JP6654064B2 - Mode converter, optical amplifier and optical transmission system - Google Patents
Mode converter, optical amplifier and optical transmission system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6654064B2 JP6654064B2 JP2016041503A JP2016041503A JP6654064B2 JP 6654064 B2 JP6654064 B2 JP 6654064B2 JP 2016041503 A JP2016041503 A JP 2016041503A JP 2016041503 A JP2016041503 A JP 2016041503A JP 6654064 B2 JP6654064 B2 JP 6654064B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mode
- optical
- fiber
- mode converter
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
本発明は、モード多重伝送に用いる光ファイバ、モード変換器、光増幅器及び光伝送システムに関する技術である。 The present invention relates to an optical fiber, a mode converter, an optical amplifier, and an optical transmission system used for mode multiplex transmission.
近年、サービスの多様化によりインターネットトラヒックは未だ増加し続けており、伝送速度の高速化や波長分割多重(Wavelength Division Multiplexing:WDM)技術による波長多重数の増加により飛躍的に伝送容量を伸ばしてきた。また近年、検討が盛んに行われているデジタルコヒーレント技術によって更なる伝送容量の拡大が予想されている。デジタルコヒーレント伝送システムでは多値位相変調信号を用いることにより周波数利用効率を向上させてきたが、より高い信号雑音比が必要となってくる。しかし従来のシングルモードファイバ(Single Mode Fiber:SMF)を用いた伝送システムでは、理論的な限界に加え非線形効果に起因する入力パワー制限のため伝送容量は100Tbit/secを境に飽和することが予想されており、更なる大容量化は困難となってきている。 In recent years, Internet traffic has been still increasing due to diversification of services, and transmission capacity has been dramatically increased due to an increase in transmission speed and an increase in the number of wavelength multiplexes by wavelength division multiplexing (WDM) technology. . In recent years, further expansion of transmission capacity is expected by digital coherent technology, which has been actively studied. In digital coherent transmission systems, frequency utilization efficiency has been improved by using multi-level phase modulation signals, but a higher signal-to-noise ratio is required. However, in a conventional transmission system using a single mode fiber (SMF), the transmission capacity is expected to saturate at 100 Tbit / sec due to the input power limitation caused by the nonlinear effect in addition to the theoretical limit. Therefore, it is becoming difficult to further increase the capacity.
今後さらに伝送容量を増やしていくためには革新的な伝送容量拡大を実現する媒体が必要とされている。そこで、光ファイバ中の複数の伝搬モードをチャネルとして用いることで信号雑音比と空間利用効率の向上が期待できるマルチモードファイバ(Multi Mode Fiber:MMF)を用いたモード多重伝送が注目を集めている。これまでファイバ中を伝搬する高次のモードは信号劣化の要因であったが、デジタル信号処理や合分波技術などの発展で積極的な利用が検討されている(例えば、非特許文献1,2を参照。)。
In order to further increase the transmission capacity in the future, a medium for realizing an innovative transmission capacity expansion is required. Therefore, mode multiplex transmission using a multi-mode fiber (Multi Mode Fiber: MMF), which can be expected to improve a signal-to-noise ratio and space utilization efficiency by using a plurality of propagation modes in an optical fiber as a channel, has attracted attention. . Until now, higher-order modes propagating in a fiber have been a cause of signal degradation, but active use is being studied in the development of digital signal processing and multiplexing / demultiplexing techniques (for example, Non-Patent
モード多重伝送技術において、モード変換器は伝送システムの構築において重要となってくるため、位相マスクを用いた手法や、導波路型のモード変換器など様々なデバイスが提案されている(例えば非特許文献3、4を参照。)。
In the mode multiplexing transmission technology, a mode converter becomes important in the construction of a transmission system. Therefore, various devices such as a method using a phase mask and a waveguide type mode converter have been proposed (for example, Non-patented). See
モードを変換するデバイスとして長周期グレーティング(LPG)を用いる手法が知られているが、非特許文献5にあるように変換帯域が制限される。また、MMFに形成されたLPGには、モード変換可能な波長がモード間の伝搬定数差により一意に決まる、及び一般にモード間の伝搬定数差は選択したモード毎に異なる、という特性がある。このため、1種類のグレーティングピッチのLPGが形成されたMMFでは広い波長帯域で同時に複数のモードの変換が困難という課題があった。
A method using a long-period grating (LPG) as a device for converting a mode is known, but as described in Non-Patent
そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、広い波長帯域で同時に複数のモードの変換が可能な光ファイバ、モード変換器、光増幅器及び光伝送システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical fiber, a mode converter, an optical amplifier, and an optical transmission system capable of simultaneously converting a plurality of modes in a wide wavelength band in order to solve the above-mentioned problems.
上記目的を達成するために、本発明に係るモード変換器、光増幅器及び光伝送システムはコアのαパラメータと半径が所定の範囲内にあるグレーデッドインデックスファイバを採用することとした。 In order to achieve the above object, a mode converter, an optical amplifier, and an optical transmission system according to the present invention employ a graded index fiber in which a parameter and a radius of a core are within predetermined ranges.
具体的には、本発明に係る光ファイバは、コアの屈折率分布がグレーデッドインデックス型の光ファイバであって、
1530〜1625nmの波長範囲で複数の伝搬モードで光を伝搬可能であり、
αパラメータとコア半径rの関係が、
2.0−1.4×10−2r+1.4×10−4r2≦α
≦2.0+4.3×10−3r+1.9×10−4r2、
もしくは
2.0−7.0×10−4r+8.0×10−5r2≦α
≦2.0+5.0×10−4r+1.0×10−4r2
を満たすことを特徴とする。
Specifically, the optical fiber according to the present invention, the refractive index distribution of the core is a graded index type optical fiber,
Light can be propagated in a plurality of propagation modes in a wavelength range of 1530 to 1625 nm,
The relationship between the α parameter and the core radius r is
2.0-1.4 × 10 −2 r + 1.4 × 10 −4 r 2 ≦ α
≦ 2.0 + 4.3 × 10 −3 r + 1.9 × 10 −4 r 2 ,
Or 2.0−7.0 × 10 −4 r + 8.0 × 10 −5 r 2 ≦ α
≦ 2.0 + 5.0 × 10 −4 r + 1.0 × 10 −4 r 2
Is satisfied.
本発明に係る光ファイバは、前記コアにエルビウムが添加されていることを特徴とする。 An optical fiber according to the present invention is characterized in that erbium is added to the core.
本発明に係るモード変換器は、前記光ファイバに長周期グレーティングが形成されたことを特徴とする。 The mode converter according to the present invention is characterized in that a long-period grating is formed in the optical fiber.
本発明に係る光増幅器は、前記モード変換器で2つの増幅用光ファイバが接続されていることを特徴とする。 An optical amplifier according to the present invention is characterized in that two amplification optical fibers are connected by the mode converter.
本発明に係る光伝送システムは、前記光ファイバを有する光増幅器、前記モード変換器が配置された伝送路、又は前記光増幅器を備える。 An optical transmission system according to the present invention includes an optical amplifier having the optical fiber, a transmission line in which the mode converter is arranged, or the optical amplifier.
コアの屈折率分布がグレーデッドインデックス型の光ファイバのαパラメータとコア半径を上記数式の範囲内に設定することで複数のモード間の伝搬定数差を20rad/m以下とすることができる。このため、この光ファイバでは様々なモード間の伝搬定数差が近接するのでモード変換可能な波長が近接する。 By setting the α parameter and the core radius of an optical fiber having a graded index type refractive index distribution within the range of the above formula, the propagation constant difference between a plurality of modes can be reduced to 20 rad / m or less. For this reason, in this optical fiber, since the propagation constant difference between various modes is close, the wavelengths that can be mode-converted are close.
さらに、伝搬定数差の波長依存性が小さいグレーデッドインデックス型の光ファイバを採用することで広範囲の波長範囲で伝搬定数差の変動を低減することができる。これは広範囲の波長範囲でモード変換を発生させることがができる。従って、本発明は、広い波長帯域で同時に複数のモードの変換が可能な光ファイバを提供することができる。そして、この光ファイバにLPGを形成することで広い波長帯域で同時に複数のモードの変換が可能なモード変換器、光増幅器及び光伝送システムを提供することができる。 Further, by employing a graded index optical fiber having a small wavelength dependence of the propagation constant difference, it is possible to reduce the fluctuation of the propagation constant difference over a wide wavelength range. This can cause mode conversion in a wide wavelength range. Therefore, the present invention can provide an optical fiber capable of simultaneously converting a plurality of modes in a wide wavelength band. By forming an LPG on the optical fiber, it is possible to provide a mode converter, an optical amplifier, and an optical transmission system capable of simultaneously converting a plurality of modes in a wide wavelength band.
本発明は、広い波長帯域で同時に複数のモードの変換が可能な光ファイバ、モード変換器、光増幅器及び光伝送システムを提供することができる。 The present invention can provide an optical fiber, a mode converter, an optical amplifier, and an optical transmission system capable of simultaneously converting a plurality of modes in a wide wavelength band.
添付の図面を参照して本願発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本願発明の実施の例であり、本願発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.
[定義]
本明細書で用いるパラメータは次の通りである。
Δ:グレーデッドインデックス型光ファイバのコアとクラッドの最大比屈折率
Δβ:2つの伝搬モードの伝搬定数差
Δβ’:モード分散(dΔβ/dλ)(ps/km)
Δλ:LPGのモード変換帯域の半値全幅(nm)、次式で示される。
r:グレーデッドインデックス型光ファイバのコア半径(μm)
x:グレーデッドインデックス型光ファイバのコア中心からの距離(μm)
n1:グレーデッドインデックス型光ファイバのコア中心の屈折率
c:光速(m/s)
L:グレーティング長(m)
α:αパラメータ、次式の屈折率分布n(x)内で使用される半径方向に対する位置の乗数である。
The parameters used in this specification are as follows.
Δ: maximum relative refractive index between the core and the clad of the graded index optical fiber Δβ: difference in propagation constant between two propagation modes Δβ ′: mode dispersion (dΔβ / dλ) (ps / km)
Δλ: full width at half maximum (nm) of the mode conversion band of LPG, expressed by the following equation.
x: distance (μm) from the center of the core of the graded index optical fiber
n1: Refractive index at the center of the core of the graded index optical fiber c: Speed of light (m / s)
L: Grating length (m)
α: α parameter, a position multiplier in the radial direction used in the refractive index distribution n (x) in the following equation.
(実施形態1)
本実施形態では、コアの屈折率分布がグレーデッドインデックス型の光ファイバであって、
1530〜1625nmの波長範囲で複数の伝搬モードで光を伝搬可能であり、
αパラメータとコア半径rの関係が、
2.0−1.4×10−2r+1.4×10−4r2≦α
≦2.0+4.3×10−3r+1.9×10−4r2、
もしくは
2.0−7.0×10−4r+8.0×10−5r2≦α
≦2.0+5.0×10−4r+1.0×10−4r2
を満たすことを特徴とする光ファイバを説明する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, the refractive index distribution of the core is a graded index type optical fiber,
Light can be propagated in a plurality of propagation modes in a wavelength range of 1530 to 1625 nm,
The relationship between the α parameter and the core radius r is
2.0-1.4 × 10 −2 r + 1.4 × 10 −4 r 2 ≦ α
≦ 2.0 + 4.3 × 10 −3 r + 1.9 × 10 −4 r 2 ,
Or 2.0−7.0 × 10 −4 r + 8.0 × 10 −5 r 2 ≦ α
≦ 2.0 + 5.0 × 10 −4 r + 1.0 × 10 −4 r 2
An optical fiber characterized by satisfying the following will be described.
LPGを光ファイバに形成して伝搬モードのモード変換器として用いることができる。光ファイバにLPGを形成する方法としては、紫外線もしくは放電等を光ファイバへ照射し、光ファイバの長手方向に周期的な屈折率変化を作り出すことで実現する手法や周期的なグレーティング板を光ファイバへ押し付けて作製する手法などが挙げられる。本実施形態では、光ファイバにLPGを形成したモード変換器の特性を決めるパラメータについて述べる。 An LPG can be formed in an optical fiber and used as a mode converter of a propagation mode. As a method of forming an LPG on an optical fiber, a method of irradiating the optical fiber with ultraviolet light or electric discharge to create a periodic refractive index change in a longitudinal direction of the optical fiber, or a method of realizing a periodic grating plate using an optical fiber. For example. In the present embodiment, parameters that determine the characteristics of a mode converter in which an LPG is formed on an optical fiber will be described.
[許容伝搬定数差]
LPGを用いてモード1からモード2へ変換するに当たって、モード1とモード2の伝搬定数差Δβに応じた周期構造を作製する必要がある。LPGの製造誤差を±1μmとすると、Δ=1.5%、a=15μm、α=2.0のグレーデッドインデックス(GI)ファイバにLPGを作製するとする。このとき対応する2つの伝搬モードの伝搬定数差Δβは10程度の偏差を持つ。そこでモード変換時に許容するΔβは±10とした。
[Allowable propagation constant difference]
In converting from
[伝搬定数差の波長依存性]
ここでは、本実施形態で用いる光ファイバがGIファイバであることの理由を説明する。
図1は、コア半径7.8μm、比屈折率差1.0%のステップインデックス(SI)ファイバおよびコア半径10μm、比屈折率差1%、α=2.0のGIファイバのLP01モードとLP11モードの1565nmの波長を中心としたときのΔβと波長の関係を示す。2種のファイバの規格化周波数は同じ値としている。つまり、1565nmの波長でΔβ=0となるように調整したSIファイバとGIファイバの比較である。
[Wavelength dependence of propagation constant difference]
Here, the reason that the optical fiber used in the present embodiment is a GI fiber will be described.
FIG. 1 shows the LP01 mode and LP11 of a step index (SI) fiber having a core radius of 7.8 μm and a relative refractive index difference of 1.0% and a GI fiber having a core radius of 10 μm, a relative refractive index difference of 1% and α = 2.0. The relation between Δβ and the wavelength when the wavelength of the mode is 1565 nm is shown. The normalized frequencies of the two fibers are the same. That is, it is a comparison between the SI fiber and the GI fiber adjusted so that Δβ = 0 at the wavelength of 1565 nm.
図1のように、Δβの波長依存性の傾きがSIファイバに比べGIファイバの方が緩やかになる。Δβの偏差を10程度許容する場合、GIファイバであれば広帯域なモード変換を期待できる。 As shown in FIG. 1, the slope of the wavelength dependency of Δβ is gentler in the GI fiber than in the SI fiber. When the deviation of Δβ is allowed to be about 10, a wideband mode conversion can be expected with a GI fiber.
長周期グレーティングのモード変換帯域の半値全幅Δλは非特許文献5にあるように数式(1)と表すことができる。L=2cmとするとΔβ’=3500ps/km以下であればモード変換可能な波長帯域であるΔλはC帯及びL帯をカバーする。ここでα=2.0、Δ=1%、a=10μmのGIファイバと、α=2.0、Δ=1%、a=25μmのΔβ’の計算結果をそれぞれ図9と図10に示す。両図ともLPm1モードとLPn1モードのΔβ’を示している(mとnは0以上の整数であり、m≠nである。)。
図1、図9及び図10の結果より、GIファイバにLPGを形成すれば、種々の伝搬定数差Δβの波長依存性が小さいことがわかる。つまり、GIファイバにLPGを形成することでC帯とL帯にわたって種々のΔβを低減した(Δβ’≦3500ps/km)モード変換器を設計可能である。
The full width at half maximum Δλ of the mode conversion band of the long-period grating can be expressed by Expression (1) as described in
From the results of FIGS. 1, 9 and 10, it can be seen that if LPG is formed on the GI fiber, the wavelength dependence of various propagation constant differences Δβ is small. That is, it is possible to design a mode converter in which various Δβs are reduced (Δβ ′ ≦ 3500 ps / km) over the C band and the L band by forming the LPG on the GI fiber.
[伝搬定数差の伝搬モード間差]
ここでは、種々の伝搬モード間の伝搬定数差Δβを低減できるGIファイバの構造パラメータを説明する。
GIファイバの構造により伝搬可能なモード数の数は変動するが、高次のモード同士でモード群を作ることが知られている(たとえば非特許文献6。)。20LPモード以上伝搬可能なGIファイバでは、
(LP01)、
(LP11)、
(LP21、LP02)、
(LP12、LP31)、
(LP03、LP22、LP41)、
(LP13、LP32、LP51)、
(LP04、LP23、LP42、LP61)、
(LP14、LP33、LP52、LP71)
の群が形成される。上記カッコ( )でくくられているモード同士は非常に伝搬定数の差が小さく頻繁なモード結合を発生する。これらの群を見ると各群にLPm1モード(mは0以上の整数)を含んでいる。そこで本検討では2つ以上のモードを1つのLPGを用いて同時に励振する際に検討するモードはLPm1モードを用いることとする。つまり、モード結合し難い伝搬モード間で検討を進める。具体的には、LP01−LP11、LP11―LP21、LP21−LP31、LP31−LP41、LP41−LP51、LP61−LP71間のモード変換を想定した計算検討を行う。
[Difference in propagation constant between propagation modes]
Here, structural parameters of the GI fiber that can reduce the propagation constant difference Δβ between various propagation modes will be described.
Although the number of modes that can be propagated varies depending on the structure of the GI fiber, it is known that a mode group is formed by higher-order modes (for example, Non-Patent Document 6). In a GI fiber that can propagate over 20 LP modes,
(LP01),
(LP11),
(LP21, LP02),
(LP12, LP31),
(LP03, LP22, LP41),
(LP13, LP32, LP51),
(LP04, LP23, LP42, LP61),
(LP14, LP33, LP52, LP71)
Are formed. Modes enclosed in parentheses () have very small differences in propagation constants and frequently generate mode coupling. Looking at these groups, each group includes the LPm1 mode (m is an integer of 0 or more). Therefore, in this study, the LPm1 mode is used as a mode to be studied when two or more modes are simultaneously excited using one LPG. In other words, the study is advanced among propagation modes in which mode coupling is difficult. Specifically, a calculation study is performed assuming mode conversion among LP01-LP11, LP11-LP21, LP21-LP31, LP31-LP41, LP41-LP51, and LP61-LP71.
1.GIファイバのコアとクラッドの最大比屈折率Δは伝搬定数差Δβへの影響度が小さい。
図2は、GIファイバの半径方向に対するコアのクラッドに対する比屈折率Δを説明する図である。GIファイバを設計する変数はα、a及びΔである。まずa=25μm、α=2.0とし、Δを変数とした際のモード間のΔβを図3に示す。Δは1.0%から2.5%の範囲で計算を行った。Δの増加に伴うモード間のΔβの変動は1以下と小さいことが確認できる。そこで本検討では、Δβの設計を行う変数としては、Δを無視し、コア半径とαパラメータとする。以降では、αパラメータを1.5〜2.5、コア半径を15〜30μmの範囲で各伝搬モード間のΔβを計算している。
1. The maximum relative refractive index Δ between the core and the clad of the GI fiber has a small effect on the propagation constant difference Δβ.
FIG. 2 is a diagram illustrating the relative refractive index Δ of the core with respect to the cladding in the radial direction of the GI fiber. The variables for designing a GI fiber are α, a and Δ. First, FIG. 3 shows Δβ between modes when a = 25 μm, α = 2.0, and Δ is a variable. Δ was calculated in the range of 1.0% to 2.5%. It can be confirmed that the variation of Δβ between modes with the increase of Δ is as small as 1 or less. Therefore, in this study, Δ is ignored as a variable for designing Δβ, and the variables are used as the core radius and the α parameter. Hereinafter, Δβ between the propagation modes is calculated in the range of the α parameter of 1.5 to 2.5 and the core radius of 15 to 30 μm.
2.種々の伝搬モード間の伝搬定数差Δβを±10以内に抑えるαパラメータの範囲が有る。ただし、当該αパラメータの範囲には波長依存性がある。
図4は、コア半径r=22μmのGIファイバにて伝搬定数差Δβのαパラメータ依存性を評価した結果である。波長は1550nmである。前述したとおりモード間のΔβの偏差を10まで許容するとαパラメータは1.78〜2.18の領域となる。同様に帯域をC+L帯まで広げた結果を図5に示す。αパラメータは1.88〜2.03の領域となる。
[補足]
図4は、C帯(1530−1565nm)用GIファイバにおけるΔβのαパラメータ依存性であり、図5はC+L帯(1530−1625nm)用におけるΔβのαパラメータ依存性である。波長が1530nmから1625nmまで徐々に変化すれば、図4のΔβの等高線の間隔が徐々に狭まり図5のようになる。GIファイバとしては、C帯用とC+L帯用の2種類であるので、それぞれの波長帯をカバーするようにαパラメータを設定する。
2. There is a range of α parameters for suppressing the propagation constant difference Δβ between various propagation modes to within ± 10. However, the range of the α parameter has wavelength dependence.
FIG. 4 shows the result of evaluating the α parameter dependence of the propagation constant difference Δβ in a GI fiber having a core radius r = 22 μm. The wavelength is 1550 nm. As described above, if the deviation of Δβ between the modes is allowed up to 10, the α parameter is in the range of 1.78 to 2.18. Similarly, the result of expanding the band to the C + L band is shown in FIG. The α parameter ranges from 1.88 to 2.03.
[Supplement]
FIG. 4 shows the α parameter dependence of Δβ in the GI fiber for the C band (1530-1565 nm), and FIG. 5 shows the α parameter dependence of Δβ for the C + L band (1530-1625 nm). If the wavelength gradually changes from 1530 nm to 1625 nm, the interval between the contour lines of Δβ in FIG. 4 gradually narrows, as shown in FIG. Since there are two types of GI fibers, one for the C band and the other for the C + L band, the α parameter is set so as to cover each wavelength band.
さらに、図4及び図5の計算をコア半径15〜30μmの範囲で行った。図6は、半径15〜30μmの範囲で、種々の伝搬モード間の伝搬定数差Δβを±10以内に抑えるαパラメータの範囲がどのように変化するかをまとめた図である。
C帯において、種々の伝搬モード間の伝搬定数差Δβを±10以内に抑えるコア半径とαパラメータの範囲は、
2.0−1.4×10−2r+1.4×10−4r2≦α
≦2.0+4.3×10−3r+1.9×10−4r2
であり、
C+L帯においては、
2.0−7.0×10−4r+8.0×10−5r2≦α
≦2.0+5.0×10−4r+1.0×10−4r2
である。
4 and 5 were performed in a core radius of 15 to 30 μm. FIG. 6 is a diagram summarizing how the range of the α parameter that suppresses the propagation constant difference Δβ between various propagation modes to within ± 10 in the range of a radius of 15 to 30 μm changes.
In the C band, the range of the core radius and the α parameter for suppressing the propagation constant difference Δβ between various propagation modes to within ± 10 is as follows.
2.0-1.4 × 10 −2 r + 1.4 × 10 −4 r 2 ≦ α
≦ 2.0 + 4.3 × 10 −3 r + 1.9 × 10 −4 r 2
And
In the C + L band,
2.0-7.0 × 10 −4 r + 8.0 × 10 −5 r 2 ≦ α
≦ 2.0 + 5.0 × 10 −4 r + 1.0 × 10 −4 r 2
It is.
上記コア半径とαパラメータの範囲のGIファイバにLPGを形成することで、広帯域な伝搬モード変換器を実現し、同一グレーティングピッチにおいても2つ以上の複数の伝搬モード間でモード変換を実現できる。 By forming the LPG on the GI fiber having the above range of the core radius and the α parameter, a wide-band propagation mode converter can be realized, and mode conversion can be realized between two or more propagation modes even at the same grating pitch.
(実施形態2)
実施形態1で説明した光ファイバは、マルチモード光増幅器に利用できる(例えば非特許文献7)。図7は、実施形態1で説明した光ファイバを備えるマルチモード光増幅器301を説明する図である。マルチモード光増幅器301は、励起用光源10と、入力された光信号と励起用光源10からの励起光とを合波するモード合波用光カプラ20と、励起光で励起されて光信号を増幅する多モード増幅用光ファイバ30と、増幅された光信号のみを出力するアイソレータ50と、を備えている。そして、マルチモード光増幅器301は、2つの多モード増幅用光ファイバ30をモード変換器40で接続しており、このモード変換器40がLPGを形成した実施形態1で説明した光ファイバである。
(Embodiment 2)
The optical fiber described in the first embodiment can be used for a multimode optical amplifier (for example, Non-Patent Document 7). FIG. 7 is a diagram illustrating a multi-mode
マルチモード光増幅器301は、多モード増幅用光ファイバ30の間にモード変換器を有するので増幅におけるモード間の利得偏差を低減させる効果を持ち、各信号間の伝送品質の差を低減できる。
Since the multimode
なお、実施形態1で説明した光ファイバのコアにエルビウムを添加させ、多モード増幅用光ファイバ30として利用してもよい。さらに、当該光ファイバにLPGを形成すれば、図7のようなモード変換器40で2つの多モード増幅用光ファイバ30を接続する構成ではなく、1本の光ファイバで光増幅とモード変換を実現することができる。
Note that erbium may be added to the core of the optical fiber described in the first embodiment and used as the multimode amplification
(実施形態3)
受信端においてモード間の群遅延差(Differential Mode Delay:以下、DMD)が大きいと、MIMOに関わるデジタル処理(DSP)の負荷が大きくなり、長距離伝送を実現する為にはDSP負荷の低減が課題となる。そこで、DMDの影響を緩和するために、モード間の結合を生じさせるモードスクランブラの利用が提案されている(例えば、非特許文献8)。
(Embodiment 3)
When the differential mode delay (DMD) between modes at the receiving end is large, the load of digital processing (DSP) related to MIMO increases, and the DSP load must be reduced in order to realize long-distance transmission. Will be an issue. In order to mitigate the influence of DMD, use of a mode scrambler for generating coupling between modes has been proposed (for example, Non-Patent Document 8).
このような、積極的なモード結合が必要となる伝送路に実施形態2で説明したモード変換器40やマルチモード光増幅器301を長手方向に導入することによって広帯域なモードスクランブルを実現することができる。図8は、実施形態2で説明したモード変換器40やマルチモード光増幅器301を備える光伝送システム401を説明する図である。光伝送システム401は、光送信機60と光受信機70との間を伝送用ファイバ80で接続している。そして、伝送用ファイバ80は途中にマルチモード光増幅器301やモード変換器40を備える(いずれか一方でもよい)。
Broadband mode scrambling can be realized by introducing the
光伝送システム401は、モード変換器40やマルチモード光増幅器301をモードスクランブラとして導入することでDSP負荷を低減することができる。
The
本発明は、モード変換用光ファイバ及びモード変換器であり、複数のモードを用いた伝送において伝搬モード毎の利得調整および伝送距離の長延化を実現する。 The present invention relates to a mode conversion optical fiber and a mode converter, and realizes gain adjustment for each propagation mode and extension of a transmission distance in transmission using a plurality of modes.
10:励起用光源
20:モード合波用光カプラ
30:多モード増幅用光ファイバ
40:モード変換器
50:アイソレータ
60:光送信機
70:光受信機
80:伝送用ファイバ
301:マルチモード光増幅器
401:光伝送システム
10: Light source for pumping 20: Optical coupler for mode multiplexing 30: Optical fiber for multi-mode amplification 40: Mode converter 50: Isolator 60: Optical transmitter 70: Optical receiver 80: Transmission fiber 301: Multi-mode optical amplifier 401: Optical transmission system
Claims (6)
前記グレーデッドインデックス型の光ファイバは、
コア半径rが15μm以上30μm以下であり、
αパラメータと前記コア半径rの関係が、
1530〜1565nmの波長範囲で複数の伝搬モードで光を伝搬可能である場合、
2.0−1.4×10−2r+1.4×10−4r2≦α
≦2.0+4.3×10−3r+1.9×10−4r2、
1530〜1625nmの波長範囲で複数の伝搬モードで光を伝搬可能である場合、
2.0−8.0×10−3r+1.0×10−4r2≦α
≦2.0−5.0×10−4r+1.0×10−4r2
を満たし、
前記長周期グレーティングは、
同一のグレーティングピッチで、複数の伝搬モード間でモード変換を可能とすることを特徴とするモード変換器。 A mode converter in which a refractive index distribution of a core has a long-period grating formed in a graded-index type optical fiber,
The graded index optical fiber,
The core radius r is not less than 15 μm and not more than 30 μm;
relationship of the core radius r and α parameter,
When light can be propagated in a plurality of propagation modes in a wavelength range of 1530 to 1565 nm ,
2.0-1.4 × 10 −2 r + 1.4 × 10 −4 r 2 ≦ α
≦ 2.0 + 4.3 × 10 −3 r + 1.9 × 10 −4 r 2 ,
When light can be propagated in a plurality of propagation modes in a wavelength range of 1530 to 1625 nm,
2.0-8.0 × 10 −3 r + 1.0 × 10 −4 r 2 ≦ α
≦ 2.0−5.0 × 10 −4 r + 1.0 × 10 −4 r 2
The filling,
The long period grating,
A mode converter characterized in that mode conversion can be performed between a plurality of propagation modes at the same grating pitch.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016041503A JP6654064B2 (en) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | Mode converter, optical amplifier and optical transmission system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016041503A JP6654064B2 (en) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | Mode converter, optical amplifier and optical transmission system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017156641A JP2017156641A (en) | 2017-09-07 |
JP6654064B2 true JP6654064B2 (en) | 2020-02-26 |
Family
ID=59808805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016041503A Active JP6654064B2 (en) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | Mode converter, optical amplifier and optical transmission system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6654064B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022176046A1 (en) * | 2021-02-17 | 2022-08-25 | 日本電信電話株式会社 | Mode conversion device and design method |
WO2023073881A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | 日本電信電話株式会社 | Mode converter and optical component containing mode converter |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5276021B2 (en) * | 2007-02-05 | 2013-08-28 | フルカワ エレクトリック ノース アメリカ インコーポレーテッド | Prevention of dielectric breakdown in optical fibers |
EP2906976B1 (en) * | 2012-10-11 | 2016-12-07 | Draka Comteq BV | High bandwidth multimode optical fiber optimized for multimode and single-mode transmissions |
JP6005472B2 (en) * | 2012-10-24 | 2016-10-12 | 日本電信電話株式会社 | Optical fiber |
JP5937974B2 (en) * | 2013-01-18 | 2016-06-22 | 日本電信電話株式会社 | Multimode optical fiber and optical fiber transmission system |
JP6092029B2 (en) * | 2013-07-17 | 2017-03-08 | 日本電信電話株式会社 | Multimode optical fiber and optical fiber transmission system |
JP6023020B2 (en) * | 2013-07-26 | 2016-11-09 | 日本電信電話株式会社 | Optical amplifier |
-
2016
- 2016-03-03 JP JP2016041503A patent/JP6654064B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017156641A (en) | 2017-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6659847B2 (en) | Loss compensator between modes and optical amplifier | |
WO2020181586A1 (en) | Low differential mode gain few-mode erbium-doped fiber amplifier | |
JP6059560B2 (en) | Multimode transmission optical amplifier | |
WO2020032016A1 (en) | Intermode loss difference compensation fiber, optical amplifier, and transmission path design method | |
JP6734374B2 (en) | Optical fiber and optical transmission system | |
WO2006049279A1 (en) | Optical fiber, transmission system and multiple-wavelength transmission system | |
JP4851371B2 (en) | Optical fiber and optical fiber transmission line | |
JP6023020B2 (en) | Optical amplifier | |
JP2017157757A (en) | Optical fiber for amplification and optical amplifier | |
EP3460542B1 (en) | Method of designing an optical fiber | |
JP6654064B2 (en) | Mode converter, optical amplifier and optical transmission system | |
JP6353351B2 (en) | Optical amplifier | |
JP6005472B2 (en) | Optical fiber | |
WO2019026906A1 (en) | Optical fiber and optical transmission system | |
JP2018189889A (en) | Loss difference compensator | |
US11888281B2 (en) | Multimode optical amplifier | |
JP6265863B2 (en) | Optical amplifier and optical amplifier design method | |
JP2003255169A (en) | Optical fiber, optical transmission line using the optical fiber, and optical transmission link | |
JP6323913B2 (en) | Optical amplifier and transmission system | |
JP2006038898A (en) | Single mode optical fiber and distributed raman amplification transmission system | |
JP2004198737A (en) | Optical fiber and optical transmission line using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180221 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181120 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190702 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190801 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200129 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6654064 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |