(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の空間チャネルで光信号を伝送するＮ本（Ｎは２以上の整数）の空間多重伝送路と、
前記空間多重伝送路間を直列に接続し、ｎ−１番目（ｎは２以上Ｎ以下の整数）の前記空間多重伝送路の空間チャネルとｎ番目の前記空間多重伝送路の空間チャネルとが異なるように光信号を結合するＮ−１個の空間チャネル切換え素子と、
を備え、
前記空間多重伝送路は、
コア内を２以上の伝搬モードで光信号を伝搬でき、各伝搬モードを前記空間チャネルとするマルチモード光ファイバであり、
前記空間チャネル切換え素子は、
伝搬モード毎に光信号を分離する第１並行導波路部と、
前記第１並行導波路部で分離されたそれぞれの光信号の伝搬モードをテーパ形状の導波路で他の伝搬モードに変換するテーパ領域部と、
前記テーパ領域部で伝搬モードが変換されたそれぞれの光信号を合波する第２並行導波路部と、
を持つモード変換導波路を有し、
少なくとも２以上の光信号の伝搬モードを入れ替える
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
複数の空間チャネルで光信号を伝送するＮ本（Ｎは２以上の整数）の空間多重伝送路と、
前記空間多重伝送路間を直列に接続し、ｎ−１番目（ｎは２以上Ｎ以下の整数）の前記空間多重伝送路の空間チャネルとｎ番目の前記空間多重伝送路の空間チャネルとが異なるように光信号を結合するＮ−１個の空間チャネル切換え素子と、
を備え、
前記空間多重伝送路は、
コア内を２以上の伝搬モードで光信号を伝搬でき、各伝搬モードを前記空間チャネルとするマルチモード光ファイバであり、
前記空間チャネル切換え素子は、
第１導波路の光信号を伝搬モード変換して第２導波路へ結合する結合部を有する並行導波路を２つ持ち、
一方の前記並行導波路の第１導波路及び第２導波路がそれぞれ他方の前記並行導波路の第２導波路及び第１導波路に接続するように前記並行導波路が接続されているモード変換導波路を有し、
少なくとも２以上の光信号の伝搬モードを入れ替える
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】
複数の空間チャネルで光信号を伝送するＮ本（Ｎは２以上の整数）の空間多重伝送路と、
前記空間多重伝送路間を直列に接続し、ｎ−１番目（ｎは２以上Ｎ以下の整数）の前記空間多重伝送路の空間チャネルとｎ番目の前記空間多重伝送路の空間チャネルとが異なるように光信号を結合するＮ−１個の空間チャネル切換え素子と、
を備え、
前記空間多重伝送路は、
２以上のコアを有し、各コアを前記空間チャネルとするマルチコア光ファイバであり、前記コアが２以上の伝搬モードを伝搬可能であり、
前記空間チャネル切換え素子は、
伝搬モード毎に光信号を分離する第１並行導波路部と、
前記第１並行導波路部で分離されたそれぞれの光信号の伝搬モードをテーパ形状の導波路で他の伝搬モードに変換するテーパ領域部と、
前記テーパ領域部で伝搬モードが変換されたそれぞれの光信号を合波する第２並行導波路部と、
を持つモード変換導波路を有し、
前記マルチコア光ファイバの断面中心からの距離が異なる少なくとも２つのコア間で光信号を入れ替えるとともにそれぞれの光信号の伝搬モードを入れ替える
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項４】
複数の空間チャネルで光信号を伝送するＮ本（Ｎは２以上の整数）の空間多重伝送路と、
前記空間多重伝送路間を直列に接続し、ｎ−１番目（ｎは２以上Ｎ以下の整数）の前記空間多重伝送路の空間チャネルとｎ番目の前記空間多重伝送路の空間チャネルとが異なるように光信号を結合するＮ−１個の空間チャネル切換え素子と、
を備え、
前記空間多重伝送路は、
２以上のコアを有し、各コアを前記空間チャネルとするマルチコア光ファイバであり、前記コアが２以上の伝搬モードを伝搬可能であり、
前記空間チャネル切換え素子は、
第１導波路の光信号を伝搬モード変換して第２導波路へ結合する結合部を有する並行導波路を２つ持ち、
一方の前記並行導波路の第１導波路及び第２導波路がそれぞれ他方の前記並行導波路の第２導波路及び第１導波路に接続するように前記並行導波路が接続されているモード変換導波路を有し、
前記マルチコア光ファイバの断面中心からの距離が異なる少なくとも２つのコア間で光信号を入れ替えるとともにそれぞれの光信号の伝搬モードを入れ替える
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項５】
前記空間チャネル切換え素子は、
全ての前記空間多重伝送路を通過したときのトータルの伝送特性が多重された光信号間で均一になるように前記空間多重伝送路間を接続する
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伝送システム。
【請求項６】
前記空間チャネル切換え素子は、
ｎ−１番目の前記空間多重伝送路のコアとｎ番目の前記空間多重伝送路のコアとを光導波路で接続する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間分割多重（ＳＤＭ：Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を用いた光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＳＤＭ技術を用いた大容量光通信システムに関する研究開発が盛んに行われている（例えば、非特許文献１を参照。）。また、ＳＤＭ伝送用の光ファイバについても活発な検討が進められており、例えば、同一クラッド内に複数のコアを有するマルチコア光ファイバ（ＭＣＦ：Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｒｅ  Ｆｉｂｅｒ）や、同一のコア中を複数の光波が伝搬するようにした数モード光ファイバ（ＦＭＦ：Ｆｅｗ−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ）、更には数モードコアをマルチコア化した数モード・マルチコア光ファイバ（ＦＭ−ＭＣＦ）などが開発されている（例えば、非特許文献２を参照。）。
【０００３】
従来の単一コア・単一モードの光ファイバ（ＳＣ−ＳＭＦ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｏｒｅ−Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ）では、低損失かつ光増幅が可能な波長帯域などの制約により、その伝送容量は概ね１００Ｔｂｉｔ／ｓ程度に制限されるものと考えられている。しかし、上述のＳＤＭ伝送用光ファイバの研究開発により、例えば、１０個以上のコアを有するＭＣＦを用い、従来のＳＣ−ＳＭＦの１０倍以上となる１Ｐｂｉｔ／ｓの大容量光通信の実現性も見出されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｐ．  Ｊ．  Ｗｉｎｚｅｒ，  “Ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ  ｂｅｙｏｎｄ  ＷＤＭ”，  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎ．  Ｊ．，  ｖｏｌ．４，  ｎｏ．２，  ｐｐ．６４７−６５１，  ２０１２．
【非特許文献２】Ｋ．  Ｎａｋａｊｉｍａ，  Ｈ．  Ｔａｋａｒａ，  ａｎｄ  Ｉ．  Ｍｏｒｉｔａ，  “Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ  ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｏｎ  ｍｕｌｔｉ−ｃｏｒｅ  ｆｉｂｅｒ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ  ｉｎｄｕｓｔｒｙ，  ａｃａｄｅｍｉａ  ａｎｄ  ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ”，  Ｎｅｗ  Ｂｒｅｅｚｅ，  ｖｏｌ．２５，  ｎｏ．４，  ｐｐ．１２−１５，  ２０１３．
【非特許文献３】Ｎ．  Ｈａｎｚａｗａ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｔｗｏ−ｍｏｄｅ  ＰＬＣ−ｂａｓｅｄ  ｍｏｄｅ  ｍｕｌｔｉ／ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ  ｆｏｒ  ｍｏｄｅ  ａｎｄ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ”，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ｖｏｌ．２１  ｐｐ．２５７５２−２５７６０  （２０１３）．
【非特許文献４】Ｎ．  Ｈａｎｚａｗａ，  Ｋ．  Ｓａｉｔｏｈ，  Ｔ．  Ｓａｋａｍｏｔｏ，  Ｋ．  Ｔｓｕｊｉｋａｗａ，  Ｔ．  Ｕｅｍａｔｓｕ，  ａｎｄ  Ｍ．  Ｋｏｓｈｉｂａ，  “Ｔｈｒｅｅ−ｍｏｄｅ  ＰＬＣ−ｔｙｐｅ  ｍｕｌｔｉ／ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ  ｆｏｒ  ｍｏｄｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，”  Ｔｈｅ  ３９ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  （ＥＣＯＣ），  Ｌｏｎｄｏｎ，  ＵＫ，  Ｓｅｐｔ．  ２２−２６，  ２０１３．
【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、ＳＤＭ伝送では利用する空間チャネル間の伝送特性の偏差により伝送品質にばらつきが生じるといった問題があった。特に、ＭＣＦを用いたＳＤＭ伝送では、コア間の伝送損失のばらつきが問題となる。一般に、ＭＣＦ内のコア数を増大させると、同一のクラッド断面内で光ファイバ中心からの距離が異なる複数のコアが存在することとなる。ＭＣＦの接続では、対向する光ファイバ間の回転軸方向の制御が不可欠であり、一般に、ＭＣＦの接続では、光ファイバ中心からの距離が遠いコアほど、接続損失が増加する傾向を有する。また一般に、光ファイバの伝送損失はクラッドの厚みとも密接な関係を有し、クラッド厚の低減に伴い伝送損失も増加する傾向にある。このため、ＭＣＦではクラッド外周に近いコアほど伝送損失が増加する傾向がある。このため、ＭＣＦを多段に接続して構成した光伝送路では、その伝送損失のコア間偏差が増大するという課題があった。また、ＦＭＦでは、伝搬モード間の電界分布が異なることにより、伝送損失や遅延時間のモード間偏差が増大するという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、光伝送路を通過したときにトータルの伝送特性が空間チャネル間で均一になるＳＤＭ伝送が可能となる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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、複数のＳＤＭ伝送用光ファイバを用いて構成される光伝送路を用いたＳＤＭ伝送システムにおいて、各ＳＤＭ伝送用光ファイバの接続点に空間チャネルの切り替えを行う素子を設けることとした。
【０００８】
具体的には、本発明に係る光伝送システムは、複数の空間チャネルで光信号を伝送するＮ本（Ｎは２以上の整数）の空間多重伝送路と、前記空間多重伝送路間を直列に接続し、ｎ−１番目（ｎは２以上Ｎ以下の整数）の前記空間多重伝送路の空間チャネルとｎ番目の前記空間多重伝送路の空間チャネルとが異なるように光信号を結合するＮ−１個の空間チャネル切換え素子と、を備える。
【０００９】
ここで、前記空間チャネル切換え素子は、全ての前記空間多重伝送路を通過したときのトータルの伝送特性が多重された光信号間で均一になるように前記空間多重伝送路間を接続する。
【００１０】
本発明は、各ＳＤＭ伝送用光ファイバの接続点に空間チャネルの切り替えを行うことで、伝送路全長におけるトータルの伝送特性の空間チャネル間偏差を低減することができる。従って、本発明は、光伝送路を通過したときにトータルの伝送特性が空間チャネル間で均一になるＳＤＭ伝送が可能となる光伝送システムを提供することができる。
【００１１】
本発明に係る光伝送システムの前記空間多重伝送路は、２以上のコアを有し、各コアを前記空間チャネルとするマルチコア光ファイバであり、前記空間チャネル切換え素子は、前記マルチコア光ファイバの断面中心からの距離が異なる少なくとも２つのコア間で光信号を入れ替えることを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記空間チャネル切換え素子は、ｎ−１番目の前記空間多重伝送路のコアとｎ番目の前記空間多重伝送路のコアとを光導波路で接続する。
【００１３】
ＭＣＦを用いたＳＤＭ伝送路に対しては、空間信号の切り替え素子において、隣接するコア間を伝搬する光信号を入れ替える手段を採用する。
【００１４】
本発明に係る光伝送システムの前記空間多重伝送路は、コア内を２以上の伝搬モードで光信号を伝搬でき、各伝搬モードを前記空間チャネルとするマルチモード光ファイバであり、前記空間チャネル切換え素子は、少なくとも２以上の光信号の伝搬モードを入れ替えることを特徴とする。
【００１５】
ＦＭＦを用いたＳＤＭ伝送路に対しては、空間信号の切り替え素子において、同一コア内を伝搬するモードを置換する手段を採用する。
【００１６】
本発明に係る光伝送システムの前記空間多重伝送路は、前記コアが２以上の伝搬モードを伝搬可能であり、前記空間チャネル切換え素子は、コア間で光信号を入れ替えるとともにそれぞれの光信号の伝搬モードを入れ替えることを特徴とする。
【００１７】
ＦＭ−ＭＣＦを用いたＳＤＭ伝送路に対しては、空間信号の切り替え素子において、隣接するコア間を伝搬する光信号を入れ替える手段と同一コア内を伝搬するモードを置換する手段を採用する。
【００１８】
ここで、空間チャネル切換え素子の構成は次の２通りが挙げられる。
１つの前記空間チャネル切換え素子は、
伝搬モード毎に光信号を分離する第１並行導波路部と、
前記第１並行導波路部で分離されたそれぞれの光信号の伝搬モードをテーパ形状の導波路で他の伝搬モードに変換するテーパ領域部と、
前記テーパ領域部で伝搬モードが変換されたそれぞれの光信号を合波する第２並行導波路部と、
を持つモード変換導波路を有する。
【００１９】
他の前記空間チャネル切換え素子は、
第１導波路の光信号を伝搬モード変換して第２導波路へ結合する結合部を有する並行導波路を２つ持ち、
一方の前記並行導波路の第１導波路及び第２導波路がそれぞれ他方の前記並行導波路の第２導波路及び第１導波路に接続するように前記並行導波路が接続されているモード変換導波路を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、光伝送路を通過したときにトータルの伝送特性が空間チャネル間で均一になるＳＤＭ伝送が可能となる光伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る光伝送システムの構成を示す概念図である。
【図２】本発明に係る光伝送システムのＭＣＦの断面構造例である。
【図３】本発明に係る光伝送システムの接続器の概念図である。ＭＣＦが２コアの場合である。
【図４】本発明に係る光伝送システムの接続器の概念図である。ＭＣＦが４コアの場合である。
【図５】本発明に係る光伝送システムに適用可能なＭＣＦの断面構造例を示す図である。
【図６】本発明に係る光伝送システムの接続器の概念図である。ＭＣＦ内の任意の３コアが直線上に配列されている場合である。
【図７】本発明に係る光伝送システムの接続器の概念図である。ＭＣＦ内の任意の３コアが三角状に配列されている場合である。
【図８】本発明に係る光伝送システムの接続器の概念図である。ＭＣＦ内の任意の３コアが三角状に配列されている場合である。
【図９】本発明に係る光伝送システムの接続器の概念図である。光ファイバがＦＭＦの場合である。
【図１０】本発明に係る光伝送システムの接続器の概念図である。光ファイバがＦＭＦの場合である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施形態であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２３】
［全体構造］
図１は、本実施形態の光伝送システムの構成を示す概念図である。
本光伝送システムは、複数の空間チャネルで光信号を伝送するＮ本（Ｎは２以上の整数）の空間多重伝送路３０と、空間多重伝送路３０間を直列に接続し、ｎ−１番目（ｎは２以上Ｎ以下の整数）の空間多重伝送路３０−（ｎ−１）の空間チャネルとｎ番目の空間多重伝送路３０−ｎの空間チャネルとが異なるように光信号を結合するＮ−１個の空間チャネル切換え素子４０と、を備える。
【００２４】
本光伝送システムは、光信号を送信する送信器１０および光信号を受信する受信器２０をさらに備える。送信器１０と受信器２０との間は、Ｎ−１個の空間チャネル切換え素子４０でＮ本の空間多重伝送路３０を直列に接続した光伝送路で接続される。
【００２５】
空間多重伝送路３０は、ＳＤＭ伝送用光ファイバであって、例えば、ＭＣＦ、ＦＭＦ、またはＦＭ−ＭＣＦである。接続するＳＤＭ伝送用光ファイバの本数Ｎは２以上であれば構わないが、本発明による空間チャネル間の伝送特性偏差の低減効果は、Ｎの増大により拡張することが可能となる。
【００２６】
空間チャネル切換え素子４０は、全ての空間多重伝送路３０を通過したときのトータルの伝送特性が多重された光信号間で均一になるように空間多重伝送路３０間を接続する。以下、詳細に説明する。
【００２７】
（実施例１）
本実施例の光伝送システムは、空間多重伝送路３０にＭＣＦを用いている。
空間多重伝送路３０は、２以上のコアを有し、各コアを前記空間チャネルとするマルチコア光ファイバであり、
空間チャネル切換え素子４０は、前記マルチコア光ファイバの断面中心からの距離が異なる少なくとも２つのコア間で光信号を入れ替える。
【００２８】
図２は、本実施例におけるＭＣＦの断面構造例である。本実施例に使用するＭＣＦは、光ファイバ中心を通る直線上に、４個のコアが配置されている。ここで、コア２およびコア３と、コア１およびコア４の、光ファイバ中心からの距離を、それぞれｒ１とｒ２とする。本実施例の光伝送システムでは、光ファイバ中心からの距離が異なる２つ以上のコアを組み合わせて使用する。即ち、図２ではコア１とコア２をグループ１、コア３とコア４をグループ２として設定する。ここで、各グループにおけるコア間距離、即ち、コア１とコア２の中心間距離、並びにコア３とコア４の中心間距離をΛとする。
【００２９】
一般に、図２に示したＭＣＦの接続損失は、回転軸の調心精度に依存し、コア中心からの距離が遠くなるほど増大する。また一般に、不均質な微小曲げ歪みにより生じる過剰損失は、光ファイバのクラッド厚の減少に伴い増加する傾向にある。従って、図２に示したＭＣＦを多段に接続して伝送路を構築する場合、コア１およびコア４の損失は、コア２およびコア３の損失に比べ大きくなりやすい。そこで、接続点における各コアの光信号を、上述のグループ内のコア間で置換することができれば、伝送路全長におけるトータルの損失のコア間偏差を低減することが可能となる。
【００３０】
空間チャネル切換え素子４０は、空間多重伝送路３０−（ｎ−１）のコアと空間多重伝送路３０−ｎのコアとを光導波路で接続する。
コア間の光信号の置換は、例えば、図３に示す様な平面導波路を用いることにより容易に実現できる。図３の平面導波路は前記コア間距離Λと等しい間隔で配置された２個のコアを有する。各コアに入射された光信号は交差構造を有する導波路内を伝搬し、出力端で互いに異なるコアに結合される。このように、使用するＭＣＦと等しい構造寸法を有する平面導波路を用いることで、容易にコア間の光信号を置換することができる。また、平面導波路は小型化が容易であり、汎用の光ファイバコネクタと勘合するアダプタ内に組み込むことも可能である。
【００３１】
図３では２個の隣接するコアの光信号を置換する概念図を示したが、図４に示す様に、２個の導波路を組み合わせる、もしくは同一の空間チャネル切換え素子上に４コア分の導波路を形成することにより、１つの空間チャネル切換え素子で４個のコアの光信号を一括して置換することも可能である。
【００３２】
図３及び図４では、ＭＣＦが直線上に４個のコアを有する場合について示したが、図５のように、本実施例の光伝送システムは、中心からの距離が異なるコアを複数包含するマルチコア光ファイバを採用することができる。また、本実施例の光伝送システムは、全コア数が２または３個のＭＣＦ、即ち、光ファイバ中心からの距離が異なる複数のグループを一つ有するＭＣＦも採用可能である。例えば、本実施例の光伝送システムは、図２と同様に光ファイバ中心からの距離が異なる２個のコアで光信号置換グループを形成し、図５（ａ）の様に各グループが断面内で数層に渡り積層されたＭＣＦ、あるいは図５（ｂ）の様に各グループが光ファイバ中心に対し放射線状に配置されたＭＣＦを用いることが可能である。また、本実施例の光伝送システムは、３個以上のコアを一つのグループとして構成することも可能である。例えば、本実施例の光伝送システムは、図５（ｃ）の様に、同一直線上に配置された３個のコアを一つのグループとして、各グループを断面内で積層配置したＭＣＦ、図５（ｄ）の様に三角状に配置された３個のコアを一つのグループとし、各グループを光ファイバ中心に対し放射線状に配置したＭＣＦを用いることも可能である。
【００３３】
図６は、図５（ｃ）に示したグループ群を有するＭＣＦに対する、空間チャネル切換え素子４０の光導波路の構成を示す概念図である。図６の光導波路は、コア１の光信号がコア２に、コア２の光信号がコア３に、コア３の光信号がコア１に結合するように交差型導波路を形成している。図５（ｃ）に示したグループ群を有するＭＣＦを採用する光伝送システムは、ＭＣＦの数Ｎを３の倍数とすることで、伝送路全長におけるトータルの損失のコア間偏差を低減する効果を高めることができる。
【００３４】
図７および図８は、図５（ｄ）に示したグループ群を有するＭＣＦに対する、空間チャネル切換え素子４０の光導波路の構成を示す概念図である。Ｌ字型の交差構造を有する導波路を２個組み合わせることにより、三角状に配列されたコアの光信号を置換することが可能となる。図７および図８の光導波路も、コア１の光信号がコア２に、コア２の光信号がコア３に、コア３の光信号がコア１に結合するように交差型導波路を形成している。図５（ｄ）に示したグループ群を有するＭＣＦを採用する光伝送システムも、ＭＣＦの数Ｎを３の倍数とすることで、伝送路全長におけるトータルの損失のコア間偏差を低減する効果を高めることができる。
【００３５】
（実施例２）
本実施例の光伝送システムは、空間多重伝送路３０にＦＭＦを用いている。
空間多重伝送路３０は、コア内を２以上の伝搬モードで光信号を伝搬でき、各伝搬モードを前記空間チャネルとするマルチモード光ファイバであり、
空間チャネル切換え素子４０は、少なくとも２以上の光信号の伝搬モードを入れ替える。
【００３６】
空間分割多重伝送路にＦＭＦを用いた場合、同一のコア中を伝搬するモード間において伝送損失差が生じる。本実施例の光伝送システムでは、図１の空間信号切換え素子４０において、同一のコア中を伝搬する異なるモード間の光信号を置換する。これにより本実施例の光伝送システムは、伝送路全長におけるトータルの損失の伝搬モード間偏差を低減することが可能となる。
【００３７】
また、ＦＭＦを用いた光伝送システムでは、伝搬モード間の伝送速度が異なることから、受信器２０における信号到達時間にモード間の時間差が生じる。一般に、モード間の時間差は信号処理の負荷を増大させるため、極力ゼロに低減することが好ましい。本実施例の光伝送システムでは、図１の空間チャネル切換え素子４０において伝搬するモードの変換を行うため、受信器２０におけるモード間の信号到達時間差も同時に低減することが可能となる。
【００３８】
図９は、２つの伝搬モードで光信号を伝送する光伝送システムが備える空間チャネル切換え素子４０の概念図である。空間チャネル切換え素子４０は、
伝搬モード毎に光信号を分離する第１並行導波路部５１と、
第１並行導波路部５１で分離されたそれぞれの光信号の伝搬モードをテーパ形状の導波路で他の伝搬モードに変換するテーパ領域部５２と、
テーパ領域部５２で伝搬モードが変換されたそれぞれの光信号を合波する第２並行導波路部５３と、
を持つモード変換導波路５５を有する。
【００３９】
モード変換導波路５５の左側から入射された２つの伝搬モードは第１並行導波路部５１において第１伝搬モードと第２伝搬モードとに分離される。分離後の各モードはモード変換導波路５５の中段のテーパ領域部５２において、第１伝搬モードは第２伝搬モードに、第２伝搬モードは第１伝搬モードにそれぞれ変換される。次いで、各伝搬モードはモード変換導波路５５の後段の第２並行導波路部５３において合波され右側の出力端に出射される。
【００４０】
モード変換導波路５５中の各モードの合分波および変換は、実際に導波路中を伝搬する各モードの次項屈折率に応じ、導波路の屈折率と構造寸法を適切に調節することにより実現できる。尚、図９中の導波路のハッチング種は、各導波路区間で存在するモードの関係を図示したものであって、実際の導波路領域が屈折率等により区分されていることを表すものではない。また、図９では２種類の伝搬モードを置換する構成例について示したが、３種類以上の伝搬モードについても、中段のテーパ領域に対して、その前段および後段に追加した伝搬モードに対応する並行導波路区間を縦続に増設することで対応することができる。
【００４１】
図１０は、２つの伝搬モードで光信号を伝送する光伝送システムが備える他の構造の空間チャネル切換え素子４０の概念図である。空間チャネル切換え素子４０は、第１導波路６２の光信号を伝搬モード変換して第２導波路６３へ結合する結合部６４を有する並行導波路６１を２つ持ち、
並行導波路６１ａの第１導波路６２及び第２導波路６３がそれぞれ並行導波路６１ｂの第２導波路６３及び第１導波路６２に接続するように並行導波路６１が接続されているモード変換導波路６５を有する。
【００４２】
モード変換導波路６５は、非特許文献３に記載されるような構造の第１導波路６１ａ及び第２導波路６１ｂを持つ。
モード変換導波路６５は、第１並行導波路６１ａと第２並行導波路６１ｂが接続されており、第２並行導波路６１ｂは第１並行導波路６１ａを反転させたものであり、同一の機能を有している。ポート１より入射された２つの伝搬モードは、第１並行導波路６１ａの結合部６４において、基本モードはポート２へ、高次モードは基本モードにモード変換されてポート３へ出力される。次に、第２導波路６１ｂにおいて、ポート２より入射された基本モードは、結合部６４において高次モードに変換されてポート４に出力される。一方で、ポート３より入射された基本モードは、そのままポート４へ出力される。つまり、入射時に基本モードだった信号が高次モードへ、高次モードであった信号は基本モードに変換されるため、伝搬モード間の置換機能を有することになる。
【００４３】
図１０では２種類の伝搬モードを置換する構成例について示したが、３種類以上の伝搬モードについても、非特許文献４に示すように、追加した伝搬モードに対応する並行導波路区間を増設することで対応することができる。
【００４４】
（実施例３）
本実施例の光伝送システムは、空間多重伝送路３０にＦＭ−ＭＣＦを用いている。
空間多重伝送路３０は、コアが２以上の伝搬モードを伝搬可能であり、
空間チャネル切換え素子４０は、コア間で光信号を入れ替えるとともにそれぞれの光信号の伝搬モードを入れ替える。
【００４５】
本実施例は、空間多重伝送路３０として、各コアが数モードを伝搬可能な図２のような構造のＦＭ−ＭＣＦを採用する。空間チャネル切換え素子４０は、実施例１の図３および図４、並びに図６、図７および図８に示した導波路と、実施例２の図９に示したモード変換導波路５５を組み合わせて構成する。本実施例の光伝送システムは、空間多重伝送路３０と。空間チャネル切換え素子４０を用いることで、所望のコア内の伝搬モードを変換し、かつ所望のコア間の光信号を置換することが可能となる。
【００４６】
（発明の効果）
本発明の光伝送システムによれば、ＳＤＭ伝送用光ファイバの接続点に空間信号の切り替え素子を挿入することにより、コア間、もしくは伝搬モード間の伝送特性の偏差を低減するといった効果を奏する。本発明の伝送特性偏差の低減効果は、接続点数の増大に伴い拡大されるので、多数の光ファイバを接続して構成される長距離光伝送において特に効果を奏する。
【符号の説明】
【００４７】
１０：送信器
２０：受信器
３０、３０−１、３０−２、・・・、３０−（Ｎ−１）、３０−Ｎ：空間多重伝送路
４０、４０−１、４０−２、・・・、４０−（Ｎ−１）：空間チャネル切換え素子
５１：第１並行導波路部
５２：テーパ領域部
５３：第２並行導波路部
５５：モード変換導波路
６１、６１ａ，６１ｂ：並行導波路
６２：第１導波路
６３：第２導波路
６４：結合部
６５：モード変換導波路
【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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