(57)【要約】  マルチモード光ファイバに沿ってＮ個の光信号を伝送する方法であって、Ｎ個の信号それぞれは、Ｎ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）を含み、Ｎ個の伝搬光信号のそれぞれの一部は、データ伝送ネットワークの受信端においてサンプリングされる、方法。データ伝送ネットワークの受信端において、重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）に対応する透過行列Ｔ及び特殊ユニタリ行列群ＳＵ（Ｎ）から、Ｎ２−１個の異なる測定条件を引き出し、上記サンプリングされた信号からＮ２−１個の測定値を抽出する。抽出されたＮ２−１個の測定値は、以下の行列方程式：【数１】2016500492.tif 000016を解くために使用され、ここでΛは生成されたＳＵ（Ｎ）行列を表し、τは抽出された測定値を表し、｜Ｖ＞はデータ伝送ネットワークの受信端におけるＮ個の光信号に対応する出力行列の主要状態固有ベクトルを表す。
2016500492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモード光ファイバに沿った集合的な伝送のためのＮ個の光伝送モードを重畳する方法でにおいて、
Ｎ＞１であり、
それぞれがＮ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）を含むＮ個の光信号を起動し、マルチモード光ファイバを備えるデータ伝送ネットワークに亘って伝搬させるステップ；
前記Ｎ個の伝搬光信号のそれぞれの一部を、前記データ伝送ネットワークの受信端において光学的にサンプリングするステップ；
前記Ｎ個の伝搬光信号の前記Ｎ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）を、Ｎ個の光検出チャネルに分割するステップ；
前記データ伝送ネットワークの前記受信端において、前記重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）に対応する透過行列Ｔ及び特殊ユニタリ行列群ＳＵ（Ｎ）からＮ２−１個の異なる測定条件を引き出すステップ；
前記Ｎ２−１個の異なる測定条件に対応するＮ２−１個の測定値を前記サンプリングされた信号から抽出するステップ；
前記抽出されたＮ２−１個の測定値を、以下の行列方程式：
【数１】
2016500492.tif 000014
を解くために使用するステップであって、式中、Λは生成されたＳＵ（Ｎ）行列を表し、τは前記抽出された測定値を表し、｜Ｖ＞は前記データ伝送ネットワークの前記受信端における前記Ｎ個の伝搬光信号に対応する出力行列の主要状態固有ベクトルを表す、ステップ；
前記出力行列を転置し、前記転置された出力行列の前記固有ベクトルから主要状態起動条件を生成するステップ；および
前記Ｎ個の光信号のそれぞれの前記Ｎ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）の位相及び振幅を、前記主要状態起動条件に従って制御して、前記Ｎ個の光信号のそれぞれにおいて主要状態を形成する、ステップ
を有してなる方法。
【請求項２】
前記Ｎ２−１個の測定値を、前記サンプリングされた信号から周期的に抽出する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記Ｎ２−１個の測定値を、前記サンプリングされた信号の検出された状態に応じて、前記サンプリングされた信号から抽出する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記Ｎ２−１個の異なる測定条件は、前記Ｎ個の光信号のうちの選択された信号の中の共通伝送モード間の伝搬遅延差の測定値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
Ｎ＝２の場合、前記生成された行列ＳＵ（Ｎ）はパウリのスピン行列を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
Ｎ＝３の場合、前記Ｎ個の光信号は、第１の信号Ｎ１、第２の信号Ｎ２、及び第３の信号Ｎ３を含み、
前記生成された行列ＳＵ（Ｎ）は以下のゲルマン行列：
【数２】
2016500492.tif 000015
を含み、ここで：
ｓ１２は信号Ｎ１及び信号Ｎ２の中の共通伝送モード間の伝搬遅延差を表し；
ｓ１３は信号Ｎ１及び信号Ｎ３の中の共通伝送モード間の伝搬遅延差を表し；
ｓ２３は信号Ｎ２及び信号Ｎ３の中の共通伝送モード間の伝搬遅延差を表し；
ｓ１２３は、信号Ｎ１、信号Ｎ２、及び信号Ｎ３の中の共通伝送モード間の伝搬遅延差を表す、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
Ｎ＝４以上の場合、前記Ｔは、前記Ｎ２−１個の異なる測定条件を含むように拡大される、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）は、偏波モード、空間モード又はこれらの組合せを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記Ｎ個の光信号のそれぞれの中の前記Ｎ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）は、前記Ｎ個の光信号のうちの任意の選択された１つの中の前記偏波モード、空間モード又はこれらの組合せが他の前記光信号の伝送モードと同一となるように、複数の伝送モードの共通のセットを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
Ｎ＝３であり、
前記Ｎ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）は、ＬＰ１１、ＬＰ０１、ＬＰ０２の空間モードを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１２年１２月１０日出願の米国仮特許出願第６１／７３５４７７号（ＣＯＲ２３９５４ＭＡ）、２０１３年２月２日出願の米国仮特許出願第６１／７６００４０号（ＣＯＲ２３９５４Ｍ２）の優先権を主張し、米国特許法第１２０条の下で、２０１３年３月１４日出願の米国特許出願第１３／８０３８７２号の優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
単一モード光ファイバの一般用途は、その限られた情報容量のために、長距離用途及び他の用途に制限されているものとして認識されている。伝送容量を増加させるためにマルチモードファイバが導入されているが、単芯又は異なる多重コアで複数の光学モードを伝送するこれらのマルチチャネルファイバは、モード結合効果に起因するチャネルクロストークを受ける。例えば、光ファイバ又はファイババンドルが、配備された状態において曲げ又はねじれを受けた際に、マルチモードファイバにおいてモード結合が発生することがある。
【背景技術】
【０００３】
上述のモード結合から発生するチャネルクロストークに対処するために、デジタル信号処理技法が開発されてきた。このデジタル信号処理の１つのタイプは、一般にコヒーレント多重入出力（ＭＩＭＯ）デジタル信号処理（ＤＳＰ）と呼ばれる。ＭＩＭＯ  ＤＳＰは、広く提案され実証されてきたが、伝送長の増加に伴い必要なエラー訂正方式が次第に複雑化する、相当な伝送長のシステムに配備することは困難であることが判明したため、ＭＩＭＯ  ＤＳＰはかなりの程度まで制限されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ファイバに複屈折が存在するため、偏波モード分散（ＰＭＤ）がデータ伝送ネットワークのマルチモード光ファイバで発生することがある。この複屈折はファイバ長に沿ってランダムに変化し、繊維応力及び繊維形状から生じる非対称性に由来する。様々なＰＭＤの兆候が存在する。周波数領域では、固定された入力偏波の場合、出力偏波の周波数に変化がある場合がある。時間領域では、ファイバを横断するパルスの平均時間遅延に差異が生じる場合がある。本発明者らは、係る差異が入力パルスの偏波の関数であること、並びにこれらの２つの現象、つまりＰＭＤ及び入力パルスの偏波が密接に関連していることを認識している。
【０００５】
本開示の主題によると、特殊ユニタリ（ＳＵ（Ｎ））群理論を用いて、Ｎ個の空間モードつまり偏波モードを重畳させ、ファイバ内にＮ個の直交主要状態を形成するための形式を作成する。これらの主要状態は、光通信リンクで発生するモード結合の有害影響を克服するための手段となる。以下で詳細に説明するように、この主要状態の形式は、Ｎ＝２の時にジョーンズマトリクス固有解析に帰着する。特定の実施形態では、ＬＰ１１空間モード群の４つの偏波モードのうちのいくつか又は全てを用いて、主要状態を確立する。また、本開示の主題は、本開示の概念に従って構築されたファイバリンクのモード構成要素を多重化する及び逆多重化するための方法及びシステム構成要素も扱う。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本開示の特定の実施形態の以下の発明を実施するための形態は、以下の図面と併せて読むことで最もよく理解できる。図面中、類似した構造は類似した参照番号で示される。
【図１】本開示の概念に従って実装され得る３主要状態システムの概略図
【図２】図１の３主要状態システムが、本開示の概念に従ってＮ主要状態システムまで拡大できる方法の概略図
【発明を実施するための形態】
【０００７】
ファイバに複屈折が存在するため、偏波モード分散（ＰＭＤ）がデータ伝送ネットワークのマルチモード光ファイバで発生することがある。この複屈折はファイバ長に沿ってランダムに変化し、繊維応力及び繊維形状から生じる非対称性に由来する。様々なＰＭＤの兆候が存在する。周波数領域では、固定された入力偏波の場合、出力偏波の周波数に変化がある場合がある。時間領域では、ファイバを横断するパルスの平均時間遅延に差異が生じる場合がある。係る差異は入力パルスの偏波の関数である。これらの２つの現象は密接に関連している。
【０００８】
より具体的には、ファイバの入力及び出力には偏波の特別な直交組が存在し、ここでファイバの入力端において起動された光信号は出力での偏波を変更しない。これらの特別な直交組の偏波は、本明細書において主要偏波状態（ＰＳＰ）と呼ばれる。これらのＰＳＰは、時間領域ビューの最大平均時間遅延及び最小平均時間遅延である群遅延を有する。これらの２つの遅延の間の差異は群遅延時間差（ＤＧＤ）と呼ばれる。
【０００９】
図１は、本開示の概念に従ってデータ伝送ネットワーク１００として利用できる３主要状態システムの概略図である。図１に関連して示される概念は、比較的単純な様式で、４主要状態の、更にはＮ主要状態の伝送ネットワーク１００’に拡大できる（図２を参照）。図１では一般に、データ伝送リンクとも呼ばれることがあるデータ伝送ネットワーク１００の起動部分１０において、３つの伝送モードＭ１、Ｍ２、Ｍ３のそれぞれのセットが、非球面レンズ又はレンズアレイ等のモードマルチプレクサ２０、及び適切な光導波管２５を使用してネットワーク１００上に入力される。空間モード、偏波モード、又はこれらの組合せであり得る伝送モードＭ１、Ｍ２、Ｍ３のこれらのセットは、次いでモードスプリッタ３０を介して３つの別々の経路に分割され、ここでそれぞれの位相及び振幅を別々に制御できる（例えば、位相／振幅コントローラ４０を参照）。それぞれの伝送モードＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、次いでそれぞれの光信号Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３として、例えばアクティブモードコンバイナ５０を使用して多重化される。その後、光信号Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３は、適切なファイバリンク５５を介するマルチモード光ファイバ６０に沿った伝搬のために、例えば追加アクティブモードコンバイナ５０を使用して結合される。
【００１０】
データ伝送ネットワークの受信側部分１５において、Ｎ個の伝搬光信号のそれぞれの一部を、例えば光タップ７０を介して光ファイバ６０からサンプリングすることにより、本明細書に説明される主要偏波状態（ＰＳＰ）を決定できる。これらの状態は、図１に概略で示される起動コントローラ８０の位相調整成分及び振幅調整成分を使用して決定できる。サンプリングされない光伝送データは、アクティブモードスプリッタ９０を介して分割され、データ受信チャネルＣ１、Ｃ２、Ｃ３に送られる。
【００１１】
この文脈に関して、限定を目的とすることなく図１の概略図を参照すると、ＰＭＤを最小限に抑えつつ、マルチモード光ファイバに沿った集合的な伝送のためのＮ個の光伝送モードを重畳する、考えられる方法に従って、光信号Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３は、光信号Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３を搬送するチャネルのそれぞれに存在する適切なソース変調器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を介して、直接的な、つまりコヒーレントな光変調を受ける場合がある。これらＮ個の光信号はデータ伝送ネットワークへと起動され、Ｎ個の光信号のそれぞれはＮ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）を含む。Ｎ個の伝搬光信号のそれぞれの部分はデータ伝送ネットワーク１００の受信端１５においてサンプリングされ、Ｎ個の伝搬光信号のＮ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）はＮ個の光検出チャネルに分割される。図示した実施形態では、３つの光検出チャネル８５が起動コントローラ８０のアーキテクチャ内部に示されている。
【００１２】
位相変調器又は振幅変調器であってよいソース変調器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を、直接的な、つまりコヒーレントな光変調のために構成できると考えられる。同様に、光検出チャネル８５を、ソース変調器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３によって生成される変調済み信号のコヒーレントな、つまり直接的な検出又は復調のために配置できると考えられる。このようにして、本開示のデータ伝送ネットワークを、例えばコヒーレントな光ＭＩＭＯ（多重入出力）システムを含む様々な符号化方式を実装するために利用してよい。
【００１３】
起動コントローラ８０は、データ伝送ネットワーク１００の受信端１５において、重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）に対応する透過行列Ｔ及び特殊ユニタリ行列群ＳＵ（Ｎ）からＮ２−１個の異なる測定条件を引き出すように、プログラムされるか又はそれ以外の方法で構成される。以下に更に詳しく説明するこれらのＮ２−１個の測定値は、サンプリングされた信号から抽出される。特に、Ｎ２−１個の測定値は、Ｎ２−１個の異なる測定条件に対応する。抽出されたＮ２−１個の測定値は、以下の行列方程式：
【００１４】
【数１】
2016500492.tif 000003
【００１５】
を解くために使用され、ここでΛは生成されたＳＵ（Ｎ）行列を表し、τは抽出された測定値を表し、｜Ｖ＞はデータ伝送ネットワーク１００の受信端におけるＮ個の伝搬光信号に対応する出力行列の主要状態固有ベクトルを表す。
【００１６】
結果として生じる出力行列を転置することにより、転置された出力行列の固有ベクトルから主要状態起動条件を生成できる。Ｎ個の光信号のそれぞれのＮ個の異なる重畳伝送モードＭ１、Ｍ２、．．．の位相及び振幅を主要状態起動条件に従って制御することで、Ｎ個の光信号のそれぞれで主要状態を形成できる。このようにして、主要状態は、そうでなければデータ伝送ネットワーク１００で生じるであろうモード結合の有害影響を克服するための手段となる。
【００１７】
典型的にはＮ個の光信号のうちの選択された信号の中の共通伝送モードの間の伝搬遅延差の測定値を含むＮ２−１個の測定値を、サンプリングされた信号から周期的に抽出できると考えられる。あるいは、Ｎ２−１個の測定値は、例えば特定のＰＭＤ又は雑音閾値を含むサンプリングされた信号の、検出された状態に応じて、上記サンプリングされた信号から抽出できると考えられる。
【００１８】
伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）は偏波モード、空間モード、又は偏波モード及び空間モードの組合せを含むことがあるが、典型的には、Ｎ個の光信号のそれぞれの中のＮ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）が、Ｎ個の光信号のうちの任意の選択された１つの中の偏波モード、空間モード又はこれらの組合せが他の光信号の伝送モードと同一となるように、複数の伝送モードの共通のセットを含むことを保証することが好ましい。例えばＮ＝３の場合、Ｎ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）はそれぞれ、以下に示されるＴＭ０１、ＴＥ０１、及びＨＥ２１の偏波モード、つまりＬＰ１１、ＬＰ０１、ＬＰ０２の空間モードを含んでよい。Ｎ≦８の場合、Ｎ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）は、ＬＰ１１空間モードの４つの利用可能な偏波モード、ＬＰ０１空間モードのうちの２つの利用可能な偏波モード、及びＬＰ０２空間モードのうちの２つの利用可能な偏波モードから選択されるＮ個の伝送モードを含んでよい。Ｎ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）は、ＬＰ１１空間モードから選択された偏波モードを含んでよいと考えられる。即ち、Ｎ＝３の場合、ＬＰ１１空間モードから選択される偏波モードは、例えばＨＥ２１、ＴＭ０１、及びＴＥ０１の偏波モードを含んでよい。これらの３つのモードは、本開示の概念に従って選択できるモードの多数の可能なセットのうちの１つとして図１に示されている。Ｎ＝４の場合、４つ全ての偏波モードは、伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）としてＬＰ１１空間モードから選択できる。利用可能な空間モード及び偏波モードのセットを以下の表に示す。
【００１９】
【表１】
2016500492.tif 000004
【００２０】
上記表の空間モード群間の結合は大幅に少ないため、可能性はモード群の中に主要状態を形成することである。例は、ＬＰ０１モード群内部の２つの主要状態、ＬＰ１１モード群内の４つの主要状態、ＬＰ０２モード群内の２つの主要状態、及びＬＰ１２モード群内の４つの主要状態を含む。ＬＰ０１モード及びＬＰ０２モードの中の偏波モードは、ポアンカレ球で十分に説明することができる。一方、ＬＰ１１モード及びＬＰ１２モードの中の偏波モードは高位ポアンカレ球（ホップ）で説明できる。実際には、多くの場合、より少ない分散のためにＴＭ０１、ＴＥ０１、及びＨＥ２１の偏波モードを使用する方がよりよい。これは、これらのモード間の時間遅延が、ＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、及びＬＰ０２モードのような他のモードを使用する時よりも少なくなるためである。
【００２１】
上記に明記された行列方程式に関して、Ｎ＝３の場合との関連で、状態間の変換に与えられる行列要素は８つの時間遅延を得るために使用される８つの測定値を用いて計算される。この行列ｉは、３つの主要状態のための固有値及び固有ベクトルの値を求めるために使用される。Ｎ＝２の２つの基本偏波モードと同様に、行列方程式（固有値、τ、及び固有ベクトル、Ｖ）を任意の値のＮについて取得できる。これは上述の行列方程式として表される。Ｎ＝２の場合、行列生成器は３つのパウリのスピン行列である。同様に、Ｎ＝３の場合、行列生成器は：
【００２２】
【数２】
2016500492.tif 000005
【００２３】
で示される８つのゲルマン行列である。
【００２４】
再び、Ｎ＝２の場合を参照すると、生成された行列はパウリのスピン行列を含む。Ｎ＝３の場合、Ｎ個の光信号は、第１の信号Ｎ１、第２の信号Ｎ２、及び第３の信号Ｎ３を含み、生成された行列はゲルマン行列を含み、Ｔは：
【００２５】
【数３】
2016500492.tif 000006
【００２６】
のように要素が構成された行列を表し、上式では、（ｉ）ｓ１２は信号Ｎ１及び信号Ｎ２の中の共通伝送モード間の伝搬遅延差を表し、（ｉｉ）ｓ１３は信号Ｎ１及び信号Ｎ３の中の共通伝送モード間の伝搬遅延差を表し、（ｉｉｉ）ｓ２３は信号Ｎ２及び信号Ｎ３の中の共通伝送モード間の伝搬遅延差を表し、（ｉｖ）ｓ１２３は、信号Ｎ１、信号Ｎ２、及び信号Ｎ３の中の共通伝送モード間の伝搬遅延差を表す。
【００２７】
伝搬遅延差の上述の測定値を有効にするために、起動コントローラ８０は、適切なモードを選択するための装置、位相関係性を調整するための手段、及び干渉パターンを作るための部分ビームコンバイナを含むように構成できる。意図されている実施形態では、Λ１、Λ２、及びΛ３に対応する測定値の場合、位相調整のために半長波板が使用される。一方、Λ２、Λ５、及びΛ７に対応する測定の場合、位相調整のために４分の１波長板が使用される。
【００２８】
Ｎ＝４以上の場合、ＴはＮ２−１個の異なる測定条件を含むように拡大できる。即ち、上述の行列方程式は任意のＮに対して有効である。従って、Ｎ＝３の場合に使用されるゲルマン行列の代わりにＳＵ（Ｎ）ユニタリ群の生成器が使用できる。ｎ個の寸法Ｕ（ｎ）のユニタリ群は：
【００２９】
【数４】
2016500492.tif 000007
【００３０】
を満たすｎｘｎ行列Ｕａの群であり、上式では、ａは群のパラメータを表し、ダガーはエルミート共役行列を示し、上付き文字−１は逆数を示す。特殊ユニタリ群ＳＵ（Ｎ）は、行列式が単一性に等しい行列を有する。これは、ＳＵ（Ｎ）がＮ２−１パラメータによって特徴付けられるように別の関係を提供する。また、群ＳＵ（ｎ）は、群の生成器の数と同数である、Ｎ２−１次元の表現も有する。ＳＵ（Ｎ）の代数のＮ次元表現を構築できる。Ｎ＝２の場合、行列は：
【００３１】
【数５】
2016500492.tif 000008
【００３２】
で示される一般的なパウリのスピン行列である。
【００３３】
ＳＵ（Ｎ）のＮ次元生成器は、Ｎ次元列ベクトルに作用する。Ｎ個の線形独立ベクトルが明らかに存在し、これらはＳＵ（２）及びＳＵ（３）に関して、ａ＝１、２、・・・ｎ：
【００３４】
【数６】
2016500492.tif 000009
【００３５】
【数７】
2016500492.tif 000010
【００３６】
のように示すことができる。Ｎ偏波は、方程式：
【００３７】
【数８】
2016500492.tif 000011
【００３８】
に従ってシステム入力からシステム出力に変換し、ここで：
【００３９】
【数９】
2016500492.tif 000012
【００４０】
である。この方程式では、ｉを超える合計はｉ＝１からＮ２−１である。γｉは、事実上、伝送モードの間の伝搬差である。ＮではなくＮ２−１までの合計は、結合がその群の中の任意の偏波又はモードに対して起こり得るという事実、並びにモード間に位相差及び振幅差が存在し得るという事実によるものである。また、同じ方程式では、λｉは群の生成器を表し、γｉは事実上モード間の伝搬遅延又は時間遅延差である。問題となるのはモード間の差異であるため、これらのモード又はモードの群は関連性がない群時間遅延で到着する。総遅延は、群の波長分散及び導波路分散を説明する項を含む。その結果、計算のために、時間遅延の平均値は各遅延から差し引くことができる。
【００４１】
γｉは伝搬定数項βｉと長さｚとの積を表し、この積は、
【００４２】
【数１０】
2016500492.tif 000013
【００４３】
であることにより以下のために時間遅延に比例し、その結果は、時間遅延差が、群をファイバ入力からファイバ出力に変換するに従って数学的に記述するために使用される、測定された変数であることを示す。入力における主要状態は、行列の転置をとることによって出力における主要状態から得られる。従って、入力におけるＮ個の主要状態へと信号を起動し、モード干渉による信号劣化なしにこれらの信号を受信できる。
【００４４】
上述の方法論を実装するための適切なデータ伝送ネットワークが図１に概略で示され、起動部分１０、受信部分１５、及び起動部分１０と受信部分１５との間で伸長するマルチモード光ファイバ６０を含む。いくつかの実施形態では、マルチモード光ファイバ６０は、数本のモードファイバを含み、少なくとも約１００ｋｍの長さに及ぶことがある。マルチモードファイバは、多重コア又は単芯を含んでよいと考えられる。
【００４５】
起動部分は、Ｎ個の光信号経路のそれぞれにＮ個の独立起動経路、Ｎ個の光信号経路のそれぞれでＮ個の異なる伝送モードＭ１、Ｍ２、．．．を重畳するためのモードコンバイナ５０、及びマルチモード光ファイバ６０でＮ個の光信号を重畳するための追加モードコンバイナ５０を含む。図示した位相／振幅コントローラ４０は、起動部分１０のＮ個の独立起動経路のそれぞれが、モードコンバイナ５０によるＮ個の異なる伝送モードＭ１、Ｍ２、．．．の重畳の前に、Ｎ個の異なる伝送モードＭ１、Ｍ２、．．．のそれぞれの位相及び振幅を制御するための専用の位相コントローラ及び振幅コントローラを含むように構成される。
【００４６】
受信部分１５は、重畳されたＮ個の光信号のそれぞれの一部を光学的にサンプリングするための光タップ７０と、起動条件コントローラ８０において具現化される伝送モードスプリッタとを備え、上記伝送モードスプリッタは、Ｎ個の伝搬光信号のＮ個の異なる重畳伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）を、これもまた起動条件コントローラ８０において具現化されるＮ個の光検出チャネルに分割するためのものであり、従ってＮ個の伝搬光信号の共通伝送モード（Ｍ１、Ｍ２、．．．）はＮ個の光検出チャネルのうちの共通のチャネルに伝送される。起動条件コントローラ８０は、位相／振幅コントローラ４０と通信している。
【００４７】
起動コントローラ８０は受信部分におけるＮ個の伝搬光信号に対応する出力行列の主要状態固有ベクトルを生成し、出力行列を転置し、転置された出力行列の固有ベクトルから主要状態起動条件を生成するように構成される。起動コントローラは、Ｎ個の異なる伝送モードＭ１、Ｍ２、．．．のそれぞれの位相及び振幅を制御するための起動部分のそれぞれの位相コントローラ及び振幅コントローラと通信している。このようにして、Ｎ個の光信号のそれぞれのＮ個の異なる重畳伝送モードＭ１、Ｍ２、．．．の位相及び振幅は、Ｎ個の光信号のそれぞれでそれぞれの主要偏波状態を形成するために主要状態起動条件に従って制御できる。
【００４８】
なお、本開示の構成要素が、特定の特性を実現できるように又は特定の様式で機能するように特定の方法で「プログラムされる（ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ）」若しくは「構成される（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ）」、という本明細書中の記述は、構造に関する記述であり、意図される使用法に関する記述とは対照的なものである。より具体的には、本明細書中における、構成要素が「プログラムされる（ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ）」若しくは「構成される（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ）」様式に関する言及は、この構成要素に存在する物理的条件を示しており、従ってこの構成要素の構造的な特徴を定義する記述として捉えられるべきものである。
【００４９】
なお、「好ましくは（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）」、「通常（ｃｏｍｍｏｎｌｙ）」及び「典型的には（ｔｙｐｉｃａｌｌｙ）」といった用語を本明細書中で用いる場合、これらの用語は、請求される発明の範囲を制限するため、又は請求された発明の構造若しくは機能にとって特定の特徴が必須である、本質的である、若しくは重要であることを示唆するために用いられるものではない。むしろこれらの用語は、本開示の実施形態の特定の態様を同定すること、又は本開示の特定の実施形態において用いても用いなくてもよい代替の若しくは追加の特徴を強調することを単に意図したものである。
【００５０】
なお、本発明の説明及び定義を目的として、用語「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、いずれの定量的比較、値、測定又はその他の表現に付随し得る、不可避的な不確実さの程度を表現するために本明細書で用いられる。この用語「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、本明細書中において、件の主題の基本機能を変化させることなく定量的な表現が規定の基準から変化し得る程度を表現するために使用されることもある。
【００５１】
本開示の主題について特定の実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本明細書に開示する様々な詳細は、本明細書に添付された各図面に特定の要素が示されている場合であっても、これらの詳細が本明細書に記載の様々な実施形態の本質的な構成要素である要素に関していることを示唆するものと捉えられるべきではない。むしろ、ここに添付された請求項が、本開示の幅及び対応する本明細書に記載の様々な発明の範囲を唯一表現するものとして捉えられるべきである。更に、添付の請求項に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、修正及び変形が可能であることは明らかであろう。より具体的には、本開示のいくつかの態様は、好ましい又は特に有利なようにここで同定されているが、本開示はこれらの態様に必ずしも制限されるものではないと考えられる。
【００５２】
なお、１つ又は複数の以下の請求項は、移行句として用語「ここで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」を用いる。本発明の定義を目的として、この用語は、構造の一連の特徴の記述を導入するために用いる制約のない移行句として請求項に導入され、より一般的に使用される制約のない前置きの用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同じように解釈されるべきであることに留意されたい。
【符号の説明】
【００５３】
１０  起動部分
１５  受信側部分
２０  モードマルチプレクサ
３０  モードスプリッタ
４０  位相／振幅コントローラ
５０  アクティブモードコンバイナ
５５  ファイバリンク
６０  マルチモード光ファイバ
７０  光タップ
８０  起動コントローラ
８５  光検出チャネル
９０  アクティブモードスプリッタ
１００  データ伝送ネットワーク
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  データ受信チャネル
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  伝送モード
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３  光信号
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  ソース変調器
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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