WO2018074289A1 - Optical transmission/reception device and optical communication system - Google Patents

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WO2018074289A1
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貞二郎 小里
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    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
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Definitions

  • the present invention relates to an optical transceiver and an optical communication system.
  • This application claims priority on October 21, 2016 based on Japanese Patent Application No. 2016-207303 for which it applied to Japan, and uses the content here.
  • the optical coupling between the first core or the second core and the main core of the duplexer means, for example, that light emitted from the first core or the second core enters the main core of the duplexer, Or it says that the light radiate
  • the optical coupling between the main core of the duplexer and the core of the optical transmission path means, for example, that light emitted from the first core or the second core enters the core of the optical transmission path, or It means that light emitted from the core of the transmission path enters the first core or the second core.
  • the coupling portion 86 is a portion that is generally formed in parallel to the main core 83 at an interval that enables optical coupling.
  • the downstream portion 87 is a portion that gradually separates from the main core 83 toward the downstream side in the light transmission direction at the time of reception.
  • the extending portion 88 is a portion that extends from the downstream portion 87 and reaches the first end 84 a of the separating core 84.
  • a connection optical transmission line 77 (see FIG. 1) having an optical connector 76 at the tip is connected to the second end 83b of the main core 83 of the duplexer 81 of the receiver 45.
  • the receiving unit main body 82 includes a light receiving unit 89 into which light from the separation core 84 is incident.
  • the reception unit 105 includes a duplexer 131 (demultiplexing unit) and a reception unit main body 132 that is optically coupled to the duplexer 131.
  • the duplexer 131 includes, for example, a main core 33, a first separation core 34A, a second separation core 34B, and a clad 40 surrounding the cores 33, 34A, and 34B.
  • the first separation core 34 ⁇ / b> A and the second separation core 34 ⁇ / b> B extend in the length direction of the main core 33.
  • the first separation core 34A and the second separation core 34B are formed at different positions.
  • the first separation core 34A is coupled to the main core 33 at the coupling portion 36A.
  • first communication method a method using a basic mode for communication in the first direction and using a higher-order mode for communication in the second direction will be described.
  • first direction the first light from the first light emitting unit 7 alone in the light source 111 of the first transmission / reception unit 101.
  • L11 is emitted (see FIG. 12).
  • the first light L11 is incident on the first core 23 of the directional coupler 12. Most of the fundamental modes of the first light L11 remain in the first core 23, and most of the higher-order modes transition to the second core 24.
  • the higher order mode transferred to the first core 23 is incident on the main core 33 of the duplexer 131 of the second transceiver 103 via the main core 33 of the duplexer 131 of the receiver 105 and the optical transmission path 2. . Most of the higher-order mode incident on the main core 33 of the second transceiver 103 is transferred to the second separation core 34B at the coupling portion 36B and incident on the second light receiving portion 39B of the receiver main body 132. The optical signal incident on the second light receiving unit 39B is photoelectrically converted.

Abstract

An optical transmission/reception device that comprises: a transmission unit that has a light source and a directional coupler; and a reception unit that is optically coupled to the directional coupler. The light source has a first light-emitting unit that emits a basic mode and/or a higher-order mode. The directional coupler has a first core and a second core. The first core is arranged to receive light from the first light-emitting unit. The second core is arranged such that at least one portion of one of the basic mode and the higher-order mode can be transitioned between the first core and the second core. The reception unit comprises a splitter and a reception unit main body that is optically coupled to the splitter. The splitter has: a main core that is optically coupled to the first core or the second core; and a first separation core that separates, from the main core, at least one portion of one of the basic mode and the higher-order mode. The reception unit main body has a first light-receiving unit that receives at least one portion of the basic mode or the higher-order mode as emitted from the first separation core.

Description

光送受信装置および光通信システムOptical transceiver and optical communication system
 本発明は、光送受信装置および光通信システムに関する。
 本願は、2016年10月21日に、日本に出願された特願2016-207303号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to an optical transceiver and an optical communication system.
This application claims priority on October 21, 2016 based on Japanese Patent Application No. 2016-207303 for which it applied to Japan, and uses the content here.
 従来、1本の光ファイバで双方向の通信を行うことができる一芯双方向光モジュールが、加入者系の通信であるPassive Optical Network(PON)で用いられてきた。一芯双方向光モジュールは、特許文献1に示すように、上り(第1方向)と下り(第2方向)でレーザー光の波長を違えて送受信し、長波長カットフィル夕、もしくは短波長カットフィルタを用いて光の合分波を行っている。フィルタとしては誘電体多層膜が光路に組み込まれて用いられる。 Conventionally, a single-core bidirectional optical module that can perform bidirectional communication with a single optical fiber has been used in Passive Optical Network (PON), which is subscriber-based communication. As shown in Patent Document 1, the single-core bidirectional optical module transmits and receives different wavelengths of laser light in the upstream (first direction) and downstream (second direction), and the long wavelength cut filter or the short wavelength cut. A filter is used to combine and demultiplex light. As the filter, a dielectric multilayer film is used by being incorporated in the optical path.
日本国特開2006-119464号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-119464
 従来の光通信システムでは、フィルタなどの波長選択のための装置等を用いて、第1方向と第2方向とで光の波長を違える必要がある。そのため、フィルタなどの波長選択のための装置をレーザーもしくは受光素子と光ファイバとの間に設けることから、装置構成の複雑化または大型化につながっていた。 In the conventional optical communication system, it is necessary to use different wavelengths of light in the first direction and the second direction using a wavelength selection device such as a filter. For this reason, since an apparatus for wavelength selection such as a filter is provided between the laser or the light receiving element and the optical fiber, the apparatus configuration is complicated or increased in size.
 本発明の一態様は、構造が簡略であり、小型化および低価格化を図ることができる光送受信装置および光通信システムを提供することを目的とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide an optical transmission / reception device and an optical communication system that have a simple structure and can be reduced in size and price.
 本発明の第1の態様に係る光送受信装置は、光源および方向性結合器を有する送信部と、前記方向性結合器に光結合された受信部とを備え、前記光源は、基本モードと前記基本モードより次数が高い高次モードのうち少なくとも一方を発する第1発光部を有し、前記方向性結合器は、互いに光結合可能となるように間隔をおいて形成された第1コアおよび第2コアを有し、前記第1コアは、前記第1発光部からの光が入射されるように配置され、前記第2コアは、前記第1コアとの間で前記基本モードおよび前記高次モードの一方の少なくとも一部が遷移可能に配置され、前記受信部は、分波器と、前記分波器に光結合された受信部本体とを備え、前記分波器は、前記第1コアまたは前記第2コアに光結合された主コアと、前記基本モードおよび前記高次モードの一方の少なくとも一部を前記主コアから分離する第1分離用コアとを有し、前記受信部本体は、前記第1分離用コアから出射された、前記基本モードまたは前記高次モードの少なくとも一部が入射される第1受光部を有する。
 ここで、前記光源は、少なくとも前記基本モードと前記高次モードのうち他方を発する第2発光部をさらに有し、前記分波器は、前記基本モードおよび前記高次モードの他方の少なくとも一部を前記主コアから分離する第2分離用コアをさらに有し、前記受信部本体は、前記第2分離用コアから出射された、前記基本モードまたは前記高次モードの少なくとも一部が入射される第2受光部をさらに有してもよい。
 また、前記第1発光部が発する光における基本モードに対する高次モードの比率は、前記第2発光部が発する光における基本モードに対する高次モードの比率より低くてもよい。
 また、前記光源は面発光レーザーであってもよい。
 また、前記方向性結合器は、マルチコア光ファイバであってもよい。
An optical transceiver according to a first aspect of the present invention includes a transmitter having a light source and a directional coupler, and a receiver optically coupled to the directional coupler. A first light-emitting unit that emits at least one of higher-order modes having a higher order than the basic mode, and the directional coupler includes a first core and a first core that are formed at an interval so as to be optically coupled to each other. The first core is disposed so that light from the first light emitting unit is incident thereon, and the second core is coupled to the first core with the fundamental mode and the higher order. At least a part of one of the modes is disposed so as to be capable of transition, and the receiving unit includes a duplexer and a receiver main body optically coupled to the duplexer, and the duplexer includes the first core Or a main core optically coupled to the second core, and the fundamental mode And a first separating core that separates at least a part of one of the higher-order modes from the main core, and the receiver main body is emitted from the first separating core. It has the 1st light-receiving part in which at least one part of higher order mode injects.
Here, the light source further includes a second light emitting unit that emits at least one of the fundamental mode and the higher-order mode, and the duplexer includes at least a part of the other of the fundamental mode and the higher-order mode. Is further separated from the main core, and at least a part of the fundamental mode or the higher-order mode emitted from the second separation core is incident on the receiver body. You may further have a 2nd light-receiving part.
The ratio of the higher order mode to the fundamental mode in the light emitted from the first light emitting unit may be lower than the ratio of the higher order mode to the fundamental mode in the light emitted from the second light emitting unit.
The light source may be a surface emitting laser.
The directional coupler may be a multi-core optical fiber.
 本発明の第2の態様に係る光通信システムは、一対の前記光送受信装置と、前記一対の光送受信装置を互いに接続する光伝送路とを備えている。
 ここで、前記光伝送路は、グレーデッドインデックス型光ファイバであってもよい。
An optical communication system according to a second aspect of the present invention includes a pair of the optical transmission / reception devices and an optical transmission path that connects the pair of optical transmission / reception devices to each other.
Here, the optical transmission line may be a graded index optical fiber.
 前記態様の光受信装置によれば、方向性結合器の第2コアが、第1コアとの間で基本モードまたは高次モードが遷移できるように配置されている。また、前記態様の光通信システムは、基本モードおよび高次モードの2つの異なるモードを出射可能な発光部を、一対の光送受信装置にそれぞれ設けることができる。これにより、光の出射の際には、一方の発光部からの光においては基本モードの比率を高く設定して、他方の発光部からの光においては高次モードの比率を高く設定することができる。よって、第1方向および第2方向において、それぞれ基本モードおよび高次モードを用いた通信が可能である。
 よって、第1方向と第2方向とで光の波長を違えて送受信を行う従来の光送受信装置に比べて、フィルタなどの波長選択のための装置等が不要となるため、装置構造を簡略にし、小型化および低価格化を図ることができる。
 また、第1方向および第2方向において次数が異なる横モードを含む光を使用するため、第1方向および第2方向において同一の波長で双方向通信が可能である。そのため、前述の従来の光送受信装置に比べて一層の装置構造の簡略化が可能である。
According to the optical receiver of the above aspect, the second core of the directional coupler is arranged so that the fundamental mode or the higher order mode can transition between the first core. Moreover, the optical communication system of the said aspect can each provide a light emission part which can radiate | emit two different modes, a fundamental mode and a high-order mode, in a pair of optical transmission / reception apparatus. Thus, when light is emitted, the ratio of the fundamental mode can be set high for the light from one light emitting section, and the ratio of the higher mode can be set high for the light from the other light emitting section. it can. Therefore, communication using the basic mode and the higher-order mode can be performed in the first direction and the second direction, respectively.
Therefore, a device for wavelength selection such as a filter is not necessary as compared with a conventional optical transmission / reception device that transmits and receives light with different wavelengths in the first direction and the second direction, thus simplifying the device structure. Therefore, it is possible to reduce the size and the price.
In addition, since light including transverse modes having different orders in the first direction and the second direction is used, two-way communication is possible with the same wavelength in the first direction and the second direction. Therefore, the device structure can be further simplified as compared with the conventional optical transceiver described above.
第1実施形態の光通信システムの構成図である。It is a block diagram of the optical communication system of 1st Embodiment. 図1の光通信システムの第1送受信部の構成図である。It is a block diagram of the 1st transmission / reception part of the optical communication system of FIG. 図1の光通信システムに用いられる光源の断面図である。It is sectional drawing of the light source used for the optical communication system of FIG. 図1の光通信システムに用いられる方向性結合器の断面図である。It is sectional drawing of the directional coupler used for the optical communication system of FIG. 図1の光通信システムの第2送受信部の構成図である。It is a block diagram of the 2nd transmission / reception part of the optical communication system of FIG. 光のスペクトルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the spectrum of light. 方向性結合器の一対のコアの中心間距離と結合長との関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between the distance between centers of a pair of core of a directional coupler, and coupling length. 方向性結合器の一対のコアの中心間距離と、第1コアにおけるLP01モードの残量との関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between the center-center distance of a pair of core of a directional coupler, and the residual amount of the LP01 mode in a 1st core. 第2実施形態の光通信システムの構成図である。It is a block diagram of the optical communication system of 2nd Embodiment. 図9の光通信システムに用いられる光源の断面図である。It is sectional drawing of the light source used for the optical communication system of FIG. 図9の光通信システムの送信部の平面図である。It is a top view of the transmission part of the optical communication system of FIG. 送信部の一部の断面図である。It is sectional drawing of a part of transmission part. 図9の光通信システムにおける光路の説明図である。It is explanatory drawing of the optical path in the optical communication system of FIG. 図9の光通信システムにおける光路の説明図である。It is explanatory drawing of the optical path in the optical communication system of FIG.
 以下、実施形態の光通信システムについて図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、本発明は以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, an optical communication system according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent. Further, the present invention is not limited to the following embodiment.
<光送受信装置および光通信システム(第1実施形態)>
 図1は、第1実施形態の光通信システム10の構成図である。図2は、第1送受信部1の構成図である。図3は、光源11についての、後述する基板14の厚さ方向に沿う断面図である。図4は、方向性結合器12が延びる長手方向に直交する断面図である。図5は、第2送受信部3の構成図である。
<Optical Transceiver and Optical Communication System (First Embodiment)>
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical communication system 10 according to the first embodiment. FIG. 2 is a configuration diagram of the first transmission / reception unit 1. FIG. 3 is a cross-sectional view of the light source 11 along the thickness direction of the substrate 14 described later. FIG. 4 is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction in which the directional coupler 12 extends. FIG. 5 is a configuration diagram of the second transmission / reception unit 3.
 図1、図2および図5に示すように、光通信システム10は、第1送受信部1(光送受信装置)と、第1送受信部1に光結合された光伝送路2と、光伝送路2に光結合された第2送受信部3(光送受信装置)とを備えている。すなわち、光通信システム10は、一対の送受信部1,3と、これらを互いに接続する光伝送路2とを備えた双方向光通信システムである。 As shown in FIGS. 1, 2, and 5, an optical communication system 10 includes a first transmission / reception unit 1 (optical transmission / reception device), an optical transmission line 2 optically coupled to the first transmission / reception unit 1, and an optical transmission line. 2 and a second transmitter / receiver 3 (optical transmitter / receiver) optically coupled to each other. That is, the optical communication system 10 is a bidirectional optical communication system including a pair of transmission / reception units 1 and 3 and an optical transmission line 2 that connects them to each other.
(定義)
 ここで、本実施形態において、光源(発光部、第1発光部もしくは第2発光部)と、第1コアもしくは第2コアとが光結合するとは、光源からの光が第1コアもしくは第2コアに入射することを言う。
 例えば、以下(i)~(iii)の場合に、光源と第1コア若しくは第2コアとが光結合しているという。(i)光源と第1コアもしくは第2コアとが互いに離間され、光源から出射された光が第1コアもしくは第2コアに入射する場合。(ii)光源と第1コアもしくは第2コアとが互いに離間され、これらが互いに光ファイバなどの中継用光伝送路を通じて接続され、光源から出射された光が中継用光伝送路を通して第1コアもしくは第2コアに入射する場合。(iii)光源と第1コアもしくは第2コアとが互いに接して設置され、光源から出射された光が第1コアもしくは第2コアに入射する場合。
 また、2つのコア(第1コアと第2コア)が、光の少なくとも一部が遷移可能に光結合するとは、例えば、2つのコアのうち一方のコアを伝搬する光の少なくとも一部が他方のコアに遷移し得ることを言う。
 また、第1コアもしくは第2コアと、分波器の主コアとが光結合するとは、例えば、第1コアもしくは第2コアから出射された光が分波器の主コアに入射すること、または、分波器の主コアから出射された光が第1コアもしくは第2コアに入射することを言う。
 また、分波器の主コアと、光伝送路のコアとが光結合するとは、例えば、第1コアもしくは第2コアから出射された光が光伝送路のコアに入射すること、または、光伝送路のコアから出射された光が第1コアもしくは第2コアに入射することを言う。
 また、モード分離器の分離用コアが、受光部(第1受光部または第2受光部)に光結合するとは、例えば、分離用コアから出射された光が受光部に入射することを言う。
 また、光の進行方向において、光が進む側を下流側といい、その反対側を上流側という。
 また、光通信システム10が双方向通信を行う場合において、第1送受信部1から第2送受信部3に向けた通信方向を第1方向といい、第2送受信部3から第1送受信部1に向けた通信方向を第2方向という。
(Definition)
Here, in the present embodiment, the light source (the light emitting unit, the first light emitting unit, or the second light emitting unit) and the first core or the second core are optically coupled. The light from the light source is the first core or the second core. Saying incident on the core.
For example, in the following cases (i) to (iii), it is said that the light source and the first core or the second core are optically coupled. (I) The light source and the first core or the second core are separated from each other, and the light emitted from the light source is incident on the first core or the second core. (Ii) The light source and the first core or the second core are separated from each other, are connected to each other through a relay optical transmission path such as an optical fiber, and the light emitted from the light source passes through the relay optical transmission path to the first core. Or when entering the second core. (Iii) The light source and the first core or the second core are installed in contact with each other, and the light emitted from the light source is incident on the first core or the second core.
In addition, two cores (the first core and the second core) are optically coupled so that at least part of the light can transition, for example, at least part of the light propagating through one of the two cores is the other. Say that you can transition to the core.
Further, the optical coupling between the first core or the second core and the main core of the duplexer means, for example, that light emitted from the first core or the second core enters the main core of the duplexer, Or it says that the light radiate | emitted from the main core of a splitter enters into a 1st core or a 2nd core.
Further, the optical coupling between the main core of the duplexer and the core of the optical transmission path means, for example, that light emitted from the first core or the second core enters the core of the optical transmission path, or It means that light emitted from the core of the transmission path enters the first core or the second core.
In addition, the fact that the separation core of the mode separator is optically coupled to the light receiving unit (the first light receiving unit or the second light receiving unit) means, for example, that light emitted from the separation core enters the light receiving unit.
In the light traveling direction, the side on which the light travels is called the downstream side, and the opposite side is called the upstream side.
Further, when the optical communication system 10 performs bidirectional communication, the communication direction from the first transmission / reception unit 1 to the second transmission / reception unit 3 is referred to as a first direction, and the second transmission / reception unit 3 changes to the first transmission / reception unit 1. The directed communication direction is referred to as the second direction.
 図1および図2に示すように、第1送受信部1は、送信部4と、受信部5とを備えている。
 送信部4は、光源11と、方向性結合器12と、を備えている。
 図3に示すように、光源11は、例えば面発光レーザー(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)である。VCSELの使用により、簡略な構造でありながら、基本モードと高次モードとを用いた通信を実現できる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first transmission / reception unit 1 includes a transmission unit 4 and a reception unit 5.
The transmission unit 4 includes a light source 11 and a directional coupler 12.
As shown in FIG. 3, the light source 11 is, for example, a surface emitting laser (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser). By using a VCSEL, communication using a basic mode and a higher-order mode can be realized with a simple structure.
 光源11は、基台部6と、基台部6に設けられた第1発光部7を備えている。
 基台部6は、カソード電極13と、基板14と、第1ミラー層15とがこの順に積層されて構成されている。
 カソード電極13は、基板14の外面(図3の下面)に設けられている。
 基板14としては、例えばn型のGaAs基板などが使用できる。なお、本実施形態において、平面視とは基板14の厚さ方向から見ることをいう。
 第1ミラー層15は、例えばn型の半導体層であり、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層した分布ブラッグ反射型(DBRミラー)である。
The light source 11 includes a base unit 6 and a first light emitting unit 7 provided on the base unit 6.
The base portion 6 is configured by laminating a cathode electrode 13, a substrate 14, and a first mirror layer 15 in this order.
The cathode electrode 13 is provided on the outer surface of the substrate 14 (the lower surface in FIG. 3).
For example, an n-type GaAs substrate can be used as the substrate 14. In the present embodiment, the plan view means viewing from the thickness direction of the substrate 14.
The first mirror layer 15 is, for example, an n-type semiconductor layer, and is a distributed Bragg reflection type (DBR mirror) in which low refractive index layers and high refractive index layers are alternately stacked.
 第1発光部7は、基台部6上に設けられている。
 第1発光部7は、活性層16と、電流狭窄層17と、第2ミラー層18と、パシベーション層19と、アノード電極20とが、基台部6からこの順に積層されて構成されている。
 活性層16は、例えば量子井戸層と障壁層とからなる量子井戸構造を複数備えた多重量子井戸構造を有する。
 電流狭窄層17は、例えばAlAs層を酸化して得られ、開口部17aを有する。
 第2ミラー層18は、例えばp型の半導体層であり、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層した分布ブラッグ反射型(DBRミラー)である。
The first light emitting unit 7 is provided on the base unit 6.
The first light emitting unit 7 is configured by laminating an active layer 16, a current confinement layer 17, a second mirror layer 18, a passivation layer 19, and an anode electrode 20 in this order from the base unit 6. .
The active layer 16 has a multiple quantum well structure including a plurality of quantum well structures composed of, for example, a quantum well layer and a barrier layer.
The current confinement layer 17 is obtained, for example, by oxidizing an AlAs layer and has an opening 17a.
The second mirror layer 18 is, for example, a p-type semiconductor layer, and is a distributed Bragg reflection type (DBR mirror) in which low refractive index layers and high refractive index layers are alternately stacked.
 パシベーション層19は、例えば第2ミラー層18を包囲して形成されている。パシベーション層19は、平面視において少なくとも電流狭窄層17の開口部17aを囲む開口部19aを有する。
 アノード電極20は、パシベーション層19および第2ミラー層18を囲んで設けられている。アノード電極20は、平面視において電流狭窄層17の開口部17aを囲む開口部20aを有する。
 第1発光部7では、アノード電極20の開口部20aを通って光L1が出射される(図2参照)。
The passivation layer 19 is formed, for example, surrounding the second mirror layer 18. The passivation layer 19 has an opening 19a surrounding at least the opening 17a of the current confinement layer 17 in plan view.
The anode electrode 20 is provided so as to surround the passivation layer 19 and the second mirror layer 18. The anode electrode 20 has an opening 20a surrounding the opening 17a of the current confinement layer 17 in plan view.
In the 1st light emission part 7, the light L1 is radiate | emitted through the opening part 20a of the anode electrode 20 (refer FIG. 2).
 図6は、第1発光部7が出射する光のスペクトルの例を示す図である。図6に示すように、この光は、次数が異なる複数の横モードを含む。前記光は、最も波長が長い基本モード(LP01モード)と、基本モードより次数が高い高次モード(LP11モードおよびLP12モード)とを含む。ここで、一般的に、横モードの次数を表現する場合、LPモード(linearly polarized propagation mode)を用いている。以降、横モードの次数を表現する場合、LPモードを用いることがある。LP11モードのピークの波長はLP01モードのピークの波長よりも短い。LP12モードのピークの波長はLP11モードのピークの波長よりも短い。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a spectrum of light emitted from the first light emitting unit 7. As shown in FIG. 6, this light includes a plurality of transverse modes having different orders. The light includes a fundamental mode (LP01 mode) having the longest wavelength and a higher-order mode (LP11 mode and LP12 mode) having a higher order than the fundamental mode. Here, generally, when expressing the order of the transverse mode, the LP mode (linearly polarized polarized propagation mode) is used. Hereinafter, the LP mode may be used when expressing the order of the horizontal mode. The peak wavelength of the LP11 mode is shorter than the peak wavelength of the LP01 mode. The peak wavelength of the LP12 mode is shorter than the peak wavelength of the LP11 mode.
 図3に示す、電流狭窄層17の開口部17aの内径D1は、第1発光部7からの出射光に含まれる基本モードと高次モードとの比率に影響する。例えば、開口部17aの内径D1が小さいほど、全体に占める基本モードの比率が大きくなる傾向がある。また、開口部17aの内径D1が大きいほど、全体に占める基本モードの比率が小さくなる傾向がある。そのため、開口部17aの内径D1の選択により基本モードと高次モードとの比率を調整することができる。 3, the inner diameter D1 of the opening 17a of the current confinement layer 17 affects the ratio between the fundamental mode and the higher-order mode included in the light emitted from the first light emitting unit 7. For example, the smaller the inner diameter D1 of the opening 17a, the larger the ratio of the fundamental mode that occupies the whole. Further, the larger the inner diameter D1 of the opening 17a, the smaller the proportion of the fundamental mode in the whole. Therefore, the ratio between the basic mode and the higher order mode can be adjusted by selecting the inner diameter D1 of the opening 17a.
 光源11におけるバイアス電流は、出射光の基本モードと高次モードとの比率に影響する。例えば、閥値Ithから3mA程度の低電流値では基本モードの比率が大きくなり、9mA程度の高電流値では、高次モードの比率が大きくなる。すなわち、光源11におけるバイアス電流の電流値を上げていくと高次モードの比率が大きくなる。そのため、バイアス電流により基本モードと高次モードとの比率を調整することができる。 The bias current in the light source 11 affects the ratio between the fundamental mode and the higher order mode of the emitted light. For example, the basic mode ratio is large at a low current value of about 3 mA from the threshold value Ith, and the high-order mode ratio is large at a high current value of about 9 mA. That is, as the current value of the bias current in the light source 11 is increased, the higher-order mode ratio increases. Therefore, the ratio between the fundamental mode and the higher order mode can be adjusted by the bias current.
 第1発光部7は、少なくとも基本モード(LP01モード)を含む光L1を発する。光L1は、例えば基本モードと、高次モード(例えばLP11モードおよびLP12モード)とを含む。
 光L1は、大部分が基本モードであることが好ましい。光L1の大部分が基本モードであると、光伝送路2での光伝送時におけるノイズを低減できる。光L1の基本モードと高次モードとのパワー比率は例えば50:50であってもよい。
The first light emitting unit 7 emits light L1 including at least a basic mode (LP01 mode). The light L1 includes, for example, a basic mode and higher-order modes (for example, LP11 mode and LP12 mode).
Most of the light L1 is preferably in the fundamental mode. If most of the light L1 is in the fundamental mode, noise during optical transmission on the optical transmission line 2 can be reduced. The power ratio between the fundamental mode and the higher order mode of the light L1 may be 50:50, for example.
 図2および図4に示すように、方向性結合器12は、第1コア23と、第2コア24と、コア23,24を囲むクラッド25とを有する。
 第1コア23および第2コア24は、方向性結合器12の長手方向に沿って延在している。第1コア23と第2コア24とは、互いに光結合が可能となるように、間隔をおいて並列して形成されている。第1コア23と第2コア24とは、高次モードの少なくとも一部が遷移可能に光結合する間隔をおいて形成されている。
 方向性結合器12としては、マルチコア光ファイバを使用できる。マルチコア光ファイバは、ステップインデックス(SI)型であることが好ましい。
As shown in FIGS. 2 and 4, the directional coupler 12 includes a first core 23, a second core 24, and a cladding 25 that surrounds the cores 23 and 24.
The first core 23 and the second core 24 extend along the longitudinal direction of the directional coupler 12. The first core 23 and the second core 24 are formed in parallel at a distance so as to enable optical coupling to each other. The 1st core 23 and the 2nd core 24 are formed in the space | interval which optically couples at least one part of a higher mode so that transition is possible.
As the directional coupler 12, a multi-core optical fiber can be used. The multi-core optical fiber is preferably a step index (SI) type.
 図7は、一対のコア(第1コア23および第2コア24)を有する方向性結合器12において、第1コア23と第2コア24の中心間距離d(横軸)と結合長(縦軸)との関係の例を示す図である。
 図8は、上記中心間距離d(横軸)と第1コアにおけるLP01モードのパワー残量(縦軸)との関係の例を示す図である。なお、第1コア23および第2コア24は、直径8μm、比屈折率差0.3%とした。また、入射させる光の波長は850nmとした。
7 shows a directional coupler 12 having a pair of cores (a first core 23 and a second core 24). A center distance d (horizontal axis) between the first core 23 and the second core 24 and a coupling length (vertical). It is a figure which shows the example of a relationship with an axis | shaft.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a relationship between the center distance d (horizontal axis) and the remaining power (vertical axis) of the LP01 mode in the first core. The first core 23 and the second core 24 have a diameter of 8 μm and a relative refractive index difference of 0.3%. The wavelength of the incident light was 850 nm.
 図7および図8に示すように、コアの結合長は中心間距離dに応じて変化する。中心間距離dが14μmの場合には、コアの長さを100mm以上とすると、95%以上のLP01モードを第1コア23に残しつつ、LP11モードの大部分を第1コア23から第2コア24に遷移させることができる。
 よって、図2および図4に示す方向性結合器12では、例えば第1コア23と第2コア24との中心間距離dを13~15μm、長さ100mm以上(例えば100~150mm)とすることが好ましい。
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the coupling length of the cores changes according to the center distance d. When the center distance d is 14 μm, if the length of the core is 100 mm or more, the LP01 mode of 95% or more remains in the first core 23, and most of the LP11 mode is transferred from the first core 23 to the second core. Transition to 24.
Therefore, in the directional coupler 12 shown in FIGS. 2 and 4, for example, the center-to-center distance d between the first core 23 and the second core 24 is 13 to 15 μm and the length is 100 mm or more (for example, 100 to 150 mm). Is preferred.
 図2に示すように、第1コア23は、第1端23aの少なくとも一部が平面視において光源11の第1発光部7に重なる位置にある。第1コア23の第2端23bは、少なくとも一部が平面視において分波器31の主コア33の第1端33aに重なる位置にある。そのため、第1コア23は、光源11からの光L1が第1端23aから入射され、かつ分波器31の主コア33に光結合されるように配置されている。 As shown in FIG. 2, the first core 23 is in a position where at least a part of the first end 23a overlaps the first light emitting unit 7 of the light source 11 in a plan view. The second end 23b of the first core 23 is at a position where at least a part thereof overlaps the first end 33a of the main core 33 of the duplexer 31 in plan view. Therefore, the first core 23 is disposed so that the light L1 from the light source 11 is incident from the first end 23 a and is optically coupled to the main core 33 of the duplexer 31.
 第2コア24の第1端24aは、平面視において第1発光部7から離れた位置にある。そのため、第2コア24は、第1発光部7に光結合されていない。
 第2端24bは、平面視において受信部5の主コア33の第1端33aから離れた位置にある。そのため、第2コア24は、分波器31の主コア33に光結合されていない。
The first end 24a of the second core 24 is located away from the first light emitting unit 7 in plan view. Therefore, the second core 24 is not optically coupled to the first light emitting unit 7.
The second end 24b is located away from the first end 33a of the main core 33 of the receiving unit 5 in plan view. For this reason, the second core 24 is not optically coupled to the main core 33 of the duplexer 31.
 受信部5は、分波器31(分波部)と、分波器31に光結合された受信部本体32とを備えている。
 分波器31は、例えば、主コア33(第1主コア)と、分離用コア34(第1分離用コア)と、コア33,34を囲むクラッド40とを有する。主コア33は、第1端33aから第2端33bに向けて直線状に形成されている。
The receiving unit 5 includes a duplexer 31 (demultiplexing unit) and a receiving unit main body 32 that is optically coupled to the duplexer 31.
The duplexer 31 includes, for example, a main core 33 (first main core), a separation core 34 (first separation core), and a clad 40 surrounding the cores 33 and 34. The main core 33 is linearly formed from the first end 33a to the second end 33b.
 分離用コア34は、接続用光伝送路27から受信部本体32に向かって、上流側部分35と、結合部分36と、下流側部分37と、延出部分38をこの順に有する。
 上流側部分35は、後述するように受信部5が光を受信する際の光の伝送方向において、下流側に向かうに従って主コア33に徐々に近づく部分である。結合部分36は、光結合が可能となる間隔をおいて、概略、主コア33に並行して形成された部分である。下流側部分37は、上記受信の際の光の伝送方向において、下流側に向かうに従って主コア33から徐々に離間する部分である。延出部分38は、下流側部分37から延出し、分離用コア34の第1端34aに達する部分である。
The separation core 34 has an upstream portion 35, a coupling portion 36, a downstream portion 37, and an extending portion 38 in this order from the connection optical transmission path 27 toward the receiver main body 32.
As will be described later, the upstream portion 35 is a portion that gradually approaches the main core 33 toward the downstream side in the light transmission direction when the receiving unit 5 receives light. The coupling portion 36 is a portion that is generally formed in parallel with the main core 33 at an interval that enables optical coupling. The downstream portion 37 is a portion that gradually moves away from the main core 33 toward the downstream side in the light transmission direction at the time of reception. The extending portion 38 is a portion that extends from the downstream portion 37 and reaches the first end 34 a of the separating core 34.
 分離用コア34の第1端34aは、少なくとも一部が平面視において受信部本体32の受光部39に重なる位置にある。そのため、分離用コア34は、分離用コア34から出射された光が受光部39に入射されるように配置されている。すなわち、分離用コア34の第1端34aにおいて、分離用コア34と受光部39とが光結合している。
 分波器31の第1端31aは、方向性結合器12の第2端12bに対して、例えば、接着剤などで固定される。これにより、分波器31の主コア33と方向性結合器12の第1コア23との間で光軸がずれることが抑えられる。
 分波器31の主コア33の第2端33bには、先端に光コネクタ26を有する接続用光伝送路27(図1参照)が接続されている。
The first end 34a of the separation core 34 is at a position where at least a part thereof overlaps the light receiving unit 39 of the receiving unit main body 32 in plan view. Therefore, the separation core 34 is arranged so that light emitted from the separation core 34 enters the light receiving unit 39. That is, at the first end 34 a of the separation core 34, the separation core 34 and the light receiving unit 39 are optically coupled.
The first end 31 a of the duplexer 31 is fixed to the second end 12 b of the directional coupler 12 with, for example, an adhesive. Thereby, it is possible to prevent the optical axis from being shifted between the main core 33 of the duplexer 31 and the first core 23 of the directional coupler 12.
Connected to the second end 33b of the main core 33 of the duplexer 31 is a connection optical transmission line 27 (see FIG. 1) having an optical connector 26 at the tip.
 受信部本体32は、例えばフォトダイオード(PD:Photo Diode)である。PDとしては、GaAsのPIN型フォトダイオード(PIN-PD)、アバランシェフォトダイオード(APD)などが挙げられる。受信部本体32は、分離用コア34からの光が入射される受光部39を有する。 The receiving unit main body 32 is, for example, a photodiode (PD: Photo Diode). Examples of the PD include a GaAs PIN type photodiode (PIN-PD) and an avalanche photodiode (APD). The receiving unit body 32 has a light receiving unit 39 into which light from the separating core 34 is incident.
 図1に示すように、光伝送路2は、例えば光ファイバである。光伝送路2は、グレーデッドインデックス(GI)型光ファイバであることが好ましい。GI型光ファイバを使用することによって、安定した信号が得られる。
 光伝送路2の第1端2aは、光コネクタ26および接続用光伝送路27を介して、第1送受信部1の受信部5の分波器31に光結合されている。光伝送路2の第2端2bは、光コネクタ76および接続用光伝送路77を介して、第2送受信部3の受信部45の分波器81に光結合されている。光伝送路2は、第1送受信部1と第2送受信部3とを接続している。
As shown in FIG. 1, the optical transmission line 2 is, for example, an optical fiber. The optical transmission line 2 is preferably a graded index (GI) optical fiber. A stable signal can be obtained by using a GI type optical fiber.
The first end 2 a of the optical transmission line 2 is optically coupled to the duplexer 31 of the reception unit 5 of the first transmission / reception unit 1 via the optical connector 26 and the connection optical transmission line 27. The second end 2 b of the optical transmission line 2 is optically coupled to the duplexer 81 of the reception unit 45 of the second transmission / reception unit 3 via the optical connector 76 and the connection optical transmission line 77. The optical transmission line 2 connects the first transmission / reception unit 1 and the second transmission / reception unit 3.
 図5に示すように、第2送受信部3は、送信部44と、受信部45とを備えている。以下、第1送受信部1と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
 送信部44は、光源51と、光源51に光結合された方向性結合器52と、を備えている。光源51は、図3に示す第1送受信部1の光源11と同様の構成を採用できる。
 光源51の第1発光部57では、光L2が出射される。
 光L2は、少なくとも高次モード(例えばLP11モードおよびLP12モード)を含む。光L2は、例えば基本モード(例えばLP01モード)と、高次モードとを含む。光L2における高次モードの比率が大きいと、光伝送路2での光伝送時におけるノイズを低減できる。
 光L2は、光L1と同じ波長であってもよい。
As shown in FIG. 5, the second transmission / reception unit 3 includes a transmission unit 44 and a reception unit 45. Hereinafter, the same components as those of the first transmission / reception unit 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The transmission unit 44 includes a light source 51 and a directional coupler 52 optically coupled to the light source 51. The light source 51 can employ the same configuration as the light source 11 of the first transmission / reception unit 1 shown in FIG.
The first light emitting unit 57 of the light source 51 emits light L2.
The light L2 includes at least a higher-order mode (for example, LP11 mode and LP12 mode). The light L2 includes, for example, a basic mode (for example, LP01 mode) and a higher-order mode. When the ratio of the higher-order mode in the light L2 is large, noise during optical transmission in the optical transmission path 2 can be reduced.
The light L2 may have the same wavelength as the light L1.
 方向性結合器52は、第1コア73と、第2コア74と、コア73,74を囲むクラッド25とを有する。
 第1コア73および第2コア74は、方向性結合器52が延びる長手方向に沿って延在している。第1コア73と第2コア74とは、互いに光結合が可能となるように、間隔をおいて並列して形成されている。第1コア73と第2コア74とは、高次モードの少なくとも一部が遷移可能に光結合する間隔をおいて形成されている。
The directional coupler 52 includes a first core 73, a second core 74, and a clad 25 that surrounds the cores 73 and 74.
The first core 73 and the second core 74 extend along the longitudinal direction in which the directional coupler 52 extends. The first core 73 and the second core 74 are formed in parallel at a distance so as to enable optical coupling to each other. The first core 73 and the second core 74 are formed at an interval at which at least a part of the higher-order mode is optically coupled so that transition is possible.
 第1コア73は、第1端73aの少なくとも一部が平面視において光源51の第1発光部57に重なる位置にある。そのため、第1コア73は、光源51からの光L2が第1端73aから入射されるように配置されている。すなわち、第1コア73は、光源51に光結合されている。
 第1コア73の第2端73bは、平面視において受信部45の主コア83の第1端83aから離れた位置にある。そのため、第1コア73は、受信部45の主コア83に光結合されていない。
The first core 73 is in a position where at least a part of the first end 73a overlaps the first light emitting unit 57 of the light source 51 in plan view. Therefore, the first core 73 is arranged so that the light L2 from the light source 51 is incident from the first end 73a. That is, the first core 73 is optically coupled to the light source 51.
The second end 73b of the first core 73 is located away from the first end 83a of the main core 83 of the receiving unit 45 in plan view. Therefore, the first core 73 is not optically coupled to the main core 83 of the receiving unit 45.
 第2コア74の第1端74aは、平面視において第1発光部57から離れた位置にある。そのため、第2コア74は、第1発光部57に光結合されていない。
 第2コア74の第2端74bは、少なくとも一部が平面視において受信部45の主コア83の第1端83aに重なる位置にある。そのため、第2コア74は、受信部45の主コア83に光結合されるように配置されている。
The first end 74a of the second core 74 is located away from the first light emitting unit 57 in plan view. For this reason, the second core 74 is not optically coupled to the first light emitting unit 57.
The second end 74b of the second core 74 is at a position where at least a portion thereof overlaps the first end 83a of the main core 83 of the receiving unit 45 in plan view. Therefore, the second core 74 is disposed so as to be optically coupled to the main core 83 of the receiving unit 45.
 第1コア23、第2コア24、第1コア73および第2コア74のうち2以上は、互いに同じ構成(例えば材質、外径等)であってもよいし、互いに異なる構成であってもよい。
 主コア33および主コア83は、互いに同じ構成(例えば材質、外径等)であってもよいし、互いに異なる構成であってもよい。
Two or more of the first core 23, the second core 24, the first core 73, and the second core 74 may have the same configuration (for example, material, outer diameter, etc.), or may have different configurations. Good.
The main core 33 and the main core 83 may have the same configuration (for example, material, outer diameter, etc.), or may have different configurations.
 受信部45は、分波器81と、分波器81に光結合された受信部本体82とを備えている。
 分波器81は、例えば、主コア83(第2主コア)と、分離用コア84(第2分離用コア)と、コア83,84を囲むクラッド40とを有する。
 分離用コア84は、接続用光伝送路77から受信部本体82に向かって、上流側部分85と、結合部分86と、下流側部分87と、延出部分88をこの順に有する。
 上流側部分85は、後述するように受信部45が光を受信する際の光の伝送方向において、下流側に向かうに従って主コア83に徐々に近づく部分である。結合部分86は、光結合が可能となる間隔をおいて、概略、主コア83に並行して形成された部分である。下流側部分87は、上記受信の際の光の伝送方向において、下流側に向かうに従って主コア83から徐々に離間する部分である。延出部分88は、下流側部分87から延出し、分離用コア84の第1端84aに達する部分である。
The receiving unit 45 includes a duplexer 81 and a receiver main body 82 optically coupled to the duplexer 81.
The duplexer 81 includes, for example, a main core 83 (second main core), a separation core 84 (second separation core), and a clad 40 surrounding the cores 83 and 84.
The separation core 84 has an upstream portion 85, a coupling portion 86, a downstream portion 87, and an extending portion 88 in this order from the connection optical transmission path 77 toward the receiver main body 82.
The upstream portion 85 is a portion that gradually approaches the main core 83 toward the downstream side in the light transmission direction when the receiving unit 45 receives light, as will be described later. The coupling portion 86 is a portion that is generally formed in parallel to the main core 83 at an interval that enables optical coupling. The downstream portion 87 is a portion that gradually separates from the main core 83 toward the downstream side in the light transmission direction at the time of reception. The extending portion 88 is a portion that extends from the downstream portion 87 and reaches the first end 84 a of the separating core 84.
 分離用コア84の第1端84aは、少なくとも一部が平面視において受信部本体82の受光部89に重なる位置にある。そのため、分離用コア84は、分離用コア84から出射された光が受光部89に入射されるように配置されている。すなわち、分離用コア84の第1端84aにおいて、分離用コア84と受光部89とが光結合している。
 分波器81の第1端81aは、方向性結合器52の第2端52bに対して、接着剤で固定することができる。これによって、方向性結合器52の第2コア74と分波器81の主コア83との間における光軸のずれを防ぐことができる。
 受信部45の分波器81の主コア83の第2端83bには、先端に光コネクタ76を有する接続用光伝送路77(図1参照)が接続されている。
 受信部本体82は、分離用コア84からの光が入射される受光部89を有する。
The first end 84a of the separation core 84 is at a position where at least a part thereof overlaps the light receiving portion 89 of the receiving portion main body 82 in plan view. Therefore, the separation core 84 is arranged so that the light emitted from the separation core 84 enters the light receiving unit 89. In other words, at the first end 84 a of the separation core 84, the separation core 84 and the light receiving unit 89 are optically coupled.
The first end 81 a of the duplexer 81 can be fixed to the second end 52 b of the directional coupler 52 with an adhesive. As a result, the optical axis can be prevented from shifting between the second core 74 of the directional coupler 52 and the main core 83 of the duplexer 81.
A connection optical transmission line 77 (see FIG. 1) having an optical connector 76 at the tip is connected to the second end 83b of the main core 83 of the duplexer 81 of the receiver 45.
The receiving unit main body 82 includes a light receiving unit 89 into which light from the separation core 84 is incident.
 次に、光通信システム10を用いた通信方法の一例を説明する。
 まず、第1送受信部1から第2送受信部3に向かう方向、すなわち第1方向の通信について説明する。
 図2に示すように、第1送受信部1の光源11において変調されて信号が与えられた光L1は第1発光部7から発せられ、方向性結合器12の第1コア23に入射される。
Next, an example of a communication method using the optical communication system 10 will be described.
First, communication in the direction from the first transmission / reception unit 1 to the second transmission / reception unit 3, that is, the first direction will be described.
As shown in FIG. 2, the light L <b> 1 modulated by the light source 11 of the first transmission / reception unit 1 and given a signal is emitted from the first light emitting unit 7 and is incident on the first core 23 of the directional coupler 12. .
 第1コア23に入射された光L1の基本モードの大部分は第1コア23に残り、高次モードの少なくとも一部(例えば高次モードの大部分)は第2コア24に遷移する。
 第1コア23に残った基本モードを含む光L1は、第2端23bから出射され、受信部5の分波器31の主コア33に入射される。
 なお、第2コア24は、分波器31の主コア33には光結合されていないため、第2コア24に移った高次モードは、主コア33には入射されない。この高次モードは、分波器31の主コア33以外の部分に入射されたとしても漏洩により消失する。
Most of the fundamental mode of the light L1 incident on the first core 23 remains in the first core 23, and at least a part of the higher-order mode (for example, most of the higher-order mode) transitions to the second core 24.
The light L1 including the fundamental mode remaining in the first core 23 is emitted from the second end 23b and is incident on the main core 33 of the duplexer 31 of the receiving unit 5.
Since the second core 24 is not optically coupled to the main core 33 of the duplexer 31, the higher-order mode transferred to the second core 24 is not incident on the main core 33. Even if the higher-order mode is incident on the part other than the main core 33 of the duplexer 31, it disappears due to leakage.
 分波器31の主コア33に入射された基本モードを含む光L1は、第2端33bから出射され、接続用光伝送路27を経て光伝送路2に出射され、光伝送路2を通じて第2送受信部3に向かう。光L1は、接続用光伝送路77を経て、第2送受信部3の分波器81の主コア83に入射される(図1参照)。
 主コア83に入射された基本モードの少なくとも一部は、結合部分86において分離用コア84に遷移し、下流側部分87および延出部分88を経て、受信部本体82の受光部89に入射される(図5参照)。受光部89に入射された光信号は光電変換され、電気信号が得られる。
The light L1 including the fundamental mode incident on the main core 33 of the duplexer 31 is emitted from the second end 33b, is emitted to the optical transmission line 2 through the connection optical transmission line 27, and is transmitted through the optical transmission line 2 to the first optical transmission line 2. 2 Go to the transceiver 3. The light L1 is incident on the main core 83 of the duplexer 81 of the second transmission / reception unit 3 through the connection optical transmission line 77 (see FIG. 1).
At least a part of the fundamental mode incident on the main core 83 transitions to the separation core 84 at the coupling portion 86 and enters the light receiving portion 89 of the receiver main body 82 via the downstream portion 87 and the extending portion 88. (See FIG. 5). The optical signal incident on the light receiving unit 89 is photoelectrically converted to obtain an electrical signal.
 次いで、第2送受信部3から第1送受信部1に向かう方向、すなわち第2方向の通信について説明する。
 図5に示すように、第2送受信部3の光源51において変調されて信号が与えられた光L2は第1発光部57から発せられ、方向性結合器52の第1コア73に入射される。
Next, communication in the direction from the second transmission / reception unit 3 toward the first transmission / reception unit 1, that is, the second direction will be described.
As shown in FIG. 5, the light L <b> 2 modulated by the light source 51 of the second transmission / reception unit 3 and given a signal is emitted from the first light emitting unit 57 and is incident on the first core 73 of the directional coupler 52. .
 第1コア73に入射された光L2の基本モードの大部分は第1コア73に残り、高次モードの少なくとも一部(例えば高次モードの大部分)は第2コア74に遷移する。
 第2コア74に移った高次モードを含む光L2は、第2端74bから出射され、受信部45の分波器81の主コア83に入射される。
 なお、第1コア73は、分波器81の主コア83には光結合されていないため、第1コア73に残った基本モードは、主コア83には入射されない。この基本モードは、分波器81の主コア83以外の部分に入射されたとしても漏洩により消失する。
Most of the fundamental mode of the light L2 incident on the first core 73 remains in the first core 73, and at least a part of the higher-order mode (for example, most of the higher-order mode) transitions to the second core 74.
The light L <b> 2 including the higher order mode transferred to the second core 74 is emitted from the second end 74 b and is incident on the main core 83 of the duplexer 81 of the receiving unit 45.
Since the first core 73 is not optically coupled to the main core 83 of the duplexer 81, the fundamental mode remaining in the first core 73 is not incident on the main core 83. Even if the fundamental mode is incident on a part other than the main core 83 of the duplexer 81, it disappears due to leakage.
 分波器81の主コア83に入射された高次モードを含む光L2は第2端83bから出射され、接続用光伝送路77を経て光伝送路2に出射され、光伝送路2を通じて第1送受信部1に向かう。光L2は、接続用光伝送路27を経て、第1送受信部1の分波器31の主コア33に入射される(図1参照)。
 主コア33に入射された高次モードの少なくとも一部は、結合部分36において分離用コア34遷移し、下流側部分37および延出部分38を経て、受信部本体32の受光部39に入射される(図2参照)。受光部39に入射された光信号は光電変換され、電気信号が得られる。
The light L2 including the higher-order mode incident on the main core 83 of the duplexer 81 is emitted from the second end 83b, is emitted to the optical transmission line 2 through the connection optical transmission line 77, and passes through the optical transmission line 2 to 1 Head to the transceiver 1. The light L2 is incident on the main core 33 of the duplexer 31 of the first transmitting / receiving unit 1 through the connection optical transmission path 27 (see FIG. 1).
At least a part of the higher-order mode incident on the main core 33 transits to the separation core 34 at the coupling portion 36, enters the light receiving portion 39 of the receiving portion main body 32 through the downstream portion 37 and the extending portion 38. (See FIG. 2). The optical signal incident on the light receiving unit 39 is photoelectrically converted to obtain an electrical signal.
 以上説明したように、図1~図5に示す第1送受信部1および第2送受信部3は、方向性結合器12,52の各第2コア24、74が、それぞれ第1コア23、73との間で高次モードが遷移できるように配置されている。また、光通信システム10は、基本モードおよび高次モードの2つの異なるモードを出射可能な発光部7、57を、一対の送受信部1、3にそれぞれ設けている。これにより、光の出射の際には、一方の発光部からの光においては基本モードの比率を高く設定して、他方の発光部からの光においては高次モードの比率を高く設定することができる。よって、第1方向および第2方向において、それぞれ基本モードおよび高次モードを用いた通信が可能である。
 第1送受信部1および第2送受信部3は、第1方向と第2方向とで光の波長を違えて送受信を行う従来の光送受信装置に比べて、フィルタなどの波長選択のための装置等が不要であるため、装置構成を簡略にし、小型化および低価格化を図ることができる。
 また、第1方向および第2方向において次数が異なる横モードを含む光を使用するため、第1方向および第2方向において同一の波長で双方向通信が可能である。そのため、前述の従来の光送受信装置に比べて一層の装置構造の簡略化が可能である。
As described above, in the first transmission / reception unit 1 and the second transmission / reception unit 3 shown in FIGS. 1 to 5, the second cores 24 and 74 of the directional couplers 12 and 52 are the first cores 23 and 73, respectively. Are arranged so that the higher order modes can transition between the two. In addition, the optical communication system 10 includes light emitting units 7 and 57 that can emit two different modes of a basic mode and a higher-order mode in a pair of transmission / reception units 1 and 3, respectively. Thus, when light is emitted, the ratio of the fundamental mode can be set high for the light from one light emitting section, and the ratio of the higher mode can be set high for the light from the other light emitting section. it can. Therefore, communication using the basic mode and the higher-order mode can be performed in the first direction and the second direction, respectively.
The first transmission / reception unit 1 and the second transmission / reception unit 3 are devices for wavelength selection such as filters, etc., compared to a conventional optical transmission / reception device that transmits and receives light with different wavelengths in the first direction and the second direction. Therefore, the apparatus configuration can be simplified, and the size and price can be reduced.
In addition, since light including transverse modes having different orders in the first direction and the second direction is used, two-way communication is possible with the same wavelength in the first direction and the second direction. Therefore, the device structure can be further simplified as compared with the conventional optical transceiver described above.
 また、第1送受信部1は、方向性結合器12が第2コア24を有しており、第1コア23から第2コア24へと高次モードの少なくとも一部が遷移可能に構成されている。これにより、第1コア23における光L1の高次モードを低減できる。よって、一層の低ノイズ化を図り、通信の高品質化を実現できる。 Further, in the first transmission / reception unit 1, the directional coupler 12 has the second core 24, and at least a part of the higher-order mode can be transitioned from the first core 23 to the second core 24. Yes. Thereby, the higher mode of the light L1 in the first core 23 can be reduced. Therefore, it is possible to further reduce noise and realize high quality communication.
<光送受信装置および光通信システム(第2実施形態)>
 図9は、第2実施形態の光通信システム60の構成図である。図10は、光通信システム60に用いられる光源111の断面図である。図11Aは、光通信システム60の送信部104の平面図である。図11Bは送信部104の一部についての、後述する基板14の厚さ方向に沿う断面図である。なお、第1実施形態と共通の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
<Optical Transceiver and Optical Communication System (Second Embodiment)>
FIG. 9 is a configuration diagram of the optical communication system 60 of the second embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view of the light source 111 used in the optical communication system 60. FIG. 11A is a plan view of the transmission unit 104 of the optical communication system 60. FIG. 11B is a cross-sectional view of a part of the transmission unit 104 along the thickness direction of the substrate 14 described later. In addition, about the structure which is common in 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
 図9に示すように、光通信システム60は、第1送受信部101(光送受信装置)と、第1送受信部101に光結合された光伝送路2と、光伝送路2に光結合された第2送受信部103(光送受信装置)とを備えている。すなわち、光通信システム60は、一対の送受信部101、103と、これらを互いに接続する光伝送路2とを備えた双方向光通信システムである。
 光通信システム60は、光源11,51を有する送信部4,44に代えて、光源111を有する送信部104が用いられている点、および、分離用コア34,84を有する受信部5、45に代えて、分離用コア34A,34Bを有する受信部105が用いられている点で、図1に示す光通信システム10と異なる。
As shown in FIG. 9, the optical communication system 60 includes a first transmission / reception unit 101 (optical transmission / reception device), an optical transmission line 2 optically coupled to the first transmission / reception unit 101, and an optical transmission line 2. A second transceiver 103 (optical transceiver). That is, the optical communication system 60 is a bidirectional optical communication system including a pair of transmission / reception units 101 and 103 and an optical transmission line 2 that connects them to each other.
In the optical communication system 60, the transmission unit 104 having the light source 111 is used instead of the transmission units 4 and 44 having the light sources 11 and 51, and the reception units 5 and 45 having the separation cores 34 and 84 are used. 1 is different from the optical communication system 10 shown in FIG. 1 in that a receiving unit 105 having separation cores 34A and 34B is used.
 第1送受信部101は、送信部104と、受信部105とを備えている。
 送信部104は、光源111と、光源111に光結合された方向性結合器12と、を備えている。光源111は、例えばVCSELである。
 図10に示すように、光源111は、基台部6と、基台部6に設けられた第1発光部7および第2発光部8と、を備えている。
 第1発光部7および第2発光部8は、基台部6上に、平面視において互いに異なる位置に配置されている。
The first transmission / reception unit 101 includes a transmission unit 104 and a reception unit 105.
The transmission unit 104 includes a light source 111 and a directional coupler 12 that is optically coupled to the light source 111. The light source 111 is, for example, a VCSEL.
As shown in FIG. 10, the light source 111 includes a base portion 6, and a first light emitting portion 7 and a second light emitting portion 8 provided on the base portion 6.
The 1st light emission part 7 and the 2nd light emission part 8 are arrange | positioned on the base part 6 in a mutually different position in planar view.
 第1発光部7は、活性層16Aと、電流狭窄層17Aと、第2ミラー層18Aと、パシベーション層19Aと、アノード電極20Aとが、基台部6からこの順に積層されて構成されている。第2発光部8は、活性層16Bと、電流狭窄層17Bと、第2ミラー層18Bと、パシベーション層19Bと、アノード電極20Bとが、基台部6からこの順に積層されて構成されている。電流狭窄層17A,17Bは、それぞれ開口部17Aa,17Baを有する。パシベーション層19A,19Bは、それぞれ開口部19Aa,19Baを有する。アノード電極20A,20Bは、それぞれ開口部20Aa,20Baを有する。 The first light emitting unit 7 is configured by laminating an active layer 16A, a current confinement layer 17A, a second mirror layer 18A, a passivation layer 19A, and an anode electrode 20A in this order from the base unit 6. . The second light emitting unit 8 is configured by laminating an active layer 16B, a current confinement layer 17B, a second mirror layer 18B, a passivation layer 19B, and an anode electrode 20B in this order from the base unit 6. . The current confinement layers 17A and 17B have openings 17Aa and 17Ba, respectively. The passivation layers 19A and 19B have openings 19Aa and 19Ba, respectively. The anode electrodes 20A and 20B have openings 20Aa and 20Ba, respectively.
 図10および図11Bに示すように、第1発光部7では、アノード電極20Aの開口部20Aaを通って第1の光L11が出射される。第2発光部8では、アノード電極20Bの開口部20Baを通って第2の光L12が出射される。
 第1の光L11は、少なくとも基本モードを含む。第1の光L11は、例えば基本モードと高次モードとを含む。第2の光L12は、少なくとも高次モードを含む。第2の光L12は、例えば基本モードと高次モードとを含む。
As shown in FIGS. 10 and 11B, in the first light emitting unit 7, the first light L11 is emitted through the opening 20Aa of the anode electrode 20A. In the second light emitting unit 8, the second light L12 is emitted through the opening 20Ba of the anode electrode 20B.
The first light L11 includes at least a fundamental mode. The first light L11 includes, for example, a fundamental mode and a higher-order mode. The second light L12 includes at least a higher-order mode. The second light L12 includes, for example, a basic mode and a higher-order mode.
 第1の光L11における基本モードに対する高次モードの比率(高次モード/基本モード)(以下、高次モード比率という)と、第2の光L12における高次モード比率とは、異なっていてもよい。
 例えば、第1の光L11における高次モード比率は、第2の光L12における高次モード比率より低くすることができる。第1方向の通信に基本モードを用い、第2方向の通信に高次モードを用いる場合、第1の光L11の基本モードの比率が比較的高く、第2の光L12の高次モードの比率が比較的高いことによって、低ノイズ化が可能となる。
The ratio of the higher order mode to the fundamental mode in the first light L11 (higher order mode / fundamental mode) (hereinafter referred to as higher order mode ratio) may be different from the higher order mode ratio in the second light L12. Good.
For example, the higher order mode ratio in the first light L11 can be made lower than the higher order mode ratio in the second light L12. When the fundamental mode is used for communication in the first direction and the higher order mode is used for communication in the second direction, the ratio of the fundamental mode of the first light L11 is relatively high, and the ratio of the higher order mode of the second light L12. Due to the relatively high value, noise can be reduced.
 第1コア23は、第1端の少なくとも一部が平面視において光源111の第1発光部7に重なる位置にあるため、第1発光部7からの光L11が入射されるように配置されている。第1コア23は、第2端の少なくとも一部が平面視において分波器131の主コア33の第1端に重なる位置にあるため、分波器131の主コア33に光結合されるように配置されている。
 第2コア24は、第1端の少なくとも一部が平面視において光源111の第2発光部8に重なる位置にあるため、第2発光部8からの光L12が入射されるように配置されている。第2コア24は、分波器131の主コア33には光結合されていない。
 図11Aに示す一対のアノード電極端子21は、図10に示すアノード電極20A,20Bにそれぞれ接続されている。図11Aに示す一対のカソード電極端子22は、図10に示すカソード電極13にそれぞれ接続されている。
Since the first core 23 is at a position where at least a part of the first end overlaps the first light emitting unit 7 of the light source 111 in plan view, the first core 23 is arranged so that the light L11 from the first light emitting unit 7 is incident thereon. Yes. Since the first core 23 is at a position where at least a part of the second end overlaps the first end of the main core 33 of the duplexer 131 in plan view, the first core 23 is optically coupled to the main core 33 of the duplexer 131. Is arranged.
Since the second core 24 is at a position where at least a part of the first end overlaps the second light emitting unit 8 of the light source 111 in plan view, the second core 24 is arranged so that the light L12 from the second light emitting unit 8 is incident thereon. Yes. The second core 24 is not optically coupled to the main core 33 of the duplexer 131.
A pair of anode electrode terminals 21 shown in FIG. 11A is connected to anode electrodes 20A and 20B shown in FIG. The pair of cathode electrode terminals 22 shown in FIG. 11A is connected to the cathode electrode 13 shown in FIG.
 図9に示すように、受信部105は、分波器131(分波部)と、分波器131に光結合された受信部本体132とを備えている。
 分波器131は、例えば、主コア33と、第1分離用コア34Aと、第2分離用コア34Bと、コア33,34A,34Bを囲むクラッド40とを有する。
 第1分離用コア34Aと第2分離用コア34Bとは、主コア33の長さ方向に延びている。第1分離用コア34Aおよび第2分離用コア34Bは、互いに異なる位置に形成されている。第1分離用コア34Aは、結合部分36Aにおいて、主コア33と結合している。第2分離用コア34Bは、結合部分36Bにおいて、主コア33と結合している。第1分離用コア34Aの結合部分36Aは、第2分離用コア34Bの結合部分36Bよりも、接続用光伝送路27から離れた位置に配置されている。
 第1分離用コア34Aは、第1分離用コア34Aから出射された光の少なくとも一部が、受信部本体132の第1受光部39Aに入射されるように配置されている。第2分離用コア34Bは、第2分離用コア34Bから出射された光の少なくとも一部が、受信部本体132の第2受光部39Bに入射されるように配置されている。
 受信部本体132は、平面視において互いに異なる位置に配置された第1受光部39Aおよび第2受光部39Bを有する。
As illustrated in FIG. 9, the reception unit 105 includes a duplexer 131 (demultiplexing unit) and a reception unit main body 132 that is optically coupled to the duplexer 131.
The duplexer 131 includes, for example, a main core 33, a first separation core 34A, a second separation core 34B, and a clad 40 surrounding the cores 33, 34A, and 34B.
The first separation core 34 </ b> A and the second separation core 34 </ b> B extend in the length direction of the main core 33. The first separation core 34A and the second separation core 34B are formed at different positions. The first separation core 34A is coupled to the main core 33 at the coupling portion 36A. The second separation core 34B is coupled to the main core 33 at the coupling portion 36B. The coupling portion 36A of the first separation core 34A is disposed at a position farther from the connection optical transmission line 27 than the coupling portion 36B of the second separation core 34B.
The first separation core 34A is arranged such that at least a part of the light emitted from the first separation core 34A is incident on the first light receiving unit 39A of the reception unit main body 132. The second separation core 34B is arranged such that at least a part of the light emitted from the second separation core 34B is incident on the second light receiving unit 39B of the reception unit main body 132.
The receiving unit main body 132 includes a first light receiving unit 39A and a second light receiving unit 39B arranged at different positions in plan view.
 第2送受信部103は、第1送受信部101と同様に、送信部104と、受信部105とを備えている。
 第1送受信部101における主コア33は第1主コアともいう。第2送受信部103における主コア33は第2主コアともいう。第2送受信部103における第1分離用コア34Aおよび第2分離用コア34Bは、それぞれ第3分離用コアおよび第4分離用コアともいう。第1送受信部101における光源111は第1光源ともいい、第2送受信部103における光源111は第2光源ともいう。第2送受信部103における第1発光部7および第2発光部8は、それぞれ第3発光部および第4発光部ともいう。
Similar to the first transmission / reception unit 101, the second transmission / reception unit 103 includes a transmission unit 104 and a reception unit 105.
The main core 33 in the first transmission / reception unit 101 is also referred to as a first main core. The main core 33 in the second transceiver 103 is also referred to as a second main core. The first separation core 34A and the second separation core 34B in the second transceiver 103 are also referred to as a third separation core and a fourth separation core, respectively. The light source 111 in the first transmission / reception unit 101 is also referred to as a first light source, and the light source 111 in the second transmission / reception unit 103 is also referred to as a second light source. The first light emitting unit 7 and the second light emitting unit 8 in the second transmitting / receiving unit 103 are also referred to as a third light emitting unit and a fourth light emitting unit, respectively.
 第1送受信部101および第2送受信部103のいずれにおいても、光源111の第1発光部7から第1の光L11を出射させると、第1の光L11は、方向性結合器12の第1コア23に入射される(図12参照)。第1の光L11の基本モードの大部分は第1コア23に残り、高次モードの大部分は第2コア24に遷移する。
 第1送受信部101および第2送受信部103のいずれにおいても、光源111の第2発光部8から第2の光L12を出射させると、第2の光L12は、方向性結合器12の第2コア24に入射される(図13参照)。第2の光L12の基本モードの大部分は第2コア24に残り、高次モードの大部分は第1コア23に遷移する。
In both the first transmission / reception unit 101 and the second transmission / reception unit 103, when the first light L 11 is emitted from the first light emitting unit 7 of the light source 111, the first light L 11 is output from the first directional coupler 12. It is incident on the core 23 (see FIG. 12). Most of the fundamental modes of the first light L11 remain in the first core 23, and most of the higher-order modes transition to the second core 24.
In both the first transmission / reception unit 101 and the second transmission / reception unit 103, when the second light L 12 is emitted from the second light emitting unit 8 of the light source 111, the second light L 12 is emitted from the second directional coupler 12. It is incident on the core 24 (see FIG. 13). Most of the fundamental modes of the second light L12 remain in the second core 24, and most of the higher-order modes transition to the first core 23.
 次に、光通信システム60を用いた通信方法の一例を説明する。
(第1の通信方法)
 まず、第1の通信方法として、第1方向の通信に基本モードを用い、第2方向の通信に高次モードを用いる方法を説明する。
 図9に示すように、第1送受信部101から第2送受信部103に向かう方向(第1方向)の通信では、第1送受信部101の光源111において第1発光部7のみから第1の光L11を出射させる(図12参照)。
 第1の光L11は、方向性結合器12の第1コア23に入射される。第1の光L11の基本モードの大部分は第1コア23に残り、高次モードの大部分は第2コア24に遷移する。
 第1コア23に残った基本モードは、受信部105の分波器131の主コア33、光伝送路2を経て、第2送受信部103の分波器131の主コア33に入射される(図9参照)。
 第2送受信部103の主コア33に入射された基本モードの大部分は、結合部分36Aにおいて第1分離用コア34Aに遷移し、受信部本体132の第1受光部39Aに入射される。第1受光部39Aに入射された光信号は光電変換される。
Next, an example of a communication method using the optical communication system 60 will be described.
(First communication method)
First, as a first communication method, a method using a basic mode for communication in the first direction and using a higher-order mode for communication in the second direction will be described.
As shown in FIG. 9, in the communication in the direction (first direction) from the first transmission / reception unit 101 to the second transmission / reception unit 103, the first light from the first light emitting unit 7 alone in the light source 111 of the first transmission / reception unit 101. L11 is emitted (see FIG. 12).
The first light L11 is incident on the first core 23 of the directional coupler 12. Most of the fundamental modes of the first light L11 remain in the first core 23, and most of the higher-order modes transition to the second core 24.
The fundamental mode remaining in the first core 23 is incident on the main core 33 of the duplexer 131 of the second transceiver 103 via the main core 33 of the duplexer 131 of the receiver 105 and the optical transmission path 2 ( (See FIG. 9).
Most of the fundamental mode incident on the main core 33 of the second transmitting / receiving unit 103 transitions to the first separation core 34A at the coupling portion 36A and is incident on the first light receiving unit 39A of the receiver main body 132. The optical signal incident on the first light receiving unit 39A is photoelectrically converted.
 第2送受信部103から第1送受信部101に向かう方向(第2方向)の通信では、第2送受信部103の光源111において第2発光部8のみから第2の光L12を出射させる(図13参照)。
 第2の光L12は、方向性結合器12の第2コア24に入射される。第2の光L12の基本モードの大部分は第2コア24に残り、高次モードの大部分は第1コア23に遷移する。
 第1コア23に移った高次モードは、受信部105の分波器131の主コア33、光伝送路2を経て、第1送受信部101の分波器131の主コア33に入射される。
 第1送受信部101の主コア33に入射された高次モードの大部分は、結合部分36Bにおいて第2分離用コア34Bに遷移し、受信部本体132の第2受光部39Bに入射される。第2受光部39Bに入射された光信号は光電変換される。
In communication in the direction (second direction) from the second transmission / reception unit 103 to the first transmission / reception unit 101, the light source 111 of the second transmission / reception unit 103 emits the second light L12 only from the second light emitting unit 8 (FIG. 13). reference).
The second light L12 is incident on the second core 24 of the directional coupler 12. Most of the fundamental modes of the second light L12 remain in the second core 24, and most of the higher-order modes transition to the first core 23.
The higher-order mode transferred to the first core 23 is incident on the main core 33 of the duplexer 131 of the first transmitting / receiving unit 101 via the main core 33 of the duplexer 131 of the receiving unit 105 and the optical transmission path 2. .
Most of the higher-order mode incident on the main core 33 of the first transmitting / receiving unit 101 transitions to the second separation core 34B in the coupling portion 36B and is incident on the second light receiving unit 39B of the receiving unit main body 132. The optical signal incident on the second light receiving unit 39B is photoelectrically converted.
(第2の通信方法)
 次に、第2の通信方法として、第1方向の通信に高次モードを用い、第2方向の通信に基本モードを用いる方法を説明する。
 第1送受信部101から第2送受信部103に向かう方向(第1方向)の通信では、第1送受信部101の光源111において第2発光部8のみから第2の光L12を出射させる(図13参照)。
 第2の光L12は、方向性結合器12の第2コア24に入射される。第2の光L12の基本モードの大部分は第2コア24に残り、高次モードの大部分は第1コア23に遷移する。
 第1コア23に移った高次モードは、受信部105の分波器131の主コア33、光伝送路2を経て、第2送受信部103の分波器131の主コア33に入射される。
 第2送受信部103の主コア33に入射された高次モードの大部分は、結合部分36Bにおいて第2分離用コア34Bに遷移し、受信部本体132の第2受光部39Bに入射される。第2受光部39Bに入射された光信号は光電変換される。
(Second communication method)
Next, as a second communication method, a method in which a higher-order mode is used for communication in the first direction and a basic mode is used for communication in the second direction will be described.
In communication in the direction (first direction) from the first transmitter / receiver 101 to the second transmitter / receiver 103, the light source 111 of the first transmitter / receiver 101 emits the second light L12 only from the second light emitter 8 (FIG. 13). reference).
The second light L12 is incident on the second core 24 of the directional coupler 12. Most of the fundamental modes of the second light L12 remain in the second core 24, and most of the higher-order modes transition to the first core 23.
The higher order mode transferred to the first core 23 is incident on the main core 33 of the duplexer 131 of the second transceiver 103 via the main core 33 of the duplexer 131 of the receiver 105 and the optical transmission path 2. .
Most of the higher-order mode incident on the main core 33 of the second transceiver 103 is transferred to the second separation core 34B at the coupling portion 36B and incident on the second light receiving portion 39B of the receiver main body 132. The optical signal incident on the second light receiving unit 39B is photoelectrically converted.
 第2送受信部103から第1送受信部101に向かう方向(第2方向)の通信では、第2送受信部103の光源111において第1発光部7のみから第1の光L11を出射させる(図12参照)。
 第1の光L11は、方向性結合器12の第1コア23に入射される。第1の光L11の基本モードの大部分は第1コア23に残り、高次モードの大部分は第2コア24に遷移する。
 第1コア23に残った基本モードは、受信部105の分波器131の主コア33、光伝送路2を経て、第1送受信部101の分波器131の主コア33に入射される。
 第1送受信部101の主コア33に入射された基本モードの大部分は、結合部分36Aにおいて第1分離用コア34Aに遷移し、受信部本体132の第1受光部39Aに入射される。第1受光部39Aに入射された光信号は光電変換される。
In communication in the direction (second direction) from the second transmission / reception unit 103 toward the first transmission / reception unit 101, the light source 111 of the second transmission / reception unit 103 causes the first light L11 to be emitted only from the first light emitting unit 7 (FIG. 12). reference).
The first light L11 is incident on the first core 23 of the directional coupler 12. Most of the fundamental modes of the first light L11 remain in the first core 23, and most of the higher-order modes transition to the second core 24.
The fundamental mode remaining in the first core 23 is incident on the main core 33 of the duplexer 131 of the first transceiver 101 through the main core 33 of the duplexer 131 of the receiver 105 and the optical transmission path 2.
Most of the fundamental mode incident on the main core 33 of the first transmission / reception unit 101 transitions to the first separation core 34A at the coupling portion 36A and enters the first light receiving unit 39A of the reception unit main body 132. The optical signal incident on the first light receiving unit 39A is photoelectrically converted.
 以上説明したように、図9に示す光通信システム60の第1送受信部101および第2送受信部103は、第1方向および第2方向において、それぞれ基本モードと高次モードの一方および他方を用いた通信が可能である。送信するモードとして基本モードと高次モードのいずれを用いることもできるため、各モードの特性に合わせた最適な通信方法を選択することができる。 As described above, the first transmission / reception unit 101 and the second transmission / reception unit 103 of the optical communication system 60 shown in FIG. 9 use one and the other of the fundamental mode and the higher-order mode in the first direction and the second direction, respectively. Communication was possible. Since either a basic mode or a higher-order mode can be used as a transmission mode, an optimal communication method can be selected in accordance with the characteristics of each mode.
 また、光通信システム60では、第1送受信部101および第2送受信部103に同じ構成を用いることができる。例えば、第1送受信部101における第1コア23と第2送受信部103における第1コア23とを、互いに同様の材質および構成とすることができる。また、第1送受信部101における第2コア24と第2送受信部103における第2コア24とを、互いに同様の材質および構成とすることができる。このため、比較的簡素な構成で、第1方向および第2方向において同一の波長で双方向通信が可能である。また、異なる2種類の送受信部を作製する必要がないため、コストを削減できる。 In the optical communication system 60, the same configuration can be used for the first transmission / reception unit 101 and the second transmission / reception unit 103. For example, the first core 23 in the first transmission / reception unit 101 and the first core 23 in the second transmission / reception unit 103 can have the same material and configuration. Moreover, the 2nd core 24 in the 1st transmission / reception part 101 and the 2nd core 24 in the 2nd transmission / reception part 103 can be made into the mutually same material and structure. For this reason, bidirectional communication is possible with the same wavelength in the first direction and the second direction with a relatively simple configuration. Moreover, since it is not necessary to produce two different types of transmission / reception units, the cost can be reduced.
 以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における構成は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
 例えば図1等に示す分波器31は、導波路型のモード分離器であるが、これに代えて、光ファイバカプラ型のモード分離器を用いてもよい。
 また、実施形態の光通信システムでは、光源11としてVCSELを例示したが、光源11はこれに限らず、横モードが多モード発振する端面発光レーザーなどでもよい。
The embodiment of the present invention has been described above. However, the configuration in the embodiment is an example, and the addition, omission, replacement, and other modifications of the configuration can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the duplexer 31 shown in FIG. 1 or the like is a waveguide type mode separator, but an optical fiber coupler type mode separator may be used instead.
In the optical communication system according to the embodiment, the VCSEL is exemplified as the light source 11. However, the light source 11 is not limited to this, and may be an edge-emitting laser that oscillates in multimode in the transverse mode.
 また、図1に示す第1実施形態の光通信システム10では、第1送受信部1において方向性結合器12の第2コア24を分波器31の主コア33に光結合する配置とするとともに、第2送受信部3において方向性結合器52の第1コア73を分波器81の主コア33に光結合する配置とすることもできる。
 このような構成の光通信システムでは、第1方向の通信に高次モードを用い、第2方向の通信に基本モードを用いることができる。
 その場合、第2送受信部3からの光は、光伝送路2を経て分波器31に入射され、基本モードの少なくとも一部が分波器31で分離されて受信部本体32に入射される。第1送受信部1からの光は、光伝送路2を経て分波器81に入射され、高次モードの少なくとも一部が分波器81で分離されて受信部本体82に入射される。
 また、前記実施形態では、第1コアと第2コアとの間で高次モードが遷移したが、第1コアと第2コアとの間で基本モードの少なくとも一部が遷移するように構成してもよい。
In the optical communication system 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the second core 24 of the directional coupler 12 is optically coupled to the main core 33 of the duplexer 31 in the first transmitting / receiving unit 1. In the second transmitting / receiving unit 3, the first core 73 of the directional coupler 52 can be optically coupled to the main core 33 of the duplexer 81.
In the optical communication system having such a configuration, a higher-order mode can be used for communication in the first direction, and a basic mode can be used for communication in the second direction.
In that case, the light from the second transmission / reception unit 3 is incident on the demultiplexer 31 via the optical transmission line 2, and at least a part of the fundamental mode is separated by the demultiplexer 31 and is incident on the receiving unit main body 32. . The light from the first transmission / reception unit 1 is incident on the demultiplexer 81 through the optical transmission line 2, and at least a part of the higher-order mode is separated by the demultiplexer 81 and is incident on the reception unit main body 82.
In the embodiment, the higher-order mode transitions between the first core and the second core, but at least a part of the fundamental mode transitions between the first core and the second core. May be.
 1,101…第1送受信部(光送受信装置)、2…光伝送路、3,103…第2送受信部(光送受信装置)、4,44,104,144…送信部、5,105…受信部、7…第1発光部、8…第2発光部、10,60…光通信システム、11,41,111,141…光源、12,52…方向性結合器、23、73…第1コア、24、74…第2コア、31,131…分波器、33,83…主コア、34,84…分離用コア、34A…第1分離用コア、34B…第2分離用コア、39…受光部、39A…第1受光部、39B…第2受光部、L1…光、L2…光、L11…第1の光、L12…第2の光。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... 1st transmission / reception part (optical transmission / reception apparatus), 2 ... Optical transmission line, 3,103 ... 2nd transmission / reception part (optical transmission / reception apparatus), 4,44,104,144 ... Transmission part, 5,105 ... Reception , 7 ... 1st light emission part, 8 ... 2nd light emission part, 10, 60 ... Optical communication system, 11, 41, 111, 141 ... Light source, 12, 52 ... Directional coupler, 23, 73 ... 1st core 24, 74 ... second core, 31, 131 ... duplexer, 33, 83 ... main core, 34, 84 ... separation core, 34A ... first separation core, 34B ... second separation core, 39 ... Light receiving unit, 39A ... first light receiving unit, 39B ... second light receiving unit, L1 ... light, L2 ... light, L11 ... first light, L12 ... second light.

Claims (7)

  1.  光源および方向性結合器を有する送信部と、前記方向性結合器に光結合された受信部とを備え、
     前記光源は、基本モードと前記基本モードより次数が高い高次モードのうち少なくとも一方を発する第1発光部を有し、
     前記方向性結合器は、互いに光結合可能となるように間隔をおいて形成された第1コアおよび第2コアを有し、
     前記第1コアは、前記第1発光部からの光が入射されるように配置され、
     前記第2コアは、前記第1コアとの間で前記基本モードおよび前記高次モードの一方の少なくとも一部が遷移可能に配置され、
     前記受信部は、分波器と、前記分波器に光結合された受信部本体とを備え、
     前記分波器は、前記第1コアまたは前記第2コアに光結合された主コアと、前記基本モードおよび前記高次モードの一方の少なくとも一部を前記主コアから分離する第1分離用コアとを有し、
     前記受信部本体は、前記第1分離用コアから出射された、前記基本モードまたは前記高次モードの少なくとも一部が入射される第1受光部を有する、光送受信装置。
    A transmitter having a light source and a directional coupler; and a receiver optically coupled to the directional coupler;
    The light source includes a first light emitting unit that emits at least one of a fundamental mode and a higher-order mode having a higher order than the fundamental mode,
    The directional coupler has a first core and a second core formed at intervals so as to be optically coupled to each other,
    The first core is disposed so that light from the first light emitting unit is incident thereon,
    The second core is arranged so that at least a part of one of the fundamental mode and the higher order mode can transition between the first core and the first core,
    The receiver includes a duplexer, and a receiver main body optically coupled to the duplexer,
    The duplexer includes a main core optically coupled to the first core or the second core, and a first separation core that separates at least a part of one of the fundamental mode and the higher-order mode from the main core. And
    The optical receiver and receiver, wherein the receiver main body includes a first light receiving unit that is emitted from the first separation core and into which at least a part of the fundamental mode or the higher-order mode is incident.
  2.  前記光源は、少なくとも前記基本モードと前記高次モードのうち他方を発する第2発光部をさらに有し、
     前記分波器は、前記基本モードおよび前記高次モードの他方の少なくとも一部を前記主コアから分離する第2分離用コアをさらに有し、
     前記受信部本体は、前記第2分離用コアから出射された、前記基本モードまたは前記高次モードの少なくとも一部が入射される第2受光部をさらに有する、請求項1に記載の光送受信装置。
    The light source further includes a second light emitting unit that emits at least one of the fundamental mode and the higher-order mode,
    The duplexer further includes a second separation core that separates at least a part of the other of the fundamental mode and the higher-order mode from the main core;
    2. The optical transmission / reception apparatus according to claim 1, wherein the reception unit main body further includes a second light receiving unit that is emitted from the second separation core and into which at least a part of the fundamental mode or the higher-order mode is incident. .
  3.  前記第1発光部が発する光における基本モードに対する高次モードの比率は、前記第2発光部が発する光における基本モードに対する高次モードの比率より低い、請求項2に記載の光送受信装置。 The optical transmission / reception apparatus according to claim 2, wherein a ratio of a higher order mode to a fundamental mode in light emitted from the first light emitting unit is lower than a ratio of a higher order mode to a fundamental mode in light emitted from the second light emitting unit.
  4.  前記光源は面発光レーザーである、請求項1~3のうちいずれか1項に記載の光送受信装置。 The optical transmission / reception apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the light source is a surface emitting laser.
  5.  前記方向性結合器は、マルチコア光ファイバである、請求項1~4のうちいずれか1項に記載の光送受信装置。 The optical transmission / reception apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the directional coupler is a multi-core optical fiber.
  6.  一対の、請求項1~5のうちいずれか1項に記載の光送受信装置と、前記一対の光送受信装置を互いに接続する光伝送路とを備えている、光通信システム。 An optical communication system comprising a pair of the optical transmission / reception apparatus according to any one of claims 1 to 5 and an optical transmission path that connects the pair of optical transmission / reception apparatuses to each other.
  7.  前記光伝送路は、グレーデッドインデックス型光ファイバである、請求項6に記載の光通信システム。 The optical communication system according to claim 6, wherein the optical transmission line is a graded index optical fiber.
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