(57)【要約】  第一のマルチモード光ファイバは、モード分割多重化（ＭＤＭ）光信号を伝達する。ＭＤＭ光信号は、第一のマルチモード光ファイバから第二のマルチモードファイバに伝送される。第一および第二のマルチモードファイバは、ファイバコネクタを介して結合される。コネクタにおける二つのファイバ間の横方向オフセットは２μｍ未満である。【選択図】図１
2021530926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信システムであって、
モード分割多重化（ＭＤＭ）光信号を伝送する第一のマルチモード光ファイバであって、前記第一のマルチモード光ファイバが第一の端部を有する、第一のマルチモード光ファイバと、
第二のマルチモード光ファイバであって、前記第二のマルチモード光ファイバの第一の端部が、前記第一のマルチモード光ファイバの前記第一の端部から前記ＭＤＭ光信号を受信するように結合される、第二のマルチモード光ファイバと、
前記第一のマルチモード光ファイバの前記第一の端部を保持する第一の部分と前記第二のマルチモード光ファイバの前記第一の端部を保持する第二の部分とを有し、前記マルチモードファイバコネクタの前記第一および第二の部分が、互いに固定された空間的関係にある、マルチモードファイバコネクタと、を備え、
前記第一のマルチモード光ファイバの前記第一の端部と前記第二のマルチモード光ファイバの前記第一の端部との間の横方向オフセットが２μｍ未満である、光通信システム。
【請求項２】
前記横方向オフセットが、１μｍ未満である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記横方向オフセットが、０．５μｍ未満である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
第一の光信号を生成する第一の光源と、第二の光信号を生成する第二の光源と、前記第一および第二の光信号を受信して、前記第一の光信号を前記第一のマルチモード光ファイバの第二の端部で前記第一のマルチモード光ファイバの第一のモード群に向け、前記第二の光信号を前記第一のマルチモード光ファイバの前記第二の端部で前記第一のマルチモード光ファイバの第二のモード群に向けるように結合されたモード分割多重化装置と、をさらに備え、前記第一のマルチモード光ファイバ内を伝搬する前記第一の光信号および前記第二の光信号が前記ＭＤＭ光信号を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第一のマルチモード光ファイバの前記第一のモード群がＬＰ01モードを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第一のマルチモード光ファイバの前記第二のモード群が少なくともＬＰ11モードを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第一のマルチモード光ファイバの前記第二のモード群がＬＰ02およびＬＰ21モードのうちの少なくとも一つを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記第一のマルチモード光ファイバの前記第二のモード群がＬＰ31およびＬＰ21モードのうちの少なくとも一つを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記第一のモード群が前記第二のモード群に隣接していない、請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第一のモード群が前記第二のモード群に隣接している、請求項４に記載のシステム。
【請求項１１】
第三の光信号を生成する第三の光源をさらに備え、前記モード分割多重化装置が、前記第三の光信号を受信し、前記第三の光信号を前記第一のマルチモード光ファイバの前記第二の端部で前記第一のマルチモード光ファイバの第三のモード群に向け、前記第一のマルチモード光ファイバ内を伝搬する前記第一、第二、および第三の光信号が前記ＭＤＭ光信号を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第一、第二のおよび第三のモード群が隣接したモード群である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第一、第二、および第三のモード群の少なくとも一つが他のモード群に隣接していない、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
第四の光信号を生成する第四の光源をさらに備え、前記モード分割多重化装置が、前記第四の光信号を受信し、前記第四の光信号を前記第一のマルチモード光ファイバの前記第二の端部で前記第一のマルチモード光ファイバの第四のモード群に向け、前記第一のマルチモード光ファイバ内を伝搬する前記第一、第二、第三、および第四の光信号が前記ＭＤＭ光信号を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第一、第二、第三、および第四のモード群が隣接したモード群である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第一、第二、第三、および第四のモード群の少なくとも一つが他のモード群に隣接していない、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第一、第二、第三、および第四のモード群のうちの二つが隣接して隣接したモード群の第一の集合を含み、前記第一、第二、第三、および第四のモード群のうちの他の二つが隣接して隣接したモード群の第二の集合を形成し、隣接したモード群の前記第一および第二の集合が互いに隣接していない、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第一の光源によって生成される前記第一の光信号が、波長分割多重化信号である、請求項４に記載のシステム。
【請求項１９】
モード分割逆多重化装置を介して前記第二のマルチモード光ファイバの第二の端部に結合されて前記第一の光信号を検出する第一の検出器ユニットと、前記モード分割逆多重化装置を介して前記第二のマルチモード光ファイバの前記第二の端部に結合されて前記第二の光信号を検出する第二の検出器ユニットとをさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項２０】
前記マルチモードファイバコネクタが、フェルールレスファイバコネクタである、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
光通信システムであって、
第一の光信号を生成することができる第一の光送信機と、第二の光信号を生成することができる第二の光送信機とを少なくとも含む送信機部分と、
第一の端部および第二の端部を有する第一のマルチモード光ファイバと、
前記第一の光送信機から前記第一の光信号、および前記第二の光送信機から前記第二の光信号を受信するように結合され、かつモード分割多重化（ＭＤＭ）光信号を前記第一のマルチモード光ファイバの前記第一の端部に向けるように結合される、モード分割多重化装置であって、前記ＭＤＭ光信号が前記第一および第二の光信号を含んでいる、モード分割多重化装置と、
第一の端部および第二の端部を有する第二のマルチモード光ファイバと、
前記第一のマルチモード光ファイバの前記第二の端部および前記第二のマルチモード光ファイバの前記第一の端部に取り付けられたマルチモードファイバコネクタであって、前記マルチモードファイバコネクタが、前記ＭＤＭ光信号を前記第一のマルチモード光ファイバから前記第二のマルチモード光ファイバに伝送するように、前記第一のマルチモード光ファイバと前記第二のマルチモード光ファイバを位置合わせする、マルチモードファイバコネクタと、
前記第二のマルチモード光ファイバの前記第二の端部から前記ＭＤＭ光信号を受信するように結合される、モード分割逆多重化装置と、
前記モード分割逆多重化装置から前記第一の光信号を受信するように結合された第一の光受信機、および前記モード分割逆多重化装置から前記第二の光信号を受信するように結合された第二の光受信機と、を少なくとも含む受信機部分と、を備える、光通信システム。
【請求項２２】
前記マルチモードファイバコネクタにおける前記第一のマルチモード光ファイバと前記第二のマルチモード光ファイバとの間の横方向オフセットが２μｍ未満である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記マルチモードファイバコネクタにおける前記第一のマルチモード光ファイバと前記第二のマルチモード光ファイバとの間の横方向オフセットが１μｍ未満である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記マルチモードファイバコネクタにおける前記第一のマルチモード光ファイバと前記第二のマルチモード光ファイバとの間の横方向オフセットが０．５μｍ未満である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記第一の光信号が波長多重化光信号である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
少なくとも前記第一の光送信機が、異なる波長で第一の光信号成分を生成する二つ以上のソースと、前記第一の光信号成分を組み合わせて前記第一の光信号を生成する波長分割多重化装置とを含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記モード分割多重化装置が、多面光変換多重化装置である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第一の光受信機が、前記第一の光信号よりも少なくとも７ｄＢ小さい信号レベルで前記第二の光信号を受信し、前記第二の光受信機が、前記第二の光信号よりも少なくとも７ｄＢ小さい信号レベルで前記第一の光信号を受信する、請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、ＰＣＴ国際特許出願として２０１９年７月１８日付けで出願されており、２０１８年７月１９日付けで出願された米国出願第６２／７００，６６２号の利益を主張するものであり、この開示の全体が参照によって本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、一般的には、光通信、より具体的には、モード分割多重化システムで使用されるマルチモードファイバを接続する改良された方法を対象としている。
【背景技術】
【０００３】
光信号は、光源、典型的には半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）または半導体レーザーからの光を光ファイバの一端部に注入することによって、光ファイバに沿って伝送される。光源および光ファイバは、光源からの多くの光が光ファイバに対して結合されるように、正しく位置合わせされる必要がある。約１キロメートル未満の距離にわたる光ファイバ通信は、多くの場合、マルチモードファイバ、すなわち、二つ以上のファイバモードに沿った光の伝搬をサポートする光ファイバによって伝達される。ファイバモードの一部である、低次モードは、主にファイバコアの中心の近くに配置されており、高次モードと呼ばれるその他のモードは、コアクラッドインターフェースの近くに延びる。
【０００４】
光ファイバに沿って伝送され得る光データの量を制限する要因の一つは、光ファイバチャネルの帯域幅である。ファイバ容量を大きくするために考慮される一つのアプローチは、異なる光信号が同じ光ファイバ内で物理的に（空間的に）互いに分離されている、空間分割多重化（ＳＤＭ）である。ＳＤＭの一つの提案される実装は、シングルモード動作に必要な直径よりも大きな直径を有し、かつ複数のモードの伝播をサポートする、単一コアを有するファイバに依存する。異なる光信号が、その入力端においてマルチモードファイバ（ＭＭＦ）の異なる空間モードに発射され得る。異なる空間モードにおける光は、ＭＭＦの出力端で空間的に分離することができるため、異なる光信号を取り出すことができる。ＳＤＭに対するこの特定のアプローチは、「モード分割多重化」と呼ばれ得る。ＳＤＭに対して検討されるＭＭＦのサブセットは、一般的にＭＭＦよりも少数のモードの伝搬を維持する「少数モードファイバ」を含む。
【０００５】
モード分割多重化（ＭＤＭ）は、設置されたマルチモードファイバ光ネットワークの容量を大きくするために使用することができる技術として注目を集めている。各別個のデータ信号は、それ自身の別個のモード群に沿って伝搬する。これは、モード混合イベントが存在しない場合、異なるモード群間の電力結合は、同じモード群のモード間の電力結合よりもはるかに可能性が低いため、モードが伝搬する際の信号間のクロストークを減少させる。データ信号は、フォトニックランタンおよび多面光変換（ＭＰＬＣ）ユニットなどのデバイスを使用して、多重化（ＭＵＸ）および逆多重化（ＤＥＭＵＸ）され得る。このアプローチは、従来のＯＭ１およびＯＭ２マルチモード光ファイバにおいて、多入力多出力（ＭＩＭＯ）または他の複雑な処理アルゴリズムを使用することなく、容量を大幅に大きくすることが実証されている。
【０００６】
ＭＤＭのこれまでの実証は、単一ファイバまたは融合ファイバに沿ったＭＤＭ伝送の達成に重点を置く、またはモード混合を修正するために高価で時間のかかる信号後処理に依存する、のいずれかである。ＭＤＭ技術の広範な採用を妨げる一つの課題は、ファイバコネクタ、特にレガシーマルチモードリンクに見られるファイバコネクタが不適切である可能性があることである。さらに、接続は、わずかに異なるコア位置、コア直径、開口数、およびプロファイル形状を有する異種のファイバを含む場合がある。ＭＤＭにおいて、ファイバの幾何学的形状間の不一致は、損失の増加、モードの混合、クロストーク、信号劣化、および伝送距離の制限につながり得る。
【０００７】
そのため、ＭＤＭ配置で使用される、溶融スプライシングを必要とせず、レガシーマルチモードリンクを使用することができ得るマルチモードファイバの接続方法を開発する必要性がある。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一実施形態は、モード分割多重化（ＭＤＭ）光信号を伝送する第一のマルチモード光ファイバを有する光通信システムを対象としている。第一のマルチモード光ファイバは、第一の端部を有する。第二のマルチモード光ファイバの第一の端部は、第一のマルチモード光ファイバの第一の端部からＭＤＭ光信号を受信するように結合される。マルチモードファイバコネクタは、第一のマルチモード光ファイバの第一の端部を保持する第一の部分と第二のマルチモード光ファイバの第一の端部を保持する第二の部分とを有し、マルチモードファイバコネクタの第一および第二の部分は、互いに固定された空間的関係にある。第一のマルチモード光ファイバの第一の端部と第二のマルチモード光ファイバの第一の端部との間の横方向オフセットは、２μｍ未満である。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、第一の光信号を生成することができる第一の光送信機と、第二の光信号を生成することができる第二の光送信機とを少なくとも含む送信機部分を有する光通信システムを対象としている。第一のマルチモード光ファイバは、第一の端部および第二の端部を有する。モード分割多重化装置は、第一の光送信機から第一の光信号、および第二の光送信機から第二の光信号を受信するように結合され、かつモード分割多重化（ＭＤＭ）光信号を第一のマルチモード光ファイバの第一の端部に向けるように結合されており、ＭＤＭ光信号は第一および第二の光信号を含んでいる。第二のマルチモード光ファイバは、第一の端部および第二の端部を有する。マルチモードファイバコネクタは、第一のマルチモード光ファイバの第二の端部および第二のマルチモード光ファイバの第一の端部に取り付けられる。マルチモードファイバコネクタは、第一のマルチモード光ファイバから第二のマルチモード光ファイバにＭＤＭ光信号を伝送するように、第一のマルチモード光ファイバと第二のマルチモード光ファイバとを位置合わせする。モード分割逆多重化装置は、第二のマルチモード光ファイバの第二の端部からＭＤＭ光信号を受信するように結合される。受信機部分は、モード分割逆多重化装置から第一の光信号を受信するように結合された第一の光受信機と、モード分割逆多重化装置から第二の光信号を受信するように結合された第二の光受信機とを少なくとも含む。
【００１０】
上記の本発明の概要は、本発明の図示されている各実施形態、またはあらゆる実施形態を説明することを意図しているわけではない。後に続く図および詳細な説明は、より具体的にこれらの実施形態を例示している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明は、添付の図面に関連して、本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明を考慮して、より完全に理解され得る。
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による、空間分割多重化装置を使用して、接続されたマルチモード光ファイバに沿って光通信信号を伝搬する、光通信システムの一実施形態を概略的に示している。
【図２】図２Ａ〜２Ｆは、マルチモード光ファイバに沿って伝搬する様々なＬＰ（直線偏光）光モードのプロファイルを示している。
【図３−１】図３Ａは、本発明による、モード分割多重化通信システムで使用される二つのマルチモード光ファイバを結合するための光コネクタの一実施形態を概略的に示している。図３Ｂは、他方に対する一つのマルチモード光ファイバの横方向オフセットを概略的に示している。
【図３−２】図３Ｃは、本発明による、モード分割多重化通信システムで使用されるマルチモード光ファイバを結合するための、フェルールレスファイバコネクタの一実施形態を概略的に示している。
【図４】図４は、モード分割多重化光通信システムにおける伝送損失の測定に使用される実験セットアップを概略的に示している。
【図５−１】図５Ａ〜５Ｄは、図４に概略的に示す装置を使用して試験された、四つのそれぞれのモード群に対する四つの異なる波長の受信電力の関数としてビットエラーレートを示すグラフを示している。各グラフについて、受信電力を−２２ｄＢｍ〜−１０ｄＢｍの範囲でｘ軸に、ビットエラーレートを１０-13〜１の範囲でｙ軸に示している。
【図５−２】同上。
【図５−３】同上。
【図５−４】同上。
【図６】図６は、横方向オフセットに対する伝送およびクロストーク依存性を測定するために使用される実験セットアップを概略的に示している。
【図７−１】図７Ａ〜７Ｄは、図６に概略的に示す装置を使用して測定されたそれぞれの四つのモード群について、四つの異なるオフセット方向に対する横方向オフセットの関数として伝送損失を示すグラフを示している。
【図７−２】同上。
【図７−３】同上。
【図７−４】同上。
【図８−１】図８Ａ〜８Ｄは、共伝搬モード群が励起された時にそれぞれのモード群によって受信された電力を、二つのファイバ間の横方向オフセットの関数として示すグラフを示している。
【図８−２】同上。
【図８−３】同上。
【図８−４】同上。
【００１３】
本発明は、様々な修正および代替形態に適しているが、その詳細は、図面に例として示されており、詳細に説明される。しかしながら、説明された特定の実施形態に本発明を限定することは意図されていないことを理解されたい。むしろ、添付の請求項で規定される本発明の趣旨および範囲内に入るすべての変更、均等物、および代替を含むことが意図されている。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、マルチモード光ファイバにおいて空間分割多重化（ＳＤＭ）を使用する光システムを対象としている。
【００１５】
光通信システム１００の例示的な実施形態が図１に概略的に示されている。光通信システム１００は、一般的に、送信機部分１０２、受信機部分１０４、および光ファイバ部分１０６を有する。光ファイバ部分１０６は、送信機部分１０２から受信機部分１０４に光信号を伝送するために、送信機部分１０２と受信機部分１０４との間に結合される。
【００１６】
この実施形態では、光通信システム１００は、モード分割多重化（ＭＤＭ）設計となっている。光信号は、送信機部分１０２内で生成され、光ファイバ部分１０６のマルチモードファイバ（ＭＭＦ）１２８ａの異なるモードに組み合わされる。光信号は、受信機部分１０４に向けられ、ここで信号は空間的に分離され、それぞれの検出器に向けられる。図示の実施形態は四つの異なる信号を空間的に多重化する光通信システム１００を示すが、光通信システムは異なる数、例えば二つ、三つまたは四つ以上の信号を空間的に多重化し得ることが理解されるであろう。
【００１７】
送信機部分１０２は、それぞれの光信号１１６、１１８、１２０、１２２を生成する、複数の送信機ユニット１０８、１１０、１１２、１１４を有する。光通信システム１００は、任意の有用な波長、例えば、８００〜９５０ｎｍの範囲、または１２５０ｎｍ〜１３５０ｎｍ、１５００ｎｍ〜１６００ｎｍ、または１６００ｎｍ〜１６５０ｎｍなどの他の波長範囲にわたって動作し得る。各送信機ユニット１０８〜１１４は、異なる波長の複数の成分を含む波長分割多重化（ＷＤＭ）光信号を生成し得る。いくつかの実施形態では、異なる波長は、少なくとも１０ｎｍ、他の実施形態では、１５ｎｍ以上互いに分離されている。例えば、送信機ユニットは、１２７０、１２９０、１３１０、および１３３０ｎｍの成分を有するＷＤＭ信号を生成し得る。別の実施例では、送信機ユニットは、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、および９３０ｎｍの成分を有するＷＤＭ信号を生成し得る。送信機ユニットは、例えば、２、３、または４以上の異なる数の波長成分を有するＷＤＭ光信号を生成し得る。ＷＤＭ光信号は、異なる波長で単一の波長光信号を単独で生成し、その後、単一の波長信号を光波長多重化装置を使用してＷＤＭ信号に組み合わせることで生成されることが多い。
【００１８】
上述の波長での動作に使用される多くのＭＭＦは、ＯＭ２  ＯＭ３およびＯＭ４光ファイバなどの５０μｍのコア直径および１２５μｍのクラッド径を有し、ＯＭ１光ファイバは、６２．５μｍのコア直径および１２５μｍのクラッド径を有する。より幅が狭いコアを有する光ファイバは、依然として、シングルモードよりも多数ではあるが、標準ＯＭ１、ＯＭ２、ＯＭ３、またはＯＭ４ファイバよりは少数のモードの伝搬をサポートし得る。こうした光ファイバは、少数モードファイバ（ＦＭＦ）と呼ばれ得る。本明細書で使用される場合、マルチモードファイバまたはＭＭＦという用語は、少数モードファイバと呼ばれ得るファイバを含むことが意図されていることを理解されたい。マルチモードファイバは、シングルモード以上の伝搬を維持するファイバである。
【００１９】
各送信機ユニット１０８、１１０、１１２、１１４は、モード分割多重化装置１２４を介して光ファイバシステム１０６に結合され、光ファイバシステム１０６は光信号１１６、１１８、１２０、１２２を光ファイバシステム１０６のＭＭＦ１２８ａのそれぞれのモードに向ける。
【００２０】
モード分割多重化装置１２４は、異なる光信号を異なるモード、またはＭＭＦのモード群に向ける、任意の適切なタイプの空間分割多重化装置であり得る。その固有の挿入損失が低いために魅力的なモード分割多重化装置１２４を実装するための一つのアプローチは、例えば、Ｂｉｒｋｓ  ＴＡなどによる  “Ｔｈｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｌａｎｔｅｒｎ”  Ａｄｖ．、Ｏｐｔ．ａｎｄ  Ｐｈｏｔ．（２０１５）７  １０７−１６７に記載されるフォトニックランタンを使用することである。同じく挿入損失が低い別のアプローチは、多面光変換（ＭＰＬＣ）に基づく。ＭＭＦにおけるＭＵＸおよびＤＥＭＵＸに対するＭＰＬＣの使用については、例えば、Ｌａｂｒｏｉｌｌｅ  Ｇなどによる“Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｓｐａｔｉａｌ  ｍｏｄｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｍｕｌｔｉ−Ｐｌａｎｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｃｏｎｖｅｒｔａｔｉｏｎ”，Ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２０１７）３５  ９３−９９に記載されており、参照により本願に援用される。他の技術、例えば、バイナリ位相変換プレート変換装置を介する（例えば、Ｒｙｆ  Ｒなどによる“Ｍｏｄｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｘｉｎｇ  ｏｖｅｒ  ９６  ｋｍ  ｏｆ  ｓｅｑｕ−ｍｏｄｅ  ｆｉｂｅｒ  ｕｓｉｎｇ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ６  ｘ  ６  ＭＩＭＯ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，”  Ｊ．  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．（２０１２）３０  ５２１−５３１参照）、および溶融カプラーの使用（例えば、Ｃｈａｎｇ  ＳＨなどによる  “Ｍｏｄｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｎａｂｌｅｄ  ｂｙ  ａｌｌ−ｆｉｂｅｒ  ｍｏｄｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ，”Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ（２０１４）２２  １４２２９−１４２３６、およびＧｒｏｓｓ  Ｓなどによる“Ｃ−Ｂａｎｄ  ｍｏｄｅ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｃｏｕｐｌｅｒｓ  ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｌａｓｅｒ  ｄｉｒｅｃｔ−ｗｒｉｔｅ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，”Ｏｐｔ．Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎ．  Ｃｏｎｆ．（２０１５）Ｐａｐｅｒ  Ｗ３Ｂ．２．参照）も報告されている。
【００２１】
光ファイバシステム１０６は、マルチモードファイバコネクタ１４０によって第一のＭＭＦに結合される第一のＭＭＦ１２８ａおよび第二のＭＭＦ１２８ｂを含む。光信号１１６、１１８、１２０、１２２を含む結合光信号１２６は、光ファイバシステム１０６に沿って受信機部分１０４に伝搬し、ここで、空間分割多重化装置１２４からの光によって励起された第二のＭＭＦ１２８ｂの異なるモードに対応する光信号１１６、１１８、１２０、１２２に分割される。したがって、本実施形態によると、送信機ユニット１０８は、ＭＭＦ１２８ａ、１２８ｂの第一のモードを介して受信機ユニット１３２に伝送される第一の光信号１１６を生成し、送信機ユニット１１０は、ＭＭＦ１２８ａ、１２８ｂの第二のモードを介して受信機ユニット１３４に伝送される第二の光信号１１８を生成し、送信機ユニット１１２は、ＭＭＦ１２８ａ、１２８ｂの第三のモードを介して受信機ユニット１３６に伝送される第三の光信号１２０を生成し、送信機ユニット１１４は、ＭＭＦ１２８ａ、１２８ｂの第四のモードを介して受信機ユニット１３８に伝送される第四の光信号１２２を生成するものであり、光信号１１６、１１８、１２０、１２２のすべては同じ光ファイバ１２８ａ、１２８ｂに沿って伝搬している。
【００２２】
受信機部分１０４は、第二のＭＭＦ１２８ｂから伝搬する空間的に分離された信号を分離し、それらをそれぞれの受信機ユニットに向ける、モード分割逆多重化装置１３０を含む。このように、光信号１１６は、実質的に光信号１１８、１２０および１２２を有することなく受信機ユニット１３２で検出され得、光信号１１８は、実質的に光信号１１６、１２０および１２２を有することなく受信機ユニット１３４で検出され得、光信号１２０は、実質的に光信号１１６、１１８および１２２を有することなく受信機ユニット１３６で検出され得、光信号１２２は、実質的に光信号１１６、１１８、および１２０を有することなく受信機ユニット１３８で検出され得る。光信号がＷＤＭ信号である場合、受信機ユニットは、独立した検出のために異なる波長成分を分離するための波長逆多重化ユニットで構成されてもよい。
【００２３】
本明細書で使用される場合、用語「多重化装置」は、二つ以上の別個の信号を単一の信号に組み合わせるデバイスである。「逆多重化装置」は、単一の信号を受信し、それを二つ以上の信号に分割するデバイスである。多重化装置および逆多重化装置は、光信号の様々な態様、例えば、波長またはファイバ内の空間的位置で動作することができる。多くの場合、同じデバイスは、第一の方向に通過する光信号の多重化装置として、および反対方向に通過する光信号の逆多重化装置として機能し得る。
【００２４】
多くの光通信システムでは、光信号は光ファイバチャネルに沿って両方向に伝搬する。この可能性は図１に示されており、光信号が両方向矢印で表されている。このような場合、送信機ユニットおよび受信機ユニットはＭＭＦ１２８ａ、１２８ｂの特定のモードに沿って伝搬する信号を生成および受信する送受信機ユニットで置き換えられてもよい。他の実施形態では、光ファイバシステム１０６の各端部に信号の送信機ユニットおよび受信機ユニットが別々にあってもよい。
【００２５】
個々の光信号は、第一のＭＭＦ１２８ａのそれぞれのモードまたはモード群に沿って伝搬するため、ファイバコネクタ１４０が第一のＭＭＦ１２８ａのモードを第二のＭＭＦ１２８ｂの等価モードに正確に位置合わせすることが重要である。これは、光信号間の伝送損失とクロストークを低減するのに役立つ。特に、本発明は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）処理の必要性が低減されるか、または排除されるように、ＭＤＭシステム内の横方向オフセットの影響を低減することを対象としている。
【００２６】
ＭＭＦに沿った光の伝搬は、一組のＬＰmn（「直線偏光」）によって特徴付けられており、ここでｍおよびｎは整数である。これらは、“Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”（Ｄ．Ｋ．Ｍｙｎｂａｅｖ、およびＬ．Ｌ．Ｓｃｈｅｉｎｅｒ、Ｐｒｅｎｔｉｃｅ  Ｈａｌｌ、２００１、Ｕｐｐｅｒ  Ｓａｄｄｌｅ、ＮＪ）などの標準教科書に記載されている。図２Ａ〜２Ｆはそれぞれ、最低次のＬＰモード、すなわち、ＬＰ01、ＬＰ11-、ＬＰ21、ＬＰ02、ＬＰ31およびＬＰ12の正規化された強度プロファイルを示している。一般的に、最低次モードは、ファイバコアの中心または軸の近くに光パワーを集中させる傾向があり、高次モードは、軸から離れて光パワーを有する傾向にある。
【００２７】
一つのＭＭＦを別のＭＭＦに接続するために使用される例示的なコネクタを図３Ａに概略的に示す。第一のＭＭＦ３０２は、第一のクラッド３０６に囲まれた破線で示される第一のコア３０４を有する。第二のＭＭＦ３０８は、第二のクラッド３１２によって囲まれた、同じく破線で示される第二のコア３１０を有する。各ファイバ３０２、３０８の端部は、プラスチック、金属、または他の適切な材料で形成され得るそれぞれのフェルール３１４、３１６によって囲まれている。第一のハウジング３１８は、第一のフェルール３１４上に提供され、第二のハウジング３２０は、第二のフェルール３１６上に提供される。ハウジング３１８、３２０は、一方のＭＭＦの端部から他方のＭＭＦの端部へ光信号が結合することを可能にするために、ＭＭＦを光学的に位置合わせして保持することを可能とする。この目的のために、ハウジング３１８、３２０には、二つのハウジング３１８、３２０を固定位置に一緒にロックすることを可能にする係止機構３２２が提供されている。図示の実施形態では、係止機構３２２は、一つのハウジング３１８、３２０上の一つの端部に突出部を有するばねアーム３２４を含む。ばねアーム３２４は、突出部が凹部３２６のレッジと相互作用する、他方のハウジング３１８、３２０の凹部３２６に挿入される。他の係止機構を使用して、ハウジング３１８、３２０を固定の相対位置に一緒に係止し得ることが理解されるであろう。この図では、第一のＭＭＦ３０２の軸３３２（一点鎖線で示される）は、第二のＭＭＦ３０８の軸と一致している。
【００２８】
また、ハウジング３１８、３２０には、第一のＭＭＦ３０２が第二のＭＭＦ３０８と位置合わせされることを確実にする位置合わせ機構３２８も提供されている。図示の実施形態では、位置合わせ機構３２８は、ハウジング３１８、３２０の位置合わせ穴に挿入されるピン３３０（破線で示される）を含む。他のタイプの位置合わせ機構を使用して、ＭＭＦ３０２とＭＭＦ３０８との間の位置合わせを確実としてもよい。
【００２９】
例えば、ＬＣコネクタ、ＭＰＯコネクタ、およびＳＣコネクタを含む多くの異なる設計のコネクタが、本発明において使用され得ることが理解されるであろう。しかしながら、以下に論じるように、こうしたコネクタの設計は、低損失、低クロストークのＭＤＭ動作を達成するために、より小さな公差での製造を必要とし得る。
【００３０】
図３Ｂは、二つのＭＭＦ３５２、３５８を概略的に示している。第一のＭＭＦ３５２は、第一のクラッド３５６に第一のコア３５４を有する。第一のＭＭＦ３５２は、第一のコア３５４の中心に対応する、一点鎖線で示される第一のファイバ軸３６４を有する。第二のＭＭＦ３５８は、第二のクラッド３６２に第二のコア３６０を有する。第二のＭＭＦ３５８は、第二のコア３６０の中心に対応する、一点鎖線で示される第二のファイバ軸３６６を有する。図示の実施形態では、第一のファイバ軸３６４と第二のファイバ軸３６６は一致しておらず、「δ」で示される量だけ横方向に互いにオフセットされている。分離δは、本明細書では横方向オフセットと呼ばれる。軸３６４、３６６が一致している場合、横方向オフセットはなく、δはゼロに等しい。
【００３１】
フェルールの使用を必要としない他のタイプのファイバコネクタを使用してもよい。フェルールレスコネクタ３７０の一実施形態が図３Ｃに概略的に示されている。コネクタ３７０は、二つのファイバ３７４、３７６が互いに位置合わせされている位置合わせブロック３７２を含む。位置合わせブロック３７２は、例えば、ファイバ３７４、３７６が位置合わせされている、他の適切な断面を有する、位置合わせブロック３７２の表面上のｖ字溝３７８または細長い凹部を含み得る。第一の圧力要素３８０は、第一のファイバ３７４に圧力を加え、ｖ字溝３７８内でその位置を維持する。第二の圧力要素３８２は、第二のファイバ３７６に圧力を加え、ｖ字溝３７８内でその位置を維持する。他の実施形態では、二つのファイバ３７４、３７６は、同じ要素から圧力を受けて、ｖ字溝３７８内でそれらの位置を維持してもよい。コネクタ３７０は、ハウジング３８４内に収容されてもよい。フェルールレスコネクタ３７０は、図示されていない他の要素、例えば、各ファイバ３７４、３７６を他のファイバに向かって長手方向に押し、ファイバ３７４、３７６の端部での接触を確実にし、それによって結合効率を高め、圧力要素３８０、３８２に力を加え、それぞれのファイバ３７４、３７６を所定の位置に保持する要素を含み得る。
【００３２】
フェルールレスコネクタの適切な設計の一例は、３Ｍ  Ｖｏｌｉｔｉｏｎ（商標）ＶＦ−４５コネクタを含む。フェルールレスコネクタのその他の例には、米国特許第９５７５２６３号、ＰＣＴ公報第ＷＯ２０１７／２２３０７２号、および米国特許第９４８１１２９号に図示および記載される設計が含まれ、それらの開示は参照により本願に援用される。しかしながら、以下に論じるように、こうしたコネクタの設計は、低損失、低クロストークのＭＤＭ動作を達成するために、厳格な公差での製造を必要とし得る。フェルールレスコネクタの実施形態は、例えば、ファイバを曲げることによって生成される力によってファイバがｖ字溝内に保持されるコネクタで使用されてもよく、この場合、圧力要素３８０、３８２は必要とされない場合がある。フェルールレスコネクタのいくつかの実施形態は、フェルールおよびそれに伴う位置ずれ要因が存在しないため、ＭＤＭ光信号を伝達するＭＭＦを接続するために必要なより厳格な公差を満たし、フェルールを有するコネクタに対して利点を提供し得る。
【００３３】
以下は、本発明者らが、一般的な考え方とは対照的に、接続されたＭＭＦを使用して効率的なＭＤＭを達成できることを理解するよう導く実験の結果を説明する。
【００３４】
以下で論じる使用されたＭＰＬＣ  ＭＵＸおよびＤＥＭＵＸについての実験では、ＯＭ４屈折率分布型ファイバにおける最初の四つのラゲール多項式モード群を利用した。モード群１は、ＬＰ01モードのみを含み、モード群２はＬＰ11aおよびＬＰ11bモードを含み、モード群３は、ＬＰ02、ＬＰ21bおよびＬＰ21aモードを含み、モード群４は、ＬＰ31a、ＬＰ31b、ＬＰ12aおよびＬＰ12bを含む。各光信号は、異なるモード群で伝搬された。群内には強いモード間結合があるが、異なる群のモード間には弱いモード間結合がある。したがって、特定のモードへの光信号の注入は、その特定のモードを含むモード群に光信号を効果的に注入する。群内のモードの光の群速度は類似しているため、光信号が群内のモード間で結合した場合であっても、分散は低い。ＭＰＬＣ多重化装置を使用して、マルチモード光信号を多重化および逆多重化した。ＭＰＬＣ多重化装置は、シングルモード入力を目標モード群の一つのモードにマッピングする。この場合、異なる群に対する目標モードは、モード群１についてはＬＰ01モード、モード群２についてはＬＰ11aモード、モード群３についてはＬＰ21aモード、モード群４についてはＬＰ31aモードであった。ＭＰＬＣ  ＤＥＭＵＸデバイスは、特定のモード群のすべてのモードからの信号をシングルマルチモードファイバにマッピングする。これにより、モード群内のモード間で光信号が混合される場合であっても、モード群のすべての光パワーが受信機によって捕捉されることが可能になる。このセットアップは、双方向伝送を利用した。モード群１および４は一方の方向に伝搬し、モード群２および３は他方の方向に伝搬した。
【００３５】
モード群番号が一つだけ異なる場合、ラゲール多項式モード群は、別のラゲールモード群に隣接している。例えば、ＬＰ11aおよびＬＰ11bを含むラゲールモード群２は、モード群１およびモード群３に隣接している。しかしながら、ＭＤＭ光信号を伝達するモード群はすべてが隣接している必要はない。言い換えれば、隣接するモード群のみによって伝達されるＭＤＭ光信号に関して、例えば、モード群１、２、および３、またはモード群２、３、および４によって光信号を伝達するモード群番号にギャップは存在しない。ＭＭＦが、モード群１および４でＭＤＭ光信号を伝達する場合、信号は隣接していないモード群によって伝達される。さらなる例として、ＭＤＭ光信号がモード群１、３、および５によって伝達されるが、モード群２または４によっては伝達されない場合、ＭＤＭ光信号は隣接していないモード群のみによって伝達される。さらに、光信号は、モード群１、２および４によって伝達されてもよい。このような場合、少なくとも二つの隣接するモード群（群１および２）によって伝達される光信号は、信号を伝達するすべてのモード群ではないが、例えば、モード群４に隣接する。さらに別の実施例では、光信号は、モード群１、２、および３によって、およびモード群７、８、および９によって伝達される。このような場合、二つの隣接するモード群の集合、すなわち、モード群１、２および３を含む隣接するモード群の第一の集合と、モード群７、８および９を含む隣接するモード群の第二の集合とがある。しかしながら、二つの隣接するモード群の集合は、集合間のモード群、すなわち、モード群４、５および６は光信号を伝達するために使用されないため、互いに隣接していない。
【００３６】
実験１：伝送試験
伝送試験に使用される実験セットアップを図４に示す。Ａｎｒｉｔｓｕ  Ｃｏｍｐａｎｙ（テキサス州アレン）から入手可能な４０Ｇイーサネット（登録商標）試験装置４０２であるＡｎｒｉｔｓｕモデルＭＴ１１００Ａを、第一および第二の４０Ｇ汎用送受信機４０４ａ、４０４ｂである、Ａｒｉｓｔａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，Ｉｎｃ．，（カリフォルニア州サンタクララ）から入手可能なＡｒｉｓｔａモデル番号ＸＶＲ−０００７１−０１送受信機に結合した。各送受信機４０４ａ、４０４ｂは、同時に四つの波長、すなわち、１２７０ｎｍ、１２９０ｎｍ、１３１０ｎｍ、および１３３０ｎｍを各波長ごとに１０Ｇｂｉｔ／ｓで伝送することができた。言い換えれば、各送受信機４０４ａ、４０４ｂによって生成される光信号は、波長分割多重化信号であった。第一および第二の送受信機４０４ａ、４０４ｂは、ＩＥＥＥ  ４０ＧＢＡＳＥ−ＬＲ４に準拠する送受信機と相互運用可能であった。送受信機４０４ａ、４０４ｂは、コネクタ損失に対して２．０ｄＢの電力バジェットを割り当てた。典型的な構内配線リンクに四つのコネクタがあると仮定した場合、平均コネクタ損失は０．５ｄＢ未満、または二つのコネクタを有する場合は１．０ｄＢ未満であると予想される。各送受信機４０４ａ、４０４ｂは、Ｔｘと記された送信ポートおよびＲｘと記された受信ポートとを有した。
【００３７】
第一および第二の送受信機４０４ａ、４０４ｂによって伝送される光信号は、ＣａｉＬａｂｓ  ＳＡＳ（レンヌ、フランス）から入手可能なそれぞれの第一および第二のＭＰＬＣ  ＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ａ、４１０ｂであるＡｒｏｏｎａモデルＰ２Ｐ多重化装置に発射される前に、それぞれのファイバ４０６ａ、４０６ｂに沿って、それぞれの３ｄＢスプリッタ４０８ａ、４０８ｂに向けられた。図４に図示する特定のセットアップでは、第一の汎用送受信機４０４ａからの光信号は、モード群１に対応する第一のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ａのＤＭＵＸ側のポート、およびモード群２に対応する第二のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ｂのＤＭＵＸ側のポートに向けられた。同時に、第二の汎用送受信機４０４ｂからの光信号は、モード群４に対応する第一のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ａのＤＭＵＸ側のポート、およびモード群３に対応する第二のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ｂのＤＭＵＸ側のポートに向けられた。
【００３８】
第一および第二のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ａ、４１０ｂのＭＵＸ側にあるポートは、ＯＭ４マルチモードファイバ４１２ａ、４１２ｂであり、バックツーバック測定（ＢｔＢ）のために一緒にスプライスされて、図示のように、１０００ｍのＯＭ４ファイバ４１４（１ｋｍのＯＭ４）のスプールにスプライスされる、または１０００ｍの伝送距離（２×５００ｍのＯＭ４）のために一緒にスプライスされる二つの５００ｍのＯＭ４のスプールにスプライスされる、のいずれかであった。二つの５００ｍのスプールが同じプリフォームから取得されなかったため、コア直径または開口数不一致があった可能性がある。
【００３９】
光信号は、四つのモード群すべてに対して同時に発射された。光信号は、モード群１および４に沿って第一のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ａから第二のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ｂへ、およびモード群２および３に沿って第二のＭＵＸ．ＤＭＵＸ  ４１０ｂから第一のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ａへ伝送された。四つの別々のモードに発射することによって、総データ速度は１６０Ｇｂｉｔ／秒であった。
【００４０】
検出のために、各モード群からの信号を、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ４１０ａ、４１０ｂのＤＥＭＵＸ側で、マルチモードパッチコード４１６によって一度に一つずつ捕捉し、可変減衰器４１８を通過させ、それぞれの汎用送受信機４０４ａ、４０４ｂによって受信した。図示の実施形態では、第二の汎用送受信機４０４ｂによって第一のＭＵＸ／ＤＭＵＸ４０６ａのモード群４に伝送された信号は、第二のＭＵＸ／ＤＭＵＸ４０６ｂのモード群４ポートを介して検出され、最終的に可変減衰器４１８を介して第二の汎用送受信機４０４ｂの受信ポートに伝送された。モード群１で伝送される光信号を測定するために、パッチコード４１６を第二のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ｂのＤＭＵＸ側のモード１ポートに接続した。モード群２および３を介して伝送される光信号を検出するために、可変減衰器４１８を、第一の汎用送受信機４０４ａの受信ポートに接続した。次に、モード群２によって伝送される光信号を測定するために、パッチコード４１６を第一のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ａのモード群２のポートに接続し、モード群３によって伝送される光信号を測定するために、パッチコード４１６を第一のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ａのモード群３のポートに接続した。
【００４１】
１ｋｍのＯＭ４ファイバと２ｘ５００ｍのＯＭ４ファイバについてのみではなく、バックツーバック条件についても伝送試験を実施した。ビットエラーレート（ＢＥＲ）を、各モード群における各波長に対する受信電力に対して測定した。図５Ａ〜５Ｄは、モード群１〜４の実験結果をそれぞれ示している。各事例について、「ＢｔＢ」（ダイアモンドで表されるデータ点）を記された曲線は、ポート４１２ａおよび４１２ｂをバックツーバックで動作したときに得られた結果を表している。“１ｋｍ”を記された曲線（正方形で表されるデータ点）は、単一の１ｋｍのＯＭ４ファイバのスプールを使用した場合の結果を表している。“２ｘ５００ｍ”を記された曲線（三角形で表されるデータ点）は、二つの５００ｍのＯＭ４ファイバのスプールを使用した場合の結果を表している。すべての事例において、グラフは１〜１０-12の範囲のＢＥＲおよび−２２ｄＢｍ〜−１０ｄＢｍで受信電力を示している。
【００４２】
一部の事例では、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ挿入損失は、利用可能な受信電力を制限した。モード群１の結果は、滑らかな曲線をもたらした。段階的な挙動は、モード群２、３、および４において明らかである。これは、これらのモード群について、ファイバ伝搬によって時間が異なるモード群間の結合があることを示唆している。すべての事例で、パワーペナルティは約２ｄＢ以下と小さい。すべてのモード群にわたって一緒にスプライスされた１０００ｍのスプールおよび２×５００ｍのスプールの性能は類似しているが、連続的なスプールは、より多くの事例でより滑らかな挙動を有しているように見える。これは、二つの５００ｍのＯＭ４ファイバがモード混合を導入する間のファイバパラメーターの不一致が原因である可能性がある。
【００４３】
実験２：モード群損失対横方向オフセット
図６に示す配置を使用して、四つのモード群に対する挿入損失ならびに共伝搬モード群間のクロストークを測定した。１３１０ｎｍで動作するレーザー光源６０２を、ＭＭＦ６０４を介して、検討中のモード群に対応する第一のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ｂのＤＭＵＸポートに接続した。図示の実施形態では、ＭＭＦ６０４は、第一のＭＵＸ／ＤＭＵＸ４１０ａのモード群１ポートに接続される。電力検出器６０６は、第二のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ｂの対応するモード群のポートに接続される。電力検出器６０６および光源６０２は、Ｏｐｔｏｔｅｓｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（カリフォルニア州カマリロ）によって市販されるＯＰ９３０  ＩＬ／ＲＬ試験セットの一部であった。したがって、図示の実施形態では、電力検出器６０６は、ＭＭＦ６０８を介して第二のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ｂに結合される。図中の破線は、様々な他のモード群の伝送を測定する可能性を示している。
【００４４】
光は、ＭＭＦ４１２ａおよび４１２ｂを介して、第一のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ａから第二のＭＵＸ／ＤＭＵＸ  ４１０ｂに結合される。並進移動ステージ６１０は、横方向オフセットの効果を測定するために、一方のＭＭＦ  ４１２ａ、４１２ｂの端部の、他方のＭＭＦ  ４１２、４１０の端部に対する相対位置を変更する。図に示される座標系によると、ｚ方向はＭＭＦ４１２ａ、４１２ｂの軸に平行であり、ｘ方向は、図のｚ方向および図の平面に対して直交し、ｙ方向（図示せず）は、ｘ方向およびｚ方向の両方に直交し、図の平面に向けられている。
【００４５】
二つのＭＭＦ  ４１２ａ、４１２ｂファイバを、四つすべての方向、すなわち＋ｘ、−ｘ、＋ｙ、および−ｙ方向における中心点から１０μｍで受信された電力が等しくなるように位置合わせした。モード群１〜４の結果をそれぞれ図７Ａ〜７Ｄに示す。図７Ａは、四つの方向＋ｘ、−ｘ、＋ｙ、および−ｙにおけるモード群１の損失を横方向オフセットの関数として示している。損失は横方向オフセットと共に増加する。また、横方向オフセットが四つすべての方向、すなわち、＋ｘ、−ｘ、＋ｙ、および−ｙにある場合、損失は類似している。この類似性は、ＬＰ01モードの対称性に起因しており、ファイバが０μｍオフセットで良好に中心にあることを実証している。２μｍ未満の横方向オフセットについて、損失は０．５ｄＢ未満であり、４μｍ未満の横方向オフセットの場合は１ｄＢである。図７Ａはまた、エンサークルドフラックス（ＥＦ）準拠の発射、すなわち、多くのモードおよびモード群への発射による、二つの同一のＯＭ４ファイバに対する横方向オフセットの関数として損失を示す、「ＥＦ」で記された曲線も示している。ＥＦ曲線については、１ｄＢの損失が８μｍのオフセットで観察される。ＬＰ01モードに対する目標発射領域は、ＭＭＦのコアよりも小さいため、ＬＰ01で経験される損失はＥＦ発射よりも、オフセットの特定の値に対して高い。ＭＤＭを使用するマルチモードリンクは、従来のマルチモードリンクと同じ損失目標を達成するために、コネクタに対するより厳格な公差横方向オフセットを必要とする。
【００４６】
モード群２の挿入損失を横方向オフセットの関数として図７Ｂに示す。この場合、損失曲線は非対称であり、＋ｘ方向および−ｙ方向は０〜８μｍの範囲で高い損失を経験している。しかしながら、モード群２に対して最も悪い事例であっても、２μｍの横方向オフセットは、１ｄＢの損失となり、１μｍでは０．５ｄＢの損失まで低下した。
【００４７】
図７Ｃは、モード群３の損失を横方向オフセットの関数として示している。四つの象限の間では、モード群２よりも変動が少ないが、損失には依然として有意差がある。１ｄＢの閾値が達成されて２μｍオフセットの横方向オフセットに交差して達しており、０．５ｄＢの損失が１μｍ未満の横方向オフセットで観察されるため、モード群３は、ＥＦ準拠のマルチモードファイバよりも横方向オフセットに対して依然としてはるかに敏感である。
【００４８】
モード群４の損失が図７Ｄに示される。他のモードと同様に、０．５ｄＢの損失は１μｍのオフセットの横方向オフセットで見られ、１ｄＢの挿入損失は２μｍのオフセットで超えている。具体的な損失は、モード群の非対称性に起因するオフセットの方向に依存する。
【００４９】
実験３：モード群間クロストーク対横方向オフセット
横方向オフセットによる損失の増加に加えて、ＭＤＭではない場合と比較して、チャネル間のクロストークも増加し得る。ＥＦ条件が適用されるＭＤＭではない場合、損失光は、コア内で伝搬できなかった光であり、信号をさらに劣化させることはない。しかし、ＭＤＭの場合、モード群からの損失光は、潜在的に別のモード群に結合され、モード群クロストークがもたらされ得る。したがって、コネクタインターフェースにおいてモードを変更する任意の光は、光データ信号の劣化をもたらし得る。
【００５０】
図６に示すのと同じセットアップを使用して、クロストークを測定した。しかしながら、本事例では、光源６０２を、クロストークを測定するために異なるポートに結合した。例えば、電力検出器６０６を、モード群１の出力を測定するために結合した時に、光源６０２は、異なる時点で、モード群１およびモード群４、すなわち、ＭＭＦ４１２ａ、４１２ｂに沿ってモード群１と共に共伝搬したモード群の両方に光を注入するように結合された。
【００５１】
図８Ａは、二つの条件下、すなわち、光源６０２がモード群１（「ＭＧ１」と記される）のみに結合される場合、および光源６０２がモード群４（「ＭＧ４」と記される）のみに結合される場合の−ｘ方向の横方向オフセットの関数として、モード群１によって受信される電力を示している。横方向オフセットが増加すると、モード群１からの電力が減少し（図８と同じデータ）、モード群４からの電力（干渉チャネル）が増加する。０．５ｄＢの挿入損失が観察された−ｘ方向の２μｍオフセットでは、モード群１とモード群４との間の消光比は３ｄＢ劣化する。１ｄＢの挿入損失が観察された、−ｘ方向の４μｍのオフセットでは、ｍモード群１とモード群４との間の消光比は６．６ｄＢである。横方向オフセット１２μｍでは、二つの曲線が交差する、すなわち、より多くの電力が干渉チャネルから検出される。ゼロオフセットに近い場合、モード群４の信号の消光は２５ｄＢよりも大きい。
【００５２】
図８Ｂは、モード群４に対して受信された電力を示している。この事例では、モード群１からの任意の光が干渉チャネルである。図中、電力は９μｍオフセットで交差している。しかしながら、消光比は、横方向オフセットの０〜２μｍの範囲では変化しないままである。オフセットがゼロに近い場合、モード群１の信号の消光は１０ｄＢよりも大きい。
【００５３】
図８Ｃは、二つの条件下、すなわち、光源６０２がモード群２（「ＭＧ２」と記される）のみに結合される場合、および光源６０２がモード群３（「ＭＧ３」と記される）のみに結合される場合の−ｘ方向の横方向オフセットの関数として、モード群２によって受信される電力を示している。図８Ｃは、モード群２の信号パワーを超えることはなく、干渉チャネルは、６μｍを超える横方向オフセット値に対してデータチャネルより〜１ｄＢ低いのみである。しかしながら、０〜２μｍの横方向オフセット範囲では、消光比は１．２ｄＢしか変化しない。オフセットがゼロに近い場合、モード群３の信号の消光は８ｄＢよりも良好である。
【００５４】
図８Ｄは、光源６０２がモード群２（「ＭＧ２」）にのみ結合される場合、およびモード群３（「ＭＧ３」）にのみ結合される場合の−ｘ方向の横方向オフセットの関数として、モード群３によって受信される電力を示している。モード群３では、交差点はわずか５μｍで生じている。２μｍでは、モード群３の消光比は、ゼロオフセット値から０．２ｄＢ劣化している。ゼロオフセットに近い場合、モード群２の信号の消光は約７ｄＢである。
【００５５】
コネクタによって導入される横方向オフセットは、信号と干渉チャネルとの間の消光を低減する。モード群１は、横方向オフセットによって導入されるクロストークに対して最も敏感であり、モード群２と３は、それら間の最低の消光比を有した。この事例では、各方向に一つの信号モードと一つの干渉モードのみが存在する。サポートされるモードの数が増加すると、干渉モードの可能性も増加する。
【００５６】
しかしながら、ＭＤＭで動作しているマルチモード光ファイバ光通信システムについては、横方向オフセットを２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは０．５μｍに維持することが許容される。
【００５７】
２μｍ以下の二つのファイバコア間の横方向オフセットは、異なるアプローチを使用して達成され得る。例えば、クラッド径およびコア−クラッド同心度の規格によって許容されるものよりも厳格な公差を有する光ファイバを使用して、横方向オフセットを低減してもよい。さらに、使用するエポキシの量に対するより厳格な公差、ならびにフェルール接続のフェルールおよびコネクタの機械的仕様によって、横方向オフセットを低減することができる。さらに、上述のおよび／または参照により上記で援用されたフェルールレスコネクタなどの、フェルールを含まない光ファイバを嵌合するコネクタは、より小さな横方向オフセットも可能にし、フェルールを有するコネクタと比較して、フェルールを有さないコネクタで使用される構成要素の数がより少ないことは、横方向オフセットの量をさらに減少させ得る。さらに、シングルモードファイバの横方向オフセットを低減するために用いられるファイバチューニングなどの技術は、マルチモードファイバコネクタのコア位置合わせを改善するためにも使用され得る。
【００５８】
本明細書を精査することで、本発明が適用可能な様々な変更、等価なプロセス、および多くの構造が、本発明が対象とする技術の当業者には容易に明らかになるであろう。請求の範囲にはそのような変更や装置も含まれることが意図されている。
【００５９】
上述したように、本発明は、光ファイバ通信およびデータ伝送システムに適用可能である。したがって、本発明は上記の特定の実施例に制限されると考えられるべきではなく、むしろ、添付の請求項で適正に記載されているすべての態様を含むと理解されるべきである。
【図１】
2021530926.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図５−４】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図７−３】
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【図７−４】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図８−４】
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【国際調査報告】
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