(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳＭＦ及びＭＭＦ光通信リンクで使用するのに適した波長分割多重／分離式光トランシーバモジュールを提供する。【解決手段】光トランシーバモジュール１０は、それぞれの光信号は互いに異なる波長を有する、Ｎ個の光源１１と、Ｎ個の光信号１３を受信して、Ｎ個の波長を有する多重化された光信号を出力するＮ対１波長分割多重化装置１４と、多重化された光信号を受信するモード調整装置１５とを備える。【選択図】図１
2016118769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光トランシーバモジュールであって、
Ｎ個の光信号を生成するＮ個（Ｎは２以上の正の整数）の光源であって、それぞれの光信号は互いに異なる波長を有する、Ｎ個の光源と、
前記Ｎ個の光信号を受信して、前記Ｎ個の波長を有する多重化された光信号を出力するＮ対１波長分割光多重化装置（ＷＤＭ装置）と、
前記多重化された光信号を受信するモード調整装置
を備え、
前記モード調整装置は、光通信リンクの光ファイバ内に主として基本光モードが励起されるようにするために、前記多重化された光信号を前記光ファイバの近位端の端面に送り込むように構成される、光トランシーバモジュール。
【請求項２】
前記光源は、シングルモード光源である、請求項１の光トランシーバモジュール。
【請求項３】
前記光ファイバは、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）である、請求項２の光トランシーバモジュール。
【請求項４】
前記光ファイバは、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）である、請求項２の光トランシーバモジュール。
【請求項５】
前記光トランシーバモジュールは、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）と共に使用するのに適合しており、かつ、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）と共に使用するのに適合している、請求項２の光トランシーバモジュール。
【請求項６】
前記モード調整装置はコアを有する光ファイバスタブであり、該コアの最大の直径は前記通信リンクの光ファイバのコアの直径よりも小さい、請求項５の光トランシーバモジュール。
【請求項７】
前記通信リンクの光ファイバが、コアの直径が約５０マイクロメートル（μｍ）のＭＭＦである場合には、前記光ファイバスタブの前記コアの前記最大の直径は、約８マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの範囲内にある、請求項６の光トランシーバモジュール。
【請求項８】
前記モード調整装置は、前記通信リンクの光ファイバの端面に光のスポットを導く勾配屈折率（ＧＲＩＮ）レンズであり、前記スポットの直径は、前記通信リンクの光ファイバのコアの直径よりも小さい、請求項５の光トランシーバモジュール。
【請求項９】
前記通信リンクの光ファイバが、コアの直径が約５０マイクロメートル（μｍ）のＭＭＦである場合には、前記スポットの最大の直径は、約８マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの範囲内にある、請求項８の光トランシーバモジュール。  
【請求項１０】
光トランシーバモジュールであって、
光通信リンクの光ファイバの遠位端から出る、Ｎ個の互いに異なる波長を有するＮ個の光信号を含む多重化された光信号を受信するモード調整装置であって、前記多重化された光信号から該多重化された光信号の基本光モード以外の光モードを除去するように構成されたモード調整装置と、
基本モード以外の光モードが除去された後の前記多重化された光信号を受信して、前記Ｎ個の互いに異なる波長を有するＮ個の光信号を出力する１対Ｎ波長分割光分離装置（ＷＤＤＭ装置）と、
前記Ｎ個の互いに異なる波長を有するＮ個の光信号のそれぞれの光信号を検出してＮ個の個別の電気信号を生成するＮ個の光検出器
を備える光トランシーバモジュール。
【請求項１１】
前記多重化された光信号の前記Ｎ個の光信号は、Ｎ個のそれぞれのシングルモード光源によって生成された光信号である、請求項１０の光トランシーバモジュール。
【請求項１２】
前記光ファイバは、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）である、請求項１１の光トランシーバモジュール。
【請求項１３】
前記モード調整装置は、コアを有する光ファイバスタブであり、該コアの最大の直径は、前記ＭＭＦのコアの直径と同じかそれよりも小さい、請求項１２の光トランシーバモジュール。
【請求項１４】
前記ＭＭＦの前記コアの直径は約５０マイクロメートル（μｍ）であり、前記光ファイバスタブの前記コアの前記最大の直径は、約１４マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲内にある、請求項１３の光トランシーバモジュール。
【請求項１５】
前記光ファイバスタブの前記コアは、前記ＭＭＦに最も近い該スタブの近位端において前記最大の直径を有し、かつ、前記ＭＭＦから最も遠い該スタブの遠位端において最小の直径を有するテーパー状のコアである、請求項１２の光トランシーバモジュール。
【請求項１６】
前記光トランシーバモジュールは、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）と共に使用するのに適合しており、かつ、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）と共に使用するのに適合している、請求項１２の光トランシーバモジュール。
【請求項１７】
前記光ファイバは、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）である、請求項１６の光トランシーバモジュール。
【請求項１８】
前記ＷＤＤＭ装置は、広開口数（ＷＮＡ）ＷＤＤＭ装置である、請求項１７の光トランシーバモジュール。
【請求項１９】
前記モード調整装置はコアを有する光ファイバスタブであり、該コアの最大の直径は前記ＳＭＦのコアの直径よりも大きい、請求項１８の光トランシーバモジュール。
【請求項２０】
前記ＳＭＦの前記コアの直径は約１０マイクロメートル（μｍ）であり、前記光ファイバスタブの前記コアの前記最大の直径は、約１４マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲内にある、請求項１９の光トランシーバモジュール。
【請求項２１】
前記光ファイバスタブの前記コアは、前記ＳＭＦに最も近い該スタブの近位端において前記最大の直径を有し、かつ、前記ＳＭＦから最も遠い該スタブの遠位端において最小の直径を有するテーパー状のコアである、請求項１９の光トランシーバモジュール。
【請求項２２】
光送信機及び光受信機を備える光トランシーバモジュールであって、
前記光送信機は、
複数の光信号を生成する複数の光源であって、該複数の光信号のそれぞれの光信号は互いに異なる波長を有する、複数の光源と、
前記光信号を受信して、複数の前記互いに異なる波長を有する多重化された光信号を出力する波長分割光多重化（ＷＤＭ）装置と、
前記多重化された光信号を受信する第１の光結合システム
を備え、
前記第１の光結合システムは、光通信リンクの光ファイバ内に基本光モードが主に励起されるようにするために、前記多重化された光信号を該光ファイバの近位端の端面に送り込むように構成または適合化されており、
前記光受信機は、
前記光通信リンクの前記光ファイバの遠位端から出る複数の波長を有する多重化された光信号を含む多重化された光信号を受信する第２の光結合システムであって、該多重化された光信号から、該多重化された光信号の基本光モード以外の光モードを除去するように構成された第２の光結合システムと、
基本モード以外の光モードが除去された後の前記多重化された光信号を受信して、それぞれの波長を有する複数の光信号を出力する波長分割光分離装置（ＷＤＤＭ装置）と、
前記それぞれの波長を有するそれぞれの光信号を検出して、複数のそれぞれの電気信号を生成する複数の光検出器
を備えることからなる、光トランシーバモジュール。
【請求項２３】
前記光ファイバは、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）である、請求項２２の光トランシーバモジュール。
【請求項２４】
前記第１の光結合システムは、コアを有する光ファイバスタブであり、該コアの最大の直径は前記ＭＭＦのコアの直径よりも小さい、請求項２３の光トランシーバモジュール。
【請求項２５】
前記ＭＭＦのコアの直径は約５０マイクロメートル（μｍ）であり、前記光ファイバスタブの前記コアの前記最大の直径は、約８マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの範囲内にある、請求項２４の光トランシーバモジュール。
【請求項２６】
前記第１の光結合システムは、前記ＭＭＦの端面に光のスポットを導く勾配屈折率（ＧＲＩＮ）レンズであり、前記スポットの直径は、前記ＭＭＦのコアの直径よりも小さい、請求項２３の光トランシーバモジュール。
【請求項２７】
前記ＭＭＦのコアの直径が約５０マイクロメートル（μｍ）である場合には、前記スポットの最大の直径は、約８マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの範囲内にある、請求項２５の光トランシーバモジュール。
【請求項２８】
前記光トランシーバモジュールは、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）と共に使用するのに適合しており、かつ、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）と共に使用するのに適合している、請求項２２の光トランシーバモジュール。
【請求項２９】
前記光通信リンクの光ファイバは、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）である、請求項２２の光トランシーバモジュール。
【請求項３０】
前記第２の光結合システムはコアを有する光ファイバスタブであり、該コアの最大の直径は前記ＳＭＦのコアの直径よりも大きい、請求項２９の光トランシーバモジュール。
【請求項３１】
前記光ファイバスタブの前記コアは、前記ＳＭＦに最も近い該スタブの近位端において前記最大の直径を有し、かつ、前記ＳＭＦから最も遠い該スタブの遠位端において最小の直径を有するテーパー状のコアである、請求項３０の光トランシーバモジュール。
【請求項３２】
前記光通信リンクの光ファイバは、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）である、請求項２２の光トランシーバモジュール。
【請求項３３】
前記第２の光結合システムは、コアを有する光ファイバスタブであり、該コアの最大の直径は前記ＳＭＦのコアの直径よりも小さい、請求項３２の光トランシーバモジュール。
【請求項３４】
前記光ファイバスタブの前記コアは、前記ＭＭＦに最も近い該スタブの近位端において前記最大の直径を有し、かつ、前記ＭＭＦから最も遠い該スタブの遠位端において最小の直径を有するテーパー状のコアである、請求項３３の光トランシーバモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバネットワークに関連し、より具体的には、マルチモード光ファイバリンクの帯域幅を大きくする光トランシーバモジュール、光リンク、及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
光通信ネットワークでは、光ファイバを介して光信号を送受信するために光トランシーバモジュール（光送受信モジュール）が使用される。光トランシーバモジュールは、送信機側と受信機側を有している。送信機側では、レーザー光源が、変調されたレーザー光を生成し、及び、光結合システムが、該変調されたレーザー光を受け取って、該光を光ファイバの端部に光学的に結合（または該光を結像）する。レーザー光源は、典型的には、特定の波長または波長範囲の光を生成するレーザーダイオード（半導体レーザー）もしくは発光ダイオード（ＬＥＤ）である。送信機側の駆動回路は、該レーザーダイオードもしくはＬＥＤを変調する電気駆動信号を出力する。光結合システムは、典型的には、１または複数の反射要素及び／または屈折要素及び／または回折要素を備えている。受信機側では、光ファイバの端部から出た光信号は、トランシーバモジュールの光結合システムによってフォトダイオードに光学的に結合される。該フォトダイオードは該光信号を電気信号に変換する。受信機側の受信回路は、該電気信号を処理してデータを回復ないし再現する。送信機側は、１つまたは２以上のレーザーダイオードもしくはＬＥＤを備えることができ、受信機側は、１つまたは２以上のフォトダイオードを備えることができる。
【０００３】
いくつかの高速光トランシーバモジュールは、通信チャンネルの帯域幅を広げるために波長分割多重（ＷＤＭ）を使用する。ＷＤＭ光トランシーバモジュールでは、複数の光源によって複数のそれぞれの（たとえば互いに異なる）波長の光が生成され、該光は、波長分割多重されて同じ光ファイバの端部に入る。かかる光トランシーバモジュールは、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ。単一モードファイバともいう）だけに適合する（ないし該ＳＭＦだけと互換性がある）シングルモード光トランシーバモジュール、または、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ。多モードファイバともいう）だけに適合する（ないし該ＭＭＦだけと互換性がある）マルチモード光トランシーバモジュールとして設計されている。
【０００４】
シングルモード光トランシーバモジュールは、より長いリンク距離を提供するが、その場合、一般に、光信号をＳＭＦ内に送り込む（すなわち結合する）のに必要なより厳しい製造公差に起因してモジュールコストがより高くなる。ＳＭＦのコアの直径は、ＭＭＦのコアの直径よりもはるかに小さいために、シングルモード光トランシーバモジュールの場合には製造公差がより厳しくなる。ＳＭＦのコアの直径は、一般に、約８マイクロメートル〜約１０．５マイクロメートルの範囲内にあり、ＭＭＦのコアの直径は、一般に、約５０マイクロメートル〜約６２．６マイクロメートルの範囲内にある。ＭＭＦのコアの直径がより大きいために、マルチモード光トランシーバモジュールの製造公差をシングルモード光トランシーバモジュールよりもはるかに緩和することができる。しかしながら、ＭＭＦに対するマルチモードソースの動作に固有の帯域幅制限のために、マルチモード光トランシーバモジュールは、シングルモード光トランシーバモジュールと同じリンク距離性能を達成することはできない。これらの理由により、シングルモード光トランシーバモジュールは、主に比較的長い（６００メートルを超える長さの）光リンクに設けられ、一方、マルチモード光トランシーバモジュールは、主に、長さが６００メートル以下の光リンクのデータセンターに設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】（補充可能性あり）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
データセンターは、１０ギガビット／秒（Gb/s）〜４０ギガビット／秒以上の相互接続速度で（データを）伝送するので、データセンターのオペレータは、新しいＳＭＦを引き込むことに関連するコストに起因して、既存のＭＭＦインフラを維持することを強く望んでいる。したがって、既存のＭＭＦインフラを使用できるようにしつつリンク帯域幅を大きくすることもできるアプローチが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、帯域幅を広くしかつリンク長（リンク長さ）を長くするために、モード条件と組み合わせて波長分割多重を使用する光トランシーバモジュールに関連する。１つの例示的な実施形態によれば、光トランシーバモジュールは、Ｎ個の光源、Ｎ対１波長分割多重化装置（N-to-1 wavelength division multiplexer：Ｎ対１ＷＤＭ装置。波長分割多重化装置は合波器または波長分割マルチプレクサともいう）、及び、モード調整装置（またはモード調整デバイス。モード調整装置／デバイスはモードコンディショニング装置／デバイスともいう。以下同じ）を備える。ここで、Ｎは、２以上の正の整数である。該Ｎ個の光源は、互いに異なる（Ｎ個の）波長を有するＮ個の光信号を生成する。該Ｎ対１ＷＤＭ装置は、該Ｎ個の光信号を（入力として）受けて、該Ｎ個の波長を有する多重化された光信号を出力する。モード調整装置は、該多重化された光信号を受信し、及び、光通信リンクの光ファイバ内に主に基本光モードを励起する（たとえば、光通信リンク内で励起される光のモードの大部分が基本光モードとなるようにする）ために、該光ファイバの近位端の端面に該多重化された光信号を送り込む（すなわち結合する）ように構成されている。
【０００８】
別の例示的な実施形態によれば、光トランシーバモジュールは、モード調整（モードコンディショニング）装置、１対Ｎ波長分割光分離装置（1-to-N wavelength division optical demultiplexer：１対Ｎ ＷＤＤＭ装置。波長分割光分離装置は光分波器または波長分割光デマルチプレクサともいう）、及び、Ｎ個の光検出器を備える。該モード調整装置は、光通信リンクの光ファイバの遠位端から出た互いに異なるＮ個の波長を有するＮ個の光信号を含む多重化された光信号を受信する。該モード調整装置は、該多重化された光信号から、該多重化された光信号の基本光モード以外の光モードを（フィルタリングして）除去するように構成されている。該１対Ｎ ＷＤＤＭ装置は、フィルタリングされた後の多重化された光信号を（入力として）受けて、該Ｎ個の個別の波長を有するＮ個の光信号（それぞれの光信号がそれぞれの波長を有する）を出力する。該Ｎ個の光検出器は、該Ｎ個の異なる個別の波長を有する該Ｎ個の光信号（該Ｎ個の光信号のそれぞれが互いに異なる波長を有し、該Ｎ個の光信号全体がＮ個の波長を有する）のそれぞれの光信号を検出して、Ｎ個の個別の電気信号を生成する。
【０００９】
別の例示的な実施形態によれば、光トランシーバモジュールは、光送信機と光受信機を備える。該光送信機は、複数の光源、１つのＷＤＭ装置、及び、第１の光結合システムを備える。該複数の光源は、それぞれが互いに異なる波長を有する複数の光信号を生成する。該ＷＤＭ装置は、該光信号を（入力として）受けて、該複数の波長を有する多重化された光信号を出力する。該第１の光結合システムは、該多重化された光信号を受信する。該第１の光結合システムは、光通信リンクの光ファイバ内に主に基本光モードを励起するために（たとえば、光通信リンク内で励起される光のモードの大部分が基本光モードとなるようにするために）、該光ファイバの近位端の端面に該多重化された光信号を送り込む（すなわち結合する）ように構成または適合化されている。該光受信機は、第２の光結合システム、１つのＷＤＤＭ装置、及び、複数の光検出器を備える。該第２の光結合システムは、光通信リンクの光ファイバの遠位端から出た複数の波長を有する多重化された光信号を受信する。該第２の光結合システムは、該多重化された光信号から、該多重化された光信号の基本光モード以外の光モードを（たとえばフィルタリングして）除去するように構成されている。該ＷＤＤＭ装置は、フィルタリングされた後の多重化された光信号を（入力として）受けて、それぞれの光信号がそれぞれの（個別の）波長を有する複数の光信号を出力する。該光検出器は、該それぞれの波長を有するそれぞれの光信号を検出して、複数の個別の電気信号を生成する。
【００１０】
本発明の上記の及び他の特徴及び利点は、下記の説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的な１実施形態による、光通信リンクのＭＭＦの近位端及び遠位端に接続された第１及び第２の光トランシーバモジュールのブロック図を示す。
【図２】図１に示されている第１の光トランシーバモジュールのモード調整装置の斜視図ないし透視図であり、該モード調整装置は、該第１の光トランシーバモジュールの光ＷＤＭＭＵＸの出力ポートに近位端で（インターフェースによって）接続されると共に、ＭＭＦの近位端に第２の端部で（インターフェースによって）接続されている。
【図３】図１及び図２に示されているＭＭＦの側平面図であり、該ＭＭＦの端面が、図１に示されている第２の光トランシーバモジュールのモード調整装置の端面に接触ないし隣接している。
【図４】ＳＭＦの側平面図であり、該ＳＭＦの端面が、図１に示されている第２の光トランシーバモジュールのモード調整装置の端面に接触ないし隣接している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書に記載されている例示的または典型的な実施形態によれば、ＳＭＦ及びＭＭＦ光通信リンクで使用するのに適した波長分割多重／分離式光トランシーバモジュールが提供される。該光トランシーバモジュールを、ＭＭＦ光通信リンクで使用すると、該リンクの長さ及び帯域幅を大幅に大きくすることができる。該光トランシーバモジュールを既存のＭＭＦインフラを含むＭＭＦリンクにおいて有利に使用して、より帯域幅が大きな新たなファイバを引き込むことに関連するコストを回避しつつ、該ＭＭＦリンクの帯域幅を大きくすることができる。以下、該光トランシーバモジュール、及び該光トランシーバモジュールが使用されるＭＭＦ光通信リンクの例示的な実施形態を図１〜図４を参照して説明する。それらの図面において、同じ参照番号は同様の部品もしくは要素もしくは特徴を示している。
【００１３】
図１は、ＭＭＦ３０の近位端３１、遠位端３２にそれぞれ接続された第１の光トランシーバモジュール１０、第２の光トランシーバモジュール２０を有するＭＭＦ光通信リンク１を示している（近位端３１、遠位端３２は、それぞれ、第１の光トランシーバモジュール１０から見て近い方の端部、遠い方の端部である）。説明を容易にするために、図１には、第１の光トランシーバモジュール１０の送信機側、及び第２の光トランシーバモジュール２０の受信機側だけが示されている。第１の光トランシーバモジュール１０もまた、典型的には、図１に示されている光トランシーバモジュール２０の受信機側と類似かまたは同じ受信機側を備えている。同様に、第２の光トランシーバモジュール２０もまた、典型的には、図１に示されている光トランシーバモジュール１０の送信機側と類似かまたは同じ送信機側を備えている。光トランシーバモジュール１０及び２０はまた、モジュール用筐体をそれぞれ有しているが、説明を容易にするためにそれらの筐体は図示されていない。
【００１４】
例示的な１実施形態によれば、光トランシーバモジュール１０は、Ｎ個の個別の波長を有するＮ個の光信号を放出するＮ個のシングルモード光源（単一モード光源ともいう。たとえば、レーザーダイオードやＬＥＤ）１１を有するＷＤＭ光トランシーバモジュールであり、ここで、Ｎは２以上の正の整数である（たとえば、Ｎ個の該光源の各々が光信号を放出し、それぞれの光信号がそれぞれの波長を有し、Ｎ個の該光源全体でＮ個の波長を有するＮ個の光信号が放出される）。ＷＤＭ光トランシーバモジュール１０のＷＤＭ能力は、複数の波長を用いて、複数のデータ信号をＭＭＦリンク１を介して同時に伝送することによってＭＭＦリンク１の帯域幅を大きくする。光トランシーバモジュール１０は、Ｎ個のそれぞれの光源１１を駆動してそれらの光源にＮ個の光信号１３を放出させるためのＮ個の光源駆動回路１２と、それらＮ個の光源１１によって放出されたＮ個の光信号１３をＮ個の波長を有する１つの光信号１４に光学的に多重化するためのＮ対１光多重化装置（ＭＵＸ）１４と、ＭＭＦ３０の近位端３１の端面３１ａへの該光信号１４の制御された送り込み（制御された送り込み：controlled launch。制御された打込みまたは制御された結合ともいう。以下同じ）を提供する（または、該光信号１４をＭＭＦ３０の近位端３１の端面３１ａに制御可能に送り込む）モード調整装置１５を備えている。
【００１５】
モード調整装置１５は、本質的に、MUX１４の出力からの光をＭＭＦ３０の近位端３１の端面３１ａに光学的に結合する光結合システムである。しかしながら、該光結合システムは、反射光学要素及び／または屈折光学要素及び／または回折光学要素などの追加の構成要素を備えることができることに留意されたい。モード調整装置１５は、該ＭＭＦの基本モードだけを励起する（光の）制御された送り込み（すなわち制御された結合）を提供するように構成されている。基本モードだけを励起することによって、ＭＭＦ内のモード分散が低減または除去される。モード分散を低減もしくは除去して、データレートがより高い光信号をＭＭＦ３０で伝送できるようにすることによって、ＭＭＦ３０の帯域幅が大きくなる。さらに、モード分散を低減もしくは除去することによって、リンク長を長くすることが可能になる。
【００１６】
モード調整装置１５から端面３１ａ中へと結合される光信号が、ＭＭＦ３０内に基本モードだけを励起するようにするために、モード調整装置１５を、たとえば、ＭＭＦ３０の端面３１ａに対して位置決めされた勾配屈折率（ＧＲＩＮ：gradient refractive index）レンズもしくは光ファイバスタブ（optical fiber stub）とすることができる。図２は、例示的な１実施形態にしたがうモード調整装置１５の斜視図であり、ここでは、モード調整装置１５は光ファイバスタブである。光ファイバスタブ１５の近位端１５ａは、光ＭＵＸ１４の出力ポート１４ａに接続されている。出力ポート１４ａの直径は、典型的には、約９マイクロメートル（μｍ）である。光ファイバスタブ１５の遠位端１５ｂは、ＭＭＦ３０の近位端３１に接続されている。ファイバスタブ１５の直径は、ＭＵＸ１４の出力ポート１４ａの直径よりも大きく、ＭＭＦ３０の直径よりは小さい。ＭＵＸ１４の出力ポート１４ａ、ファイバスタブ１５、及びＭＭＦ３０は、共通の光軸１６に沿って（該光軸方向に）整列している。ファイバスタブ１５は、ＭＵＸ１４の出力ポート１４ａから受け取った光を該ＭＭＦの中心領域に結合し、この結果、該光の基本モードだけがＭＭＦ３０内に励起されることになる。上記したように、ＭＭＦ３０内で基本モードだけを励起させることによってモード分散が低減もしくは除去されるが、このことは、リンク帯域幅の増大及びリンク長の増大という利益をもたらす。
【００１７】
モード分散装置１５によって提供される端面３１ａ内への（光の）制御された送り込みは、非常に高い光結合効率をもたらす。さらに、基本モード（ＬＰ０１）以外の全てのモードは、モード調整装置１５によって実質的に（たとえばフィルタリングされて）除去される。たとえば、コアの直径が５０マイクロメートルであるリンクＭＭＦにモードフィールド径（ＭＦＤ：mode field diameter）が約１４マイクロメートルのモード調整装置１５を設けることによって、ほぼ理想的な光結合効率が達成される。モード調整装置１５は、約８マイクロメートル〜約２５マイクロメートルのＭＦＤの範囲にわたって比較的高い光結合効率をもたらす一方で、より高次のモード（ＬＰ０２〜ＬＰ０５）に対しては依然として比較的低い光結合効率を提供する。端面３１ａ上の該ＭＦＤの（直径を有する）スポットに光を集束させる（すなわち光の該スポットを生じるように光を導く）ＧＲＩＮレンズを使用するか、または、該ＭＦＤの（直径を有する）コアを有するファイバスタブを使用することによって、所望のＭＦＤを達成することができる。
【００１８】
第２の光トランシーバモジュール２０は、波長分割分離（ＷＤＤＭ）光トランシーバモジュールである。ＷＤＤＭ光トランシーバモジュール２０は、ＭＭＦ３０の遠位端３２の端面３２ａから出た光信号を受信するモード調整装置２１を備えている。モード調整装置２１は、端面３２ａから出た光信号の高次のモードを（たとえばフィルタリングして）除去し、フィルタリング後の（すなわちフィルタリングによって除去されずに通された）光信号２２を１対Ｎ広開口数（ＷＮＡ：Wide Numerical Aperture）光分離装置（ＤｅＭＵＸ）２３に送る（広開口数光分離装置は高開口数光分離装置ともいい、光分離装置は光デマルチプレクサともいう）。典型的には、ＭＭＦ３０の近位端３１と遠位端３２は、それぞれ、光トランシーバモジュール１０、２０のそれぞれの光ポートにそれぞれの光コネクタ（不図示）よって接続されている。該光コネクタと光トランシーバモジュール１０の光ポートとの間に位置合わせ不良があると、端面３１ａは、モード調整装置１５に正確に整列しないだろう。この位置合わせ不良によって、基本モード以外のモードが励起されるオフセット送り込み（オフセット送り込み：offset launch。オフセットローンチまたはオフセット結合ともいう）状態が生じうる。モード調整装置２１は、基本モード以外のモードを（たとえばフィルタリングして）除去するように設計ないし構成されている。
【００１９】
モード調整装置２１は、本質的に、ＭＭＦ３０の遠位端３２の端面３２ａからの光をＷＮＡ ＤｅＭＵＸ２３の入力に光学的に結合する光結合システムである。しかしながら、該光結合システムは、反射光学要素及び／または屈折光学要素及び／または回折光学要素などの追加の構成要素を備えることができることに留意されたい。
【００２０】
フィルタリング後の（すなわちフィルタリングによって除去されずに通された）光信号２２は、ＷＮＡ ＤｅＭＵＸ２３によって、それぞれの光信号がそれぞれの光波長を有するＮ個の光信号２４に分離される（Ｎ個の光信号２４のそれぞれの光信号がそれぞれの波長を有し、光信号２４全体としてＮ個の波長を有する）。本明細書における説明に照らして当業者には理解されるように、ＤｅＭＵＸ２３は、光信号２２をＮ個の光信号２４に分離して、該Ｎ個の光信号２４をＮ個の個別の光検出器２５に向けて送る光学要素（光学素子）を備えている。光検出器２５は、典型的には、フォトダイオードまたはＰ−真性−Ｎダイオード（ＰＩＮダイオード）である。光検出器２５は、受信したＮ個の光信号に基づいてＮ個のそれぞれの（すなわち個別の）電気信号を生成する（光検出器２５の各々が電気信号をそれぞれ生成し、Ｎ個の光検出器２５全体でＮ個の電気信号が生成される）。典型的には、光トランシーバモジュール２０の受信機側は、それらのそれぞれの電気信号を増幅するＮ個の増幅回路２６を備えている。該増幅回路を、たとえば、種々のタイプの光トランシーバモジュールにおいてＰＩＮフォトダイオードと共によく使用されるタイプの制限増幅回路（limiting amplifier circuit。たとえば振幅制限増幅回路）とすることができる。
【００２１】
ＷＮＡ ＤｅＭＵＸを使用することの利点の１つは、開口数が広い（すなわち大きい）ために、モード調整装置２１によって通された全てのモードが、光検出器２５に効率的に結合するのが確保されることである。ＭＭＦ３０が一時的な機械的摂動にさらされる場合には、光結合のばらつきによって、受け取った電力に変動が生じうる。
【００２２】
光ＭＵＸ１４及びＷＮＡ ＤｅＭＵＸ２３として使用するのに適した光波長分割ＭＵＸ及びＤｅＭＵＸは、当産業界において入手可能である。そこで、簡略にするために、波長分割多重及び分離処理を実行するＭＵＸ１４及びＷＮＡ ＤｅＭＵＸ２３の光学要素の詳細な説明は本明細書では省略する。また、モード調整装置１５、２１は単一の構成要素として示されているが、それらを、ＭＵＸ１４、ＷＮＡ ＤｅＭＵＸ２３などのトランシーバモジュール１０、２０の他の構成要素にそれぞれ組み込むこともできる。代替的には、モード調整装置１５及び２１を、ＭＭＦ３０を保持するケーブルに組み込むことができ、または、ＭＭＦ３０の端部３１、３２をトランシーバモジュール１０、２０にそれぞれ接続するために使用される（不図示の）コネクタに組み込むことができる。
【００２３】
図３は、図１及び図２に示されているＭＭＦ３０の側平面図であり、ＭＭＦ３０の端面３２ａが、モード調整装置２１の端面２１ａに当接している。この例示的な実施形態によれば、モード調整装置２１は、端面２１ａにおいて直径が最大で反対側の端面２１ｃにおいて直径が最小になるように直径が漸減するテーパー状のコア（先細になったコア）２１ｂを有する光ファイバスタブである。ＭＭＦ３０のコア３０ａの直径はコア２１ｂの最大の直径よりも大きく、コア３０ａとコア２１ｂは、共通の光軸１６に沿って同軸上に（たとえば互いの軸が共通の軸となるように）整列している。典型的には、ＭＭＦ３０の直径は、約５０マイクロメートル〜約６２．５マイクロメートルの範囲内にある。コア２１ｂは、ＭＭＦ３０との境界部において、約１４マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲内の最大の直径を有する。ＭＭＦ３０のコア３０ａの直径よりもわずかに小さい直径を有するコア２１ｂをファイバスタブ２１に設けることによって、及び、コア３０ａと２１ｂを同軸上に整列させることによって、コア３０ａからコア２１ｂに結合される光の光結合効率が比較的高くなるが、コア２１ｂに結合される光の大部分は基本モードである。コア２１ｂがテーパー状であるために、さらに、端面２１ｃから出る光が基本モードの光だけになるように他のモード群が（フィルタリングされて）除去される。
【００２４】
光トランシーバモジュール１０及び２０をＳＭＦ及びＭＭＦ光リンクで使用できるようにするそれらの光トランシーバモジュールの多用途性が図４によって明らかにされている。図４は、ＳＭＦ４０の側平面図であり、該ＳＭＦの端面４０ａは、図３に示されている光ファイバスタブ２１の端面２１ａに当接している。ＳＭＦ４０のコア４０ｂの直径はコア２１ｂの最大の直径（最大直径）よりもわずかに小さく、コア４０ｂとコア２１ｂは、共通の光軸１６に沿って同軸上に（たとえば互いの軸が共通の軸となるように）整列している。典型的には、ＳＭＦ４０の直径は約１０マイクロメートルである。スタブ２１のコア２１ｂの直径がＳＭＦ４０のコア４０ｂの直径よりもわずかに大きく（約１４マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲内にある）、かつ、コア４０ｂとコア２１ｂが同軸上に整列しているために、コア４０ｂからの実質的に全ての光がコア２１ｂ中へと結合し、該光のほぼ全てが基本モードである。この場合も、コア２１ｂがテーパー状であるために、さらに、端面２１ｃから出る光が基本モードの光だけになるように他のモード群が（フィルタリングされて）除去される。
【００２５】
例示的な実施形態についての上記説明から明らかなように、光トランシーバモジュール１０及び２０の構成は、
（１）複数のシングルモード光源と波長分割多重を用いて、（複数の光データ信号の各々が）それぞれの波長を有する複数の光データ信号をＭＭＦで同時に伝送できるようにし、
（２）ＭＭＦ光リンクの送信端においてモード調整装置を使用して、放出された光の基本モードだけを励起し、これによって、モード分散を防止するかまたは少なくとも低減し、及び、
（３）該ＭＭＦ光リンクの受信端においてモード調整装置を使用して、より高次のモードを（フィルタリングして）除去し、及び、ＷＮＡ ＤｅＭＵＸを用いて、光検出器へのフィルタリング後の光の均一な光結合を確実にし、これによって、受信された信号の電力変動の発生を防止または低減する
ことによって該ＭＭＦ光リンクの帯域幅及び長さを増加させることができる。これらの特徴のうちの１つ以上を使用することによって利点を得ることができるので、これらの特徴の全てを使用する必要はないが、これらの特徴の全てを使用することによって、ＭＭＦリンクの帯域幅及び長さを増加させるための非常に有効なソリューションが提供される。
【００２６】
モード調整装置１５は、ＭＭＦの基本モードだけを励起する制御された送り込みを実行するように設計されているが、ＭＭＦ３０の端面３１ａとモード調整装置１５の出力ファセット（出力面）との意図されていない位置合わせ不良によって、ＭＭＦ３０のいくつかのより高次のモードが意図せず励起されうることに留意されたい。したがって、モード調整装置１５は基本モードを支配的に励起する（すなわち、基本モード以外のモードをほとんど励起しない）一方で、それには及ばないもののより高次の他のモードが励起される可能性がある。同様に、モード調整装置２１は、基本モード以外の全てのモードを（たとえばフィルタリングによって）除去するように設計されているが、１以上の他のモードの少量のエネルギーが除去されない可能性がある。換言すれば、モード調整装置２１は、基本モード以外の全てのモードまたは基本モード以外のほぼ全てのモードを（たとえばフィルタリングして）除去する。本明細書において、適切なモード調整装置の例として光ファイバスタブ及びＧＲＩＮレンズを挙げたが、同じ機能を果たす他のモード調整装置を同じ目的のために使用できることにも留意されたい。
【００２７】
本明細書で使用されている「光トランシーバモジュール」という用語は、（１）送信機能を有するが受信機能を有しない光送信機モジュール、（２）受信機能を有するが送信機能を有しない光受信機モジュール、及び（３）送信機能と受信機能の両方を有する光送信機／受信機モジュールを意味することが意図されている。したがって、図１に示されている光トランシーバモジュール１０は、受信機構成要素２１、２３、２５、２６を備えている場合もあれば備えていない場合もあり、図１に示されている光トランシーバモジュール２０は、送信機構成要素１１、１２、１４、１５を備えている場合もあれば備えていない場合もある。
【００２８】
本発明の原理及び概念を明らかにするために、本発明はいくつかの例示的な実施形態に関して説明されていることに留意されたい。たとえば、図１に示されている例示的な実施形態は、光トランシーバモジュール１０及び２０が構成要素の特定の配列を有するものとして示されているが、トランシーバモジュール１０及び２０は、構成要素または特徴の他の配列または構成を有することができ、及び、図示されている構成要素以外の構成要素（たとえば、モジュール用筐体、光路を指定または折り曲げるための光学素子、光源１２によって放出された光の光強度をモニタするためのモニタ用フォトダイオード及び光学系、モジュール１０及び２０の動作を制御するためのコントローラチップ、光検出器２５によって生成された電気信号をデコード（復号）するための受信機チップ、検出器２５によって生成された電気信号をフィルタリングするためのフィルタ回路、クロック及びデータ再生（ＣＤＲ：clock and data recovery）回路、均等化（equalization）回路など）を有することができる。本明細書における説明に照らして当業者には理解されるように、本発明は、それらの例示的な実施形態には限定されない。当業者には、本明細書で説明されている実施形態に対して、本発明の範囲内で多くの変更を施すことができることが理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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