(57)【要約】  光通信システムが送信器を含み、これは、光源から入力光信号を受けて、更なる処理のために通過することが許容される特定のセットのファイバモードを前記送信器からの出力信号が含むようにフィルタリングを実行する。受信器は、前記出力信号を受けて、前記入力信号を示す信号を抽出するために必要な操作を実行する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信器であって、光源から入力光信号を受けて、更なる処理のために通過することが許容される特定のセットのファイバモードを前記送信器からの出力信号が含むようにモード選択を実行する、送信器と、
前記出力信号を受けて、前記入力信号を示す信号を抽出するために必要な操作を実行する受信器と、
を備える、光通信システム。
【請求項２】
前記光源とファイバとを結合するファイバカプラをさらに備える、請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記ファイバとマルチモードファイバとを結合するモード変換器をさらに備える、請求項１に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記送信器がレンズ構造を使用して前記入力信号のフィルタリングを実行する、請求項３に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記レンズが前記マルチモードファイバによって前記入力信号の前記モード選択を実行する、請求項４に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記受信器がテーパ付きマルチモードファイバを使用して前記入力信号の前記モード選択を実行する、請求項３に記載の光通信システム。
【請求項７】
前記受信器がフーリエ平面を備えている、請求項１に記載の光通信システム。
【請求項８】
前記フーリエ平面と検出器とを結合する第２のファイバ構造をさらに備えている、請求項１に記載の光通信システム。
【請求項９】
送信器を設けるステップであって、光源から入力光信号を受けて、更なる処理のために通過することが許容される特定のセットのファイバモードを前記送信器からの出力信号が含むようにモード選択を実行する、ステップと、
前記出力信号を受けて、前記入力信号を示す信号を抽出するために必要な操作を実行する受信器を設けるステップと、
を包含する、光通信システムを構成する方法。
【請求項１０】
前記光源とファイバとを結合するファイバカプラをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ファイバとマルチモードファイバとを結合するモード変換器をさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記送信器がレンズ構造を使用して前記入力信号のフィルタリングを実行する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記レンズが前記マルチモードファイバによって前記入力信号の前記モード選択を実行する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記受信器がテーパ付きマルチモードファイバを使用して前記入力信号の前記モード選択を実行する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記受信器ユニットがフーリエ平面を備えている、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記フーリエ平面と検出器とを結合する第2のファイバ構造をさらに備えている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
光源から入力光信号を受領するステップと、
更なる処理のために通過することが許容される特定のセットのファイバモードを出力信号が含むようにモード選択を実行するステップと、
前記出力信号を受けて、前記入力信号を示す信号を抽出するために必要な操作を実行するステップと、
を包含する、光通信を実行する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［優先権情報］
本願は、2005年2月11日付けで出願され且つ参照によって全体的にここに援用される米国実用特許出願第11/056,890号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は光通信の分野に関しており、特にマルチモードファイバを介した高ビットレート光通信に関している。
【背景技術】
【０００３】
マルチモードファイバは、光通信産業で一般的に使用されている。通信システムにて使用される大抵のマルチモードファイバは、50μｍ又は62.5μｍのコア直径を有している。あるプラスチックファイバは、より大きなコア直径を有し得る。これらのファイバは、ステップインデックス又は半径方向に変化するグレーデッドインデックスプロファイルを有し得る。これらのファイバに対して全てのモードが励起される典型的なハンド幅−距離積（ＢＤＰ）は、ＢＤＰ範囲の高い方の端を占めるより新しいグレーデッドインデックスファイバで、200〜2000MHz.kmの範囲である。これらのファイバは、もともとは≦1.25Gbps通信チャンネルのために開発された。
【０００４】
古い又は新しいＭＭファイバでより高いＢＤＰを達成するために、多くのアプローチが追及されてきている。最も有望なアプローチは、ファイバのモードのサブセットのみが励起されるようにレーザ光を発することを伴う。注意深く選ばれたモードのサブセットは、レーザが全てのモードを励起すると仮定してしばしば計算されるファイバの従来のＢＤＰよりも小さなモード分散を有する。これはＢＤＰを効率的に増し、データ伝送のニーズを満たすことができるようにＭＭファイバの有効バンド幅（ＢＢ）を増すことが、実験室で示されている。
【０００５】
これらの制約モード出射（ＲＭＬ）スキームの最もポピュラーなものの一つは、6〜10μｍのモード直径を有するＳＭファイバから、中心から10〜15μｍのオフセットを有するＭＭファイバに発することである。これは、広範囲のファイバタイプに対してモードのサブセットを励起する最もロバストな手段とみなされてきている。受領された信号は、全体として検出器にて収集される。ＲＭＬによってでさえ、データ通信レートをユーザのニーズより低く制約するのに十分な励起されたモードのモード分散が存在する。これより、データレートが増すにつれて、「アイの閉鎖」、すなわちファイバチャンネルのインパルス応答がデータレートの複数の単位間隔に渡って広がることを見ることができる。例えば、理想的な二乗則インデックスプロファイルから乱れた屈折率を有する62.5ミクロンコアファイバは、500ｍの距離に渡って10Gbpsをサポートしないかもしれない。これは、信号の直接的な回復を低ＢＥＲでは困難又は不可能にする。これより、受領された信号はそれから電気的に処理されて、低ＢＥＲでオリジナル信号を回復する。「クリーニングアップ」のための方法は、誤り訂正符号（ＥＣＣ）と信号処理との組み合わせを使用して電気的モード分散補償を提供してもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＥＢを増すための報告された努力のほとんどは、モードのサブセットを励起することに費やされてきている。この領域における多くの仕事は、高速伝送のために許容可能なＢＤＰを有するモード群の同定をもたらす結果となる。理想的には、(i)この群からのモードが他の群からのモードをほとんど励起せずにファイバに沿って伝搬する、(ii)励起の詳細が平均化されて受信器で信頼性のある出力を作り出すように群の内部で完全に混合される、且つ(iii)大抵のインストールされたファイバタイプで動作する、というような特徴を有するロバストな群を拾う必要がある。単純で且つユニバーサルな電子的分散補償器が設計されることができるように上記の全てを満たすことが困難であることが示されてきている。現時点では、ＥＤＣと共にオフセットモードを発することは、可能な解決策であると考えられている。
【０００７】
これらの古くからのファイバを使用して4〜10Gbpsの範囲のより高いバンド幅の信号を少なくとも300ｍの距離に渡って伝送することが必要とされている。これより、900〜2100MHz.kmのＢＤＰを必要とする。これらのファイバは、結合、精通さ、及び新規のインストールの容易さのために、シングルモードファイバよりも好まれることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの局面によれば、光通信システムが提供される。この光通信システムは送信器を含み、これは、光源から入力光信号を受けて、更なる処理のために通過することが許容される特定のセットのファイバモードを前記送信器からの出力信号が含むようにフィルタリングを実行する。受信器は、前記出力信号を受けて、前記入力信号を示す信号を抽出するために必要な操作を実行する。
【０００９】
本発明の他の局面によれば、光通信システムを構成する方法が提供される。この方法は、送信器を設けるステップであって、光源から入力光信号を受けて、更なる処理のために通過することが許容される特定のセットのファイバモードを前記送信器からの出力信号が含むようにフィルタリングを実行するステップを含む。また、この方法は、前記出力信号を受けて、前記入力信号を示す信号を抽出するために必要な操作を実行する受信器を設けるステップを含む。
【００１０】
本発明の他の局面によれば、光通信システムを実行する方法が提供される。この方法は、光源から入力光信号を受領するステップと、更なる処理のために通過することが許容される特定のセットのファイバモードを前記送信器からの出力信号が含むようにフィルタリングを実行するステップと、を含む。また、この方法は、前記出力信号を受けて、前記入力信号を示す信号を抽出するために必要な操作を実行するステップを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、(i)送信器からの制約されたモードの出射の特殊な形態と、(ii)特定のセットのファイバモードのみを通過させ、且つ光信号がフォトダイオードによって検出される前に望まれないモードをフィルタリングで除去する出力における光学フィルタと、を同時に使用することによって、ＭＭファイバのＥＢを増すことを試みる。出力における光学フィルタは、ファイバのモードの任意の線形組み合わせが励起のために送信器で選択され得て且つ検出前のフィルタリングのために受信器で選択され得るように、複素線形フィルタの一例である。
【００１２】
上記で概説された概念を具現化するための最も単純な方法は、伝統的にＬＰ01と示されるファイバの基本モードのみを励起することである。これは直線偏光モードであり、ほぼ合致したガウシアンビームとしてファイバ内で優越的に励起されることができる。ガウシアンビームは、
【数１】
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とウエストｗにより定義されて使用される。
【００１３】
ウエストｗは、ファイバの基本モードを主に励起するためのレンズ及びその他のマッチング光学系の選択によって、選ばれることができる。例えば、ステップインデックスファイバに対しては、ｗは、光の９０％を超える部分がＭＭファイバの基本モードに結合するように選ばれることができる。イメージング光学系は、ＳＭファイバの基本モード（これもまたＬＰ01である）をＭＭファイバの基本モードに単純にスケーリングすることができる。位置及び角度の両方における位置ずれが、（望まれない）より高次のモードの励起を引き起こす。また、光ファイバの長さに沿った散乱、曲げ、及びその他の欠陥は、信号モード（この例ではＬＰ01であるように選ばれる）から他の干渉モードへの信号の転送を引き起こすことができる。ファイバシステムの複素インパルス応答を、
【数２】
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と書いてもよい。ここで、ηlm、τlm、βlm、及びｍlm(ｒ)は、考慮対象のファイバに対する振幅、モード群遅延、伝搬定数、及び正規化モード場分布であり、各々のモードは、以下の図に示されるように２つの指数によってラベルされる。
【００１４】
モード励起スペクトルηlmは、特定の信号出射技法に依存する。式２において、出力における振幅ηlmは、入力と同じであることができ、又は、ファイバにおける伝搬経路に沿ったモード混合のために変わってもよい。強いモード混合の場合には、計算されたモード遅延及び励起振幅は、測定されたモード遅延及び励起振幅にはほとんど依存しないようにすることができる。これは、データが複数の論理経路に沿って移動し、その各々が信号の遅延に対応するからである。実際には、短距離の伝送に対しては、以下の点が観察されるか又は推定される：(a)出力モード励起スペクトルは入力モード励起に関係している。これがＲＭＬが動作さえする理由である。(b)伝搬は、同様の電場プロファイル及び非常に接近した伝搬定数を有するモードを混合する傾向にある。これらは、主モード数ｖ＝２ｍ＋ｌによって、より簡便に分類される。ここで、図１の左に示されるように、ｍは半径方向指数であり、ｌはアジマス方向指数である。ならびに、(c)最も低次のモードは、ファイバの最中心におけるインデックスプロファイルの誤りに最も敏感である。
【００１５】
最後の観察は、オフセットモード出射と呼ばれる技法によってファイバのＥＢを増すために使用されてきている。この場合、より高次のモードが励起され、これは、おそらくファイバの中心におけるインデックス欠陥には感受性がない。なぜなら、それらは、図１に示されるように中心の電場が零だからである。同じ論理が、やはりより高次のモードを励起するファイバ内での角度付き出射の使用にも適用される。これらのモード場は、モード場の入力場との重複積分を計算することによって、励起スペクトルを推定するために使用することができる。さらに、モード結合の様々な理論又は観察された実験データを使用して、入力励起スペクトルから出力励起スペクトルを予測することができる。
【００１６】
図２は、中心からのオフセットの関数として、様々な主モード数ｖに対する計算された結合を示している。ＭＭ伝送に関する大抵の実験は、ファイバから発する全ての光を集める検出器を使用して電気的インパルス応答を計算することに注目するものである。フォトダイオードが二乗則デバイスであるので、電気的インパルス応答は非線形である。これより、伝送システムとしての下地ＭＭファイバは複素線形フィルタとして見ることができるが、電気的応答は線形ではない。これは、電気的応答を
【数３】
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と定義することができるからである。ここで、この積分は検出器の全表面についてであり、角付き括弧は、インパルス幅Ｔよりもはるかに短い期間に対して取られた時間平均に対応する。
【００１７】
もちろん、イメージングシステムがＭＭファイバから発する光を収集するために使用されるならば、式２におけるモードの各々は、イメージングシステムを通って検出器まで、フレネル積分のような適切な手段を介して伝搬されるべきである。式３における検出器表面上での積分は、(a)時間積分が最初に実行されなければならないことによる異なるチャンネルにおける遅延、及び(b)イメージングシステムを通して検出器に伝搬した後はモード場が一般的に関数の直交セットを形成しない、ために、交差項の相殺を導かない。
【００１８】
分離が極端に難しく且つファイバモードの相対位相及び励起スペクトルの両方に依存するのは、電気信号におけるこの交差項である。これより、MMデータ伝送における多くの議論では、観察されたインパルス応答関数ｈe(t)を、データ伝送の特性に関する付加的な推定をすることによって再生することが試みられている。また、交差項は相対的な光位相に敏感であり、測定された電気信号に過度の雑音を付加する。
【００１９】
本発明は、ファイバの欠陥から、又は、光検出器の前にフィルタリングされる出射時のモード励起スペクトルから、伝搬経路に沿って各々生成された望まれない干渉性のモードを除去するか又はフィルタリングする。これは、一般に入射モードの線形組み合わせを選択するモードフィルタを挿入することによって達成される。これより、式２の合計における所望の項のみが光検出器によって検出される。単一モード選択の場合には、全ての交差項が除去されて、等価ＳＭファイバの全バンド幅にアクセスすることができる。
【００２０】
モードフィルタリングの一つの具現化では、中間ＳＭファイバの使用が送信器の設計で使用される。図３は、送信器側のモードフィルタ２が受信器側のモードフィルタ４と同様であることを描いている。送信器側のモードフィルタ２は、レーザ源、ＳＭファイバカプラ８、モードコンバータ１２をＳＭファイバカプラ１０に結合するＳＭファイバ１０、及びＭＭＩファイバ１４を含む。受信器側のモードフィルタ４は、フーリエ平面１８、ＳＭファイバ２０、及び検出器２２を含む。レンズ１６が、複素モード選択性フィルタとしてＳＭファイバ１０との組み合わせで、ＭＭファイバ１４のモード分散のフーリエコンバータとして使用されることができる。ＳＭ  ＶＣＳＥＬがレーザ源６として使用されることができ、レーザモードプロファイルはガウシアンによって適切に描写されることができ、これより、ＳＭ  ＶＣＳＥＬモードをＭＭファイバ１４の基本モードの直接的に描画することができる。端発光器に対しては、出力ビームは楕円形で、中間ステップとしてのＳＭファイバ１０の使用が単純に非点収差を除去するが、余分な結合損失を明らかに招く。
【００２１】
上記の概念を、単純化のためにＬＰ01モード又は基本モードに関して描くことができるが、この概念は、図４に示されるように基本モードの励起及び検出のみに限られるものではない。基本モードを主に励起することは容易である。この励起された基本モードのみが検出のために受信器端で選択され、これにより、他の「望まれない」モードによって生成された信号伝搬遅延を除去する。ピンホールとそれに続く検出器のような従来の空間フィルタは、ある場合には適当であり得るが、一般には、それがファイバ又は集積光デバイスであるとＳＭ導波路と同様には機能しない。受信器光学系は、送信器光学系と共に設計される。レンズ及びレンズのフーリエ平面に配置されたＳＭ導波路（図４にはＳＭファイバとして示されている）は、光学モードフィルタとして作用する。レンズの焦点距離を注意深く選択することによって、ＭＭファイバの基本モードは、フーリエ平面に配置されたＳＭファイバにマッチする。
【００２２】
より高次のモードからの場の分散が、図４に示されるように、ＳＭファイバ２０にはうまく結合しないことを示すことができる。ＳＭ  ＷＧの入力でイメージングシステムの後に計算することによって、ＳＭ導波路（ファイバ２０）の基本モードとＭＭファイバの入射モードの各々からのモード電場パターンとの間の重複積分を示すことができる。この計算は、イメージングシステム（例えばレンズ１６）を選ぶことのみで、ＭＭファイバの基本モードがＳＭ導波路又はファイバ２０にて実体的な励起を生成できることを示す。
【００２３】
さらに、ＳＭファイバ／導波路２０のより高次のモード又は「漏れの多い」モードへの結合が存在しても、ベンドを使用するか、又は検出器に到達する前にきついカーブを有する導波路を使用することによって、これらを検出器に到達する前にさらに減衰させることができる。
【００２４】
図４は、変換面における場のパターンを示す。角度依存性はｅilθの形態であるので、半径座標に沿った場のみを示せばよい。引き続くモード（ｌ、ｍ）がどのように空間的に離れていて且つ同心円領域を形成しているかに留意されたい。主モード数ｖがフーリエ平面において半径が増加する領域を形成する（ｌ、ｍ）モードの組合せを表すことが明らかになる。二次インデックスファイバについては、これは今度は、これらの領域がまたＬＰ01モードに関してほとんど単調に減少する群遅延に対応することを意味する。これは、標準ＷＫＢ形の近似では同じｖに対して群遅延及び伝搬定数が同じであるからである。これより、同心にセグメント化された検出器は、直交モードに符号化された複数の信号に対してＭＭ検出器として機能する。この結果は、一般化されて以下のように表されることができる。検出器のセットと組み合わされた適切なモードフィルタは、異なるモード群における異なるデータストリームを分離するために使用することができる。
【００２５】
実際には、その中にＭＭ光ファイバ、グレーデッドインデックスレンズ、及びＳＭファイバが位置合わせされるＶ溝を使用してアセンブリ全体を実現することができる。加えて、検出器に一体化されたＳＭ導波路カプラを使用して、ＭＭ受信器の設計をさらに簡素化することができる。同様な解決策が送信器側での端発光レーザと共に使われて、最低次モードを励起するか又はオフセット出射を実行することができる。
【００２６】
本発明は、他の光学部品を使用して、より高次のモードのセットを励起することを許容する。したがって、ここにおける概念は、ファイバのガウシアン状のモードに限定されるものではない。例えば、円錐状反射素子は、レーザからの入射ガウシアンビームをリング状の電場分布に変換し、これが今度は、より高次のモードのセットを励起する。同様の素子は反対に、受信器にて使用されることができる。他の例として、ＬＰ11モードは主に、ビームスプリッタ及び結合器アセンブリ又はビーム分割位相格子によって、励起されることができる。
【００２７】
明らかに、マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）形の配置を有する導波路が、より高次のモードを励起するために使用されることができる。例えば、ＭＺＩからの出力導波路が２つのモードをサポートするならば、そのときにはＭＺＩの「０」及び「π」状態は、図３に見られるように、それぞれ出力導波路の基本モード及び２次モードを励起する。
【００２８】
見ることができるように、これは、マルチモード干渉カプラ（ＭＭＩ）２３を使用することによって複数のモードに一般化することができる。ＭＭＩ２４の出力は、導波路のセット２５に結合される。各々の個別の導波路を通過する光の位相及び振幅は、それから制御信号２８によって変調されて、図６に示されるように、マルチモード出力２６にて出力導波路の特定のモードを優越的に励起する。位相及び振幅の制御は、ＭＺＩ又はリング共鳴器のようなよく知られた導波路に基づく変調器技法を使用して達成され得る。
【００２９】
これらの素子の各々は、受信器端において、より高次のモードを、ＳＭ導波路／ファイバを使用してフィルタリングされることができるガウシアン状モードに変換し戻すために使用されることができるという点で可逆的である。これより、導波路は、モードの分類及び複素線形モードフィルタリング素子の提供という点で著しい柔軟性を提供することができる。マルチモード干渉に基づくカプラはフレキシブルなモードフィルタの最も単純なバージョンであることを、簡単に示すことができる。ここに記述された概念が信号の伝送のために使用される任意のマルチモード導波路に適用されることに留意することもまた重要である。ボード対ボード又はチップ対チップの通信のために、基板上に「印刷」された長方形の断面を有するマルチモード導波路を使用することを想像することができる。これらの導波路は、ＭＤＭに基づく通信の複数チャンネルが伝送印刷導波路において直交モードの線形な組合せを励起することによって生成されるように、フォトニックチップ上のプレーナ導波路に匹敵するモード場直径を有していても良い。これらは、信号チャンネルを解読するために、受信端でオンチップ導波路を使用してフィルタリングされることができる。これは、高密度通信のための最も低コストの方法を提供することができる。
【００３０】
これがいくつかの非常に興味ある光スイッチングを実行することを可能にすることが理解されるであろう。通信チャンネルをモードｍ1からｍ2にスイッチするために、「プログラマブルモードコンバータ」が生成される必要がある。ＭＺＩに関して論じられたように、ＭＭＩ及び多くの他の普通の構成要素が、ここではプログラマブルモードコンバータとして見られることができる。これより、ＭＤＭに基づく通信システムは、波長コンバータ（モードコンバータによって置換される）及び非常に安定な共鳴構造の使用を必要とすることなく、スイッチして波長を分離することができる。これは、大抵のモードコンバータが等しい光路を有する空間干渉に基づくことができるからである。これはまた、レーザ源の波長安定性に関する要求を低減して、低コストのマルチチャンネル高速通信を可能にし得る。
【００３１】
本発明の他の実施形態では、マルチモードファイバ３０の端は、テーパが付けられていてもよい。半径が次第に減少するにつれて、最高のｖで始まるモードは、レンズ３２の効果が検出器３４に形成されるイメージング平面においてそれらを分離するように、半径方向で離れていく。モード群の各々は、図７に示されるように、分離されて同心の検出器アレイ３４上に入射させることができる。
【００３２】
図８は、モード分割通信システム４０を描いた模式的なブロック図である。モード分割通信システム４０は、主に定義されたモード範囲において光通信を提供するために使用され、これは従来の光通信における使用に耐える。この場合、モード分割通信システム４０は２つの送信器４２、４４を含み、これらは、モードセット１及びモードセット２として定義される２つの別個のモードセットを有して送信される。送信器４２、４４は、それらの出力信号をモードフィルタ４６に提供し、モードフィルタ４６は、チャンネル通信ファイバ４８を通って進むことが許容された適当なモードを選択する。この場合、モードフィルタ４６が２つのモードセットの結合器として使用される。チャンネル通信ファイバ４８はそれから、両方のモードセットを送信するために使用される。この場合、同じ物理チャンネル−ファイバ４８−が、両方のチャンネルから情報を送信するために使用されて、送信器４２及び４４は同じ送信波長を有していても、有していなくてもよい。
【００３３】
第２のモードファイバ５０は適当なモードを選択して、それらを受信器５２又は５４に送り、処理する。受信器５２、５４が、モードフィルタ５０が送信器４２及び４４に対応する適切なモードのセットを通すと言う事実のために、異なる情報チャンネルを受け取ることに留意されたい。これより、受信器５２及び５４は、モードセット１又は２によって定義される異なるセットのモードを処理する。これらが送信器４２、４４に対してと同じモードセットであることに留意されたい。受信器５２、５４からの出力信号は信号抽出装置５６に進められて、光信号を適切な等価電気信号に変換する。ここに示された方法は、２つより多い送信器及び受信器のセットに一般化されることができる。
【００３４】
図９は、モードスイッチングシステム６０を描いている模式的なブロック図である。これは図８と同様である。モード分割通信システム６０は、主に定義されたモード範囲において光通信を提供するために使用され、これは従来の光通信における使用に耐える。この場合、モード分割通信システム６０は２つの送信器６２、６４を含み、これらは、モードセット１及びモードセット２として定義される２つの別個のモードセットを有して送信される。送信器６２、６４は、それらの出力信号をモードフィルタ６６に提供し、モードフィルタ６６は、チャンネル通信ファイバ６８を通って進むことが許容された適当なモードを選択する。再び、モードフィルタ６６が２つのモードセットの結合器として使用される。チャンネル通信ファイバ６８はそれから、両方のモードセットを送信するために使用される。ここで、受信器７４及び７６の出力をスイッチするために、余分な構成要素７０がフィルタ６８とモードフィルタ７２との間に挿入される。構成要素７２、７４、７６、及び７８の動作は、それぞれ構成要素５０、５２、５４、及び５６と同様である。相違は、モードスイッチに提供される制御信号７１に依存して、スイッチ７０はデータチャンネル１及び２に関連したモードセットを相互交換することである。
【００３５】
そのようなモードスイッチの目的は、効率的なスイッチデータ経路であろう。高速光デート経路は、電気的スイッチングシステムを利用することによってスイッチングされ得る。入射光データは電気信号に変換されて、これがそれからスイッチングされて、出力は光信号に変換されて戻る。過去には、光から電気及び電気から光への変換なしに高速データをスイッチングするために様々な提案が提案されてきている。電気的な変換を避けることに対する動機付けは、パワー、サイズ、コスト、及び複雑さの低減を含む。先に提案された光スイッチング方法は、ミラーの移動、波長移動器、様々なタイプの結合された導波路の電気光学又は熱光学変調を含む。本発明では、モードがスイッチングされる。これより、波長分割多重システムが有している、通信のために単一のコンパクトな入力及び出力チャンネルを使用することの利点は、精密波長安定化レーザと非線形光学系を使用した複素波長移動器とを使用する負担がないことである。代わりに、結合された波長設計及び電気光学又は熱光学又はいくつかの他の光学的効果のよく知られた方法を使用して、データチャンネルに関連したモードをスイッチングすることができる。
【００３６】
本発明は、従来のファイバの使用に限定されず、複数のモードをサポートする任意の波長に適用可能である。これは、プラスチック又はガラスの導波路であり、データのために「バックプレーン」を形成する。これは、チップの一部分から他の位置へのデータの伝送のために、オンチップであってもよい。ファイバという用語を、全てのそのようなクラスの導波路を指すために使用することができる。
【００３７】
本発明が、その幾つかの好適な実施形態に関して示され且つ記述されてきたが、その形態及び詳細に対する様々な変化、省略、及び追加が、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく、なされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に従って使用される様々なモードの励起を例示するグラフである。
【図２】中心からのオフセットの関数として、様々な主要モード数ｖに対する計算された結合を例示するグラフである。
【図３】モードフィルタリングの発明的な技法を描く模式的な図である。
【図４】基本モードのファイバの励起及び検出を例示するグラフである。
【図５】出力波長の基本及び第2モードを励起するＭＺＩの「０」及び「π」状態を例示するグラフである。
【図６】マルチモードカプラ構造を描く模式的な図である。
【図７】モードフィルタリングの発明的な技法の代替的な実施形態を描く模式的な図である。
【図８】モード分割通信システムを描く模式的なブロック図である。
【図９】モードスイッチングシステムを描く模式的なブロック図である。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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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１】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2008530904.tif 000016