(57)【要約】      （修正有）【課題】マルチモードファイバを利用して長距離伝送を行う光モジュール及び光伝送システムを提供する。【解決手段】光モジュール１０は、シングルモードの信号光を出力する光送信素子１２０と、送信する信号光を伝送する第１のマルチモードファイバ２と接続され、光送信素子１２０から出力されるシングルモードの信号光を第１のマルチモードファイバ２に出力する第１コネクタ１４０と、受信する信号光を伝送する第２のマルチモードファイバ２と接続される第２コネクタ２４０と、第２コネクタを介して受信する信号光に含まれるシングルモードの信号光を受信する光受信素子２２０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルモードの信号光を出力する光送信素子と、
送信する信号光を伝送する第１のマルチモードファイバと接続され、前記光送信素子から出力されるシングルモードの信号光を前記第１のマルチモードファイバに出力する第１コネクタと、
受信する信号光を伝送する第２のマルチモードファイバと接続される第２コネクタと、
前記第２コネクタを介して受信する信号光に含まれるシングルモードの信号光を受信する光受信素子と、を備える
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュールであって、
前記光送信素子と前記第１コネクタとの間に接続され、送信する信号光からマルチモードの成分を除去しシングルモードの成分を抽出して前記第１コネクタに出力する第１抽出器をさらに備える
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の光モジュールであって、
前記第１抽出器は、前記光送信素子と前記第１コネクタを接続する第１のシングルモードファイバを含み、
前記第１のシングルモードファイバは、少なくとも一部を所定の直径で巻回した第１巻回部を含む、
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の光モジュールであって、
前記第１巻回部の前記所定の直径は、３〜８ｃｍである、
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記第２コネクタと前記光受信素子との間に接続され、受信する信号光からマルチモードの成分を除去しシングルモードの成分を抽出して前記光受信素子に出力する第２抽出器をさらに備える
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の光モジュールであって、
前記第２抽出器は、前記第２コネクタと前記光受信素子を接続する第２のシングルモードファイバを含み、
前記第２のシングルモードファイバは、少なくとも一部を所定の直径で巻回した第２巻回部を含む、
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の光モジュールであって、
前記第２巻回部の前記所定の直径は、３〜８ｃｍである、
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の光モジュールであって、 
前記光送信素子は、ＤＦＢレーザを含み、
前記光受信素子は、フォトダイオードを含む、
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記シングルモードファイバのコアの径は、前記マルチモードファイバのコアの径よりも小さい
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項１０】
シングルモードの信号光を出力する光送信素子を備える第１の光モジュールと、光受信素子を備える第２の光モジュールとが通信する経路にマルチモードファイバを含む光伝送システムであって、
前記第１の光モジュールと前記マルチモードファイバとの間に接続され、前記光送信素子から出力される信号光からマルチモードの成分を除去しシングルモードの成分を抽出して前記マルチモードファイバ側に出力する第１抽出器と、
前記マルチモードファイバと前記第２の光モジュールとの間に接続され、前記マルチモードファイバを伝送する信号光からマルチモードの成分を除去しシングルモードの成分を抽出して前記第２の光モジュール側に出力する第２抽出器と、を備える
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、光モジュール及び光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数台の光モジュールを光ファイバで接続して通信を行う光伝送システムがある。ここで、光ファイバには、光モジュールから出力されるシングルモード（単一モード）の信号光を伝送するために用いられるシングルモードファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ：ＳＭＦ）と、光モジュールから出力されるマルチモード（多モード）の信号光を伝送するために用いられるマルチモードファイバ（Ｍｕｌｔｉ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ：ＭＭＦ）がある。
【０００３】
通信する光モジュール同士の接続距離が短く、例えば５００ｍ以下の短距離伝送を行う場合には、光モジュールには、波長０．８５ｕｍ帯のＭＭＦ用光伝送モジュールを使用し、光ファイバにはマルチモードファイバを使用する。これは、ＭＭＦ用の光モジュールは、ＳＭＦ用の光モジュールよりも低消費電力、低コストであるためである。
【０００４】
一方で、通信する光モジュール同士の接続距離が離れており、例えば１ｋｍ以上の長距離伝送を行う場合には、光モジュールには、波長１．３ｕｍ帯または１．５５ｕｍ帯のＳＭＦ用光モジュールを使用し、光ファイバにはシングルモードファイバを使用する（下記の特許文献１参照）。これは、マルチモードファイバで長距離伝送を行うと、モード分散の影響を受けて、正常な伝送が可能な距離に制約があるためである。また、信号の伝送速度を上げると、さらにマルチモードファイバで伝送可能な距離が短くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５２６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
既存のデータセンタでは、装置間の通信距離は比較的短距離であることが多く、装置間の接続にマルチモードファイバを使用し、光モジュールにもＭＭＦ用の光モジュールを使用していることが多い。前述したように、信号の伝送速度を上げていくと、マルチモードファイバでは伝送可能な距離は短くなっていくため、ある制限を超えると、光モジュールをＳＭＦ用の光モジュールに交換するだけでなく、既設のマルチモードファイバをシングルモードファイバに交換する必要もあり、高額な交換費用（ファイバ敷設費用）が発生し、データセンタ間通信の伝送速度を上げるようなアップグレードの妨げとなっていた。
【０００７】
本願は、上記の課題を解決するものであり、本願の目的はマルチモードファイバを利用して長距離伝送を可能とした光モジュール及び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】
（１）本発明の一側面に係る光モジュールは、シングルモードの信号光を出力する光送信素子と、送信する信号光を伝送する第１のマルチモードファイバと接続され、前記光送信素子から出力されるシングルモードの信号光を前記第１のマルチモードファイバに出力する第１コネクタと、受信する信号光を伝送する第２のマルチモードファイバと接続される第２コネクタと、前記第２コネクタを介して受信する信号光に含まれるシングルモードの信号光を受信する光受信素子と、を備える。
【０００９】
（２）本発明の一側面では、（１）に記載の光モジュールにおいて、前記光送信素子と前記第１コネクタとの間に接続され、送信する信号光からマルチモードの成分を除去しシングルモードの成分を抽出して前記第１コネクタに出力する第１抽出器をさらに備えることとする。
【００１０】
（３）本発明の一側面では、（２）に記載の光モジュールにおいて、前記第１抽出器は、前記光送信素子と前記第１コネクタを接続する第１のシングルモードファイバを含み、前記第１のシングルモードファイバは、少なくとも一部を所定の直径で巻回した第１巻回部を含む、こととする。
【００１１】
（４）本発明の一側面では、（３）に記載の光モジュールにおいて、前記第１巻回部の前記所定の直径は、３〜８ｃｍである、こととする。
【００１２】
（５）本発明の一側面では、（１）乃至（４）のいずれかに記載の光モジュールにおいて、前記第２コネクタと前記光受信素子との間に接続され、受信する信号光からマルチモードの成分を除去しシングルモードの成分を抽出して前記光受信素子に出力する第２抽出器をさらに備えることとする。
【００１３】
（６）本発明の一側面では、（５）に記載の光モジュールにおいて、前記第２抽出器は、前記第２コネクタと前記光受信素子を接続する第２のシングルモードファイバを含み、前記第２のシングルモードファイバは、少なくとも一部を所定の直径で巻回した第２巻回部を含む、こととする。
【００１４】
（７）本発明の一側面では、（６）に記載の光モジュールにおいて、前記第２巻回部の前記所定の直径は、３〜８ｃｍである、こととする。
【００１５】
（８）本発明の一側面では、（１）乃至（７）のいずれかに記載の光モジュールにおいて、前記光送信素子は、ＤＦＢレーザを含み、前記光受信素子は、フォトダイオードを含む、こととする。
【００１６】
（９）本発明の一側面では、（１）乃至（８）のいずれかに記載の光モジュールにおいて、前記シングルモードファイバのコアの径は、前記マルチモードファイバのコアの径よりも小さいこととする。
【００１７】
（１０）本発明の一側面に係る光伝送システムは、シングルモードの信号光を出力する光送信素子を備える第１の光モジュールと、光受信素子を備える第２の光モジュールとが通信する経路にマルチモードファイバを含む光伝送システムであって、前記第１の光モジュールと前記マルチモードファイバとの間に接続され、前記光送信素子から出力される信号光からマルチモードの成分を除去しシングルモードの成分を抽出して前記マルチモードファイバ側に出力する第１抽出器と、前記マルチモードファイバと前記第２の光モジュールとの間に接続され、前記マルチモードファイバを伝送する信号光からマルチモードの成分を除去しシングルモードの成分を抽出して前記第２の光モジュール側に出力する第２抽出器と、を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一側面によれば、マルチモードファイバを利用して長距離伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る光伝送システムの構成を示す図である。
【図２】光モジュールの構成を示す図である。
【図３】光モジュールの構成を示す図である。
【図４】ＴＯＳＡの構成を示す図である。
【図５】ＲＯＳＡの構成を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る光伝送システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態（以下、実施形態）について、図面に基づき説明する。なお、以下の実施形態を説明するための図面において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略することがある。
【００２１】
［第１の実施形態］
図１乃至図５に基づき、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２２】
図１には、第１の実施形態に係る光伝送システム１の構成を示す。図１に示されるように、光伝送システム１は、マルチモードファイバ（ＭＭＦ）２により接続された２台の光モジュール１０（第１の光モジュール１０と第２の光モジュール１０）を含む。なお本実施形態では、第１の光モジュール１０と第２の光モジュール１０の構成は同一とし、第１の光モジュール１０の送信部１００（ＴＸ）と、第２の光モジュール１０の受信部２００（ＲＸ）がマルチモードファイバ２により接続され、第１の光モジュール１０の受信部２００（ＲＸ）と、第２の光モジュール１０の送信部１００（ＴＸ）がマルチモードファイバ２によりそれぞれ接続される。
【００２３】
次に、図２に基づき光モジュール１０の構成について説明する。図２に示されるように、光モジュール１０はそれぞれマルチモードファイバ２が接続される送信部１００と受信部２００を備える。
【００２４】
まず、光モジュール１０の送信部１００の構成について説明する。図２に示されるように、送信部１００は、送信回路１１０、光送信素子１２０、シングルモード信号光抽出部１３０、送信側コネクタ１４０を備える。
【００２５】
送信回路１１０は、例えば光モジュール１０と接続する装置から入力される電気の送信信号に基づいて光送信素子１２０を駆動し、光送信素子１２０から電気の送信信号に基づき変調された信号光を出力させる。
【００２６】
光送信素子１２０は、シングルモードの信号光を出力するレイザーダイオード（ＬＤ）である。すなわち、光送信素子１２０は、シングルモードファイバからの出射光と同等の光を出射する機能を有する。例えば、光送信素子１２０は、直接変調型ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ＦｅｅｄＢａｃｋ）レーザや、ＤＦＢレーザと外部変調器を組み合わせた素子としてよい。
【００２７】
シングルモード信号光抽出部１３０は、マルチモードファイバ２側に安定したシングルモードの信号光を出力するための機構である。すなわち、シングルモード信号光抽出部１３０は、光送信素子１２０から出力される信号光のうち、マルチモードの成分を除去し、シングルモードの成分を抽出して送信側コネクタ１４０に出力する。なお、シングルモード信号光抽出部１３０の構成の詳細については後述する。
【００２８】
送信側コネクタ１４０は、シングルモード信号光抽出部１３０とマルチモードファイバ２に接続され、シングルモード信号光抽出部１３０から入力される信号光をマルチモードファイバ２側に出力する。
【００２９】
次に、光モジュール１０の受信部２００の構成について説明する。図２に示されるように、受信部２００は、受信回路２１０、光受信素子２２０、シングルモード信号光抽出部２３０、受信側コネクタ２４０を備える。
【００３０】
受信側コネクタ２４０は、マルチモードファイバ２とシングルモード信号光抽出部２３０に接続され、マルチモードファイバ２から入力される信号光をシングルモード信号光抽出部２３０に出力する。なお、マルチモードファイバ２から入力される信号光には、マルチモードファイバ２へシングルモードの信号光が入力された場合であっても、マルチモードファイバ２を通ってくる間に、マルチモード（多モード）が含まれる状態となっている。
【００３１】
シングルモード信号光抽出部２３０は、マルチモードファイバ２から入力される信号光からマルチモードの成分を除去し、シングルモードの成分を抽出して光受信素子２２０に出力する。なお、シングルモード信号光抽出部２３０の構成の詳細については後述する。
【００３２】
光受信素子２２０は、シングルモード信号光抽出部２３０から入力される信号光を受信し、電気信号に変換するフォトダイオード（ＰＤ）である。例えば、光受信素子２２０は、Ｐｉｎ―ＰＤやアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）としてよい。
【００３３】
受信回路２１０は、光受信素子２２０により変換された電気信号（受信信号））を増幅し、例えば光モジュール１０と接続する装置に受信信号を出力する。
【００３４】
また、図３には、シングルモードファイバが付いたＴＯＳＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ＳｕｂＡｓｓｅｍｂｌｙ）１５０及びＲＯＳＡ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ＳｕｂＡｓｓｅｍｂｌｙ）２５０を用いて本実施形態に係る光モジュール１０を構成した場合の例を示す。図３に示されるように、送信部１００の光送信素子１２０とシングルモード信号光抽出部１３０を、ＴＯＳＡ１５０に備えられるＬＤとシングルモードファイバにより構成することとしてよい。そして、受信部２００の光受信素子２２０とシングルモード信号光抽出部２３０を、ＲＯＳＡ２５０に備えられるＰＤとシングルモードファイバにより構成することとしてよい。
【００３５】
図４には、シングルモード信号光抽出部１３０をＴＯＳＡ１５０に備えられるシングルモードファイバ４により構成する場合の一例を示す。図４に示されるように、シングルモード信号光抽出部１３０は、シングルモードファイバ４の一部を巻回した巻回部１３０Ａを有する。巻回部１３０Ａは、例えばシングルモードファイバ４を所定の直径Ｄで複数回巻いて構成することとしてよい。なお、上記のＤは、例えば３〜８ｃｍとしてよい。また、上記の巻回部１３０Ａを設けることにより、光モジュール１０の限られた空間内においても、光送信素子１２０から送信側コネクタ１４０までのシングルモードファイバ４の経路を長くし、また、シングルモードファイバ４の経路を曲げることによりマルチモードの光が除去され易くなる。また、シングルモードファイバ４が付いているＴＯＳＡ１５０を用いることで、光送信素子１２０とシングルモードファイバ４との間の結合損失を低減することができる。
【００３６】
図５には、シングルモード信号光抽出部２３０をＲＯＳＡ２５０に備えられるシングルモードファイバ４により構成する場合の一例を示す。図５に示されるように、シングルモード信号光抽出部２３０は、シングルモードファイバ４の一部を巻回した巻回部２３０Ａを有する。巻回部２３０Ａは、例えばシングルモードファイバ４を所定の直径Ｄで複数回巻いて構成することとしてよい。なお、上記のＤは、例えば３〜８ｃｍとしてよい。また、上記の巻回部２３０Ａを設けることにより、光モジュール１０の限られた空間内においても、受信側コネクタ２４０から光受信素子２２０までのシングルモードファイバ４の経路を長くし、また、シングルモードファイバ４の経路を曲げることによりマルチモードの光が除去され易くなる。また、シングルモードファイバ４が付いているＲＯＳＡ２５０を用いることで、光受信素子２２０とシングルモードファイバ４との間の結合損失を低減することができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態に係る光モジュール１０に備えられる受信部２００（ＲＸ）はシングルモードファイバと結合する光を取りだす機能を有する。この光モジュール１０にマルチモードファイバを接続した場合、入力光及び出力光はシングルモードファイバを接続した場合とほぼ同等のため、モード分散の影響は低減して伝送することができる。なお、マルチモードファイバとシングルモードファイバとの接続損失により伝送距離は決まる。例えば、ＭＭＦ（ＯＭ３）３００ｍの場合、過剰損失はおよそ３ｄＢ程度であった。また、波長１．３ｕｍにおいて伝送速度２５Ｇｂｉｔ／ｓの場合、従来の光モジュール１０でマルチモードファイバにより信号光を伝送すると２０ｍ程度が限界であるが、本実施形態に係る光モジュール１０によれば３００ｍでも伝送可能である。
【００３８】
［第２の実施形態］
次に、図６に基づき、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、光モジュール１０内にシングルモード信号光抽出部１３０，２３０が備えられていたが、第２の実施形態では、光モジュール１０Ａとマルチモードファイバ２とが接続する間にシングルモード信号光抽出部１３０，２３０を設けるようにした点で第１の実施形態と相違する。
【００３９】
図６には、第２の実施形態に係る光伝送システム１Ａの構成図を示す。図６に示されるように、第２の実施形態に係る光伝送システム１Ａでは、第１及び第２の光モジュール１０Ａの送信部が、送信回路１１０、光送信素子１２０、送信側コネクタ１４０を含み構成され、受信部が受信回路２１０、光受信素子２２０、受信側コネクタ２４０を含み構成される。
【００４０】
図６に示されるように、第１の光モジュール１０Ａの送信側コネクタ１４０は、例えばシングルモードファイバにより構成されるシングルモード信号光抽出部１３０と接続し、シングルモード信号光抽出部１３０はコネクタ５と接続する。コネクタ５はマルチモードファイバ２の一端と接続しており、マルチモードファイバ２の他端は第２の光モジュール１０Ａの受信部側に信号を入力するコネクタ５と接続される。
【００４１】
第２の光モジュール１０Ａの受信部側に信号を入力するコネクタ５は、例えばシングルモードファイバにより構成されるシングルモード信号光抽出部２３０と接続し、シングルモード信号光抽出部２３０は第２の光モジュール１０Ａの受信側コネクタ２４０と接続される。
【００４２】
なお、シングルモード信号光抽出部１３０及びシングルモード信号光抽出部２３０は、図４及び図５において示した巻回部１３０Ａ及び２３０Ａをそれぞれ有していてもよい。
【００４３】
また、第２の実施形態においても第１の光モジュール１０Ａと第２の光モジュール１０Ａとの通信経路となるマルチモードファイバ２を伝送する信号はシングルモードとなり、モード分散の影響は低減して伝送することができる。
【００４４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４５】
例えば、上記の実施形態において、シングルモードファイバが付いているＴＯＳＡ１５０及びＲＯＳＡ２５０を用いた例を説明したが、シングルモードファイバが付いていないＴＯＳＡ１５０，ＲＯＳＡ２５０にシングルモードファイバを結合する機構としてもよい。また、上記の実施形態において、データセンタ間の通信を例に説明したが、これに限らずマルチモードファイバを介した光伝送システム全般に適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４６】
１  光伝送システム、２  マルチモードファイバ、１０  光モジュール、１００  送信部、１１０  送信回路、１２０  光送信素子、１３０  シングルモード信号光抽出部、１４０  送信側コネクタ、２００  受信部、２１０  受信回路、２２０  光受信素子、２３０  シングルモード信号光抽出部、２４０  受信側コネクタ。
【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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