(57)【要約】      （修正有）【課題】波長多重された複数の信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信を可能とする。【解決手段】複数の信号光を伝搬するマルチコア光ファイバ５２１と、前記マルチコア光ファイバ５２１を伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器５０１とを備えた光ファイバ通信システムであって、前記マルチモード光ファイバ増幅器５０１は、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加光ファイバで前記複数モードの信号光を増幅することを特徴とする光ファイバ通信システム。複数のシングルコア光ファイバで構成され、複数の信号光を伝搬するマルチ光ファイバと、前記マルチ光ファイバを伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器５０１とを備えた。【選択図】図２
2018006474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号光を伝搬するマルチコア光ファイバと、
前記マルチコア光ファイバを伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器とを備えた光ファイバ通信システムであって、
前記マルチモード光ファイバ増幅器は、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加光ファイバで前記複数モードの信号光を増幅することを特徴とする光ファイバ通信システム。
【請求項２】
複数のシングルコア光ファイバで構成され、複数の信号光を伝搬するマルチ光ファイバと、
前記マルチ光ファイバを伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器とを備えた光ファイバ通信システムであって、
前記マルチモード光ファイバ増幅器は、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加光ファイバを増幅用ファイバで前記複数モードの信号光を増幅することを特徴とする光ファイバ通信システム。
【請求項３】
信号光の経路を変える光スイッチを備える光ノードを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ通信システム。
【請求項４】
前記マルチモード光ファイバ増幅器は、信号光入力端に複数の基本モード光を基本モードを含む高次モード光へ変換し合波するモード合波器を、出力端には基本モードを含む高次モード光を分波し基本モード光へ変換するモード分波器を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ通信システム。
【請求項５】
前記マルチモード光ファイバ増幅器の後段に、ＭＩＭＯによる信号処理を行なうことにより、マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間の結合の影響を取り除くデジタル信号処理機をさらに備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバ通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを伝送媒体とし、光ファイバ増幅器を中継器として使用する通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信サービスの高速化・大容量化に起因する幹線系光ファイバ通信システムで伝送されるトラフィックの爆発的な増大に対して、光ファイバ通信システムの伝送容量を飛躍的に増大する技術の一つとして、１本の光ファイバに複数のコアを有するマルチコア光ファイバを伝送媒体とする、マルチコア光ファイバ伝送技術の研究が近年進められている。マルチコア光ファイバ通信システムでは、マルチコア光ファイバの異なるコアを伝送される信号光をそれぞれ増幅する増幅用光ファイバを用いたマルチコア光ファイバ増幅器が中継器として使用されている（非特許文献１）。
【０００３】
このマルチコア光ファイバ増幅器は、希土類イオン（エルビウムイオン）を添加した複数のコアと、二重クラッド構造（内側の第１クラッド、外側の第２クラッド）を有し、第１クラッド材屈折率がコアガラス屈折率より小さく第２クラッド材屈折率より大きいダブルクラッドエルビウム添加ファイバと、高出力マルチモード励起光源１台を用いた、クラッド励起マルチコアエルビウム添加光ファイバ増幅である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】K. Takeshima et al., “51.1-Tbit/s MCF transmission over 2,520 km using cladding pumped 7-core EDFAs,” Proc. OFC2015, paper W3G.1.
【非特許文献２】Y. Mimura et al., “Batch multicore amplification with cladding-pumped multicore EDF,” Proc. ECOC2012, paper Tu.4.F.1.
【非特許文献３】H. Ono et al., “12-core double-clad Er/Yb-doped fiber amplifier employing free-space coupling pump/signal combiner module,” Proc. ECOC2013, paper We4.A.4.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、クラッド励起マルチコアエルビウム添加ファイバ光増幅器は、増幅帯がＬ帯（１５６５〜１６２５ｎｍの波長帯）であり、一般的に利用されるＣ帯（１５３０〜１５６５ｎｍ）での増幅ができていない（非特許文献１および２）。そのため、クラッド励起マルチコアエルビウム添加ファイバ光増幅器を用いたマルチコア光ファイバ光伝送システムでは、非特許文献１に報告されているように、その伝送波長帯はＬ帯が検討対象となっている。
【０００６】
一方で、非特許文献３に報告があるように、エルビウムイオンを添加したコアにイッテリビウムイオンを共添加したマルチコアエルビウム添加光ファイバを増幅媒体としたクラッド励起マルチコアエルビウム添加ファイバ光増幅器では、Ｃ帯信号増幅が実現できている。しかしながら、このクラッド励起マルチコアエルビウム添加ファイバ光増幅器では、Ｃ帯の短波長帯（１５３０〜１５４０ｎｍ）において利得が落ち込み光伝送に十分な増幅帯域（３０ｎｍ）が確保できておらず、イッテリビウム共添加タイプのマルチコアエルビウム添加光ファイバ増幅器を中継器として用いてもＣ帯波長帯を十分活用することは困難である。
【０００７】
本発明は上記従来の問題に鑑みなされたものであって、本発明の課題は、複数の波長多重された信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する一実施形態に記載された発明は、複数の信号光を伝搬するマルチコア光ファイバと、前記マルチコア光ファイバを伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器とを備えた光ファイバ通信システムであって、前記マルチモード光ファイバ増幅器は、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加光ファイバで前記複数モードの信号光を増幅することを特徴とする光ファイバ通信システムである。
【０００９】
他の実施形態に記載された発明は、複数のシングルコア光ファイバで構成され、複数の信号光を伝搬するマルチ光ファイバと、前記マルチ光ファイバを伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器とを備えた光ファイバ通信システムであって、前記マルチモード光ファイバ増幅器は、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加光ファイバを増幅用ファイバで前記複数モードの信号光を増幅することを特徴とする光ファイバ通信システムである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の光ファイバ通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態マルチモード光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図３】第２の実施形態の光ファイバ通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態のマルチモード光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態のマルチモード光ファイバ増幅器の他の構成例を示すブロック図である。
【図６】第３の実施形態の光ファイバ通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図７】マルチモード光ファイバ増幅器３０１の構成例を示すブロック図である。
【図８】第４の実施形態の光ファイバ通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図９】マルチモード光ファイバ増幅器の利得特性を示す図である。
【図１０】実施例１の各コアを伝搬する各波長の信号光のＱファクタを示す図である。
【図１１】実施例２の光ファイバ通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図１２】実施例３の各コアを伝搬する各波長の信号光のＱファクタを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の光ファイバ通信システムは、アルミニウムを添加したエルビウム添加光ファイバをマルチモードの増幅用ファイバとして用いた、マルチモード光ファイバ増幅器を複数の信号光を伝搬する光ファイバ伝送路の中継器として用いている。マルチモード光ファイバ増幅器は、伝搬モードの異なる複数の光信号を同時に増幅可能な光ファイバ増幅器であって、シングルコアのものを用いることができる。マルチモード光ファイバ増幅器を中継器として用いた光ファイバ通信システムは、（１）マルチコア光ファイバを伝送媒体とし、中継器としてマルチモード光ファイバ増幅器を使用し、マルチモード光ファイバ増幅器の入力端にはモード合波器を、出力端にはモード分波器を備える構成、（２）複数本のシングルコア光ファイバで構成される光ファイバ群であるマルチ光ファイバを伝送媒体とし、中継器としてマルチモード光ファイバ増幅器を使用し、マルチモード光ファイバ増幅器の入力端にはモード合波器を、出力端にはモード分波器を備える構成、（３）マルチ光ファイバまたはマルチコア光ファイバを伝送媒体とし、光クロスコネクト機能や光分岐挿入機能を有する光スイッチ部およびマルチモード光ファイバ増幅器を備えた光ノードを備え、マルチモード光ファイバ増幅器の入力端にはモード合波器を、出力端にはモード分波器を備える構成とすることができる。
【００１２】
さらに、光ファイバ通信システムは、受信した信号をＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）による信号処理を行うための電子回路を備える構成とすることができる。マルチ光ファイバの一部のファイバ、またはマルチコア光ファイバの一部のコアは、同一の信号を伝送してもよいし、マルチ光ファイバの各ファイバ、またはマルチコア光ファイバの各コアは、それぞれ異なる信号を伝送してもよい。
【００１３】
光ファイバ通信システムの具体的な構成について、以下に詳細に説明する。なお、図中、同一の符号は同一の構成を示し、その説明は省略する。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態の光ファイバ通信システムについて説明する。図１は第１の実施形態の光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。光ファイバ通信システムは、図１に示すように、マルチモード光ファイバ増幅器１０１（１０１−１、１０１−２）と、マルチコア光ファイバを媒体とする伝送路１０２（１０２−１〜１０２−３）と、信号光を送信する送信機１０３（１０３−１〜１０３−Ｎ）と、信号光を受信する受信機１０４（１０４−１〜１０４−Ｎ）と、シングルコア光ファイバとマルチコア光ファイバとの間でモード変換をするファンイン１１１およびファンアウト１１２と、シングルコア光ファイバ１２１、１２２とを備えて構成される。光ファイバ通信システムは、さらにデジタル信号処理機１３０を備えていてもよい。
【００１４】
マルチコア光ファイバ１０２−１〜１０２−３のコア数は全てＮであり、全てのコアはシングルモードである。ファンイン１１１およびファンアウト１１２は、マルチコア光ファイバ１０２の各コアを異なるシングルコア光ファイバ１２１、１２２と接続する。すなわちファンイン１１１およびファンアウト１１２は、マルチコア光ファイバの各コアを伝搬する光を異なるシングルコア光ファイバのコアへ結合する。送信機１０３−１〜１０３−Ｎは、それぞれ波長多重された信号光を送信する送信機である。受信機１０４−１〜１０４−Ｎは、それぞれが、波長多重された信号光（Ｎ個のＭ波・波長多重信号）を波長毎に分波する分波器と、分波器の後にＤＱＰＳＫ信号を復調する光回路と、光回路の後に信号光を電気信号に変換する光電変換器とを備えている。デジタル信号処理機１３０はデジタルアナログ変換手段を備え、さらに、受信機１０４−１〜１０４−Ｎから送られる電気信号に対してＭＩＭＯ処理を行う信号処理回路を備える。
【００１５】
図２はマルチモード光ファイバ増幅器１０１の構成を示すブロック図である。マルチモード光ファイバ増幅器１０１は、増幅用ファイバであるマルチモードエルビウム添加ファイバ５０１と、マルチモードエルビウム添加ファイバへの励起光を発生する励起光源５０２と、励起光と信号光を合波または分波する合分波器５０３と、光アイソレータ５０４と、エルビウム添加ファイバにおいて得られる利得の波長依存性およびモード間の利得差を補正する利得等化器５０５と、マルチコア光ファイバ（５２１−１）のＮ個のコア（全てシングルモード）を伝搬するＮ個の信号光をコア毎にそれぞれ異なるＮ個のモードへ変換して、マルチモード光ファイバ（５２２−１、伝搬モード数Ｎ）へ結合させるモード合波器５１１と、マルチモード光ファイバ（５２２−２）のＮモードの伝搬光をモード毎にそれぞれＮ個のシングルモードの信号光へ変換して、マルチコア光ファイバ（５２１−２）の各コアへ結合させるモード分波器５１２と、シングルコアのシングルモード光ファイバ５２３とを備えて構成される。なお、図２において記号を付していない各ブロックを結ぶ線は、全てマルチモード光ファイバ５２２と同じ光ファイバである。
【００１６】
モード合波器５１１は、マルチコア光ファイバ（５２１−１）の複数のコアを伝搬する基本モード光の信号光を、基本モードを含む高次モード光へ変換し、合波するマルチモード光ファイバ（５２２−１、伝搬モード数Ｎ）へ結合させる。モード分波器５１２は、マルチモード光ファイバ（５２２−２、伝搬モード数Ｎ）を伝搬するマルチモードの信号光を、マルチコア光ファイバ（５２１−２）の複数のコアそれぞれを伝搬する基本モード光の信号光に変換して、マルチコア光ファイバ（５２１−２）の複数のコアに結合させる。
【００１７】
エルビウム添加ファイバ５０１はＮモードの信号光を伝搬増幅させることができ、合波器５０３および光アイソレータ５０４はＮモードの信号光を透過させることができる。したがって、図２に示すマルチモード光ファイバ増幅器はＮモードの信号光を増幅することが可能である。ここで、エルビウム添加ファイバ５０１は、アルミニウムが添加されたものを用いている。これにより、エルビウムの発光波長帯を広げることができる。
【００１８】
また、合波器５０３は励起光源５０２が発生するシングルモードの励起光を高次モードの励起光へ変換するモード変換の機能も備える。高次モードの励起光と利得等化器５０５によりモード間の利得差を小さく（典型的には１ｄＢ以下）抑制することができる。
【００１９】
送信機１０３から受信機１０４への通信について、図１および図２を参照して説明する。まず、送信機１０３−１〜１０３−ＮはそれぞれＭ波の波長多重信号光を発生させ、それぞれのＭ波・波長多重信号はシングルコア光ファイバ（シングルモード）１２１−１〜１２１−Ｎを伝搬する。シングルコア光ファイバ１２１−１〜１２１−Ｎを伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号は、ファンイン１１１によりそれぞれマルチコア光ファイバ１０２−１の異なるコアへ入力され、マルチコア光ファイバ１０２−１を伝搬する。
【００２０】
マルチコア光ファイバ１０２−１のＮ個のコアを伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号は、マルチモード光ファイバ増幅器１０１−１の入力端に配置されたモード合波器５１１(図２)によりＮモードのＭ波・波長多重信号に変換され、マルチモードエルビウム添加ファイバ５０１により増幅された後、モード分波器５１２（図２）によりＮ個のＭ波・波長多重信号に変換され、マルチコア光ファイバ１０２−２を伝搬する。ここでマルチモード光ファイバ増幅器１０１のマルチモードエルビウム添加ファイバ５０１にはアルミニウムが添加されているので、エルビウムの発光波長帯を広げることができる。
【００２１】
マルチモード光ファイバ増幅器１０１−２においてもマルチモード光ファイバ増幅器１０１−１と同様に信号光は増幅された後、マルチコア光ファイバ１０２−３を伝搬する。ファンアウト１１２において、マルチコア光ファイバ１０２−３のＮ個のコアを伝搬したＭ波・波長多重信号光はそれぞれ異なるシングルコア光ファイバ１２２−１〜１２２−Ｎへ分波され、シングルコア光ファイバ１２２−１〜１２２−ＮではそれぞれがＭ波・波長多重信号光を伝搬したのち、それぞれ異なる受信機１０４−１〜１０４−Ｎへ入力され電気信号へ変換され、デジタル信号処理機１３０へ電気信号として入力される。デジタル信号処理機１３０ではＭＩＭＯ処理により、各マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合の影響を取り除いて最終的に信号を受信する。
【００２２】
本実施形態の光ファイバ通信システムによれば、マルチコア光ファイバを伝送媒体とし、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いているので、複数の波長多重された信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信が可能となる。
【００２３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の光ファイバ通信システムについて説明する。この実施形態の光ファイバ通信システムは、第１の実施形態のマルチコア光ファイバの構成に、光クロスコネクトにかかる構成を追加した構成である。図３は第２の実施形態の光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の光ファイバ通信システムは、図３に示すように、マルチコア光ファイバを媒体とする伝送路２０２と、信号光を送信する２Ｎ個の送信機２０３（２０３−１−１〜２０３−１−Ｎ、２０３−２−１〜２０３−２−Ｎ）と、２Ｎ個の信号光を受信する受信機２０４（２０４−１−１〜２０４−１−Ｎ、２０４−２−１〜２０４−２−Ｎ）と、シングルコア光ファイバとマルチコア光ファイバとの間でモード変換をする各２つのファンイン２１１およびファンアウト２１２と、２Ｎ本のシングルコア光ファイバ２２１、２２２と、１つの光ノード２５１とを備えて構成される。光ノード２５１は、複数のマルチモード光ファイバ増幅器２０１と、これらの複数のマルチモード光ファイバ増幅器２０１（２０１−１−１、２０１−２−１、２０１−１−２、２０１−２−２）を接続し、光スイッチを行なうノード機能（光クロスコネクト機能）を実現する光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５とを備えている。光ファイバ通信システムはさらに、デジタル信号処理機２３０を備えていてもよい。
【００２４】
マルチコア光ファイバ２０２−１−１、２０２−１−２、２０２−２−１、２０２−２−２のコア数は全てＮであり、全てのコアはシングルモードである。ファンイン２１１およびファンアウト２１２は、マルチコア光ファイバ２０２−１−１、２０２−１−２、２０２−２−１、２０２−２−２の各コアを異なるシングルコア光ファイバ２２１、２２２と接続する。すなわち、ファンイン２１１およびファンアウト２１２は、マルチコア光ファイバ２０２−１−１、２０２−１−２、２０２−２−１、２０２−２−２の各コアを伝搬する光を異なるシングルコア光ファイバ２２１、２２２のコアへ結合する。
【００２５】
送信機２０３−１−１〜２０３−１−Ｎおよび２０３−２−１〜２０３−２−Ｎは、それぞれ波長多重された信号光を送信する送信機である。受信機２０４−１−１〜２０４−１−Ｎおよび２０４−２−１〜２０４−２−Ｎは、それぞれが、波長多重された信号光を波長毎に分波する分波器と、分波器の後にＤＱＰＳＫ信号を復調する光回路と、光回路の後に信号光を電気信号に変換する光電変換器を備える。デジタル信号処理機２３０−１および２３０−２はデジタルアナログ変換手段を備え、それぞれ受信機２０４−１−１〜２０４−１−Ｎおよび２０４−２−１〜２０４−２−Ｎから送られる電気信号に対してＭＩＭＯ処理を行う信号処理回路を備える。
【００２６】
図４は図３のマルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１、２０１−２−１の構成を示すブロック図であり、図５は図３のマルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−２、２０１−２−２の構成を示すブロック図である。マルチモード光ファイバ増幅器２０１は、図２に示すマルチモード光ファイバ増幅器と同様に、Ｎモードの信号光を増幅するが、さらに、図４に示すように、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１および２０１−２−１は出力端にファンアウト１１２を備え、図５に示すように、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−２および２０１−２−２は入力端にファンイン１１１を備えている。本実施形態のマルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１、２０１−２−１、２０１−１−２、２０１−２−２で用いられているエルビウム添加ファイバ５０１も、アルミニウムが添加されたものを用いている。
【００２７】
送信機２０３から受信機２０４への通信は以下の説明のようになされる。送信機２０３−１−１〜２０３−１−ＮがそれぞれＭ波の波長多重信号光を発生させると、それぞれのＭ波・波長多重信号はシングルコア光ファイバ（シングルモード）２２１−１〜２２１−Ｎを伝搬する。シングルコア光ファイバ２２１−１〜２２１−Ｎを伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号はファンイン２１１−１によりそれぞれマルチコア光ファイバ２０２−１−１の異なるコアへ入力され、マルチコア光ファイバ２０２−１−１を伝搬する。マルチコア光ファイバ２０２−１−１のＮ個のコアを伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号は、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１で増幅された後、光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５に入力される。送信機２０３−２−１〜２０３−２−Ｎから送信されるＭ波の波長多重信号光も同様の過程を経て光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５に入力される。
【００２８】
光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５には、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１の出力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）と、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−２−１の出力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）と、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−２の入力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）と、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−２−２の入力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）とが接続され、クロスコネクトできる。また、図示はしていないが、光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５は光スイッチを備えており、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１の出力およびマルチモード光ファイバ増幅器２０１−２−１の出力の任意の光ファイバから任意の波長の信号光を分岐したり、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−２の入力およびマルチモード光ファイバ増幅器２０１−２−２の入力の任意の光ファイバへ任意の波長の信号光を挿入したりすることができる。
【００２９】
マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−２で増幅された信号光はマルチコア光ファイバ２０２−１−２を伝搬する。ファンアウト２１２−１において、マルチコア光ファイバ２０２−１−２のＮ個のコアを伝搬したＮ個のＭ波長多重信号光はそれぞれ異なるシングルコア光ファイバ２２２−１−１〜２２２−１−Ｎへ分波され、シングルコア光ファイバ２２２−１−１〜２２２−１−ＮではそれぞれがＭ波長多重信号光を伝搬したのち、それぞれ異なる受信機２０４−１−１〜２０４−１−Ｎへ入力され電気信号へ変換され、デジタル信号処理機２３０−１へ電気信号として入力する。デジタル信号処理機２３０−１ではＭＩＭＯ処理により、各マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合の影響を取り除いて最終的に信号を受信する。マルチモード光ファイバ増幅器２０１−２−２で増幅された信号光も同様の過程を経て受信される。
【００３０】
本実施形態の光ファイバ通信システムによれば、マルチコア光ファイバを伝送媒体とし、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いており、増幅媒体が光クロスコネクト接続されているので、複数の波長多重された信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信において光クロスコネクト機能も利用可能となる。
【００３１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態の光ファイバ通信システムについて説明する。図６は、第３の実施形態の光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の光ファイバ通信システムは、図６に示すように、マルチモード光ファイバ増幅器３０１と、シングルモード光ファイバ（シングルコア）を媒体とする伝送路３０２と信号光を送信する送信機３０３と、信号光を受信する受信機３０４とを備えて構成されている。伝送路３０２−１−＊〜３０２−Ｎ−＊（＊＝１，２，３）をひとまとめにしてマルチ光ファイバと呼ぶ。光ファイバ通信システムはさらに、デジタル信号処理機３３０を備えていてもよい。
【００３２】
送信機３０３−１〜３０３−Ｎは、それぞれ波長多重された信号光を送信する送信機である。受信機３０４−１〜３０４−Ｎは、それぞれが、波長多重された信号光を波長毎に分波する分波器と、分波器の後にＤＱＰＳＫ信号を復調する光回路と、光回路の後に信号光を電気信号に変換する光電変換器を備える。デジタル信号処理機３３０はデジタルアナログ変換を備え、受信機３０４−１〜３０４−Ｎから送られる電気信号に対してＭＩＭＯ処理を行う信号処理回路を備える。
【００３３】
図７はマルチモード光ファイバ増幅器３０１の構成を示すブロック図である。マルチモード光ファイバ増幅器３０１は、図７に示すように、増幅用ファイバであるマルチモードエルビウム添加ファイバ６０１と、マルチモードエルビウム添加ファイバ６０１への励起光を発生する励起光源６０２と、励起光と信号光を合波または分波する合分波器６０３と、光アイソレータ６０４と、エルビウム添加ファイバにおいて得られる利得の波長依存性およびモード間の利得差を補正する利得等化器６０５と、マルチ光ファイバ（３０２−１−１〜３０２−Ｎ−１）を伝搬するＮ個の信号光をファイバ毎にそれぞれ異なるＮ個のモードへ変換して、マルチモード光ファイバ（６２２−１、伝搬モード数Ｎ）へ結合させるモード合波器６１１と、マルチモード光ファイバ（６２２−２）のＮモードの伝搬光をモード毎にそれぞれＮ個のシングルモードの信号光へ変換して、マルチ光ファイバ（３０２−１−２〜３０２−Ｎ−２）へ結合させるモード分波器６１２と、シングルコアのシングルモード光ファイバ６２３とを備えて構成される。図７において記号を付していない各ブロックを結ぶ線は、全てマルチモード光ファイバ６２２と同じ光ファイバである。
【００３４】
モード合波器６１１は、マルチ光ファイバ（３０２−１−１〜３０２−Ｎ−１）の複数のファイバを伝搬する基本モード光の信号光を、基本モードを含む高次モード光へ変換し合波するマルチモード光ファイバ（６２２−１、伝搬モード数Ｎ）へ結合させる。モード分波器６１２は、マルチモード光ファイバ（６２２−２、伝搬モード数Ｎ）を伝搬するマルチモードの信号光を、マルチ光ファイバ（３０２−１−２〜３０２−Ｎ−２）の複数のファイバそれぞれを伝搬する基本モード光の信号光に変換して結合させる。
【００３５】
エルビウム添加ファイバ６０１はＮモードの信号光を伝搬増幅させることができ、合波器６０３および光アイソレータ６０４はＮモードの信号光を透過させることができる。したがって、図７に示すマルチモード光ファイバ増幅器はＮモードの信号光を増幅することが可能である。本実施形態のエルビウム添加ファイバ６０１も、アルミニウムが添加されたものを用いている。
【００３６】
また、合波器６０３は励起光源６０２が発生するシングルモードの励起光を高次モードの励起光へ変換するモード変換の機能も備える。高次モードの励起光と利得等化器６０５によりモード間の利得差を小さく（典型的には１ｄＢ以下）に抑制することができる。
【００３７】
送信機３０３から受信機３０４への通信は以下の説明のようになされる。送信機３０３−１〜３０３−ＮはそれぞれＭ波の波長多重信号を発生させ、それぞれのＭ波・波長多重信号はマルチ光ファイバ３０２−１−１〜３０２−Ｎ−１の異なる光ファイバを伝搬する。マルチ光ファイバ３０２−１−１〜３０２−Ｎ−１のＮ本のファイバを伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号は、マルチモード光ファイバ増幅器３０１−１の入力端に配置されたモード合波器６１１によりＮモードのＭ波・波長多重信号に変換され、マルチモードエルビウム添加ファイバ６０１により増幅された後、モード分波器６１２によりＮ個のＭ波・波長多重信号に変換され、マルチ光ファイバ３０２−１−２〜３０２−Ｎ−２を伝搬する。マルチモード光ファイバ増幅器３０１−２においてもマルチモード光ファイバ増幅器３０１−１と同様に信号光は増幅された後、マルチ光ファイバ３０２−１−３〜３０２−Ｎ−３を伝搬した後、それぞれ異なる受信機３０４−１〜３０４−Ｎへ入力され電気信号へ変換され、デジタル信号処理機３３０へ電気信号として入力する。デジタル信号処理機３３０ではＭＩＭＯ処理により、各マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合の影響を取り除いて最終的に信号を受信する。
【００３８】
本実施形態の光ファイバ通信システムによれば、マルチ光ファイバを伝送媒体とし、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いているので、複数の波長多重された信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信が可能となる。
【００３９】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態の光ファイバ通信システムについて説明する。図８は、第４の実施形態の光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。第４の実施形態の光ファイバ通信システムは、図８に示すように、マルチ光ファイバを媒体とする伝送路４０２と、信号光を送信する送信機４０３と、信号光を受信する受信機４０４と、光ノード４５１とを備えて構成される。光ノード４５１は、複数のマルチモード光ファイバ増幅器４０１と、これらの複数のマルチモード光ファイバ増幅器４０１を接続し、光スイッチを行なうノード機能を実現する光クロスコネクト・光分岐挿入装置４０５とを備えて構成される。光ファイバ通信システムはさらに、デジタル信号処理機４３０を備えていてもよい。
【００４０】
送信機４０３−１−１〜４０３−１−Ｎおよび４０３−２−１〜４０３−２−Ｎは、それぞれ波長多重された信号光を送信する送信機である。受信機４０４−１−１〜４０４−１−Ｎおよび４０４−２−１〜４０４−２−Ｎは、それぞれが、波長多重された信号光を波長毎に分波する分波器と、分波器の後にＤＱＰＳＫ信号を復調する光回路と、光回路の後に信号光を電気信号に変換する光電変換器を備える。デジタル信号処理機４３０−１および４３０−２はデジタルアナログ変換を備え、それぞれ受信機４０４−１−１〜４０４−１−Ｎおよび４０４−２−１〜４０４−２−Ｎから送られる電気信号に対してＭＩＭＯ処理を行う信号処理回路を備える。
【００４１】
マルチモード光ファイバ増幅器４０１は図７に示すマルチモード光ファイバ増幅器と同様の構成を備えており、図７に示すマルチモード光ファイバ増幅器と同様に、Ｎモードの信号光を増幅する。本実施形態のマルチモード光ファイバ増幅器４０１で用いているエルビウム添加ファイバも、アルミニウムが添加されたものを用いている。
【００４２】
送信機４０３から受信機４０４への通信は以下の説明のようになされる。送信機４０３−１−１〜４０３−１−ＮはそれぞれＭ波の波長多重信号光を発生させ、それぞれのＭ波・波長多重信号はマルチ光ファイバ４０２−１−Ｎ−１〜４０２−１−Ｎ−１を伝搬する。マルチ光ファイバ４０２−１−Ｎ−１〜４０２−１−Ｎ−１のＮ本の光ファイバ伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号は、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−１で増幅された後、光クロスコネクト・光分岐挿入装置４０５に入力する。送信機４０３−２−１〜４０３−２−Ｎから送信されるＭ波の波長多重信号光も同様の過程を経て光クロスコネクト・光分岐挿入装置４０５に入力する。
【００４３】
光クロスコネクト・光分岐挿入装置４０５には、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−１の出力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−２−１の出力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−２の入力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−２−２の入力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）が接続され、クロスコネクトできる。また、図示はしていないが、光クロスコネクト・光分岐挿入装置４０５は光スイッチを備えており、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−１の出力およびマルチモード光ファイバ増幅器４０１−２−１の出力の任意の光ファイバから任意の波長の信号光を分岐したり、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−２の入力およびマルチモード光ファイバ増幅器４０１−２−２の入力の任意の光ファイバへ任意の波長の信号光を挿入したりすることができる。
【００４４】
マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−２で増幅された信号光はマルチ光ファイバ４０２−１−１−２〜４０２−１−Ｎ−２を伝搬する。それぞれ異なる受信機４０４−１−１〜４０４−１−Ｎへ入力され電気信号へ変換され、デジタル信号処理機４３０−１へ電気信号として入力する。デジタル信号処理機４３０−１ではＭＩＭＯ処理により、各マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合の影響を取り除いて最終的に信号を受信する。マルチモード光ファイバ増幅器４０１−２−２で増幅された信号光も同様の過程を経て受信される。
【００４５】
本実施形態の光ファイバ通信システムによれば、マルチ光ファイバを伝送媒体とし、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いており、増幅媒体が光クロスコネクト接続されているので、複数の波長多重された信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信が光クロスコネクト機能も利用可能となる。
【００４６】
上述した光ファイバ通信システムを、以下の実施例に基づいてさらに説明する。
【実施例１】
【００４７】
本実施例は、第１の実施形態の光ファイバ通信システムの効果を検証するものである。本実施例の光ファイバ通信システムは、図１にブロック図を示した光通信システムであり、Ｎ＝１０であり、シングルモードのコアを１０個備えた１０コアのマルチ光ファイバ１０２を１００ｋｍ用いている。送信機１０３はそれぞれ、２０Ｇｂａｕｄ差動四相位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）信号光を送信する送信機である。受信機１０４はそれぞれ、分波器として石英系アレイ導波路回折光子、光回路として石英系平面光波回路を用いた光回路、光電変換器としてフォトダイオードを用いている。ファンイン１１１およびファインアウト１１２として１０コア光ファイバと、クラッド直径を１０コア光ファイバのコア間隔と等しくしたシングルコア光ファイバを１０本束ねた光ファイババンドとを接合させた、光ファイバタイプのファイン、ファンアウトを使用した。
【００４８】
マルチモード光ファイバ増幅器１０１は図２にブロック図を示したマルチモード光ファイバ増幅器であり、増幅用光ファイバであるマルチモードエルビウム添加ファイバ５０１は１０モード（ＬＰ01、ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）の信号光を増幅できる。信号光が伝搬し増幅されるコアは光ファイバ断面を観察したときにリング状となるように形成され、そのコアにエルビウムの他にアルミニウムを添加している。励起光源５０２は９７６ｎｍで発振するシングルモード半導体レーザ（ＬＤ）である。合分波器５０３は信号光入出力に１０モード光ファイバを、励起光入力または出力にシングルモード光ファイバを備え、それぞれの光ファイバはレンズを用いた光学系で結合される。また、信号光を透過し、励起光を反射するダイクロイックミラーを内蔵して励起光と信号光を合波する（信号光を反射し、励起光を透過する構成でもよい）。シングルモード光ファイバ５２３−１から入力する励起光はＬＰ01モードであるが、合波器５０３−１に内蔵した位相変調素子によりＬＰ21モードへ変換される（分波器５０３−２にも同様の機能を備える）。光アイソレータ５０４は１０モード光ファイバを入出力光ファイバとするものである。
【００４９】
モード合波器５１１は、１０コア光ファイバ５２１−１の各コアから出射される光をコリメートした後、９つの光は位相変調素子により基本モード（ＬＰ01モード）をそれぞれ異なる高次モード（ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）へ変換し位相変調素子を透過しない１つの光を含めてそれぞれ異なる１０モード光として１０モード光ファイバ５２２−１のコアへ結合させる。モード分波器５１２は、モード合波器５１１と反対の経路を経て１０モードの光をそれぞれ異なる基本モード（ＬＰ01モード）へ変換して１０コア光ファイバ５２１−２の異なるコアへ結合させる。
【００５０】
図９にマルチモード光ファイバ増幅器の利得特性を示す。エルビウム添加ファイバのコアにアルミニウムを添加している効果により全１０モードで波長範囲１５２７〜１５６４ｎｍの３７ｎｍの帯域にわたり２０ｄＢ以上の利得が得られ、且つ各モードにおける波長依存性は０．４ｄＢ以下、モード間の利得差は０．５ｄＢに抑制されている。
【００５１】
図１０に上記に説明した１０コア光ファイバおよび１０モードで動作するマルチモード光ファイバ増幅器を用いた光ファイバ通信システムの伝送特性として各コアを伝搬する各波長の信号光のＱファクタを示す。同図の５．７ｄＢの点線はこれ以上のＱファクタのときに誤りなく伝送できることを示し、これよりＱファクタが小さいときは伝送品質に劣化があることを意味している。デジタル信号処理機１３０により、マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合によるクロストークの影響を取り除くことにより、全てのコアにおいて全信号波長のＱファクタが５．７ｄＢ以上となり伝送品質が保たれており、図１の構成によりＣ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域で光中継伝送が可能となっていることがわかる。
【００５２】
なお、本実施例ではＮ＝１０の場合について説明したが、Ｎの値は任意であり、Ｎの値が異なっても同様の効果が得られることに変わりはない。
【実施例２】
【００５３】
本実施例は、第１の実施形態の光ファイバ通信システムの効果を検証するものである。本実施例では、実施例１と異なり、ある高次モードの一部のモードについて同一ＬＰモード間は区別しないで通信を行なっている。図１１は実施例２の光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。実施例２の光ファイバ通信システムは、図１１に示すように、送信機および受信機の数は実施例１のＮ＝１０とは異なるＮ’であり、本実施例ではＮ’＝６である点で実施例１の構成とは異なっている。実施例２の光ファイバ通信システムは、シングルモードのコアを１０個備えた１０コアのマルチ光ファイバ１０２を１００ｋｍ用いている。送信機１０３はそれぞれ、２０Ｇｂａｕｄ  ＤＱＰＳＫ信号光を送信する送信機である。受信機１０４はそれぞれ、分波器として石英系アレイ導波路回折光子、光回路として石英系平面光波回路を用いた光回路、光電変換器としてフォトダイオードを用いている。ファンイン１１１およびファインアウト１１２として１０コア光ファイバと、クラッド直径を１０コア光ファイバのコア間隔と等しくしたシングルコア光ファイバを１０本束ねた光ファイババンドとを接合させた、光ファイバタイプのファイン、ファンアウトを使用した。
【００５４】
マルチモード光ファイバ増幅器１０１は図２にブロック図を示したマルチモード光ファイバ増幅器であり、増幅用光ファイバであるマルチモードエルビウム添加ファイバ５０１は１０モード（ＬＰ01、ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）の信号光を増幅できる。信号光が伝搬し増幅されるコアは光ファイバ断面を観察したときにリング状となるように形成され、そのコアにエルビウムの他にアルミニウムを添加している。励起光源５０２は９７６ｎｍで発振するシングルモード半導体レーザ（ＬＤ）である。合分波器５０３は信号光入出力に１０モード光ファイバを、励起光入力または出力にシングルモード光ファイバを備え、それぞれの光ファイバはレンズを用いた光学系で結合される。また、信号光を透過し、励起光を反射するダイクロイックミラーを内蔵して励起光と信号光を合波する（信号光を反射し、励起光を透過する構成でもよい）。シングルモード光ファイバ５２３−１から入力する励起光はＬＰ01モードであるが、合波器５０３−１に内蔵した位相変調素子によりＬＰ21モードへ変換される（分波器５０３−２にも同様の機能を備える）。光アイソレータ５０４は１０モード光ファイバを入出力光ファイバとするものである。
【００５５】
モード合波器５１１はファイバタイプのモード合波器で、１０コアのマルチ光ファイバからシングルコア光ファイバへ変換するファンアウト（１１１と同タイプ）の後に、基本モード（ＬＰ01モード）を１０モード（ＬＰ01、ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）をサポートする中心コアの回りに９つのシングルモードコアが配置されたファイバを溶融延伸したファイバを接続することにより作製されたものである。モード分波器５１２もモード合波器５１１と同じもので、モード合波器５１１と反対の経路を経て１０モードの光をそれぞれ異なる基本モード（ＬＰ01モード）へ変換して１０コア光ファイバ５２１−２の異なるコアへ結合させる。
【００５６】
本実施例におけるマルチモード光ファイバ増幅器の利得特性はほぼ実施例１におけるマルチモード光ファイバ増幅器と同じであり、全１０モードで波長範囲１５２７〜１５６４ｎｍの３７ｎｍの帯域にわたり２０ｄＢ以上の利得が得られ、且つ各モードにおける波長依存性は０．４ｄＢ以下、モード間の利得差は０．５ｄＢに抑制されている。
【００５７】
本実施例の特徴として、送信機ではＬＰ11oとＬＰ11e、ＬＰ21oとＬＰ21e、ＬＰ31oとＬＰ31e、ＬＰ12oとＬＰ12eの区別をせず、６モード（ＬＰ01、ＬＰ11、ＬＰ21、ＬＰ02、ＬＰ31、ＬＰ12の各モード）で信号を送信していることである。受信機でもＬＰ11oとＬＰ11e、ＬＰ21oとＬＰ21e、ＬＰ31oとＬＰ31e、ＬＰ12oとＬＰ12eの区別をせず、６モード（ＬＰ01、ＬＰ11、ＬＰ21、ＬＰ02、ＬＰ31、ＬＰ12の各モード）を受信することにより、マルチコア光ファイバ増幅器のモード間結合が大きいＬＰ11oとＬＰ11e、ＬＰ21oとＬＰ21e、ＬＰ31oとＬＰ31e、ＬＰ12oとＬＰ12eの各モード間クロストークの影響を小さくして、デジタル信号処理機１３０の処理負荷を軽減することに成功した。このことにより、デジタル信号処理機の消費電力を約３０％程減少させることができた。
【００５８】
上記に説明した本実施例の光ファイバ通信システムにおける伝送特性は、実施例１と同様に、全てのコアにおいて全信号波長のＱファクタが５．７ｄＢ以上となり伝送品質が保たれており、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域で光中継伝送が可能であることを確認した。
【実施例３】
【００５９】
本実施例は、第２の実施形態の光ファイバ通信システムの効果を検証するものである。実施例３の光ファイバ通信システムは、図３にブロック図を示した光通信システムを用いており、Ｎ＝１０であり、シングルモードのコアを１０個備えた１０コアのマルチ光ファイバ２０２を１００ｋｍ用いている。送信機２０３はそれぞれ、２０Ｇｂａｕｄ  ＤＱＰＳＫ信号光を送信する送信機である。受信機２０４はそれぞれ、分波器として石英系アレイ導波路回折光子、光回路として石英系平面光波回路を用いた光回路、光電変換器としてフォトダイオードを用いている。ファンイン２１１およびファインアウト２１２として１０コア光ファイバと、石英系平面ガラスに短い（フェムト秒の単位）パルス紫外光を焦点させて、導波路の一方の端を１０個のコアを１次元に配列し、もう一方の端を１０コア光ファイバと同じ配置でコア配列した３次元導波路とを形成した導波路とを接合させた、導波路タイプのファイン、ファンアウトを使用した。
【００６０】
マルチモード光ファイバ増幅器２０１は第１の実施例のマルチモード光ファイバ増幅器とほぼ同じで、出力端または入力端にファンアウトまたはファインを備えている部分だけが異なり、全１０モードで波長範囲１５２７〜１５６４ｎｍの３７ｎｍの帯域にわたり２０ｄＢ以上の利得が得られ、且つ各モードにおける波長依存性は０．４ｄＢ以下、モード間の利得差は０．５ｄＢに抑制されている。
【００６１】
本実施例では、光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５の検証として、送信機２０３−１−１、２０３−１−３、２０３−１−５、２０３−１−７、２０３−１−９および２０３−２−１、２０３−２−３、２０３−２−５、２０３−２−７、２０３−２−９から送信される信号光は受信機２０４−１−１〜２０４−１−１０で、送信機２０３−１−２、２０３−１−４、２０３−１−６、２０３−１−８、２０３−１−１０および２０３−２−２、２０３−２−４、２０３−２−６、２０３−２−８、２０３−２−１０から送信される信号光は受信機２０４−２−１〜２０４−２−１０で受信するように光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５の光スイッチを制御している。
【００６２】
図１２に上記に説明した光ファイバ通信システムの伝送特性として、各コアを伝搬する各波長の信号光のＱファクタを示す。デジタル信号処理機２３０により、マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合によるクロストークの影響を取り除くことにより、全てのコアにおいて全信号波長のＱファクタが５．７ｄＢ以上となり伝送品質が保たれており、図３の構成によりＣ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域で光中継伝送が可能となっていることがわかる。
【実施例４】
【００６３】
本実施例は、第３の実施形態の光ファイバ通信システムの効果を検証するものである。実施例４の光ファイバ通信システムは、図６にブロック図を示した光通信システムであり、Ｎ＝１０であり、３０２はシングルモード光ファイバ１００ｋｍである。送信機３０３はそれぞれ、２０Ｇｂａｕｄ  ＤＱＰＳＫ信号光を送信する送信機である。受信機３０４はそれぞれ、分波器として石英系アレイ導波路回折光子、光回路として石英系平面光波回路を用いた光回路、光電変換器としてフォトダイオードを用いている。
【００６４】
マルチモード光ファイバ増幅器３０１は図７にブロック図を示したマルチモード光ファイバ増幅器であり、増幅用光ファイバであるマルチモードエルビウム添加ファイバ６０１は１０モード（ＬＰ01、ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）の信号光を増幅できる。信号光が伝搬し増幅されるコアは光ファイバ断面を観察したときにリング状となるように形成され、そのコアにエルビウムの他にアルミニウムを添加している。励起光源６０２は９７６ｎｍで発振するシングルモード半導体レーザ（ＬＤ）である。合分波器６０３は信号光入出力に１０モード光ファイバを、励起光入力または出力にシングルモード光ファイバを備え、それぞれの光ファイバはレンズを用いた光学系で結合される。また、信号光を透過し、励起光を反射するダイクロイックミラーを内蔵して励起光と信号光を合波する（信号光を反射し、励起光を透過する構成でもよい）。シングルモード光ファイバ６２３−１から入力する励起光はＬＰ01モードであるが、合波器６０３−１に内蔵した位相変調素子によりＬＰ21モードへ変換される（分波器６０３−２にも同様の機能を備える）。光アイソレータ６０４は１０モード光ファイバを入出力光ファイバとするものである。
【００６５】
モード合波器６１１は、マルチ光ファイバ３０２−１−１〜３０２−Ｎ−１から出射される光をコリメートした後、９つの光は位相変調素子により基本モード（ＬＰ01モード）それぞれ異なる高次モード（ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）へ変換し位相変調素子を透過しない１つの光を含めてそれぞれ異なる１０モード光として１０モード光ファイバ６２２−１のコアへ結合させる。モード分波器６１２は、モード合波器６１１と反対の経路を経て１０モードの光をそれぞれ異なる基本モード（ＬＰ01モード）へ変換してマルチ光ファイバ３０２−１−２〜３０２−Ｎ−２の異なる光ファイバへ結合させる。
【００６６】
本実施例におけるマルチモード光ファイバ増幅器の利得特性はほぼ第１の実施例におけるマルチモード光ファイバ増幅器と同じであり、全１０モードで波長範囲１５２７〜１５６４ｎｍの３７ｎｍの帯域にわたり２０ｄＢ以上の利得が得られ、且つ各モードにおける波長依存性は０．４ｄＢ以下、モード間の利得差は０．５ｄＢに抑制されている。
【００６７】
本実施例の光ファイバ通信システム伝送特性は上述した他の実施例と同様に、デジタル信号処理機３３０により、マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合によるクロストークの影響を取り除くことにより、マルチ光ファイバの全ての光ファイバにおいて全信号波長のＱファクタが５．７ｄＢ以上となり伝送品質が保たれており、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域で光中継伝送が可能となっている。
【００６８】
なお、マルチ光ファイバを用いた光ファイバ通信システムにおいても、実施例２において説明したように、ある高次モードの一部のモードについて同一ＬＰモード間は区別しないで通信を行うことや、実施例３において説明したように、光クロスコネクト・分岐挿入装置を備える光ノードを導入して、信号光の通信経路を光スイッチにより切り替えて通信を行うことを実施しても同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６９】
１０１、２０１、３０１、４０１  マルチモード光ファイバ増幅器
１０２、２０２、３０２、４０２  伝送路
１０３、２０３、３０３、４０３  送信機
１０４、２０４、３０４、４０４  受信機
１１１、２１１ファンイン
１１２、２１２ファンアウト
１２１、１２２、２２１、２２２シングルコア光ファイバ
１３０、２３０、３３０、４３０デジタル信号処理機
５０１、６０１マルチモードエルビウム添加ファイバ
５０２、６０２励起光源
５０３、６０３合分波器
５０４、６０４光アイソレータ
５０５、６０５利得等化器
５１１、６１１モード合波器
５１２、６１２モード分波器
５２１マルチコア光ファイバ
５２２、６２２マルチモード光ファイバ
５２３、６２３シングルモード光ファイバ
２５１、４５１光ノード
２０５、４０５光クロスコネクト・光分岐挿入装置
【図１】
2018006474.tif 000003
【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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