(57)【要約】【課題】テープ心線を含む光ケーブルを備え安価かつ簡易に累積ＰＭＤを低減することができる光伝送路を提供する。【解決手段】光伝送路２は、並列された複数の光ファイバが一括して樹脂被覆されたテープ心線を含む光ケーブル２０，３０を備え、また、そのテープ心線に含まれる光ファイバを伝搬する伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させる偏波モード分散制御手段１０を当該伝搬の途中に備える。偏波モード分散制御手段１０は、テープ心線２１に含まれる光ファイバを伝搬して来て到達した光の速軸方向の偏波モードを９０度回転させて遅軸方向の偏波モードとするとともに、遅軸方向の偏波モードを９０度回転させて速軸方向の偏波モードとし、その偏波主軸回転後の光を、テープ心線３１に含まれる光ファイバにより伝搬させる。【選択図】図２
2008005330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列された複数の光ファイバが一括して樹脂被覆されたテープ心線を含む光ケーブルを備える光伝送路であって、前記テープ心線に含まれる光ファイバを伝搬する伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させる偏波モード分散制御手段を当該伝搬の途中に備えることを特徴とする光伝送路。
【請求項２】
前記偏波モード分散制御手段が、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モード間の位相差を変化させることにより該伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させる、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項３】
前記光ファイバのコア部に対して非軸対称の応力を付与することにより、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モード間の位相差を変化させる、ことを特徴とする請求項２記載の光伝送路。
【請求項４】
１／２波長板を用いて、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モード間の位相差を変化させる、ことを特徴とする請求項２記載の光伝送路。
【請求項５】
前記偏波モード分散制御手段が、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モードの振動面をそれぞれ９０度回転させる、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項６】
ファラデ効果によって、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モードの振動面をそれぞれ９０度回転させる、ことを特徴とする請求項５記載の光伝送路。
【請求項７】
前記偏波モード分散制御手段が、伝搬光の偏波主軸を保持して該伝搬光を伝搬させる偏波保持光ファイバを含み、その偏波保持光ファイバの入射端および出射端それぞれでの偏波モードの振動面が９０度回転されていることにより、伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させる、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の光伝送路により信号光を伝送することを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号光を伝送する媒体である光伝送路、および、このような光伝送路を含む光伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムは、光伝送路により信号光を伝送することにより、大容量の情報を高速に送受信することができる。光伝送システムにおいて信号光を伝送する媒体である光伝送路は、一般に、複数の光ファイバが束ねられた光ケーブルを備える。また、光ケーブルとしては種々の構造のものが知られているが、その１構造例として、並列された複数の光ファイバが一括して樹脂被覆されたテープ心線を含む光ケーブルが知られている。
【０００３】
光伝送路として用いられる光ケーブルまたは光ファイバの重要な光学特性の１つとして、偏波モード分散（Polarization Mode Dispersion、以下「ＰＭＤ」という。）が挙げられる。ＰＭＤは、光ファイバのコア部の断面形状が非円化していることに因り、或いは、光ファイバのコア部に非軸対称の応力が加えられることに因り、光ファイバを伝搬する伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モードの間で伝搬速度の相違が生じる現象である。
【０００４】
光ファイバのＰＭＤが大きいと、該光ファイバを伝搬光が伝搬するに従い該伝搬光の波形劣化が大きくなり、その伝搬光における或る光パルスと次の光パルスとを互いに分離することができなくなって、ビット受信誤りを引き起こすことになる。したがって、信号光伝送のビットレートが高いほど、また、信号光伝送距離が長いほど、ＰＭＤの値は小さいことが要求される。すなわち、光伝送システムにおいて中継区間に光伝送路として敷設される光ケーブルは、ＰＭＤの値が小さいことが要求される。
【０００５】
また、光ケーブルに含まれる光ファイバのＰＭＤの主な要因は、ケーブル化時に光ファイバに加わる外力によってコア部に応力が加えられることであることが知られている。特に、テープ心線に含まれる光ファイバのＰＭＤの主な要因は、一括被覆の為の樹脂が硬化収縮する際に光ファイバのコア部に応力が加えられることであることが知られている（非特許文献１を参照）。
【０００６】
このような問題に対し、光ファイバ伝送路のＰＭＤを低減する技術が知られている（特許文献１，２を参照）。特許文献１に記載されたＰＭＤ低減技術は、光伝送路の途中にＰＭＤ補償器を配置することで、低ＰＭＤの光伝送路の実現を図るものである。また、特許文献２に記載されたＰＭＤ低減技術は、直列に接続して光伝送路を構成する２本の光ファイバを接続する際に、各光ファイバの軸に垂直な方位の相互間の角度とＰＭＤとの関係を測定し、ＰＭＤ測定値が最も小さくなる角度にて両光ファイバの端面を互いに接続することで、低ＰＭＤの光伝送路の実現を図るものである。
【特許文献１】特開２００５−２６０３７０号公報
【特許文献２】特開２００５−２２２００６号公報
【非特許文献１】石川弘樹、他、「偏波モード分散（ＰＭＤ）保証型ケーブル」、２００５年９月、ＳＥＩテクニカルレビュー、第１６７号、第７３頁〜第７５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたＰＭＤ補償器は、未だ実用のレベルには遠く、また、その構成要素を考えると非常に高価とならざるを得ない。したがって、光伝送路も高価とならざるを得ない。
【０００８】
一方、上記特許文献２に開示されたＰＭＤ低減技術は、安価に実現することが可能であるものの、テープ心線に含まれる光ファイバに対しては適用が困難である。すなわち、テープ心線に含まれる複数の光ファイバそれぞれについて軸周りの方位を調整することが困難である。また、テープ心線の一括被覆の為の樹脂を相当長に亘って除去すれば、テープ心線に含まれる複数の光ファイバそれぞれについて軸周りの方位を調整することが可能となるものの、その場合であっても、個別に各光ファイバについて軸周りの方位を調整することが必要であることから、一括融着接続することが不可能であり、したがって、作業性が悪く、接続に長時間を要する。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、テープ心線を含む光ケーブルを備え安価かつ簡易に累積ＰＭＤを低減することができる光伝送路を提供することを目的とする。また、このような光伝送路を含み高ビットレートまたは長距離の信号光伝送が可能な光伝送システム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】
本発明に係る光伝送路は、並列された複数の光ファイバが一括して樹脂被覆されたテープ心線を含む光ケーブルを備える光伝送路であって、テープ心線に含まれる光ファイバを伝搬する伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させる偏波モード分散制御手段を当該伝搬の途中に備えることを特徴とする。本発明に係る光伝送システムは、本発明に係る光伝送路により信号光を伝送することを特徴とする。
【００１１】
偏波モード分散制御手段は、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モード間の位相差を変化させることにより該伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させるのが好適である。この場合、光ファイバのコア部に対して非軸対称の応力を付与することにより、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モード間の位相差を変化させるのが好適であり、また、１／２波長板を用いて、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モード間の位相差を変化させるのが好適である。
【００１２】
また、偏波モード分散制御手段は、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モードの振動面をそれぞれ９０度回転させるのも好適である。この場合、ファラデ効果によって、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モードの振動面をそれぞれ９０度回転させるのが好適である。
【００１３】
さらに、偏波モード分散制御手段は、伝搬光の偏波主軸を保持して該伝搬光を伝搬させる偏波保持光ファイバを含み、その偏波保持光ファイバの入射端および出射端それぞれでの偏波モードの振動面が９０度回転されていることにより、伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させるのも好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光伝送路は、テープ心線を含む光ケーブルを備え安価かつ簡易に累積ＰＭＤを低減することができる。また、本発明に係る光伝送システムは、高ビットレートまたは長距離の信号光伝送が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る光伝送路２を備える光伝送システム１の構成図である。この図に示される光伝送システム１は、光伝送路２が光送信器３と光受信器４との間に敷設されたものである。光伝送路２は、並列された複数の光ファイバが一括して樹脂被覆されたテープ心線を含む光ケーブル２０，３０を備え、また、そのテープ心線に含まれる光ファイバを伝搬する伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させる偏波モード分散制御手段１０を当該伝搬の途中に備える。なお、光ケーブル２０および光ケーブル３０は、互いに別個のものであって両者の間に偏波モード分散制御手段１０が挿入されていてもよいし、連続した１つのものであって途中に偏波モード分散制御手段１０が設けられていてもよい。
【００１７】
この光伝送システム１では、光送信器３から出力された信号光は、光伝送路２に含まれる何れかの光ファイバにより光受信器４まで伝送されて、光受信器４により受信される。その光伝送路２により伝送される信号光は、光伝送路２の途中に設けられた偏波モード分散制御手段１０により、偏波モード速軸成分が遅軸方向に挿入されるとともに、偏波モード遅軸成分が速軸方向に挿入される。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る光伝送路２の説明図である。同図（ａ）は、光伝送路２の構成を説明する図であり、同図（ｂ）は、光伝送路２の作用を説明する図である。同図（ａ）に示されるように、光ケーブル２０は、並列された複数の光ファイバが一括して樹脂被覆されたテープ心線２１を含む。光ケーブル３０は、並列された複数の光ファイバが一括して樹脂被覆されたテープ心線３１を含む。
【００１９】
光ケーブル２０および光ケーブル３０が互いに別個のものである場合には、テープ心線２１とテープ心線３１との間に偏波モード分散制御手段１０が挿入される。光ケーブル２０および光ケーブル３０が連続した１つのものである場合には、テープ心線２１およびテープ心線３１も連続した１つのものであり、そのテープ心線の途中に偏波モード分散制御手段１０が設けられる。
【００２０】
テープ心線２１，３１に含まれる各光ファイバには、テープ心線の捻回、外力および温度変化等に因り非軸対称の応力がかかり、これによりコア部に複屈折率が生じる。そして、この複屈折率により、同図（ｂ）に示されるように、光ファイバを伝搬する伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モードの間で伝搬速度の相違が生じる現象（ＰＭＤ）が起きる。なお、伝搬速度が速い偏波モードの電場の振動方向を速軸と言い、伝搬速度が遅い偏波モードの電場の振動方向を遅軸と言う。
【００２１】
伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させる偏波モード分散制御手段１０は、テープ心線２１に含まれる光ファイバを伝搬して来て到達した光の速軸方向の偏波モードを９０度回転させて遅軸方向に挿入するとともに、遅軸方向の偏波モードを９０度回転させて速軸方向に挿入する。そして、偏波モード分散制御手段１０は、その偏波主軸回転後の光を、テープ心線３１に含まれる光ファイバにより伝搬させる。このような偏波モード分散制御手段１０が伝搬経路の途中に設けられることにより、光伝送路２における累積ＰＭＤが安価かつ簡易に低減される。
【００２２】
図３は、テープ心線２１に含まれる各光ファイバのコア部の複屈折率を説明する図である。テープ心線３１についても同様である。同図（ａ）は、各光ファイバのコア部の複屈折率を示し、同図（ｂ）は、テープ心線２１の断面を示す。なお、この図ではテープ心線２１を４芯のものとしている。また、４本の光ファイバ２２１〜２２４の並列配置面に平行であって光軸に垂直な方向をｘ軸とし、並列配置面に垂直な方向をｙ軸とする。
【００２３】
テープ心線を一括被覆する為の樹脂が硬化収縮する際にｘ軸方向の硬化収縮力が大きいことから、各光ファイバ２２のコア部においてｘ軸方向とｙ軸方向とでは互いに異なる大きさの応力がかかる。特に、２番芯の光ファイバ２２２および３番心の光ファイバ２２３それぞれは、加えられる応力の非軸対称性が大きく、それ故、複屈折率が大きい。
【００２４】
テープ心線断面におけるｘ軸方向，ｙ軸方向は、伝搬光の偏波モードの速軸方向，遅軸方向と一致する。また、テープ心線の構造を考慮すると、この複屈折率の傾向は、テープ心線の長手方向に沿って同様のものであると考えられる。そこで、本実施形態では、伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させる偏波モード分散制御手段１０が伝搬経路の途中に設けられることにより、光伝送路２における累積ＰＭＤが安価かつ簡易に低減される。
【００２５】
以下では、偏波モード分散制御手段１０の具体的な構成について説明する。
【００２６】
図４は、偏波モード分散制御手段１０の第１実施態様の説明図である。第１実施態様の偏波モード分散制御手段１０は、テープ心線に含まれる各光ファイバ２２のコア部に対して非軸対称の応力を付与することにより伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させるものである。すなわち、Ｘ軸方向およびｙ軸方向の何れに対しても４５度の方向から各光ファイバ２２のコア部に対して側圧を付与することで、コア部に複屈折率を生じさせる。これにより生じた複屈折率により、伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させることができる。この第１実施態様では、テープ心線２１に含まれる各光ファイバ２２およびテープ心線３１に含まれる各光ファイバは連続しているので、接続損失が無い。なお、テープ心線に含まれる各光ファイバのコア部に対して非軸対称の応力を付与するには、側圧によるだけでなく、曲げによってもよい。
【００２７】
光ファイバに付与すべき外力は以下のようにして求められる。すなわち、外力の大きさをＦとし、伝搬光の波長をλとし、光ファイバのガラス径をｄとすると、単位長さ当りの複屈折による位相変化δは「δ＝６×１０−５Ｆ／(λｄ)」なる式で与えられる。伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させるには、外力を与える長さＬとδとの積（δＬ）の値がπであればよい。例えば、伝搬光の波長λを１.５５μｍとし、光ファイバのガラス径ｄを１２５μｍとし、外力を与える長さＬを５ｍｍとすると、外力の大きさＦは０.０２Ｎであればよい。すなわち、光ファイバの長手方向の長さ５ｍｍの範囲に亘って大きさ０.０２Ｎの側圧を付与すれば、伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させることができる。
【００２８】
図５は、偏波モード分散制御手段１０の第２実施態様の説明図である。第２実施態様の偏波モード分散制御手段１０は、ファラデ効果により、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モードの振動面をそれぞれ９０度回転させるものである。すなわち、偏波モード分散制御手段１０は、電磁誘導コイル（同図（ａ））または円筒形状の永久磁石（同図（ｂ））を用い、これらコイルまたは永久磁石の内部に光ケーブル，テープ心線または光ファイバを貫通させる。光ファイバの構成部材である石英ガラスは、磁場中に置かれると、ファラデ効果が発現して、光の偏波主軸を回転させることができる。このことを利用すれば、偏波モード分散制御手段１０は、コイルまたは永久磁石を用いて、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モードの振動面をそれぞれ９０度回転させることができる。この第２実施態様でも、テープ心線２１に含まれる各光ファイバ２２およびテープ心線３１に含まれる各光ファイバは連続しているので、接続損失が無い。
【００２９】
図６は、偏波モード分散制御手段１０の第３実施態様の説明図である。第３実施態様の偏波モード分散制御手段１０も、ファラデ効果により、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モードの振動面をそれぞれ９０度回転させるものである。すなわち、偏波モード分散制御手段１０は、同図（ａ）に示されるように、テープ心線２１とテープ心線３１との間に挿入されたファラデ回転素子を用いる。ファラデ回転素子は、同図（ｂ）に断面図が示されるように、高ヴェルデ定数を有する結晶１１と、この結晶１１を囲む円筒形状の永久磁石１２とを含む。結晶１１として例えばＴＧＧ（Terbium Gallium Garnet）結晶が好適に用いられる。この第３実施態様では、偏波モード分散制御手段１０は、ケーブル２０およびケーブル３０の相互の接続位置に設けられる。
【００３０】
図７は、偏波モード分散制御手段１０の第４実施態様の説明図である。第４実施態様の偏波モード分散制御手段１０は、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モードの間の位相差を変化させることにより該伝搬光の偏波モード速軸成分を遅軸方向に挿入させるとともに偏波モード遅軸成分を速軸方向に挿入させるものである。すなわち、偏波モード分散制御手段１０は、テープ心線２１とテープ心線３１との間に、屈折率異方性結晶を用いた素子（例えば１／２波長板）を用いる。この第４実施態様でも、偏波モード分散制御手段１０は、ケーブル２０およびケーブル３０の相互の接続位置に設けられる。
【００３１】
図８は、偏波モード分散制御手段１０の第５実施態様の説明図である。第５実施態様の偏波モード分散制御手段１０は、各々伝搬光の偏波主軸を保持して該伝搬光を伝搬させ各々の端面が互いに接続された第１偏波保持光ファイバ１３および第２偏波保持光ファイバ１４を含む。第１偏波保持光ファイバ１３および第２偏波保持光ファイバ１４は、全体として入射端および出射端それぞれでの偏波モードの振動面が９０度回転されて、テープ心線２１の光ファイバ２２とテープ心線３１の光ファイバ３２との間に挿入され、これにより、伝搬光の互いに直交する振動面を有する２つの偏波モードの振動面をそれぞれ９０度回転させることができる。
【００３２】
第１偏波保持光ファイバ１３および第２偏波保持光ファイバ１４は、機械的に念回されてもよいし、光ファイバ母材を線引する際に捻りを付与することで速軸方向および遅軸方向を長手方向に変化させてもよい。また、第１偏波保持光ファイバ１３および第２偏波保持光ファイバ１４は、同一構造のものであって長さが等しく、一方の速軸と他方の遅軸とが互いに一致するように接続されており、これにより、第１偏波保持光ファイバ１３および第２偏波保持光ファイバ１４でのＰＭＤの影響を排除することができる。
【００３３】
なお、本実施形態に係る光伝送路２は、新たに敷設する場合だけでなく、既に敷設された光伝送路に対して偏波モード分散制御手段１０を設けることでも実現することができる。この場合、既設の光伝送路の累積ＰＭＤを低減することが可能である。テープ心線を含むケーブルとしては、テープスロットケーブル、セントラルチューブケーブル、ドロップケーブル、インドアケーブルがある。また、テープ心線は４心テープに限定されない。本実施形態における偏波モード分散制御手段１０は、光ケーブルのＰＭＤおよび伝送速度から、適宜、設置間隔が決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態に係る光伝送路２を備える光伝送システム１の構成図である。
【図２】本実施形態に係る光伝送路２の説明図である。
【図３】テープ心線２１に含まれる各光ファイバのコア部の複屈折率を説明する図である。
【図４】偏波モード分散制御手段１０の第１実施態様の説明図である。
【図５】偏波モード分散制御手段１０の第２実施態様の説明図である。
【図６】偏波モード分散制御手段１０の第３実施態様の説明図である。
【図７】偏波モード分散制御手段１０の第４実施態様の説明図である。
【図８】偏波モード分散制御手段１０の第５実施態様の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…光伝送システム、２…光伝送路、３…光送信器、４…光受信器、１０…偏波モード分散制御手段、２０…光ケーブル、２１…テープ心線、２２…光ファイバ、３０…光ケーブル、３１…テープ心線、３２…光ファイバ。
【図１】
2008005330.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008005330.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008005330.tif 000009
【図８】
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