(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モード分割多重方式を使用する光データ伝送の方法であって、
着信光マルチモードファイバ（ＩＭＭＦ）からの、個々の着信導波モード（ＭＰ１）を有する複数の着信光信号（ＭＭＳ１）を、実質的に基礎導波モードを有する中間光信号（ＩＳ）にそれぞれ多重分離するステップと、
前記中間光信号（ＩＳ）を、送出光マルチモードファイバ（ＯＭＭＦ）におけるそれぞれの送出導波モード（ＭＰ２）を有するそれぞれの送出光信号（ＭＭＳ２）に多重化するステップと
を含み、
多重分離のステップが、乗算的パターン（ＭＰ０１、ＭＰ１１ａ、ＭＰ１１ｂ）が前記着信導波モード（ＭＰ１）の電界パターンに対応するそれぞれの第１の空間光変調器（ＰＭ）によって実行され、
多重化のステップが、乗算的パターン（ＭＰ０２、ＭＰ２１ａ、ＭＰ２１ｂ）が前記送出導波モード（ＭＰ２）の電界パターンに対応するそれぞれの第２の空間光変調器（ＰＭ）によって実行され、
多重分離および多重化のステップが、
０に等しい方位角方向次数をもつそれぞれの第１の着信導波モード（ＬＰ０１）を有する第１の着信光信号が、実質的に、０に等しい方位角方向次数をもつそれぞれの第１の送出導波モード（ＬＰ０２）を有するそのような第１の送出光信号になり、
０より大きい同じ方位角方向次数をもち、
同じ径方向次数をもち、
互いに直交する
それぞれの第２の着信導波モード（ＬＰ１１ａ、ＬＰ１１ｂ）を有する２つの第２の着信光信号が、
実質的に、
０より大きい同じ方位角方向次数をもち、
同じ径方向次数をもち、
互いに直交する
それぞれの第２の送出導波モード（ＬＰ２１ａ、ＬＰ２１ｂ）を有するそのようなそれぞれの第２の送出光信号になる
ように実行され、
前記第２の着信導波モード（ＭＰ１）の前記同じ方位角方向次数が、前記第２の送出導波モード（ＭＰ２）の前記同じ方位角方向次数とは異なり、
前記第１の着信導波モード（ＬＰ０１）が、前記第１の送出導波モード（ＬＰ０２）の径方向次数とは異なる径方向次数を有する、方法。
【請求項２】
前記第１の空間光変調器（ＰＭ）と前記第２の空間光変調器（ＰＭ）が位相マスクおよび／または振幅マスクである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記多重分離および多重化のステップが４ｆ相関器によって実行され、前記第１の空間光変調器（ＰＭ）と前記第２の空間光変調器（ＰＭ）が、前記着信導波モード（ＭＰ１）および前記送出導波モード（ＭＰ２）の電界パターンに対応する乗算的位相パターンを有する位相マスクである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記位相マスクが、プログラム可能なＬＣＯＳである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記位相マスクが、固定されたモード選択位相マスクである、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記中間光信号（ＩＳ）が、それぞれのシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）内、それぞれの光学的空き空間経路内または集積化デバイスのそれぞれの導波路内を送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記２つの第２の着信光信号のうちの一方、そのそれぞれの中間光信号およびその得られるそれぞれの送出光信号についての、前記着信光マルチモードファイバ（ＩＭＭＦ）から前記送出光マルチモードファイバ（ＯＭＭＦ）への全体の光学距離が、
前記２つの第２の着信光信号のうちの他方、そのそれぞれの中間光信号およびその得られるそれぞれの送出光信号についての、前記着信マルチモードファイバから前記送出マルチモードファイバへの全体の光学距離に等しい、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の着信導波モード（ＬＰ０１）が、前記それぞれの第１の送出導波モード（ＬＰ０２）の径方向次数とは異なる径方向次数をもち、
少なくとも１つの制御信号を受信するステップであって、
前記それぞれの第１の送出導波モード（ＬＰ０２）の前記径方向次数と、
前記それぞれの第２の送出光信号の前記同じ方位角方向次数および前記同じ径方向次数とが、
前記制御信号に応じて選択される、受信するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の着信光信号の前記同じ方位角方向次数が、前記第２の送出光信号の前記同じ方位角方向次数とは異なり、かつ／または前記第２の着信光信号の前記同じ径方向次数が、前記第２の送出光信号の前記同じ径方向次数とは異なる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
モード分割多重方式のための光データ伝送装置であって、
着信光マルチモードファイバ（ＩＭＭＦ）からの、個々の着信導波モード（ＭＰ１）を有する複数の着信光信号（ＭＭＳ１）を、実質的に基礎導波モードを有するそれぞれの中間光信号（ＩＳ）に多重分離するように動作可能な光学モード多重分離装置（ＭＤ’）と、
前記中間光信号（ＩＳ）を、送出光マルチモードファイバ（ＯＭＭＦ）におけるそれぞれの送出導波モード（ＭＰ２）を有するそれぞれの送出光信号（ＭＭＳ２）に多重化するように動作可能な光学モード多重化装置（ＭＭ’）と
を備え、
前記光学モード多重分離装置（ＭＤ’）が、乗算的パターンが前記着信導波モード（ＭＰ１）の電界パターンに対応するように動作可能であるそれぞれの第１の空間光変調器（ＰＭ）を備え、
前記光学モード多重化装置（ＭＭ’）が、乗算的パターンが前記送出導波モード（ＭＰ２）の電界パターンに対応するように動作可能であるそれぞれの第２の空間光変調器（ＰＭ）を備え、
前記光学モード多重分離装置（ＭＤ’）および前記光学モード多重化装置（ＭＭ’）が、
０に等しい方位角方向次数をもつそれぞれの第１の着信導波モード（ＬＰ０１）を有する第１の着信光信号が、実質的に、０に等しい方位角方向次数をもつそれぞれの第１の送出導波モード（ＬＰ０２）を有するそのような第１の送出光信号になり、
０より大きい同じ方位角方向次数をもち、
同じ径方向次数をもち、
互いに直交する
それぞれの第２の着信導波モード（ＬＰ１１ａ、ＬＰ１１ｂ）を有する２つの第２の着信光信号が、
実質的に、
０より大きい同じ方位角方向次数をもち、
同じ径方向次数をもち、
互いに直交する
それぞれの第２の送出導波モード（ＬＰ２１ａ、ＬＰ２１ｂ）を有するそのようなそれぞれの第２の送出光信号になる
ように動作可能であり、
前記第２の着信導波モード（ＭＰ１）の前記同じ方位角方向次数が、前記第２の送出導波モード（ＭＰ２）の前記同じ方位角方向次数とは異なり、
前記第１の着信導波モード（ＬＰ０１）が、前記第１の送出導波モード（ＬＰ０２）の径方向次数とは異なる径方向次数を有する、光データ伝送装置。
【請求項１１】
前記第１の空間光変調器（ＰＭ）と前記第２の空間光変調器（ＰＭ）が位相マスクおよび／または振幅マスクである、請求項１０に記載の光データ伝送装置。
【請求項１２】
光学モード多重化装置（ＭＭ’）および前記光学モード多重分離装置（ＭＤ’）がそれぞれの４ｆ相関器を備え、前記第１の空間光変調器（ＰＭ）と前記第２の空間光変調器（ＰＭ）が、前記着信導波モード（ＭＰ１）および前記送出導波モード（ＭＰ２）の電界パターンに対応するように動作可能である乗算的位相パターンを有する位相マスクである、請求項１１に記載の光データ伝送装置。
【請求項１３】
前記位相マスクが、プログラム可能なＬＣＯＳである、請求項１２に記載の光データ伝送装置。
【請求項１４】
前記位相マスクが、固定されたモード選択位相マスクである、請求項１３に記載の光データ伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モード分割多重方式を使用するデータ伝送のための方法および光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光データ伝送において、データは、好ましくは搬送波波長と呼ばれる特定波長を有する光信号によって、光導波路を介して送信され得る。光信号は、送信データを示すために変調されてもよく、変調は、送信されることになるデータに応じて振幅変調および／または位相変調として実施されてもよい。非常によく知られている位相変調方法は、たとえばクワドラチャ位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）である。振幅変調および位相変調を用いる別の非常によく知られている変調方法としては、たとえば１６直交位相振幅変調（１６ＱＡＭ）がある。
【０００３】
データ転送速度を上昇させるために、特定波長の１つの光データ信号が送信され得るだけでなく、２つ以上の光データ信号がいわゆる多重化技術で送信され得る。
【０００４】
波長分割多重方式（ＷＤＭ）の多重化技術では、それぞれ互いに異なる波長の複数の光データ信号が同じ導波路を介して送信される。各信号は、それぞれの信号を介して送信すべきデータに応じて個別に変調される。
【０００５】
別の多重化技術としては、偏光分割多重方式（ＰＤＭ）のものがある。ＰＤＭでは、波長が同じであるが、それぞれの偏光状態が互いに直交する２つの光信号が、同じ導波路を介して送信される。またＰＤＭでは、各信号は、それぞれの信号を介して送信すべきデータに応じて個別に変調される。データ転送速度をさらに上昇させるために、ＰＤＭの技術はＷＤＭの技術と組み合わされてもよい。
【０００６】
単一の波長の光信号は、単一の波長をもち、電界と磁界が互いに直交している電磁波と言われることがある。
【０００７】
光シングルモードファイバ（ＳＭＦ）を通って伝搬する特定波長の光信号は、直交電磁場（ＴＥＭ）モードとして表され得るものと表現されることが多く、このモードでは、電磁波が、伝搬方向に電界／磁界成分を含まない電界および磁界を有し、いわゆるモードパターンが、伝搬方向に垂直な面内の空間にある電界の分布を表す。ＳＭＦでは、基本モードを有する光信号の伝搬のみが可能である。
【０００８】
いわゆる光学マルチモードファイバ（ＭＭＦ）は、特定波長の１つの光信号が基本モードとしてのＴＥＭモードとして内部を伝搬し得るだけでなく、複数の光信号も、同じ特定波長の異なるＴＥＭモードとして内部を伝搬し得るファイバである。異なるＴＥＭモードは、対応する電界に応じてそれぞれのモードパターンが異なる。
【０００９】
モードは、その方位角方向の周期性およびその動径関数における零交差の数によって一意に識別され得る。したがって、モードおよびその個々のモードパターンは、いわゆる方位角方向次数およびいわゆる径方向次数によって分類される。これにより、０とπの位相レベルと等価な、複素電界での正と負の符号をもつゾーンからなる一意のパターンが導かれる。指標ｌとした方位角方向次数は、モードパターンの原点の周りの円軌道に沿って移動するとき、モードパターンが有する周期数を示す。指標ｍとした径方向次数は、モードパターンの原点を通過する半径に沿ってモードパターンが有する極値の数を示す。方位角方向次数ｌ＝０のモードでは、径方向次数ｍは複数の２ｍ＋１の極値を示す。方位角方向次数ｌ＞０のモードでは、径方向次数ｍは複数の２ｍの極値を示す。いわゆる高次のモードは、０より大きい方位角方向次数を有するものである。したがって、高次の方位角方向次数は、指標ｌ＞０の付いたものである。
【００１０】
０に等しい方位角方向次数のモードは、回転しても不変のモードパターンを有する。これは、径方向次数が１に等しい基本モード、または径方向次数が１より大きいより高次のモードのいずれかであってもよい。
【００１１】
１以上の方位角方向次数と所与の径方向次数のモードでは、２つのモードのモードパターンが互いに直交する、たとえばモードパターンの積の面積分が０に等しい、同じ方位角方向次数と同じ径方向次数の別のモードも存在する。
【００１２】
モード分割多重方式（ＭＤＭ）の技術がＭＭＦで使用されてもよく、ここでは、同じ波長の異なるＴＥＭモードとしての異なる光信号がＭＭＦでそれぞれの個々のデータを送信することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｓｅｂ  Ｊ．  Ｓａｖｏｒｙ、「Ｄｉｇｉｔａｌ  ｆｉｌｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、ｖｏｌ．１６、Ｎｏ．２、ｐｐ．８０４−８１７、２００８
【非特許文献２】Ｊｏｓｅｐｈ  Ｗ．  Ｇｏｏｄｍａｎ、「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ」、２ｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、１９９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
モード分割多重方式を使用する光データ伝送の方法が提案される。この方法は各種のステップを含む。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
個々の着信導波モードを有する複数の着信光信号は、着信光マルチモードファイバから、実質的には基礎導波モードを有する中間光信号にそれぞれ多重分離される。多重分離のステップは、乗算的（ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｖｅ）パターンが着信導波モードの電界パターンに対応する第１の空間光変調器を使用することによってそれぞれ実行される。
【００１６】
中間光信号は、送出光学マルチモードファイバにおけるそれぞれの送出導波モードを有する対応する送出光信号にそれぞれ多重化される。多重化のステップは、乗算的パターンが送出導波モードの電界パターンに対応する第２の空間光変調器を使用することによってそれぞれ実行される。
【００１７】
多重分離および多重化のステップは、０に等しい方位角方向次数をもつそれぞれの第１の着信導波モードを有する第１の着信光信号が、実質的に、０に等しい方位角方向次数をもつそれぞれの第１の送出導波モードを有するそのような第１の送出光信号になるように実行される。
【００１８】
さらに、多重分離および多重化のステップは、
−  ０より大きい同じ方位角方向次数をもち、
−  同じ径方向次数をもち、
−  互いに直交する
それぞれの第２の着信導波モードを有する２つの第２の着信光信号が、実質的に、
−  ０より大きい同じ方位角方向次数をもち、
−  同じ径方向次数をもち、
−  互いに直交する
それぞれの第２の送出導波モードを有するそのようなそれぞれの第２の送出信号になる
ように実行される。
【００１９】
これらの着信導波モードおよび送出導波モードは、好ましくは、少なくともそれらの方位角方向次数またはそれらの径方向次数が異なる。
【００２０】
提案される方法の利点を享受するためには、さまざまな側面が考慮に入れられなければならない。
【００２１】
異なるモードは同じ光学ＭＭＦで異なる伝搬遅延を有することができ、これはしばしば差動モード群遅延（ＤＭＧＤ）と呼ばれる。したがって、異なるモードの２つの光信号が、異なる時点で受信装置に到達する。そのような遅延差を補償するために、受信装置においてアルゴリズムが使用されてもよく、そこでは、そのようなアルゴリズムが補償できる最大遅延差が超過され得ない。したがって、着信光学ＭＭＦにおける個々の着信導波モードを有する着信光信号を、送出光ファイバにおける異なる導波モードの送出光信号に写像することによって、異なる信号のＤＭＧＤの平均化が実現され、これが結果的に、送出光ファイバの他端に位置する受信装置における異なる光信号間の遅延差を最大遅延差未満に維持するのに役立ち得る。
【００２２】
さらに、光学ＭＭＦの非線形性により、方位角次数および径方向次数がより大きいＴＥＭモードパターンの向きは、ＭＭＦに沿ったあらゆる点において一定にはならず、ＭＭＦにおいて回転することが考慮に入れられなければならない。さらに、この向きは経時的に変化することがある。したがって、着信ＴＥＭ導波モードを有するそのような着信光信号を受信し、それを、パターンが着信導波モードの電界パターンに対応する空間光変調器によって、基礎ＴＥＭ導波モードを有する中間光信号に多重分離するとき、着信導波モードのモードパターンの向きが空間変調器のモードパターンの向きで位置調整されるかどうかが重要な側面である。着信導波モード信号のモードパターンと、空間変調器のモードパターンの間での向きの位置ずれは、変化した信号成分を有する中間信号をもたらすことができる。したがって、着信モードパターンについての向きの位置ずれを生じさせる可能な装置は、多重分離に使用される空間光変調器によって与えられる。
【００２３】
これらの問題は、以下のように提案される方法によって対処される：同じ高次の方位角方向次数をもち、同じ径方向次数をもち、さらには互いに直交する個々の着信導波モードを有する２つの着信光信号が、同じ高次の方位角方向次数をもち、同じ径方向次数をもち、さらには互いに直交する送出導波モードを有する２つの送出信号になるように、多重分離および多重化が実行される。
【００２４】
前述のように、特定の方位角次数および特定の径方向次数の第１の着信光学モード信号をそれぞれの第１の中間信号に多重分離するとき、多重分離に使用される乗算的マスクに対するこの第１の着信光学モード信号の回転位置ずれには、この第１の着信光学モード信号のすべての信号成分がそれぞれの第１の中間信号に適切に変換されるわけではないという効果がある。残りの信号成分は、同じ特定の方位角次数および同じ特定の径方向次数をもち、モードパターンが第１の着信光学モード信号のモードパターンと直交する別の第２の着信光学モード信号を多重分離することによって作り出される別の第２の中間信号に寄与する。
【００２５】
特定の方位角次数および特定の径方向次数の第２の着信光学モード信号に同じことが当てはまる：それぞれの第２の中間信号を作り出すとき、多重分離に使用される乗算的マスクに対するこの第２の着信光学モード信号の回転位置ずれには、この第２の（ｓｅｏｎｃｄ）着信光学モード信号のすべての信号成分がそれぞれの第２の（ｓｅｏｎｃｄ）中間信号に適切に変換されるわけではないという効果がある。残りの信号成分は、第１の着信光学モード信号を多重分離することによって作り出される第１の中間信号に寄与する。
【００２６】
多重分離における着信導波モードおよび多重化における送出導波モードの提案される選択の効果は、以下の通りである：より高次の同じ方位角方向次数および同じ径方向次数の２つの着信信号は、１つの合成着信光信号と考えられてもよく、より高次の同じ方位角方向次数および同じ径方向次数の２つの送出光信号は、１つの合成送出光信号と考えられてもよい。空間変調器が、乗算的成分として機能するモードパターンを有するので、着信導波モードについて同じ着信方位角方向次数および同じ着信径方向次数を、また送出導波モードについて同じ送出方位角方向次数および同じ送出径方向次数を選択することによって、合成着信光信号のすべての信号成分の合成送出光信号への線形変換が保証される。言い換えれば、２つの着信信号のすべての信号成分は２つの送出信号に適切に変換される。
【００２７】
全体を同じ方位角方向次数および同じ径方向次数の２つの着信モード信号に多重分離および多重化することによって、同じ方位角方向次数および同じ径方向次数の２つの着信モード信号の信号成分が確実に変換される限りは、送出モードの全体的な回転は、デジタル信号処理によって受信装置において補償され得る。
【００２８】
したがって、多重分離と多重化のための方位角方向次数および径方向次数の提案される選択によって、多重分離のステップのための２つの着信導波モード信号の正確な向きを知る必要なく、２つの着信導波モード信号を２つの送出導波モード信号に写像することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】伝送の異なるステージにおける異なるモード分割多重信号とともに、送信機および受信機を示す図である。
【図２】マルチモードファイバで可能なモードに対する異なるモードパターンの表である。
【図３】着信モード信号および送出モード信号とともに、提案される装置を示す図である。
【図４ａ】着信モード信号および送出モード信号とともに、提案される装置を示す図である。
【図４ｂ】着信モード信号および送出モード信号とともに、提案される装置を示す図である。
【図５】受信装置を示す図である。
【図６】受信機で実行される信号処理ステップのブロック図である。
【図７】提案される装置をより詳細に示す図である。
【図８】ある周波数領域におけるモード信号を変調するための構成を示す図である。
【図９ａ】モード変換のための装置を示す図である。
【図９ｂ】偏波多重の場合のモード変換のための装置を示す図である。
【図１０】プログラム可能な空間光変調器の一実施形態を示す図である。
【図１１】光信号のそれぞれのモードパターンに対する位相パターンを示す図である。
【図１２】提案される装置のさらなる実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、送信装置ＴＸから受信装置ＲＸへの光伝送の異なるステージにおける異なるシングルモード信号およびマルチモード信号を示す。
【００３１】
送信機ＴＸと受信機ＲＸの間の光伝送路ＯＬＴは、少なくとも、送信機ＴＸとモードインバータＭＩを接続する着信マルチモードファイバＩＭＭＦとともに、モードインバータＭＩと受信装置ＲＸを接続する送出マルチモードファイバＯＭＭＦを含む。
【００３２】
いくつかのシングルモード信号ＳＭＳが送信機ＴＸに存在する。これらのシングルモード信号は好ましくは、シングルモード信号ＳＭＳがすべて、シングルモードファイバ内の基本モードに対応するモードパターンＭＰ０１をもつモードＭＰＯを有するように、それぞれのシングルモードファイバ内に存在する。送信機ＴＸはモード多重化装置ＭＭをさらに備え、モード多重化装置ＭＭは、シングルモード信号ＳＭＳをそれぞれのマルチモード信号ＭＭＳ１に変換する。そうすることによって、モード多重化装置ＭＭは、シングルモード信号ＳＭＳのうちの１つまたは複数を、高次モードのモードパターンであるそれぞれのモードパターンＭＰ１を有する対応するマルチモード信号にＭＭＳ１に変換する。
【００３３】
図２は表Ｔ１を示し、表Ｔ１では、異なる次数の異なるモードに対して、対応する差動モード群遅延と、モード信号の電界の対応するモードパターンとが示されている。
【００３４】
各モードについて、方位角方向次数ＡＯと径方向次数ＲＯを示す対応する指標が与えられる。概説されたように、モードのモードパターンは、正と負の符号をもつゾーンからなる、伝搬方向に直交する、マルチモードファイバのその面内の複素電界の振幅を規定する。方位角方向次数は、モードパターンの原点の周りの円軌道に沿って移動するとき、モードパターンが有する周期数を規定する。径方向次数は、ノードパターンの原点から半径に沿って外側に移動するとき、モードパターンが有する周期数を規定する。モードＬＰ０１では、モードに対応するパターンＭＰ０１は、回転しても不変であり、方位角方向に周期性をもたないパターンである。さらに、モードＬＰ０２では、対応するモードパターンＭＰ０２は、回転しても不変であり、径方向の周期性が次数２のモードパターンである。
【００３５】
次数ＬＰ１１のモードでは、可能なシングルモードは１つだけではなく、モードパターンＭＰ１１ａが対応する第１のモードＬＰ１１ａと、モードパターンＭＰ１１ｂが対応する第２のモード信号ＬＰ１１ｂとが存在する。モードパターンＭＰ１１ａとＭＰ１１ｂは、これらの２つのモードパターンＭＰ１１ａとＭＰ１１ｂの積の面積分が０に等しいという点で、互いに直交している。
【００３６】
同じことが、モードＬＰ２１ａとＬＰ２１ｂのモードパターンＭＰ２１ｂとＭＰ２１ａに当てはまる。
【００３７】
表Ｔ１から明らかに分かるように、異なるモードは、基本モードＬＰ０１に対する差動モード群遅延ＤＭＧＤの異なる値を有し、表Ｔ１において、所与の値は１キロメートル当たりのナノ秒の値を示す。
【００３８】
概説されたように、異なるモードが異なる差動モード群遅延ＤＭＧＤを有することにより、異なるモード信号は、異なる遅延で受信装置に到達することができる。そのような遅延は、信号処理アルゴリズムによって受信装置において補償されてもよく、そのような現在の信号処理アルゴリズムは、異なるモード信号間の最大遅延しか補償できないという問題を抱えている。したがって、光伝送路に沿って異なるモード信号を送信するとき、この光伝送路の距離は、受信機が実際に補償できる異なるモード信号間の最大遅延により、受信機における信号処理アルゴリズムの能力によって制限され得る。
【００３９】
図１に戻ると、モード反転用の装置ＭＩが提案されており、ここではモードインバータと呼ぶ。モードインバータＭＩは、それぞれの導波モードＭＰ１を有する着信光信号ＭＭＳ１を、対応する他の送出導波モードＭＰ２を有する送出光信号ＭＭＳ２に写像する。このタイプのモード反転は、光信号が、第１の距離Ｌ−ｘにおいては着信マルチモードファイバＩＭＭＦ内を光伝送路ＯＬＴに沿って進み、次いで距離ｘにおいては、送出マルチモードファイバＯＭＭＦを別のモードで進むという利点を有する。これは結果的に、光伝送路ＯＴＬの全長Ｌにおいて、着信光信号と送出光信号について平均化された差動モード群遅延をもたらす。したがって、この着信光信号とこの送出光信号によってデータを送信機ＴＸから受信機ＲＸに送信するとき、光伝送路ＯＴＬに沿ったデータ伝送についての全体の差動モード群遅延は、異なる光信号の差動モード群遅延の平均化により、受信機ＲＸが補償できる最大遅延未満に維持され得る。
【００４０】
受信機ＲＸにおいて、モード多重分離装置ＭＤは、それぞれのモードパターンＭＰ２を有する送出光信号ＭＭＳ２を、基本モードＬＰ０１のモードパターンＭＰ０１であるモードパターンＭＰ３を有する、対応するシングルモード信号ＳＭＳに多重分離する。
【００４１】
図３は、提案されるモードインバータＭＩをより詳細に示している。着信光信号ＭＭＳ１は、それぞれのモードパターンＭＰ１を伴って、着信マルチモードファイバＩＭＭＦからモードインバータＭＩのモード多重分離装置ＭＤ’を介して受信される。モード多重分離装置ＭＤ’は、着信光信号ＭＭＳ１をそれぞれの中間光信号ＩＳに多重分離する。中間の光信号ＩＳは、図３に見られるように、基礎導波モードを有する。次いで中間光信号ＩＳは、モード多重化装置ＭＭ’によって、対応する送出導波モードＭＰ２を有するそれぞれの送出光信号ＭＭＳ２に多重化され、送出マルチモードファイバＯＭＭＦに入る。
【００４２】
多重分離と多重化は、乗算的パターンが着信導波モードと送出導波モードの電界パターンにそれぞれ対応する空間光変調器によって実行される。これは、図９ａ、図９ｂ、図１０および図１１に関してより詳細に説明される。
【００４３】
図４ａは、０に等しい方位角方向次数をもつそれぞれの導波モードを有する着信光信号に対するモードインバータＭＩの提案される構成を示す。図４ａの例では、着信光信号は導波モードＬＰ０１を有する。モード多重分離装置ＭＤ’は、着信導波モードＬＰ０１の電界パターンに対応する乗算的パターンＭＰ０１を有する空間光変調器を使用する。得られる中間光信号は、基本モードである導波モードＬＰ０１’を有する。モード多重化装置ＭＭ’は、中間光信号を、送出マルチモードファイバＯＭＭＦにおける送出光信号に多重化し、この送出光信号は、方位角方向次数が同様に０に等しい送出導波モードＬＰ０２を有する。
【００４４】
図４ａは、回転しても不変のモードＬＰ０１の着信光信号が、回転しても不変の別のモードＬＰ０２の送出光信号になる構成を示す。回転しても不変のモード、たとえばモードＬＰ０２の別の着信光信号は、回転しても不変のモード、たとえばモードＬＰ０１の別の送出光信号になるように、多重分離および多重化され得る。
【００４５】
図４ｂは、０より大きい方位角方向次数のモードを有する着信光信号を、それぞれのモードを有する対応する送出光信号に写像するためのモードインバータＭＩの提案される構成を示す。装置ＭＩは、０より大きい同じ方位角方向次数をもち、同じ径方向次数をもち、さらには互いに直交する個々の着信導波モードＬＰ１１ａとＬＰ１１ｂを有する２つの着信光信号が、同様に０より大きい同じ方位角方向次数をもち、同じ径方向次数をもち、さらには互いに直交する導波モードＬＰ２１ａとＬＰ２１ｂを有する対応する送出光信号になるように構成される。これは、乗算的パターンがモードＬＰ１１ａの電界パターンＭＰ１１ａに対応する空間変調器によって、モードＬＰ１１ａを有する信号をフィルタリングすることによって実行される。このフィルタリングによって中間光信号ＬＰ０１１が得られる。
【００４６】
さらに、モードＬＰ１１ｂの着信光信号は、着信モード信号ＬＰ１１ｂの電界パターンＭＰ１１ｂに対応する乗算的パターンを有する空間変調器によってフィルタリングされ、モードＬＰ１１ｂの着信信号に変換され、その結果、基本モードＬＰ０１２を有する中間信号が得られる。次いで、モードＬＰ０１１およびＬＰ０１２の中間信号が、モードＬＰ２１ａおよびＬＰ２１ｂのモードパターンＭＰ２１ａおよびＭＰ２１ｂに対応するそれぞれの乗算的パターンを有するそれぞれの空間変調器によって、対応するモードＬＰ２１ａおよびＬＰ２１ｂを有するそれぞれの送出信号に多重化される。
【００４７】
モードＬＰ１１ａおよびＬＰ１１ｂを有する着信信号の、モードＬＰ２１ａおよびＬＰ２１ｂを有する送出信号への変換は、２つの着信信号を含む合成着信の、２つの送出信号の合成送出信号への線形変換として考えられ得る。空間変調器が乗算的パターンを使用するので、これは線形変換である。
【００４８】
既に述べたように、モードの向きは、光ファイバに沿って一定でなくてもよく、回転してもよい。そのような場合には、モードパターンＬＰ１１ａおよびＬＰ１１ｂを有する着信信号を受信するのではなく、着信信号が、この例ではＬＰ１１ａ’およびＬＰ１１ｂ’として示されている回転したモードパターンでモードインバータＭＩに到達するケースであってもよい。モードインバータＭＩの所与の構成により、これは、モードＬＰ２１ａおよびＬＰ２１ｂに対して回転したモードＬＰ２１ａ’およびＬＰ２１ｂ’を有する送出信号をもたらす。空間変調器が多重分離および多重化のために乗算的パターンを使用することにより、モードＬＰ１１ａ’およびＬＰ１１ｂ’の着信信号を含む合成着信信号の、モードＬＰ２１ａ’およびＬＰ２１ｂ’の２つの送出信号を含む合成送出信号への線形変換が保証される。したがって、０より大きい同じ方位角方向次数、同じ径方向次数および直交モードパターンをもつモードの着信信号を、０より大きい同じ方位角方向次数、同じ径方向次数および直交モードパターンをもつモードを有する送出信号に写像することによって、合成着信信号のすべての信号成分が合成送出信号に確実に変換される。モードパターンが回転したそれぞれのモードＬＰ２１ａ’およびＬＰ２１ｂ’を有する２つの送出信号は、次いで、受信装置における信号処理によって検出され得る。０より大きい同じ方位角方向次数をもち、径方向次数が等しいモードを有する光信号の回転したモードパターンの位置を再調整ために、刊行物「Ｓｅｂ  Ｊ．  Ｓａｖｏｒｙ、『Ｄｉｇｉｔａｌ  ｆｉｌｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ』、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、ｖｏｌ．１６、Ｎｏ．２、ｐｐ．８０４−８１７、２００８」に記載されているものなどの非常によく知られている信号処理アルゴリズムが存在する。
【００４９】
図５は、マルチモードファイバＭＭＦから来た異なるモード信号を多重分離するために、また、受信されたモード信号のモードパターン（ｐａｔｔｅｒｓ）の回転変化を補償するために使用され得る典型的な受信機ＲＸ’を示す。受信機ＲＸ’は、異なるモードの信号を基本モードのそれぞれの中間信号ＩＳ’に多重分離するモード多重分離装置ＭＤを備える。これらの中間信号ＩＳ’は、差動モード群遅延ＤＭＧＤを補償するためのそれぞれの遅延線ＤＬによってさらに時間的に遅延させられてもよい。
【００５０】
中間信号ＩＳ’のそれぞれについて、２つの直交偏光面において光信号をサンプリングし、それにより、偏光面ごとに、対応する同相信号および対応する直角位相信号を生成する、それぞれの受信機ＲＸ１、……ＲＸ４が存在する。次いで、これらの同相位相信号および直角位相信号は信号処理装置ＤＳＰに送られる。
【００５１】
信号処理装置ＤＳＰは、より詳細に図６に示されている。処理装置ＤＳＰは、この例では受信機ＲＸ１およびＲＸ２のみから来たそれぞれの信号とともに示されている。信号処理装置ＤＳＰは、図５に既に示されたさらなる受信機のさらなる信号を受信および処理することができる。
【００５２】
処理装置ＤＳＰには、第１の中間光信号の光信号を第１の偏光面に沿ってサンプリングすることによって、受信機ＲＸ１によって生成された同相信号ＩＰ１および直角位相信号ＱＰ１が供給される。さらに、プロセッサＤＳＰには、同じ第１の中間光信号を、その光の電界において第２の直交偏光面に沿ってサンプリングすることによって、受信機ＲＸ１によって生成される同相信号ＩＰ２および直角位相信号ＱＰ２が供給される。
【００５３】
それぞれの同相信号および直角位相信号は、第２の中間光信号をサンプリングすることによって、受信機ＲＸ２により、またはそこからプロセッサＤＳＰに供給される。
【００５４】
ここで、受信機ＲＸ１が、図４ｂに示されたモードＬＰ２１ａのマルチモードファイバの信号から得られる中間信号を表すことになる信号を供給し、受信機ＲＸ２が、図４ｂに示されたモードＬＰ２１ｂのモードファイバＭＭＦのモード信号から得られる中間信号を表す信号を供給すると仮定すると、処理装置ＤＳＰは、これらのモードパターンの軸の可能性のある回転が補償されるモード多重分離ＭＰＲのステップを含む。そのようなモードパターンの回転は、この例ではモードＬＰ２１ａ’およびＬＰ２１ｂ’のモードパターンについて、既に図４ｂに示されている。モード多重分離と等化ＭＰＲのステップが、ここでは受信機ＲＸ１およびＲＸ２によって供給される同じ方位角方向次数および同じ径方向次数のすべての信号を一緒に扱うことにより、図４ｂに示されたモードインバータＭＩにおいて、０より大きい同じ方位角方向次数および同じ径方向次数の２つの信号が、０より大きい別の同じ方位角方向次数および別の同じ径方向次数の２つの送出信号になるように写像されることだけは保証される必要がある。図４ｂに示されたモードインバータＭＩの構成によってこのことが保証されるので、上述の知られている信号処理アルゴリズムを使用する図５および図６に示されたような受信機は、図６に示されたそれぞれのデータ信号ＤＳ１およびＤＳ２を導出するために、モードＬＰ２１ａ’およびＬＰ２１ｂ’の送出信号を適切に検出および処理することができる。
【００５５】
データ信号ＤＳ１およびＤＳ２は、ＱＡＭまたはＱＰＳＫなどの位相変調および／または振幅変調測定方法によって、それぞれのモード信号を個別に変調することにより、生成されていてもよい。
【００５６】
図７は、好ましい実施形態による提案されたモードインバータＭＩ１を示す。着信マルチモードファイバＩＭＭＦから受信された着信光信号の組は、図３、図４ａおよび図４ｂに関して既に図示および説明されたモード多重分離装置ＭＤ’に似た動作をする多重分離装置ＭＤ１に供給される。モード多重分離装置ＭＤ１において、信号の組は、ビームスプリッタＢＳおよびミラーＭによって分割され、モード変換器Ｍ１、……、Ｍ４の組に供給される。モードインバータＭ１、……、Ｍ４は少なくとも空間光変調器を備え、その空間光変調器の乗算的電界パターンは、それぞれのモード変換器Ｍ１、……、Ｍ４が、ＩＭＭＦから受信された信号の組からフィルタリングする着信導波モード信号の電界パターンに対応する。モードインバータＭ１、……、Ｍ４は、したがって、特定の着信導波モードの着信光信号をフィルタリングし、この着信光信号をそれぞれのシングルモードファイバＳＭＦ１、……ＳＭＦ４における対応する中間光信号に変換する。中間光信号は、それぞれのシングルモードファイバＳＭＦ１、……ＳＭＦ４における基礎導波モードを有する。モード変換器Ｍ１、……、Ｍ４は、図９ａおよび図９ｂに関してより詳細に説明される。
【００５７】
モード多重化装置ＭＭ１は、中間光信号を受信し、送出マルチモードファイバＯＭＭＦにおけるそれぞれの送出導波モードの対応する送出光信号に変換する。このために、モード多重化装置ＭＭ１はそれぞれのモード変換器Ｍ５、……、Ｍ８を備えており、これらは図９ａおよび図９ｂに関して後で詳細に説明される。次いで、モード変換器Ｍ５、……、Ｍ８によって供給される送出光信号は、送出マルチモードファイバＯＭＭＦに提供するために、ミラーＭおよびビーム結合器ＢＣによって合成される。
【００５８】
図７に示されたモード変換器Ｍ１、……、Ｍ８は、好ましくは、空間光変調器としての位相マスクに依存するモード変換器である。
【００５９】
乗算的位相マスクを使用する原理は図８に概説されている。入力ファイバＩＦから受信された信号は入力ファイバＩＦからレンズＬに供給され、ここで、着信ファイバとレンズＬの間の距離はｆとして与えられる。次いでレンズは、受信した光信号を乗算的マスクに供給し、次いで、さらなるレンズＬにさらに供給し、このレンズが光信号を出力ファイバＯＦに供給する。入力ファイバＩＦの末端部と、レンズと、乗算的マスクと、出力ファイバＯＦの先端部とは、それぞれ互いに距離ｆだけ離間している。これは４ｆ相関器と呼ばれ、刊行物「Ｊｏｓｅｐｈ  Ｗ．  Ｇｏｏｄｍａｎ、『Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ』、２ｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、１９９６」によって知られている。
【００６０】
そのような４ｆ相関器は、乗算的マスクにおいて、入力ファイバＩＦを介して受信された光信号のフーリエ変換を行う。入力信号をモードＬＰ０１からモードＬＰ１１の出力信号に変えるためには、乗算的マスクは、モードＬＰ１１のモードパターンの振幅特性に対応する、フーリエ領域における位相特性をもつ必要がある。そのようなモードパターンは、たとえば図１１において、モードＬＰ１１ａに対するモードパターンＭＰとして与えられている。乗算的位相マスクのモードパターンの一方の区域は、したがって、０の位相シフトを生じさせる領域をもたなければならず、他方の領域はπの位相シフトを生じさせる。
【００６１】
４ｆ相関器内のそれぞれの乗算的位相マスクによって、図８に示されたモードＬＰ１１などの対応する特定の出力モードが生成され得る。
【００６２】
図９ａは、モードインバータＭＩの一実施形態を示す。着信光信号ＩＮＳは、レンズＬに供給され、そこから、右側に拡大して示されているプログラム可能な位相マスクＰＭに供給される。位相マスクＰＭは、図８および図１１に関して概説されたような適切な位相シフトを生じさせながら、着信信号ＩＮＳを反射する。その信号は、レンズＬを通過し、送出信号ＯＳとしてモード変換器ＭＩから出る。距離ｆである入力ファイバとレンズＬの間隔は、明示的には図９ａに示されていない。好ましくは、この間隔は、モードＬＰ０１、ＬＰ１１およびＬＰ２１のみのパターンが使用され、提案される方法および装置が依然として十分に機能するケースでは、ｆとは変わる距離を有する。これらのモードＬＰ０１、ＬＰ１１およびＬＰ２１は、径方向の周期性はもたず、したがって、距離ｆの方向の軸に沿ったマスクの位置ずれによって生じ得る位相マスクのサイズ変化の影響を受けない。
【００６３】
したがって、プログラム可能な位相マスクＰＭを使用することによって、図１１に示されたそれぞれのモードパターンＭＰが、それぞれのモードの対応する着信光信号をフィルタリングするために生成され得る。
【００６４】
高次モードの着信光信号ＩＮＳを基本モードの中間信号ＩＳに多重分離するために、位相マスクＰＭは、高次モードの位相パターンに対応する位相パターンをとる。
【００６５】
言い換えれば、モードパターンは、フーリエ領域における０とπの位相レベルと等価な、複素電界での正と負の符号をもつゾーンからなる。異なる符号のゾーンの数および次数は、それらの相対的なサイズが変化し得るとしても、２次元フーリエ変換後に一定のままとなる。したがって、あるモードを別のモードに変換することは、着信「位相ゾーン」が所望の送出「位相ゾーン」に写像されるように、入力モードへの位相シフトを実施するマスクによって十分に近似され得る。着信ＬＰ０１モードの特別なケースでは、着信モードは、単一の位相ゾーンのみからなり、したがって変換マスクは所望の出力モードの位相ゾーンパターンに直接的に対応する。多重分離するとき、モードの位相パターンの一意性によって、選択されることになるモードの位相パターンのみが、好ましくは通常はＬＰ０１のモードである出力モードの位相パターンに写像されることが保証される。したがってすべての他のモードは後にシングルモードファイバなどの装置によってフィルタリングされ得る。
【００６６】
図９ａに示されたモード変換器Ｍ１は、高次モードの着信信号ＩＮＳを基本モードの中間信号ＩＳに変換するように動作可能である。中間信号を送出信号に変換するための、図７に示されたモード変換器Ｍ５、……、Ｍ８は、図９ａに示されたモード変換器Ｍ１に構造が類似しており、図７に示されたようなモード変換器Ｍ５、……、Ｍ８は、それぞれの送出光信号のモードパターンに対応する位相パターンを有する位相マスクを備える。図７に示されたモードインバータＭＩ１の構成を設定するために、明示的に示されていない制御ユニットが使用されてもよい。そのような制御ユニットは、好ましくは、１つまたは互いに相互作用する複数の制御ユニットとして与えられ、１つの制御ユニットまたは複数の制御ユニットは、制御端または管理プレーンと相互作用するように動作可能な１つまたは複数のインターフェースを有する。
【００６７】
図９ａは、偏光分割多重方式が使用されないケースにおけるモード変換器Ｍ１を示す。着信モード信号が、位相マスクＰＭにとって好ましい偏光の向きに位置調整されていない偏光向きで、好ましくはリキッドクリスタルオンシリコーン（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｈｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎｅ）（ＬＣＯＳ）である位相マスクＰＭに達する場合、送信信号電力が減少する。
【００６８】
図９ｂは、偏光分割多重方式が使用されるケースにおけるさらなる解決策による図９ａの提案されたモード変換器を示す。
【００６９】
着信光信号ＩＮＳは、偏光ビームスプリッタＰＢＳによって２つの直交偏光成分に分割され、図９ａに関して既に説明したように、一方の成分が直接的にレンズＬに供給され、次いで位相マスクＰＭに供給される。他方の成分は、半波長板ＨＷＰによってその偏光状態が回転され、次いでレンズＬに、さらには位相マスクＰＭに供給される。この他方の成分は、もう一度レンズＬを通過し、次いで半波長板ＨＷＰによってもう一度その偏光状態が回転される。第１の成分と第２の成分は、偏光ビームスプリッタＰＢＳにおいて中間信号ＩＳに再合成される。
【００７０】
図９ｂに示された位相マスクＰＭは、図９ａに関して既に図示および説明された位相マスクＰＭに構造および機能が類似している。
【００７１】
図９ｂの構成では、着信信号の偏光軸に対するビームスプリッタＰＢＳの偏光軸の位置ずれによって、着信信号の一方の偏光状態の信号寄与分が両方のマスクＰＭに対して生じる。次いで他方の偏光状態によってまた、着信信号の信号寄与分が両方のマスクＰＭに対して生じる。これらの寄与分は、提案される装置によって再合成される。
【００７２】
図９ａおよび図９ｂに示された提案される位相マスクＰＭは、好ましくはモードインバータＭＩ内のＬＣＯＳマスクであり、これらの位相マスクＰＭは反射マスクである。
【００７３】
代替の解決策によれば、モードインバータに一方の側から伝搬する着信光信号が、透過性の位相マスクに供給され、その結果、着信光信号がこの透過性の位相マスクを通過し、次いで伝搬し、さらには他方の側のモードインバータから出るようにモードインバータが構成されていてもよい。そのような透過性の位相マスクは、好ましくは、ガラスの中に製造された固定されたモード選択的位相マスクである。偏波多重化の場合、着信光信号は、図９ｂに示されたミラーＭおよびビームスプリッタＰＢＳによって分割および再合成されてもよい。ガラスの中に製造されたモード選択的位相マスクを使用するケースでは、さらに下で図１２に関して記載されている多重分離装置と多重化装置の間の構成が可能にならなければならない。
【００７４】
図１１は、対応するモードに対する位相マスクのそれぞれのモードパターンＭＰを示す。
【００７５】
図１０は、複数の位相マスクＰＭを１つのシリコン装置上に備える合成位相マスクＣＰＭの一実施形態を示し、ここでは、異なる位相マスクＰＭが、それぞれのモード変換器Ｍ１、……、Ｍ４に対する位相マスクとして使用される。この例では、各モード変換器Ｍ１、……、Ｍ４は、偏光分割多重方式の場合にモード変換を可能にする２つの位相マスクＰＭを備える。
【００７６】
位相マスクＰＭは、好ましくは、結合された表面上のＬＣＯＳ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ）である。合成位相マスクＣＰＭおよびその位相マスクＰＭは、好ましくは、制御ユニットＣＴＲＬによって構成可能およびプログラム可能である。これは既に詳細に説明されている。
【００７７】
制御ユニットＣＴＲＬは、モードインバータで受信された制御信号に応じて位相マスクＰＭのモードパターンを設定する。
【００７８】
図７に戻ると、中間信号が、多重分離装置ＭＤ１から多重化装置ＭＭ１に、シングルモード光ファイバによって送られることが既に説明された。あるいは、中間信号は、それぞれのオプティカルフリースペース経路内または集積化デバイスのそれぞれの導波路内を送られてもよい。
【００７９】
図８、図９ａ、図９ｂ、図１０および図１１に関して概説されたように、空間変調器は、フーリエ変換または周波数変換を実施する４ｆ相関器における位相マスクとして与えられてもよい。空間変調器の位相パターンは、それぞれのモード信号のモードパターンに対応する。あるいは、図７に示されたモード変換器Ｍ１、Ｍ８は、周波数変換またはフーリエ変換用の４ｆ相関器には依存せず、振幅値がそれぞれのモード信号のモードパターンの振幅値に対応する振幅マスクを使用することによって、直接的に空間変調を実施する。
【００８０】
言い換えれば、モード変換は、振幅マスクによって所望のモードの振幅分布を強調することによって実施され得る。たとえば、０より大きい方位角方向次数を有するモードを、０（ゼロ）に等しい方位角方向次数を有するモードよりも強化するために、モードの中心に減衰が適用され得る。これは、０（ゼロ）に等しい方位角方向次数を有するモードがこの中心領域において最大振幅を有する一方で、すべての他のモードはこの中心領域に０の振幅をもつためである。
【００８１】
図４ｂに関して既に概説されたように、０より大きい同じ方位角方向次数、同じ径方向次数および直交モードパターンをもつ特定のモードパターン、たとえば着信モード信号ＬＰ１１ａ’およびＬＰ１１ｂ’の２つの着信光信号が、やはり０より大きい同じ方位角方向次数をもち、同じ径方向次数をもち、互いに直交するモードパターン、たとえばＬＰ２１ａ’およびＬＰ２１ｂ’を有するそのような送出光信号になるように、モードインバータＭＩは多重分離および多重化を実施する。多重分離および多重化のステップによって生じる着信信号の信号成分間のさらに別の遅延が確実に最小化されるためには、図７に示された着信マルチモードファイバＩＭＭＦから図７に示された送出マルチモードファイバＯＭＭＦに至るまでの全体の光学距離が、着信光信号ＬＰ１１ａ’と併せたそのそれぞれの中間信号およびそのそれぞれの送出信号について、着信信号ＬＰ１１ｂ’と併せたその中間信号およびそのそれぞれの送出信号についての全体の光学距離に確実に等しくなるようにする必要がある。
【００８２】
図１２はモードインバータＭＩ３の代替実施形態を示す。モードインバータＭＩ３は、図７に示されたモード多重分離装置ＭＤ１に構造および機能が類似している多重化装置ＭＤ２を備える。さらに、モードインバータＭＩ３は、図７に示されたモード多重化装置ＭＭ１に構造および機能が概ね類似しているモード多重化装置ＭＭ２を備える。
【００８３】
図１２のモードインバータＭＩ３は、図７のモードインバータＭＩ１とは２つの主な側面で異なっている。第１に、多重分離装置ＭＤ２と多重化装置ＭＭ１が、シングルモードファイバＳＭＦａおよびＳＭＦｂによって接続されており、次いで、Ｎ×Ｎの切り換え機能を有する切り換え装置Ｓによって相互に接続されている。数Ｎは、シングルモードファイバＳＭＦａ、ＳＭＦｂの数に等しい。第２に、多重分離装置ＭＤ２および多重化装置ＭＭ２は、図７の多重分離装置ＭＤ１および多重化装置ＭＭ１とは、それぞれのモード変換器がプログラム可能な位相マスクを備えず、固定されたモード選択的位相マスクを備えるという点で異なっている。モードインバータＭＩ３の構成機能は、切り換え装置Ｓを構成する制御ユニットＣＴＲＬ２によって与えられる。好ましくは、多重分離装置ＭＤ２および多重化装置ＭＭ２において使用されるマスクは、ガラスの中に製造された固定されたモード選択的位相マスクである。
【００８４】
図１０に示された制御ユニットＣＴＲＬおよび図１２に示されたＣＴＲＬ２ならびに図９ａおよび図９ｂに関して述べられた制御ユニットは、好ましくは、受信されたモード信号のうちの１つを介して制御信号を受信する。好ましくは、制御信号の送信に使用されるモード信号は、基本モードＬＰ０１のものである。
【図１】
0005941593.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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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９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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