルであって、
前記スロットは、前記テープ心線に、光の伝搬方向に連続して、曲げ方向が互いに逆である湾曲部を少なくとも2つ形成する曲げ付与部を前記溝の一部に有することを特徴とする。
中心軸から外側に向けて屈折率が一定の中心層と、
前記中心層の外側に配置され、屈折率が前記中心層の屈折率以上のリングコア部と、
前記リングコア部の外側に配置され、屈折率が前記リングコア部の屈折率よりも小さいクラッド層と、
を有することが好ましい。
中心軸から外側に向けて屈折率が一定の中心層と、
前記中心層の外側に配置され、屈折率が前記中心層の屈折率以上のリングコア部と、
前記リングコア部の外側に配置され、屈折率が前記リングコア部の屈折率よりも小さいクラッド層と、
を有することが好ましい。
本実施形態のモードスクランブラは、複数のモードの伝搬が可能な光ファイバと、前記光ファイバに、光の伝搬方向に連続して、曲げ方向が互いに逆である湾曲部が少なくとも2つ形成されたモード間結合部と、を備える。
[補足]
直線部10では、入口から変曲点30直前まで電界分布は変化しない(図4(B)の直線部の電界分布)。また、湾曲部20でも、変曲点30直後から出口まで電界分布は変化しない(図4(B)の湾曲部の電界分布)。光は直線部10から湾曲部20へ入ると同時に(変曲点30において)曲げにより電界が偏る。
入力する光は図4(B)の直線部10での電界分布のように偏りがない光である。この光がモードスクランブラ301のモード間結合部を伝搬するに従い電界が偏る。図5(B)の[α]は変曲点30までの湾曲部21での電界分布であり、[β]は変曲点30後の湾曲部22での電界分布である。変曲点30にてLP11モードが発生する。
(1)S字曲げの構成でモードスクランブラ301はモードスクランブラ300よりもモード結合効率を高めることができる。
(2)湾曲部の長さは半円分必要ではなく、曲げ方向が反転する変曲点があれば良い。
y=2632.4x2−2879.8x+797.06
と表すことができる。
また、モード結合効率が0.5以上得られる最小曲げ半径は
y=1675.4x2−1935.6x+566.84
モード結合効率が0.5以上得られる最大曲げ半径は
y=4671x2−5185.2x+1467.3
と表すことができる。
リングコア型光ファイバの設計上のDMDが1ns/kmであるため、モード間結合が無ければ15.4kmで15ns程度のパルス幅が広がることになる。一方、リングコア型光ファイバにモードスクランブラ301が形成されている場合、モード結合が促進されため、図11の波形AやBのように10dB幅で2ns以下に低減できる。
このように、モードスクランブラ301が形成されたリングコア型光ファイバを用いれば、MDLやDMDを低減しつつ、多モード伝送により伝送容量を拡大することができる。
本実施形態の光ファイバケーブルは、複数のモードの伝搬が可能な光ファイバを複数並列させたテープ心線と、前記テープ心線を収納する溝を有するスロットと、を備える光ファイバケーブルであって、前記スロットは、前記テープ心線に、光の伝搬方向に連続して、曲げ方向が互いに逆である湾曲部を少なくとも2つ形成する曲げ付与部を前記溝の一部に有することを特徴とする。
前記湾曲部の曲げ半径が10〜210mmであることが好ましい。
従来のS撚りスロットやSZ撚りスロットを用いるよりも、よりモード結合が効率よく得られる。
実施形態1や2では、図3のようなリングコア型光ファイバで説明したが、リングコア部の形状については、屈折率がステップ型や、指数的に小さくなるグレーデッド型や多段の階段状に屈折率が小さくなるマルチステップ型にしてもよく、ダブルリングコア型でも、リングコアのすぐ外側にトレンチ(底面)を配置してもよい。
また、本発明の手法は、マルチコア技術と可能な限り組み合わせることができる。
本発明は、S字曲げを与えることで、効率の良いモードスクランブラを提供することができる。特に、リングコア型光ファイバの屈折率分布のコア構造の内径と外径の比率に対してモード間の結合が促進される適切な曲げ半径を有するS字曲げが提供される、モードスクランブラ、光ファイバコード、ケーブルを提供することができる。
20、21、22:湾曲部
25:モード間結合部
30:変曲点
101:シングルモードファイバ
102:マルチモードファイバ
103:リングコア型光ファイバ
105:テープ心線
150:円柱
151:モード分波器
152:レーザ光源
153:溝
154:スロット
155:曲げ付与部
300、301:モードスクランブラ
Claims (5)
- 複数のモードの伝搬が可能な光ファイバと、
前記光ファイバに、光の伝搬方向に連続して、曲げ方向が互いに逆である湾曲部が少なくとも2つ形成されたモード間結合部と、
を備えるモードスクランブラであって、
前記光ファイバは、
中心軸から外側に向けて屈折率が一定の中心層と、
前記中心層の外側に配置され、屈折率が前記中心層の屈折率以上のリングコア部と、
前記リングコア部の外側に配置され、屈折率が前記リングコア部の屈折率よりも小さいクラッド層と、
を有することを特徴とするモードスクランブラ。 - 前記リングコア部の内径と外径の比率が0.55〜0.75であり、
前記湾曲部の曲げ半径が10〜210mmである
ことを特徴とする請求項1に記載のモードスクランブラ。 - 複数のモードの伝搬が可能な光ファイバを複数並列させたテープ心線と、
前記テープ心線を収納する溝を有するスロットと、
を備える光ファイバケーブルであって、
前記溝は、
前記スロットの外周にらせん状に形成されるとともに、前記テープ心線に対する曲げ付与部を有し、
前記曲げ付与部は、
前記テープ心線に、光の伝搬方向に連続して、曲げ方向が互いに逆である湾曲部を少なくとも2つ形成することにより、前記光ファイバを伝搬する光にモード間結合を発生させることを特徴とする光ファイバケーブル。 - 前記光ファイバは、
中心軸から外側に向けて屈折率が一定の中心層と、
前記中心層の外側に配置され、屈折率が前記中心層の屈折率以上のリングコア部と、
前記リングコア部の外側に配置され、屈折率が前記リングコア部の屈折率よりも小さいクラッド層と、
を有することを特徴とする請求項3に記載の光ファイバケーブル。 - 前記リングコア部の内径と外径の比率が0.55〜0.75であり、
前記湾曲部の曲げ半径が10〜210mmである
ことを特徴とする請求項4に記載の光ファイバケーブル。
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