WO2021166071A1

WO2021166071A1 - 光伝送システム、光伝送装置及び光伝送方法

Info

Publication number: WO2021166071A1
Application number: PCT/JP2020/006263
Authority: WO
Inventors: 光樹芝原; 水野　隆之; 宮本　裕
Original assignee: 日本電信電話株式会社
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2021-08-26
Also published as: US11888584B2; US20230054203A1; JP7376827B2; JPWO2021166071A1

Abstract

光伝送システムは、それぞれ異なる種類のモードの複数の光信号が多重されたモード多重信号を伝送する複数の伝送路と、伝送路間に設けられる１以上のモード群置換部とを備える。モード群置換部は、入力側の伝送路から入力したモード多重信号に多重されている複数の光信号のうち少なくとも一部の光信号間においてモードが入れ替わるように、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの光信号を当該モード群に対応した置換後のモード群に属する他のモードに変更し、モードが入れ替え後のモード多重信号を出力側の伝送路に出力する。

Description

光伝送システム、光伝送装置及び光伝送方法

　本発明は、光伝送システム、光伝送装置及び光伝送方法に関する。

　近年のスマートフォンの普及や、高精細動画サービス配信及びＩｏＴ（Internet of Things）サービスの発展などに伴って、光ネットワークを流れる通信トラヒックは年々増加の一途をたどっている。これまで、光ネットワークでは、増加する通信トラヒック需要に対し、伝送路としての光ファイバの構造を変えずに、光ネットワークの端局に設置される光通信システム装置の高機能化、光増幅器・光スイッチの導入などにより対応がなされてきた（例えば、非特許文献１、２参照）。

　現在の大容量光ネットワークの基盤となっている光ファイバは、ＬＡＮ（Local Area Network）などの近距離向けの局所的なネットワークを除くと、シングルモードファイバが用いられている。シングルモードファイバは、クラッド内に光信号の通路となる単一のコアを持つファイバである。シングルモードファイバは、大容量光ネットワークで用いられるＣ帯やＬ帯などの波長帯については、単一のモード伝搬のみを許容する。このようなシングルモードファイバにより、毎秒数テラビットに達する情報を長距離にわたり安定的に転送する大容量光ネットワークが実現されている。

　また、デジタル信号処理技術とコヒーレント送受信技術を組み合わせたデジタルコヒーレント伝送技術が１００ギガビット級の光伝送装置に既に商用導入されている。デジタルコヒーレント伝送技術を用いることにより、コヒーレント受信による受信感度の改善のみならず、光搬送波の振幅と位相とに独立に載せた情報を取り出し、伝送中に生じた波形歪を高精度に補正することができる。

　簡単な例として、シングルモードファイバでの直交偏波の２モードを使った偏波多重光伝送を例に挙げる。偏波多重光伝送では、直交関係にある偏波にそれぞれ異なる情報を載せることができる。光伝送路中ではこれらの偏波が複雑に混合する。また、これら偏波モードの直交軸は高速に変動し、光デバイスを使って追従することは一般に困難である。そこで偏波ダイバーシティ構造に対応した受信装置は、混合した偏波多重光信号を受信してデジタル信号に変換し、デジタル信号処理を用いて信号を分離する。上記の処理は、無線通信システムで用いられる２×２ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）システムとしてモデル化することができる。分離された信号は、偏波ごとにそれぞれ情報が取り出され、送受信機間での通信が確立する。

　別の例として、マルチモードファイバにおける複数のモードを使ったモード多重光伝送を例に挙げる。モード多重光伝送では、コア径をシングルモードファイバと比較して広げることにより、Ｃ帯などの既存波長帯においても、複数のモードを励振することができ、さらには、各モードにそれぞれ異なる情報を載せることができる。モード多重光伝送の場合においても、偏波多重光伝送の場合と同様に、モード多重された光信号がマルチモードファイバを伝搬中に、モード信号が複雑に混合する。モードダイバーシティ構造に対応した受信装置は、混合したモード多重光信号を受信してデジタル信号に変換し、デジタル信号処理を用いて信号を分離する。

　より具体的な例として、２つのＬＰ（Linearly Polarized）モードを励振する数モードファイバを考える。２ＬＰモード用数モードファイバでは、基底モードとなるＬＰ０１モード、および高次モードとなるＬＰ１１モードが励振される。さらに、ＬＰ１１モードの縮退２モード（これをＬＰ１１ａ、ＬＰ１１ｂと呼称する）、および各モードの偏波モード（これをＸ偏波、Ｙ偏波と呼称する）とを活用することにより、２ＬＰモード用数モードファイバでは、ＬＰ０１Ｘ、ＬＰ０１Ｙ、ＬＰ１１ａＸ、ＬＰ１１ａＹ、ＬＰ１１ｂＸ、ＬＰ１１ｂＹの合計６つの空間モードにそれぞれ異なる情報を載せることができる。したがって、光ファイバの非線形光学効果を無視すれば、原理的な意味において２ＬＰモード用数モードファイバは、既存のシングルモードファイバの３倍の伝送容量を達成することができる。

M. Filer and S. Tibuleac，"N-degree ROADM Architecture Comparison: Broadcastand-Select versus Route-and-Select in 120 Gb/s DP-QPSK Transmission Systems"，Th1I.2，OFC 2014. Brandon Collings，"New Devices Enabling Software-Defined Optical Networks"，NEW PARADIGMS IN OPTICAL COMMUNICATIONS AND NETWORKS，IEEE Communications Magazine，pp.66-71，March 2013.

　しかしながら、マルチモードファイバや数モードファイバを伝送媒体とし、各空間モードに独立の信号を載せるモード多重伝送においては、モード分散現象による信号パルスエネルギーの時間方向への拡散が発生する。これは、信号伝送の延伸化の際に大きな問題となる。モード分散は、各空間モード固有の伝搬定数の差異により発生する。つまり、モード分散は、マルチモードファイバや数モードファイバで本質的に発生する現象である。モード分散によって発生したパルス拡がりは、コヒーレント受信とＭＩＭＯ信号処理を用いることにより原理的には補正可能となる。しかしながら、毎秒数十ギガビット伝送が要求される光通信においては、そのような補正は現実的なＬＳＩ（large scale integrated circuit）等の信号処理プロセッサの処理能力（クロック速度、回路規模）を大きく超えるため、実現が難しいという課題があった。

　さらに、モード分散現象は高次モードの利用時においてより顕著になるため、モード多重伝送システムの実用化において障壁となる。屈折率分布設計によりモード分散の影響低減はある程度可能である。しかしながら、広帯域通信波長帯（Ｃ帯、Ｌ帯）におけるモード分散低減と、基底モードから高次モードまでのあらゆるモードに対してのモード分散低減とを両立するファイバの設計及び製作は困難であった。

　上記事情に鑑み、本発明は、光信号のモード多重伝送におけるモード分散の影響を低減することができる光伝送システム、光伝送装置及び光伝送方法を提供することを目的としている。

　本発明の一態様は、それぞれ異なる種類のモードの複数の光信号が多重されたモード多重信号を伝送する複数の伝送路と、前記伝送路間に設けられる１以上のモード群置換部とを備え、前記モード群置換部は、入力側の前記伝送路から入力した前記モード多重信号に多重されている複数の前記光信号のうち少なくとも一部の光信号間において前記モードが入れ替わるように、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの前記光信号を当該モード群に対応した置換後のモード群に属する他のモードに変更し、モード入れ替え後の前記モード多重信号を出力側の前記伝送路に出力する、光伝送システムである。

　本発明の一態様は、それぞれ異なる種類のモードの複数の光信号が多重されたモード多重信号を入力側の伝送路から入力し、入力した前記モード多重信号に多重されている複数の前記光信号のうち少なくとも一部の光信号間において前記モードが入れ替わるように、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの前記光信号を当該モード群に対応した置換後のモード群に属する他のモードに変更し、モード入れ替え後の前記モード多重信号を出力側の前記伝送路に出力するモード群置換部、を備える光伝送装置である。

　本発明の一態様は、それぞれ異なる種類のモードの複数の光信号が多重されたモード多重信号を伝送する複数の伝送路と、前記伝送路間に設けられる１以上のモード群置換部とを備える光伝送システムにおける光伝送方法であって、前記モード群置換部が、入力側の前記伝送路から入力した前記モード多重信号に多重されている複数の前記光信号のうち少なくとも一部の光信号間において前記モードが入れ替わるように、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの前記光信号を当該モード群に対応した置換後のモード群に属する他のモードに変更し、モード入れ替え後の前記モード多重信号を出力側の前記伝送路に出力するステップ、を有する。

　本発明により、光信号のモード多重伝送におけるモード分散の影響を低減することが可能となる。

本発明の第１の実施形態によるマルチモード光ファイバシステムの構成図である。同実施形態によるモード群置換部の構成図である。第２の実施形態によるモード群置換部の構成図である。第３の実施形態によるモード群置換部の構成図である。従来伝送を用いた場合のパルス拡がりを示す図である。従来伝送を用いた場合のパルス拡がりを示す図である。従来伝送を用いた場合のパルス拡がりを示す図である。第３の実施形態を用いた伝送のパルス拡がりを示す図である。第３の実施形態を用いた伝送のパルス拡がりを示す図である。第３の実施形態を用いた伝送のパルス拡がりを示す図である。第３の実施形態と従来伝送とのパルス拡がりを比較した図である。

　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

［第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１の構成図である。マルチモード光ファイバシステム１は、送信機２と、モード合分波器３と、マルチモード光増幅器５と、モード群置換部６と、モード合分波器７と、受信機８とを備える。マルチモード光ファイバシステム１は、送信機２及び受信機８をＭ台（Ｍは１以上の整数）ずつ備える。同図では、ｍ台目（ｍは１以上Ｍ以下の整数）の送信機２、受信機８をそれぞれ、送信機＃ｍ、受信機＃ｍと記載している。モード群置換部６は、光伝送装置の例である。

　マルチモード光ファイバシステム１は、モード合分波器３とモード合分波器７の間に、１台以上のマルチモード光増幅器５及び１台以上のモード群置換部６を備える。同図では、１台のマルチモード光増幅器５の後段に１台のモード群置換部６が接続される場合を示しているが、マルチモード光増幅器５が２台以上連続して接続されてもよく、モード群置換部６が２台以上連続して接続されてもよい。マルチモード光増幅器５及びモード群置換部６は、隣接する機器と、マルチモードファイバ４により接続される。隣接する機器は、モード合分波器３、マルチモード光増幅器５、モード群置換部６、又は、モード合分波器７である。モード合分波器３又はモード群置換部６と接続されるマルチモードファイバ４から次のモード群置換部６までが１スパンである。

　例えば、モード群置換部６として、broadcast & select(B&S)スイッチを使用できる。B&Sスイッチは、送信側の光スプリッタと、受信側のＮｘ１の波長選択スイッチとを対にした構成である。また、例えば、モード群置換部６として、route & select(R&S)スイッチを使用できる。R&Sスイッチは、送受信側それぞれの１ｘＮの波長選択スイッチとＮｘ１の波長選択スイッチとを対にした構成である。

　マルチモードファイバ４は、伝送路の一例である。マルチモードファイバ４は、例えば、単一コアを有する光ファイバである。マルチモードファイバ４は、使用する波長帯域でＭ個のモードを励振する。送信機＃１～送信機＃Ｍは、各モードへ入力する独立したデータ系列をシングルモード光信号へ変換する。送信機＃ｍ（ｍは１以上Ｍ以下の整数）から、モード合分波器３へシングルモードで入力される光信号を入力＃ｍと記載する。モード合分波器３には、送信機＃１～送信機＃Ｍのそれぞれから、入力＃１～入力＃Ｍが入力される。

　モード合分波器３は、入力＃１～入力＃Ｍをそれぞれ異なる種類のモードにより多重したモード多重信号を出力する。モード合分波器３から出力されたモード多重信号は、マルチモードファイバ４に入力する。マルチモード光増幅器５は、光増幅過程を通して、マルチモードファイバ４の伝送中に生じたモード多重信号の光パワーの減衰を補償する。補償後のモード多重信号は、モード群置換部６に入力される。

　モード群置換部６は、入力側のマルチモードファイバ４から入力したモード多重信号に多重されている複数の光信号のうち少なくとも一部の光信号間においてモードを入れ替える。このとき、モード群置換部６は、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの光信号のうち少なくとも一部の光信号間においてモードを入れ替える。モード群置換部６は、モード入れ替え後のモード多重信号を出力側のマルチモードファイバ４に出力する。

　モード群置換部６の動作について、図２を用いて説明する。図２は、モード群置換部６の構成図である。モード群置換部６は、入力側モード合分波器６１と、第一モード群置換装置６２と、第二モード群置換装置６３と、出力側モード合分波器６４とを備える。図２は、Ｍ＝６の場合を示す。Ｍ＝６の場合、マルチモード光ファイバシステム１は、４ＬＰモード用数モードファイバを用いた偏波多重化モード多重システムに相当する。そして、Ｍ＝６の場合、マルチモードファイバ４で励振される空間モードの数は６である。６つの空間モードは、ＬＰ０１、ＬＰ１１ａ、ＬＰ１１ｂ、ＬＰ２１１ａ、ＬＰ２１ｂ、ＬＰ０２である。つまり、モード合分波器３から出力される入力＃１～入力＃６にはそれぞれ、ＬＰ０１、ＬＰ１１ａ、ＬＰ１１ｂ、ＬＰ２１１ａ、ＬＰ２１ｂ、ＬＰ０２の異なる空間モードが用いられる。これら６つの空間モードは、ＬＰ０１のモード群１と、ＬＰ１１ａ及びＬｐ１１ｂで構成されるモード群２と、ＬＰ２１ａ、ＬＰ２１ｂ及びＬＰ０２で構成されるモード群３との３つモード群に分けられる。

　入力側モード合分波器６１は、数モードファイバであるマルチモードファイバ４から入力されたモード多重信号を、各空間モード毎に基底モードへと変換する。続いて、第一モード群置換装置６２及び第二モード群置換装置６３は、各空間チャネル信号の置換を行う。置換を行う空間モードの組み合わせを限定しない場合、その組み合わせは、最大６！＝７２０通りであり、かつ、配線数は、６×６＝３６本が必要である。

　本実施形態では、各空間モードをモード群に分け、置換を行う空間モードの組み合わせをモード群内に限定する。本実施形態では、ＬＰ０１、ＬＰ１１ａ及びＬＰ１１ｂから構成される低次モード群と、ＬＰ２１ａ、ＬＰ２１ｂ及びＬＰ０２から構成される高次モード群との２つのモード群を定義する。第一モード群置換装置６２は、低次モード群について空間モードの任意の置換を行う。また、第二モード群置換装置６３は、高次モード群について空間モードの任意の置換を行う。従って、置換を行う組み合わせは３！＾２＝３６通りであり、かつ、第一モード群置換装置６２内の配線数と第二モード群置換装置６３内の配線数とを併せたモード群置換部６内の配線数は、２×３×３＝１８本である。よって、モード群置換部６の小型化が可能となる。なお、この置換を行う組み合わせには、変換前と変換後で空間モードが同一の変換を１以上含む組み合わせが含まれる。

　第一モード群置換装置６２及び第二モード群置換装置６３はそれぞれ、置換後の空間モードの光信号を、出力側モード合分波器６４に出力する。出力側モード合分波器６４は、第一モード群置換装置６２から出力されたＬＰ０１、ＬＰ１１ａ及びＬＰ１１ｂそれぞれの光信号と、第二モード群置換装置６３から出力されたＬＰ２１ａ、ＬＰ２１ｂ及びＬＰ０２それぞれの光信号とをモード多重する。出力側モード合分波器６４は、モード多重により得られたモード多重信号を、後段の機器との間の数モードファイバであるマルチモードファイバ４に入力する。後段の機器は、マルチモード光増幅器５、モード群置換部６、又は、モード合分波器７である。

　以上が第１スパンの伝送における動作である。次のスパン以降でも同様の伝送形態を実施する。所定のスパン数を伝送したのち、モード多重信号はモード合分波器７に入力される。モード合分波器７は、入力したモード多重信号を、Ｍ個のシングルモード光信号である出力＃１～出力＃Ｍに変換する。モード合分波器７は、出力＃ｍを受信機＃ｍに出力する。受信機＃１～受信機＃Ｍはそれぞれ、シングルモード光信号の出力＃１～＃Ｍを元のデータ系列の情報へ変換する。

［第２の実施形態］
　第１の実施形態では、低次モード群内、高次モード群内のそれぞれにおいて、空間モードの置換を行っていた。本実施形態では、低次モード群と高次モード群との間で空間モードの置換を行う。

　本実施形態のマルチモード光ファイバシステムの構成は、図１に示す第１の実施形態のマルチモード光ファイバシステム１の構成と同様である。ただし、モード群置換部６に代えて、図３に示すモード群置換部６ａを用いる。モード群置換部６ａは、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの光信号を、当該モード群とは異なるモード群に属する他のモードに変更する。本実施形態では、第１の実施形態と同様にＭ＝６であり、４ＬＰモード用数モードファイバを用いた偏波多重化モード多重システムを例示する。また、第１の実施形態と同様に、低次モード群は、ＬＰ０１、ＬＰ１１ａ及びＬＰ１１ｂから構成され、高次モード群は、ＬＰ２１ａ、ＬＰ２１ｂ及びＬＰ０２から構成される。

　図３は、本発明の第２の実施形態におけるモード群置換部６ａの構成図である。図３において、図２に示す第１の実施形態によるモード群置換部６と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。モード群置換部６ａは、入力側モード合分波器６１と、第一モード群置換装置６２ａと、第二モード群置換装置６３ａと、出力側モード合分波器６４とを備える。

　モード群置換部６ａは、置換を行う組み合わせをモード群に限定した上で、次のスパンにおける空間モード（出力側のモード）として、相異なるモード群を用いる。第一モード群置換装置６２ａは、低次モード群から高次モード群への任意の置換を行う。つまり、第一モード群置換装置６２ａは、低次モード群の各空間モードを、高次モード群に属するそれぞれ異なる空間モードに置換する。第二モード群置換装置６３ａは、高次モード群から低次モード群への任意の置換を行う。つまり、第二モード群置換装置６３ａは、高次モード群の各空間モードを、低次モード群のそれぞれ異なる空間モードに置換する。これにより、低次モード群の｛ＬＰ０１，ＬＰ１１ａ，ＬＰ１１ｂ｝は、第一モード群置換装置６２ａにおいてモード変換及び置換が行われることにより、高次モード群の｛ＬＰ２１ａ，ＬＰ２１ｂ，ＬＰ０２｝として次のスパンを伝送する。同様に、高次モード群の｛ＬＰ２１ａ，ＬＰ２１ｂ，ＬＰ０２｝は、第二モード群置換装置６３ａにおいてモード変換及び置換が行われることにより、低次モード群の｛ＬＰ０１，ＬＰ１１ａ，ＬＰ１１ｂ｝として次のスパンを伝送する。

　本実施形態により、本来、結合係数が弱い空間モードペア間において強制的にモード変換過程を発生させることができる。この結果、モード多重システムにおいて空間モード間の伝送特性偏差を平均化することが可能となる。

［第３の実施形態］
　第２の実施形態においては、置換を行う組み合わせをモード群に限定した上で、次のスパンにおける空間モード（出力側のモード）として、相異なるモード群を用いるモード群置換器をモード群置換部に配置していた。第３の実施形態では、置換を行う組み合わせをモード群に限定した上で、次のスパンにおける空間モード（出力側のモード）に相異なるモード群を用い、さらに、伝搬定数の差がなるべく大きくなる置換前の空間モードと置換後の空間モードとの組によってモード置換を行うモード群置換器をモード群置換部に配置する。

　本実施形態のマルチモード光ファイバシステムの構成は、図１に示す第１の実施形態のマルチモード光ファイバシステム１の構成と同様である。ただし、モード群置換部６に代えて、図４に示すモード群置換部６ｂを用いる。本実施形態では、第１の実施形態と同様にＭ＝６であり、４ＬＰモード用数モードファイバを用いた偏波多重化モード多重システムを例示する。また、第１の実施形態と同様に、低次モード群は、ＬＰ０１、ＬＰ１１ａ及びＬＰ１１ｂから構成され、高次モード群は、ＬＰ２１ａ、ＬＰ２１ｂ及びＬＰ０２から構成される。

　図４は、本発明の第３の実施形態におけるモード群置換部６ｂの構成図である。図４において、図２に示す第１の実施形態によるモード群置換部６と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。モード群置換部６ｂは、入力側モード合分波器６１と、第一モード群置換装置６２ｂと、第二モード群置換装置６３ｂと、出力側モード合分波器６４とを備える。

　表記の簡便性のため、ＬＰ０１、ＬＰ１１ａ、ＬＰ１１ｂ、ＬＰ２１１ａ、ＬＰ２１ｂ、ＬＰ０２をそれぞれ、モード１、２、３、４、５、６と表記し、第一モード群置換装置６２ｂの置換をσ、第二モード群置換装置６３ｂの置換をτと置く。このとき、σとτは、モードｉの伝搬定数β_ｉを用いて、次の式（１）及び式（２）のように決定される。なお、ａｒｇｍａｘは、関数を最大とする変数の集合を示す。

　図４の例では、第一モード群置換装置６２ｂ及び第二モード群置換装置６３ｂは任意のモード置換を行うことはせず、第一モード群置換装置６２ｂは、式（３）に示す置換σを行い、第二モード群置換装置６３ｂは、式（４）に示す置換τを行う。

　これにより、低次モードと高次モードが効率よく変換され、空間モード毎の伝送特性偏差を大きく抑えることができる。また、図４の例では、モード置換が巡回置換として行われているため、上述の伝送特性偏差の低減効果をさらに高めることが期待される。

　発明の効果を示すため、４ＬＰモード用数モードファイバを用いた伝送実験を行った。長距離伝送を行うため、周回伝送系を組み、独立した６系統の光信号を、ＬＰ０１、ＬＰ１１ａ、ＬＰ１１ｂ、ＬＰ２１１ａ、ＬＰ２１ｂ、ＬＰ０２のそれぞれの空間モードに載せて伝送を行った。モード変換処理を行わない従来伝送と、図４に示す第３の実施形態のモード群置換部６ｂがモード群置換を行った伝送との両者について比較した。

　図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、従来伝送を用いた場合の１１６２ｋｍ伝送後のモード分散によるパルス拡がりを示す図である。図５Ａはモード群１を、図５Ｂはモード群２を、図５Ｃはモード群３を示している。高次モードが存在するため、これらの図に示すように、モード分散の影響は顕著である。パルス拡がりを２０ｄＢ（デシベル）のウィンドウ幅と定義すると、パルスが５０ｎｓ以上にわたり広がっている様子が確認できる。

　一方、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、第３の実施形態を用いた場合の１１６２ｋｍ伝送後のモード分散によるパルス拡がりを示す図である。図６Ａはモード群１を、図６Ｂはモード群２を、図６Ｃはモード群３を示している。これらの図では、パルス拡がりが、２０ｎｓ程度に抑えられている様子が確認できる。このように、本実施形態では、モード群置換によるパルス拡がりの圧縮効果が顕著である。

　図７は、従来伝送と第３の実施形態のモード群置換部６ｂとのパルス拡がりを比較した図である。従来伝送では、パルス拡がりが距離に応じて概ね線形に増長する。これに対し、第３の実施形態ではパルス拡がりが大きく低減され、１０００ｋｍ以降では、７０％以上のパルス拡がりの低減効果を確認することができる。

　上述した実施形態によれば、光信号のモード多重伝送におけるモード分散の影響を低減し、伝送路を伝送する光信号の情報誤りを低減することが可能となる。

　上述した実施形態によれば、光伝送システムは、それぞれ異なる種類のモードの複数の光信号が多重されたモード多重信号を伝送する複数の伝送路と、伝送路間に設けられる１以上のモード群置換部とを備える。モード群置換部は、入力側の伝送路から入力したモード多重信号に多重されている複数の光信号のうち少なくとも一部の光信号間においてモードが入れ替わるように、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの光信号を当該モード群に対応した置換後のモード群に属する他のモードに変更し、モード入れ替え後のモード多重信号を出力側の伝送路に出力する。モード群は、例えば、低次モードのモードからなる低次モード群、及び、高次モードのモードからなる高次モード群である。

　置換前のモード群と、当該モード群に対応した置換後のモード群とは同一でもよい。すなわち、モード群置換部は、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの光信号のうち少なくとも一部の光信号間においてモードを入れ替える。これにより、モード群置換部は、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの光信号を当該モード群に属する他のモードに変更する。

　また、置換前のモード群と、当該モード群に対応した置換後のモード群とは異なってもよい。すなわち、モード群置換部は、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの光信号を、当該モード群とは異なるモード群に属する他のモードに変更する。

　また、置換前のモード群と、当該モード群に対応した置換後のモード群とは異なり、かつ、変更前のモードと変更後のモードとは伝搬定数の差が大きい組み合わせであってもよい。すなわち、モード群置換部は、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの光信号を、当該モード群とは異なるモード群に属し、かつ、当該光信号のモードと伝搬定数の差が大きな他のモードに変更してもよい。例えば、伝搬定数の差が最大となるように変更前のモードと変更後のモードとの組が決められる。

　モード群置換部は、モード分波部と、複数のモード群それぞれに対応したモード群置換装置と、モード合波部とを備えてもよい。例えば、モード分波部は、実施形態の入力側モード合分波器６１であり、モード群置換装置は、実施形態の第一モード群置換装置６２、６２ａ、６２ｂ及び第二モード群置換装置６３、６３ａ、６３ｂであり、モード合波部は、出力側モード合分波器６４である。モード分波部は、入力側の伝送路から入力したモード多重信号に多重されている複数種類のモードそれぞれの光信号を分離する。モード群置換装置はそれぞれ、モード分波部から自装置に対応した置換前のモード群に属するモードの光信号を入力し、入力した光信号のうち少なくとも一部の光信号のモードを、自装置に対応した置換後のモード群に属する他のモードに変更してモード合波部に出力する。

　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…マルチモード光ファイバシステム、２…送信機、３…モード合分波器、４…マルチモードファイバ、５…マルチモード光増幅器、６…モード群置換部、６ａ…モード群置換部、６ｂ…モード群置換部、７…モード合分波器、８…受信機、６１…入力側モード合分波器、６２…第一モード群置換装置、６２ａ…第一モード群置換装置、６２ｂ…第一モード群置換装置、６３…第二モード群置換装置、６３ａ…第二モード群置換装置、６３ｂ…第二モード群置換装置、６４…出力側モード合分波器

Claims

　それぞれ異なる種類のモードの複数の光信号が多重されたモード多重信号を伝送する複数の伝送路と、
　前記伝送路間に設けられる１以上のモード群置換部とを備え、
　前記モード群置換部は、入力側の前記伝送路から入力した前記モード多重信号に多重されている複数の前記光信号のうち少なくとも一部の光信号間において前記モードが入れ替わるように、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの前記光信号を当該モード群に対応した置換後のモード群に属する他のモードに変更し、モード入れ替え後の前記モード多重信号を出力側の前記伝送路に出力する、
　光伝送システム。
　置換前のモード群と、当該モード群に対応した置換後のモード群とは同一である、
　請求項１に記載の光伝送システム。
　置換前のモード群と、当該モード群に対応した置換後のモード群とは異なる、
　請求項１に記載の光伝送システム。
　置換前のモード群と、当該モード群に対応した置換後のモード群とは異なり、かつ、変更前のモードと変更後のモードとは伝搬定数の差が大きい組み合わせである、
　請求項１に記載の光伝送システム。
　前記モード群置換部は、
　入力側の前記伝送路から入力した前記モード多重信号に多重されている複数種類の前記モードそれぞれの光信号を分離するモード分波部と、
　複数のモード群それぞれに対応したモード群置換装置と、
　複数のモード群それぞれに対応した前記モード群置換装置から出力されたシングルモードの前記光信号を多重したモード多重信号を出力側の前記伝送路に出力するモード合波部とを備え、
　前記モード群置換装置はそれぞれ、
　前記モード分波部から自装置に対応した置換前のモード群に属するモードの前記光信号を入力し、入力した前記光信号のうち少なくとも一部の光信号のモードを、自装置に対応した置換後のモード群に属する他のモードに変更して前記モード合波部に出力する、
　請求項１に記載の光伝送システム。
　前記モード群は、低次モードのモードからなる低次モード群、及び、高次モードのモードからなる高次モード群である、
　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光伝送システム。
　それぞれ異なる種類のモードの複数の光信号が多重されたモード多重信号を入力側の伝送路から入力し、入力した前記モード多重信号に多重されている複数の前記光信号のうち少なくとも一部の光信号間において前記モードが入れ替わるように、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの前記光信号を当該モード群に対応した置換後のモード群に属する他のモードに変更し、モード入れ替え後の前記モード多重信号を出力側の前記伝送路に出力するモード群置換部、
　を備える光伝送装置。
　それぞれ異なる種類のモードの複数の光信号が多重されたモード多重信号を伝送する複数の伝送路と、前記伝送路間に設けられる１以上のモード群置換部とを備える光伝送システムにおける光伝送方法であって、
　前記モード群置換部が、入力側の前記伝送路から入力した前記モード多重信号に多重されている複数の前記光信号のうち少なくとも一部の光信号間において前記モードが入れ替わるように、モード群ごとに、当該モード群に属するモードの前記光信号を当該モード群に対応した置換後のモード群に属する他のモードに変更し、モード入れ替え後の前記モード多重信号を出力側の前記伝送路に出力するステップ、
　を有する光伝送方法。