JP6943302B2 - マルチコア光ファイバ、マルチコア光ファイバケーブルおよび光ファイバ伝送システム - Google Patents
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Description
発明者は、従来の光ファイバ伝送システムに適用可能な結合コア群を有するMCFについて検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来の光ファイバ伝送システムによる空間多重伝送の場合、MIMO信号処理の負荷増加を抑制するため、空間モード間の群遅延時間差(DGD:Differential Group Delay)を低減する必要がある。発明者の知る限り、ランダムなモード結合の発生するMCFにおいて結合コア群内の隣接するコア同士のコア間隔が小さくなるにつれ空間モード間DGDも小さくなることはあったが、コア間隔を小さくしすぎると逆に空間モード間DGDが大きくなるとは知られていなかった。
本開示によれば、1つの結合コア群に含まれる隣接コア間のモード結合やパワー結合の強さが空間モード間DGDの低減のための適切なレベルに設定されたMCFが得られる。
最初に本開示の実施形態の内容をそれぞれ個別に列挙して説明する。
DJ/a≧7.68×10-2・X2−2.21×10-1・X+3.15
または、
DJ/a≧7.57×10-2・X2−2.25×10-1・X+3.40
なる式を満たすのが好ましい。
本開示に係るMCF、MCFケーブルおよび光ファイバ伝送システムの具体例を、以下に添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、これら例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図されている。
ここで、κはコア間モード結合係数、βは各コアの伝搬定数、Λはコア間隔(コア同士の中心間隔)、Cはファイバの曲率(曲げ半径の逆数)、θはある基準に採った時に曲げ方向に対するファイバの回転角である。また、各パラメータの添え字(下付き文字)はコア番号を表す。上記式(2)を解いていくと、以下の式(3)のような形のz=0からz=Lの伝達式を求めることができる。
ここで、Tはコア数(合計モード数)×コア数(合計モード数)の伝達行列である。この伝達行列Tを上記非特許文献1に記載されたgroup-delayoperatorの形に変形することで該group-delay operator行列の固有値を求め、その最大値と最小値の差を採ることで空間モード間DGDをシミュレーションすることができる。
DJ/a≧7.68×10-2・X2−2.21×10-1・X+3.15
または、
DJ/a≧7.57×10-2・X2−2.25×10-1・X+3.40
なる式を満たす。
DJ/a≧7.68×10-2・X2−2.21×10-1・X+3.15
または、
DJ/a≧7.57×10-2・X2−2.25×10-1・X+3.40
なる式を満たすのが好ましい。
Claims (11)
- 複数のコアにより構成された少なくとも1つの結合コア群と、前記結合コア群を取り囲む共通クラッドと、を備えたマルチコア光ファイバであって、
前記結合コア群を構成する前記複数のコアのうち隣接コア間のコア間隔Λ[m]が、波長1550nmにおける前記隣接コア間のモード結合係数κが2.6×10 0 [m −1 ]以上1.6×102[m−1]以下を満たすよう設定され、
かつ、
ケーブルに内蔵された状態での当該マルチコア光ファイバの曲率の、当該マルチコア光ファイバの長手方向に沿った平均値Cavg[m−1]、直線状態における当該マルチコア光ファイバの仮想曲率Cf[m−1]、前記結合コア群内における前記隣接コア間のモード結合係数κ[m−1]、前記結合コア群内における前記隣接コア間での伝搬定数の平均値β[m−1]、および、前記Λで定義されるκ/(βΛCavg)またはκ/(βΛCf)が、前記Cfを0.01[m−1]以上1[m−1]以下または0.1[m−1]以上1[m−1]以下とし、または、前記Cavgを0.01[m−1]以上2[m−1]以下または0.1[m−1]以上1[m−1]以下とする場合に、1530nm以上1625nm以下の波長範囲において0.1以下となることを特徴とする、
マルチコア光ファイバ。 - 全モード励振時の伝送損失が、波長1530nm乃至1565nmまたは波長1460nm乃至1625nmにおいて、0.20dB/km以下、0.18dB/km以下、0.16dB/km以下、または、0.15dB/km以下であり、
波長分散のモード平均が、16ps/(nm・km)以上であり、
全空間モードにおいて、直径30mmのマンドレルに1ターン巻きつけたときの曲げ損失が、波長1550nmにおいて0.2dB以下であり、
全空間モードにおいて、直径20mmのマンドレルに巻きつけたときの曲げ損失が、波長1550nmにおいて20dB/m以下であり、
全空間モードにおいて、半径30mmのマンドレルに100ターン巻きつけたときの曲げ損失が、波長1550nmにおいて0.5dB以下であり、
波長1530nm乃至1565nmの範囲または波長1460nm乃至1625nmの範囲において、モード依存損失の平均値が、0.01dB/km1/2以下であり、
波長1530nm乃至1565nmの範囲または波長1460nm乃至1625nmの範囲において、各波長における空間モード間の群遅延時間差の最大値の平均値が、10ps/km1/2以下である、請求項1に記載のマルチコア光ファイバ。 - 前記共通クラッドは、前記結合コア群を構成する前記複数のコア全てを覆う共通の光学クラッドと、前記光学クラッドの周囲を覆う物理クラッドとを含み、
前記複数のコアそれぞれの外径が6μm以上15μm以下であり、
前記長手方向に直交する当該マルチコア光ファイバの断面において、純シリカの屈折率を基準とした比屈折率差をΔとするとき、前記複数のコアそれぞれの面積平均のΔと前記光学クラッドのΔの差は0.2%以上0.5%以下であり、前記物理クラッドのΔは前記光学クラッドよりも高く、かつ、前記物理クラッドのΔと前記光学クラッドのΔの差は1%以下である、請求項1または2に記載に記載のマルチコア光ファイバ。 - 前記結合コア群が、2個以上7個以下、または、8個以上15個以下のコアにより構成され、
前記物理クラッドの外径が125±1μmであり、
前記物理クラッドと前記物理クラッドに最も近い近接コアの中心との最短距離をDJ、前記近接コアの半径をa、前記光学クラッドの中心と前記近接コアの中心との距離をDoffsetとするとともに、X=log10(Doffset/a)とするとき、
DJ/a≧7.68×10-2・X2−2.21×10-1・X+3.15
または、
DJ/a≧7.57×10-2・X2−2.25×10-1・X+3.40
なる式を満たす、請求項3に記載のマルチコア光ファイバ。 - 伝送路として請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバが適用された光ファイバ伝送システムであって、前記結合コア群内で発生した空間モード間のクロストークを、MIMO信号処理により補償する構造を備えた光ファイバ伝送システム。
- 複数本のマルチコア光ファイバを内蔵するマルチコア光ファイバケーブルであって、
前記複数本のマルチコア光ファイバそれぞれは、
複数のコアにより構成された少なくとも1つの結合コア群と、前記結合コア群を取り囲む共通クラッドと、を備えるとともに、
前記結合コア群を構成する前記複数のコアのうち隣接コア間のコア間隔Λ[m]が、波長1550nmにおける前記隣接コア間のモード結合係数κが2.6×10 0 [m −1 ]以上1.6×102[m−1]以下を満たすよう設定され、
当該マルチコア光ファイバケーブルに内蔵された状態での前記マルチコア光ファイバの曲率の、前記マルチコア光ファイバの長手方向に沿った平均値Cavg[m−1]、直線状態における前記マルチコア光ファイバの仮想曲率Cf[m−1]、前記結合コア群内における前記隣接コア間のモード結合係数κ[m−1]、前記結合コア群内における前記隣接コア間での伝搬定数の平均値β[m−1]、前記Λにより定義されるκ/(βΛCavg)またはκ/(βΛCf)が、前記Cfを0.01[m−1]以上1[m−1]以下または0.1[m−1]以上1[m−1]以下とした場合に、1530nm以上1625nm以下の波長範囲において0.1以下となることを特徴とする、
マルチコア光ファイバケーブル。 - 前記複数本のマルチコア光ファイバそれぞれにおけるコア構造とコア配列は、前記κ/(βΛCavg)または前記κ/(βΛCf)が、1530nm以上1625nm以下の波長範囲において0.01以上となるよう調整されている、請求項6に記載のマルチコア光ファイバケーブル。
- 前記Cavgが、当該マルチコア光ファイバケーブルに曲げが付与されていない状態で0.01[m−1]以上2[m−1]以下である、請求項6または7記載のマルチコア光ファイバケーブル。
- 前記Cavgが、当該マルチコア光ファイバケーブルに曲げが付与されていない状態で0.1[m−1]以上、1[m−1]以下、または、0.1[m−1]以上かつ1[m−1]以下である、請求項6から請求項8のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバケーブル。
- 前記複数本のマルチコア光ファイバそれぞれにおいて、
全モード励振時の伝送損失が、波長1530nm乃至1565nmまたは波長1460nm乃至1625nmにおいて0.20dB/km以下、0.18dB/km以下、0.16dB/km以下、または、0.15dB/km以下であり、
波長分散のモード平均が、16ps/(nm・km)以上であり、
全空間モードにおいて、直径30mmのマンドレルに1ターン巻きつけたときの曲げ損失が、波長1550nmにおいて0.2dB以下であり、
全空間モードにおいて、直径20mmのマンドレルに巻きつけたときの曲げ損失が、波長1550nmにおいて20dB/m以下であり、
全空間モードにおいて、半径30mmのマンドレルに100ターン巻きつけたときの曲げ損失が、波長1550nmにおいて0.5dB以下であり、
波長1530nm乃至1565nmの範囲または波長1460nm乃至1625nmの範囲において、モード依存損失の平均値が、0.01dB/km1/2以下であり、
波長1530nm乃至1565nmの範囲または波長1460nm乃至1625nmの範囲において、空間モード分散の平均値が、10ps/km1/2以下である、請求項6から請求項9のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバケーブル。 - 伝送路として請求項6から請求項10のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバケーブルが適用された光ファイバ伝送システムであって、前記結合コア群内で発生した空間モード間のクロストークを、MIMO信号処理により補償する構造を備えた光ファイバ伝送システム。
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