(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された電気信号を光信号に変換して、当該変換した光信号をマルチモード光伝送するマルチモード光伝送システムであって、
前記電気信号を互いに波長が異なる複数の光信号に変換して出力する複数の光源と、
前記複数の光源から出力された複数の光信号を波長多重して、波長多重信号として出力する波長多重部と、
前記波長多重部から出力された波長多重信号をマルチモードで光伝送するマルチモード光伝送路と、
前記マルチモード光伝送路で伝送された波長多重信号から、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を抽出する複数の光信号抽出部と、
前記複数の光信号抽出部で抽出された光信号を受信して、当該受信した光信号を電気信号に変換する複数の光受信部とを備え、
前記複数の光源が出力する光信号の波長は、それぞれの光源が出力する光信号の基本モードが有する伝搬定数と、他の光源が出力する光信号の高次モードが有する伝搬定数とが互いに異なるように設定される、マルチモード光伝送システム。
【請求項２】
前記光信号抽出部は、
特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を反射する光反射部と、
前記光反射部で反射された光信号を抽出する反射光信号抽出部とを含む、請求項１に記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項３】
前記光信号抽出部は、
特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を反射する複数の光反射部と、
前記複数の光反射部で反射された光信号を抽出する複数の反射光信号抽出部と、
前記複数の反射光信号抽出部で抽出された複数の光信号に適当な遅延を与える複数の光遅延部と、
前記複数の光遅延部を介して出力された複数の光信号を合波する合波部とを含む、請求項１に記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項４】
前記光信号抽出部は、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を透過し、それ以外の光信号を反射する光フィルタである、請求項１に記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項５】
前記光信号抽出部は、
特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を透過し、それ以外の光信号を反射する複数の光フィルタと、
前記複数の光フィルタによって透過された複数の光信号に適当な遅延を与える複数の光遅延部と、
前記複数の光遅延部を介して出力された複数の光信号を合波する合波部とを含む、請求項１に記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項６】
前記マルチモード光伝送路は、マルチモード光ファイバである、請求項１〜３のいずれかに記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項７】
前記マルチモード光伝送路は、シングルモード光ファイバであり、
前記シングルモード光ファイバを伝搬する光信号の波長は、前記シングルモード光ファイバのカットオフ周波数よりも小さい、請求項１〜３のいずれかに記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項８】
前記複数の光遅延部を介して出力された複数の光信号を合波する合波部における前記複数の光信号には、基本モードと高次モードとの複数モードの光信号を含む、請求項５に記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項９】
前記光反射部は、ファイバブラッググレーティングである、請求項２又は３のいずれかに記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項１０】
前記光反射部は、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を透過し、それ以外の光信号を反射する光フィルタである、請求項２又は３のいずれかに記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項１１】
前記反射光信号抽出部は、光サーキュレータである、請求項２又は３のいずれかに記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項１２】
前記反射光信号抽出部は、光カプラである、請求項２又は３のいずれかに記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項１３】
前記光遅延部は、光導波路である、請求項３に記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項１４】
前記光遅延部は、光伝送路の屈折率を変化させることで遅延量を調整する、請求項３に記載のマルチモード光伝送システム。
【請求項１５】
入力された電気信号を光信号に変換して、当該変換した光信号をマルチモード光伝送するマルチモード光伝送方法であって、
複数の光源を用いて前記電気信号を互いに波長が異なる複数の光信号に変換して出力する光出力ステップと、
前記光出力ステップによって出力された複数の光信号を波長多重して、波長多重信号として出力する波長多重ステップと、
前記波長多重ステップによって出力された波長多重信号を、マルチモード光伝送路を介してマルチモード光伝送する光伝送ステップと、
前記マルチモード光伝送路を介して伝送された波長多重信号から、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有する複数のモードの光信号を抽出する光信号抽出ステップと、
前記光信号抽出ステップで抽出された複数の光信号を受信して、当該受信した光信号を複数の電気信号に変換する光受信ステップとを備え、
前記光出力ステップが出力する光信号の波長は、それぞれの光源が出力する光信号の基本モードが有する伝搬定数と、他の光源が出力する光信号の高次モードが有する伝搬定数とが互いに異なるように設定される、マルチモード光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号をマルチモード伝送するマルチモード光伝送システム及びマルチモード光伝送方法に関して、より特定的には、光信号をマルチモード伝送する際に発生する多モード分散による光伝送品質の劣化を軽減するマルチモード光伝送システム及びマルチモード光伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来のマルチモード光伝送システムの構成を示すブロック図である。図９において、従来のマルチモード光伝送システムには、半導体レーザ９０１、フォトダイオード９０２、及びマルチモード光伝送路９０３を備える。導体レーザ９０１は、入力された電気信号を光信号に変換してマルチモード光伝送路９０３へ出力する。マルチモード光伝送路９０３は、半導体レーザ９０１から出力された光信号をフォトダイオード９０２へ伝送する。フォトダイオード９０２は、入力された光信号を電気信号に変換する。
【０００３】
具体的には、マルチモード光伝送路９０３には、マルチモード光ファイバが用いられる。半導体レーザ９０１から出力された単一波長λの光信号は、マルチモード光ファイバへ入力される。マルチモード光ファイバは、シングルモード光ファイバと比較してそのコア径が大きい為に、ファイバ中に光信号の伝搬経路が複数存在する。一般的には、シングルモード光ファイバのコア径が１０μｍ程度に対して、マルチモード光ファイバのコア径は５０μｍ程度である。
【０００４】
伝搬経路の異なる光信号をそれぞれモードと呼ぶ。光ファイバへの入射角が最も小さいモードが基本モードである。基本モードにおいて、光信号は最短距離で伝送される。モードの次数が高くなるにつれて、光ファイバへの入射角が大きくなり、光の伝搬距離も長くなる。光ファイバの長手方向をｚ軸とすれば、波数ｋのｚ軸成分を伝搬定数βと呼び、β＝ｋｃｏｓφの関係が成り立つ。ただし、ｚ軸に対する光信号の角度をφとする。従って、各モードはそれぞれ異なる伝搬定数を持ち、基本モードが最大の伝搬定数を持つことになる。フォトダイオード９０２には、全てのモードの光信号が入力される。フォトダイオード９０２は、入力された全てのモードの光信号を電気信号に変換する。
【０００５】
マルチモード光ファイバを用いたシステム（すなわち、マルチモード光伝送システム）は、光ファイバのコア径が大きい為、半導体レーザ９０１やフォトダイオード９０２などの周辺部品との結合に高い精度が要求されない。従って、マルチモード光伝送システムは、シングルモード光ファイバを用いたシステム（すなわち、シングルモード光伝送システム）と比較して安価に構築することができる。このため、現在、マルチモード光伝送システムは、企業内ＬＡＮなどの比較的短距離で光信号を伝送するシステムに多く利用されている（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】三木哲也ほか、「光通信技術ハンドブック」、オプトロニクス社、ｐｐ．１９９−ｐｐ．２０１、２００２（ＩＳＢＮ  ４−９００４７４−９１−６）
【非特許文献２】岡本勝就、「光導波路の基礎」、コロナ者、ｐ８３、図３．１２、１９９２（ＩＳＢＮ  ４−３３９―００６０２−５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のマルチモード光伝送システムでは、マルチモード光ファイバで伝搬される光信号に含まれる複数のモードが、光信号の伝送品質に悪影響を与えることが既に知られている。その理由は、光信号の各モードがそれぞれ異なる群遅延時間を有するからである（非特許文献２参照）。図１０は、従来のマルチモード光伝送システムにおける入力信号と出力信号との関係を説明する図である。図１０（ａ）に示すような入力信号を半導体レーザ９０１に入力した場合、フォトダイオード９０２から出力される信号は、図１０（ｂ）に示すような波形広がりが生じた信号となる。この現象を多モード分散といい、マルチモード光ファイバを用いて高速伝送を行う際にクロストークや波形劣化の原因となる。
【０００７】
それ故に、本発明の目的は、マルチモード光伝送路を用いて光信号を伝送する際に、多モード分散による影響を低減することができるマルチモード光伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、入力された電気信号を光信号に変換して、変換した光信号をマルチモードで光伝送するマルチモード光伝送システムに向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明のマルチモード光伝送システムは、複数の光源と、波長多重部と、マルチモード光伝送路と、複数の光信号抽出部と、複数の光受信部とを備える。複数の光源は、電気信号を互いに波長が異なる複数の光信号に変換して出力する。波長多重部は、複数の光源から出力された複数の光信号を波長多重して、波長多重信号として出力する。マルチモード光伝送路は、波長多重部から出力された波長多重信号をマルチモードで光伝送する。複数の光信号抽出部は、マルチモード光伝送路で伝送された波長多重信号から、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を抽出する。複数の光受信部は、複数の光信号抽出部で抽出された複数の光信号を受信して、受信した光信号を複数の電気信号に変換する。たたし、複数の光源が出力する光信号の波長は、それぞれの光源が出力する光信号の基本モードが有する伝搬定数と、他の光源が出力する光信号の高次モードが有する伝搬定数とが互いに異なるように設定される。
【０００９】
好ましくは、光信号抽出部は、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を反射する光反射部と、光反射部で反射された光信号を抽出する反射光信号抽出部とを含む。
【００１０】
また、光信号抽出部は、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を反射する複数の光反射部と、複数の光反射部で反射された光信号を抽出する複数の反射光信号抽出部と、複数の反射光信号抽出部で抽出された複数の光信号に適当な遅延を与える複数の光遅延部と、複数の光遅延部を介して出力された複数の光信号を合波する合波部とを含むものであってもよい。
【００１１】
また、光信号抽出部は、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を透過し、それ以外の光信号を反射する光フィルタであってもよい。あるいは、光信号抽出部は、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を透過し、それ以外の光信号を反射する複数の光フィルタと、複数の光フィルタによって透過された複数の光信号に適当な遅延を与える複数の光遅延部と、複数の光遅延部を介して出力された複数の光信号を合波する合波部とを含むものであってもよい。
【００１２】
マルチモード光伝送路は、マルチモード光ファイバである。あるいは、マルチモード光伝送路は、シングルモード光ファイバであってもよい。ただし、シングルモード光ファイバを伝搬する光信号の波長は、シングルモード光ファイバのカットオフ周波数よりも小さいものとする。あるいは、マルチモード光伝送路は、複数の伝送経路を有する自由空間であってもよい。
【００１３】
光反射部は、ファイバブラッググレーティングである。あるいは、光反射部は、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を透過し、それ以外の光信号を反射する光フィルタであってもよい。反射光信号抽出部は、光サーキュレータである。あるいは、反射光信号抽出部は、光カプラであってもよい。
【００１４】
光遅延部は、光導波路である。あるいは、光遅延部は、光伝送路の屈折率を変化させることで遅延量を調整してもよい。
【００１５】
また、本発明は、入力された電気信号を光信号に変換して、変換した光信号をマルチモード光伝送するマルチモード光伝送方法にも向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明のマルチモード光伝送方法は、複数の光源を用いて電気信号を互いに波長が異なる複数の光信号に変換して出力する光出力ステップと、光出力ステップによって出力された複数の光信号を波長多重して、波長多重信号として出力する波長多重ステップと、波長多重ステップによって出力された波長多重信号を、マルチモード光伝送路を介してマルチモード光伝送する光伝送ステップと、マルチモード光伝送路を介して伝送された波長多重信号から、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有する複数のモードの光信号を抽出する光信号抽出ステップと、光信号抽出ステップで抽出された複数の光信号を受信して、受信した光信号を複数の電気信号に変換する光受信ステップとを備える。ただし、光出力ステップが出力する光信号の波長は、それぞれの光源が出力する光信号の基本モードが有する伝搬定数と、他の光源が出力する光信号の高次モードが有する伝搬定数とが互いに異なるように設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数のモードを有する光信号の中から、ある特定のモードを有する光信号のみを抽出することができるため、複数のモードを有する光信号を二乗検波した際に生じる多モード分散による光伝送品質の劣化を軽減することができる。また、複数の光源が出力する光信号の波長を、それぞれの光源が出力する光信号の基本モードが有する伝搬定数と、他の光源が出力する光信号の高次モードが有する伝搬定数とが互いに一致しないように設定することで、クロストークによる受信信号の劣化を防ぐことができる。
【００１７】
また、光信号抽出部が、複数の光反射部、複数の反射光信号抽出部、及び複数の光遅延部を含むことで、複数の光受信部は、総伝搬遅延量が一致した複数のモードの光信号を一括して二乗検波することができる。このため、本実施形態に係る光伝送システムは、多モード分散による光伝送品質の劣化を軽減できるだけでなく、モード抽出に伴う光伝送損失を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマルチモード光伝送システムの基本構成を示すブロック図である。図１において、マルチモード光伝送システムは、複数の光源１０１〜１０ｘ、光カプラ２００、マルチモード光伝送路３００、モード処理部４００、及び複数の光受信部５０１〜５０ｘを備える。なお、例えば、光源１０１〜１０ｘには半導体レーザを、光受信部５０１〜５０ｘにはフォトダイオードを用いることができる。
【００２０】
半導体レーザ１０１〜１０ｘは、入力された電気信号を波長λ１〜λｘを有する光信号に変換する。半導体レーザ１０１〜１０ｘから出力された光信号は、光カプラ２００へ入力される。光カプラ２００は、入力された光信号を波長多重して波長多重信号として出力する。なお、光カプラ２００は、光信号の波長を多重するので波長多重部と記してもよい。波長多重信号は、マルチモード光伝送路３００によって伝搬され、モード処理部４００へ入力される。モード処理部４００は、波長多重信号から特定の伝搬定数を有する複数のモードの光信号を抽出する。モード処理部４００で抽出された光信号は、それぞれフォトダイオード５０１〜５０ｘに入力される。フォトダイオード５０１〜５０ｘは、それぞれ入力された光信号を二乗検波し電気信号に変換する。
【００２１】
ここで、モード処理部４００の詳細について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係るモード処理部４００の概要構成を示すブロック図である。図２において、モード処理部４００は、反射光信号抽出部４１１〜４１ｘ、光反射部４５１〜４５ｘ、入力光伝送路３１１、出力光伝送路３１３、及び出力光伝送路３３１〜３３ｘを含む。なお、反射光信号抽出部４１ｘおよび光反射部４５ｘは、波長λｘの光信号を抽出するための構成であるので、まとめて光信号抽出部としてもよい。また、光信号抽出部は、反射光信号抽出部４１ｘおよび光反射部４５ｘの代わりに、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を透過し、それ以外の光信号を反射する光フィルタを含む構成であってもよいものとする。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るモード処理部４００の具体的な構成例を示すブロック図である。図３において、モード処理部４００は、例えば、反射光信号抽出部４１１〜４１ｘとしてサーキュレータ４１１ａ〜４１ｘａを、光反射部４５１〜４５ｘとしてＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）４５１ａ〜４５ｘａを、入力光伝送路３１１としてＭＭＦ（マルチモード光ファイバ）３１１ａを、出力光伝送路３１３としてＭＭＦ３１３ａを、出力光伝送路３３１〜３３ｘとしてＭＭＦ３３１ａ〜３３ｘａを含むものとする。
【００２３】
図３を参照して、ＭＭＦ３３１ａへ入力された光信号（波長多重信号）は、サーキュレータ４１１ａを経由してＦＢＧ４５１ａへ入力される。ＦＢＧ４５１ａは、特定の伝搬定数β１１を有する光信号のみを反射して、その他の光信号を通過させる。伝搬定数β１１を有する反射光は、サーキュレータ４１１ａを経由してＭＭＦ３３１ａへ入力される。同様に、伝搬定数β１２〜β１ｘを有する光信号は、ＦＢＧ４５２ａ〜４５ｘａで反射され、サーキュレータ４１２ａ〜４１ｘａを経由してＭＭＦ３３２ａ〜３３ｘａへ入力される。すなわち、モード処理部４００は、ＦＢＧ４５１ａ〜４５ｘａで反射する光信号の伝搬定数β１１〜β１ｘを、それぞれ波長λ１〜λｘの基本モードの伝搬定数に設定することで、波長多重信号から各波長の基本モードの光信号のみを抽出することができる。
【００２４】
図４は、ＭＭＦ中を伝搬する光信号の波長と伝搬定数βｍｘとの関係を示す図である。ここでは、図４を用いて、波長λ１及び波長λ２の光信号の基本モードを抽出する場合のモード処理部４００の動作について具体的に説明する。なお、図４では、各波長の光信号について、基本モード（ｍ＝０）から第７次の高次モード（ｍ＝７）までの伝搬定数を計算した結果を示している。この計算では、ＭＭＦのパラメータとして、二乗屈折率分布を有するグレーデッドインデックス型、コア径として５０μｍ、ＮＡとして０．２を用いた。図４より、波長λ１（８５０ｎｍ）の光信号をＭＭＦによって光伝送した場合、基本モードの伝搬定数β１１は、約１０９３５０００（１／ｍ）となり、モードの次数が高くなるに従って伝搬定数が小さくなる。
【００２５】
図４を参照して、複数のモードを有する波長λ１及び波長λ２の光信号は、ＭＭＦ３１１ａ及びサーキュレータ４１１ａを介して、ＦＢＧ４５１ａに入力される。ＦＢＧ４５１ａは、βFBG＝π／Λを満たす伝搬定数を持つ光信号のみを反射する。ここでΛは、ＦＢＧ４５１ａにおける摂動（屈折率変化）の周期を表している。従って、ＦＢＧ４５１ａは、摂動の周期を適切に選ぶことによって、任意の伝搬定数を持った光信号（任意のモード）を反射させることが可能となる。例えば、ＦＢＧ４５１ａは、摂動の周期をβ１１＝βFBGに設定すると、波長λ１の基本モードの光信号のみを反射することができる。
【００２６】
しかしながら、ＦＢＧ４５１ａは、特定の伝搬定数β１１に一致する光信号を全て反射するため、仮にλ１以外の波長を有する光信号の高次モードがβ１１の伝搬定数を持つ場合には、波長λ１の基本モードだけでなく、波長の異なる他の光信号の高次モードも同時に反射することになる。このような反射光を抽出してフォトダイオードで受信すると、受信信号のクロストークが劣化する。そこで、本実施形態では、受信信号のクロストークを劣化させないために、光源（半導体レーザ１０１〜１０ｘ）の波長を次のように設定する。例えば、波長λ１及び波長λ２の光信号を波長多重する場合、波長λ１の高次モードの伝搬定数と波長λ２の基本モードの伝搬定数とが重ならないように、波長λ１及び波長λ２を設定する。
【００２７】
具体的には、波長λｘを有する光信号がマルチモード光ファイバを伝搬することによって生じる第ｍ番目のモードに対する伝搬定数をβｍｘとすると、式（１）の関係を満たすように波長λ１及び波長λ２を設定する。ただし、ｍは、１以上の任意の整数である。すなわち、波長λ２の基本モードの伝搬定数が波長λ１の高次モードの伝搬定数と重ならないように波長λ１及び波長λ２を設定する。特に、式（２）の関係が成り立つように、波長λ１及び波長λ２を設定することで、波長λ１と波長λ２との光信号の間で発生するクロストークを最小にすることができる。
【数１】
0004699369.tif 000002
【数２】
0004699369.tif 000003
【００２８】
なお、光ファイバを伝搬する光信号の伝搬定数βｍｘは、近似的に式（３）〜（６）で表すことができる。ここで、波長λｘの光信号の全モード数をＮ（λｘ）、光ファイバの規格化周波数をν、光ファイバの比屈折率差をΔ、光ファイバのコア屈折率をｎ1、光ファイバのクラッド屈折率をｎ0、光ファイバのコア半径をｒ、光ファイバのコア屈折率分布形状をαとする。
【数３】
0004699369.tif 000004
【数４】
0004699369.tif 000005
【数５】
0004699369.tif 000006
【数６】
0004699369.tif 000007
【００２９】
なお、上述した説明では、波長λ１及び波長λ２の光信号だけについて述べたが、マルチモード光伝送システムは、波長数が増えた場合も同様に、光源が出力する光信号の波長を設定するものとする。具体的には、マルチモード光伝送システムは、ある光信号の基本モードの伝搬定数と、他の光信号の高次モードの伝搬定数とが重ならないように各光源が出力する光信号の波長を設定する。このように、光源の波長を設定することで、マルチモード光伝送路を用いた場合においても、光伝送品質を劣化させることなく波長多重伝送が可能となる。
【００３０】
また、マルチモード光伝送システムは、光ファイバの何からのパラメータを調整することで光ファイバが有する伝搬定数を変更して、ある光信号の基本モードの伝搬定数と、他の光信号の高次モードの伝搬定数とが重ならないようにしてもよい。
【００３１】
また、マルチモード光伝送システムは、ある光信号の基本モードの伝搬定数と、他の光信号の高次モードの伝搬定数とが近い場合には、基本モードの光信号のみを抽出できるように、ＦＢＧ４５１ａ〜４５ｘａの反射帯域の幅を調整してもよい。
【００３２】
また、上述した説明では、モード処理部４００が波長多重信号の基本モードのみを抽出する場合について述べたが、モード処理部４００が抽出できるモードは基本モードだけに限るものではない。
【００３３】
また、反射光信号抽出部４１１〜４１ｘには、サーキュレータ４１１ａ〜４１ｘａの代わりに光カプラを用いてもよい。また、光反射部４５１〜４５ｘには、ＦＢＧ４５１ａ〜４５ｘａの代わりに、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を透過し、それ以外の光信号を反射する光フィルタを用いてもよい。
【００３４】
また、光源１０１〜１０ｘとして短波長光源を用いることで、マルチモード光伝送路３００には、シングルモード光ファイバを用いてもよいものとする。すなわち、シングルモード光ファイバのカットオフ波長よりも短い波長の光信号をシングルモード光ファイバへ入射した場合、シングルモード光ファイバ中を伝搬する光信号には複数の伝搬モードが生じる。例えば、現在広く普及している１．３１μｍ帯零分散シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）のカットオフ波長は１．２μｍ付近にあるため、光源１０１〜１０ｘに０．８５μｍ帯短波長光源を用いると、シングルモード光ファイバ中を伝搬する光信号には複数の伝搬モードが生じる。一般的に短波長光源のコストは長波長光源よりも安い為、ＳＭＦと短波長光源とを組み合わせることにより、従来のＳＭＦと長波長光源とを用いた場合と比較して、システム全体のコストを安くすることができる。
【００３５】
また、マルチモード光伝送路３００は、マルチモード光ファイバ又はシングルモード光ファイバの代わりに、複数の伝搬経路を有する自由空間であってもよいものとする。
【００３６】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムによれば、複数のモードを有する光信号の中から、ある特定のモードを有する光信号のみを抽出することができるため、複数のモードを有する光信号を二乗検波した際に生じる多モード分散による信号品質の劣化を軽減することができる。また、複数の光源が出力する光信号の波長を、それぞれの光源が出力する光信号の基本モードが有する伝搬定数と、他の光源が出力する光信号の高次モードが有する伝搬定数とが互いに一致しないように設定することで、クロストークによる受信信号の劣化を防ぐことができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係るマルチモード光伝送システムの基本構成を示すブロック図である。図５において、第２の実施形態に係るマルチモード光伝送システムは、モード処理部４２０のみが第１の実施形態と異なる。第１の実施形態に係るモード処理部４００は、単一波長の光信号から単一モード（基本モード）の光信号しか抽出しなかった。これに対して、第２の実施形態に係るモード処理部４２０は、単一波長の光信号から複数モードの光信号を抽出することができる。これによって、第２の実施形態に係るモード処理部４２０は、モード処理に伴う光損失を最小限に抑えることが可能となる。
【００３８】
図６は、本発明の第２の実施形態に係るモード処理部４２０の概要構成を示すブロック図である。図６において、モード処理部４２０は、光信号抽出部４２１〜４２ｘ、入力光伝送路３１１、出力光伝送路３１３、及び出力光伝送路３３１〜３３ｘを含む。光信号抽出部４２１〜４２ｘは、波長λ１〜λｘの光信号から、それぞれ複数モードの光信号を抽出する。
【００３９】
ここで、光信号抽出部４２１〜４２ｘの詳細について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る光信号抽出部４２１の構成例を示すブロック図である。図７において、光信号抽出部４２１は、反射光信号抽出部４３１〜４３ｍ、光反射部４６１〜４６ｍ、光遅延部４７１〜４７ｍ、合波部４４１、及び出力光伝送路３３１を有する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る光信号抽出部４２１の具体的な構成例を示すブロック図である。図８において、光信号抽出部４２１は、例えば、反射光信号抽出部４３１〜４３ｍとしてサーキュレータ４３１ａ〜４３ｍａを、光反射部４６１〜４６ｍとしてＦＢＧ４６１〜４６ｍａを、光遅延部４７１〜４７ｍとして光ファイバなどによる光遅延線４７１ａ〜４７ｍａを、合波部４４１として光カプラ４４１ａを、出力光伝送路３３１として光ファイバ３３１ａを有する。
【００４０】
図８を参照して、光信号抽出部４２１は、波長λ１の光信号から複数モードの光信号を抽出する。具体的には、ＭＭＦ３１１ａへ入力された光信号は、サーキュレータ４３１ａを経由してＦＢＧ４６１ａへ入力される。ＦＢＧ４６１ａは、伝搬定数β１１を持つ光信号を反射するように設計されている。従って、伝搬定数β１１を持つ光信号のみがサーキュレータ４３１ａを経由して、光遅延線４７１ａへ入力される。伝搬定数β１１以外の光信号は、ＦＢＧ４６１ａ及びサーキュレータ４３２ａを介してＦＢＧ４６２ａへ入力される。同様に、伝搬定数β２１〜βｍ１までの光信号は、各ＦＢＧによって反射され、光遅延線４７２ａ〜４７ｍａへ入力される。光遅延線４７２ａ〜４７ｍａでは、伝搬定数β２１〜βｍ１を持つ光信号に適当な遅延を与え、全てのモードの伝搬遅延量を揃える。伝搬遅延量が一致した全ての光信号は、光カプラ４４１ａによって足し合わされ、光ファイバ３３１ａから出力される。
【００４１】
なお、光信号抽出部４２１は、反射光信号抽出部４３１〜４３ｍ、及び光反射部４６１〜４６ｍの代わりに、特定の波長かつ特定の伝搬定数を有するモードの光信号を透過し、それ以外の光信号を反射する複数の光フィルタを含む構成であってもよいものとする。
【００４２】
また、上述した説明では、光信号の遅延処理及び合波処理を光の領域で行ったが、光信号を一旦電気信号に変換した後で、電気の領域で遅延処理及び合波処理を行なってもよいものとする。
【００４３】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係るマルチモード光伝送システムによれば、光信号抽出部４２１〜４２ｘが、複数の光反射部４６１〜４６ｍ、複数の反射光信号抽出部４３１〜４３ｍ、及び複数の光遅延部４７１〜４７ｍを含むことで、光受信部５０１〜５０ｘは、総伝搬遅延量が一致した複数のモードの光信号を一括して二乗検波することができる。このため、本実施形態に係るマルチモード光伝送システムは、多モード分散による光伝送品質の劣化を軽減できるだけでなく、モード抽出に伴う光伝送損失を最小限に抑えることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のマルチモード光伝送システムは、光信号をマルチモード伝送するシステム等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマルチモード光伝送システムの基本構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態に係るモード処理部４００の概要構成を示すブロック図
【図３】本発明の第１の実施形態に係るモード処理部４００の具体的な構成例を示すブロック図
【図４】ＭＭＦ中を伝搬する光信号の波長と伝搬定数（β）との関係を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態に係るマルチモード光伝送システムの基本構成を示すブロック図
【図６】本発明の第２の実施形態に係るモード処理部４２０の概要構成を示すブロック図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光信号抽出部４２１の構成例を示すブロック図
【図８】本発明の第２の実施形態に係る光信号抽出部４２１の具体的な構成例を示すブロック図
【図９】従来のマルチモード光伝送システムの構成を示すブロック図
【図１０】従来のマルチモード光伝送システムにおける入力信号と出力信号との関係を説明する図
【符号の説明】
【００４６】
１０１〜１０ｘ  光源（半導体レーザ）
２００  光カプラ
３００  マルチモード光伝送路
３１１、３１３  光伝送路
３１１ａ、３１３ａ  ＭＭＦ
３３１〜３３ｘ  出力光伝送路
３３１ａ〜３３ｘａ  ＭＭＦ
４００、４２０  モード処理部
４１１〜４１ｘ、４３１〜４３ｍ  反射光信号抽出部
４１１ａ〜４１ｘａ、４３１ａ〜４３ｍａ  サーキュレータ
４２１〜４２ｘ  光信号抽出部
４４１  合波部
４４１ａ  光カプラ
４５１〜４５ｘ、４６１〜４６ｍ  光反射部
４５１ａ〜４５ｘａ、４６１ａ〜４６ｍａ  ＦＢＧ
４７１〜４７ｍ  光遅延部
４７１ａ〜４７ｍａ  光遅延線
５０１〜５０ｘ  光受信部（フォトダイオード）
【図１】
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【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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