(57)【要約】【課題】オフセット量をほぼゼロでシングルモードファイバからマルチモードファイバへ光信号を入射し、出射側に高次モード除去装置を設置して光伝送を行う際に、受信側の信号誤り率が最適で高速伝達が可能な光伝送システムを提供する。【解決手段】マルチモードファイバ１０の入射側にシングルモードファイバ２０を光軸が略一致するように接続し、マルチモードファイバ１０の出射側に高次モード除去装置３０を設け、該高次モード除去装置３０を介して受信器５０に送信器４０から光信号を伝送する。また、高次モード除去装置３０は調節手段を備えており、該調節手段により光信号の誤り率が最適になるように調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモードファイバの一端にシングルモードファイバを光軸が略一致するように接続し、前記マルチモードファイバの他端に高次モード除去装置を設け、該高次モード除去装置を介して前記シングルモードファイバを伝播する光信号を受信器に伝送する光伝送システムにおいて、
前記高次モード除去装置は、前記光信号の誤り率が最適になるように調節する調節手段を備えていることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記高次モード除去装置は、前記マルチモードファイバの他端に接続されるシングルモードファイバを含み、前記調節手段により前記マルチモードファイバに対して調芯することを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記他端に接続されたシングルモードファイバは、コアと、該コアの屈折率より低い屈折率の第１のクラッドを有し、さらに、該第１のクラッドの屈折率よりも高くコアの屈折率よりも低い屈折率の第２のクラッドを有するシングルモードファイバであることを特徴とする請求項１または２記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記第１のクラッドの屈折率は、前記第２のクラッドの屈折率に対し０.０５〜０.１５％低く、前記コアの屈折率は前記第２のクラッドの屈折率に対し０.１〜０.２％高く、前記コアの径は１２〜１８μｍであることを特徴とする請求項３の光伝送システム。
【請求項５】
前記高次モード除去装置は、前記マルチモードファイバの基底モードを透過し高次モードを反射する反射スペクトルを有するファイバグレーティングを含み、
前記調節手段は前記ファイバグレーティングに加わる張力を調節することを特徴とする請求項１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、シングルモードファイバからマルチモードファイバを介して光信号を入射し光伝送を行う光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
既設のマルチモードファイバ（ＭＭＦ：Multi Mode Fiber）には、図７に示すようなコアの中心部分にディップがみられる不完全な屈折率分布を有するものがある。
このような屈折率分布は伝送性能の劣化につながる恐れがあるが、数百Ｍｂ／ｓ程度の通信速度では大きな問題とはならなかったため、このような屈折率分布を有する多くのマルチモードファイバが既に普及している。
【０００３】
しかし、図７に示すような屈折率分布を有するマルチモードファイバを現在求められるＧｂ／ｓクラスの高速伝送に用いる場合には無視できない伝送劣化につながってしまう。伝送劣化の改善のために、ディップのないマルチモードファイバを使用すればよいが、コストがかかるという問題がある。そのため、既存の不完全な屈折率分布を有するマルチモードファイバを用いながら伝送性能を高めることが考えられている。
【０００４】
例えば、特許文献１及び２には、送信器からの信号光を伝送する際に、異モード遅延（ＤＭＤ：Differential Mode Delay）を軽減、除去する方法として、シングルモードファイバを介してマルチモードファイバに入力する方法が開示されている。この場合、マルチモードファイバのコア中心にある屈折率分布のディップによる帯域の劣化を防ぐため、光の入射位置をコア中心から意図的にずらし（オフセットし）、伝送帯域向上を図っている。
図８及び図９を用いて、上述のようなオフセット光入射を用いた従来の光伝送システムについて説明する。
【０００５】
図８は、マルチモードファイバを用いた従来の光伝送システムの全体構成の概略図である。光伝送システムにおいて、送信器４０から出射された光は、シングルモードファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）２０を経て、マルチモードファイバ１０に光軸をずらして（オフセットして）入射され、受信器５０に受光される。
【０００６】
図７に示すような、コア中心にディップを有する屈折率分布のマルチモードファイバにシングルモードファイバから光を入射する場合、光信号の入射位置がマルチモードファイバのコア中心からどれだけずれているかのオフセット量によって、伝送特性は大きく変わる。
図９は、オフセット量と伝送特性の関係を説明するための図で、送信器４０から送出したパルス信号をシングルモードファイバ２０を介してマルチモードファイバ１０に入射したとき、その出射側の受信器５０で受光される出力パルスの状態（インパルス応答）を示すものである。
【０００７】
オフセット量がゼロの場合は、基底モード（ＬＰ０１）のみ伝送されるため、受光されるパルスに広がりは生じず良好な伝送が可能である。
オフセット量が５μｍの場合は、マルチモードファイバ１０の基底モード（ＬＰ０１）と高次モード（ＬＰ１１）が励振されるが、マルチモードファイバ１０での屈折率のディップによりＬＰ０１とＬＰ１１のモード分散が大きく、出力パルスがスプリットされる。図９の例では、０.１ｎｓの時間差が生じているため１０Ｇｂ／ｓの伝送は出来ない。
【０００８】
このように、コア中心にディップを有する屈折率分布のマルチモードファイバを光伝送システムに用いた場合、オフセット量がゼロでは伝送特性が良好でも、ファイバやコネクタの製造ばらつきにより、シングルモードファイバとマルチモードファイバの光軸が僅かでもずれると、高次モードが励振され、特性は大きく劣化し、伝送は困難になる。
【０００９】
従来の光伝送システムにおいては、上記のような屈折率中のディップの影響を回避するため、オフセット量を大きく取っている。例えば、オフセット量を２０μｍに設定した場合は、より多くの高次モードが励振されるが、それぞれのモード分散が小さいため、図９に示すように、出力パルスはスプリットせず、パルス幅が多少広がるのみである。そのため、従来の光伝送システムにおいては、電気式分散補償回路などを使うことで１０Ｇｂ／ｓでも伝送が可能となる。実際に、このような伝送方式（オフセット量を２０μｍ程度に設定し、電気式分散補償回路を使用する伝送方式）がＩＥＥＥ８０３.２ａｑで検討されている。
【特許文献１】特開２０００−１４７３３４号公報
【特許文献２】特開２００１−００４８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、オフセット量２０μｍでの伝送は、４０Ｇｂ／ｓのように更に高速な伝送を行う場合、或いは、コア中心から２０μｍ程度の屈折率分布に揺らぎを持っているマルチモードファイバではモード分散が顕著に存在するため、伝送が困難となる。そこで、オフセット量をほぼゼロで入射し、そのときに発生する高次モードをマルチモードファイバの出射側に設ける高次モード除去装置で除去し、高速な伝送を行うことが考えられる。しかし、高次モード除去装置を設置しても、設置時の高次モード除去装置や光システム全体の状態、または設置後の高次モード除去装置や光システム全体の状態の変化によって、受信する信号に誤りが起こり、良好な伝送が困難になることがあるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、オフセット量をほぼゼロでシングルモードファイバからマルチモードファイバへ光信号を入射し、出射側に高次モード除去装置を設置して光伝送を行う際に、受信側の信号誤り率が最適で、高速伝達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】
【００１２】
本発明による光伝送システムは、マルチモードファイバの一端にシングルモードファイバを光軸が略一致するように接続し、マルチモードファイバの他端に高次モード除去装置を設け、該高次モード除去装置を介して前記シングルモードファイバを伝播する光信号を受信器に伝送するもので、高次モード除去装置は、光信号の誤り率が最適になるように調節する調節手段を備えていることを特徴とする。
【００１３】
前記の高次モード除去装置は、マルチモードファイバの他端に接続されるシングルモードファイバを含み、調節手段によりこのマルチモードファイバに対して調芯するようにする。また、マルチモードファイバ他端に接続されたシングルモードファイバは、コアと、該コアの屈折率より低い屈折率の第１のクラッドを有し、さらに、該第１のクラッドの屈折率よりも高くコアの屈折率よりも低い屈折率の第２のクラッドを有するシングルモードファイバが好ましい。
さらに、他端に接続された前記シングルモードファイバの第１のクラッドの屈折率は、第２のクラッドの屈折率に対し０.０５〜０.１５％低く、コアの屈折率は第２のクラッドの屈折率に対し０.１〜０.２％高く、コアの径は１２〜１８μｍとする。
【００１４】
また、前記高次モード除去装置は、前記マルチモードファイバの基底モードを透過し、高次モードを反射する反射スペクトルを有するファイバグレーティングを含むことができ、該ファイバグレーティングに加わる張力を前記調節手段により調節するのも好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コア中心にディップを有するマルチモードファイバを用いて光伝送を行う場合でも、高次モード除去装置を光信号の誤り率が最適になるように調節することが可能となり、４０Ｇｂ／ｓ程度の高速伝送も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１及び図２を用いて、本発明による第１の実施形態に係る光伝送システムについて説明する。
図１は、本発明による第１の実施形態に係る光伝送システムの全体構成の概略図であり、光伝送システム１００は、マルチモードファイバ（以下、ＭＭＦという）１０と、シングルモードファイバ（以下、ＳＭＦという）２０と、ＭＭＦ１０を伝搬する高次モードの光を除去することが可能な高次モード除去装置３０と、送信器４０と、受信器５０と、後述の誤り率測定器６０から構成される。
【００１７】
本実施形態に係る光伝送システムに用いられるＭＭＦ１０は、例えば、コア径６２.５μｍのＭＭＦであり、光信号の入射側にＳＭＦ２０が光軸が略一致するようにして接続され、光信号の出射側に高次モード除去装置３０が設けられている。ＭＭＦ１０の一端（入射側）に接続されるＳＭＦ（以下、入射側ＳＭＦという）２０は、例えば、１.３μｍ帯に零分散波長のあるＳＭＦであり、送信器４０の出力側に接続される。
光伝送システム１００は、送信器４０から光信号を送出し、入射側ＳＭＦ２０を介して相互の光軸が略一致するようにしてＭＭＦ１０を励振し、該ＭＭＦ１０から高次モード除去装置３０を介して、入射側ＳＭＦ２０を伝播する光信号を受信器５０に伝送するように構成されている。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る高次モード除去装置の概略を説明するための図である。この高次モード除去装置３０は、ＭＭＦ１０の他端（出射側）に接続されるＳＭＦ（以下、出射側ＳＭＦという）３１を配し、調節手段３２により調芯する。すなわち、ＭＭＦ１０と出射側ＳＭＦ３１のコア間の軸ずれを調節し、受信器５０で受信される光信号の誤り率が最適になるようにする。ここで言う調芯とは、ＭＭＦ１０のコアの光軸と出射側ＳＭＦ３１のコアの光軸のずれを調整することをいう。
【００１９】
出射側ＳＭＦ３１は、例えば、入射側ＳＭＦ２０と同様なＳＭＦ（１.３μｍに零分散波長を有する）を用いることができる。調節手段３２は、例えば、ＳＭＦ保持部３２ａと、ＭＭＦ保持部３２ｂと、ＳＭＦ用ステージ３２ｃと、ＭＭＦ用ステージ３２ｄとからなる。ＳＭＦ保持部３２ａ及びＭＭＦ保持部３２ｂは、図２に示すように、それぞれ出射側ＳＭＦ３１及びＭＭＦ１０を、それぞれの端面が露出するように保持し、それぞれＳＭＦ用ステージ３２ｃ及びＭＭＦ用ステージ３２ｄに把持固定される。
【００２０】
ＳＭＦ用ステージ３２ｃは、ＭＭＦ用ステージ３２ｄに対して移動可能とされており、ＳＭＦ用ステージ３２ｃを移動させることにより、入射側ＳＭＦ２０を介して相互の光軸が略一致するように調芯することができる。なお、反対に、ＭＭＦ用ステージ３２ｄを移動可能とし、ＳＭＦ用ステージ３２ｃを固定するようにしてもよい。
ただし、ここでは、ＳＭＦ用ステージ３２ｃは、マイクロモータまたはピエゾ素子などを備え、固定されるＭＭＦ用ステージ３２ｄに対して移動可能に構成されているものとする。また、ＳＭＦ用ステージ３２ｃは、後述の調芯信号を受信して駆動制御される。
【００２１】
誤り率測定器６０は、受信器５０と、高次モード除去装置３０（図２の例では、ＳＭＦ用ステージ３２ｃ）に接続されており、受信器５０で受信した光信号の誤り率を測定し、測定された誤り率に基づいて、出射側ＳＭＦ３１のコア位置を調整するための調芯信号を高次モード除去装置３０（ＳＭＦ用ステージ３２ｃ）に送信する。
高次モード除去装置３０において、誤り率測定器６０から受信した調芯信号に基づき、ＳＭＦ用ステージ３２ｃに備えられたマイクロモータなどが動作され、ＳＭＦ用ステージ３２ｃが移動し、出射側ＳＭＦ３１のコア位置が調整される。
【００２２】
以上のように構成することにより、光伝送システム１００において、誤り率測定器６０で測定された誤り率に基づいて、ＭＭＦ用ステージ３２ｄ上のＭＭＦ１０と、高次モード除去装置３０を構成するＳＭＦ用ステージ３２ｃ上の出射側ＳＭＦ３１との軸ずれ量を最適な状態になるようにフィードバックさせることができる。ＭＭＦ１０のコアのファイバ中心に対する偏心、ＳＭＦ保持部３２ａ及びＭＭＦ保持部３２ｂによる偏心もあるので、コア偏心ゼロの理想的なＳＭＦが必ずしも良いとは限らないため、このように誤り率に基づいてフィードバック制御することが望ましい。
【００２３】
本実施形態においては、上述のように、調節手段３２と誤り率測定器６０とにより、軸ずれを調整する自動調節手段を構成し、ＭＭＦ１０と出射側ＳＭＦ３１の軸ずれを、受信器５０で受信し誤り率測定器６０で測定した光信号に基づいて、自動的に調整可能とした。
しかし、例えば、光軸を意図的にずらした光コネクタ（コネクタの中心軸と、取り付けられる出射側ＳＭＦ３１の中心軸とをずらしたコネクタ）を用いて、最適な誤り率となるよう出射側ＳＭＦ３１の軸ずれ量を手動で調整することも可能である。
なお、誤り率測定器６０は、受信器５０とは別体のユニットとして構成してもよいし、受信器５０と一体的に構成してもよい。誤り率測定器６０は、また、軸ずれを手動で調整するときのために、現在の誤り率を表示する表示部を有することが好ましい。
【００２４】
本実施形態において、入射側ＳＭＦ２０からＭＭＦ１０へ光が入射される際の軸ずれ量があるとしても僅かであるため、図９で示したようにＬＰ０１とＬＰ１１の２つのモードが主として励振される。言い換えると、入射側ＳＭＦ２０からＭＭＦ１０への入射は、主モードであるＬＰ０１、その他にＬＰ１１モードが結合する程度にしか光軸がずれない。
ＭＭＦ１０へ伝搬後は、ＬＰ０１、ＬＰ１１モードから高次モード除去装置を構成する出射側ＳＭＦ３１の基底モードへとそれぞれ結合する。ＭＭＦ１０中でＬＰ１１モードとして伝搬した光は雑音成分となるため、ＬＰ１１モードとして伝搬した光とＬＰ０１モードとして伝搬した光のパワーの差は大きければ大きいほど良い。十分な伝送特性を得るためには、その比率は−２０ｄＢ以下であることが望ましい。
【００２５】
表１に入射側ＳＭＦ２０からＭＭＦ１０へ光が入射される際の第１の軸ずれ量と、ＭＭＦ１０から高次モード除去装置３０を構成する出射側ＳＭＦ３１へ光が入射される際の第２の軸ずれ量と、受信器で受光されるＬＰ１１モードとＬＰ０１モードの比率との関係を示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
各行は、ＭＭＦの軸を中心として入射側ＳＭＦの軸ずれ量（第１の軸ずれ量）を示し、各列はＭＭＦの軸を中心として高次モード除去装置を構成する出射側ＳＭＦの軸ずれ量（第２の軸ずれ量）を示す。上記の調整手段３２などにより、軸ずれ量がともに１.５μｍ以下とすることができれば、表１に示すようにＬＰ０１とＬＰ１１モードの比率が常に−２０ｄＢ以下となり良好な伝送特性を得ることが可能となる。
【００２８】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、入射側ＳＭＦからＭＭＦの略中心へ光を入射することで、高次モードの発生を抑え、更に、高次モード除去装置を構成する出射側ＳＭＦの略中心へ光を入射することにより、余分な高次モードを除去することができる。また、高次モード除去装置において、出射側ＳＭＦの軸ずれ量を調節する調節手段により、誤り率が最適になるように軸ずれ量を調整することができ、高速伝送が可能となる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
次に、図３及び図４を用いて、本発明による第２の実施形態について説明する。
通常のＳＭＦのモードフィールド径（ＭＦＤ：Mode Field Diameter）は９μｍ程度であって、ＭＭＦのＬＰ０１モードのモードフィールド径１３.５μｍに比べ小さく、軸ずれがない場合でも１ｄＢ程度の接続損失が発生する。しかしながら、モードフィールド径を大きくするためにＭＭＦの出射側に接続されるＳＭＦのコア径を大きくすると、当該ＳＭＦは使用波長帯でシングルモードとならず、ＭＭＦ中の高次モードがモード除去装置として用いるファイバの高次モードに効率よく結合するため、モード除去としての効果が弱まることがある。
【００３０】
上記に鑑み、第２の実施形態では、コア径を大きくしてもシングルモードファイバの条件を維持しつつ、ＭＭＦのＬＰ０１モードと同等のモードフィールド径を有するファイバを高次モード除去装置として用いる。
すなわち、第２の実施形態の光伝送システムは、前述した第１の実施形態の光伝送システムにおいて、高次モード除去装置３０のＳＭＦに、図３に示すような屈折率が互いに異なる２層のクラッドを含むＳＭＦ（以下、２層クラッドＳＭＦという）３３を用いる構成としたものである。なお、その他の構成については、図１及び図２で説明したものと同じであるので、その説明を省略する。
【００３１】
図示するように、２層クラッドＳＭＦ３３は、コア径が２ａであるコア３３ａと、クラッド径が２ｂであり、コア３３ａの屈折率より低い屈折率を有する第１のクラッド３３ｂと、第１のクラッド３３ｂの屈折率より高い屈折率を有する第２のクラッド３３ｃから構成されるファイバである。図中、Δ＋は第２のクラッド３３ｃより高い屈折率のコア３３ａの比屈折率差を、Δ−は第２のクラッド３３ｃより低い屈折率の第１のクラッド３３ｂの比屈折率差を示している。
【００３２】
次に、第２のクラッド３３ｃの屈折率を基準とした際のコア３３aの比屈折率差Δ＋を０.１４％、第１のクラッド３３ｂの比屈折率差Δ−を−０.１０％とし、コア３３aの直径（２ａ）を１６μｍ、第１のクラッド３３ｂの直径（２ｂ）を５６μｍとした光ファイバを２層クラッドＳＭＦ３３として使用した例で、本実施形態に係る光伝送システムの特性について説明する。
【００３３】
上記の条件において、２層クラッドＳＭＦ３３のモードフィールド径は１３.８μｍであり、ＭＭＦのＬＰ０１モードとの接続損失は、軸ずれがない場合、ほぼゼロである。接続損失を抑えるためには、高次モード除去装置として使用するＳＭＦのモードフィールド径は、接続ロスの観点からＭＭＦのＬＰ０１モードのモードフィールド径に対し、０.８〜１.２程度に入ることが好ましい。
また、上記の条件における２層クラッドＳＭＦ３３のカットオフ波長は１.２９μｍであり、使用波長が１.３１μｍの場合、２層クラッドＳＭＦ３３はシングルモードファイバの条件を満たしている。なお、第２のクラッドがない場合のカットオフ波長は１.５９μｍであり、使用波長が１.３１μｍである場合は、マルチモードになる。
【００３４】
表２に入射側ＳＭＦ２０からＭＭＦ１０へ光が入射される際の第１の軸ずれ量と、ＭＭＦ１０から高次モード除去装置３０を構成する２層クラッドＳＭＦ３３へ光が入射される際の第２の軸ずれ量と、受信器で受光されるＬＰ１１モードとＬＰ０１モードの比率との関係を示す。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
十分な伝送特性を得られる範囲（ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードのパワーの比率が−２０ｄＢ以下となる範囲）、すなわち、軸ずれ量の許容範囲も、２層クラッドＳＭＦを上記の条件で高次モード除去装置として用いた場合、通常のＳＭＦを用いた場合に比べ、０.５μｍ程度改善される。
【００３７】
以上のように、本実施形態によれば、光伝送システムにおいて、外側のクラッドが内側のクラッドより高い屈折率を有する２層のクラッドからなる２層クラッドＳＭＦを用いることにより、使用波長でシングルモード条件を満たしつつ、モードフィールド径をＭＭＦのＬＰ０１モードのモードフィールド径と同じ程度（１３.５μｍ）まで大きくすることが可能となる。この結果、接続損失を抑えることができ、さらには、ＭＭＦ両端の軸ずれ量の許容範囲を広げることができ、ＭＭＦ中の高次モードを除去して、高速伝送が可能となる。
【００３８】
本実施形態においては、第１の実施形態と同様、調節手段３２と誤り率測定器６０とにより、軸ずれを調整する自動調節手段を構成し、ＭＭＦ１０と２層クラッドＳＭＦ３３の軸ずれを受信器５０で受信した光信号に基づいて自動的に調整可能し、誤り率が最適になるようにすることができる。
なお、第１の実施形態と同様、光軸を意図的にずらした光コネクタを用いて、最適な誤り率となるよう２層クラッドＳＭＦ３３の軸ずれ量を手動で調整するようにしてもよい。
【００３９】
次に、図４により、上述の第２の実施形態で用いる２層クラッドＳＭＦの好適な具体例について説明する。図４は、横軸に２層クラッドＳＭＦのコア径（２ａ）をとり、縦軸にコアの比屈折率差（Δ＋）をとって、モードフィールド径、カットオフ波長及び曲げ損失の関係を求めたものである。図４（Ａ）〜（Ｄ）には、コア径と第１のクラッドの直径の比（２ｂ／２ａ）＝３.５、第１のクラッドの比屈折率差（Δ−）を、（０.０％），（−０.０５％），（−０.１％），（−０.１５％）としたそれぞれの場合について示している。
【００４０】
なお、図４において、本発明で用いるのに適した２層クラッドＳＭＦとして実用的であるためには、少なくとも以下の３つの要件を満たしていることが望ましい。
（１）モードフィールド径が、１２〜１５μｍである。
（２）３２ｍｍφ以下に曲げた時の曲げ損失が、５ｄＢ／ｍ未満である。
（３）カットオフ波長（λｃ）が１.３μｍ未満である。
ここで、（１）の要件は、光伝送システムのＭＭＦとの接続損失を０.１ｄＢ以下にするために選択する範囲であり、（２）の要件は、通常のファイバで許容される曲げ損失の範囲であり、（３）の要件は、シングルモードファイバでの使用波長を１.３１μｍとすることによるものである。
【００４１】
図４（Ａ）は、第１のクラッドの比屈折率差（Δ−）が、０.０％のときの例で、すなわち、クラッドが実質的に１層で形成されている場合の例である。この例では、上記の３つの要件を満たす範囲が存在せず、本発明に用いる２層クラッドＳＭＦには適していない。
図４（Ｂ）は、第１のクラッドの比屈折率差（Δ−）が、−０.０５％のときの例で、上記の（１）〜（３）の要件を満たす斜線の領域が存在する。この斜線の領域は三角形状の狭い領域であるが、この領域内にある２層クラッドＳＭＦは、光伝送路のＭＭＦとの接続損失が少なく、所定の曲げ損失範囲内でシングルモード条件を満たし、本発明で使用するのに適している。
【００４２】
図４（Ｃ）は、第１のクラッドの比屈折率差（Δ−）が、−０.１％のときの例で、上記の（１）〜（３）の要件を満たす斜線の領域が存在する。この例では、図４（Ｂ）の例と比べて、広い範囲の領域で要件を満たすことができ、要件の組み合わせの裕度が多く、本発明で使用するのに最も適していると言える。
【００４３】
図４（Ｄ）は、第１のクラッドの比屈折率差（Δ−）が、−０.１５％のときの例で、上記の（１）〜（３）の要件を満たす斜線の領域が存在する。この例では、図４（Ｂ）よりは広い領域を有するが、図４（Ｃ）の例よりは狭い領域で要件を満たす。これは、コアの比屈折率差（Δ＋）が、第１のクラッドの比屈折率差（Δ−）の絶対値より大きくないと基底モードの遮断による損失増が生じるため、コアの比屈折率差（Δ＋）は０.１５％以上を満たす必要があることによる。
【００４４】
図４からわかるように、第１のクラッドの比屈折率差（Δ−）を小さくすると（絶対値を大きくすると）、−０.０５％以下でＳＭＦとして良好な範囲が得られ、−０.１５％以下になると、その範囲は減少する。したがって、第１のクラッドの比屈折率差（Δ−）は−０.０５〜−０.１５％が良好な範囲、コアの比屈折率差（Δ＋）とコア直径（２ａ）は、図４（Ｃ）の例から、（Δ＋）：０.１〜０.２％、（２ａ）：１２〜１８μｍが良好な範囲、すなわち、本実施形態に用いられる２層クラッドファイバとして好適なファイバの条件といえる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
次に、図５及び図６を用いて、本発明による第３の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムの全体構成の概略図である。本実施形態において第１及び第２の実施形態と同様の構成部分については、同じ符号を用いることにより、説明を省略する。
【００４６】
図５に示すように、本実施形態の光伝送システム２００は、高次モード除去装置３０をＭＭＦ１０上に設け、送信器４０から光信号を送出する。さらに、入射側ＳＭＦ２０を介して相互の光軸が略一致するようにしてＭＭＦ１０を励振し、ＭＭＦ１０を伝搬する高次モードの光をＭＭＦ１０に設けられた高次モード除去装置３０で除去し、受信器５０に光信号を伝送する。
高次モード除去装置３０は、ＭＭＦ１０を伝搬する高次モードの光を除去することが可能なファイバグレーティングで構成されている。
【００４７】
図６は、第３の実施形態に係る高次モード除去装置を説明するための図であり、高次モード除去装置３０は、ＭＭＦ１０上の終端側にファイバグレーティング３４を有している。ここで、ＭＭＦ上に形成されたファイバグレーティング３４は、ＬＰ０１モードは透過させＬＰ１１モードのみ反射し、高次モードを除去するものとする。本実施形態においても第１及び第２の実施形態と同様に、入射側ＳＭＦ２０からＭＭＦ１０へ光が入射される際の軸ずれ量は僅かであるため、主として励振されるモードは、ＬＰ０１とＬＰ１１の２つのモードと考えられる。
【００４８】
ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの伝搬定数は、各々７.０７４、７.０６８［１／μｍ］であり、この場合、反射させるのに必要なグレーティングの周期は４４３.９ｎｍ、４４４.２ｎｍである。したがって、グレーティング周期を４４４.２ｎｍになるように設定することで、ＬＰ１１モードのみを反射し、モード除去が可能となる。
しかし、送信器の波長、ファイバの屈折率分布により最適なグレーティングの周期は異なるため、グレーティングに張力をかけることで、最適な状態に調節可能とすることが望ましい。
【００４９】
そこで、本実施形態に係る高次モード除去装置３０を、図６に示すように、上述のファイバグレーティング３４と、さらに、ファイバグレーティング３４に加わる張力を調節し、光信号の誤り率が最適になるように調節する調節手段３５を含むように構成する。
調節手段３５は、例えば、ＭＭＦ１０を保持するためのＭＭＦ保持部３５ｂ、３５ｃと、ＭＭＦ保持部３５ｂ、３５ｃが取り付けられるステージ３５ｄ、３５ｅとからなる。また、ステージ３５ｄ、３５ｅのいずれか一方を移動可能とし、誤り率測定器６０からの後述の張力調整信号により駆動調整する。
【００５０】
ＭＭＦ保持部３５ｂ、３５ｃは、例えば、ＭＭＦ１０を挟持可能なクランプであり、ファイバグレーティング３４が間に位置するようにしてＭＭＦ１０を保持するものであり、ステージ３５ｄ、３５ｅにそれぞれ取り付けられる。
例えば、ＭＭＦ１０の入射端側のステージ３５ｅは固定されており、ＭＭＦ１０の出射端側のステージ３５ｄは光軸方向に移動可能に構成されている。移動可能なステージ３５ｄは、マイクロモータまたはピエゾ素子などを備えており、それらを介して移動可能とされる。ステージ３５ｄを移動させることにより、ＭＭＦ保持部３５ｂ、３５ｃ間の距離が変わり、ＭＭＦ１０のファイバグレーティング３４が形成された部分にかかる張力を調整すること、すなわち、グレーティングの周期を調節し、受信器で受信される光信号の誤り率を調節することが可能となる。
【００５１】
誤り率測定器６０は、受信器４０と、ＭＭＦ１０の高次モード除去装置３０（図６の例では、ステージ３５ｄ）に接続されており、受信器４０で受信した光信号の誤り率を測定し、測定された誤り率に基づいて、ＭＭＦ１０にかかる張力を調整するための張力調整信号を高次モード除去装置３０（ステージ３５ｄ）に送信する。
【００５２】
高次モード除去装置３０において、誤り率測定器６０から受信した張力調整信号に基づき、ステージ３５ｄに備えられたマイクロモータなどが動作され、ステージ３５ｄを移動し、ＭＭＦ１０にかかる張力が変わり、グレーティングの周期が調整される。
以上のように構成することにより、光伝送システム２００において、誤り率測定器６０で測定された誤り率に基づいて、グレーティングの周期が最適な状態となるようにフィードバックさせる。
【００５３】
本実施形態においては、上述のように、調節手段３５と、誤り率測定器６０とにより、張力を調整する自動調節手段を構成し、ＭＭＦ１０のファイバグレーティング３４が形成された部分にかけられる張力を、受信器５０で受信した光信号に基づいて、自動的に調整可能とした。
しかし、ステージ３５ｄにマイクロメータ等を設けておき、最適な誤り率となるようＭＭＦ１０のファイバグレーティング３４が形成された部分にかけられる張力を手動で調整するようにしてもよい。
また、誤り率測定器６０は、張力の手動調整のために、現在の誤り率を表示する表示部を有することが望ましい。
【００５４】
なお、本実施形態においては、送信器３０に接続されるＭＭＦ１０にファイバグレーティング３４を形成し、ＭＭＦ１０上に設けられた高次モード除去装置３０がそのファイバグレーティング３４を備えることとした。
しかし、ファイバグレーティングをＭＭＦ１０とは別のファイバに形成し、高次モード除去装置にその別のファイバを配し、本実施形態に係る光伝送システムに用いることも可能である。この場合であっても、高次モード除去装置と光伝送システムを、ＭＭＦ１０にファイバグレーティング３４を形成する場合と同様な構成を用いて、ファイバグレーティングが形成された別のファイバにかけられる張力を誤り率に基づいて自動的に調整するように構成することにより、ファイバグレーティングの周期を最適な状態に自動的に調整することができる。
【００５５】
以上のように、本実施形態によれば、光伝送システムにおいて、ファイバグレーティングを用いて、ＭＭＦ中の高次モードを除去することができる。また、高次モード除去装置において、ファイバグレーティングが形成されたＭＭＦにかけられる張力を調整する調節手段により、誤り率が最適になるようにファイバグレーティングの周期を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による第１の実施形態に係る光伝送システムの全体構成の概略図である。
【図２】本発明による第１の実施形態に係る高次モード除去装置を説明するための図である。
【図３】本発明による第２の実施形態で用いる２層クラッドＳＭＦを説明するための図である。
【図４】本発明による第２の実施形態で用いる２層クラッドとして好適なファイバの条件を説明するための図である。
【図５】本発明による第３の実施形態に係る光伝送システムの全体構成の概略図である。
【図６】本発明による第３の実施形態に係る高次モード除去装置を説明するための図である。
【図７】既存のマルチモードファイバが有する、コアの中心部分にディップがみられる不完全な屈折率分布を示す図である。
【図８】マルチモードファイバを用いた従来の光伝送システムの全体構成の概略図である。
【図９】オフセット量と伝送特性の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００，２００…光伝送システム、１０…マルチモードファイバ（ＭＭＦ）、２０…入射側シングルモードファイバ（ＳＭＦ）、３０…高次モード除去装置、４０…送信器、５０…受信器、６０…誤り率測定器、３１…出射側シングルモードファイバ（ＳＭＦ）、３２…調節手段、３２ａ…ＳＭＦ保持部、３２ｂ…ＭＭＦ保持部、３２ｃ…ＳＭＦ用ステージ、３２ｄ…ＭＭＦ用ステージ、３３…２層クラッドシングルモードファイバ、３３ａ…コア、３３ｂ…第１のクラッド、３３ｃ…第２のクラッド、３４…ファイバグレーティング、３５…調節手段、３５ｂ，３５ｃ…ＭＭＦ保持部材、３５ｄ，３５ｅ…ステージ。
【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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