(57)【要約】  本発明は、多モード光伝送路のモード分散・モード間遷移に基づく波形劣化を抑制し、従来以上に長い距離での高速な光伝送を実現する光伝送システムの提供を目的とする。  本発明の光通信システムは、非コヒーレント光を送信する光送信部と、光送信部が送信する非コヒーレント光のうち所定のモードを励振して送信する励振機構と、励振機構から送信される非コヒーレント光を伝送するマルチモード型光伝送路と、励振機構から送信される非コヒーレント光のうち所定のモードを透過させて送信する透過機構と、透過機構が送信する非コヒーレント光を受信する光受信部と、を有することを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
非コヒーレント光を送信する光送信部と、
前記光送信部が送信する前記非コヒーレント光又は前記光送信部からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを励振して送信する励振機構と、
前記励振機構からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを透過させて送信する透過機構と、
を有することを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
非コヒーレント光を送信する光送信部と、
前記光送信部が送信する前記非コヒーレント光又は前記光送信部からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを励振して送信する励振機構と、
前記励振機構からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを透過させて送信する透過機構と、
前記透過機構が送信する前記非コヒーレント光又は前記透過機構からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光を受信する光受信部と、
を有することを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】
非コヒーレント光を送信する光送信部と、
前記光送信部が送信する前記非コヒーレント光又は前記光送信部からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを励振して送信する励振機構と、
前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光を伝送するマルチモード型光伝送路と、
前記励振機構から前記マルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを透過させて送信する透過機構と、
を有することを特徴とする光伝送システム。
【請求項４】
非コヒーレント光を送信する光送信部と、
前記光送信部が送信する前記非コヒーレント光又は前記光送信部からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを励振して送信する励振機構と、
前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光を伝送するマルチモード型光伝送路と、
前記励振機構から前記マルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを透過させて送信する透過機構と、
前記透過機構が送信する前記非コヒーレント光又は前記透過機構からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光を受信する光受信部と、
を有することを特徴とする光伝送システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光伝送システムにおいて、
前記光送信部は、非コヒーレント光源と、該非コヒーレント光源から出射される光を変調して前記非コヒーレント光として出射する光変調器と、を有することを特徴とする光伝送システム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光伝送システムにおいて、  
前記光送信部は、直接変調可能で且つ前記非コヒーレント光を出射する非コヒーレント光源を有することを特徴とする光伝送システム。
【請求項７】
請求項５に記載の光伝送システムにおいて、
前記非コヒーレント光源がＡＳＥ光源であることを特徴とする光伝送システム。
【請求項８】
請求項６に記載の光伝送システムにおいて、
前記非コヒーレント光源がＡＳＥ光源であることを特徴とする光伝送システム。
【請求項９】
請求項３又は４に記載の光伝送システムにおいて、
前記マルチモード型光伝送路として、グレーデッドインデックス型光伝送路を用いることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の光伝送システムにおいて、
前記グレーデッドインデックス型光伝送路がコア径４０μｍ以上１００μｍ以下であるグレーデッドインデックス型多モード光ファイバで構成されていることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の光伝送システムにおいて、
前記グレーデッドインデックス型光伝送路がコア径５０μｍまたは６２．５μｍであるグレーデッドインデックス型多モード光ファイバで構成されていることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１２】
請求項３又は４に記載の光伝送システムにおいて、
前記マルチモード型光伝送路として、ステップインデックス型光伝送路を用いることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光伝送システムにおいて、
前記ステップインデックス型光伝送路がコア径４０μｍ以上１００μｍ以下であるステップインデックス型多モード光ファイバで構成されていることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の光伝送システムにおいて、
前記ステップインデックス型光伝送路がコア径５０μｍまたは６２．５μｍであるステップインデックス型多モード光ファイバで構成されていることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光伝送システムにおいて、
前記所定のモードが基底モードであることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光伝送システムにおいて、
前記励振機構として、単一モード型光伝送路を用いることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光伝送システムにおいて、
前記単一モード型光伝送路として、単一モード光ファイバを用いることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１８】
請求項１６に記載の光伝送システムにおいて、
前記単一モード型光伝送路として、単一モード平面光波回路を用いることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光伝送システムにおいて、
前記励振機構は、前記光送信部から送信される前記非コヒーレント光を透過するレンズを含み、前記光送信部から送信される前記非コヒーレント光の所定の低次モードを前記レンズによって集光して送信することを特徴とする光伝送システム。
【請求項２０】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光伝送システムにおいて、
前記励振機構は、前記光送信部から送信される前記非コヒーレント光を通過させる開口孔を有する絞りを含み、前記光送信部から送信される前記非コヒーレント光の所定の低次モードを前記絞りによって選択して送信することを特徴とする光伝送システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の光伝送システムにおいて、
前記絞りは、前記光送信部から送信される前記非コヒーレント光を通過させる第１の絞りと、該第１の絞りを通過した前記非コヒーレント光を通過させる第２の絞りと、を含むことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２２】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光伝送システムにおいて、
前記透過機構として、単一モード型光伝送路を用いることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載の光伝送システムにおいて、
前記単一モード型光伝送路として、単一モード光ファイバを用いることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２４】
請求項２２に記載の光伝送システムにおいて、
前記単一モード型光伝送路として、単一モード平面光波回路を用いることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光伝送システムにおいて、
前記透過機構は、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光を透過するレンズを含み、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光の所定の低次モードを前記レンズによって集光して送信することを特徴とする光伝送システム。
【請求項２６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光伝送システムにおいて、
前記透過機構は、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光を通過させる開口孔を有する絞りを含み、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光の所定の低次モードを前記絞りによって選択して送信することを特徴とする光伝送システム。
【請求項２７】
請求項２６に記載の光伝送システムにおいて、
前記絞りは、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光を通過させる第１の絞りと、該第１の絞りを通過した前記非コヒーレント光を通過させる第２の絞りと、を含む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、光送信部と光受信部とそれらの間を接続する光伝送路とで構成される光伝送システムに関し、特に、多モード光伝送路のモード分散・モード遷移に基づく波形劣化を抑制できるようにすることで、従来以上に長い距離での高速な光伝送を実現する光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物のフロア内、フロア間、および建物間のＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）配線などにおいては、複数モード伝搬可能な光伝送路である多モード光ファイバが広く用いられてきた。これは、コア径が５０μｍまたは６２．５μｍ程度と大きいことで接続作業が容易であるということや、周辺機器・部品が低価格であるということなどによるものである。【０００３】
このように、従来の光伝送システムでは、図１３に示すように、光送信部２と光受信部３との間を、複数モード伝搬可能な光伝送路である多モード光ファイバ１を使って接続している。【０００４】
近年、コンピュータの高性能化や画像データの増加に伴い、これら光伝送路の高速化が求められているが、図１３のような従来構成の光伝送システムの場合、多モード光ファイバ１内を伝搬する複数モード間の伝搬遅延差（モード分散）に起因する波形劣化のために、伝送可能な距離は１０Ｇｂｉｔ／ｓにおいて８２ｍ程度、最近の広帯域（２０００ＭＨｚ−ｋｍ）の多モード光ファイバを用いても３００ｍ程度と限られていた。【０００５】
このため、すでに古い光ファイバを敷設済みの建物においては、これまでの１００Ｍｂｉｔ／ｓや１Ｇｂｉｔ／ｓから１０Ｇｂｉｔ／ｓへとネットワークを高速化しようとする場合に、伝送距離が十分でないため、新規に単一モード光ファイバや広帯域多モード光ファイバを敷設し直さなければならない場合が多く、多額の費用を要するという問題点があった。【０００６】
一方、多モード光ファイバが用いられている場合に、モード分散の影響を回避する方法として、例えば図１４に示すように、多モード光ファイバ１の入口部分に単一モード光ファイバ４を接続した構造により、送信側で最低次モードを励振するという発明が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。【０００７】
また、受信側のモード制限としては、１．２〜１．７μｍという長波長では単一モード伝送特性を示すものの、０．６〜１．０μｍという短波長では多モード伝送特性を示すことになるコア径１０μｍ程度のステップインデックス型光ファイバが光伝送路として用いられている場合に、０．６〜１．０μｍという短波長に対しても単一モード伝送特性を示すことになるコア径６μｍ程度のステップインデックス型光ファイバを出口部分に接続することにより、０．６〜１．０μｍという短波長の光を用いて従来以上に広帯域な伝送を行うようにする発明が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】米国特許ＵＳ６１８５３４６
【特許文献２】特開２００３−２１７２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載される発明により、入口部分で最低次モードのみを励振するようにしても、光伝送路の途中で光ファイバが曲がったり応力がかかったりすることで、高次モードの発生することが避けられない。しかるに、この発明では、受信側における高次モードについては何ら考慮しておらず、これから、結局、伝搬中に発生した高次モードによりモード分散の影響がでてしまうことで波形劣化が避けられないという問題点がある。【０００９】
また、特許文献２に記載される発明では、光伝送路として、コア径１０μｍ程度のステップインデックス型の所謂単一モード光ファイバ（短波長では多モード動作）が想定されている。仮にこれを、コア径のさらに大きい例えばコア径５０μｍのステップインデックス型の多モード光ファイバ（長波長、短波長の両者で多モード動作）にまで拡大して適用しようと試みた場合、励振される基底モードの直径は４０μｍ程度と大きいことから、モード直径１０μｍ程度の所謂単一モード光ファイバ（励振用の光ファイバ）との結合損失が１接続点当り６ｄＢ以上と無視できないほど大きくなり、実用的でないという問題点がある。【００１０】
一方、多モード光ファイバには、ステップインデックス型の多モード光ファイバの他に、グレーデッドインデックス型の多モード光ファイバがある。【００１１】
このグレーデッドインデックス型の多モード光ファイバは、内部を伝搬する複数モード間の伝搬遅延差（モード分散）に起因する波形劣化を抑制するために、コアにおける屈折率分布に位置依存性を持たせている。【００１２】
しかしながら、「ＩＥＥＥ８０２．３（２００２年改訂）、ＩＥＥＥ８０２．３ａｅ（２００２年）」において標準化されているような従来構成の光伝送システムの場合、モード分散が抑制されたグレーデッドインデックス型の多モード光ファイバを用いたとしても、残留するモード分散に起因する波形劣化のために、伝搬可能な距離は上述した距離とそれほど変わらない大きな制約を受けることになる。【００１３】
このようなことを背景にして、本出願人は、先に出願した特願２００３−２９６９６８で、グレーデッドインデックス型の多モード光ファイバが光伝送路として用いられている場合に、モード分散の影響を回避して伝送距離を延伸する方法として、光送信部と光伝送路との間または光伝送路の途中に励振機構を設けて、特定モード（具体的には基底モード）のみを励振させるとともに、光伝送路の途中または光伝送路と光受信部との間に透過機構を設けて、特定モード（具体的には基底モード）のみを透過させるようにするという発明を開示した。【００１４】
図１５に、この本出願人が開示した光伝送システムの構成を図示する。図中、１０はグレーデッドインデックス型多モード光ファイバ、１１はコヒーレント光を発する光送信部、１２は直接変調可能なコヒーレント光源、１３は励振用単一モード光ファイバ、１４は透過用単一モード光ファイバ、１５は光受信部を表している。【００１５】
この本出願人が開示した光伝送システムによれば、光伝送路の途中で特定モード以外に遷移したモード成分は透過機構となる透過用単一モード光ファイバ１４において除去されることから、モード分散に起因する波形劣化を抑制し、伝搬距離を延伸することが可能となる。また、励振用単一モード光ファイバ１３は透過用単一モード光ファイバ１４が透過するモードのみを励振することから、効率のよい光伝送が可能となる。【００１６】
しかしながら、本出願人が開示した発明にあるような光伝送システムでは、一般に光送信部の光源としてコヒーレント光源を用いるため、機械的な擾乱に対して大きな波形劣化を生じる可能性があるという問題点がある。図１６に、この問題点を説明する図を示す。【００１７】
図中に示す励振機構としての励振用単一モード光ファイバ１３は、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバのモードＡを励振する。図中に示すＸ点において、屈折率の局所的なずれやマイクロベンディング等により、一部がモードＢに遷移する。上述したように、そのままモードＢを伝搬した光は、図中に示す透過機構としての透過用単一モード光ファイバ１４により光受信部に到達することが阻止される。【００１８】
しかし、モードＢの一部は、Ｘ点と透過機構との間のＹ点で屈折率の局所的なずれやマイクロベンディング等が生じていると、再びモードＡに戻ることが起こる。このとき、モードＡをそのまま伝搬してきた光の波形と、モードＢを経由して再びモードＡに戻った光の波形とは、Ｙ点でそのまま加算されるわけではない。光は波動性を有するため、モードＡをそのまま伝搬してきた光とモードＢを経由して再びモードＡに戻った光との位相差により、位相が揃えば強め合いの干渉を生じ、逆位相となれば打ち消しあいの干渉を生じることになる。【００１９】
この場合、光送信部の光源としてコヒーレント光源を用いると、伝搬する光の位相が高い精度で揃えられるため、強い干渉効果が出現する。従って、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバが機械的な擾乱を受けると、モードＡをそのまま伝搬してきた光とモードＢを経由して再びモードＡに戻った光との位相差が変化するため、光受信部における受信波形に大きな劣化を生じる。【００２０】
実際のグレーデッドインデックス型多モード光ファイバでは、モード間遷移を生じるのはＸ点・Ｙ点のみではなく光ファイバ全体で生じており、また、遷移するモードは１つのみではなく非常に多くのモードが伝搬に寄与するため、非常に複雑な干渉効果を生じることになる。【００２１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、多モード光伝送路のモード分散・モード遷移に基づく波形劣化を抑制できるようにすることで、従来以上に長い距離での高速な光伝送を実現する新たな光伝送システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この目的を達成するために、本発明の光伝送システムは、非コヒーレント光を送信する光送信部と、前記光送信部が送信する前記非コヒーレント光又は前記光送信部からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを励振して送信する励振機構と、前記励振機構からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを透過させて送信する透過機構と、を有する。【００２３】
また、本発明の光伝送システムは、非コヒーレント光を送信する光送信部と、前記光送信部が送信する前記非コヒーレント光又は前記光送信部からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを励振して送信する励振機構と、前記励振機構からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを透過させて送信する透過機構と、前記透過機構が送信する前記非コヒーレント光又は前記透過機構からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光を受信する光受信部と、を有する。【００２４】
また、本発明の光伝送システムは、非コヒーレント光を送信する光送信部と、前記光送信部が送信する前記非コヒーレント光又は前記光送信部からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを励振して送信する励振機構と、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光を伝送するマルチモード型光伝送路と、前記励振機構から前記マルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを透過させて送信する透過機構と、を有する。【００２５】
また、本発明の光伝送システムは、非コヒーレント光を送信する光送信部と、前記光送信部が送信する前記非コヒーレント光又は前記光送信部からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを励振して送信する励振機構と、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光を伝送するマルチモード型光伝送路と、前記励振機構から前記マルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光のうち所定のモードを透過させて送信する透過機構と、前記透過機構が送信する前記非コヒーレント光又は前記透過機構からマルチモード型光伝送路を介して送信される前記非コヒーレント光を受信する光受信部と、を有する。【００２６】
前記構成を採るに当たって、前記光送信部は、非コヒーレント光源と、該非コヒーレント光源から出射される光を変調して前記非コヒーレント光として出射する光変調器と、を有することが望ましい。【００２７】
また、前記光送信部は、直接変調可能で且つ前記非コヒーレント光を出射する非コヒーレント光源を有することが望ましい。【００２８】
また、前記非コヒーレント光源がＡＳＥ光源であることが望ましい。【００２９】
また、前記マルチモード型光伝送路として、グレーデッドインデックス型光伝送路或いはステップインデックス型光伝送路を用いることが望ましい。【００３０】
前記マルチモード型光伝送路がグレーデッドインデックス型光伝送路の場合、コア径４０μｍ以上１００μｍ以下であるグレーデッドインデックス型多モード光ファイバで構成されていることが望ましい。【００３１】
また、前記マルチモード型光伝送路がグレーデッドインデックス型光伝送路の場合、コア径５０μｍまたは６２．５μｍであるグレーデッドインデックス型多モード光ファイバで構成されていることが望ましい。【００３２】
前記マルチモード型光伝送路がステップインデックス型光伝送路の場合、コア径４０μｍ以上１００μｍ以下であるステップインデックス型多モード光ファイバで構成されていることが望ましい。【００３３】
また、前記マルチモード型光伝送路がステップインデックス型光伝送路の場合、コア径５０μｍまたは６２．５μｍであるステップインデックス型多モード光ファイバで構成されていることが望ましい。【００３４】
また、前記所定のモードが基底モードであることが望ましい。【００３５】
また、前記励振機構として、単一モード型光伝送路を用いることが望ましい。【００３６】
この場合、前記単一モード型光伝送路として、単一モード光ファイバ若しくは単一モード平面光波回路を用いることが望ましい。【００３７】
また、前記励振機構は、前記光送信部から送信される前記非コヒーレント光を透過するレンズを含み、前記光送信部から送信される前記非コヒーレント光の所定の低次モードを前記レンズによって集光して送信することが望ましい。【００３８】
また、前記励振機構は、前記光送信部から送信される前記非コヒーレント光を通過させる開口孔を有する絞りを含み、前記光送信部から送信される前記非コヒーレント光の所定の低次モードを前記絞りによって選択して送信することが望ましい。【００３９】
この場合、前記絞りは、前記光送信部から送信される前記非コヒーレント光を通過させる第１の絞りと、該第１の絞りを通過した前記非コヒーレント光を通過させる第２の絞りと、を含むことが望ましい。【００４０】
このように、励振機構としては、単一モード光ファイバや単一モード平面光波回路で構成される単一モード型光伝送路を用いたり、レンズを含む光学系を用いたり、光伝送路コア部の特定位置に開口部を有する絞りを用いることができる。【００４１】
また、前記透過機構として、単一モード型光伝送路を用いることが望ましい。【００４２】
この場合、前記単一モード型光伝送路として、単一モード光ファイバ若しくは単一モード平面光波回路を用いることが望ましい。【００４３】
また、前記透過機構は、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光を透過するレンズを含み、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光の所定の低次モードを前記レンズによって集光して送信することが望ましい。【００４４】
また、前記透過機構は、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光を通過させる開口孔を有する絞りを含み、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光の所定の低次モードを前記絞りによって選択して送信することが望ましい。【００４５】
この場合、前記絞りは、前記励振機構から送信される前記非コヒーレント光を通過させる第１の絞りと、該第１の絞りを通過した前記非コヒーレント光を通過させる第２の絞りと、を含むことが望ましい。【００４６】
このように、透過機構としては、単一モード光ファイバや単一モード平面光波回路で構成される単一モード型光伝送路を用いたり、レンズを含む光学系を用いたり、光伝送路コア部の特定の位置に開口部を有する絞りを用いることができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の光伝送システムによれば、多モード光伝送路のモード分散による波形劣化を抑制できるようになることで、従来以上に長い距離での高速な光伝送を実現できるようになるとともに、モード間遷移に伴う干渉効果を抑制することにより、機械的な擾乱による受信波形の劣化を抑制することができるようになる。そして、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバやステップインデックス型多モード光ファイバで構成される既設のローカルエリアネットワークに対して本発明を適用することで、その既設のローカルエリアネットワークの高速化を図ることができることから、ローカルエリアネットワークの高速化を低コストで実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の実施形態のシステム構成の一例を示す図である。
【図２】第２の実施形態のシステム構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の説明図である。
【図４】本発明の効果を示す図である。
【図５】第３の実施形態のシステム構成の一例を示す図である。
【図６】第３の実施形態のシステム構成の別の例を示す図である。
【図７】第４の実施形態のシステム構成の一例を示す図である。
【図８】第４の実施形態のシステム構成の別の例を示す図である。
【図９】第５の実施形態のシステム構成の一例を示す図である。
【図１０】第６の実施形態のシステム構成の一例を示す図である。
【図１１】第７の実施形態のシステム構成の一例を示す図である。
【図１２】第７の実施形態の絞りの別形態の一例を示す図である。
【図１３】従来技術のシステム構成を示す図である。
【図１４】従来技術のシステム構成を示す図である。
【図１５】本出願人が開示した光伝送システムの構成を説明する図である。
【図１６】本出願人が開示した光伝送システムの問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００４９】
図中の符号の説明は次の通りである。１は多モード光ファイバ、２は光送信部、３は光受信部、４は単一モード光ファイバ、１０はグレーデッドインデックス型多モード光ファイバ、１１はコヒーレント光を発する光送信部、１２は直接変調可能なコヒーレント光源、１３は励振用単一モード光ファイバ、１４は透過用単一モード光ファイバ、１５は光受信部、１６、１７、１８はマルチモード型光伝送路、２０は非コヒーレント光を発する光送信部、２１は励振機構、２２透過機構、１００−１０６は本実施形態に係る光伝送システム、５００−５０２は従来の光伝送システム、２０１は非コヒーレント光源、２０２は光変調器、２０３は波長フィルタ機構、２０４は偏波制御機構、２０５は直接変調可能な非コヒーレント光源、３０は励振用単一モード平面光波回路、３１は透過用単一モード平面光波回路、４０は接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ、４１は接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ、５０は励振用光学系、５１は透過用光学系、６０は接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ、６１は接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ、７０は励振用絞り、７１は透過用絞り、８０は接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ、８１は接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ、８２は送信データ
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明について、実施形態を示しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。
〔第１の実施の形態〕
図１に、本発明による光伝送システムの第１の実施形態の例を示す。【００５１】
図中、１６、１７、１８はマルチモード型光伝送路、２０は非コヒーレント光を発する光送信部、２１は励振機構、２２は透過機構、１５は光受信部を表している。【００５２】
図１に示す光伝送システム１００は、非コヒーレント光９０ａを送信する光送信部２０と、光送信部２０からマルチモード型光伝送路１７を介して送信される非コヒーレント光９０ａのうち所定のモードを励振して光受信部１５に向けて非コヒーレント光９０ｂを送信する励振機構２１と、励振機構２１から送信される非コヒーレント光９０ｃを伝送するマルチモード型光伝送路１６と、励振機構２１からマルチモード型光伝送路１６を介して送信される非コヒーレント光９０ｃのうち所定のモードを透過させて光受信部１５に向けて非コヒーレント光９０ｄを送信する透過機構２２と、透過機構２２からマルチモード型光伝送路１８を介して送信される非コヒーレント光９０ｄを受信する光受信部１５と、を有する。【００５３】
このように、本実施形態による光伝送システム１００は、本出願人が開示した図１５に示す光伝送システムの構成を採るときにあって、非コヒーレント光を発する光送信部２０を用いることを基本構成とする。なお、本実施形態では、光送信部２０と励振機構２１とをマルチモード型光伝送路１７で接続し、透過機構２２と光受信部１５とをマルチモード型光伝送路１８で接続した形態を示しているが、励振機構２１は光送信部２０が送信する非コヒーレント光９０ａを直接励振することとしてもよい。この場合、マルチモード型光伝送路１７でのモード分散による伝送劣化をなくすことができる。また、光受信部１５は透過機構２２が送信する非コヒーレント光９０ｄを直接受信することとしてもよい。この場合、マルチモード型光伝送路１８でのモード分散による伝送劣化をなくすことができる。【００５４】
本実施形態による光伝送システム１００では、光送信部２０は、非コヒーレント光９０ａを送信する。非コヒーレント光は、干渉性が少ない。そのため、最終的に光受信部１５で受信される光の伝搬遅延差による干渉自体を抑制することができる。従って、光受信部１５で受信される波形の劣化を抑制することができる。ここで、光送信部２０は、非コヒーレント光９０ａの光源である非コヒーレント光源を備えることが望ましい。さらに、非コヒーレント光源は、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ)光源であることが望ましい。ＡＳＥ光源は、高輝度で広帯域な非コヒーレント光を発する光源である。光送信部２０は、ＡＳＥ光源を備えることで、広帯域な光伝送が可能となる。【００５５】
また、本実施形態による光伝送システム１００では、励振機構２１は、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａのうち所定のモードを励振して送信する。ここで、励振とは、系を通過させるモードを選択することをいう。すなわち、励振機構２１は、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａのうち所定のモードを選択して送信する。所定のモードを選択して送信することで、光伝送路を伝搬する光のモードを予め所定の低次モードに限定できるため、非コヒーレント光９０ａのうちマルチモード型光伝送路１７の機械的擾乱等によりモード分散した光の主に高次モードを削除することができる。また、マルチモード型光伝送路１６へ主に低次モードに限定した非コヒーレント光９０ｂを送信することができるため、マルチモード型光伝送路１６内での非コヒーレント光９０ｂのモード分散を抑制することができる。【００５６】
また、励振機構２１が励振する所定モードは、低次モード、特に基底モードであることが望ましい。基底モードとは、最低次モードのことである。所定モードを基底モードとすることで、光ファイバの中心近くを伝搬するモードが励振されるため、モード分散が小さく広帯域な周波数特性が得られる。なお、以下の記載において、「低次モード」には、「基底モード」が当然含まれる。【００５７】
この場合、光伝送システム１００では、励振機構２１として励振用単一モード光ファイバを適用することが望ましい。単一モード光ファイバは、光ファイバを伝搬する光のモードが１つのものである。励振機構２１として励振用単一モード光ファイバを適用することで、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａの励振機構２１への入射角を簡易に限定して、基底モードを励振することができる。【００５８】
また、本実施形態による光伝送システム１００では、透過機構２２は、上記励振機構から送信される上記非コヒーレント光９０ｂのうち所定のモードを透過させて送信する。所定のモードを通過させて送信することで、マルチモード型光伝送路１６の機械的擾乱によるモード分散した非コヒーレント光を主に低次モードに限定して光送信部１５に向けて送信することができる。そのため、光受信部１５における受信波形の劣化を防止することができる。【００５９】
また、透過機構２２が透過させる所定モードは、低次モード、特に基底モードであることが望ましい。基底モードとは、最低次モードのことである。所定モードを基底モードとすることで、光ファイバの中心近くを伝搬するモードを透過させるため、モード分散が小さく広帯域な周波数特性が得られる。【００６０】
この場合、本実施形態による光伝送システム１００では、透過機構２２として透過用単一モード光ファイバを適用することが望ましい。透過用単一モード光ファイバは、励振機構２１によって送信される非コヒーレント光９０ｃの透過機構２２への入射角を限定することができるため、基底モードを簡易に透過させることができる。【００６１】
また、本実施形態による光伝送システム１００では、マルチモード型光伝送路１６としてステップインデックス型多モード光ファイバを適用することができる。ステップインデックス型多モード光ファイバは、コア中心部の屈折率をクラッドの屈折率よりも高く且つ均一とし、コア中心部の屈折率とクラッドの屈折率とが不連続に変化した光ファイバである。ステップインデックス型多モード光ファイバを伝搬する光は、コアとクラッドとの境界で全反射しながら伝搬する。そのため、ステップインデックス型多モード光ファイバでは、光ファイバの屈折率の局所的なずれやマイクロベンディング等の機械的な擾乱が生じた場合、機械的な擾乱が生じた点で光の軌道が変化し又は反射角度が変化する。そのため、低次モードの光であっても軌道の変化や反射角度によっては、高次モードへと遷移する場合がある。このような光ファイバの機械的な擾乱は、光ファイバの全体で生じるため、光ファイバを伝搬する光のモードは複雑に遷移する。その結果、光の伝搬遅延差により干渉が生じ、波形が劣化する。【００６２】
しかし、本実施形態の光伝送システム１００では、励振機構２１により、マルチモード型光伝送路１６としてのステップインデックス型多モード光ファイバを伝搬する非コヒーレント光を予め低次モードに限定することができる。そして、透過機構２２により、マルチモード型光伝送路１６としてのステップインデックス型多モード光ファイバで遷移した非コヒーレント光のうち低次モードを選択して送信することができるため、モード分散を抑制することができる。さらに、光伝送システム１００では光送信部２０と光受信部１５との間で送受信する光として非コヒーレント光を適用するため、各モード間での干渉自体を抑制することができる。従って、光伝送システム１００では、マルチモード型光伝送路１６としてのステップインデックス型多モード光ファイバでの光のモード分散及び各モード同士での干渉による波形の劣化を抑制でき、伝送品質を向上させることができる。【００６３】
また、このステップインデックス型多モード光ファイバは、コア径４０μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。ステップインデックス型多モード光ファイバのコア径を４０μｍ以上１００μｍ以下と比較的大きくすることで、接続作業を容易なものとすることができる。さらに望ましくは、コア径５０μｍまたは６２．５μｍである。コア径５０μｍまたは６２．５μｍの光ファイバは規格品として存在しているため、光ファイバに接続される周辺機器・部品を低価格とすることができる。【００６４】
また、本実施形態による光伝送システム１００では、マルチモード型光伝送路１６としてのステップインデックス型多モード光ファイバに代えてグレーデッドインデックス型多モード光ファイバを適用することができる。グレーデッドインデックス型多モード光ファイバは、コア中心部の屈折率を最大とし、外側に向かって低くした光ファイバである。【００６５】
コアに入った光の軌道は、コアの周辺部の屈折率が低い部分で曲げられるためコア中心を軸にして蛇行する曲線となる。また、コア中心部の屈折率がコア周辺部の屈折率よりも相対的に高いために、コア中心部を伝搬する光の速度はコア周辺部の光の速度より遅くなる。そのため、光のモードによらず伝搬速度を一定にすることができる。【００６６】
しかし、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバでは、光ファイバ内の屈折率を連続的に変化させるため、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバを製造するに際して屈折率を理想的な状態とすることが困難である。この場合、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ内を伝搬する光は、伝送距離が長くなると光ファイバの屈折率の局所的なずれによって各モード間で伝搬速度が相対的に変化する。そのため、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバであっても伝送距離が長くなると、光ファイバ内を伝搬する光に伝搬遅延差が生じることとなる。【００６７】
一方、本実施形態による光伝送システム１００では、励振機構２１により、マルチモード型光伝送路１６としてのグレーデッドインデックス型多モード光ファイバを伝搬する非コヒーレント光を予め低次モードに限定することができる。そして、透過機構２２により、マルチモード型光伝送路１６としてのグレーデッドインデックス型多モード光ファイバでモード分散した非コヒーレント光のうち主に低次モードを選択して送信することができるため、各モード間での伝搬遅延差によるモード分散を抑制することができる。さらに、光伝送システム１００では光送信部２０と光受信部１５との間で送受信する光として非コヒーレント光を適用するため、各モード間での干渉自体を抑制することができる。従って、光伝送システム１００では、マルチモード型光伝送路１６としてのグレーデッドインデックス型多モード光ファイバでの光のモード分散及び各モード同士での干渉による波形の劣化を抑制でき、伝送品質をより向上させることができる。【００６８】
また、このグレーデッドインデックス型多モード光ファイバは、コア径４０μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。グレーデッドインデックス型多モード光ファイバのコア径を４０μｍ以上１００μｍ以下と比較的大きくすることで、接続作業を容易なものとすることができる。さらに望ましくは、コア径５０μｍまたは６２．５μｍである。コア径５０μｍまたは６２．５μｍの光ファイバは規格品として存在しているため、光ファイバに接続される周辺機器・部品を低価格とすることができる。【００６９】
なお、複数のモードを有する光を伝送可能な光伝送路であれば、本実施形態による光伝送システム１００に適用することができる。そして、光伝送システム１００では、上記説明したように光伝送路で生じたモード分散及び各モード同士の干渉による伝送劣化を抑制することができる。【００７０】
なお、本実施形態では、光受信部１５を備えた形態を示した。光受信部１５を備えることで、伝送劣化が極めて少ない光伝送システムを構成できる。一方、光受信部１５を備えない場合も本実施形態に含まれている。この場合は、光受信部１５を備えていない本実施の形態の光伝送システムを、光受信部を備えた既存の光伝送システムに組込むことが可能で、既存の光伝送システムを伝送劣化の極めて少ないものとすることができる。【００７１】
ここで、光伝送システム１００の動作について、図１を参照しながら説明する。【００７２】
まず、光送信部２０は、光送信部２０に入力された送信データ８２が光信号に変換された非コヒーレント光９０ａを光受信部１５に向けて送信する。光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａは、励振機構２１を伝搬し、非コヒーレント光９０ｂとしてマルチモード型光伝送路１６に入射する。ここで、非コヒーレント光９０ａは、励振機構２１により、主に低次モードに限定して送信されるため、マルチモード型光伝送路１６を伝搬する非コヒーレント光９０ｂのモード分散を抑制することができる。【００７３】
マルチモード型光伝送路１６を伝搬した非コヒーレント光９０ｃは、透過機構２２を透過し、非コヒーレント光９０ｄとして光受信部１５に向けて送信される。ここで、非コヒーレント光９０ｃは、透過機構２２により、主に低次モードに限定して光受信部１５に向けて送信されるため、非コヒーレント光９０ｄのモード分散を抑制し、光受信部１５の受信波形の劣化を抑制することができる。さらに、光送信部２０と光受信部１５との間で送受信する光として非コヒーレント光を適用するため、各モード間による干渉自体を抑制することができる。従って、光受信部１５における受信波形の劣化を防止することができる。
以上説明したように、本実施形態に係る光伝送システム１００では、多モード光伝送路のモード分散・モード間遷移に基づく各モード間の干渉による波形劣化を抑制できるようにすることで、従来以上に長い距離での高速な光伝送を実現することができる。【００７４】
〔第２の実施の形態〕
図２に、本発明による光伝送システムの第２の実施形態の例を示す。なお、以下に示す実施形態では、第１の実施の形態の光伝送システムをより具体化したものについて説明する。【００７５】
図中、１０はマルチモード型光伝送路としてのグレーデッドインデックス型多モード光ファイバ、２０は非コヒーレント光を発する光送信部、１３は励振機構としての励振用単一モード光ファイバ、１４は透過機構としての透過用単一モード光ファイバ、１５は光受信部を表している。【００７６】
このように、本実施形態による光伝送システム１０１は、本出願人が開示した図１５に示す光伝送システムの構成を採るときにあって、非コヒーレント光を発する光送信部２０を用いることを基本構成とする。なお、光送信部２０の構成は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。【００７７】
ここで、図３に、図２に示すマルチモード型光伝送路を伝搬する非コヒーレント光のモード間遷移の一例を示した概略図を示す。図３に示すように、励振機構としての励振用単一モード光ファイバ１３から送信される非コヒーレント光９０ｂは、一部がＸ点で例えば、光ファイバのマイクロベンディングによってモードＡからモードＢに遷移する。モードＢに遷移して伝搬する光は、その一部がＹ点で例えば、光ファイバのマイクロベンディングによって、再びモードＡに戻る。また、別の一部は、Ｘ点において、モードＢには遷移せずモードＡを保持したまま透過機構としての透過用単一モード光ファイバ１４に向けて伝搬する。そして、モードＡを保持したまま伝搬してきた光とモードＢを経由して再びモードＡに戻った光とがＹ点において干渉する。なお、図３では、Ｘ点、Ｙ点の前段での光信号の位相状態を正弦波を用いて概略的に示している。【００７８】
図２に示す本実施形態に係る光伝送システム１０１によれば、光送信部２０の光源として非コヒーレント光源を用いるため、図３に示すように伝搬する光の位相がコヒーレント光源を用いた場合のように揃っておらず、干渉性が悪い。このため、図３に示すように、図１６で示したＹ点で生じる、モードＡをそのまま伝搬してきた光とモードＢを経由して再びモードＡに戻った光との干渉効果は弱くなる。従って、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０の内部で、屈折率の局所的なずれやマイクロベンディング等によるモード間遷移が生じていたとしても、機械的な擾乱による受信波形の劣化は生じない。【００７９】
また、図４に図２に示す伝送システム１０１の光受信部１５における受信パワーの経時変化を示す。図４において、実線は非コヒーレント光による場合の受信パワーの経時変化を示し、点線はコヒーレント光による場合の受信パワーの経時変化を示す。【００８０】
この図に示すように、従来の光伝送システムでは、一般にコヒーレント光源を用いているため、温度変化や振動等の機械的な擾乱により受信パワーに経時変化を生じているが、図２に示す光伝送システム１０１では、光送信部２０に非コヒーレント光源を用いるため、このような機械的な擾乱による影響を受けにくく、受信パワーの経時変化は殆ど生じない。【００８１】
なお、光伝送システム１０１の動作は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。【００８２】
〔第３の実施の形態〕  
図５に、本発明による光伝送システムの第３の実施形態の例を示す。ここで、図２で説明したものと同じものについては同一の記号で示している。【００８３】
本実施形態では、光送信部２０が、非コヒーレント光源２０１と光変調器２０２とで構成されている。光変調器２０２は、光変調器２０２に入力される送信データ８２に基づいて非コヒーレント光源２０１から送信される光を変調し、非コヒーレント光９０ａとして送信する。上記変調は、強度変調、波長変調等の変調方法を適用することができる。【００８４】
この非コヒーレント光源２０１としては、ファイバアンプの自然放出光を取り出すＡＳＥ光源、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を利用することができる。また、光変調器２０２としては、公知のＬｉＮｂＯ３結晶を用いたＬＮ変調器、電界吸収型（ＥＡ）の変調器等を利用することができる。【００８５】
本実施形態の光伝送システム１０２では、光送信部２０に非コヒーレント光源２０１、光変調器２０２を備えることで、光送信部２０が情報送信機としての機能を有することとなる。
ここで、本実施形態の光伝送システム１０２の光送信部２０の動作について説明する。なお、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａが光受信部１５に受信されるまでの光伝送システム１０２の動作については、第１の実施の形態において説明したものと同様である。【００８６】
まず、非コヒーレント光源２０１から光変調器２０２に非コヒーレント光９０ｅが送信される。そして、光変調器２０２は、送信データ８２が入力された時に、入力された送信データ８２に基づいて非コヒーレント光９０ｅを例えば強度変調して非コヒーレント光９０ａとして送信する。【００８７】
以上説明したように、本実施形態は第２の実施形態の光送信部２０の構成を具体化したものであり、第２の実施形態と同様の理由により、機械的な擾乱による受信波形の劣化は生じない。【００８８】
なお、図５に示すように、非コヒーレント光源２０１と共に光変調器２０２を備える光送信部２０の構成は、本明細書で示すいずれの実施の形態において適用可能である。【００８９】
図６に、本発明による光伝送システムの第３の実施形態の別の例を示す。ここで、図５で説明したものと同じものについては同一の記号で示している。【００９０】
この構成例では、光送信部２０が、非コヒーレント光源２０１と波長フィルタ機構２０３と偏波制御機構２０４と光変調器２０２とで構成されている。【００９１】
この波長フィルタ機構２０３は、光変調器２０２の波長帯域幅や、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０の波長分散による波形劣化を抑止するために挿入されたものであり、偏波制御機構２０４は、光変調器２０２の偏波依存性を考慮して変調効果を最適化するために挿入されたものである。【００９２】
従って、光変調器２０２として偏波無依存の光変調器を用いる場合には偏波制御機構２０４は不要である。また、波長フィルタ機構２０３は、光変調器２０２と励振用単一モード光ファイバ１３との間に挿入してもよい。【００９３】
波長フィルタ機構２０３としては、例えば、光導波路型の波長フィルタやＷＤＭ（波長分割多重）可変波長フィルタを適用することができる。これらの波長フィルタ機構を適用することで、伝送する非コヒーレント光の波長に応じた光伝送システムの変更がなく柔軟なシステムを実現することができる。【００９４】
偏波制御機構２０４は、非コヒーレント光源２０１から送信される光信号９０ｇの偏光方向を調整する。例えば、偏光ビームスプリッタや偏向板を利用して光信号９０ｇのうち所定の偏向方向の光だけを取り出したり、光信号９０ｇの偏向方向を所定の方向に揃えたりする。【００９５】
ここで、本実施形態の光伝送システム１０３の光送信部２０の動作について説明する。なお、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａが光受信部１５に受信されるまでの光伝送システム１０３の動作については、第１の実施の形態において説明したものと同様である。【００９６】
まず、非コヒーレント光源２０１は、光変調器２０２に向けて非コヒーレント光９０ｆを送信する。非コヒーレント光９０ｆは、波長フィルタ機構２０３によって受信され、波長フィルタ機構２０３は、非コヒーレント光９０ｆの波長帯域を限定し、非コヒーレント光９０ｇとして送信する。非コヒーレント光９０ｇは、偏波制御機構２０４に受信され、偏波制御機構２０４は、非コヒーレント光９０ｇの偏向方向を制御し、非コヒーレント光９０ｈとして送信する。非コヒーレント光９０ｈは、光変調器２０２によって受信され、光変調器２０２は、送信データ８２が入力された時に、入力された送信データ８２に基づいて非コヒーレント光９０ｈを例えば強度変調して非コヒーレント光９０ａとして送信する。【００９７】
以上説明したように、本実施形態も第２の実施形態の光送信部２０の構成を具体化したものであり、第２の実施形態と同様の理由により、機械的な擾乱による受信波形の劣化は生じない。【００９８】
〔第４の実施の形態〕
図７に、本発明による光伝送システムの第４の実施形態の例を示す。ここで、図２で説明したものと同じものについては同一の記号で示している。【００９９】
本実施形態では、光送信部２０が、直接変調可能な非コヒーレント光源２０５で構成されている。ここで、直接変調とは、例えばレーザダイオードの駆動電流に変調信号を入力することによって、レーザダイオードの輝度を直接変調することをいう。【０１００】
本実施形態では、光送信部２０に直接変調可能な非コヒーレント光源２０５を備えることで、外部変調器を別途設けることがなく、光送信部２０のコンパクト化を図ることができる。
この直接変調可能な非コヒーレント光源２０５は、直接変調可能なＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ)光源であることが望ましい。ＡＳＥ光源は、高輝度で広帯域な非コヒーレント光を発する光源である。光送信部２０は、直接変調可能なＡＳＥ光源を備えることで、広帯域な光伝送が可能となる。【０１０１】
直接変調可能な非コヒーレント光源２０５は、送信データ８２が入力されたときに、例えばレーザダイオードの駆動電流に送信データ８２に基づいた変調信号を付加してレーザダイオードの光強度を変調させ非コヒーレント光９０ａとして送信する。なお、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａが光受信部１５に受信されるまでの光伝送システム１０４の動作については、第１の実施の形態において説明したものと同様である。【０１０２】
以上説明したように、本実施形態は、第３の実施形態と同様に、第２の実施形態の光送信部２０の構成を具体化したものであり、第２の実施形態と同様の理由により、機械的な擾乱による受信波形の劣化は生じない。【０１０３】
なお、図７に示すように、直接変調可能な非コヒーレント光源２０５を備える光送信部２０の構成は、本明細書で示すいずれの実施の形態において適用可能である。【０１０４】
図８に、本発明による光伝送システムの第４の実施形態の別の例を示す。ここで、２０３は図６で説明した波長フィルタ機構である。２０５は、図７で説明した直接変調可能な非コヒーレント光源である。【０１０５】
この構成例では、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０の波長分散による波形劣化を抑止するために波長フィルタ機構２０３を挿入している。また、光送信部２０は、直接変調可能な非コヒーレント光源２０５を備えるために、光送信部２０のコンパクト化を図ることができる。【０１０６】
ここで、本実施形態の光伝送システム１０５の光送信部２０の動作について説明する。なお、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａが光受信部１５に受信されるまでの光伝送システム１０５の動作については、第１の実施の形態において説明したものと同様である。【０１０７】
まず、直接変調可能な非コヒーレント光源２０５は、送信データ８２が入力されたときに、例えばレーザダイオードの駆動電流に送信データ８２に基づいた変調信号を付加してレーザダイオードの光強度を変調させ非コヒーレント光９０ｉとして送信する。非コヒーレント光９０ｉは、波長フィルタ機構２０３によって受信され、波長フィルタ機構２０３は、非コヒーレント光９０ｉの波長帯域を限定し、非コヒーレント光９０ａとして送信する。【０１０８】
以上説明したように、本実施形態も第２の実施形態の光送信部２０の構成を具体化したものであり、第２の実施形態と同様の理由により、機械的な擾乱による受信波形の劣化は生じない。【０１０９】
〔第５の実施の形態〕
図９に、本発明による光伝送システムの第５の実施形態の例を示す。ここで、図２で説明したものと同じものについては同一の記号で示している。また、光送信部２０の構成は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。【０１１０】
本実施形態では、図２に示す、励振機構としての励振用単一モード光ファイバ１３に代えて励振用単一モード平面光波回路３０を備えるとともに、透過機構としての透過用単一モード光ファイバ１４に代えて透過用単一モード平面光波回路３１を備え、さらに、光送信部２０と励振機構としての励振用単一モード平面光波回路３０とを接続するための接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ４０と、透過機構としての透過用単一モード平面光波回路３１と光受信部１５とを接続するための接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ４１とを備えている。【０１１１】
ここで、励振用単一モード平面光波回路３０や透過用単一モード平面光波回路３１は、石英系材料あるいは半導体結晶を含むものを利用することができる。本実施の形態では、励振機構として励振用単一モード平面光波回路３０、透過機構として透過用単一モード平面光波回路３１を適用することにより、励振機構及び透過機構の小型化を図ることができる。【０１１２】
本実施形態においては、送信側では、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０へ光信号が入射される際に、励振用単一モード平面光波回路３０により基底モードのみが励振されるとともに、受信側では、伝送途中で一部高次モードに遷移した成分が透過用単一モード平面光波回路３１により除去され、基底モードのみが選択的に光受信部１５へと導かれる。【０１１３】
ここで、本実施形態の光伝送システム１０６の動作について説明する。【０１１４】
まず、光送信部２０は、光送信部２０に入力された送信データ８２が光信号に変換された非コヒーレント光９０ａを光受信部１５に向けて送信する。光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａは、接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ４０を伝搬した後に、励振用単一モード平面光波回路３０を透過し、非コヒーレント光９０ｂとしてグレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０に入射する。ここで、非コヒーレント光９０ａは、接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ４０を伝搬することにより、ステップインデックス型多モード光ファイバと比べてモード分散による伝搬遅延差を抑制することができる。また、非コヒーレント光９０ａは、励振用単一モード平面光波回路３０を透過する際に基底モードに限定されるため、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０を伝搬する非コヒーレント光９０ｂのモード分散を抑制することができる。【０１１５】
グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０を伝搬した非コヒーレント光９０ｃは、透過用単一モード平面光波回路３１を透過し、接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ４１を伝搬した後に、非コヒーレント光９０ｄとして光受信部１５に向けて送信される。ここで、非コヒーレント光９０ｃは、透過用単一モード平面光波回路３１を透過する際に、基底モードに限定して光受信部１５に向けて送信されるため、非コヒーレント光９０ｄのモード分散を抑制することができる。そのため、光受信部１５における受信波形の劣化を防止することができる。また、非コヒーレント光９０ｃが接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ４１を伝搬することにより、ステップインデックス型多モード光ファイバと比べてモード分散による伝搬遅延差を抑制することができる。さらに、光送信部２０と光受信部１５との間で送受信する光として非コヒーレント光を適用するため、各モード間による干渉自体を抑制することができる。従って、光受信部１５における受信波形の劣化を防止することができる。【０１１６】
以上説明したように、本実施形態においても、第２の実施形態と同様の理由により、機械的な擾乱による受信波形の劣化は生じない。【０１１７】
なお、本実施形態においては、光送信部２０と励振用単一モード平面光波回路３０とを接続するために、接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ４０を用い、透過用単一モード型平面光波回路３１と光受信部１５とを接続するために、接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ４１を用いているが、接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ４０、４１の代わりに単一モード光ファイバを接続に用いてもよい。【０１１８】
また、光送信部２０と励振用単一モード平面光波回路３０とを直接結合させ、透過用単一モード平面光波回路３１と受信部１５とを直接結合させてもよく、多様な形態が考えられる。【０１１９】
〔第６の実施の形態〕
図１０に、本発明による光伝送システムの第６の実施形態の例を示す。ここで、図２で説明したものと同じものについては同一の記号で示している。また、光送信部２０の構成は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。
本実施形態では、図２に示す、励振機構としての励振用単一モード光ファイバ１３に代えて励振用光学系５０を備えるとともに、透過機構としての透過用単一モード光ファイバ１４に代えて透過用光学系５１を備え、さらに、光送信部２０と励振用光学系５０とを接続するための接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ６０と、透過用光学系５１と光受信部１５とを接続するための接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ６１とを備えている。【０１２０】
本実施の形態では、励振機構としての励振用光学系５０は、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａを透過するレンズを含み、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａの所定の低次モードをレンズによって集光して送信する。また、透過機構としての透過用光学系５１は、励振機構としての励振用光学系５０から送信される非コヒーレント光９０ｃを透過するレンズを含み、励振機構としての励振用光学系５０から送信される非コヒーレント光９０ｃの所定の低次モードをレンズによって集光して送信する。本実施形態においては、特定モードを励振する機構として、光送信部２０に接続される接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ６０とグレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０との接続点に、入射角の小さい低次モード成分のみを選択的に集光することのできる２つのレンズと絞りとを含む励振用光学系５０を用いるとともに、特定モードを透過させることのできる機構として、光受信部１５に接続される接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ６１とグレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０との接続点に、入射角の小さい低次モード成分のみを選択的に集光することのできる２つのレンズと絞りとを含む透過用光学系５１を用いている。【０１２１】
ここで、励振機構としての励振用光学系５０の動作について説明する。なお、透過機構としての透過用光学系５１の動作原理は、励振用光学系５０の動作原理と同様である。【０１２２】
光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａは、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ６０を伝搬して励振用光学系５０の第１のレンズ６２に入射する。ここで、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ６０と第１のレンズ６２との間を第１のレンズ６２の焦点距離ｆ１に一致させている。そのため、第１のレンズ６２は、入射した非コヒーレント光を光線が平行となるように屈折させ、絞り６３に入射させる。【０１２３】
絞り６３に入射した光は、絞り６３の開口孔の大きさ分だけ通過し、第２のレンズ６４に入射する。ここで、絞り６３の開口孔を調節することにより、絞り６３の開口孔を透過する光のモードを低次のモードとすることができる。そのため、非コヒーレント光９０ａを絞り６３に通過させることで非コヒーレント光９０ａの主に低次のモードを励振させることができる。【０１２４】
絞り６３を通過し第２のレンズ６４に入射した光は、第２のレンズ６４によって集光され、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０に入射する。ここで、第２のレンズ６４に入射した非コヒーレント光の光線がグレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０に集光されるように、第２のレンズ６４とグレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０との間を第２のレンズ６４の焦点距離ｆ２に一致させている。【０１２５】
なお、本実施形態においては、励振用光学系５０を２つのレンズと１つの絞りとを含む構成としたが、第１のレンズ６２として非コヒーレント光９０ａの主に低次のモードを透過させることのできる直径の小さいレンズを適用して、絞り６３を省く構成とすることもできる。この場合、部品点数が少ないため、励振用光学系５０をコンパクトなものとすることができる。【０１２６】
この光学系５０、５１を用いると、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０中で中心軸に対する入射角が小さくコア中心部付近にパワーが集中している特定低次モード成分を励振し透過させることができる。【０１２７】
従って、送信側では、この構成の励振用光学系５０に接続されたグレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０に、特定低次モードのみが励振されるようになる。そして、受信側では、同様の光学系を用いることにより、伝送途中で高次モードに遷移した成分を除去し、特定低次モードのみを選択的に受信できるようになる。【０１２８】
本実施形態においても、第２の実施形態と同様の理由により、機械的な擾乱による受信波形の劣化は生じない。【０１２９】
なお、本実施形態においては、光送信部２０と励振用光学系５０とを接続するために、接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ６０を用い、透過用光学系５１と光受信部１５とを接続するために、接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ６１を用いているが、接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ６０、６１の代わりに単一モード光ファイバを接続に用いてもよい。【０１３０】
また、光送信部２０と光受信部１５とを直接結合させてもよく、多様な形態が考えられる。【０１３１】
〔第７の実施の形態〕
図１１に、本発明による光伝送システムの第７の実施形態の例を示す。ここで、図２で説明したものと同じものについては同一の記号で示している。また、光送信部２０の構成は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。【０１３２】
本実施形態では、図２に示す、励振機構としての励振用単一モード光ファイバ１３に代えて励振用絞り７０を備えるとともに、透過機構としての透過用単一モード光ファイバ１４に代えて透過用絞り７１を備え、さらに、光送信部２０と励振用絞り７０とを接続するための接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ８０と、透過用絞り７１と光受信部１５とを接続するための接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ８１とを備えている。【０１３３】
本実施の形態では、励振機構としての励振用絞り７０は、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａを通過させる開口孔を有する絞りを含み、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａの所定の低次モードを絞りによって選択して送信する。また、透過機構としての透過用絞り７１は、励振機構としての励振用絞り７０から送信される非コヒーレント光９０ｃを通過させる開口孔を有する絞りを含み、励振機構としての励振用絞り７０から送信される非コヒーレント光９０ｃの所定の低次モードを絞りによって選択して送信する。本実施形態においては、特定モードを励振する機構として、光送信部２０に接続される接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ８０とグレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０との接続点に励振用絞り７０を用いるとともに、特定モードを透過させることのできる機構として、光受信部１５に接続される接続用グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ８１とグレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０との接続点に透過用絞り７１を用いている。【０１３４】
この絞り７０、７１を用いると、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０中で中心軸に対する入射角が小さくコア中心部付近にパワーが集中している特定低次モード成分を励振し透過させることができる。【０１３５】
ここで、励振機構としての励振用絞り７０の動作について説明する。なお、透過機構としての透過用絞り７１の動作原理は、励振用絞り７０の動作原理と同様である。【０１３６】
光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａは、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ８０を伝搬して励振用絞り７０の絞り６５に入射する。絞り６５に入射した光は、絞り６５の開口孔の大きさ分だけ通過し、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ１０に入射する。そのため、絞り６５の開口孔の大きさを調節することで、絞り６５の開口孔を透過する非コヒーレント光９０ａのモードを主に低次モードとすることができる。【０１３７】
なお、本実施形態においては、励振用絞り７０を１つの絞りを含む構成としたが２つの絞りを適用することもできる。【０１３８】
図１２に、励振用絞り７０の構成の別の実施の形態の概略構成図を示す。【０１３９】
図１２に示す励振用絞りは、光送信部２０から送信される非コヒーレント光９０ａを通過させる第１の絞り６６と、第１の絞り６６を通過した非コヒーレント光９０ｋを通過させる第２の絞り６７と、を含む。【０１４０】
図１１に示す励振用絞り７０の構成を図１２に示すものとすることにより、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ８０の中心部ではなく端側から出射され、第１の絞り６６を通過した高次のモードの非コヒーレント光９０ｊを、第２の絞り６７によって遮ることができる。つまり、グレーデッドインデックス型多モード光ファイバ８０の中心部ではなく端側から出射した非コヒーレント光であっても、第２の絞り６７を通過するのは主に低次モードである。そのため、非コヒーレント光９０ａの高次モードの除去率を高くすることができる。【０１４１】
なお、図１１に示す透過用絞り７１についても図１２に示す構成のものを適用することができる。【０１４２】
以上説明したように、本実施形態においても、第２の実施形態と同様の理由により、機械的な擾乱による受信波形の劣化は生じない。【０１４３】
なお、本実施形態においては、１００％特定モード成分のみを分離することは必ずしも容易ではないが、混入する特定モード以外の成分の相対強度は実用上問題のない程度に小さく抑えることが可能である。【０１４４】
また、本実施形態においては、励振用絞り７０、透過用絞り７１を単独で用いた場合について説明したが、これを光ファイバ接続用コネクタの接続点に絞りを内蔵した構成とするなど、多様な形態の可能性が考えられる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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