WO2023145297A1 - モード分散補償用情報の取得方法及び装置 - Google Patents
モード分散補償用情報の取得方法及び装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023145297A1 WO2023145297A1 PCT/JP2022/046510 JP2022046510W WO2023145297A1 WO 2023145297 A1 WO2023145297 A1 WO 2023145297A1 JP 2022046510 W JP2022046510 W JP 2022046510W WO 2023145297 A1 WO2023145297 A1 WO 2023145297A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- mode
- modal dispersion
- dispersion compensation
- optical
- modes
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
- H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
- H04B10/077—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using a supervisory or additional signal
-
- 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
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/04—Mode multiplex systems
Definitions
- the present invention relates to a method of acquiring information used for modal dispersion compensation, a device for realizing the method, and the like.
- Mode division multiplexing can expand the transmission capacity per optical fiber by modulating and multiplexing individual signals into multiple propagation modes in a multimode fiber (MMF).
- MMF multimode fiber
- the propagation modes of the MMF are orthogonal to each other in the spatial electric field distribution of light, but they are coupled during transmission due to spatial perturbations in the refractive index distribution that occur during manufacturing of the MMF and minute bending during installation. put away.
- each propagation mode has a different propagation constant, differences in group delay time and transmission loss occur.
- Such inter-mode coupling, group delay difference, loss difference, etc. are collectively called modal dispersion, and are factors that degrade signal transmission quality.
- Degraded signals can be compensated for by applying multiple-input multiple-output (MIMO) processing after reception.
- MIMO multiple-input multiple-output
- Mode coupling is generally represented by a unitary matrix U.
- the mode coupling is compensated by converting U -1 using an optical integrated arbitrary unitary device for the optical signal that propagates through the MMF and causes mode coupling. .
- devices of a method combining a Mach-Zehnder interferometer and a phase shifter and a device combining a multimode interferometer and a phase shifter have been proposed. Both are implemented in a light wave plane circuit and can compensate for modal dispersion by controlling the voltage applied to the phase shifter.
- the wavefront of an optical signal propagating from the receiving end to the transmitting end of the MMF is acquired as an image in a computer using a wavefront sensor with an image sensor, and then processed by a spatial light modulator. (SLM) is used to modulate the wavefront of the signal light to be transmitted into a wavefront obtained by inverting the sign of the obtained wavefront. This operation generates phase-conjugated signal light, which propagates in the opposite direction from the transmitting end to the receiving end, thereby compensating for mode coupling by the MMF.
- SLM spatial light modulator
- An object of the present invention is, for example, to solve one or more of the above problems.
- One invention can obtain information used for modal dispersion compensation including group delay difference and loss difference between modes in mode division multiplexing transmission by measuring the frequency response of the complex amplitude of each mode in mode division multiplexing transmission. Based on the knowledge that it can be done.
- the present invention relates to a modal dispersion compensation information acquiring method for obtaining optical processing conditions for compensating modal dispersion in mode division multiplexing transmission using a multimode fiber.
- the mode division multiplex transmission includes modes 1 to M (where M is an integer).
- This method then includes an optical propagation step, a frequency response measurement step, and a modal dispersion compensation information acquisition step.
- the optical propagation process is a process for transmitting optical probe signals from the mode multiplexer for each of the 1st mode to the Mth mode of mode division multiplexing transmission and propagating them through the multimode fiber.
- the frequency response measurement step is a step for measuring the complex amplitude frequency response of the optical probe signal propagating through the multimode fiber (the complex amplitude frequency response of the 1st to Mth modes).
- the modal dispersion compensation information acquisition step uses the complex amplitude frequency responses of the 1st to Mth modes to obtain modal dispersion compensation information including group delay differences and loss differences between modes in mode division multiplexing transmission. It is a process for obtaining.
- This step includes obtaining a frequency response matrix H that summarizes the frequency responses of the complex amplitudes of the first mode to the Mth mode into an M ⁇ M matrix; Singular value decomposition of the frequency response matrix H to obtain a matrix ⁇ containing functions of group delay difference and loss difference between modes in mode division multiplexing transmission as diagonal matrix elements; Those containing are preferred.
- the next invention relates to a mode division multiplex transmission method using a multimode fiber using the modal dispersion compensation information obtained by the above method.
- the method includes a mode multiplexing step, a propagation step, a mode separation step, and a modal dispersion compensation step.
- the mode multiplexing process is a process for mode-multiplexing an optical signal with a mode multiplexer to obtain a mode-division multiplexed signal.
- the propagation process is the process by which a mode division multiplexed signal propagates through a multimode fiber.
- the mode demultiplexing process is a process for obtaining a mode demultiplexed signal by mode demultiplexing a mode division multiplexed signal propagated through a multimode fiber by a mode demultiplexer.
- the modal dispersion compensation process is a process for performing modal dispersion compensation by subjecting the mode separation signal to optical processing based on modal dispersion compensation information.
- the following invention relates to a modal dispersion compensation information acquisition device 1 for obtaining optical processing conditions for compensating modal dispersion in mode division multiplexing transmission using multimode fibers.
- This device 1 has a transmission line 3 , a frequency response measurement unit 5 , and a modal dispersion compensation information acquisition unit 7 .
- This device 1 can be used in a mode division multiplex transmission system.
- This system has a propagation section, a mode separation section, and a modal dispersion compensation section.
- the transfer function H which is the frequency response for each mode of the transmission path
- the inverse matrix H of the transfer function is applied to the signal deteriorated by the modal dispersion in the optical frequency domain. Dispersion can be compensated. Therefore, according to the present invention, modal dispersion compensation by digital MIMO processing becomes unnecessary, and calculation time and power consumption can be greatly reduced.
- conventional optical MIMO processing performs modal dispersion compensation in the optical time domain.
- the present invention since the present invention performs modal dispersion compensation in the optical frequency domain, it is possible to deal with higher speed signals.
- the amount of modal dispersion that can be compensated according to the present invention largely depends on the measurement resolution of the optical spectrum in the transfer function measuring section, the resolution of the spectroscopic device in the modal dispersion compensating section, and the number of complex amplitude modulators. Therefore, by constructing a system using members with good performance in these parameters, it is possible to deal with a transmission line with a large amount of modal dispersion.
- FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a system for realizing a modal dispersion compensation method.
- FIG. 2 is a flow chart for explaining each step of a method for acquiring modal dispersion compensation information.
- FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of the modal dispersion compensator.
- FIG. 4 is a flow chart for explaining each step of the mode division multiplexing transmission method.
- FIG. 5 is a conceptual diagram showing another configuration example of a system for realizing the modal dispersion compensation method.
- FIG. 6 is a conceptual diagram showing an application example of the present invention.
- FIG. 7 is a conceptual diagram showing the overall analysis model in the embodiment.
- FIG. 8 is a conceptual diagram showing an analytical model of a transmission line in the embodiment.
- FIG. 9 is a constellation diagram replacing a drawing showing the constellation of the received signal in the embodiment.
- FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a system for realizing a modal dispersion compensation method.
- this system includes a plurality of light sources corresponding to each mode, a plurality of modulators corresponding to the respective light sources that modulate the light from each light source, and modulation signals to the plurality of modulators. has a signal generator that provides Further, the probe light corresponding to each of the plurality of optical signals appropriately modulated by the modulator is signaled. There are multiple multiplexers. Multiple lights from the light source and the corresponding probe lights are multiplexed by a mode multiplexer to obtain a mode division multiplexed signal.
- a mode division multiplexed signal is transmitted to a mode separator via a transmission line.
- the optical complex amplitude is measured by the corresponding optical complex amplitude measuring instrument.
- the measured results are arithmetically processed to obtain the transfer function of the transmission line.
- the inverse matrix calculator obtains information for modal dispersion compensation.
- the mode dispersion compensator performs mode compensation for each mode-separated light based on the obtained information for modal dispersion compensation.
- a receiver receives each light that has undergone mode compensation.
- information for performing mode compensation is obtained, mode compensation is performed based on the obtained information, and a mode division multiplexed signal is transmitted.
- FIG. 2 is a flow chart for explaining each step of the acquisition method of information for modal dispersion compensation. Each step for acquiring modal dispersion compensation information will be described below.
- the optical propagation process (S101) is a process for transmitting optical probe signals from the mode multiplexer for each of the first mode to the Mth mode of mode division multiplexing transmission and propagating them through the multimode fiber. is.
- the probe light from the light source is made incident on the transmission line 3 having M propagation modes via the i-th port of the mode multiplexer. That is, the i-th spatial mode is selectively excited in the transmission line 3 .
- the light source a single pulse light source, a coherent high-band light source such as a supercontinuum light source, a wavelength swept laser light source, or the like can be used.
- the transmission line 3 is a multimode fiber (MMF).
- Multimode fiber includes few mode fiber (FMF) with a reduced number of propagation modes and coupled multicore fiber. Due to modal dispersion in the transmission line 3, the probe light selectively excited as the i-th mode undergoes energy transition to each mode, and undergoes different group delays and losses for each mode.
- FMF few mode fiber
- the frequency response measurement step (S102) is a step for measuring the complex amplitude frequency response of the optical probe signal propagating through the multimode fiber (the complex amplitude frequency response of the first mode to the Mth mode). is.
- An optical probe signal propagating through a multimode fiber is separated into each mode using a mode separator.
- the complex amplitude including the intensity and phase of the probe light subjected to modal dispersion is measured by an optical complex amplitude measuring device while being separated into each mode via a mode separator.
- a coherent receiver or an optical spectrum analyzer can be used as the optical complex amplitude measuring device.
- the modal dispersion compensation information acquisition step (S103) uses the frequency responses of the complex amplitudes of the first to Mth modes to obtain the group delay difference and the This is a process for acquiring modal dispersion compensation information including loss difference.
- This step includes a step of obtaining a frequency response matrix H in which the complex amplitude frequency responses of the first mode to the Mth mode are summarized in an M ⁇ M matrix, singular value decomposition of the frequency response matrix H, and mode division multiplexing transmission. obtaining a matrix ⁇ containing as diagonal matrix elements the functions of the differential group delay and loss between modes at .
- ⁇ is the angular frequency
- U, V are the coupling efficiencies of each mode at the input and output, respectively
- ⁇ 1 ( ⁇ ), ⁇ 2 ( ⁇ ), ..., ⁇ M ( ⁇ ) are the losses of each mode
- ⁇ 1 ( ⁇ ), ⁇ 2 ( ⁇ ), ..., ⁇ M ( ⁇ ) are the propagation constants of each mode
- L is the fiber length of the transmission line.
- U and V are random unitary matrices.
- the inverse matrix calculation unit obtains H( ⁇ ) ⁇ 1 which is the inverse matrix of H( ⁇ ).
- FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of the modal dispersion compensator.
- This example corresponds to the modal dispersion compensator in the apparatus shown in FIG.
- this modal dispersion compensator consists of a spectrometer connected to the mode separator, an optical separator (e.g. beam splitter) connected to each optical separator, and an optical separator connected to the optical separator. and an optical coupler (beam combiner) connected to the optical complex amplitude modulator.
- a signal based on the modal dispersion compensation information (in this example, the signal from the inverse matrix calculator) is input to the optical complex amplitude modulator, and appropriate modulation is performed.
- Each step for modal dispersion compensation will be described below.
- FIG. 4 is a flowchart for explaining each step of the mode division multiplexing transmission method. Each step of the mode division multiplexing transmission method will be described below.
- the mode multiplexing step (S201) is a step for obtaining a mode division multiplexed signal by mode-multiplexing an optical signal with a mode multiplexer.
- the propagation step (S202) is a step of propagating the mode division multiplexed signal through the multimode fiber.
- a mode division multiplexed signal obtained in the mode multiplexing process enters the transmission line.
- Each signal undergoes modal dispersion in the transmission path 3 . That is, H( ⁇ ) acts on each signal.
- H(w) which is the transfer function of MMF, is the frequency response
- This transmission path 3 (propagation path) is the transmission path 3 in the apparatus shown in FIG.
- the mode demultiplexing step (S203) is a step for obtaining a mode demultiplexed signal by mode demultiplexing the mode division multiplexed signal propagated through the multimode fiber by a mode demultiplexer. Each mode of the mode division multiplexed signal propagated through the multimode fiber is separated by a mode separator (mode separator).
- mode separator mode separator
- the modal dispersion compensation step (S204) is a step for performing modal dispersion compensation by subjecting the mode separation signal to optical processing based on the information for modal dispersion compensation.
- Mode division multiplexed signals are transmitted after modal dispersion compensation. In this way, a mode division multiplexed signal that has undergone modal dispersion compensation can be transmitted.
- Each mode (each element of H( ⁇ )A( ⁇ )) enters the modal dispersion compensator.
- the modal dispersion compensator shown in FIG. 3 first, after the spectroscope splits the light for each optical frequency, each mode is M-branched by the beam splitter.
- a diffraction grating, a prism, an arrayed waveguide diffraction grating (AWG), or the like can be used as the spectrometer.
- a complex amplitude modulator each element of H( ⁇ ) -1 found in the transfer function measurement unit is multiplied for the M ⁇ M signals that have been split and split, and then processed by the beam combiner. The signals are multiplexed. Thus H( ⁇ ) ⁇ 1 H( ⁇ )A( ⁇ ). Then H( ⁇ ) ⁇ 1 H( ⁇ ) is cancelled, and only A( ⁇ ) is obtained.
- a spatial light modulator, a lithium niobate electro-optic modulator (LN modulator), or the like can be used as the complex amplitude modulator.
- the original signal a(t) (a 1 (t), a 2 (t), ..., a M (t)) T becomes obtained and received by a receiver.
- the spectroscope and the complex amplitude modulator are not limited as long as they are capable of performing complex amplitude modulation in the optical frequency domain.
- FIG. 5 is a conceptual diagram showing another configuration example of the system for realizing the modal dispersion compensation method.
- the same number of probe lights as M are individually modulated into known signals such as pseudo-random codes by modulators. At this time, it is preferable to generate each signal so that there is no correlation.
- each modulated probe light is simultaneously made incident on the transmission line through each port of the mode multiplexer.
- Each probe light undergoes modal dispersion in the same manner as in the above mode, and H( ⁇ ) acts on it.
- Each probe light subjected to modal dispersion is separated into each mode by a mode separator and then measured by an optical complex amplitude measuring device.
- a multiple-input multiple-output (MIMO) processing unit consisting of a butterfly-type finite impulse response (FIR) filter with M inputs and M outputs. be done.
- the coefficient of the FIR filter is determined by the code determination circuit so that the output of the FIR filter and the original signal match.
- the determined FIR filter coefficients are the impulse responses in each mode. Therefore, H( ⁇ ) can be obtained by Fourier transforming the coefficients of the FIR filter.
- the inverse matrix H( ⁇ ) ⁇ 1 that is the inverse matrix of H( ⁇ ) can be obtained by the inverse matrix calculator.
- the light source and modulator can be shared with those used in the modal dispersion compensation process.
- the modal dispersion compensation process has the same function as the system shown in FIG.
- MIMO digital multiple-input multiple-output
- the present invention performs modal dispersion compensation in the optical frequency domain, making it possible to handle higher-speed signals.
- the amount of modal dispersion that can be compensated in this method largely depends on the measurement resolution of the optical spectrum in the transfer function measurement section, the resolution of the spectroscopic device in the modal dispersion compensation section, and the number of complex amplitude modulators. Therefore, by constructing a system using members with good performance in these parameters, it is possible to deal with a transmission line with a large amount of modal dispersion.
- FIG. 6 is a conceptual diagram showing an example of use of the present invention.
- the present invention can be used for signal compensation of optical submarine cables and terrestrial optical fiber transmission lines using multi-mode fibers, fu-mode fibers, and coupled multi-core fibers having a plurality of propagation modes.
- chromatic dispersion which is synonymous with modal dispersion when the number of modes is one, can also be compensated, it can be applied to optical fiber transmission lines using conventional single-mode fibers.
- the present invention can also be applied to optical networks. As mentioned above, in optical networks using optical fibers, paths are switched as they are for optical signals. Power became a problem. As shown in FIG. 6, by applying the present invention, MIMO processing by digital processing becomes unnecessary and a mode selective optical switch for MMF, FMF and coupled multi-core fibers can be realized.
- FIG. 7 shows the overall analysis model in the embodiment
- FIG. 8 shows the analysis model of the transmission line in the embodiment.
- Table 1 shows analysis parameters.
- the transmission line was modeled using the split-step method as shown in Fig. 8, assuming a 3-mode fiber with 3 propagation modes.
- a 25 GBaud polarization multiplexed 16-level quadrature amplitude modulation (DP-16QAM) pseudo-random code (PRBS) signal was used as the signal. Therefore, the number of propagation modes is 2 modes of polarization ⁇ 3 modes of space, resulting in 6 modes.
- the number of propagation modes and modulation format are not limited.
- the transmission line is assumed to be a combination of two fibers having a negative inter-mode group delay time difference and one fiber having a positive inter-mode group delay time difference.
- FIG. 9 shows the constellation of the received signal.
- This invention can be used in the information and communications industry.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
【解決課題】 高速な信号に対応し,モード分散量が大きい伝送路に対応でき,モード分散補償のための計算時間および消費電力が少なくモード分散を補償するための光学的処理条件を得る。 【解決手段】 マルチモードファイバを用いたモード分割多重伝送におけるモード分散を補償するための光学的処理条件を得るためのモード分散補償用情報の取得方法であって, モード分割多重伝送はM番目(Mは整数)までのモードを含み,モード分割多重伝送の1番目のモードからM番目のモードのそれぞれについて,モード合波器から光プローブ信号を送信し,マルチモードファイバを伝搬させる光伝搬工程と,マルチモードファイバを伝搬した光プローブ信号の複素振幅の周波数応答を測定する周波数応答測定工程と,1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答を用いて,モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差を含むモード分散補償用情報を取得するモード分散補償用情報取得工程と,を含む方法。
Description
この発明はモード分散補償に用いられる情報を取得する方法や,その方法を実現するための装置などに関する。
モード分割多重伝送(MDM)は,マルチモードファイバ(MMF)中の複数の伝搬モードに個別の信号を変調し多重化することで,光ファイバ一芯あたりの伝送容量を拡大することが可能である。MMFの各伝搬モードは,光の空間的な電界分布において互いに直交しているが,MMFの製造時に生じる屈折率分布の空間的な摂動や敷設時の微小な曲げなどによって伝送中に結合してしまう。また,各伝搬モードは,伝搬定数が異なるため群遅延時間や伝送損失の差が生じる。このようなモード間結合,群遅延差,および損失差などは,まとめてモード分散と呼ばれ,信号の伝送品質を劣化させる要因となる。劣化した信号は,受信後に多入力多出力(MIMO)処理を施すことで補償することが可能である。しかし,MIMO処理における計算量はモード数,信号の変調数,及び伝送距離が大きくなるに従って増加する。
また,現在の光ファイバによるネットワーク網では,異なる複数の波長を多重する波長分割多重伝送が行われており,各波長を光パスとしてルーティングが行われている。したがって,モード分割多重伝送が光ネットワーク網に導入された場合,各伝送モードを光パスとしてルーティングを行うことが考えられる。しかし,前述の通りモード分散が生じるため,光スイッチがある各地点のノードごとにMIMO処理が必要となり,消費電力や計算による遅延から現実的ではない。このことから,MMF用の光スイッチの検討がほとんどなされていないのが現状である。
MIMO処理なしにモード分散を補償しうる技術として,全光MIMO処理(下記非特許文献1)や光位相共役(OPC)技術を用いた波面補償(下記特許文献1:特許第6202499号公報)が提案されている。一般に,モード結合はユニタリ行列Uで表される。光集積任意ユニタリデバイスを用いる全光MIMO処理では,MMFを伝搬しモード結合が生じた光信号に対して,光集積任意ユニタリデバイスを用いてU-1の変換を行うことでモード結合を補償する。光集積任意ユニタリデバイスとしては,マッハツェンダー干渉系と位相シフタを組み合わせる方式や多モード干渉計と位相シフタを組み合わせる方式のデバイスが提案されている。どちらも,光波平面回路に実装され,位相シフタに与える電圧を制御することでモード分散を補償することができる。
一方で,OPC技術を用いた波面補償では,MMFを受信端から送信端へと伝搬した光信号の波面をイメージセンサによる波面センサを用いて画像として計算機内に取得したのちに,空間光変調器(SLM)を用いて送信したい信号光の波面を取得した波面の符号反転された波面に変調する。この操作により位相共役な信号光が生成され,送信端から受信端へ逆方向に伝搬することでMMFによるモード結合が補償される。これらの従来手法では,光信号を電気信号に変化することなくモード結合を補償できる。
A. Annoni, E. Guglielmi, M. Carminati1, G. Ferrari1, M. Sampietro1, D. A. B. Miller, A. Melloni, and F. Morichetti, "Unscrambling light - automatically undoing strong mixing between modes," Light Sci. Appl. 6, e17110 (2017).
従来技術では,モード分割多重伝送におけるモード分散補償のための計算時間および消費電力がかかる。
また,従来の光MIMO処理は光時間領域でモード分散補償を行うので,高速な信号に対応すること容易ではない。
また,従来の光MIMO処理では,モード分散量が大きい伝送路に対応することが容易ではない。
この発明は,例えば,上記の課題のうちいずれか一つ以上を解決することを目的とする。
また,従来の光MIMO処理は光時間領域でモード分散補償を行うので,高速な信号に対応すること容易ではない。
また,従来の光MIMO処理では,モード分散量が大きい伝送路に対応することが容易ではない。
この発明は,例えば,上記の課題のうちいずれか一つ以上を解決することを目的とする。
ある発明は,モード分割多重伝送における各モードの複素振幅の周波数応答を測定することで,モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差を含むモード分散補償に用いられる情報を得ることができるという知見に基づく。
ある発明は,マルチモードファイバを用いたモード分割多重伝送におけるモード分散を補償するための光学的処理条件を得るためのモード分散補償用情報の取得方法に関する。 説明のため,モード分割多重伝送が,1番目からM番目(Mは整数)までのモードを含むとする。
すると,この方法は,光伝搬工程と,周波数応答測定工程と,モード分散補償用情報取得工程と,を含む。
光伝搬工程は,モード分割多重伝送の1番目のモードからM番目のモードのそれぞれについて,モード合波器から光プローブ信号を送信し,マルチモードファイバを伝搬させるための工程である。
周波数応答測定工程は,マルチモードファイバを伝搬した光プローブ信号の複素振幅の周波数応答(1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答)を測定するための工程である。
モード分散補償用情報取得工程は,1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答を用いて,モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差を含むモード分散補償用情報を取得するための工程である。
この工程は,1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答をM×M行列にまとめた周波数応答行列Hを得る工程と,
周波数応答行列Hを特異値分解し,モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差の関数を対角行列の要素として含む行列Λを得る工程と,
を含むものが好ましい。
すると,この方法は,光伝搬工程と,周波数応答測定工程と,モード分散補償用情報取得工程と,を含む。
光伝搬工程は,モード分割多重伝送の1番目のモードからM番目のモードのそれぞれについて,モード合波器から光プローブ信号を送信し,マルチモードファイバを伝搬させるための工程である。
周波数応答測定工程は,マルチモードファイバを伝搬した光プローブ信号の複素振幅の周波数応答(1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答)を測定するための工程である。
モード分散補償用情報取得工程は,1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答を用いて,モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差を含むモード分散補償用情報を取得するための工程である。
この工程は,1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答をM×M行列にまとめた周波数応答行列Hを得る工程と,
周波数応答行列Hを特異値分解し,モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差の関数を対角行列の要素として含む行列Λを得る工程と,
を含むものが好ましい。
次の発明は,上記の方法により得られたモード分散補償用情報を用いたマルチモードファイバを用いたモード分割多重伝送方法に関する。
この方法は,モード多重工程と,伝搬工程と,モード分離工程と,モード分散補償工程とを含む。
モード多重工程は,光信号をモード合波器でモード多重してモード分割多重信号を得るための工程である。
伝搬工程は,モード分割多重信号がマルチモードファイバを伝搬する工程である。
モード分離工程は,マルチモードファイバを伝搬したモード分割多重信号をモード分離器によりモード分離してモード分離信号を得るための工程である。
モード分散補償工程は,モード分離信号に対し,モード分散補償用情報に基づく光学的処理を施し,モード分散補償を行うための工程である。
この方法は,モード多重工程と,伝搬工程と,モード分離工程と,モード分散補償工程とを含む。
モード多重工程は,光信号をモード合波器でモード多重してモード分割多重信号を得るための工程である。
伝搬工程は,モード分割多重信号がマルチモードファイバを伝搬する工程である。
モード分離工程は,マルチモードファイバを伝搬したモード分割多重信号をモード分離器によりモード分離してモード分離信号を得るための工程である。
モード分散補償工程は,モード分離信号に対し,モード分散補償用情報に基づく光学的処理を施し,モード分散補償を行うための工程である。
次の発明は,マルチモードファイバを用いたモード分割多重伝送におけるモード分散を補償するための光学的処理条件を得るためのモード分散補償用情報の取得装置1に関する。 この装置1は,伝送路3と,周波数応答測定部5と,モード分散補償用情報取得部7とを有する。この装置1は,モード分割多重伝送システムに利用されうる。このシステムは,伝搬部とモード分離部とモード分散補償部とを有する。これらの装置及びシステムは,上記した各方法を実現するためのものである。
この発明では,例えば,伝送路のモードごとの周波数応答である伝達関数Hを予め求め,モード分散によって劣化した信号に対して光周波数領域において伝達関数の逆行列H-1を作用させることでモード分散を補償することができる。従って,この発明によれば,デジタルMIMO処理によるモード分散補償が不要となり,計算時間および消費電力が大幅に削減できる。
また,従来の光MIMO処理は光時間領域でモード分散補償を行う。一方,本発明は,光周波数領域でモード分散補償を行うため,より高速な信号に対応することが可能となる。
また,この発明による補償可能なモード分散量は,伝達関数測定部における光スペクトルの測定分解能およびモード分散補償部における分光装置の分解能と複素振幅変調器の数に大きく依存する。従って,これらのパラメータの性能が良い部材を用いてシステムを構成することでモード分散量が大きい伝送路に対応することが可能である。
また,従来の光MIMO処理は光時間領域でモード分散補償を行う。一方,本発明は,光周波数領域でモード分散補償を行うため,より高速な信号に対応することが可能となる。
また,この発明による補償可能なモード分散量は,伝達関数測定部における光スペクトルの測定分解能およびモード分散補償部における分光装置の分解能と複素振幅変調器の数に大きく依存する。従って,これらのパラメータの性能が良い部材を用いてシステムを構成することでモード分散量が大きい伝送路に対応することが可能である。
以下,図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は,以下に説明する形態に限定されるものではなく,以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。
モード分散補償用情報取得
図1は,モード分散補償方法を実現するためのシステムの構成例を示す概念図である。図1に示されるように,このシステムは,各モードに相当する複数の光源と,各光源からの光に変調を与えるそれぞれの光源に対応した複数の変調器と,複数の変調器に変調信号を与える信号生成部を有する。さらに,変調器により適宜変調が施された複数の光信号のそれぞれと対応するプローブ光とを号波する。複数の合波部が存在する。光源からの複数の光と対応するプローブ光との合波光は,モード合波器にて合波され,モード分割多重信号が得られる。モード分割多重信号は,伝送路を介して,モード分離器に伝えられる。モード分離器でモード分離された各光信号について,それに対応した光複素振幅測定器で,光複素振幅を測定する。測定した結果は,演算処理され,伝送路の伝達関数が求められる。図1の例では,逆行列計算部により,モード分散補償を行うための情報が求められる。モード分散補償部では,得られたモード分散補償を行うための情報に基づいて,各モード分離光に対しモード補償を行う。モード補償を行った各光を受信器で受信する。なお,モード分散補償方法を実現するためのシステムでは,モード補償を行うための情報を求め,求めた情報に基づいて,モード補償を行ったうえで,モード分割多重信号を送信する。
図1は,モード分散補償方法を実現するためのシステムの構成例を示す概念図である。図1に示されるように,このシステムは,各モードに相当する複数の光源と,各光源からの光に変調を与えるそれぞれの光源に対応した複数の変調器と,複数の変調器に変調信号を与える信号生成部を有する。さらに,変調器により適宜変調が施された複数の光信号のそれぞれと対応するプローブ光とを号波する。複数の合波部が存在する。光源からの複数の光と対応するプローブ光との合波光は,モード合波器にて合波され,モード分割多重信号が得られる。モード分割多重信号は,伝送路を介して,モード分離器に伝えられる。モード分離器でモード分離された各光信号について,それに対応した光複素振幅測定器で,光複素振幅を測定する。測定した結果は,演算処理され,伝送路の伝達関数が求められる。図1の例では,逆行列計算部により,モード分散補償を行うための情報が求められる。モード分散補償部では,得られたモード分散補償を行うための情報に基づいて,各モード分離光に対しモード補償を行う。モード補償を行った各光を受信器で受信する。なお,モード分散補償方法を実現するためのシステムでは,モード補償を行うための情報を求め,求めた情報に基づいて,モード補償を行ったうえで,モード分割多重信号を送信する。
図2は,モード分散補償用情報の取得方法の各工程を説明するためのフローチャートである。以下,モード分散補償用情報の取得するための各工程について説明する。
光伝搬工程
光伝搬工程(S101)は,モード分割多重伝送の1番目のモードからM番目のモードのそれぞれについて,モード合波器から光プローブ信号を送信し,マルチモードファイバを伝搬させるための工程である。この工程では,光源からプローブ光をモード合波器のi番目のポートを介してM個の伝搬モードを有する伝送路3へと入射させる。すなわち,伝送路3内にi番目の空間モードが選択的に励振される。
光源には単一パルス光源,スーパーコンティニウム光源などのコヒーレントな高帯域光源,波長掃引レーザ光源などを用いることができる。伝送路3は,マルチモードファイバ(MMF)である。マルチモードファイバ(MMF)には,伝搬モード数を抑えた数モードファイバ(FMF),及び結合型マルチコアファイバを含む。伝送路3内ではモード分散によって,i番目のモードとして選択的に励振されたプローブ光は各モードへとエネルギーが遷移し,それらのモードごとに異なる群遅延と損失を受ける。
光伝搬工程(S101)は,モード分割多重伝送の1番目のモードからM番目のモードのそれぞれについて,モード合波器から光プローブ信号を送信し,マルチモードファイバを伝搬させるための工程である。この工程では,光源からプローブ光をモード合波器のi番目のポートを介してM個の伝搬モードを有する伝送路3へと入射させる。すなわち,伝送路3内にi番目の空間モードが選択的に励振される。
光源には単一パルス光源,スーパーコンティニウム光源などのコヒーレントな高帯域光源,波長掃引レーザ光源などを用いることができる。伝送路3は,マルチモードファイバ(MMF)である。マルチモードファイバ(MMF)には,伝搬モード数を抑えた数モードファイバ(FMF),及び結合型マルチコアファイバを含む。伝送路3内ではモード分散によって,i番目のモードとして選択的に励振されたプローブ光は各モードへとエネルギーが遷移し,それらのモードごとに異なる群遅延と損失を受ける。
周波数応答測定
周波数応答測定工程(S102)は,マルチモードファイバを伝搬した光プローブ信号の複素振幅の周波数応答(1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答)を測定するための工程である。
マルチモードファイバを伝搬した光プローブ信号を,モード分離器を用いて各モードへと分離する。そして,モード分散を受けたプローブ光の強度および位相を含む複素振幅を,モード分離器を介して各モードへと分離された状態で光複素振幅測定装置において測定する。この時,光複素振幅測定装置として,コヒーレントレシーバや光スペクトラムアナライザを用いることができる。
周波数応答測定工程(S102)は,マルチモードファイバを伝搬した光プローブ信号の複素振幅の周波数応答(1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答)を測定するための工程である。
マルチモードファイバを伝搬した光プローブ信号を,モード分離器を用いて各モードへと分離する。そして,モード分散を受けたプローブ光の強度および位相を含む複素振幅を,モード分離器を介して各モードへと分離された状態で光複素振幅測定装置において測定する。この時,光複素振幅測定装置として,コヒーレントレシーバや光スペクトラムアナライザを用いることができる。
モード分散補償用情報取得工程
モード分散補償用情報取得工程(S103)は,1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答を用いて,モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差を含むモード分散補償用情報を取得するための工程である。この工程は,1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答をM×M行列にまとめた周波数応答行列Hを得る工程と,周波数応答行列Hを特異値分解し,モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差の関数を対角行列の要素として含む行列Λを得る工程と,を含むものが好ましい。
モード分散補償用情報取得工程(S103)は,1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答を用いて,モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差を含むモード分散補償用情報を取得するための工程である。この工程は,1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答をM×M行列にまとめた周波数応答行列Hを得る工程と,周波数応答行列Hを特異値分解し,モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差の関数を対角行列の要素として含む行列Λを得る工程と,を含むものが好ましい。
光複素振幅測定装置として,コヒーレントレシーバを用いる場合は,測定されるのは伝送路にi番目のモードに光信号(例えばパルス信号)を入射した際の各モードにおけるインパルス応答である。このため,光バンドパスフィルタなどを用いて分光することによる光学的なフーリエ変換またはデジタル的なフーリエ変換を施すことで周波数応答h11(w), h21(w),…,hM1(w)が得られる。
一方で,光複素振幅測定装置として,光スペクトラムアナライザを用いる場合はフーリエ変換なしに周波数応答が得られる。M番目のモードまで同様の操作を行うことで,hMMまでのMxM個の周波数応答が得られる。これら全ての周波数応答をMxM行列にまとめると,式(1)で示されるMMFの伝達関数が得られる。
一方で,光複素振幅測定装置として,光スペクトラムアナライザを用いる場合はフーリエ変換なしに周波数応答が得られる。M番目のモードまで同様の操作を行うことで,hMMまでのMxM個の周波数応答が得られる。これら全ての周波数応答をMxM行列にまとめると,式(1)で示されるMMFの伝達関数が得られる。
また,伝達関数H(w)を特異値分解すると,以下の式(2)が得られる。
ここで,ωは角周波数,U, Vはそれぞれ入力および出力における各モードの結合効率,α1(ω), α2(ω), …, αM(ω) は各モードの損失,β1(ω), β2(ω), …, βM(ω) は各モードの伝搬定数,Lは伝送路のファイバ長である。また,U, Vはランダムなユニタリ行列である。H(ω)の特異値である式(2)右辺の中央の対角行列がモード間の群遅延差および損失差を表している。最後に,逆行列計算部によってH(ω)の逆行列であるH(ω)-1を求める。前述した従来技術では,このH(ω)の特異値を含めた補償をしないため,モード間群遅延差および損失差の補償ができない問題が生じた。本形態は一例であり,光源や光複素振幅測定装置は伝送路の周波数応答が得られるものであれば形態は限定されない。
モード分散補償
図3は,モード分散補償部の構成の例を示す概念図である。この例は,図1に示す装置におけるモード分散補償部に相当する。図3に示すように,このモード分散補償部は,モード分離器と接続された分光器と,各文光器と接続された光分離器(例:ビームスプリッタ)と,光分離器と接続された光複素振幅変調器と,光複素振幅変調器と接続された光結合器(ビームコンバイナ)とを有する。光複素振幅変調器には,モード分散補償用情報に基づく信号(この例では,逆行列計算部からの信号)が入力され,適切な変調が施される。以下モード分散補償を行うための各工程について説明する。
図3は,モード分散補償部の構成の例を示す概念図である。この例は,図1に示す装置におけるモード分散補償部に相当する。図3に示すように,このモード分散補償部は,モード分離器と接続された分光器と,各文光器と接続された光分離器(例:ビームスプリッタ)と,光分離器と接続された光複素振幅変調器と,光複素振幅変調器と接続された光結合器(ビームコンバイナ)とを有する。光複素振幅変調器には,モード分散補償用情報に基づく信号(この例では,逆行列計算部からの信号)が入力され,適切な変調が施される。以下モード分散補償を行うための各工程について説明する。
図4は,モード分割多重伝送方法の各工程を説明するためのフローチャートである。以下,モード分割多重伝送方法の各工程を説明する。
モード多重工程
モード多重工程(S201)は,光信号をモード合波器でモード多重してモード分割多重信号を得るための工程である。光源からの光を変調器によって実際に伝送したい信号a(t) = (a1(t), a2(t), …, aM(t))Tに変調し,モード合波器によってモード多重してモード分割多重信号を得る。
モード多重工程(S201)は,光信号をモード合波器でモード多重してモード分割多重信号を得るための工程である。光源からの光を変調器によって実際に伝送したい信号a(t) = (a1(t), a2(t), …, aM(t))Tに変調し,モード合波器によってモード多重してモード分割多重信号を得る。
伝搬工程
伝搬工程(S202)は,モード分割多重信号がマルチモードファイバを伝搬する工程である。モード多重工程で得られたモード分割多重信号が伝送路に入射する。伝送路3中では,各信号がモード分散を受ける。すなわち,各信号にH(ω)が作用する。この時,MMFの伝達関数であるH(w)は周波数応答であるので,各信号がフーリエ変換されたスペクトルA(ω) = (A1(ω), A2(ω), …, AM(ω))Tとの積H(ω)A(ω)となる。この伝送路3(伝搬路)は,図1に示す装置における伝送路3である。
伝搬工程(S202)は,モード分割多重信号がマルチモードファイバを伝搬する工程である。モード多重工程で得られたモード分割多重信号が伝送路に入射する。伝送路3中では,各信号がモード分散を受ける。すなわち,各信号にH(ω)が作用する。この時,MMFの伝達関数であるH(w)は周波数応答であるので,各信号がフーリエ変換されたスペクトルA(ω) = (A1(ω), A2(ω), …, AM(ω))Tとの積H(ω)A(ω)となる。この伝送路3(伝搬路)は,図1に示す装置における伝送路3である。
モード分離工程
モード分離工程(S203)は,マルチモードファイバを伝搬したモード分割多重信号をモード分離器によりモード分離してモード分離信号を得るための工程である。マルチモードファイバを伝搬したモード分割多重信号は,モード分離器(モード分離部)によって各モードが分離される。
モード分離工程(S203)は,マルチモードファイバを伝搬したモード分割多重信号をモード分離器によりモード分離してモード分離信号を得るための工程である。マルチモードファイバを伝搬したモード分割多重信号は,モード分離器(モード分離部)によって各モードが分離される。
モード分散補償工程
モード分散補償工程(S204)は,モード分離信号に対し,モード分散補償用情報に基づく光学的処理を施し,モード分散補償を行うための工程である。モード分散補償を行った後にモード分割多重信号を伝送する。このようにして,モード分散補償を行ったモード分割多重信号を伝送できる。各モード(H(ω)A(ω)の各要素)はそれぞれモード分散補償部に入射する。図3に示すモード分散補償部では,まず,分光器によって光周波数ごとに分光されたのちに,ビームスプリッタによって各モードがそれぞれM分岐される。分光器としては,回折格子,プリズム,アレイ導波路回折格子(AWG)などを使用することができる。分光・分岐されたM×M個の信号に対して,複素振幅変調器を用いて,伝達関数測定部で求めたH(ω)-1の各要素を積算されたのち,ビームコンバイナによって対応する信号同士が合波される。このようにしてH(ω)-1H(ω)A(ω)となる。そして,H(ω)-1H(ω)が相殺され,A(ω)だけが得られる。複素振幅変調器として,空間光変調器やニオブ酸リチウム電気光学変調器(LN変調器)などを用いることができる。その後,再度分光器を通ることで各光周波数が足し合わされることによって,元の信号a(t) = (a1(t), a2(t), …, aM(t))Tが得られ受信器によって受信される。本形態は一例であり,分光器や複素振幅変調器は光周波数領域で複素振幅変調が可能であるものであれば形態は限定されない。
モード分散補償工程(S204)は,モード分離信号に対し,モード分散補償用情報に基づく光学的処理を施し,モード分散補償を行うための工程である。モード分散補償を行った後にモード分割多重信号を伝送する。このようにして,モード分散補償を行ったモード分割多重信号を伝送できる。各モード(H(ω)A(ω)の各要素)はそれぞれモード分散補償部に入射する。図3に示すモード分散補償部では,まず,分光器によって光周波数ごとに分光されたのちに,ビームスプリッタによって各モードがそれぞれM分岐される。分光器としては,回折格子,プリズム,アレイ導波路回折格子(AWG)などを使用することができる。分光・分岐されたM×M個の信号に対して,複素振幅変調器を用いて,伝達関数測定部で求めたH(ω)-1の各要素を積算されたのち,ビームコンバイナによって対応する信号同士が合波される。このようにしてH(ω)-1H(ω)A(ω)となる。そして,H(ω)-1H(ω)が相殺され,A(ω)だけが得られる。複素振幅変調器として,空間光変調器やニオブ酸リチウム電気光学変調器(LN変調器)などを用いることができる。その後,再度分光器を通ることで各光周波数が足し合わされることによって,元の信号a(t) = (a1(t), a2(t), …, aM(t))Tが得られ受信器によって受信される。本形態は一例であり,分光器や複素振幅変調器は光周波数領域で複素振幅変調が可能であるものであれば形態は限定されない。
別の構成例
図5は,モード分散補償方法を実現するためのシステムの別の構成例を示す概念図である。図5に示す例では,Mと同数のプローブ光を変調器によって個別に擬似ランダム符号などの既知の信号に変調する。この時,それぞれの信号は相関が無いように生成することが好ましい。そして,変調された各プローブ光をモード合波器の各ポートを介して同時に伝送路に入射させる。各プローブ光は上記の形態と同様にモード分散を受けてH(ω)が作用する。そして,モード分散を受けた各プローブ光はモード分離器によって各モードに分離された後にそれぞれ光複素振幅測定装置によって測定される。そして,デジタル信号に変換され,M個の入力とM個の出力を持つバタフライ型の有限インパルス応答(FIR)フィルタで構成される多入力多出力(MIMO)処理部によってモード分散がデジタル的に補償される。そして,符号判定回路によってFIRフィルタの出力と元の信号とが一致するようにFIRフィルタの係数を決定する。決定されたFIRフィルタの係数は各モードにおけるインパルス応答である。したがって,FIRフィルタの係数をフーリエ変換することでH(ω)が得られる。この形態においても逆行列計算部によってH(ω)の逆行列であるH(ω)-1を求めることができる。この形態の場合,光源と変調器をモード分散補償工程で用いるものと共用することができる。また,この形態においても,モード分散補償工程は図1に示すシステムと同様に構成される同一の機能を有する。
図5は,モード分散補償方法を実現するためのシステムの別の構成例を示す概念図である。図5に示す例では,Mと同数のプローブ光を変調器によって個別に擬似ランダム符号などの既知の信号に変調する。この時,それぞれの信号は相関が無いように生成することが好ましい。そして,変調された各プローブ光をモード合波器の各ポートを介して同時に伝送路に入射させる。各プローブ光は上記の形態と同様にモード分散を受けてH(ω)が作用する。そして,モード分散を受けた各プローブ光はモード分離器によって各モードに分離された後にそれぞれ光複素振幅測定装置によって測定される。そして,デジタル信号に変換され,M個の入力とM個の出力を持つバタフライ型の有限インパルス応答(FIR)フィルタで構成される多入力多出力(MIMO)処理部によってモード分散がデジタル的に補償される。そして,符号判定回路によってFIRフィルタの出力と元の信号とが一致するようにFIRフィルタの係数を決定する。決定されたFIRフィルタの係数は各モードにおけるインパルス応答である。したがって,FIRフィルタの係数をフーリエ変換することでH(ω)が得られる。この形態においても逆行列計算部によってH(ω)の逆行列であるH(ω)-1を求めることができる。この形態の場合,光源と変調器をモード分散補償工程で用いるものと共用することができる。また,この形態においても,モード分散補償工程は図1に示すシステムと同様に構成される同一の機能を有する。
伝送路のモードごとの周波数応答である伝達関数H(ω)を予め求め,モード分散によって劣化した信号に対して光周波数領域において伝達関数の逆行列H(ω)-1を作用させることでモード分散を補償する。従って,デジタル多入力多出力(MIMO)処理によるモード分散補償が不要となり,計算時間および消費電力が大幅に削減できる。また,従来の光MIMO処理は光時間領域でモード分散補償を行うが,本発明は光周波数領域でモード分散補償を行うため,より高速な信号に対応することが可能となる。また,本手法における補償可能なモード分散量は,伝達関数測定部における光スペクトルの測定分解能およびモード分散補償部における分光装置の分解能と複素振幅変調器の数に大きく依存する。従って,これらのパラメータの性能が良い部材を用いてシステムを構成することでモード分散量が大きい伝送路に対応することが可能である。
利用例
図6は,この発明の利用例を示す概念図である。上記の通り,本発明は複数の伝搬モードを有するマルチモードファイバ,フューモードファイバ,結合型マルチコアファイバを用いた光海底ケーブルや地上系の光ファイバ伝送路の信号補償に用いることが可能である。また,モード数を一つとした場合のモード分散と同義である波長分散も補償可能であるため,従来のシングルモードファイバによる光ファイバ伝送路にも適用が可能である。さらに,この発明は,光ネットワークにも応用が可能である。前述したように,光ファイバによる光ネットワークは光パスによって光信号のまま経路が切り替わるため,従来のシステムでは,デジタル信号への変換が必須なMIMO処理は処理時間による遅延や光電変換によるロス,消費電力が問題となった。図6に示されるように,本発明を適用することで,デジタル処理によるMIMO処理が不要となりMMF,FMFおよび結合型マルチコアファイバ用のモード選択光スイッチが実現できる。
図6は,この発明の利用例を示す概念図である。上記の通り,本発明は複数の伝搬モードを有するマルチモードファイバ,フューモードファイバ,結合型マルチコアファイバを用いた光海底ケーブルや地上系の光ファイバ伝送路の信号補償に用いることが可能である。また,モード数を一つとした場合のモード分散と同義である波長分散も補償可能であるため,従来のシングルモードファイバによる光ファイバ伝送路にも適用が可能である。さらに,この発明は,光ネットワークにも応用が可能である。前述したように,光ファイバによる光ネットワークは光パスによって光信号のまま経路が切り替わるため,従来のシステムでは,デジタル信号への変換が必須なMIMO処理は処理時間による遅延や光電変換によるロス,消費電力が問題となった。図6に示されるように,本発明を適用することで,デジタル処理によるMIMO処理が不要となりMMF,FMFおよび結合型マルチコアファイバ用のモード選択光スイッチが実現できる。
以下では,形態1について数値解析によって本発明の効果を示す。図7に実施例における全体の解析モデル,図8に実施例における伝送路の解析モデルを示す。表1に解析パラメータを示す。
伝送路は,3つの伝搬モードを有する3モードファイバを仮定し,図8に示すようにスプリットステップ法を用いてモデル化した。また,信号は25GBaud 偏波多重16値直交振幅変調(DP-16QAM)の疑似ランダム符号(PRBS)信号を用いた。したがって,伝搬モード数は偏波2モード×空間3モードで6モードとなる。ただし,本発明において,伝搬モード数および変調フォーマットは限定されない。また,伝送路はモード分散をある程度低減するため負のモード間群遅延時間差を持つファイバ2つと正のモード間群遅延時間差を持つファイバ1つを組み合わせたものを想定した。図9に受信した信号のコンステレーションを示す。図9より,本発明を適応することでモード分散が補償され,信号のコンステレーション分布が明瞭に識別できることがわかる。また,本パラメータにおいて受信ビットのエラーはなかった。以上の結果から,本発明がモード結合,モード間群遅延時間差,モード間損失差を含むモード分散を補償可能であることを確認した。
この発明は,情報通信産業において利用されうる。
1 モード分散補償用情報の取得装置
3 伝送路
5 周波数応答測定部
7 モード分散補償用情報取得部
3 伝送路
5 周波数応答測定部
7 モード分散補償用情報取得部
Claims (5)
- マルチモードファイバを用いたモード分割多重伝送におけるモード分散を補償するための光学的処理条件を得るためのモード分散補償用情報の取得方法であって,
前記モード分割多重伝送はM番目(Mは整数)までのモードを含み,
前記モード分割多重伝送の1番目のモードからM番目のモードのそれぞれについて,
モード合波器から光プローブ信号を送信し,前記マルチモードファイバを伝搬させる光伝搬工程と,
前記マルチモードファイバを伝搬した前記光プローブ信号の複素振幅の周波数応答を測定する周波数応答測定工程と,
前記1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答を用いて,前記モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差を含むモード分散補償用情報を取得するモード分散補償用情報取得工程と,を含む
方法。 - 請求項1に記載の方法であって,前記モード分散補償用情報取得工程は,
前記1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答をM×M行列にまとめた周波数応答行列Hを得る工程と,
前記周波数応答行列Hを特異値分解し,前記モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差の関数を対角行列の要素として含む行列Λを得る工程と,
を含む,方法。 - 請求項1に記載の方法により得られたモード分散補償用情報を用いたマルチモードファイバを用いたモード分割多重伝送方法であって,
光信号を前記モード合波器でモード多重してモード分割多重信号を得るモード多重工程と,
前記モード分割多重信号が前記マルチモードファイバを伝搬する伝搬工程と,
前記マルチモードファイバを伝搬した前記モード分割多重信号をモード分離器によりモード分離してモード分離信号を得るモード分離工程と,
前記モード分離信号に対し,前記モード分散補償用情報に基づく光学的処理を施し,モード分散補償を行う,モード分散補償工程と
を含む,方法。 - マルチモードファイバを用いたモード分割多重伝送におけるモード分散を補償するための光学的処理条件を得るためのモード分散補償用情報の取得装置(1)であって,
前記モード分割多重伝送はM番目(Mは整数)までのモードを含み,
前記モード分割多重伝送の1番目のモードからM番目のモードのそれぞれについて,
モード合波器から光プローブ信号を送信し,前記マルチモードファイバを伝搬させる伝送路(3)と,
前記マルチモードファイバを伝搬した前記光プローブ信号の複素振幅の周波数応答を測定する周波数応答測定部(5)と,
前記1番目のモードからM番目のモードの複素振幅の周波数応答を用いて,前記モード分割多重伝送におけるモード間の群遅延差及び損失差を含むモード分散補償用情報を取得するモード分散補償用情報取得部(7)と,を含む
装置。 - 請求項4に記載のモード分散補償用情報の取得装置(1)を含むモード分割多重伝送システムであって,
モード分離信号に対し,前記モード分散補償用情報に基づく光学的処理を施し,モード分散補償を行う,モード分散補償部(9)をさらに有するシステム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022-013280 | 2022-01-31 | ||
JP2022013280A JP2023111427A (ja) | 2022-01-31 | 2022-01-31 | モード分散補償用情報の取得方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023145297A1 true WO2023145297A1 (ja) | 2023-08-03 |
Family
ID=87471520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/046510 WO2023145297A1 (ja) | 2022-01-31 | 2022-12-16 | モード分散補償用情報の取得方法及び装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023111427A (ja) |
WO (1) | WO2023145297A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130236195A1 (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-12 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Optical feed-forward equalizer for mimo signal processing |
JP2015506125A (ja) * | 2011-11-28 | 2015-02-26 | アルカテル−ルーセント | 光mimo処理 |
JP2017156308A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 住友電気工業株式会社 | モード依存損失測定方法および測定装置 |
US20180234185A1 (en) * | 2015-06-26 | 2018-08-16 | Aston University | Mode division multiplexed passive optical network |
-
2022
- 2022-01-31 JP JP2022013280A patent/JP2023111427A/ja active Pending
- 2022-12-16 WO PCT/JP2022/046510 patent/WO2023145297A1/ja unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015506125A (ja) * | 2011-11-28 | 2015-02-26 | アルカテル−ルーセント | 光mimo処理 |
US20130236195A1 (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-12 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Optical feed-forward equalizer for mimo signal processing |
US20180234185A1 (en) * | 2015-06-26 | 2018-08-16 | Aston University | Mode division multiplexed passive optical network |
JP2017156308A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 住友電気工業株式会社 | モード依存損失測定方法および測定装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2023111427A (ja) | 2023-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6538787B1 (en) | Apparatus and method for polarization mode dispersion emulation and compensation | |
Carpenter et al. | Degenerate mode-group division multiplexing | |
CN108463958B (zh) | 用于空分复用系统的偏振不敏感自零差探测接收器 | |
EP0845175B1 (en) | Compensation of dispersion | |
US20230254041A1 (en) | Per-span optical fiber nonlinearity compensation using integrated photonic computing | |
JP5594192B2 (ja) | 光変調器 | |
US6748142B2 (en) | Integrated optical dual dispersion compensator for compensating both chromatic and polarization mode dispersion | |
US20080080869A1 (en) | Optical Signal Processing Device | |
KR100759785B1 (ko) | 광전송 방법 | |
Yan et al. | Practical solutions to polarization-mode-dispersion emulation and compensation | |
JP3935877B2 (ja) | 偏光モード分散補償のための補償器 | |
Van Weerdenburg et al. | Enhanced modal dispersion estimation enabled by chromatic dispersion compensation in optical vector network analysis | |
WO2023145297A1 (ja) | モード分散補償用情報の取得方法及び装置 | |
JP2016218173A (ja) | 位相共役光変換器及びそれを用いた光伝送システム | |
Campillo et al. | Phase performance of an eight-channel wavelength-division-multiplexed analog-delay line | |
JP4426605B2 (ja) | Wdmチャネル間クロストーク補償受信装置 | |
EP3433951A1 (en) | System and method for the transmission of optical signals | |
Moller | Filter synthesis for broad-band PMD compensation in WDM systems | |
Rademacher et al. | Intermodal nonlinear signal distortions in multi-span transmission with few-mode fibers | |
JP3932769B2 (ja) | 波長分散装置、波長分散方式および光伝送システム | |
Shahi et al. | A multi-core or multi-fiber WDM system | |
Hoshi et al. | Mitigation of intercore crosstalk impact with PPLN-based optical spectrum inversion | |
US20130084072A1 (en) | Optical reception apparatus and optical network system | |
US20030108263A1 (en) | Polarization multiplexed optical data modulator | |
JP4476169B2 (ja) | 偏波モード分散の補償方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22924147 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |