(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモードファイバを伝送されたコヒーレント変調信号光が入力され、前記コヒーレント変調信号光に含まれる複数のモードを基本モードに収束させてシングルモードファイバに出力するモード収束手段と、
前記モード収束手段によって基本モードに収束された前記コヒーレント変調信号光を受信するコヒーレント受光手段と、
を具備し、
前記モード収束手段は、一端から他端に向けてモードフィールド径が縮小しているテーパ型光ファイバであり、前記一端が前記マルチモードファイバに接続され、前記他端が前記シングルモードファイバに接続されていることを特徴とするマルチモード光受信装置。
【請求項２】
各モードへの分散状態がチャネル毎に異なるマルチモードのコヒーレント変調信号光をマルチモードファイバに送信するマルチモード光送信装置と、
前記マルチモードファイバを伝送された前記コヒーレント変調信号光を受信する請求項１に記載のマルチモード光受信装置と、
を備えるマルチモード光伝送システム。
【請求項３】
マルチモードファイバを伝送されたコヒーレント変調信号光が入力され、一端から他端に向けてモードフィールド径が縮小しているテーパ型光ファイバであり、前記一端が前記マルチモードファイバに接続され、前記他端が前記シングルモードファイバに接続されているモード収束手段を用いて、前記コヒーレント変調信号光に含まれる複数のモードを基本モードに収束させてシングルモードファイバに出力するモード収束手順と、
前記モード収束手順において基本モードに収束された前記コヒーレント変調信号光を受信するコヒーレント受光手順と、
を順に有することを特徴とするマルチモード光受信方法。
【請求項４】
各モードへの分散状態がチャネル毎に異なるマルチモードのコヒーレント変調信号光をマルチモードファイバに送信するマルチモード光送信手順と、
前記マルチモード光送信手順で送信した前記コヒーレント変調信号光を受信する請求項３に記載のマルチモード光受信方法と、
を順に有するマルチモード光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信用マルチモードファイバによる高次モードを利用したマルチモード光伝送システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信容量の拡大への需要の高まりから、デジタルコヒーレント技術を用いた光伝送システムが注目されている。この技術により、デジタル信号処理技術を用いて光伝送システムの信号劣化として考えられる波長分散や偏波モード分散を抑制することが出来る。一方、デジタル信号技術によっても補償出来ない問題として、非線形効果やファイバヒューズがある。この問題を解決する一つの手段として光ファイバのコア径の拡大がある。
【０００３】
しかし、コア径をある値以上に拡大すると、シングルモード動作条件を満たすことが出来ず、高次モードが発生する。この高次モードの発生は従来信号劣化をもたらすものであったが、無線技術であるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）技術を光ファイバ通信に適用することにより、この高次モードを積極的に利用して伝送容量増大を実現できる。
【０００４】
既にＭＩＭＯ技術を光ファイバ通信に適用し、周波数利用効率を増大した報告があり、８００Ｍｂｐｓ、２．８ｋｍの伝送距離を実現している（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
光ＭＩＭＯ通信を実現する上で、マルチモード光を受光するために、図１１に示すように、受信系において９０度光ミキサを利用する方法が提案されている（例えば、非特許文献１）。このような受信系において利用可能な空間系９０度光ミキサも提案されている（例えば、非特許文献２参照）。図１２に、非特許文献２の空間系９０度光ミキサの具体例を示す。
【０００６】
また、図１１に示す受信系では、モード依存型のマルチモードカプラ２１が必要である。マルチモードファイバを用いた方向性結合器はモードごとに伝搬定数が異なるため、モードに依存した分岐比が発生し、その結果モード依存型のマルチモードカプラ２１を実現できる。このモード依存型のマルチモードカプラ２１を用いてモード多重伝送が実現されている（例えば、非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｒ．Ｃ．Ｊ．Ｈｓｕ，Ａ．Ｓｈａｈ，ａｎｄ  Ｂ．Ｊａｌａｌｉ，“Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，”ＩＥＩＣＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．１，Ｎｏ．１３，ｐｐ．３９２−３９７，（２００４）
【非特許文献２】Ａｋｈｉｌ  Ｒ．  Ｓｈａｈ，Ｒｉｃｋ  Ｃ．  Ｊ．  Ｈｓｕ，  Ａｌｉｒｅｚａ  Ｔａｒｉｇｈａｔ，Ａｌｉ  Ｈ．  Ｓａｙｅｄ，ａｎｄ  Ｂａｈｒａｍ  Ｊａｌａｌｉ，“Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ＭＩＭＯ  （ＣＯＭＩＭＯ），”ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，ＶＯＬ．２３，ＮＯ．８，ｐｐ．２４１０−２４１９（２００５）
【非特許文献３】木村秀明、“１．３μＳＭＦを用いたモード多重伝送方式実験”、１９９８年電子情報通信学会総合大会、Ｂ―１０―２１０（１９９８）
【非特許文献４】Ｓｉｍｏｎ  Ｈａｙｋｉｎ，“Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｔｈｅｏｒｙ，”  Ｐｒｅｎｔｉｃｅ  Ｈａｌｌ  ４  ｅｄｉｔｉｏｎ，ｐｐ．４４２−４４４（２００１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献２のマルチモードの空間系９０度光ミキサは、多数の光学素子を配置するため、サイズの拡大や光学調整が煩雑になるという課題がある。一方で、シングルモード用の受光器であれば石英系ＰＬＣ型９０度光ミキサを用いることができるため、空間系９０度光ミキサよりも構成が容易になる。しかし、シングルモード用の受光器は高次モードを受光することが出来ないため、光ＭＩＭＯ通信を実現することができない。
【０００９】
また、マルチモードの信号光を伝送する場合、マルチモード用の受光器は受光面積が大きいため、受信速度が遅い。しかし、シングルモード用の受光器は高次モードを受光することが出来ないため、光ＭＩＭＯ通信を実現することができない。
【００１０】
このように、ＭＩＭＯ技術を光ファイバ通信に適用し、高次モードを積極的に利用した伝送技術を用いる場合、シングルモード用の受光器を用いることができないため、構成の簡素化及び高速化が困難であった。
【００１１】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、マルチモード光受信装置において構成の簡素化かつ高速化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本願発明のマルチモード光受信装置及びマルチモード光伝送システムは、マルチモードファイバを伝送された信号光に対して、伝送後のマルチモード信号光における複数のモードを基本モードに収束させることを特徴とする。
【００１３】
具体的には、本願発明のマルチモード光受信装置は、マルチモードファイバを伝送されたコヒーレント変調信号光が入力され、前記コヒーレント変調信号光に含まれる複数のモードを基本モードに収束させてシングルモードファイバに出力するモード収束手段と、前記モード収束手段によって基本モードに収束された前記コヒーレント変調信号光を受信するコヒーレント受光手段と、を具備し、前記モード収束手段は、一端から他端に向けてモードフィールド径が縮小しているテーパ型光ファイバであり、前記一端が前記マルチモードファイバに接続され、前記他端が前記シングルモードファイバに接続されている。
【００１４】
モード収束手段を備えるため、高次モードの光を伝送路外へ除去することなく、基本モードに変換することができる。これにより、本願発明のマルチモード光受信装置は、高次モードの情報を落とすことなく、コヒーレント受光手段にシングルモード用の受光器を用いることができる。また、シングルモード用の光デバイスを用いて増幅することができる。したがって、マルチモード光受信装置において構成の簡素化かつ高速化を実現することができる。
【００１７】
具体的には、本願発明のマルチモード光伝送システムは、各モードへの分散状態がチャネル毎に異なるマルチモードのコヒーレント変調信号光をマルチモードファイバに送信するマルチモード光送信装置と、前記マルチモードファイバを伝送された前記コヒーレント変調信号光を受信する本願発明に係るマルチモード光受信装置と、を備える。
【００１８】
本願発明のマルチモード光伝送システムは、本願発明に係るマルチモード光受信装置を備えるため、マルチモード光受信装置において構成の簡素化かつ高速化を実現することができる。
【００１９】
具体的には、本願発明のマルチモード光受信方法は、マルチモードファイバを伝送されたコヒーレント変調信号光が入力され、一端から他端に向けてモードフィールド径が縮小しているテーパ型光ファイバであり、前記一端が前記マルチモードファイバに接続され、前記他端が前記シングルモードファイバに接続されているモード収束手段を用いて、前記コヒーレント変調信号光に含まれる複数のモードを基本モードに収束させてシングルモードファイバに出力するモード収束手順と、前記モード収束手順において基本モードに収束された前記コヒーレント変調信号光を受信するコヒーレント受光手順と、を順に有する。
【００２０】
モード収束手順を有するため、高次モードの光を伝送路外へ除去することなく、基本モードに変換することができる。これにより、本願発明のマルチモード光受信方法は、高次モードの情報を落とすことなく、コヒーレント受光手順においてシングルモード用の受光器を用いることができる。また、シングルモード用の光デバイスを用いて増幅することができる。したがって、マルチモード光受信装置において構成の簡素化かつ高速化を実現することができる。
【００２１】
具体的には、本願発明のマルチモード光伝送方法は、各モードへの分散状態がチャネル毎に異なるマルチモードのコヒーレント変調信号光をマルチモードファイバに送信するマルチモード光送信手順と、前記マルチモード光送信手順で送信した前記コヒーレント変調信号光を受信する本願発明に係るマルチモード光受信方法と、を順に有する。
【００２２】
本願発明のマルチモード光伝送方法は、本願発明に係るマルチモード光受信方法を実行するため、マルチモード光受信装置において構成の簡素化かつ高速化を実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高次モードの光を伝送路外へ除去することなく、基本モードに変換することで、高次モードの情報を落とすことなくシングルモード用の受光器を利用することが出来る。さらにマルチモードでは困難であった光増幅を可能にし、高効率かつ高速なマルチモード光伝送の実現を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１に係るマルチモード光伝送システムの一例を示す。
【図２】マルチモード光受信装置２０の具体例を示す。
【図３】実施形態１に係るモード収束器の一例である。
【図４】モード収束器２２２〜２２５の特性を検証する実験系の構成を表すブロック図である。
【図５】モード収束器５４の特性の検証結果の一例を示す。
【図６】図１のシミュレーション系で得られた送信信号のコンスタレーションマップを示す。
【図７】図１のシミュレーション系で得られたコヒーレント受光器後の受信信号のコンスタレーションマップを示す。
【図８】ＭＩＭＯ適応等化処理によるトレーニング信号とエラー（ｘ−ｘｃ）の関係を示す。
【図９】図１のシミュレーション系で得られたＭＩＭＯ適応等化処理後の受信信号のコンスタレーションマップを示す。
【図１０】実施形態２に係るモード収束器の一例である。
【図１１】従来のマルチモード光受信系の一例を示す。
【図１２】マルチモード光受信系に利用可能な９０度光ミキサの具体例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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の例であり、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。
【００２６】
（実施形態１）
図１に、実施形態１に係るマルチモード光伝送システムの一例を示す。図１に示すマルチモード光伝送システムは、マルチモード光送信装置１０とマルチモード光受信装置２０がマルチモードファイバ１００で接続されている。
【００２７】
実施形態１に係るマルチモード光伝送方法は、マルチモード光送信装置１０がマルチモードのコヒーレント変調信号光をマルチモードファイバ１００に送信するマルチモード光送信手順と、マルチモード光受信装置２０がマルチモード光送信手順で送信したコヒーレント変調信号光を受信するマルチモード光受信方法と、を順に有する。マルチモード光受信方法は、モード収束手順と、コヒーレント受光手順と、を順に有する。コヒーレント変調信号光は、例えば、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）信号光である。本実施形態では、一例として、図１に示す構成の４入力、５出力の光ＭＩＭＯ伝送について記載する。
【００２８】
マルチモード光送信装置１０は、レーザ光源１１と、シングルモードカプラ１２と、光変調器１３１〜１３４と、モード励振器１４１〜１４４と、マルチモードカプラ１５と、を備える。レーザ光源１１からの光をシングルモードカプラ１２により４分岐し、４分岐したそれぞれの光を光変調器１３１〜１３４により個別に変調を行い、４チャネルの信号を発生させる。光変調器１３１〜１３４の信号フォーマットはＢＰＳＫである。それぞれのチャネルの信号をモード励振器１４１〜１４４に入射し高次モード励振させた後、４入力１出力のマルチモードカプラ１５により合波する。
【００２９】
ここで、各モード励振器１４１〜１４４は、励振するモード比率が異なる。例えば、モード励振器１４１は１番目の高次モードのモード比率が高くなるように励振し、モード励振器１４２は２番目の高次モードのモード比率が高くなるように励振し、モード励振器１４３は３番目の高次モードのモード比率が高くなるように励振し、モード励振器１４４は４番目の高次モードのモード比率が高くなるように励振する。このように、各々のチャネルのコヒーレント変調信号光は、全てのモードを含んでいるが、そのモード比率はチャネルごとに異なる。そのようなモード分布状態でマルチモードファイバ１００に送信する。
【００３０】
また、マルチモードカプラ１５は、入力ポート毎、且つモード毎に分岐比の異なるモード依存型であることが好ましい。例えば、マルチモードカプラ１５は、各モード励振器１４１〜１４４の励振するモード比率に適合するように、各モード励振器１４１〜１４４からのマルチモード光を結合する。すなわち、１番目の高次モードはモード励振器１４１からのマルチモード光の結合比が高く、２番目の高次モードはモード励振器１４２からのマルチモード光の結合比が高く、３番目の高次モードはモード励振器１４３からのマルチモード光の結合比が高く、４番目の高次モードはモード励振器１４４からのマルチモード光の結合比が高い。
【００３１】
合波後の４チャネル信号光を伝送用マルチモードファイバ１００に入射する。マルチモードファイバは一般に伝送中に数百の高次モードが存在するが、今回は第４番目までの高次モードを考慮した。伝送用マルチモードファイバ中において、ファイバ中の伝搬速度が異なるため、高次モードは基本モードに対し、遅延を受ける。
【００３２】
なお、伝送用マルチモードファイバ中の各高次モードについて、基本モードに対し、第１番目の高次モードは１ビット、第２番目の高次モードは３ビット、第３番目の高次モードは７ビット、第４番目の高次モードは１３ビットの遅延を与えた。また伝送中の各モード間におけるエネルギーのやりとり（モード変換）およびモードに依存する損失は考慮していない。
【００３３】
マルチモード光受信装置２０は、マルチモードカプラ２１と、モード収束器２２１〜２２５と、コヒーレント受光器２３１〜２３５と、ＭＩＭＯ適応等化器２５と、を備える。マルチモードファイバ１００を伝送された後の信号を１入力５出力のマルチモードカプラ２１により分岐する。
【００３４】
ここで、マルチモードカプラ２１は、出力ポート毎、且つモード毎に分岐比の異なるモード依存型であることが好ましい。例えば、マルチモードカプラ２１は、各コヒーレント受光器２３１〜２３５の受光するモード比率に適合するように、各モード収束器２２１〜２２５にマルチモード光を分岐する。すなわち、１番目の高次モードはモード収束器２２１への分岐比が高く、２番目の高次モードはモード収束器２２２への分岐比が高く、３番目の高次モードはモード収束器２２３への分岐比が高く、４番目の高次モードはモード収束器２２４への分岐比が高い。
【００３５】
モード収束器２２１〜２２５は、マルチモードファイバ１００を伝送されたコヒーレント変調信号光が入力され、コヒーレント変調信号光に含まれる複数のモードを基本モードに収束させてシングルモードファイバに出力する。例えば、モード収束器２２１〜２２５は、マルチモードファイバ１００から入力されたマルチモード光を空間レンズ系に通すことによってモードフィールド径を縮小し、シングルモードファイバに入射して出力する。このモード収束器２２１〜２２５によって、高次モードの光が有する振幅、位相の情報を保ったまま基本モード成分に低損失で変換することが可能となる。
【００３６】
ここでは、モード収束器２２１〜２２５における各モードの損失を、基本モード５ｄＢ、第１番目の高次モードは７ｄＢ、第２番目の高次モードは１１ｄＢ、第３番目の高次モードは１３ｄＢ、第４番目の高次モードは１７ｄＢとした。
【００３７】
一方、図１において、モード収束器２２１〜２２５を介さない場合、シングルモードファイバへの結合が困難になり、特に高次モードにおける接続損失が大きくなる。この場合の各モードの損失を、基本モードは１０ｄＢ、第１番目の高次モードは７０ｄＢ、第２番目の高次モードは１１０ｄＢ、第３番目の高次モードは１３０ｄＢ、第４番目の高次モードは１７０ｄＢとした。
【００３８】
コヒーレント受光器２３１〜２３５は、それぞれ、モード収束器２２１〜２２５によって基本モードに収束されたコヒーレント変調信号光を受信する。ＭＩＭＯ適応等化器２５は、コヒーレント受光器２３１〜２３５の受光信号が入力され、デジタル信号処理により信号復元を行う。
【００３９】
図２に、マルチモード光受信装置２０の具体例を示す。ここでは、理解の容易のため、モード収束器２２１〜２２５のうちのモード収束器２２１と、コヒーレント受光器２３１〜２３５のうちのコヒーレント受光器２３１の場合について説明する。コヒーレント受光器２３１は、局発光源２４１と、９０度光ミキサ３１１と、バランスドレシーバ３２１Ｉ及び３２１Ｑと、を備える。
【００４０】
モード収束器２２１によってシングルモードファイバに結合された光信号は、局発光源２４１からの局発光と共に９０度光ミキサ３１１において掛け合わされ、バランスドレシーバ３２１Ｉ及び３２１Ｑに出力される。バランスドレシーバ３２１Ｉ及び３２１Ｑは、それぞれの光信号を、ベースバンド電気信号の同相成分（Ｉ成分）および直交成分（Ｑ成分）に変換する。続いて、ＭＩＭＯ適応等化器２５がデジタルシグナルプロセッシングによりサンプリングおよび量子化を行うことにより信号を復元する。
【００４１】
ここで、シングルモード用に設計された９０度光ミキサ３１１にマルチモードを入射した場合、高次モード成分が欠落してしまう。このため、高次モード成分を欠落させないように、本実施形態ではモード収束器２２１を用いている。モード収束器２２１を用いているため、高次モードの情報を有したままシングルモード用光増幅器２６１を用いて光増幅を実現することが可能となる。なお、コヒーレント受光器２３１〜２３５におけるモード依存損失は考慮していない。
【００４２】
ＭＩＭＯ適応等化器２５において、ＦＩＲフィルタのタップ係数の推定法はＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ：再帰最小２乗）アルゴリズムを利用することができる（例えば、非特許文献４参照。）。また、タップ数は１５、トレーニング信号数は１００、忘却係数λは１．０×１０−３、ステップサイズσは１０とした。送信信号をｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４、コヒーレント受光器２３１〜２３５後の受信信号をｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５、ＭＩＭＯ適応等化器２５後の復元された信号をｘｃ１、ｘｃ２、ｘｃ３、ｘｃ４とする。
【００４３】
ここで本発明に係るモード収束器の動作について、図３、図４、図５を用いて具体的に述べる。
図３は空間レンズ系を用いたモード収束器２２１〜２２５の構成を示す図である。マルチモードファイバ４１からのマルチモード信号光をコリメートレンズ４２により平行ビームにし、集光レンズ４３によりシングルモードファイバ４４に入射し、シングルモードファイバ４４に結合する。
【００４４】
図４はモード収束器２２１〜２２５の特性を検証する実験系の構成を表すブロック図である。この実験系では、波長１５５０ｎｍのレーザ光源５１から照射されるレーザ光を光変調器５３に入射してパルスジェネレータ５２で発生されるパルス信号によって変調し、その変調出力をモード励振器５４によりモードを励振し、ファイバ長３ｋｍのマルチモードファイバ５５に入射し、モード収束器５６により高次モード成分を基本モードに収束し、ファイバ長２ｍのシングルモードファイバ５７に入射し、その伝送後の波形観測を光オシロスコープ５８を用いて行った。
【００４５】
図５にモード収束器５６の特性の検証結果の一例を示す。図５（ａ）はモード励振器５４前のパルス時間波形を示し、図５（ｂ）はモード励振しマルチモードファイバ５５伝送後の時間波形を示し、図５（ｃ）はモード収束器５６を使用しないときのシングルモードファイバ５７伝送後の時間波形を示し、図５（ｄ）はモード収束器５６を使用した場合の伝送後の時間波形を示す。
伝送前のパルス幅は１００ｐｓである。図５（ｂ）に示すように、モード励振しマルチモードファイバを伝送後は、１つ目のパルス（横軸目盛り‘１’に存在するパルス）から６００ｐｓ後、及び１．３ｎｓ後にパルスが存在することにより、高次モードが存在していることが分かる。
【００４６】
図５（ｂ）に示す時間波形と図５（ｃ）に示す時間波形を比較すると、モード収束器を使用しない場合、１つ目のパルスから６００ｐｓ後、及び１．３ｎｓ後の時点にパルスは存在せず、シングルモードファイバ伝送後に高次モード成分が失われている様子が分かる。一方、図５（ｂ）に示す時間波形と図５（ｄ）に示す時間波形を比較すると、モード収束器を使用した場合、１つ目のパルスから６００ｐｓ後、及び１．３ｎｓ後の時点にパルスは存在シングルモード伝送後も高次モード成分は失われていない様子が分かる。以上より、本モード収束器は高次モード成分を基本モードに収束するモード収束としての機能を有していることが分かる。
【００４７】
図６に図４のシミュレーション系で得られた送信信号のコンスタレーションマップを示す。図６（ａ）は送信信号ｘ１を示し、図６（ｂ）は送信信号ｘ２を示し、図６（ｃ）は送信信号ｘ３を示し、図６（ｄ）は送信信号ｘ４を示す。
図７に図４のシミュレーション系で得られたコヒーレント受光器後の受信信号のコンスタレーションマップを示す。図７（ａ）〜図７（ｅ）はそれぞれモード収束器がない場合の受信信号ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５を示し、図７（ｆ）〜図７（ｊ）はそれぞれモード収束器がある場合の受信信号ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５を示す。
図８にＭＩＭＯ適応等化処理によるトレーニング信号とエラー（ｘ−ｘｃ）の関係を示す。図８（ａ）〜図８（ｄ）はそれぞれモード収束器がない場合を示し、図８（ｅ）〜図８（ｈ）はそれぞれモード収束器がある場合を示す。
図９に図４のシミュレーション系で得られたＭＩＭＯ適応等化処理後の受信信号のコンスタレーションマップを示す。図９（ａ）〜図９（ｄ）はそれぞれモード収束器がない場合を示し、図９（ｅ）〜図９（ｈ）はそれぞれモード収束器がある場合を示す。
【００４８】
図９により、モード収束器を利用しない場合、図６に示す送信信号のコンスタレーションマップへの復号が出来ていない様子が分かる。つまり、モード収束器を利用しない場合、高次モード成分が欠落してしまうため、ＭＩＭＯ適応等化器による信号復元が不可能となる。一方、モード収束器を利用した場合、図６に示す送信信号のコンスタレーションマップへの復号が出来ている様子が分かる。つまり、高次モード成分を基本モード成分に変換することで、必要な強度や位相情報の欠落なく、ＭＩＭＯ適応等化器による信号復元が可能であることが示された。
【００４９】
以上より、高次モード成分を基本モードに収束するモード収束器２２１〜２２５がコヒーレントマルチモード光受信装置２０としての機能を有していることが本実施形態により分かる。さらに、本実施形態によって、高次モードの情報を有したままシングルモード用光増幅器（図２に示す符号２６１及び２６２）を用いて光増幅を実現することが可能となる。
【００５０】
なお、本実施例における信号フォーマットはＢＰＳＫとしたが、ＢＰＳＫに代えて任意のコヒーレント変調を用いることができる。コヒーレント変調は、例えば、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）やＱＡＭ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）など変調フォーマットは問わない。
【００５１】
（実施形態２）
本発明に係るモード収束手段の第２の実施形態について説明する。
本実施形態においては、実施形態１において、図３に示した空間レンズ系モード収束器ではなく、図１０に示すようなテーパ型光ファイバをモード収束器として用いる。
【００５２】
一端から他端に向けてモードフィールド径が縮小しているテーパ型光ファイバ４５の場合、一端がマルチモードファイバ４１に接続され、他端がシングルモードファイバ４４に接続される。マルチモードファイバ４１から入力されたマルチモード光をテーパ型光ファイバ４５に通すことによってモードフィールド径を縮小し、シングルモードファイバ４４に入射して出力する。このモード収束器によって、高次モードの光が有する振幅、位相の情報を保ったまま基本モード成分に低損失で変換することが可能となる。テーパ型光ファイバ４５によるモード収束器は、空間レンズ系モード収束器と同様の特性が得られる。
【００５３】
以上、本発明に係るマルチモード光受信装置及びモード収束器の好適な実施例を例示して説明したが、本発明の実施形態は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内に置いて、その構成部材等の置換、変更、追加、個数の増減、形状の設計変更、設計パラメータの変更等を行うことは、全て本発明の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、マルチモード光伝送システムにおいて、モード毎に異なる電界分布を持つ信号光に対して高速且つ高効率なマルチモード伝送を実現するマルチモード光受信装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０：マルチモード光送信装置
１１：レーザ光源
１２：シングルモードカプラ
１３１、１３２、１３３、１３４、５３：光変調器
１４１、１４２、１４３、１４４、５４：モード励振器
１５、２１：マルチモードカプラ
２０：マルチモード光受信装置
２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、５６：モード収束器
２３１、２３２、２３３、２３４、２３５：コヒーレント受光器
２４１、２４２：局発光源
２５：ＭＩＭＯ適応等化器
２６１、２６２：光増幅器
３１１、３１２：９０度光ミキサ
３２１Ｉ、３２１Ｑ、３２２Ｉ、３２２Ｑ、：バランスドレシーバ
４１：マルチモードファイバ
４２：コリメートレンズ
４３：集光レンズ
４４、５７：シングルモードファイバ
５１：レーザ光源
５２：パルスジェネレータ
５５、１００：マルチモードファイバ
５８：光オシロスコープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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