JP7024973B2 - 数モードマルチコア光ファイバ - Google Patents
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Description
曲げ半径Rbと隣接する前記コアの間隔Λが、
隣接する前記コア間において、L次の伝搬モードとL+1次の伝搬モードとの実効屈折率差Δneff、及びL次の伝搬モードとL+1次とのモード間結合係数κの関係が数C1の領域を満たす値であることを特徴とする。
図1は、コア数が2であるマルチコア光ファイバの断面図である。各コアの比屈折率差がΔ、コア半径がrであり、コアの屈折率n1であるコア領域と、n2のクラッド領域において、n1>n2が成り立ち、コア間隔はΛである。
右側のコアの実効屈折率は、
neff(1+Λ/(2R)) (1)
左側のコアの実効屈折率は、
neff(1-Λ/(2R)) (2)
となる。
右側のコアにおけるLP01モードとLP11モードの実効屈折率をそれぞれ
nR effLP01とnR effLP11、
左側のコアにおけるLP01モードとLP11モードの実効屈折率をそれぞれ
nL effLP01とnL effLP11、
とすると、
Δneff=nR effLP11-nL effLP01
又は
Δneff=nR effLP01-nL effLP11
である。
そして、Δneffがゼロに近づく(両モードの実効屈折率が近接する)と両モード間で結合が誘起される。
Δneff=|neff M-neff M+1(1+Λ/Rb)| (3)
つまり、実効屈折率差はコア間隔Λと曲げ半径Rbで決定される。なお、neff MはM番目の伝搬モードの実効屈折率であり、LP01モード及びLP11モード間以外でも式(3)を適用できる。
また、計算においては、コア構造を一定としたまま曲げ半径Rbを80、140、280mmの3種類で変化させた結果を示している。曲げ半径Rbは、Δneffに関係しており、曲げ半径Rbが小さくなるとΔneffが小さくなる。
(i)Δneffの値が一定であればκを大きくする(コア間距離Λを小さくする)と規格化GDSが小さくなる。
(ii)曲げ半径Rbを小さくすると規格化GDSが小さくなる。
曲げ半径Rbと隣接する前記コアの間隔Λが、
隣接する前記コア間において、L次の伝搬モードとL+1次の伝搬モードとの実効屈折率差Δneff、及びL次の伝搬モードとL+1次とのモード間結合係数κの関係が式(4)の領域を満たす値であることを特徴とする。
図6に、4コアファイバの断面構造を示す。実施形態1と同様に、コアの比屈折率差はΔ、コア半径をrとし、コア間隔をΛとする。本実施形態の光ファイバでは、r=7.5μm、Δ=0.3%、Λ=18μmとした。曲げ半径Rbが150mmの時、規格化GDSは0.253となることが計算により確認された。ここで、本条件に求められるΔneffは0.00161であり、κは219m-1であることから、式(4)の条件を満たしていることがわかる。
実施形態1と2で説明した光ファイバは、モード結合器として光伝送システムに配置することができる。図8は、上記光ファイバをモード結合器15として備えた光伝送システム100を説明する図である。
本発明の光ファイバは、より小さな面積で多くのコアを配置することができることから、コアの多重度が向上し、伝送容量を拡大する効果を奏する。さらに、本発明の光ファイバは、信号伝搬後の群遅延広がりが小さいため、受信端でモード間クロストークを補償するMIMO処理における計算負荷が小さくなるという効果を奏する。
15:モード結合器
21:送信機
22:モード合波器
23:マルチコア合波器
31:マルチコア分波器
32:モード分波器
33:受信機
34:等価器
Claims (3)
- 前記コアの数が3であり、断面において三角格子状に前記コアが配列され、
前記コアの間隔Λが18μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の数モードマルチコア光ファイバ。 - 前記コアの数が4であり、断面において正方格子状に前記コアが配列され、
前記コアの間隔Λが18μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の数モードマルチコア光ファイバ。
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