(57)【要約】      （修正有）【課題】群遅延広がり（ＧＤＳ）を低減した数モードマルチコア光ファイバを提供する。【解決手段】数モードマルチコア光ファイバは、ＧＤＳはモード間のランダム結合で低減できるが、同一コアでモード間のランダム結合を誘起させることは困難である。そこで、数モードマルチコア光ファイバは、隣接コア間でモード間のランダム結合を誘起させる。隣接コア間でのモード間のランダム結合は実効屈折率差Δｎｅｆｆとモード間結合係数κを調整することで促進できる。そして、κはコア間距離Λで調整でき、ΔｎｅｆｆはΛと曲げ半径Ｒｂ（主にＲｂ）で調整できる。つまり、数モードマルチコア光ファイバは、隣接コア間でモード間のランダム結合が誘起されるΔｎｅｆｆとκになるようにΛとＲｂを調整し、ＧＤＳ低減を図る。【選択図】図５
2020046623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれのコアが使用する波長領域で複数の伝搬モードを伝搬できる数モードマルチコア光ファイバであって、
曲げ半径Ｒｂと隣接する前記コアの間隔Λが、
隣接する前記コア間において、Ｌ次の伝搬モードとＬ＋１次の伝搬モードとの実効屈折率差Δｎｅｆｆ、及びＬ次の伝搬モードとＬ＋１次とのモード間結合係数κの関係が数Ｃ１の領域を満たす値であることを特徴とする数モードマルチコア光ファイバ。
【数Ｃ１】
2020046623.tif 000005
【請求項２】
前記Ｌ次の伝搬モードがＬＰ０１モード、前記Ｌ＋１次の伝搬モードがＬＰ１１モードであり、曲げ半径Ｒｂが２８０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の数モードマルチコア光ファイバ。
【請求項３】
前記コアの数が３であり、断面において三角格子状に前記コアが配列され、
前記コアの間隔Λが１８μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の数モードマルチコア光ファイバ。
【請求項４】
前記コアの数が４であり、断面において正方格子状に前記コアが配列され、
前記コアの間隔Λが１８μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の数モードマルチコア光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、それぞれのコアが複数の伝搬モードで光を伝搬するマルチコア光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムでは、光ファイバ中で発生する非線形効果やファイバヒューズにより伝送容量が制限される。これらの制限を緩和するために１本の光ファイバ中に複数のコアを有するマルチコアファイバを用いた並列伝送や、コア内に複数の伝搬モードが存在するマルチモードファイバを用いたモード多重伝送といった空間多重技術が検討されている（例えば、非特許文献１−３を参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｈ．  Ｔａｋａｒａ  ｅｔ  ａｌ．，  “１．０１−Ｐｂ／ｓ  （１２  ＳＤＭ／２２２  ＷＤＭ／４５６  Ｇｂ／ｓ）  Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ−ｍａｎａｇｅｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ９１．４−ｂ／ｓ／Ｈｚ  Ａｇｇｒｅｇａｔｅ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ”，  ｉｎ  ＥＣＯＣ２０１２，  ｐａｐｅｒ  Ｔｈ．３．Ｃ．１  （２０１２）
【非特許文献２】Ｔ．  Ｓａｋａｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｍｏｄｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｍａｎａｇｅｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌｉｎｅ  ｆｏｒ  ＷＤＭ−ＭＩＭＯ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉ−Ｓｔｅｐ  Ｉｎｄｅｘ  Ｆｉｂｅｒ”，  Ｊ．  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  ｖｏｌ．  ３０，  ｐｐ．  ２７８３−２７８７  （２０１２）．
【非特許文献３】Ｙ．  Ｓａｓａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｌａｒｇｅ−ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ−ａｒｅａ  ｕｎｃｏｕｐｌｅｄ  ｆｅｗ−ｍｏｄｅ  ｍｕｌｔｉ−ｃｏｒｅ  ｆｉｂｅｒ”，  ＥＣＯＣ２０１２，  ｐａｐｅｒ  Ｔｕ．１．Ｆ．３  （２０１２）．
【非特許文献４】Ｔ．  Ｏｈａｒａ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｏｖｅｒ−１０００−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｕｌｔｒａｄｅｎｓｅ  ＷＤＭ  ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＷｉｔｈ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅ”，  ＩＥＥＥ  Ｊ．  Ｌｉｇｈｔｗ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，  ｖｏｌ．  ２４，  ｐｐ．２３１１−２３１７  （２００６）
【非特許文献５】Ｔ．  Ｓａｋａｍｏｔｏ，  Ｔ．  Ｍｏｒｉ，  Ｍ．  Ｗａｄａ，  Ｔ．  Ｙａｍａｍｏｔｏ，  Ｆ．  Ｙａｍａｍｏｔｏ，  ａｎｄ  Ｋ．  Ｎａｋａｊｉｍａ，  “Ｆｉｂｅｒ  Ｔｗｉｓｔｉｎｇ−  ａｎｄ  Ｂｅｎｄｉｎｇ−Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ａｄｉａｂａｔｉｃ／Ｎｏｎａｄｉａｂａｔｉｃ  Ｓｕｐｅｒ−Ｍｏｄｅ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ  Ｆｉｂｅｒ”，  Ｊ．  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  ３４，  １２２８−１２３７  （２０１６）．
【非特許文献６】岡本著  光導波路の基礎、コロナ社  ＩＳＢＮ  ４−３３９−００６０２−５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マルチコアファイバを用いた伝送においては、コア間のクロストークが生じると信号品質が劣化するため、クロストークを抑圧するためにコア間を一定以上離さなければならない。一般には、光通信システムで十分な伝送品質を担保するためには、パワーペナルティを１ｄＢ以下にすることが望ましく、そのためには非特許文献１または４に記載の通りクロストークは−２６ｄＢ以下としなければならない。
【０００５】
一方で、ＭＩＭＯ技術を用いると受信端においてクロストークを補償することが可能であり、コア間距離を小さくし、クロストークが−２６ｄＢ以上であっても信号処理によりパワーペナルティを１ｄＢ未満とすることができ、空間利用効率を向上させることができる。しかしながら、ＭＩＭＯ技術を適用する場合、伝送路中で発生する複数の信号光間の群遅延差（ＤＭＤ）に起因する群遅延広がり（ＧＤＳ）が大きいと、伝送路のインパルス応答幅が大きくなり、信号処理の増大を招く。
【０００６】
各コアの構造が単一のモードを伝搬する構造であるシングルモードマルチコアファイバにおいては、非特許文献５に記載の通り、スーパーモード間でランダムな結合を誘起させるようコア構造及びコア間隔が調整された結合型シングルモードＭＣＦが検討されている。
【０００７】
一般に、同種コアシングルモードＭＣＦであっても、製造誤差により各コアの構造がわずかに異なり、各コアを伝搬するモードの群速度が異なることから、ＤＭＤは同種コア構造で設計しても０にはならないが、モード間でランダムな結合を誘起することで、ＧＤＳが距離の平方根に比例して大きくなるようになり、主に長距離伝送（１００ｋｍ以上）の伝送においては、ＧＤＳを大幅に低減することが可能である。
【０００８】
一方で、各コアで複数のモードが伝搬するよう設計された数モードＭＣＦは、限られた光ファイバ断面において多数の空間チャネルを実現することができ、高密度空間多重用ファイバとして期待されており、本ファイバ構造においてもモード間のランダムな結合を誘起する試みがなされている（例えば非特許文献６）。ただし、文献においては、各コアでＬＰ０１モードとＬＰ１１モードが伝搬するようコア構造が設計され、隣接コア間の同ＬＰモード間でランダムな結合が観測されているが、異なるＬＰモード間での結合は生じていない。ここで、非特許文献２に記載の通り、同一コアを伝搬する異なるＬＰモード間のＤＭＤは光ファイバの屈折率分布を制御することで低減することが可能であるが、精密な屈折率分布の制御が必要であり、製造誤差によりＤＭＤを０とすることは困難である。特に通信波長帯全域にわたってＤＭＤ＝０とすることは極めて困難である。
【０００９】
また、同一コア内の異なるＬＰモード間では一般的にランダムな結合を誘起する技術はこれまで報告されておらず、数モードＭＣＦにおけるＧＤＳは、距離に比例して大きくなり、長距離伝送においてはＧＤＳの増加に伴う信号処理負荷の増大が課題であった。
【００１０】
そこで、本発明は、ＧＤＳを低減した数モードマルチコア光ファイバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明に係る数モードマルチコア光ファイバは、コア構造及びコア間隔を適切に設計して、隣接コア間で同じＬＰモード間及び異なるＬＰモード間のランダムな結合を誘起することでファイバのインパルス応答幅を低減することとした。
【００１２】
具体的には、本発明に係る数モードマルチコア光ファイバは、それぞれのコアが使用する波長領域で複数の伝搬モードを伝搬できる数モードマルチコア光ファイバであって、
曲げ半径Ｒｂと隣接する前記コアの間隔Λが、
隣接する前記コア間において、Ｌ次の伝搬モードとＬ＋１次の伝搬モードとの実効屈折率差Δｎｅｆｆ、及びＬ次の伝搬モードとＬ＋１次とのモード間結合係数κの関係が数Ｃ１の領域を満たす値であることを特徴とする。
【数Ｃ１】
2020046623.tif 000003
【００１３】
ＧＤＳはモード間のランダム結合で低減できるが、同一コアでモード間のランダム結合を誘起させることは困難である。そこで、本数モードマルチコア光ファイバは、隣接コア間でモード間のランダム結合を誘起させる。隣接コア間でのモード間のランダム結合はΔｎｅｆｆとκを調整することで促進できる。そして、κはコア間距離Λで調整でき、Δｎｅｆｆはコア間距離Λと曲げ半径Ｒｂ（主にＲｂ）で調整できる。つまり、本数モードマルチコア光ファイバは、隣接コア間でモード間のランダム結合が誘起されるΔｎｅｆｆとκになるようにコア間距離Λと曲げ半径Ｒｂを調整し、ＧＤＳ低減を図る。従って、本発明は、ＧＤＳを低減した数モードマルチコア光ファイバを提供することができる。
【００１４】
例えば、本発明に係る数モードマルチコア光ファイバは、前記Ｌ次の伝搬モードがＬＰ０１モード、前記Ｌ＋１次の伝搬モードがＬＰ１１モードであり、曲げ半径Ｒｂが２８０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る数モードマルチコア光ファイバは、前記コアの数が３であり、断面において三角格子状に前記コアが配列され、前記コアの間隔Λが１８μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る数モードマルチコア光ファイバは、前記コアの数が４であり、断面において正方格子状に前記コアが配列され、前記コアの間隔Λが１８μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、ＧＤＳを低減した数モードマルチコア光ファイバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る数モードマルチコア光ファイバを説明する断面図である。
【図２】本発明に係る数モードマルチコア光ファイバを曲げたときの実効屈折率の変化を説明する図である。
【図３】本発明に係る数モードマルチコア光ファイバを説明する断面図である。
【図４】本発明に係る数モードマルチコア光ファイバのΔｎｅｆｆと規格化ＧＤＳとの関係を説明する図である。
【図５】本発明に係る数モードマルチコア光ファイバにおいて規格化ＧＤＳが０．５以下となるΔｎｅｆｆとκの範囲を説明する図である。
【図６】本発明に係る数モードマルチコア光ファイバを説明する断面図である。
【図７】本発明に係る数モードマルチコア光ファイバの特性を説明するためのΛ、κ、Δｎｅｆｆ、及び規格化ＧＤＳの計算結果を示した表である。
【図８】本発明に係る数モードマルチコア光ファイバをモード結合器として利用した光伝送システムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、コア数が２であるマルチコア光ファイバの断面図である。各コアの比屈折率差がΔ、コア半径がｒであり、コアの屈折率ｎ１であるコア領域と、ｎ２のクラッド領域において、ｎ１＞ｎ２が成り立ち、コア間隔はΛである。
【００２１】
ここで、ｎ１＞ｎ２の条件は、各領域の材料を純石英ガラス、またはゲルマニウム（Ｇｅ）やアルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）などの屈折率を増加させる不純物や、フッ素（Ｆ）、ボロン（Ｂ）などの屈折率を低減させる不純物を添加した石英ガラスを用いることで実現できる。
【００２２】
図２は、光ファイバが曲がっていない状態又は、曲がっている状態における各モードの実効屈折率のプロファイルを示す。図２では、各コアにＬＰ０１モード及びＬＰ１１モードが伝搬する例で示している。光ファイバが曲がっていない状態では、ＬＰ０１モードの実効屈折率ｎｅｆｆＬＰ０１及びＬＰ１１モードの実効屈折率ｎｅｆｆＬＰ１１はいずれのコアでも同じである（図２（Ａ））。ここで、隣接コア間におけるＬＰモード間の実効屈折率差をΔｎｅｆｆ０とする。
【００２３】
光ファイバが曲がった状態では、曲り方向に対して外側のコアの屈折率が上昇し、内側のコアの屈折率が減少したような傾斜を有する屈折率分布と等価とみなすことができる（図２（Ｂ））。図２（Ｂ）は断面から見て左側に曲がっている状態を示している。このため、各モードの実効屈折率も、外側のコアでは上昇し、内側のコアでは減少する。つまり、曲げ半径をＲ、ｎｅｆｆをｎｅｆｆＬＰ０１又はｎｅｆｆＬＰ１１とすると、
右側のコアの実効屈折率は、
ｎｅｆｆ（１＋Λ／（２Ｒ））                                            （１）
左側のコアの実効屈折率は、
ｎｅｆｆ（１−Λ／（２Ｒ））                                            （２）
となる。
【００２４】
隣接するコアの間で異なるＬＰモード間で結合を生じさせるには、当該ＬＰモード間の実効屈折率差Δｎｅｆｆが重要なパラメータとなる。図２（Ｂ）の場合、
右側のコアにおけるＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの実効屈折率をそれぞれ
ｎＲｅｆｆＬＰ０１とｎＲｅｆｆＬＰ１１、
左側のコアにおけるＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの実効屈折率をそれぞれ
ｎＬｅｆｆＬＰ０１とｎＬｅｆｆＬＰ１１、
とすると、
Δｎｅｆｆ＝ｎＲｅｆｆＬＰ１１−ｎＬｅｆｆＬＰ０１
又は
Δｎｅｆｆ＝ｎＲｅｆｆＬＰ０１−ｎＬｅｆｆＬＰ１１
である。
そして、Δｎｅｆｆがゼロに近づく（両モードの実効屈折率が近接する）と両モード間で結合が誘起される。
【００２５】
ここで、式（１）と式（２）を用い、一方のコアの実効屈折率を基準として実効屈折率差Δｎｅｆｆを一般的に表現すると次式になる。
Δｎｅｆｆ＝｜ｎｅｆｆ  Ｍ−ｎｅｆｆ  Ｍ＋１（１＋Λ／Ｒｂ）｜          （３）
つまり、実効屈折率差はコア間隔Λと曲げ半径Ｒｂで決定される。なお、ｎｅｆｆ  ＭはＭ番目の伝搬モードの実効屈折率であり、ＬＰ０１モード及びＬＰ１１モード間以外でも式（３）を適用できる。
【００２６】
図３は、コア数が３であり、三角格子状にコアが配置された光ファイバの断面図である。コア間隔、コア半径、コアの比屈折率差については、図１の光ファイバと同じである。各コアはステップ型屈折率分布を有しており、ｒ＝７．５μｍ、Δ＝０．４０％とした。図３の光ファイバは、各コアで１５３０−１５６５ｎｍの波長帯でＬＰ０１及びＬＰ１１モードが伝搬する。
【００２７】
図４は、図３で示した光ファイバにおいてΔｎｅｆｆとＧＤＳの関係を計算した結果である。本計算の数値結果は図７に示す。なお、ＧＤＳについては、ＤＭＤの値で割って規格化した値（規格化ＧＤＳ）を示している。
【００２８】
本計算結果では、モード間結合係数κ＝１４０、２６０、６９０ｍ−１の３種類のデータを示している。モード間結合係数κは、コア間隔Λに関係しており、コア間隔Λが小さくなるとκが増加する。それぞれのκはコア間隔Λが１９．５、１８、１５．５μｍの値である。
また、計算においては、コア構造を一定としたまま曲げ半径Ｒｂを８０、１４０、２８０ｍｍの３種類で変化させた結果を示している。曲げ半径Ｒｂは、Δｎｅｆｆに関係しており、曲げ半径Ｒｂが小さくなるとΔｎｅｆｆが小さくなる。
【００２９】
図４より次のことがわかる。
（ｉ）Δｎｅｆｆの値が一定であればκを大きくする（コア間距離Λを小さくする）と規格化ＧＤＳが小さくなる。
（ｉｉ）曲げ半径Ｒｂを小さくすると規格化ＧＤＳが小さくなる。
【００３０】
つまり、コア間隔Λや曲げ半径Ｒｂにより、κ及びΔｎｅｆｆが変化し、規格化ＧＤＳ特性が変化する。特に、大きなκ、小さなΔｎｅｆｆを実現する（コア間距離Λを小さく、曲げ半径Ｒｂを小さくすることと等価）ことにより規格化ＧＤＳを低減可能である。
【００３１】
図４より、κ＝１４０ｍ−１（コア間隔Λ＝１９．５μｍ）である時には、Δｎｅｆｆを小さく（曲げ半径Ｒｂを小さく）しても規格化ＧＤＳが０．５以下にならないが、κ＝２６０ｍ−１以上（コア間隔Λ＝１８．０μｍ以下）である時には、規格化ＧＤＳが０．５以下となるΔｎｅｆｆが存在することがわかる。
【００３２】
なお、κは隣接コア間のＬＰ０１モードとＬＰ１１モード間のモード結合係数であり、非特許文献６に記載の通り、各モードの実効屈折率、電界分布から算出することが可能である。マルチコアファイバにおいてはコア間クロストーク量を算出するために一般的に用いられているパラメータである。
【００３３】
ここで、ＤＭＤに対して規格化ＧＤＳが半分となることは有意なモード結合が生じ、ランダム結合により規格化ＧＤＳ低減効果が得られていると言える。このため、規格化ＧＤＳが０．５となるκ及びΔｎｅｆｆの関係を計算した。なお、規格化ＧＤＳが０．５となるΔｎｅｆｆは、図４のデータに基づき、一次関数での近似を用いて求めた結果である。
【００３４】
その計算結果を図５に示す。プロット位置に対してΔｎｅｆｆが小さいもしくはκが大きい領域で規格化ＧＤＳが０．５以下となる。κが１４０ｍ−１未満の領域では、ランダム結合に必要なΔｎｅｆｆが急激に変化するが、κが１４０ｍ−１以上の領域ではその変化量が小さくなる。その変化は式（４）で近似でき、図５に実線として示す。当該実線の右下の領域で規格化ＧＤＳを０．５以下とすることができる。
【数４】
2020046623.tif 000004
【００３５】
すなわち、本実施形態の光ファイバは、それぞれのコアが使用する波長領域で複数の伝搬モードを伝搬できる数モードマルチコア光ファイバであって、
曲げ半径Ｒｂと隣接する前記コアの間隔Λが、
隣接する前記コア間において、Ｌ次の伝搬モードとＬ＋１次の伝搬モードとの実効屈折率差Δｎｅｆｆ、及びＬ次の伝搬モードとＬ＋１次とのモード間結合係数κの関係が式（４）の領域を満たす値であることを特徴とする。
【００３６】
ここで、図５の計算は、曲げ半径Ｒｂが２８０ｍｍ以下の条件で行っており、本条件は曲げ半径２８０ｍｍ以下で適用可能である。一般に、シングルモードファイバの許容曲げ半径は３０ｍｍ、遮断波長の測定時に用いられる曲げ半径は１４０ｍｍである。このため、一般的な通信用光ファイバネットワークにおけるケーブル及び敷設条件においては曲げ半径２８０ｍｍ以下とすることで十分実用的な曲げ半径をカバーすることができると考えられる。
【００３７】
（実施形態２）
図６に、４コアファイバの断面構造を示す。実施形態１と同様に、コアの比屈折率差はΔ、コア半径をｒとし、コア間隔をΛとする。本実施形態の光ファイバでは、ｒ＝７．５μｍ、Δ＝０．３％、Λ＝１８μｍとした。曲げ半径Ｒｂが１５０ｍｍの時、規格化ＧＤＳは０．２５３となることが計算により確認された。ここで、本条件に求められるΔｎｅｆｆは０．００１６１であり、κは２１９ｍ−１であることから、式（４）の条件を満たしていることがわかる。
【００３８】
つまり、式（４）において規定される規格化ＧＤＳが０．５以下となる範囲は、３コア構造に限定されず、コア数が異なり場合にも適用される。なお、コア間隔Λが１８μｍより小さくなると、κが増加し、規格化ＧＤＳが小さくなることから、１８μｍ以下のコア間隔領域において規格化ＧＤＳを０．５以下とすることができる。
【００３９】
（実施形態３）
実施形態１と２で説明した光ファイバは、モード結合器として光伝送システムに配置することができる。図８は、上記光ファイバをモード結合器１５として備えた光伝送システム１００を説明する図である。
【００４０】
光ファイバ伝送システム１００は、ＭＩＭＯ技術を用いて信号を送受信する。具体的には、光ファイバ伝送システム１００は、送信機２１と、モード合波器２２と、マルチコア合波器２３と、光ファイバ１０と、モード結合器１５と、マルチコア分波器３１と、モード分波器３２と、受信機３３と、等化器３４を備える。本実施形態では、モード合波器２２及びモード分波器３２がＤ個であり、送信機２１がＤ×Ｂ個であり、受信機３３がＤ×Ｃ個であり光ファイバ１０に実施形態１や２で説明した数モードマルチコア光ファイバを用いる。
【００４１】
Ｄ×Ｂ個の送信機２１から発せられる信号は、モード合波器２２においてＢ個ごとにＢ種のモードに変換し合波される。次に、マルチコア合波器２３によって、それぞれの光はＤ個のコアに結合され、マルチコアマルチモードファイバにおいてそれぞれ異なるコアを伝搬する。
【００４２】
光ファイバ１０の出射端では、マルチコア分波器３１においてＤポートに分波され、分波されたＤ種の信号はモード分波器３２によってＣ個のポートに分波され、それぞれ受信機で受信される。その後、後段に設置された等化器３４に複数の受信機３３からのＭ個の信号を入力し、光ファイバ１０で受けた信号劣化を補償する構成となる。
【００４３】
なお、Ｄは光ファイバ１０のコア数以下の値であり、本実施形態では、Ｄ＝２、３又は４である。Ｂは光ファイバ１０のコア１１当たり伝搬するモード数以下であり、本実施形態ではＢ＝２である。また、ＣはＢ以上の値であり、Ｍは２以上、Ｄ以下の値である。
【００４４】
なお、等化器３４には、ＦＩＲフィルタを用いることができる。ＦＩＲフィルタでは、モード分散、波長分散、偏波モード分散の補償も可能である。また、同一コア１１−１又は１１−２を伝搬してきた光に限らず、異なるコア１１−１又は１１−２を伝搬してきた信号についても等化器３４に入力することで、異なるコア１１−１又は１１−２を伝搬する信号間のクロストークについても補償することができる。
【００４５】
送信機ａからｎ番目のシンボルとして送信される信号をｘａ（ｎ）、受信機ｂからｎ番目のシンボルとして受信される信号をｙｂ（ｎ）、ＦＩＲフィルタ通過後にｘａ（ｎ）として復元された信号をｕａ（ｎ）とする。その場合には、ｘａ（ｎ）＝ｕａ（ｎ）である時に、誤りなく伝送できることになる。
【００４６】
ＦＩＲフィルタは、光ファイバ１０の中で発生する線形歪を補償することができ、タップの遅延量・係数を適切に設定することで、光ファイバ１０の中で発生する他、送信機２１からの混信、モード分散、波長分散、偏波モード分散による信号劣化を補償することができる。受信機３３において受信信号を正しく復元するためのタップ係数ｗｂ（ｉ）は、適応等化アルゴリズムを用いて求めることができる。送信機２１から送信される送信信号には、データ部に加えて既知のトレーニングシンボルが付加されている。
【００４７】
受信信号がＦＩＲフィルタ通過した時に得られる信号は、送信信号と一致しなければならない。トレーニング信号を用いると、送信シンボルと復元後のシンボルとを比較することができ、復元誤差が小さくなるようにタップ係数を適応アルゴリズムを用いて制御する。トレーニングシンボルをすべて用いて係数を決定した後は、決定したタップ係数を用いて後段のデータ部をＦＩＲフィルタによって復元する。なお、適応等化アルゴリズムには、Ｌｅａｓｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ（ＬＭＳ）アルゴリズムやＲｅｃｕｒｓｉｖｅ  ｌｅａｓｔ  ｓｑｕａｒｅ（ＲＬＳ）アルゴリズムが利用できる。
【００４８】
光ファイバ１０にはモード結合器１５が接続されており、光ファイバ１０の隣接コア間でモード結合を行う。モード結合器１５がモード結合を行うことで、光ファイバ１０でのＤＭＤを低減することができ、等化器３４によるＭＩＭＯ処理の負荷を低減することができる。
【００４９】
（発明の効果）
本発明の光ファイバは、より小さな面積で多くのコアを配置することができることから、コアの多重度が向上し、伝送容量を拡大する効果を奏する。さらに、本発明の光ファイバは、信号伝搬後の群遅延広がりが小さいため、受信端でモード間クロストークを補償するＭＩＭＯ処理における計算負荷が小さくなるという効果を奏する。
【符号の説明】
【００５０】
１０：光ファイバ
１５：モード結合器
２１：送信機
２２：モード合波器
２３：マルチコア合波器
３１：マルチコア分波器
３２：モード分波器
３３：受信機
３４：等価器
【図１】
2020046623.tif 000006
【図２】
2020046623.tif 000007
【図３】
2020046623.tif 000008
【図４】
2020046623.tif 000009
【図５】
2020046623.tif 000010
【図６】
2020046623.tif 000011
【図７】
2020046623.tif 000012
【図８】
2020046623.tif 000013