KR20150038197A - 멀티코어 광섬유 증폭기 및 멀티모드 광섬유와의 커플링 - Google Patents

멀티코어 광섬유 증폭기 및 멀티모드 광섬유와의 커플링 Download PDF

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롤랜드 리프
니콜라스 폰테인
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알까뗄 루슨트
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Abstract

장치는 멀티코어 광섬유(16)와, 제 1 광 커플러(18)와, 제 2 광 커플러(20)와, 제 3 광 커플러(22)를 포함한다. 멀티코어 광섬유(16)는 광 펌핑에 응답하여 광 증폭을 제공하도록 희토류 도핑된다. 제 1 광 커플러(18)는 멀티코어 광섬유(16)의 종단에 제 1 멀티모드 광섬유(12)를 종단 커플링하도록 구성된다. 제 2 광 커플러(20)는 멀티코어 광섬유(16)의 다른 종단에 제 2 멀티모드 광섬유(14)를 종단 커플링하도록 구성된다. 제 3 광 커플러(22)는 멀티코어 광섬유(16)에 펌프 광원을 광학적으로 커플링하도록 구성된다.

Description

멀티코어 광섬유 증폭기 및 멀티모드 광섬유와의 커플링{MULTI-CORE OPTICAL FIBER AMPLIFIER AND ITS COUPLING WITH MULTIMODE FIBERS}
본 출원은 니콜라스 케이 퐁텐과 롤랑 리프에 의해 2012년 8월 24일에 출원된 미국 가출원 제 61/692,735 호의 이익을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 광증폭기 및 광증폭기를 이용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 섹션은 본 발명의 보다 나은 이해를 가능하게 하는데 도움을 줄 수 있는 측면을 도입한다. 따라서, 이 섹션의 문장을 이러한 관점에서 읽어야 하며, 종래 기술에 있는 것과 종래 기술에 없는 것에 대한 인용으로서 이해해서는 안 된다.
다수의 광통신 시스템에서, 데이터 변조된 광캐리어는 광송신기와 광수신기 사이에서 증폭을 겪는다. 일 유형의 광증폭은 광신호에서 전기 신호로의 데이터 변조된 광캐리어의 변환 및 해당 전기 신호에서 다시 광신호로의 재변환을 수반한다. 그러한 변환 및 재변환 시퀀스는 전형적으로 광-전기-광(optical to electrical to optical; OEO) 유형의 신호 처리로서 지칭된다. 다른 유형의 광증폭은 임의의 유형의 OEO 신호 행렬 없이 광 영역에서의 데이터 변조된 광캐리어의 증폭을 수반한다. 이 후자 유형의 광증폭은 흔히 전광 증폭으로 지칭된다. 전광 증폭은 펌핑된 희토류 도펀트(pumped rare-earth dopants)를 사용하고 라만 유형(Raman-type) 광처리를 발생시키도록 펌핑된 광 도파관을 사용하여 수행되었다.
장거리 광통신 시스템에서, 흔히 수동 광 송신 섬유에서 데이터 변조된 광캐리어의 감쇠를 보상하기 위해 OEO 및/또는 전광 증폭이 필요하다.
제 1 장치의 실시예는 광섬유와, 제 1 광 커플러와, 제 2 광 커플러와, 제 3 광 커플러를 포함한다. 멀티코어 광섬유는 광 펌핑에 응답하여 광 증폭을 제공하도록 희토류 도핑된다. 제 1 광 커플러는 멀티코어 광섬유의 종단에 제 1 멀티모드 광섬유를 종단 커플링하도록 구성된다. 제 2 광 커플러는 멀티코어 광섬유의 종단에 제 2 멀티모드 광섬유를 종단 커플링하도록 구성된다. 제 3 광 커플러는 멀티코어 광섬유에 펌프 광원을 광학적으로 커플링하도록 구성된다.
제 1 장치의 실시예에서, 장치는 제 3 광 커플러에 광학적으로 연결되고 멀티코어 광섬유에서 광 증폭을 발생시키도록 구성된 하나 이상의 광 펌프 레이저를 더 포함할 수 있다. 그러한 몇몇 실시예에서, 제 3 광 커플러는 대응하는 펌프 광원에 멀티코어 광섬유의 각각의 광 코어의 인접하는 종단면을 커플링하도록 구성된다. 그러한 임의의 실시예에서, 장치는 하나 이상의 광 펌프와 멀티코어 광섬유 사이에 연결된 편광 스크램블러를 더 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 제 3 광 커플러는 하나 이상의 펌프 레이저로부터 멀티코어 광섬유의 광 코어의 가까운 종단면의 적합한 서브세트로 펌프 광을 우선적으로 또는 주로 송신하도록 구성될 수 있다.
제 1 장치의 임의의 실시예에서, 장치는 광 감쇠기를 더 포함할 수 있다. 광 감쇠기는 멀티모드 광섬유 중 하나 내의 광의 광 전파 모드에 특정적으로(non-trivially) 의존하는 방식으로, 멀티코어 광섬유와 멀티모드 광섬유 중 상기 하나 내의 인접하는 종단면들 사이에 송신되는 광의 강도를 조정하도록 구성된다.
제 1 장치의 임의의 실시예에서, 멀티코어 광섬유는 3 개의 광 코어가 서로로부터 거의 등거리인 3 코어 광섬유일 수 있다.
제 1 장치의 임의의 실시예에서, 멀티코어 광섬유는 분리형 제 1 및 제 2 광 코어 세트를 가질 수 있다. 제 1 세트는 하나 이상의 광 코어로 형성된다. 제 2 세트는 원 상에 분산되고 제 1 세트 주위에 배치되는 홀수 개의 광 코어로 형성된다.
제 2 장치의 실시예는 멀티모드 광섬유 및 복수의 전광 증폭기의 일련의 스팬을 포함한다. 일련에서, 멀티모드 광섬유의 스팬은 전광 통신 라인을 형성하도록 종단 연결된다. 각각의 전광 증폭기 종단은 스팬의 대응하는 인접 쌍을 연결한다. 각각의 전광 증폭기는 광학적으로 펌핑되는 것에 응답하여 광 증폭을 제공하도록 희토류 요소로 도핑된 멀티코어 광섬유를 포함한다.
제 2 장치의 몇몇 실시예에서, 스팬의 각각의 인접 쌍은 전광 증폭기 중 하나에 의해 종단 연결될 수 있다.
제 2 장치의 임의의 실시예에서, 전광 증폭기 중 개별 전광 증폭기는 멀티코어 광섬유를 광학적으로 펌핑하도록 연결된 하나 이상의 광 펌프를 포함할 수 있다. 그러한 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 전광 증폭기는 하나 이상의 광 펌프와 멀티코어 광섬유 사이에 연결된 편광 스크램블러를 포함할 수 있다.
제 2 장치의 임의의 실시예에서, 전광 증폭기 중 하나는 대응하는 인접 쌍의 스팬 중 하나에서 광의 광 전파 모드에 의존하는 방식으로 감쇠시키도록 구성된 광 감쇠기를 포함할 수 있다.
제 2 장치의 임의의 실시예에서, 멀티코어 광섬유 중 몇몇은 서로로부터 거의 등거리로 배치된 3 개의 광 코어를 가질 수 있다.
제 2 장치의 몇몇 실시예에서, 개별 멀티코어 광섬유는 분리형 제 1 및 제 2 광 코어 세트를 가질 수 있다. 제 1 세트는 하나 이상의 광 코어로 형성되고, 제 2 세트는 원 상에 및 제 1 세트 주변에 배치된 홀수 개의 광 코어로 형성된다.
방법의 실시예는 수신하는 동작과 증폭하는 동작을 포함한다. 수신하는 동작은 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유의 종단에서, 멀티모드 광섬유로부터 광 신호의 스트림을 수신하는 것을 포함한다. 증폭하는 동작은 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유에서 수신된 광 신호의 스트림을 증폭하는 것을 포함한다.
방법의 몇몇 실시예에서, 방법은 멀티코어 광섬유의 종단으로부터, 증폭된 광 신호의 스트림을 제 2 멀티모드 광섬유로 송신하는 것을 더 포함할 수 있다.
이상의 방법의 임의의 실시예에서, 증폭하는 동작은 광 증폭을 발생시키도록 하나 이상의 펌프 레이저로 멀티코어 광섬유를 광학적으로 펌핑하는 것을 포함할 수 있다.
방법의 임의의 실시예에서, 방법은 제 2 수신 동작과 제 2 증폭 동작을 더 포함할 수 있다. 제 2 수신 동작은 다른 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유의 종단에서, 송신 단계에 응답하여 다른 멀티모드 광섬유로부터 광 신호의 스트림을 수신하는 것을 포함한다. 제 2 증폭 동작은 다른 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유에서 수신된 광 신호의 스트림을 증폭하는 것을 포함한다.
방법의 몇몇 실시예에서, 방법은 멀티모드 광섬유 중 하나 내의 광의 광 전파 모드에 기초하여 강도를 특정하게 조정하는 방식으로 멀티코어 광섬유와 멀티모드 광섬유 중 하나 사이에서 전달되는 광을 광학적으로 감쇠시키는 것을 더 포함할 수 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 멀티모드 광섬유(MMF) 및 상당히 다른 횡방향 강도 프로파일을 가진 광전파 모드가 데이터 변조된 광스트림을 전달하는 광통신 시스템에 대한 광섬유 증폭기, 예컨대, 희토류 도핑된 증폭기의 실시예를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 멀티코어 광섬유 증폭기의 단면의 개략도이다.
도 3은 3 개의 광 코어의 광 전파 모드와 종단 커플링된 입력 또는 출력 멀티모드 광섬유(MMF)의 광 전파 모드 사이의 오버랩을 질적으로 도시하는, 도 1a 내지 도 1c의 예시적인 3-코어 광섬유 증폭기의 종단면의 단면뷰이다.
도 4는 상이한 개수의 광 코어를 가진 도 1a 내지 도 1c의 멀티코어 광섬유 증폭기의 다른 예의 종단면의 개략적인 단면뷰(A 내지 F)를 제공한다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 각각 도 1a, 도 1b 및 도 1c의 전광 증폭기의 특정 실시예를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 6은 LP01, LP11x 및 LP11y 광전파 모드의 광이 증폭되는 도 5a 내지 도 5c의 전광 증폭기의 일례에서 모드 등화에 사용될 수 있는 광 감쇠기를 도시하는 표면뷰이다.
도 7은 송신 MMF 및 하나 이상의 전광 증폭기, 예컨대, 도 1a 내지 도 1c 및 도 2에 따른 하나 이상의 전광 증폭기(들)의 스팬(span)을 가진 전광 통신 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 8은 다중 광 전파 모드에서 광신호 스트림에 대한 광증폭기를 동작시키는 방법, 예컨대, 도 1a 내지 도 1c 및 도 2에 개략적으로 도시된 광증폭기를 동작시키는 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
도면 및 본문에서, 동일한 참조 번호는 구조적으로 및/또는 기능적으로 유사한 요소를 지칭한다.
도면에서, 몇몇 특징부의 비교 치수는 도시된 하나 이상의 구조체를 보다 명확하게 도시하도록 과장될 수 있다.
본 명세서에서, 다양한 실시예는 예시적인 실시예의 상세한 설명 및 도면에 의해 보다 완전히 설명된다. 그럼에도, 본 발명은 다양한 형태로 구현되며 예시적인 실시예의 상세한 설명 및 도면에 기술되는 특정 실시예로 제한되지 않는다.
본 명세서에서, 멀티모드 광섬유는 광학 원격통신 파장으로 광 전파 모드 세트를 가이드하도록 구성되는 단일 광 코어 및 인접하는 광 클래딩을 갖는다. 세트는 상당히 다른 횡방향 광도 프로파일, 즉, 스케일 계수 이상만큼 상이한 프로파일을 가진 모드를 포함한다. 흔히, 멀티모드 광섬유는 본래 축대칭이다.
본 명세서에서, 멀티코어 광섬유는 광 클래딩에서 복수의 분리형 광 코어를 갖는다. 멀티코어 광섬유에서, 광 코어 및 인접하는 광 클래딩의 각각은 하나 이상의 광 전파 모드를 가이드한다. 다중 분리형 광 코어의 존재 때문에, 멀티코어 광섬유는 광섬유의 축에 대해 축대칭이 아니다.
후술되는 실시예의 일부는 종단 커플링된 멀티모드 광섬유의 광을 증폭시키는 데 사용가능한 유리한 전광섬유 증폭기를 제공한다. 다양한 실시예에서, 광 증폭이 발생하는 광섬유는 멀티코어 광섬유이다. 그러한 멀티코어 광섬유는 증폭기의 광 이득이 몇몇 다른 광섬유 증폭기에서보다 광 증폭될 광 전파 모드에 대해 낮은 의존성을 가지도록 향상된 전파 제어를 가능하게 할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 전광 증폭기(10A, 10B, 10C), 즉, 희토류 도핑된 광섬유 증폭기의 각각의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예를 도시한다. 각각의 광 증폭기(10A 내지 10C)는 종단 커플링된 입력 멀티모드 광섬유(MMF)(12)의 N개의 대응하는 광 전파 모드 세트로부터 광을 수신하고 증폭하도록 구성된다. 전광 증폭기(10A 내지 10C)는 증폭된 광을 종단 커플링된 출력 MMF(14)의 N 개의 대응하는 광 전파 모드 세트로 송신하도록 구성될 수 있다. 광섬유 증폭기에 커플링되는 각각의 광 전파 모드 세트는 상당히 다른 횡방향 광도 프로파일, 즉, 스케일 계수 이상만큼 상이한 프로파일을 가진 광 전파 모드를 포함한다. 각각의 세트의 N 개의 광 전파 모드는 N 개 이하의 독립 데이터 변조된 광 스트림, 예컨대, 모드당 및 파장 대역당 하나의 스트림을 병렬로 전달한다. 입력 및 출력 MMF(12, 14)의 대응하는 광 전파 모드의 세트는 동일하고/하거나 상이한 광 전파 모드, 예컨대, LP01, LP11x 및 LP11y를 포함할 수 있다.
광증폭기(10A 내지 10C)의 각각은 멀티코어 광섬유 증폭기(16) 및 제 1 및 제 2 광커플러(18, 20)를 포함한다. 광커플러(18, 20)는 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 종단면을 입력 및/또는 출력 MMF(12, 14)에 커플링하고, 멀티코어 광섬유 증폭기(16)를 전방 및/또는 후방 전파 펌프 광의 소스(들)에 커플링한다. 광증폭기(10A 내지 10C)의 몇몇 실시예는 또한 전방 및/또는 후방 지향 광 펌프(들)(22, 24), 예컨대, 희토류 도핑된 광섬유에 대한 레이저-광 펌프 또는 다른 적합한 펌프-광 소스를 포함할 수 있다.
멀티코어 광섬유 증폭기(16)는 도 2에 개략적으로 도시된 광 클래딩 매트릭스(28)에 내장된 N 개의 광 코어(261 내지 26N)를 갖는다. 정수 N은 전형적으로 3보다 크거나 3과 같다. 각각의 광 코어(261 내지 26N)는 광 클래딩 재료(28)보다 높은 광 굴절률을 가짐으로써 각각의 광 코어(261 내지 26N)가 그곳을 따라 광을 가이드할 수 있다. 광 코어(261 내지 26N)는 고정 또는 세로로 변하는 횡방향 패턴으로 광 클래딩(28) 내에 분산되며, 예컨대, 패턴은 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 축 주위를 회전할 수 있다. 광 코어(261 내지 26N)는 각각의 개별 광 코어(261 내지 26N)가 나머지 광 코어(261 내지 26N)를 실질적으로 오버랩하지 않는 가이드된 모드(들)를 가지도록 충분히 횡방향으로 분리될 수 있다. 이와 달리, 광 전파 모드는 실질적으로 N 개의 광 코어(261 내지 26N)의 2 개 이상을 오버랩할 수 있다.
이와 달리, 광 코어(261 내지 26N) 중 개별 광 코어는 관형(tubular) 코어일 수 있다. 그러한 광 코어(261 내지 26N)에서, 광 굴절률은 광 클래딩 매트릭스의 인접부에서보다 특정 광 코어(261 내지 26N)의 축 상에 집중된 관형 영역에서 더 높은 값을 갖는다. 그러한 관형 영역의 내부 및 외부에서, 광 굴절률은 낮은 값을 가지며, 예컨대, 두 영역 모두 광 클래딩 매트릭스의 값의 광 굴절률을 가질 수 있다. 그러한 관형 영역의 두께 내에서, 광 굴절률은 일정하거나 관형 영역의 축으로부터 방사 거리에 따라 변할 수 있다.
멀티코어 광섬유 증폭기(16)는 광 펌핑에 응답하여 광 증폭을 지원하도록 하나 이상의 유형의 도펀트 원자(28)로 도핑된다. 예컨대, 도펀트 원자(28)는 에르븀(erbium), 툴륨(thulium), 프라세오디뮴(praseodymium) 및/또는 이테르븀(ytterbium)과 같은 희토류 도펀트 원자 또는 광 펌핑에 응답하여 광 증폭을 산출하는 다른 통상적으로 알려져 있는 도펀트를 포함할 수 있다.
도펀트 원자(28)는 광 코어(261 내지 26N) 및/또는 광 클래딩 매트릭스(26) 내의 멀티코어 광섬유(12)에서 다양한 분산을 가질 수 있다. 다양한 실시예에서, 그러한 도펀트 원자(28)는 광 코어(261 내지 26N)에서 및/또는 이에 인접하는 광 클래딩 영역에서 집중될 수 있다. 수신된 광도는 보통 광 코어(261 내지 26N) 내부 및 근처에서 크므로, 멀티코어 광섬유 증폭기(16)에서 도펀트 원자(28)의 제한된 분산은 보다 효율적인 광 증폭을 제공할 수 있다.
MMF(들)(12, 14)의 대응하는 광 전파 모드의 선택된 세트에 대한 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 효율적인 종단 커플링을 지원하기 위해 개별 광 코어(261 내지 26N)는 멀티코어 광섬유 증폭기(16) 내에 횡방향 패턴으로 구성되고/되거나 배치될 수 있다. 특히, N 개의 광 코어(261 내지 26N)의 종단면은 입력 MMF(12)로부터 수신되는 증폭될 광 신호의 특정의(non-trivial) 패턴에 의해 조명되도록 배치되고 정렬될 수 있다. 각각의 특정 패턴은 전형적으로 예컨대, 광 스팟의 특정 패턴을 통해 멀티코어 광섬유 증폭기(16) 내의 비교적 직교인 광 전파 모드의 선형 조합을 일으킨다. 또한, N 개의 광 코어(261 내지 26N)의 종단면 중 하나 이상은 광 펌프(들)(22, 24)로부터의 펌프 광의 패턴, 예컨대, 상기 펌프 광의 하나 이상의 스팟의 패턴에 의해 조명되도록 배치되고 정렬될 수 있다. 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 종단면 상의 그러한 광 패턴의 정렬 및/또는 이미지 확대는 광섬유 증폭기(10A 내지 10C)에 의해 산출된 광 이득의 광 전파 모드 의존성을 감소시키도록 선택적으로 설정될 수 있다.
저 광률 콘트라스트의 FMF(a few mode optical fiber)(12)의 3 개의 대응하는 광 전파 모드에 광학적으로 종단 커플링될 수 있는 3 코어 광섬유 증폭기(16)의 구성은 도 3에 개략적으로 도시된다. 이 예시적인 3 코어 광섬유 증폭기(16)에서, 광 코어(261 내지 26N)는 거의 같은 직경 및 거의 같은 광 굴절률을 가질 수 있고, 3 코어 광섬유 증폭기(16)의 축에 대해 거의 등거리이며 거의 대칭적으로 배치될 수 있다.
도 3에서, FMF(12)의 근사한 광 전파 모드, 즉, 선형적으로 편광된 LP01, LP11y 및 LP11x 광전파 모드의 횡방향 강도 프로파일은 크로스 해칭된 영역(cross-hatched region)에 의해 개략적으로 도시되고, 3 개의 광 코어(261 내지 263)는 대시선으로 표시된다. 각각의 크로스 해칭된 영역은 3 코어 광섬유 증폭기(16)의 종단 커플링된 종단면에서 FMF(12)의 LP 모드 중 해당 모드의 고 광도 영역을 개략적으로 도시한다. 특히, 플레이트(A, B 및 C)는 각각 LP01 모드, LP11y 모드 및 LP11x 모드에 의해 산출된 3 코어 광섬유 증폭기(16)의 종단면 상의 고 광도 영역을 개략적으로 도시한다.
플레이트(A 내지 C)는 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 종단면에서의 광 코어(261, 262, 263)에 대한 3 코어 FMF(12)의 개별 LP 모드의 광 커플링이 광 코어(261 내지 263)의 코어-직경 및 코어 간 간격에 의존함을 도시한다. 이 결론은 3 개의 광 코어(261 내지 263)에 의해 가이드된 광 전파 모드에 대한 FMF(12)의 LP 모드의 광 커플링도 코어 간 간격 및 코어 직경에 의존해야 함을 질적으로 암시한다. 게다가, 이들 광 커플링의 의존은 전형적으로 모드 의존적이어야 한다. 그러한 이유로, 3 코어 광섬유 증폭기(16)를 정의하는 기하학적 파라미터에 대한 몇몇 선택은 3 코어 광섬유 증폭기(16)에 대한 FMF(12)의 LP01, LP11y 및 LP11x 모드의 종단 커플링에 대하여 삽입 손실에서 낮은 모드 의존성을 제공할 수 있다.
일례에서, 3 개의 광 코어(261 내지 263)의 각각은 약 12.4 마이크로미터의 코어 직경 및 약 29.4 ㎛의 코어-코어 간격을 가지며, 광 클래딩 매트릭스에 대하여 약 0.27 %의 광 굴절률 콘트라스트를 가진 스텝형(step-index) 프로파일을 가질 수 있다. 3 코어 광섬유 증폭기(16)의 몇몇 다른 실시예에서 코어-코어 간격 및 코어 직경의 이들 값은 또한 예컨대, 거의 동일한 계수에 의해 작은 값으로 스케일링될 수 있다. 또한, 모드 의존 삽입 손실을 감소시키는 확대 또는 축소로 FMF(12)의 출력 종단면으로부터의 광을 3 코어 광섬유 증폭기(16)의 입력 종단면으로 이미징하는 데 렌즈 시스템이 사용될 수 있다.
도 4는 도 1a 내지 도 1c의 광섬유 증폭기(10A 내지 10C)의 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 6 가지 예의 N 개의 광 코어(261 내지 26N)에 대한 특별 횡방향 패턴(A, B, C, D, E, F)을 도시한다. 이들 6 개의 예에서, N 개의 개별 광 코어는 거의 동일한 크기, 형태 및 광 굴절률을 가질 수 있다.
특별 횡방향 패턴(A, B, C, D, E, F)에서, 멀티코어 광섬유 증폭기(16)는 그 위치가 원형 스팟을 통해 표시되는 3, 6, 8, 10, 12 및 15 개의 각각의 광 코어(261 내지 26N)를 가진다.
도 4는 또한 각각의 특별 횡방향 패턴(A 내지 D)의 N 개의 광 코어(261 내지 26N)의 분리형 서브세트의 멤버를 연결하는 가상 라인 세그먼트를 도시한다. 개별 서브세트에서, 멤버 광 코어(261 내지 26N)는 멀티코어 광섬유 증폭기(16)에서 간단한 기하학적 관계를 갖는다. 개별 서브세트의 멤버 광 코어(261 내지 26N)는 홀수 개의 정점을 가진 가상 및 대략 정다각형, 즉, 라인 세그먼트로 표시된 다각형의 정점에 배치된다. 여기서, 단일 정점 오브젝트는 축중 다각형으로 고려된다. 특별 횡방향 패턴(B 내지 F)은 전형적으로 거의 동심인 복수의 다각형을 가지며, 예컨대, 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 축 상에 집중될 수 있다.
그러므로, 특별 횡방형 패턴(B 내지 F)에서, N 개의 광 코어(261 내지 26N)에 의해 형성된 2 개 이상의 분리형 서브세트가 존재한다. 서브세트 중 제 1 세브세트는 멀티코어 광섬유 증폭기(16) 및 하나 이상의 다른 서브세트 내 중앙에 배치되고, 각각의 다른 서브세트는 원을 따라 배열되고 제 1 서브세트를 둘러싸는 홀수 개의 동일하게 이격된 광 코어에 의해 형성된다. 다른 실시예에서, 숫자 N이 더 큰 N 개의 광 코어(261 내지 26N)의 다른 횡방향 패턴은 또한 그러한 특별 형태를 가질 수 있다.
출원인은 N 개의 광 코어(261 내지 26N)의 그러한 특별 횡방향 패턴이 도 1a 내지 도 1c의 광섬유 증폭기(10A 내지 10C)에 유리한 특성을 제공함을 확신한다. 특히, 멀티코어 도핑된 광섬유 증폭기(16)의 N 개의 광 코어(261 내지 26N)가 그러한 특별 횡방향 패턴으로 배열되면, 출원인은 입력 및/또는 출력 MMF(12, 14)에 멀티코어 도핑된 광섬유 증폭기(16)를 종단 커플링하는 것이 예컨대, 광섬유 증폭기(10A 내지 10C)의 결과 이득에서 낮은 광전파 모드 의존성을 가지는 것이 가능할 수 있다고 확신한다.
예컨대, 입력 및 출력 MMF(12, 14)가 즉, 광 굴절률에서 낮은 광 코어 클래딩 콘트라스트를 가지면, 특별 횡방향 패턴(A, B, C, D, E, F)은 후속하는 각각의 LP 광 전파 모드 세트에 대한 멀티코어 도핑된 광섬유 증폭기(16)의 종단 커플링에 유리할 수 있음을 확신한다.
{LP01, LP11x 및 LP11y}, 즉, 3 개의 LP 모드 세트;
{LP01, LP02, LP11x, LP11y, LP21x, LP21y}, 즉, 6개의 LP 모드 세트;
{LP01, LP02, LP11x, LP11y, LP21x, LP21y, LP31x, LP31y}, 즉, 8개의 LP 모드 세트;
{LP01, LP02, LP11x, LP11y, LP21x, LP21y, LP31x, LP31y, LP12x, LP12y}, 즉, 10개의 LP 모드 세트;
{LP01, LP02, LP11x, LP11y, LP21x, LP21y, LP31x, LP31y, LP41x, LP41y, LP12x, LP12y}, 즉, 12개의 LP 모드 세트;
{LP01, LP02, LP03, LP11x, LP11y, LP21x, LP21y, LP31x, LP31y, LP41x, LP41y, LP12x, LP12y, LP22x, LP22y}, 즉, 15개의 LP 모드 세트.
이들 예를 도시함에 따라, 멀티코어 도핑된 광섬유 증폭기(16)의 광 코어(261 내지 26N)의 숫자 N은 광이 광 증폭되고 있는 종단 커플링된 MMF(들)(12, 14)의 LP 모드의 개수에 대응할 수 있다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 도 1a, 도 1b 및 도 1c의 각각의 전광 증폭기(10A, 10B 및 10C)의 특정 실시예(10A', 10B' 및 10C')를 도시한다. 전광 증폭기(10A' 내지 10C')는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 제 1 및 제 2 광 커플러(18, 20) 및 펌프 광원(들)(22, 24) 중 하나 또는 양자의 특별 실시예를 포함한다.
도 5a 내지 도 5c에서, 제 1 및 제 2 광 커플러(18, 20)는 MMF(들)(12, 14), 멀티코어 광섬유 증폭기(16) 및/또는 펌프 광원(22, 24)으로부터 수신된 광을 조준하고/하거나 이미징하도록 기능하는 하나 이상의 렌즈 시스템(L)을 선택적으로 포함할 수 있다. 그러한 이미징은 입력 MMF(12)로부터의 조명 빔 및/또는 펌프 소스(들)로부터의 펌프 광을 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 광 코어(261 내지 26N)와 보다 효율적으로 정렬할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서, 제 1 및 제 2 광 커플러(18, 20) 중 하나 이상은 광섬유 증폭기(10A' 내지 10C')의 전체 이득을 등화하도록 구성되는 광 마스크(OM)를 선택적으로 포함할 수 있다. 그러한 광 마스크(들)(OM)은 입사 광빔의 공간적으로 변하는 위상 및/또는 진폭 필터링을 제공할 수 있다. 필터링은 그 종단면이 광 마스크(OM)에 인접하는 입력 또는 출력 멀티모드 광섬유(12, 14)에서 광의 광 전파 모드에 특정하게(nontrivially) 의존하는 방식으로 입사광을 감쇠시키도록 구성될 수 있다. 이 모드 의존 감쇠는 광 마스크(OM) 자체에서 생성되거나, 예컨대, 유해한 광 간섭 때문에 광 마스크(OM)에 의해 처리된 광을 수신하는 광섬유(16, 14) 중 하나에서 또는 내에 생성될 수 있다.
광 커플러(18, 20) 중 하나 또는 양자 모두의 몇몇 실시예에서, 선택적인 광 마스크(들)(OM)은 하나 이상의 파장 의존 필터를 포함할 수 있다. 예컨대, 그러한 필터의 스펙트럼 의존은 스펙트럼 평탄화를 제공하는 데 사용될 수 있다.
광 커플러(18, 20) 중 하나 또는 양자 모두의 몇몇 실시예에서, 광 절연체도 포함할 수 있다. 예컨대, 그러한 광 절연체(들)는 입력 및/또는 출력 MMF(들)(12, 14)와, 인접하는 광 커플러(18, 20)의 이색 합성기 또는 분할기(dichroic combiner or splitter)(DC/S) 사이의 광 자유 공간 경로에 배치될 수 있고/있거나 광 절연체는 입력 또는 출력 MMF(12, 14)와 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 가까운 종단 사이의 광 자유 공간 경로에 배치될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서, 제 1 및 제 2 광 커플러(18, 20)의 몇몇은 광 펌프(22, 24) 중 가까운 광 펌프에 의해 출력된 광 및 입력 MMF(12) 또는 멀티코어 광섬유 증폭기(16) 중 가까운 종단면에 의해 출력된 광을 수신하도록 구성된 2×1 전광 커플러를 포함할 수 있다. 그러한 2×1 광 커플러는 예컨대, 2×1 광 전력 커플러(OC) 또는 이색 광 합성기 또는 분할기(DC/S)와 같은 통상적으로 알려져 있는 2×1 광 커플러일 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서, 전방 및/또는 후방 지향 펌프 광원(들)(22, 24)은 편광 스크램블러(들) 및 펌프 레이저(들)를 포함할 수 있다. 그러한 편광 스크램블러(들)(PS)는 펌프 광이 예컨대, 편광 의존성을 감소시키도록 멀티코어 광섬유 증폭기(16)에서 희토류 도펀트 원자를 보다 효율적으로 여기시키도록 대응하는 펌프 레이저(들)(PL)로부터 수신된 광의 편광을 랜덤화할 수 있다. 그러한 편광 스크램블러(PS)는 예컨대, 대응하는 펌프 레이저(PL)에 의해 서로 다른 시간에 방출된 광, 가령, 상기 펌프 레이저의 시간적 코히런스 시간 이상 차이가 나는 시간에 방출된 광을 합성할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서, 전방 및/또는 후방 지향 펌프 광원(들)(22, 24)은 특정의 단면을 가진 펌프 광빔을 형성하도록 출력 광빔이 광 커플러(OC), 예컨대, 섬유 번들(a fiber bundle)에 의해 공간적으로 합성되는 다수의 레이저 소스를 포함할 수 있다. 특히, 펌프 광빔은 가까운 광 커플러(18, 20)가 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 가까운 종단면 상에 펌프 광의 특별 스팟 패턴을 형성하도록 합성될 수 있다. 그러한 특별 스팟 패턴은 펌프 광이 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 N 개의 광 코어 중 하나, 하나보다 많이, 또는 전부의 종단면을 우선적으로 조명하도록 구성될 수 있다. 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 종단면 상의 그러한 펌프 조명의 공간 분산은 희토류 도펀트 원자가 광 코어(261 내지 26N) 내에 및/또는 인접하게 우선적으로 분산되는 실시예에서 펌핑 효율을 증가시킬 수 있다. 그러한 몇몇 실시예에서, 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 광 코어(261 내지 26N)가 실질적으로 광 커플링되므로, 모든 N 개의 광 코어(261 내지 26N)의 종단면을 조명하는 것은 불필요할 수 있다.
도 6은 LP01, LP11x 및 LP11x 광 전파 모드의 광이 증폭되는 도 5a 내지 도 5c의 전광 증폭기(10A' 내지 10C')의 실시예에서 광학적 모드 등화에 사용될 수 있는 광 감쇠기 마스크(AM)의 예를 도시한다. 광 감쇠기 마스크는 2 개의 분리형 영역, 즉, DK 영역 및 LT 영역을 가진다. 도 6에서, DK 영역은 크로스 해칭에 의해 표시된 디스크형 영역이고, LT 영역은 광 감쇠기 마스크(AM)의 나머지 표면이다.
도 6에서, 대시 영역은 각각의 LP01, LP11x 및 LP11x 광 전파 모드가 광 감쇠기(AM)의 입력면 상의 실질적인 광도를 가진 구역을 나타낸다. 이들 3 가지 LP 모드에 대해, 실질적인 광도의 영역은 광 감쇠기 마스크(AM)의 DK 및 LT 영역을 상당히 다르게 오버랩한다. 예컨대, LP01 광 전파 모드만이 DK 영역과의 실질적인 오버랩을 갖는다.
일 실시예에서, 광 감쇠기 마스크(AM)는 DK 영역이 강한 광 감쇠를 제공하고 LT 영역이 비교적 훨씬 더 약한 광 감쇠를 제공하는 진폭 마스크를 공간적으로 분리하고 있다. LP01 광 전파 모드만이 DK 영역 상의 실질적인 광도를 가지므로, 광 감쇠기 마스크의 이 예는 LP01 광 전파 모드의 강도가 2 개의 LP11 광 전파 모드의 강도에 대하여 감쇠되는 모드 등화를 제공할 것이다.
다른 실시예에서, 광 감쇠기 마스크(AM)는 DK 영역 및 LT 영역이 약 180도의 상대 위상만큼 차이 나는 위상 변조를 제공하는 위상 마스크를 공간적으로 변경하고 있다. LP01 광 전파 모드만이 DK 영역 상의 실질적인 강도를 가지므로, 광 감쇠기 마스크의 이 예는 LP01 광 전파 모드의 강도가 2 개의 LP11 광 전파 모드의 강도에 대하여 감쇠되는 모드 등화를 또 제공할 것이다. 특히, 광 감쇠기 마스크(AM)를 통해 송신되었던 LP01 광 전파 모드의 광 간섭은 상당히 유해할 것이다. 예컨대, 그러한 간섭은 예컨대, 광 감쇠기 마스크(AM)의 위치에 의존하여 도 5a 내지 도 5c의 출력 MMF(14)에서 또는 멀티코어 광섬유 증폭기(16)에서 발생할 것이다. 반면에, 그러한 간섭은 LP11 광 전파 모드의 광을 현저히 감쇠시켜서는 안 되는데, 이는 그러한 광만이 광 감쇠기 마스크(AM)의 LT 영역을 실질적으로 관통하기 때문이다.
도 7은 송신 MMF의 (M+1) 개의 스팬(S1, S2, ..., S(M+1)), 하나 이상의 전광 종단 커넥터(101, 102, ... 10M), 전기적 데이터 스트림(들)을 광 데이터 스트림(들)으로 변환하는 광 데이터 송신기(4) 및 광 데이터 스트림(들)을 전기적 데이터 스트림(들)으로 변환하는 광 데이터 수신기(6)를 가진 전광 통신 시스템(2)을 도시한다. 다양한 실시예에서, 정수 M은 1이거나 1보다 클 수 있다. 스팬(S1 내지 S(M+1))은 예컨대, 동일한 유형의 MMF, 가령 거의 동일한 광 전파 모드 세트를 전파하는 MMF의 스팬일 수 있다. 스팬(S1 내지 S(M+1))은 함께 종단 연결되어 전광 종단 커넥터(101, 102, ... 10M)를 통해 광 데이터 송신기(4)와 수신기(6) 사이에 전 광섬유 송신 라인을 형성한다. 전광 종단 커넥터(101 내지 10M) 중 하나 이상은 도 1a 내지 도 1c 및 도 2에 도시된 전 광섬유 증폭기(들)(10A 내지 10C)를 포함한다. 예컨대, 상기 전광 증폭기는 MMF의 인접하는 스팬 쌍의 종단면에 종단 연결될 수 있다.
도 8은 멀티모드 광섬유(들)의 다수의 광 전파 모드에 의해 전달되는 광 신호의 하나 이상의 병렬 스트림을 증폭하도록 전 광섬유 증폭기를 동작시키는 방법(30)을 개략적으로 도시한다. 방법(30)은 도 1a 내지 도 1c, 도 2 및 도 5a 내지 도 5c의 전광 증폭기(10A 내지 10C, 10A' 내지 10C') 중 임의의 것을 동작시키는 데 사용될 수 있다.
방법(30)은 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유, 예컨대, 도 1a 내지 도 1c의 멀티코어 광섬유 증폭기(16)의 종단면에서, 멀티코어 광섬유의 종단면, 예컨대, 도 1a 내지 도 1c 및 도 5a 내지 도 5c의 입력 MMF로부터의 하나 이상의 광 신호 스트림을 수신하는 단계(단계 32)를 포함한다. 하나 이상의 스트림은 전형적으로 언급된 멀티모드 광섬유의 광 전파 모드 세트를 통해 전달되는 광 데이터 변조된 캐리어(들)를 포함한다. 광 전파 모드 세트는 하나의 파장 대역에 광 신호를 전달하거나, 예컨대, 파장 분할 멀티플렉싱을 구현하도록 오버랩되지 않은 파장 대역의 시퀀스에 광 신호를 전달할 수 있다. 세트의 상이한 광 전파 모드는 특정적으로 상이한 광 강도 및/또는 위상 단면 프로파일을 가질 수 있다. 특히, 세트는 MMF의 비교적 직교 모드인 광 전파 모드를 포함한다. 세트의 광 전파 모드의 일부는 특정적으로 상이한, 즉, 스케일 변환 이상 차이 나는 횡방향 강도 프로파일 및/또는 상이한 각운동량 고유치를 갖는다.
방법(30)은 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유에서 수신된 광 신호의 하나 이상의 스트림을 증폭하는 단계(단계 34)를 포함한다. 전형적으로, 증폭은 하나 이상의 펌프 광원, 예컨대, 도 1a 내지 도 1c 및 도 5a 내지 도 5c의 전방 펌핑 광원(22) 및/또는 후방 펌핑 광원(24)으로 멀티코어 광섬유를 광 펌핑하는 것을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 방법(30)은 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유 증폭기의 종단면으로부터의 증폭된 하나 이상의 광 신호 스트림을 제 2 멀티모드 광섬유, 예컨대, 도 1a 내지 도 1c 및 도 5a 내지 도 5c의 MMF(14)의 종단면으로 송신하는 단계(단계 36)를 더 포함할 수 있다. 송신은 예컨대, 도 1a 내지 도 1c 및 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 멀티코어 광섬유 증폭기의 상이한 제 2 종단면으로부터 발생할 수 있다. 이와 달리, 송신은 단계(32)에서 하나 이상의 스트림의 광을 수신하였던 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유 증폭기의 동일한 입력 종단면으로부터 발생 -즉, 도 1a 내지 도 1c에 도시되지 않은 구성- 할 수 있다. 그러한 실시예에서, 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유 증폭기의 제 2 종단면은 가까운 거울을 향하도록 지향되어, 동일한 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유 증폭기로 다시 증폭된 광이 전달될 수 있다. 그러한 증폭된 광은 광 서큘레이터에 의해 더 증폭되고 결국 동일한 멀티코어 광섬유 증폭기의 원래의 입력 종단면으로부터 추출되어, 단계(36)의 출력 멀티모드 광섬유의 종단면으로 증폭된 광이 전달될 수 있다.
그러한 실시예에서, 방법(30)은 또한 제 2 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유 증폭기에서 수신된 하나 이상의 광 신호 스트림을 송신하고 증폭하는 것에 응답하여, 제 2 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유의 종단면에서, 제 2 멀티모드 광섬유를 통해 하나 이상의 광 신호 스트림을 수신하는 단계(단계 38)를 포함할 수 있다. 예컨대, 단계(38)에서 동작하는 제 2 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유는 단계(32 내지 34)에서 동작하는 제 1 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유와 상이한 전광 종단 커넥터(101 내지 10M) 내에 배치될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 방법은 멀티모드 광섬유 중 하나에서 광의 광 전파 모드에 기초하여 강도를 특정하게 조정하는 방식으로, 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유(들)와 멀티모드 광섬유 중 하나 사이에 전달되는 광을 광학적으로 감쇠시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 출원에서 설명되고/되거나 언급된 다양한 방법에서, 방법의 다양한 단계는 순차적인 방식, 병렬 방식 또는 부분적으로 병렬 방식으로 수행될 수 있다.
본 명세서에서, 다양한 실시예의 특성은 예컨대, MMF의 송신 스팬(들)의 광 전파 모드 세트 상의 데이터 변조된 광 캐리어를 지원하는, 단일 파장 대역 상의 데이터 통신에 대하여 설명되었다. 이들 실시예는 오버랩 파장 대역의 시퀀스가 예컨대, 파장 분할 멀티플렉싱(WDM)을 통해 데이터 변조된 광 캐리어를 지원하는 예를 포함하도록 의도된다. 그러한 예에서, 광 전파 모드 세트의 하나 이상의 광 전파 모드는 시퀀스의 오버랩되지 않은 파장 대역 상에 분리된 데이터 변조된 광 캐리어를 전달할 수 있다.
본 명세서에 설명된 광 증폭기 및 광 증폭기(들)를 가진 광 통신 시스템의 다양한 실시예는 추가적인 종래의 광학 구성요소를 포함할 수 있다. 추가적인 종래의 광학 구성요소는 송신 특성의 파장 의존성을 제거하거나 변경하는 예컨대, 광 절연체(들) 및/또는 광 이득 평탄화 필터(들)를 포함할 수 있다. 이들 추가적인 광학 구성요소는 본 출원의 교시를 고려하여 당업자에게 쉽게 이해되는 방식으로 광 증폭기의 실시예 및/또는 전광 송신 라인의 실시예에 배치될 수 있다. 그러한 종래의 광학 구성요소는 단일 모드 광섬유에 기초하여 광증폭기 및/또는 전광 송신 라인 내의 광학 구성요소의 배치와 유사한 방식으로 배치될 수 있다.
본 발명은 상세한 설명, 도면 및 특허청구범위를 고려하여 당업자에게 자명한 다른 실시예를 포함하도록 의도된다.

Claims (10)

  1. 광 펌핑에 응답하여 광 증폭을 제공하도록 희토류 도핑되는 멀티코어 광섬유와,
    상기 멀티코어 광섬유의 종단에 제 1 멀티모드 광섬유를 종단 커플링하도록 구성된 제 1 광 커플러와,
    상기 멀티코어 광섬유의 종단에 제 2 멀티모드 광섬유를 종단 커플링하도록 구성된 제 2 광 커플러와,
    상기 멀티코어 광섬유에 하나 이상의 펌프 광원을 광학적으로 커플링하도록 구성된 제 3 광 커플러를 포함하는
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 광 커플러에 광학적으로 연결되고 상기 멀티코어 광섬유에서 광 증폭을 발생시키도록 구성되는 하나 이상의 펌프 레이저를 더 포함하되,
    상기 제 3 광 커플러는 대응하는 펌프 광원에 상기 멀티코어 광섬유의 각각의 광 코어의 인접하는 종단면을 커플링하도록 구성되는
    장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 광 커플러는 상기 하나 이상의 펌프 레이저로부터 상기 멀티코어 광섬유의 광 코어의 가까운 종단면의 적합한 서브세트로 펌프 광을 우선적으로 송신하도록 구성되는
    장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티모드 광섬유 중 하나 내의 광의 광 전파 모드에 특정하게(non-trivially) 의존하는 방식으로, 상기 멀티코어 광섬유와 상기 멀티모드 광섬유 중 상기 하나의 인접하는 종단면들 사이에 송신되는 광의 강도를 조정하도록 구성되는 광 감쇠기를 더 포함하는
    장치.
  5. 전광 통신 라인(an all-optical communication line)을 형성하도록 종단 연결된 멀티모드 광섬유의 일련의 스팬(a series of spans)과,
    복수의 전광 증폭기 -각각의 전광 증폭기는 상기 스팬의 대응하는 인접 쌍을 종단 연결함- 를 포함하되,
    각각의 전광 증폭기는 광학적으로 펌핑되는 것에 응답하여 광 증폭을 제공하도록 희토류 요소로 도핑된 멀티코어 광섬유를 포함하는
    장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스팬의 각각의 인접 쌍은 상기 전광 증폭기 중 하나에 의해 종단 연결되는
    장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 전광 증폭기 중 하나는 상기 대응하는 인접 쌍의 스팬 중 하나에서 상기 광의 광 전파 모드에 의존하는 방식으로 감쇠하도록 구성된 광 감쇠기를 포함하는
    장치.
  8. 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유의 종단에서, 멀티모드 광섬유로부터 광 신호의 스트림을 수신하는 단계와,
    상기 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유에서 상기 수신된 광 신호의 스트림을 증폭하는 단계를 포함하는
    방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 멀티코어 광섬유의 종단으로부터, 상기 증폭된 광 신호의 스트림을 제 2 멀티모드 광섬유로 송신하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    다른 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유의 종단에서, 상기 송신 단계에 응답하여 다른 멀티모드 광섬유로부터 광 신호의 스트림을 수신하는 단계와,
    상기 다른 희토류 도핑된 멀티코어 광섬유에서 상기 수신된 광 신호의 스트림을 증폭하는 단계를 포함하는
    방법.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2693672A1 (en) * 2012-07-30 2014-02-05 Xieon Networks S.à.r.l. Optical network and optical network element
US9778418B2 (en) 2012-09-15 2017-10-03 Alcatel Lucent Multi-mode optical transmission line with differential modal group delay compensation
US20150085352A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 Alcatel-Lucent Usa Inc. Optical amplifier for space-division multiplexing
US9362708B2 (en) * 2013-09-20 2016-06-07 Alcatel Lucent Compact two-stage optical amplifier
JP5957718B2 (ja) * 2014-04-24 2016-07-27 国立研究開発法人情報通信研究機構 マルチコア・マルチモードファイバ結合装置
WO2017090598A1 (ja) 2015-11-26 2017-06-01 日本電信電話株式会社 光増幅システム及び光増幅方法
EP3273623A1 (en) * 2016-07-18 2018-01-24 Institut Mines Telecom Scrambler for a multimode optical fiber and optical transmission system using such scrambler
WO2018075111A2 (en) * 2016-07-20 2018-04-26 University Of Rochester Lma fibers for suppression of thermal mode instability
CN106100741B (zh) * 2016-08-22 2018-09-11 北京邮电大学 一种信号均衡方法及装置
EP3514895B1 (en) 2016-11-01 2021-07-28 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Optical amplifier
EP3562065A1 (en) * 2018-04-27 2019-10-30 Institut Mines-Telecom Methods and devices for the determination of core dependent loss in multi-core fiber transmission systems using core scrambling
JP2020013031A (ja) * 2018-07-19 2020-01-23 日本電信電話株式会社 モード等化フィルタ
DE102020127432A1 (de) 2020-10-19 2022-04-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Gepulster oder kontinuierlicher Faserlaser oder -verstärker mit speziell dotierter aktiver Faser
WO2022269522A1 (en) * 2021-06-23 2022-12-29 B.G. Negev Technologies And Applications Ltd., At Ben-Gurion University Super-mode selective optical unit
CN113872034B (zh) * 2021-12-02 2022-05-06 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 光束的生成设备、方法和装置、存储介质及电子装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6175435B1 (en) * 1995-11-22 2001-01-16 Fujitsu Limited Optical communication system using optical phase conjugation to suppress waveform distortion caused by chromatic dispersion and optical kerr effect
CA2182830C (en) 1996-02-22 2002-06-18 Katsuyuki Imoto Rare earth element-doped multiple-core optical fiber and optical systems using the same
EP2446560A1 (en) * 2009-06-26 2012-05-02 Alcatel Lucent Receiver for optical transverse-mode-multiplexed signals
US8355638B2 (en) * 2009-06-26 2013-01-15 Alcatel Lucent Receiver for optical transverse-mode-multiplexed signals
CN102844689B (zh) 2010-01-27 2015-07-15 中弗罗里达州大学研究基金会 利用少模光纤的光传输
JP5570460B2 (ja) 2010-03-10 2014-08-13 オーエフエス ファイテル，エルエルシー 多芯ファイバ伝送システムおよび多芯ファイバ伝送方法
US8693088B2 (en) * 2010-03-16 2014-04-08 Ofs Fitel, Llc Multicore transmission and amplifier fibers and schemes for launching pump light to amplifier cores
US8538275B2 (en) * 2010-04-05 2013-09-17 Alcatel Lucent Multimode optical communication
WO2011126814A2 (en) * 2010-04-05 2011-10-13 Alcatel-Lucent Usa Inc. Multimode optical communication
US8503845B2 (en) * 2011-01-17 2013-08-06 Alcatel Lucent Multi-core optical fiber and optical communication systems

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