(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモードが空間的に多重化された空間多重光信号（１１）のモード変換を行うモード変換器（１３）と，
前記モード変換器（１３）を経た空間多重光信号が入力する２以上の近接する導波路（１７，１８）を有する導光部（１５）と，を有し，
前記導波路の間隔は１マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下であり，
前記モード変換器（１３）によりモード変換された空間多重光信号（１１）に含まれる複数のモードは，それぞれ，変換後のモードに応じて，前記導光部（１５）の異なる導波路（１７，１８）へ並列的に伝播する，
スイッチング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチング装置であって，
前記モード変換器（１３）に入力される前記空間多重光信号（１１）は，ガウスモードの光信号，ラゲール・ガウスモードの光信号，ベッセルビーム光信号，エルミートガウスモードの光信号又はエアリーモードの光信号のいずれかである，
スイッチング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のスイッチング装置であって，
前記モード変換器（１３）は，位相プレート又は空間変調器である，
スイッチング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のスイッチング装置であって，
前記導光部（１５）は，
２以上のコアを有するマルチコアファイバ，
２以上の近接する導波路（１７，１８）を有する平面光回路，
２以上の光ファイバを束ねたファイババンドル，
マイクロレンズアレイ，又は
２以上の近接する導波路（１７，１８）を有する機械要素部品（ＭＥＭＳ）である，
スイッチング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のスイッチング装置であって，
前記モード変換器（１３）に入力される前記空間多重光信号（１１）は，ラゲール・ガウスモードの光信号であり，
前記モード変換器（１３）は，空間変調器であり，
前記空間多重光信号（１１）が有する軌道角運動量を保存しつつ，前記導光部（１５）にて伝播する，
スイッチング装置。
【請求項６】
請求項１に記載のスイッチング装置を有する，光ネットワークシステム。
【請求項７】
複数のモードが空間的に多重化された空間多重光信号（１１）のモード変換を行うモード変換器（１３）と，前記モード変換器（１３）を経た空間多重光信号が入力する２以上の近接する導波路（１７，１８）を有する導光部（１５）と，を有し，前記導波路の間隔は１マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下であるスイッチング装置を用い，
前記モード変換器（１３）において前記空間多重光信号（１１）のモード変換を行う工程と，
前記モード変換器（１３）を経た空間多重光信号が前記導光部（１５）へ入力する工程と，を有し，
前記モード変換器（１３）によりモード変換された空間多重光信号（１１）に含まれる複数のモードは，それぞれ，変換後のモードに応じて，前記導光部（１５）の異なる導波路（１７，１８）へ並列的に伝播する，
スイッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，空間光スイッチング装置及び方法に関する。より詳しく説明すると，本発明は空間多重された信号に対してスイッチングを行い，パス切り替えを行う空間光スイッチング装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には，空間多重光信号のスイッチング方法が開示されている。
【０００３】
国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６１号パンフレット（特許文献１）及び国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６３号パンフレット（特許文献２）には，マルチコアファイバが開示されている。
【０００４】
特開２００６−２４３７３５号公報には，ある偏光性を示す軌道角運動量の場合に光を伝播し，それ以外の偏光性を示す軌道角運動量を有する光を伝播しない光ファイバが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６１号パンフレット
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６３号パンフレット
【特許文献３】特開２００６−２４３７３５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｘ．  Ｃｈｅｎ，  Ａ．  Ｌｉ，  Ｊ．  Ｙｅ，  Ａ．  Ａｌ  Ａｍｉｎ，  ａｎｄ  W.  Shieh,  “Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｕａｌ-ＬＰ11-Ｍｏｄｅ  ＣＯ-ＯＦＤＭ  Ｓｉｇｎａｌｓ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｆｅｗ-ｍｏｄｅ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ/Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ,”  ＯＦＣ２０１２,  ＰＤＰ５Ｂ.４.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１に記載の空間光スイッチング方法は，スイッチングノードで一度シングルモード化する必要があった。このため，この方法を用いてもスループットの高いネットワークを構築できない。
【０００８】
そこで，本発明は，スイッチングノードにてシングルモード化する必要がなくスループットの高い空間光スイッチング装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに，本発明は，スイッチングを経ても軌道角運動量を保持させ，伝播できる光スイッチング装置及び方法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】
【００１０】
上記課題のうち少なくともひとつは，以下の発明により解決される。
【００１１】
本発明の第１の側面は，スイッチング装置に関する。このスイッチング装置は，空間多重光信号１１のモード変換を行うモード変換器１３と，モード変換器１３を経た空間多重光信号が入力する２以上の近接する導波路を有する導光部１５とを有する。２以上の近接する導波路の間隔は１マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下である。そして，モード変換器１３によりモード変換された空間多重光信号１１は，変換後のモードに応じて，導光部１５のいずれかの導波路コア１７，１８へ伝播する。２以上の近接する導波路を有する導光部の例は，複数のコアを有するマルチコアファイバである。
【００１２】
空間多重光信号は，モードによりビームの分布プロファイルが異なる。例えば，空間多重光信号には，中心に強度分布が集まるガウスモードや，同心円状に強度分布が存在するラゲールモード（エルミートモード）が存在する。この空間多重光信号のモードをモード変換器１３で変換すると，空間多重光信号の分布が変化するため，空間多重光信号が照射される導波路が変化する。例えば，導光部がマルチコアファイバの場合，空間多重光信号のモードをモード変換器１３で変換すると，マルチコアファイバのコアのうち，空間多重光信号が照射されるコアが変化する。この原理を利用して，本発明は，光スイッチングを達成する。本発明においては，スイッチされる導波路が近接しているため，出力光をシングルモードにて伝送できる。
【００１３】
スイッチング装置の好ましい態様は，空間多重光信号１１が，ガウスモードの光信号，ラゲール・ガウスモードの光信号，ベッセルビーム光信号，エルミートガウスモードの光信号又はエアリーモードの光信号のいずれかである。
【００１４】
スイッチング装置の好ましい態様は，モード変換器１３が，位相プレート，又は空間変調器である。
【００１５】
スイッチング装置の好ましい態様は，導光部１５は，２以上のコアを有するマルチコアファイバ（例えば，中心コアと前記中心コアの周囲に存在する１又は複数のコアを有するマルチコアファイバ，又は２以上の方形コアを有する方形コアファイバ），２以上の近接する導波路１７，１８を有する平面光回路，２以上の光ファイバを束ねたファイババンドル，マイクロレンズアレイ，）２以上の近接する導波路１７，１８を有する機械要素部品（ＭＥＭＳ）である。
【００１６】
スイッチング装置の好ましい態様は，空間多重光信号１１がラゲール・ガウスモードの光信号であり，モード変換器１３が空間変調器である。そして，このスイッチング装置は，空間多重光信号１１が有する軌道角運動量を保存しつつ，マルチコアファイバ１５にて伝播する。
【００１７】
スイッチング装置の好ましい利用態様は，本発明のスイッチング装置を有する光ネットワークシステムである。
【００１８】
本発明の第２の側面は，空間多重光信号１１のモード変換を行うモード変換器１３と，モード変換器１３を経た空間多重光信号が入力する２以上の近接する導波路を有する導光部１５と，を有するスイッチング装置を用いたスイッチング方法に関する。２以上の近接する導波路の間隔は１マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下である。この方法は，モード変換器１３において空間多重光信号１１のモード変換を行う工程と，モード変換器１３を経た空間多重光信号が導光部１５へ入力する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のスイッチング装置は，スイッチングノードにてシングルモード化する必要がないため，スループットの高い空間光スイッチング装置を提供できる。また，本発明のスイッチング装置を用いたスイッチング方法は，高いスループットを有する。
【００２０】
本発明のスイッチング装置は，例えば，空間多重光信号１１がラゲール・ガウスモードの光信号であり，モード変換器１３が空間変調器の場合に，スイッチングを経ても軌道角運動量を保持させ，伝播できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は，本発明のスイッチング装置の基本構成例を示す概念図である。
【図２】図２は，本発明のスイッチング方法を説明するための概念図である。
【図３】図３は，実施例１における実験系の概略図を示す。
【図４】図４は，マルチコアファイバの断面図を示す図面に替わる写真である。
【図５】図５は，実施例１における実験系と測定された信号を示す。
【図６】図６は，実施例２における実験系の概略図を示す。
【図７】図５は，実施例２における実験系と測定された信号を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下，図面を参照しつつ，本発明の実施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ず，公知の要素を適宜取り入れることができる。
【００２３】
本発明の第１の側面は，スイッチング装置に関する。図１に示されるように，このスイッチング装置は，空間多重光信号１１のモード変換を行うモード変換器１３と，モード変換器１３を経た空間多重光信号が入力する２以上の近接する導波路を有する導光部１５とを有する。２以上の近接する導波路の間隔は１マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下である。そして，モード変換器１３によりモード変換された空間多重光信号１１は，変換後のモードに応じて，導光部１５のいずれかの導波路１７，１８（第１の導波路１７又は第２の導波路１８）へ伝播する。図１に示す例では，モード変換器１３からの出力光は，レンズ１９を介して空間的に拡張された後，導光部１５であるマルチコアファイバへと入射する。
【００２４】
スイッチング装置は，入力信号のパスを切り替えすることができる装置である。
【００２５】
空間多重光信号１１は，伝送路となる空間に複数経路又は複数種類の光信号が存在する光信号を意味する。空間多重光通信の例は，特開平１０−３３６１５２号公報及び特開２００９−２８４３８５号公報に開示されている。
【００２６】
空間多重光信号１１の例は，ガウスモードの光信号，ラゲール・ガウスモードの光信号，ベッセルビーム光信号，エルミートガウスモードの光信号又はエアリー（Ａｉｒｙ）モードの光信号のいずれかである。スイッチング装置を構成する光学素子等の要素は，適宜調整することができる。例えば，ガウスモードの光信号がモード変換器１３から出力された場合に光信号が第１の導波路１７に照射されるとする。すると，例えば，ラゲール・ガウスモードの光信号（ベッセルビーム光信号，エルミートガウスモードの光信号又はエアリーモードの光信号でもよい）がモード変換器１３から出力された場合，光信号が第２の導波路１８に照射されるとする。これらのモードの光信号は，例えば，特許４８７１３２６号公報，及び特開２００３−１３９５１４号公報に開示されている。そして，これらの空間多重光信号は，後述するモード変換でモードが適宜変換される。空間多重光信号であるガウスモードの光信号（第１の光信号）は，モード変換器によりラゲール・ガウスモードの光信号（第２の光信号）にモード変換されるとする。すると，モード変換が行われなければ，出力信号はガウスモードの光信号（第１の光信号）として，例えば，第１の導波路１７に照射される。一方，モード変換によりガウスモードの光信号（第１の光信号）のモードが変わった場合，出力信号は例えばラゲール・ガウスモードの光信号（第２の光信号）となり，第２の導波路１８に照射される。スイッチング装置は，このようにモードが変わるか否かにより，モード変換器からの出力信号が伝播する導波路が変化するように装置内の光学系等を調整することが好ましい。
【００２７】
ラゲール・ガウスモードの光信号は，ビームの伝播の中心軸から同心円状にリング状となる強度分布を有するモードの光である。なお，ガウスモードは，ビームの伝播の中心軸に最大強度を持つモードである。本発明において，ラゲール・ガウスモードの光信号は，完全にリング状の強度分布を有する理論的な光信号のみならず，ラゲール・ガウスモードの光信号と判別できる程度に強度分布がリング状であると判断できるものもラゲール・ガウスモードの光信号に含まれる。このような解釈は，他のモードも同様である。本発明は，空間多重光信号１１を発生するための空間多重光信号発生装置を有しても良いし，空間多重光信号発生装置から発生した空間多重光信号１１を利用するものであっても良い。空間多重光信号装置の例は，ラゲール・ガウスモードの光信号を発生するためのラゲール・ガウスモードの光信号発生装置を有するものや，エルミートガウスモードの光信号を発生するためのエルミートガウスモードの光信号の発生装置を有するものであってもよい。
【００２８】
ベッセルビーム光信号は，動径方向にベッセル関数型の電界分布を持つ光ビームを意味する。ベッセルビーム光信号は，回折を起こさずほぼ一定のビーム径で伝播する。空間多重光信号装置の例は，ベッセルビーム光信号を発生するためのベッセルビーム光信号発生装置を有するものである。エアリーモードの光信号は，強度分布がエアリー分布に従う光信号である。エアリー環の光信号を出力する装置は公知である。
【００２９】
モード変換は，光信号のモードを変換することを意味する。たとえば，ガウスモードの光信号をラゲールモードの光信号に変換する。ガウスモードの光が直進するとマルチコアファイバのコアの領域に照射される。一方，ラゲールモードの光信号は，たとえば周囲のコアの領域に照射される。このようにモード変換を行うことで，光信号が照射されるマルチコアファイバのコアを変換することができる。このため，モード変換を行うことで，光信号が伝播するコアを変えることができる。
【００３０】
モード変換器１３は，光信号のモードを変換するための装置である。具体的なモード変換器１３は，ガウスモードの光信号と，ラゲール・ガウスモードの光信号とを変換するものである。モード変換器１３により，マルチコアファイバのいずれのコア部分に光信号が照射されるかを制御できる。モード変換器１３は，例えば，中心コア部分か，又はそれ以外のコア部分に光信号が照射されるように変換する。
【００３１】
モード変換器１３の例は，位相プレート又は空間変調器である。位相プレートは，例えば特開２０１０−１９９３０８号公報，特開２００８−１３９４７６号公報等に開示されている。ガウスモードの光信号と，ラゲール・ガウスモードの光信号とを変換する機構や，ガウスモードとエルミートガウスモードの光信号とを変換する機構はすでに知られている。このため，本発明では，そのようなすでに知られたモード変換器を適宜用いることができる。
【００３２】
導光部１５は，２以上の近接する導波路を有する要素である。導光部１５の例は，２以上のコアを有するマルチコアファイバ（例えば，中心コアと中心コアの周囲に存在する１又は複数のコアを有するマルチコアファイバ，又は２以上の方形コアを有する方形コアファイバ），２以上の近接する導波路１７，１８を有する平面光回路，２以上の光ファイバを束ねたファイババンドル，マイクロレンズアレイ，２以上の近接する導波路１７，１８を有する機械要素部品（ＭＥＭＳ）である。平面光回路は，平面光回路に設けられた隣接導波路を有する。ファイババンドルは，ファイバを近接させて一体としたものがあげられる。マイクロレンズアレイは，微小なレンズが複数規則的に配置されたものを意味する。この場合，それぞれのマイクロレンズにより形成される経路が導波路として機能する。２以上の近接する導波路１７，１８を有する機械要素部品（ＭＥＭＳ）の例は，何らかの機械要素（例えば，ミラーなどの光学素子）により，光信号の伝送路（導波路１７，１８）が２つ以上形成され，それらの導波路１７，１８の隣接しているものである。導波路の例は，光ファイバのコアである。隣接導波路は，たとえば，１マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下の距離に存在する。この導波路の間隔は，３マイクロメートル以上７０マイクロメートル以下でもよく，５マイクロメートル以上７０マイクロメートル以下でもよいし，１０μメートル以上６０マイクロメートルでもよいし，２０μメートル以上５０マイクロメートルでもよいし，３０μメートル以上４０マイクロメートル以下でもよい。隣接導波路の距離は，コア間に存在するコア以外の部分（例えばクラッド部分）の距離を意味する。隣接導波路が近接していることで，導光部１５からの出力を合波し，シングルモードにて伝送することができる。導光部１５の例は，２以上のコアを有するマルチコアファイバである。マルチコアファイバ１５の例は，中心コアと中心コアの周囲に存在する１又は複数のコアを有するファイバ，又は中心コアとその周囲に存在するリング状のコアを有するファイバである。マルチコアファイバ１５は，必ずしも中心にコアが存在するものでなくてもよい。たとえば，２から４つ（又はそれ以上）のコアが対称的に並べられたコアを有するマルチコアファイバであってもよい。
【００３３】
スイッチング装置の好ましい態様は，空間多重光信号１１がラゲール・ガウスモードの光信号であり，モード変換器１３が空間変調器のものである。そして，このスイッチング装置は，空間多重光信号１１が有する軌道角運動量を保存しつつ，マルチコアファイバ１５にて伝播する。
【００３４】
スイッチング装置の好ましい利用態様は，本発明のスイッチング装置を有する光ネットワークシステムである。この光ネットワークシステムは，送受信機及び送受信機を接続する光ファイバを有する。そして，この光ネットワークシステムは，例えば，スイッチング部位に本発明のスイッチング装置を有している。
【００３５】
本発明の第２の側面は，空間多重光信号１１のモード変換を行うモード変換器１３と，モード変換器１３を経た空間多重光信号が入力する２以上の近接する導波路を有する導光部１５と，を有するスイッチング装置を用いたスイッチング方法に関する。この方法は，モード変換器１３において空間多重光信号１１のモード変換を行う工程と，モード変換器１３を経た空間多重光信号が導光部１５へ入力する工程とを含む。２以上の近接する導波路を有する導光部１５の例は，マルチコアファイバである。
【００３６】
図２は，本発明のスイッチング方法を説明するための概念図である。この例では，空間多重光信号１１がラゲール・ガウスモード光である。例えば，ガウスモードの空間多重光信号が，モード変換器１３に入射する。すると，モード変換器１３が空間多重光信号１１のモード変換を行う。図２に示す例では，例えば，ガウスモードの光のモードが変換されて，ラゲール・ガウスモードの光となる。レンズ１９で，モード変換器１３からの出力が拡大される。すると，モード変換器１３からの出力光は，導光部１５であるマルチコアファイバのうち中心の周辺に存在するコア１８を含む領域に照射される。この様子は，図２において，マルチコアファイバ１５の下の方に概念的に記載されている。このようにモード変換器１３で，空間多重光信号１１のモード変換を行うことで，マルチコアファイバへ照射される領域を変化させることができ，これにより伝播するコアを変化させることができる。
【００３７】
以下，マルチコアファイバとラゲール・ガウスモードを用いた２ｘ２スイッチング方法を提示する。この方法において，入力信号としては，基本ガウスモード（ＴＥＭ００）又は高次ラゲール・ガウスモードを想定した。本スイッチング方法において，マルチコアファイバは，信号を伝搬すると同時に空間分割方式としても機能する。また，本スイッチング方法には非結合型のマルチコアファイバを用いた。したがって，各コアは独立のコアパスとして取り扱うことができる。
【００３８】
ここでは簡単に，７つのコアを有するマルチコアファイバを実施例に用いた。なお，コアの数が多いマルチコアファイバを使用することにより，スイッチングのポート数を容易に増やすことができる。コアの数が多いマルチコアファイバの例としては，１９個のコアを有するマルチコアファイバや，３７個のコアを有するマルチコアファイバがある。
【００３９】
まず，本スイッチング方法の構成について述べる。
【００４０】
ＬＧｌｐで示されるラゲール・ガウスモードは，近軸波動方程式により導かれる固有モードである、ここで，ｌは，位相の回転数を示す方位角インデックスである。ここでラジアルインデックスｐを無視し，以下ＬＧモードをＬＧｌ０であらわす。
【００４１】
広く使用されているエルミートガウスモード，ＨＧｎｍやＴＥＭｎｍとは異なり，ラゲール・ガウスモードはヘリカル波面に特徴がある。すなわち，単一ラゲール・ガウスモードは，その中央の強度分布が零であるという位相特異性を有する。また，ラゲール・ガウスモードに独特な別の特徴としては，波面の回転運動量が生む軌道角運動量を保持できる点である。この軌道角運動量の応用は，様々な分野で発展しているところである。実際，軌道角運動量を変換することによる超高速スイッチングが，半導体電子分野における光誘導性軌道角運動量により既に実現されている。
【００４２】
電気通信分野においても，ラゲール・ガウスモードにおける軌道角運動量の保持は，古典的レジーム及び量子レジームによる通信手段や情報通信手段を得る点においても好ましい。従来，ＴＥＭモードにより伝播される角運動量は，左右に偏光した状態による二次元のスピンを有するに過ぎなかった。これに対し，ラゲール・ガウスモードにより伝播される角運動量は，無数の次元のスピンを有する。そのため，多重ラゲール・ガウスモードにより伝達される情報は無数の角運動量へと分解される。この結果，伝達される情報の密度を増した，より通信量の多い通信手段を提供することができるのである。
【００４３】
他方，今日に至るまで，多重ラゲール・ガウスモードにより情報伝達を行う際は，位相マスクを使用する必要があった。したがって，電気通信分野においては，光ファイバを通じて軌道角運動量を安定的に伝播する通信技術が現在においても求められている。そこで，本マルチコアファイバは，多重ラゲール・ガウスモードを直接伝播する手段を提供する。同時に，コア間の位相を相対的なものとすることにより，軌道角運動量を保持しつつ伝搬する手段を提供する。
【００４４】
図２に示されるように，ラゲール・ガウスモードのそれぞれのモードは，空間的にオーパーラップした状態（多重化状態）にあり，マルチコアファイバのいくつかのコアとカップリングする。マルチコアファイバからの出力はこれらのコアからの出力の集合である。空間位相の相関がマルチコアファイバへの伝播を経てもなお維持された場合，光信号を適切に組み合わせることで，ラゲール・ガウスモードが再構成される。よって，軌道角運動量を識別することにより，適度なラゲール・ガウスモードが抽出される（すなわち多重分離できる）。マルチコアファイバの機能はイメージファイバと類似しているものの，各コアはシングルモードであり，高速信号を伝播することができる。
【００４５】
マルチコアファイバを通してラゲール・ガウスモードの光を伝播させたとき，光は軌道角運動量を保持しつつ伝播する。すなわち，空間位相の相対的関係が各シングルモードのコアにおいて保持される。また，ラゲール・ガウスモード分割多重化装置と本マルチコアファイバを用いて，２つの１０Ｇｂｐｓチャネルへ伝送する。
【００４６】
以上のとおり，本マルチコアファイバとラゲール・ガウスモードの光信号という２つの技術を用いることにより，本スイッチング方法では，光信号の多重化及び伝播の良好なアフィニティを提供できるのである。
【００４７】
入力信号がマルチコアファイバのファセットへと集光される。標準的なシングルモードファイバ（ＳＳＭＦ）のフォーカスコンディションと異なり，ビームウェストは，高次ラゲール・ガウスモードである場合に約９５マイクロメートルと見積もられる外周の６つのコアとオーバーラップする。それ以外の場合，入力信号がガウスモードである場合，光は集光し主に中心のコア領域に存在することとなる。
【００４８】
空間光スイッチング装置（ＳＬＭ）は，空間位相の変調パターンを当てはめることにより，回折光の軌道角運動量（ＯＡＭ）数を変えることができる。したがって，ＳＬＭによる変調によって，中心コアパスと中心コアの周辺に存在するコアのパスとの間で自由なパス切り替えを行うことができる。シングルコアシステムと同様に用いる一方で外周のコアが新たに割り当てられたＯＡＭを伝播できＯＡＭがマルチコアファイバを連続的に伝播できるようにＳＳＭＦを独立に出力するために，中心コアパスとある周囲のコアのパスとが出力において接続されていても良い。
【実施例１】
【００４９】
ラゲール・ガウスモード及びガウスモードの信号をそれぞれ入力した場合の特性を，順を図３に基づいて説明する。
【００５０】
以下の実施例においては，光源としてＳＡＮＴＥＣ社製の高性能波長可変レーザー光源（ブランド名“ＴＳＬ５１０”）を用い，中心波長は１５５０ｎｍとした。光信号は基本ガウスモード（ＴＥＭ００）をコリメータから出力した。また，ＬＣＯＳ型の空間光位相変調器（ハママツ社製
“Ｘ１０４６８”）を第１の空間光スイッチング装置として，空間光位相変調器（ＨＯＬＯＥＹＥ社製 “ＰＬＵＴＯ  ＴＥＬＣＯ”）を第２の空間光スイッチング装置として，それぞれ使用した。各空間光スイッチング装置は偏光に依存するため，波長板と偏光器を調整し，入力される光信号の偏光が空間光スイッチング装置に向けて直線となるようにした。余計なスペックルや光線が入らないよう，レンズを使用した。マルチコアファイバからの出力信号は赤外線カメラによって記録し，画像処理によって測定した。
【００５１】
図３に示される系では，光源（ＴＬＳ），第１の偏波面調整器（ＰＣ），第１の空間光スイッチング装置，第２の偏波面調整器（ＰＣ），絞り（アパーチャー；アイリス），第２の空間光スイッチング装置，非球面レンズ及びマルチコアファイバをこの順で有する。そして，この系は，マルチコアファイバからの出力をＣＣＤカメラなどの撮影機で撮影できるようにされている。この系において，第１の空間光スイッチング装置は，ガウスモードとエルミートガウスモードを変換するために用いられる。つまり，第１の空間光スイッチング装置からの出力光は，空間多重光信号１１である。そして，第２の空間光スイッチング装置は，入力された空間多重光信号１１のモードをガウスモード又はエルミートガウスモードへと変換する機能を有するため，モード変換器１３として機能する。
【００５２】
図４は，実施例１におけるマルチコアファイバを示す図面に替わる写真である。各コアの直径は，約５マイクロメートルであった。また，周囲のコア間の距離は，３４．８マイクロメートルであった。
【００５３】
ラゲール・ガウスモードの光信号を入力した場合
図５に示される実施例系を用いて実施例１を行った。実施例１では，第１の空間光スイッチング装置をラゲール・ガウスモードの光信号を得るために用いた。なお，波長板といった別のモード変換器と置き換えることができる。本実施例では，４次の軌道角運動量を有する光を使用した。第２の空間光スイッチング装置は，ｌ＝０とｌ＝−４の２つの回折パターンを変更でき，出力されるＯＡＭはｌ＝４又はｌ＝０となった（ｌは方位角指数である）。図３及び図５に示されるように，ｌ＝＋４であるラゲール・ガウスモードの光は周囲に存在する６つのコアに，ｌ＝０であるガウスモードの光信号は中心コアにおもに存在することとなった。表１において，測定された出力パワーと消光比を示す。
【００５４】
図５において，ＬＧ０５は，５次のラゲールガウシアンモードの光を意味する。ＨＧはエルミートガウシアンモードの光を意味する。ＣＣＤ１及びＣＣＤ２は，それぞれ第１のＣＣＤカメラ及び第２のＣＣＤカメラを意味する。
【００５５】
【表１】
0005904542.tif 000002
【００５６】
表１において，上段は，５次のラゲールガウシアンモードの光（ＬＧ０５）がマルチコアファイバに入社した際の各コアからの出力光の強度を示す。図５からも視認できるように，中心コアからの出力は弱く，周囲のコアからの出力が主である。一方，表１の中段は，エルミートガウシアンモードの光がマルチコアファイバに入社した際の各コアからの出力光の強度を示す。図５からも視認できるように，中心コアからの出力が強く，周囲のコアからの出力強度は弱い。
【実施例２】
【００５７】
実施例２：ガウスモードの光信号を入力した場合
図６及び図７は，実施例２における系を示す。実施例２では，第１の空間光スイッチング装置を，スイッチングを行うためにのみ用いた。第１の空間光スイッチング装置は，ｌ＝＋４とｌ＝０の２つの回折モードの変換を行い，出力ＯＡＭはｌ＝＋４又はｌ＝０であった。表２において，測定された出力パワーと消光比を示す。
【００５８】
【表２】
0005904542.tif 000003
【００５９】
表２において，上段は，ガウシアンモードの光がマルチコアファイバに入社した際の各コアからの出力光の強度を示す。図７からも視認できるように，中心コアからの出力が強く，周囲のコアからの出力強度は弱い。表２の中段は，５次のラゲールガウシアンモードの光がマルチコアファイバに入社した際の各コアからの出力光の強度を示す。図７からも視認できるように，中心コアからの出力は弱く，周囲のコアからの出力が主である。
【００６０】
ガウスモードの光信号が伝播した中心コアの消光比は，ラゲール・ガウスモードの光信号からスイッチングを行った場合も，ガウスモードの光信号からスイッチングを行った場合も，３０デシベル以上であった。スイッチングの観点からみると，これらの結果は極めて良好である。ラゲール・ガウスモードの光信号が伝播した，中心コアの周囲に存在するコアの消光比は，ラゲール・ガウスモードの光信号からスイッチングを行った場合が１３〜２１デシベル，ガウスモードの光信号からスイッチングを行った場合が１２〜１８デシベルとなった。消光比が比較的低く推移した原因は，ビーム形成と変調の深さが不完全であったことが考えられる。また，ステアリング・レンズと焦点レンズとが信号の質に影響を及ぼしたことが考えられる。しかしながら，実施例の結果については改善が可能である。また，６つのコアのうちベストのコアは１８８デシベルに達したのだから，少なくとも標準的なシングルモード光ファイバとしては実用が可能であることを見出した。
【００６１】
中心コアの周囲に存在するコアには出力パワーにばらつきがみられた。しかし，出力されたパワーがそれぞれのコアに均等化された後であっても，軌道角運動量は保持された状態で検出された。したがって，マルチコアファイバによる伝搬としても実用が可能であることを見出した。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は，光通信機器の分野で利用されうる。
【符号の説明】
【００６３】
１１  空間多重光信号
１３  モード変換器
１５  導光部（マルチコアファイバ）
１７  導波路（コア）
１８  導波路（コア）
１９  レンズ
【図１】
0005904542.tif 000004
【図２】
0005904542.tif 000005
【図３】
0005904542.tif 000006
【図４】
0005904542.tif 000007
【図５】
0005904542.tif 000008
【図６】
0005904542.tif 000009
【図７】
0005904542.tif 000010