WO2020129627A1 - 光中継装置 - Google Patents

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WO2020129627A1
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mode
optical
demultiplexer
optical repeater
repeater
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小野　浩孝
光樹 芝原
水野　隆之
宮本　裕
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日本電信電話株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/04—Mode multiplex systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2581—Multimode transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29—Repeaters
    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form

Definitions

  • the present invention relates to an optical repeater used in an optical communication system that transmits an optical signal.
  • MDM Mode-Division -Multiplexing
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a conventional long-distance MDM optical transmission system.
  • FIG. 1 shows optical transmitters 1-1 to 1-3 that generate signal lights having a single wavelength or wavelength-multiplexed, respectively, and the optical transmitters 1-1 to 1-3 are a light source and an optical modulator, respectively.
  • a wavelength multiplexer is provided in the case of a wavelength-multiplexed signal transmission device.
  • the transmission light from the optical transmitters 1-1 to 1-3 is mode-multiplexed in the mode multiplexer 2 to become multimode light, and the transmission multimode fibers 5-1 to 5-3 and the optical repeater 6
  • the multistage relay transmission is performed through the multistage relay section (span) in which -1 to 6-4 are alternately arranged.
  • the multimode light that has reached the mode demultiplexer 3 is mode demultiplexed, and the signal lights that have been mode demultiplexed by the optical receivers 4-1 to 4-3 are received.
  • Each of the optical receivers 4-1 to 4-3 is a device for receiving a signal light having a single wavelength or wavelength-multiplexed, and in the case of a photoelectric conversion means, an electric signal processing means, and a wavelength-multiplexed signal receiver, wavelength division signals are provided.
  • a wave device and other optical circuits (for example, an optical delay circuit) necessary for receiving signal light are provided.
  • FIG. 2 shows a cyclic mode replacement (CMP) type optical repeater in a conventional long-distance MDM transmission system.
  • FIG. 2 shows a mode demultiplexer 101, a mode multiplexer 102, single mode optical amplifiers 103-1 to 103-3, and variable optical attenuators 104-1 to 104-3.
  • a multimode fiber is connected to the port C of the mode demultiplexer 101 and the mode multiplexer 102, and a single mode fiber is connected between the ports 1 to 3 of the mode demultiplexer 101 and the mode multiplexer 102. ..
  • the multi-mode signal light which is input from the port C of the mode demultiplexer 101 and in which three different modes of LP 01 , LP 11e , and LP 11o are multiplexed, is converted into a basic mode for each mode and different ports 1 to It is output from 3. That is, the LP 01 mode signal light is from the port 1 of the mode demultiplexer 101 (there is no mode conversion from the basic mode to the fundamental mode), the LP 11e mode signal light is from the port 2, and the LP 11o mode signal light is from the port 3. Is output.
  • the outputs from the three ports of the mode demultiplexer 101 are amplified by the single mode optical amplifiers 103-1 to 103-3, respectively, and then output by the variable optical attenuators 104-1 to 104-3.
  • the powers are adjusted so as to be equal, and the powers are input to the respective ports 1 to 3 of the mode multiplexer 102.
  • the operation of the mode multiplexer 102 is opposite to that of the mode demultiplexer 101, and the signal light input to the port 1 of the mode multiplexer 102 changes to the LP 01 mode (there is no mode conversion from the basic mode to the basic mode. ), the signal light input to the port 2 is converted to the LP 11e mode, the signal light input to the port 3 is converted to the LP 11o mode, and the signal light in which these three different modes are multiplexed is the port C of the mode multiplexer 102. Is output from.
  • the output port of the mode demultiplexer 101 and the input port of the mode multiplexer 102 are switched and connected to ports corresponding to different modes. That is, the port 1 of 101 is connected to the port 2 of 102, the port 2 of 101 is connected to the port 3 of 102, and the port 3 of 101 is connected to the port 1 of 102.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to prevent deterioration of a signal-to-noise ratio (SNR) due to a loss of a mode demultiplexer in an optical repeater of an MDM optical transmission system. It is to provide an optical repeater that can be prevented.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the optical repeater of the present invention comprises a mode demultiplexer, a mode multiplexer, a variable optical attenuator and at least one multimode optical amplifier, and one multimode optical amplifier is arranged at the input side of the mode demultiplexer.
  • the main feature is that.
  • the present invention is characterized by having the following configuration in order to achieve such an object.
  • An optical repeater of an MDM optical transmission system comprising a mode multiplexer connected to a plurality of single mode fibers via an attenuator and an emission multimode fiber connected to the mode multiplexer, Comprises at least one multimode optical amplifier, An optical repeater, wherein one of the multimode optical amplifiers is disposed on an input side of the mode demultiplexer.
  • Configuration 2 The optical repeater according to Configuration 1, An optical repeater comprising a multi-core optical amplifier for amplifying a fundamental mode signal light between the mode demultiplexer and the mode multiplexer.
  • the optical repeater of the MDM optical transmission system at least one multimode optical amplifier is used, and one of the multimode optical amplifiers is connected to the input side of the mode demultiplexer. Since it is arranged, it is possible to prevent the deterioration of the signal-to-noise ratio (SNR) due to the loss of the mode demultiplexer.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an optical repeater of a cyclic mode replacement (CMP) transmission system in a conventional MDM optical transmission system. It is a figure which shows the structure of 1st Embodiment of the optical repeater of this invention. It is a figure which shows the transmission characteristic of the MDM optical transmission system which used 1st Embodiment of the optical repeater of this invention. It is a figure which shows the structure of 2nd Embodiment of the optical repeater of this invention. It is a figure which shows the transmission characteristic of the MDM optical transmission system which used 2nd Embodiment of the optical repeater of this invention. It is a figure which shows the structure of the modification of 2nd Embodiment of the optical repeater of this invention.
  • CMP cyclic mode replacement
  • FIG. 3 shows the configuration of the first embodiment of the optical repeater of the present invention.
  • FIG. 3 shows the mode demultiplexer 11, the mode multiplexer 12, and the variable optical attenuators 14-1 to 14-3.
  • the two multi-mode optical amplifiers 15 and 16 can amplify the multi-mode signal light that is multiplexed/demultiplexed by the mode demultiplexer 11 and the mode multiplexer 12 without changing the multi-mode.
  • the multimode optical amplifier 15 is provided on the input side of the mode demultiplexer 11, and the multimode optical amplifier 16 is provided on the output side of the mode multiplexer 12.
  • the operations of the mode demultiplexer 11 and the mode multiplexer 12 are the same as those of the conventional optical repeater described in FIG.
  • the connection between the mode demultiplexer 11 and the mode multiplexer 12 is also the cyclic mode replacement (CMP) method similar to the conventional example of FIG. 2 except that there is no single mode optical amplifier, but it is not always the CMP method. It doesn't have to be.
  • CMP cyclic mode replacement
  • either or both of the multimode optical amplifiers 15 and 16 are provided with a wavelength equalization filter (not shown) that cancels the wavelength dependence of the sum of gains (in dB) obtained by the multimode optical amplifiers 15 and 16. You may have it.
  • variable optical attenuators 14-1 to 14-3 adjust the signal light power difference between different modes to make the signal light power in each mode equal. By adjusting the attenuation amounts of the wavelength equalization filter and the variable optical attenuators 14-1 to 14-3, the wavelength characteristics of the signal light of all modes can be made uniform and the optical power difference between the modes can be suppressed. Further, the variable optical attenuators 14-1 to 14-3 not only equalize the signal light power difference between the modes but also compensate for the span loss change caused by bending of the transmission fiber and the like. The signal light power can be maintained stable.
  • FIG. 4 shows the transmission characteristics of the MDM optical transmission system using the optical repeater according to the first embodiment of the present invention.
  • 40-wavelength multiplexed signals of 3 modes (LP 01 mode, LP 11e mode, LP 11o mode) modulated by 20 Gbaud 16 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) are used for 18 spans in a span of 80 km.
  • the Q factor (Q factor in the preceding stage of the forward error correction circuit in a receiver) at the time of span transmission is shown.
  • ⁇ , ⁇ , and ⁇ represent Q factors when the signal light modes transmitted by the optical transmitter are the LP 01 mode, the LP 11e mode, and the LP 11o mode, respectively.
  • FIG. 4 also shows the Q factors when using the conventional optical repeater in the same MDM optical transmission system by ⁇ , ⁇ , and ⁇ (LP 01 mode, LP 11e mode, and LP 11o mode, respectively). ..
  • the 5.7 dB dotted line in Fig. 4 indicates that transmission can be performed without error when the Q factor is larger than this, and when the Q factor is smaller than this, it means that the transmission quality is greatly deteriorated and normal transmission cannot be performed.
  • the conventional optical repeater when used for transmission, there is a signal light wavelength whose Q factor is less than 5.7 dB, whereas when the optical repeater of this embodiment is used, The Q factor is 5.7 dB or more at all signal wavelengths, the transmission quality is improved, and the effect of the present invention is exhibited.
  • FIG. 5 shows the configuration of the second embodiment of the optical repeater of the present invention.
  • FIG. 5 shows the mode demultiplexer 21, the mode multiplexer 22, and the variable optical attenuators 24-1 to 24-3.
  • the multi-mode optical amplifier 25 is provided on the input side of the mode demultiplexer 21 like the multi-mode optical amplifier 15 of the first embodiment (FIG. 3), and the multi-mode optical amplifier 25 before demultiplexing the mode demultiplexer 21.
  • the signal light of the mode can be amplified in the multi mode.
  • the optical amplifier on the output side is not a multi-mode optical amplifier unlike the first embodiment (FIG. 3), but a single fiber for amplifying a plurality of single-mode signals. It is a multi-core optical amplifier 26 including a core.
  • the multi-core optical amplifier 26 is provided in the preceding stage of the mode multiplexer 22, demultiplexed by the mode demultiplexer 21, converted into the fundamental mode, and the signal light whose power is adjusted by the variable optical attenuators 24-1 to 24-3, The signals are amplified by each core and output to the ports 1 to 3 of the mode multiplexer 22.
  • the operations of the mode demultiplexer 21 and the mode multiplexer 22 of FIG. 5 are the same as those of the conventional optical repeater (FIG. 2) and the optical repeater of the first embodiment (FIG. 3) described above. is there.
  • the connection between the mode demultiplexer 11 and the mode multiplexer 12 is also the cyclic mode replacement (CMP) method similar to the conventional example of FIG. 2 except that there is no single mode optical amplifier, but it is not always the CMP method. It doesn't have to be.
  • CMP cyclic mode replacement
  • Either or both of the multimode optical amplifier 25 and the multicore optical amplifier 26 are provided with a wavelength equalization filter that cancels the wavelength dependence of the sum of gains (in dB) obtained by the multimode optical amplifier 25 and the multicore optical amplifier 26. (Not shown).
  • variable optical attenuators 24-1 to 24-3 in FIG. 5 adjust the signal light power difference between different modes to make the signal light power in each mode equal.
  • the variable optical attenuators 24-1 to 24-3 not only equalize the signal light power difference between modes, but also compensate for span loss change/fluctuation caused by bending of the transmission fiber, The signal light power can be stably maintained over time.
  • FIG. 6 shows the transmission characteristics of the MDM optical transmission system using the optical repeater according to the second embodiment of the present invention.
  • 3 modes LP 01 mode, LP 11e mode, LP 11o mode
  • QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • ⁇ , ⁇ , and ⁇ represent Q factors when the signal light modes transmitted by the optical transmitter are the LP 01 mode, the LP 11e mode, and the LP 11o mode, respectively.
  • FIG. 6 also shows the Q factors when using the conventional optical repeater by ⁇ , ⁇ , and ⁇ (LP 01 mode, LP 11e mode, and LP 11o mode, respectively). ..
  • the 5.7 dB dotted line in Fig. 6 indicates that transmission is possible without error when the Q factor is larger than this, and when the Q factor is smaller than this, it means that the transmission quality deteriorates significantly and normal transmission cannot be performed.
  • the conventional optical repeater when used for transmission, there is a signal light wavelength whose Q factor is less than 5.7 dB, whereas when the optical repeater of this embodiment is used, The Q factor is 5.7 dB or more at all signal wavelengths, the transmission quality is improved, and the effect of the present invention is exhibited.
  • FIG. 7 shows the configuration of a modification of the second embodiment of the present invention.
  • the multi-core optical amplifier 26 used in the second embodiment of FIG. 5 is replaced with single-core optical amplifiers (amplifying only the fundamental mode) 27-1 to 27-3 corresponding to the number of cores. It is possible to obtain the same effect as that of the fifth embodiment.
  • the multimode optical amplifier is used, and all or part of the multimode optical amplifier is arranged on the input side of the mode demultiplexer.
  • SNR signal-to-noise ratio

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Abstract

ＭＤＭ光伝送システムの光中継装置において、モード分波器の損失による信号対雑音比(ＳＮＲ)の劣化を防ぐ。ＭＤＭ光伝送システムの光中継装置を、少なくとも一つのマルチモード光増幅器、モード分波器、モード合波器、可変光減衰器を備えた構成として、マルチモード光増幅器の一つはモード分波器の入力側に配置した。

Description

光中継装置
　本発明は、光信号を伝送する光通信システムにおいて使用される光中継装置に関する。
　従来、通信サービスの高速化・大容量化とともに、幹線系光伝送システムで伝送されるトラフィックが爆発的に増大している。そのため、光伝送システムの伝送容量を飛躍的に増大する技術検討が進められており、中でも光ファイバの複数の異なる光伝搬モードにそれぞれ異なる信号を重畳して伝送する、モード分割多重(Mode-Division-Multiplexing: ＭＤＭ)光伝送技術の研究が近年急速に進んでおり、長距離ＭＤＭ光伝送システムでは、光増幅器を用いた光中継伝送が必要となる。
　図１に示すのは、従来の長距離ＭＤＭ光伝送システムの模式図である。図１には、それぞれ単一波長または波長多重された信号光を発生する光送信装置１－１～１－３が示され、光送信装置１－１～１－３はそれぞれ光源、光変調手段、波長多重信号の送信装置の場合は波長合波器を備える。
　光送信装置１－１～１－３からの送信光は、モード合波器２においてモード合波されてマルチモード光となり、伝送用のマルチモードファイバ５－１～５－３と光中継装置６－１～６－４が交互に配置された多段の中継区間（スパン）を経て、多段中継伝送される。
　モード分波器３に達したマルチモード光はモード分波され、光受信装置４－１～４－３でそれぞれモード分波された信号光が受信される。光受信装置４－１～４－３は、それぞれ単一波長または波長多重された信号光を受信する装置であり、光電変換手段、電気信号処理手段、波長多重信号の受信装置の場合は波長分波器、その他信号光を受信するために必要となる光回路（例えば光遅延回路など）を備える。
　ＭＤＭ光伝送では、伝送用マルチモード光ファイバ中でのモード間遅延差(Differential Mode Delay: ＤＭＤ)とモード間損失差(Differential Modal Loss:ＤＭＬ)が、伝送距離にしたがって蓄積して受信特性を劣化させることが問題となり、特に光中継による長距離ＭＤＭ光伝送システムではこの問題が顕著となる。このＤＭＤ，ＤＭＬの特性劣化の問題解決のために、光中継地点において、光の伝搬モードを入れ替えて伝送する巡回モード置換 (Cyclic-Mode-Permutated：ＣＭＰ）伝送と呼ばれる方式が提案され、ＤＭＤ，ＤＭＬの劣化を抑制することが長距離ＭＤＭ光伝送実験で実証されている(非特許文献１)。
　図２に、従来の長距離ＭＤＭ伝送システムにおける巡回モード置換 (ＣＭＰ）方式の光中継装置を示す。図２には、モード分波器１０１、モード合波器１０２、シングルモード光増幅器１０３－１～１０３－３、可変光減衰器１０４－１～１０４－３が示される。モード分波器１０１およびモード合波器１０２のポートＣにはマルチモードファイバが接続され、モード分波器１０１およびモード合波器１０２のポート１～３の間はシングルモードファイバで接続されている。
　モード分波器１０１のポートＣから入力したＬＰ01、ＬＰ11e、ＬＰ11oの３つの異なるモードが多重されたマルチモード信号光は、モード毎に基本モードへ変換されてモード毎に異なるポート１～３から出力される。すなわち、ＬＰ01モード信号光はモード分波器１０１のポート１（基本モードから基本モードのため実際にはモード変換なし）、ＬＰ11eモード信号光はポート２、ＬＰ11oモード信号光はポート３から出力される。
　モード分波器１０１の３つのポートからの出力は、それぞれシングルモード光増幅器１０３－１～１０３－３で増幅された後、可変光減衰器１０４－１～１０４－３で各光増幅器出力信号光パワーが等しくなるように調整されて、モード合波器１０２のそれぞれ１～３ポートへ入力される。
　モード合波器１０２の動作はモード分波器１０１の反対であり、モード合波器１０２のポート１へ入力した信号光はＬＰ01モードへ（基本モードから基本モードのため実際にはモード変換なし）、ポート２へ入力した信号光はＬＰ11eモードへ、ポート３へ入力した信号光はＬＰ11oモードへ変換され、これら３つの異なるモードが多重された信号光がモード合波器１０２のポートＣから出力される。
　図２に示されるように、モード分波器１０１の出力ポートとモード合波器１０２の入力ポートは、互いに異なるモードに対応するポートへ入れ替えて接続されている。すなわち、１０１のポート１は１０２のポート２へ、１０１のポート２は１０２のポート３へ、１０１のポート３は１０２のポート１へ接続されている。
　このように、次の中継区間においてモードを入れ替えるように中継装置で接続することで、図１のように複数の中継区間に渡ってマルチモード光を中継伝送する場合に、１つの送信光が各中継区間で順に異なるモードで伝送されることとなり、ＤＭＤとＤＭＬの蓄積を異なるモード間で均一化することができ、伝送特性が向上する。
　しかしながら、図２に示した従来の光中継装置では、モード分波器１０１の損失による信号対雑音比(Signal to Noise Ratio:ＳＮＲ)の劣化が大きな問題となる。図２に示した光中継装置では、モード分波器１０１に入力される信号光は、中継区間の終端において強度が低下した信号であるため、モード分波器１０１の損失がＳＮＲの低下に大きく影響するためである。これは、ＣＭＰ方式でなくてもモード分波器を有するＭＤＭ光伝送システムの光中継装置に共通する課題である。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＭＤＭ光伝送システムの光中継装置において、モード分波器の損失による信号対雑音比(ＳＮＲ)の劣化を防ぐことが可能な光中継装置を提供することにある。
　本発明の光中継装置は、モード分波器、モード合波器、可変光減衰器および少なくとも一つのマルチモード光増幅器を備え、一つのマルチモード光増幅器はモード分波器の入力側に配置されることを最も主要な特徴とする。
　本発明は、このような目的を達成するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。
（構成１）
　入射マルチモードファイバに接続したモード分波器と、前記モード分波器に接続された複数のシングルモードファイバと、前記複数のシングルモードファイバそれぞれに接続されている可変光減衰器と、前記可変光減衰器を経由した複数のシングルモードファイバに接続されたモード合波器と、前記モード合波器に接続された出射マルチモードファイバで構成されるＭＤＭ光伝送システムの光中継装置であって、
　少なくとも一つのマルチモード光増幅器を備え、
　前記マルチモード光増幅器の一つは前記モード分波器の入力側に配置される
ことを特徴とする光中継装置。
（構成２）
　構成１に記載の光中継装置であって、
　前記モード分波器と前記モード合波器との間に基本モード信号光を増幅するマルチコア光増幅器を備える
ことを特徴とする光中継装置。
（構成３）
　構成１に記載の光中継装置であって、
　前記モード分波器と前記モード合波器との間に前記マルチモード光増幅器が増幅する信号光のモード数と同数の、基本モード信号光を増幅するシングルコア光増幅器を備える
ことを特徴とする光中継装置。
（構成４）
　構成１に記載の光中継装置であって、
　前記マルチモード光増幅器は、利得の波長依存性を相殺する波長等化フィルタを備えている
ことを特徴とする光中継装置。
　以上記載したように、本発明によれば、ＭＤＭ光伝送システムの光中継装置において、少なくとも１つのマルチモード光増幅器を使用して、マルチモード光増幅器の１つはモード分波器の入力側に配置したので、モード分波器の損失による信号対雑音比(ＳＮＲ)の劣化を防ぐことが可能となる。
従来の長距離ＭＤＭ光伝送システムの模式図である。 従来のＭＤＭ光伝送システムにおける巡回モード置換 (ＣＭＰ）伝送方式の光中継装置の構成を示す図である。 本発明の光中継装置の第１の実施形態の構成を示す図である。 本発明の光中継装置の第１の実施形態を用いたＭＤＭ光伝送システムの伝送特性を示す図である。 本発明の光中継装置の第２の実施形態の構成を示す図である。 本発明の光中継装置の第２の実施形態を用いたＭＤＭ光伝送システムの伝送特性を示す図である。 本発明の光中継装置の第２の実施形態の変形例の構成を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
(第１の実施形態)
　図３には、本願発明の光中継装置の第１の実施形態の構成を示す。図３には、モード分波器１１、モード合波器１２、可変光減衰器１４－１～１４－３が示されている。２つのマルチモード光増幅器１５および１６は、モード分波器１１およびモード合波器１２が合分波するマルチモードの信号光をマルチモードのまま増幅できる。マルチモード光増幅器１５はモード分波器１１の入力側に設けられ、マルチモード光増幅器１６はモード合波器１２の出力側に設けられている。
　モード分波器１１およびモード合波器１２の動作は、図２で説明した従来の光中継装置のものと同じである。モード分波器１１とモード合波器１２の間の接続も、シングルモード光増幅器が無い点を除き、図２の従来例と同様の巡回モード置換 (ＣＭＰ）方式であるが、必ずしもＣＭＰ方式である必要は無い。
　また、マルチモード光増幅器１５と１６の両方またはいずれか一方は、マルチモード光増幅器１５と１６で得られる利得の和(dB単位)の波長依存性を相殺する波長等化フィルタ（不図示）を備えていてもよい。
　可変光減衰器１４－１～１４－３は異なるモード間の信号光パワー差を調節して、各モード信号光パワーを等しいレベルにする。波長等化フィルタと可変光減衰器１４－１～１４－３の減衰量調整により、全てのモードの信号光において、波長特性が均一化し、かつモード間の光パワー差が抑圧できる。さらに、可変光減衰器１４－１～１４－３は、モード間の信号光パワー差を等化するだけでなく、伝送ファイバが曲げられるなどして発生するスパン損失変化を補償して時間的にも信号光パワーを安定に維持できる。
　図４には、本願発明の第１の実施形態の光中継装置を使用したＭＤＭ光伝送システムの伝送特性を示す。図４では、20 Gbaud 16直角位相振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation:ＱＡＭ)で変調された３モード(ＬＰ01モード、ＬＰ11eモード、ＬＰ11oモード) 40波波長多重信号を、１スパン80 kmで１８スパン伝送したときのＱファクタ(受信装置内の前方誤り訂正回路の前段におけるＱファクタ)を示す。
　図４で、〇、□、△は光送信装置が送信する信号光のモードがそれぞれ、ＬＰ01モード、ＬＰ11eモード、ＬＰ11oモードの場合のＱファクタを示している。図４には、同じＭＤＭ光伝送システムにおいて、従来の光中継装置を用いた場合のＱファクタも●、■、▲(それぞれＬＰ01モード、ＬＰ11eモード、ＬＰ11oモード)で併せて示している。
　図４の5.7 dBの点線は、これ以上のＱファクタのときに誤りなく伝送できることを示し、これよりＱファクタが小さいときは伝送品質の劣化が大きく、正常に伝送できないことを意味している。同図から明らかなように、従来の光中継装置を使用して伝送させたときはＱファクタが5.7 dBを下回る信号光波長があるのに対し、本実施形態の光中継装置を使用した場合はＱファクタが全信号波長で5.7 dB以上となって、伝送品質が向上しており、本願発明の効果を現れている。
(第２の実施形態)
　図５には、本願発明の光中継装置の第２の実施形態の構成を示す。図５には、モード分波器２１、モード合波器２２、可変光減衰器２４－１～２４－３が示されている。マルチモード光増幅器２５は、実施形態１（図３）のマルチモード光増幅器１５と同様に、モード分波器２１の入力側に設けられており、モード分波器２１が分波する前のマルチモードの信号光をマルチモードのまま増幅できる。
　一方、図５の第２の実施形態の光中継装置では、出力側の光増幅器は、実施形態１（図３）と異なりマルチモード光増幅器ではなく、単一のファイバに複数のシングルモード増幅用コアを備えたマルチコア光増幅器２６である。マルチコア光増幅器２６は、モード合波器２２の前段に設けられ、モード分波器２１により分波され基本モードに変換され、可変光減衰器２４－１～３においてパワー調整された信号光を、それぞれのコアで増幅して、モード合波器２２のポート１～３に出力する。
　図５のモード分波器２１およびモード合波器２２の動作は、上記で説明した従来の光中継装置（図２）、第１の実施形態の光中継装置（図３）のものと同じである。モード分波器１１とモード合波器１２の間の接続も、シングルモード光増幅器が無い点を除き、図２の従来例と同様の巡回モード置換 (ＣＭＰ）方式であるが、必ずしもＣＭＰ方式である必要は無い。
　マルチモード光増幅器２５とマルチコア光増幅器２６の両方またはいずれか一方は、マルチモード光増幅器２５とマルチコア光増幅器２６で得られる利得の和(dB単位)の波長依存性を相殺する波長等化フィルタ（不図示）を備えている。
　図５の可変光減衰器２４－１～２４－３は異なるモード間の信号光パワー差を調節して、各モード信号光パワーを等しいレベルにする。波長等化フィルタと可変光減衰器の減衰量調整により、全てのモードの信号光において、波長特性が均一化し、かつモード間の光パワー差が抑圧できる。さらに、可変光減衰器２４－１～２４－３は、モード間の信号光パワー差を等化するだけでなく、伝送ファイバが曲げられるなどして発生するスパン損失変化・変動を補償して、時間的にも信号光パワーを安定に維持できる。
　図６には、本願発明の第２の実施形態の光中継装置を使用したＭＤＭ光伝送システムの伝送特性を示す。図６では、20 Gbaud 16直角位相振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation: ＱＡＭ)で変調された３モード(ＬＰ01モード、ＬＰ11eモード、ＬＰ11oモード) 40波波長多重信号を、１スパン80 kmで１８スパン伝送したときのＱファクタ(受信装置内の前方誤り訂正回路の前段におけるＱファクタ)を示す。
　図６で、〇、□、△は光送信装置が送信する信号光のモードがそれぞれ、ＬＰ01モード、ＬＰ11eモード、ＬＰ11oモードの場合のＱファクタを示している。図６には、同じＭＤＭ光伝送システムにおいて、従来の光中継装置を用いた場合のＱファクタも●、■、▲(それぞれＬＰ01モード、ＬＰ11eモード、ＬＰ11oモード)で併せて示している。
　図６の5.7 dBの点線は、これ以上のＱファクタのときに誤りなく伝送できることを示し、これよりＱファクタが小さいときは伝送品質の劣化が大きく、正常に伝送できないことを意味している。同図から明らかなように、従来の光中継装置を使用して伝送させたときはＱファクタが5.7 dBを下回る信号光波長があるのに対し、本実施形態の光中継装置を使用した場合はＱファクタが全信号波長で5.7 dB以上となって、伝送品質が向上しており、本願発明の効果を現れている。
(第２の実施形態の変形例)
　図７には、本発明の第２の実施形態の変形例の構成を示す。この変形例では、図５の本実施形態２で使用したマルチコア光増幅器２６を、コア数分のシングルコアの光増幅器(基本モードのみを増幅する)２７－１～２７－３で置き換えて、図５の実施形態２と同じ効果を得ることができる。
　以上のように本発明によれば、ＭＤＭ光伝送システムの光中継装置において、マルチモード光増幅器を使用して、マルチモード光増幅器の全部または一部はモード分波器の入力側に配置することにより、モード分波器の損失による信号対雑音比(ＳＮＲ)の劣化を防ぐことが可能な光中継装置を実現できる。
１－１～１－３　光送信装置
２、１０２、１２，２２　モード合波器
５－１～５－３　マルチモードファイバ
６－１～６－４　光中継装置
３、１０１、１１，２１　モード分波器
４－１～４－３　光受信装置
１０３－１～１０３－３　シングルモード光増幅器
１０４－１～１０４－３、１４－１～１４－３，２４－１～２４－３　可変光減衰器
１５、１６，２５　マルチモード光増幅器
２６　マルチコア光増幅器
２７－１～２７－３　シングルコアの光増幅器

Claims (4)

  1. 　入射マルチモードファイバに接続したモード分波器と、前記モード分波器に接続された複数のシングルモードファイバと、前記複数のシングルモードファイバそれぞれに接続されている可変光減衰器と、前記可変光減衰器を経由した複数のシングルモードファイバに接続されたモード合波器と、前記モード合波器に接続された出射マルチモードファイバで構成されるＭＤＭ光伝送システムの光中継装置であって、
    　少なくとも一つのマルチモード光増幅器を備え、
    　前記マルチモード光増幅器の一つは前記モード分波器の入力側に配置される
    ことを特徴とする光中継装置。
  2. 　請求項１に記載の光中継装置であって、
    　前記モード分波器と前記モード合波器との間に基本モード信号光を増幅するマルチコア光増幅器を備える
    ことを特徴とする光中継装置。
  3. 　請求項１に記載の光中継装置であって、
    　前記モード分波器と前記モード合波器との間に前記マルチモード光増幅器が増幅する信号光のモード数と同数の、基本モード信号光を増幅するシングルコア光増幅器を備える
    ことを特徴とする光中継装置。
  4. 　請求項１に記載の光中継装置であって、
    　前記マルチモード光増幅器は、利得の波長依存性を相殺する波長等化フィルタを備えている
    ことを特徴とする光中継装置。
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