JPWO2011052405A1 - 光通信システム - Google Patents
光通信システム Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2011052405A1 JPWO2011052405A1 JP2011538351A JP2011538351A JPWO2011052405A1 JP WO2011052405 A1 JPWO2011052405 A1 JP WO2011052405A1 JP 2011538351 A JP2011538351 A JP 2011538351A JP 2011538351 A JP2011538351 A JP 2011538351A JP WO2011052405 A1 JPWO2011052405 A1 JP WO2011052405A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- recording unit
- hologram recording
- spatial mode
- control light
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2581—Multimode transmission
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/14—Mode converters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
Ajexp(−jφj) …(1)
と表す。Ajは光ビームの強度を表わし、exp(−jφj)は空間モードの位相分布を表わす。
AjMexp(jφj) …(2)
となる。位相分布の符号が異なるのは、位相共役器17の性質(位相を反転する性質)によるものである[左貝潤一著、「位相共役光学」、朝倉書店、6〜7頁]。
qj=AjRjMexp(jφj) …(3)
に比例したものになる。実際には、通信用ファイバを流れる光電力は微弱であり、ホログラムの書き込みに十分な光強度が得られない場合が想定されるが、位相共役器17による増幅効果によってこの問題点は解決される。また、ガイド光14によってフォトリフラクティブ媒質13に動的ホログラムを書き込む際には一定時間通信が遮断されるが、その時間を短縮するためにも動的ホログラムの書き込み光の増強は効果的である。さらに、フォトリフラクティブ媒質13の前後から空間モード情報を有するガイド光14を照射することで、媒質内に空間的に均一なホログラムを記録でき、回折効率の向上が見込まれる。
φi=φj すなわち i=j …(8)
において非常に大きな値となり、これを満たさない場合の回折光は微弱となる。すなわち、フォトリフラクティブ媒質13に入射する信号光がフォトリフラクティブ媒質13中に記録されたホログラムとの位相整合を満たす場合には、各ホログラムからの回折成分が互いに強めあった回折光が得られる(図2(b)参照)。一方、フォトリフラクティブ媒質13に入射する信号光がフォトリフラクティブ媒質13中に記録されたホログラムとの位相整合を満たさない場合には、各ホログラムからの回折成分が打ち消しあった回折光となる(図2(c)参照)。
A) 本技術は、光ファイバ中を流れる複数の空間モードに独立した別々の信号を伝送するために必要となる、空間モードの全光学的分離技術を実現するものである。分離できる空間モードの数に制限はなく、通信容量の飛躍的な向上に寄与するものである。
B) 本技術は、偏波モードだけでなく、光導波路におけるあらゆる空間モードを光信号のまま分離することに有効であり、光電気変換を行ってから多重化された信号の分離を行う方式に比べて、速度や精度の面で大きな優位性がある。
C) 本技術に用いる光伝送路は、従来型のマルチモードファイバを用いることができる。マルチモードファイバは、現在の多くの光通信システムに用いられるシングルモードファイバに比べると安価であり、ファイバ間の接続も容易である。また、複数の空間モードを伝送する導波路であれば、マルチモードファイバに限定されるものではなく、最新のフォトニック結晶導波路を含む様々な光導波路を用いることができる。
D) 動的多重体積ホログラム記録部としてフォトリフラクティブ媒質を用いることで、ファイバ中を流れるモードが時間的に変動した場合にも、モードの変動に対応してホログラムを書き換える(動的再構成機能)ことが可能になる。ホログラム記録媒質としては一般的な感光材料を用いることができるが、その場合に形成されるホログラムは静的(固定的)であり、光ファイバの空間モードの変動に対応しない。
E) 空間モード多重信号の分離によって時間とともに動的ホログラムが劣化することが想定されるが、あらかじめすべての空間モード光の波面情報を位相共役器に記録しておくことで、空間モード多重信号の分離を行いながら(すなわち通信を継続したままで)、動的ホログラムの再書き込みや書き換えを行うことも可能である。
F) 動的ホログラムの記録・書き換えにおいて、特定の空間モードと制御光の入射角度の組み合わせを変更することで、どの空間モードの光信号がどの出力ポートに接続されるかを、必要に応じて切り替えることができるルータの機能を付加することが可能である。
G) 増幅を伴った位相共役器を用いることで、空間的に均一でホログラム振幅の大きな動的多重体積ホログラムの形成が可能であり、モードの分離を正確に行うためのホログラム書き込み速度の向上と、分離された回折信号光の強度を改善することができる。また、前記D)におけるホログラムを書き換え速度の向上により、モードの変動に対応したホログラムの書き換えに伴う光信号の遮断を短縮することができる。
(1) 数値シミュレーション
本シミュレーションを行うにために用いた解析手法として、高速フーリエ変換ビーム伝搬法(FFT−BPM)[L. Thylen, Opt. Quant. Elect. 15, pp. 433 - 439 (1990)]を用いた。
次に、本技術の動作確認を実験により行ったので、その実験系及び実験結果について示す。
実際のファイバを伝搬する空間モードは、用いるファイバの種類や形状によって異なるが、最も標準的なマルチモードファイバを伝搬する空間モードはLPモードであることが知られている。LPモードの詳細は、「Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich, “Fundamentals of Photonics”, Chapter 8(Fiber Optics), John Wiley & Sons, Inc. 1991」に記載されている。
12 ランダム位相板
13 フォトリフラクティブ媒質
14 ガイド光
15 制御光
16 回折光
17 位相共役器
18 位相共役波
19 レンズ
Claims (8)
- 複数の空間モードを有する信号光を伝送する光ファイバと、前記信号光の各空間モードに対応してホログラムが多重記録された多重ホログラム記録部と、前記光ファイバ端から出射される前記信号光を集光して、前記多重ホログラム記録部へ入射するレンズと各空間モード毎に異なる角度で前記多重ホログラム記録部に照射される制御光を照射する制御光照射部と、からなる通信を行う光通信システムであって、
前記多重ホログラム記録部は、多重ホログラム記録時に、前記信号光と同じ波面を有するガイド光と前記制御光とを照射することによって多重ホログラムが記録されるものであり、
前記多重ホログラム記録部による信号光の分離時に前記多重ホログラムの記録部に入力される多重化された各空間モードの信号光は、制御光のそれぞれの照射方向に前記制御光照射部の経路で分離されることを特徴とする光通信システム。 - 前記多重ホログラム記録部における信号光の入射側に、ランダム位相板を配置していることを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。
- 前記多重ホログラム記録部を通過した光を増幅して上記多重ホログラム記録部へ戻す位相共役器を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の光通信システム。
- 前記多重ホログラム記録部は、フォトリフラクティブ媒質であることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の光通信システム。
- 複数の空間モードを有する信号光を伝送する光ファイバと、前記信号光の各空間モードに対応してホログラムが多重記録された多重ホログラム記録部と、前記光ファイバ端から出射される前記信号光を集光して、前記多重ホログラム記録部へ入射するレンズと各空間モード毎に異なる角度で前記多重ホログラム記録部に照射される制御光を照射する制御光照射部と、からなる通信を行う光通信システムであって、
ある空間モードを有する信号光と同じ波面を有するガイド光と前記制御光とを照射することでホログラムが書き込まれる多重ホログラム記録部を用い、各空間モード毎に異なる角度で前記多重ホログラム記録部に照射される制御光を照射する制御光照射部によってホログラムを多重記録させてから、
信号通信時において、前記多重ホログラム記録部による信号光を分離する時に、ある空間モードを有する信号光と同じ波面を有するガイド光と前記制御光とを照射させて、前記多重ホログラムの記録部に入力される多重化された各空間モードの信号光を、制御光のそれぞれの照射方向に前記制御光照射部の経路で分離させたことを特徴とする光通信システム。 - 複数の空間モードを有する信号光を伝送する光ファイバと、前記信号光の各空間モードに対応してホログラムが多重記録された多重ホログラム記録部と、前記光ファイバ端から出射される前記信号光を集光して、前記多重ホログラム記録部へ入射するレンズと各空間モード毎に異なる角度で前記多重ホログラム記録部に照射される制御光を照射する制御光照射部と、前記多重ホログラム記録部を通過した光を増幅して上記多重ホログラム記録部へ戻す位相共役器と、からなる通信を行う光通信システムであって、
ある空間モードを有する信号光と同じ波面を有する前記位相共役器からの光と前記制御光とを照射することでホログラムが書き込まれる多重ホログラム記録部を用い、各空間モード毎に異なる角度で前記多重ホログラム記録部に照射される制御光を照射する制御光照射部によってホログラムを多重記録させてから、
信号通信時において、前記多重ホログラム記録部による信号光を分離する時に、ある空間モードを有する信号光と同じ波面を有する前記位相共役器からの光と前記制御光とを照射させて、前記多重ホログラムの記録部に入力される多重化された各空間モードの信号光を、制御光のそれぞれの照射方向と反対方向に前記制御光照射部の経路で分離させたことを特徴とする光通信システム。 - 信号通信時において、前記多重ホログラム記録部による信号光を分離する時に、ある空間モードを有する信号光と同じ波面を有するガイド光と前記制御光とを照射させて、前記多重ホログラムの記録部に入力される多重化された各空間モードの信号光を、制御光のそれぞれの照射方向に前記制御光照射部の経路で分離させた後、前記空間モードと異なる空間モードを有する信号光と同じ波面を有するガイド光と前記制御光とを照射させて、前記多重ホログラムの記録部に入力される多重化された各空間モードの信号光を、制御光のそれぞれの照射方向に前記制御光照射部の経路で分離させたことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の光通信システム。
- ある空間モードを有する信号光と同じ波面を有するガイド光の波面を前記位相共役器に記録した後に、前記制御光と前記位相共役器に記録された波面を照射することでホログラムが書き込まれる多重ホログラム記録部を用い、各空間モード毎に異なる角度で前記多重ホログラム記録部に照射される制御光を照射する制御光照射部によってホログラムを多重記録させてから、信号通信時において、前記多重ホログラム記録部による信号光を分離する時に、前記多重ホログラムの記録部に入力される多重化された各空間モードの信号光を、制御光のそれぞれの照射方向と反対方向に前記制御光照射部の経路で分離させたことを特徴とする請求項6に記載の光通信システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011538351A JP5713405B2 (ja) | 2009-10-30 | 2010-10-15 | 光通信システムおよび光通信システムの動作方法 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009249726 | 2009-10-30 | ||
JP2009249726 | 2009-10-30 | ||
JP2011538351A JP5713405B2 (ja) | 2009-10-30 | 2010-10-15 | 光通信システムおよび光通信システムの動作方法 |
PCT/JP2010/068158 WO2011052405A1 (ja) | 2009-10-30 | 2010-10-15 | 光通信システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2011052405A1 true JPWO2011052405A1 (ja) | 2013-03-21 |
JP5713405B2 JP5713405B2 (ja) | 2015-05-07 |
Family
ID=43921831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011538351A Expired - Fee Related JP5713405B2 (ja) | 2009-10-30 | 2010-10-15 | 光通信システムおよび光通信システムの動作方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8649680B2 (ja) |
EP (1) | EP2495611B1 (ja) |
JP (1) | JP5713405B2 (ja) |
WO (1) | WO2011052405A1 (ja) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8891964B2 (en) * | 2011-12-12 | 2014-11-18 | Nec Laboratories America, Inc. | Dynamic multidimensional optical networking based on spatial and spectral processing |
JP5557399B2 (ja) * | 2012-08-30 | 2014-07-23 | 独立行政法人情報通信研究機構 | マルチコアファイバを含む空間分割多重装置及び自己ホモダイン検波方法 |
WO2014050141A1 (ja) | 2012-09-27 | 2014-04-03 | 国立大学法人北海道大学 | 光位相測定方法、光位相測定装置および光通信装置 |
AU2014207545B2 (en) * | 2013-01-15 | 2018-03-15 | Magic Leap, Inc. | Ultra-high resolution scanning fiber display |
JP6092745B2 (ja) * | 2013-09-30 | 2017-03-08 | Kddi株式会社 | 光伝送装置 |
US9618708B2 (en) * | 2013-11-13 | 2017-04-11 | Finisar Corporation | Multiplexer/demultiplexer based on diffractive optical elements |
US9348091B2 (en) | 2013-12-20 | 2016-05-24 | Finisar Corporation | Multiplexer/demultiplexer based on diffraction and reflection |
TWI506969B (zh) * | 2014-04-02 | 2015-11-01 | Hai Han Lu | 基於垂直共振腔面射型雷射與空間光調變器整合多重輸入多重輸出可見光通訊系統 |
CN104102017B (zh) * | 2014-07-07 | 2017-09-29 | 西安电子科技大学 | 基于结构光照的随机散射光学超衍射极限成像系统及方法 |
WO2016203747A1 (ja) * | 2015-06-16 | 2016-12-22 | 日本電気株式会社 | 空間光送信装置および空間光通信方法 |
WO2017029808A1 (ja) * | 2015-08-20 | 2017-02-23 | 日本電気株式会社 | 空間光送信装置および空間光通信方法 |
EP3386121A4 (en) * | 2015-11-30 | 2019-07-24 | National University Corporation Hokkaido University | OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM, AND OPTICAL COMMUNICATION METHOD |
US9906870B2 (en) * | 2016-02-15 | 2018-02-27 | Aalap Rajendra SHAH | Apparatuses and methods for sound recording, manipulation, distribution and pressure wave creation through energy transfer between photons and media particles |
JP6631848B2 (ja) * | 2017-03-06 | 2020-01-15 | 日本電信電話株式会社 | モード合分波器及びモード多重伝送システム |
DE112020002819T5 (de) * | 2019-06-13 | 2022-03-24 | Nec Corporation | Lichtempfangende Vorrichtung |
JP7307416B2 (ja) * | 2019-07-04 | 2023-07-12 | 国立大学法人北海道大学 | モード選択スイッチ |
US11888522B2 (en) * | 2020-02-19 | 2024-01-30 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical transmission system and optical transmission method |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2946056B2 (ja) * | 1990-09-12 | 1999-09-06 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 光スイッチ |
JPH04221927A (ja) * | 1990-12-25 | 1992-08-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光スイッチ |
US5136666A (en) * | 1991-08-06 | 1992-08-04 | The University Of Colorado Foundation, Inc. | Fiber optic communication method and apparatus providing mode multiplexing and holographic demultiplexing |
EP1554614A4 (en) * | 2002-10-22 | 2008-08-27 | Zebra Imaging Inc | ACTIVE DISPLAY OF DIGITAL HOLOGRAMS |
WO2004112045A2 (en) * | 2003-06-07 | 2004-12-23 | Aprilis, Inc. | High areal density holographic data storage system |
US20070242955A1 (en) * | 2004-06-01 | 2007-10-18 | The Penn State Research Foundation | Optical Wireless Communications Using Ultra Short Light Pulses and Pulse Shaping |
-
2010
- 2010-10-15 EP EP10826539.8A patent/EP2495611B1/en not_active Not-in-force
- 2010-10-15 US US13/502,887 patent/US8649680B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-15 WO PCT/JP2010/068158 patent/WO2011052405A1/ja active Application Filing
- 2010-10-15 JP JP2011538351A patent/JP5713405B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5713405B2 (ja) | 2015-05-07 |
US20120230687A1 (en) | 2012-09-13 |
EP2495611A1 (en) | 2012-09-05 |
EP2495611A4 (en) | 2016-03-16 |
US8649680B2 (en) | 2014-02-11 |
WO2011052405A1 (ja) | 2011-05-05 |
EP2495611B1 (en) | 2018-08-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5713405B2 (ja) | 光通信システムおよび光通信システムの動作方法 | |
Xiong et al. | Complete polarization control in multimode fibers with polarization and mode coupling | |
Zhou et al. | High-fidelity spatial mode transmission through a 1-km-long multimode fiber via vectorial time reversal | |
Strain et al. | Fast electrical switching of orbital angular momentum modes using ultra-compact integrated vortex emitters | |
Aoki et al. | Selective multimode excitation using volume holographic mode multiplexer | |
Zhang et al. | Mode selective up-conversion detection with turbulence | |
US10686529B2 (en) | Optical communication system and optical communication method | |
Okamoto et al. | Mode division multiplex communication technique based on dynamic volume hologram and phase conjugation | |
Sun et al. | Volume holographic optical elements | |
Maeda et al. | Mode conversion based on dual-phase modulation utilizing interference of two-phase-modulated beams | |
Kim et al. | Photopolymer-based demultiplexers with superposed holographic gratings | |
Haufe et al. | Transmission of Multiple Independent Signals Through a Multimode Fiber Using Optical Wavefront Shaping | |
Zhang et al. | Improved imaging for second harmonic generation via a two-dimensional quasi-multivalue-encoding method | |
Wagner et al. | Spectrally-Selective Holography for Space-Division Modal-Demultiplexing and Dispersion Compensation in Multimode Fiber | |
Zhao et al. | Optimization of diffraction efficiency and coupling efficiency in spatial mode conversion for photonic cross connecter | |
Wang | Advanced Photonic Measurement Techniques for Fiber Optic Characterization, Sensing and Imaging | |
Morita et al. | Compatibility to WDM of volume holographic demultiplexer for spatial mode division multiplexing | |
Teramura et al. | Spatial phase information transmission through an optical fiber by coherence function synthesis | |
Nee et al. | Wavelength division multiplexing with thermally fixed volume-phase holograms in photorefraktive lithium niobate crystals | |
WO2023248218A1 (en) | Fiber based processing system | |
Morita et al. | Volume holographic demultiplexer for spatial mode division multiplexing in optical fiber communication | |
Takabayashi et al. | High speed phase detection for holographic data storage by photorefractive time-domain differential detection with Sb: Sn 2 P 2 S 6 crystal | |
Zhao et al. | Parallel and simultaneous spatial mode conversion using photorefractive crystal for photonic cross-connect | |
Fainman et al. | Nonlinear space-time information processing | |
Okamoto et al. | Spatial mode excitation and separation using spatial phase control technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130709 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140701 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140829 |
|
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: 20150224 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150305 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5713405 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |