JP2005064794A - 波長分割多重システム - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチモードファイバを用いる波長分割多重を可能とする波長分割多重システムを提供する。
【解決手段】 マルチモードファイバと、少なくとも１つの分散補償ファイバとを備えた波長分割多重システムにおいて、マルチモードファイバと少なくとも１つの分散補償ファイバとを、波長フィルタを介して接続する。波長フィルタとしては、誘電体多層膜フィルタ１と、誘電体多層膜フィルタ１を介して対向するように配された第一のコリメータレンズ２および第二のコリメータレンズ３とを備えている波長分波器を用いる。マルチモードファイバと分散補償ファイバとを並列または直列に接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マルチモードファイバを用いる波長分割多重システムに関するものである。

グレーテッドインデックス（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）型ファイバ（以下、「ＧＩファイバ」と略す。）のようなマルチモードファイバ（Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ、以下「ＭＭＦ」と略すこともある。）は、大きなコア径および高い開口数を有し、光ＬＡＮの伝送線路として広く用いられている。

光ＬＡＮの高速化の要求に伴って、ＧＩファイバの屈折率プロファイルの制御における精度が向上し、現在、ほぼ性能限界に達している。ＧＩファイバの伝送帯域幅をこれ以上に大きくするためには、波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＷＤＭ）しなければならない。

しかしながら、ＧＩファイバでは、最適な屈折率プロファイルが、ファイバ内を伝搬する信号光の波長に大きく依存する。そのため、特定の波長において最適化された屈折率プロファイルを有するＧＩファイバは、異なる波長においては伝送帯域幅が非常に小さくなるから、波長分割多重には適用できないという問題がある（例えば、非特許文献１参照。）。

図１９は、それぞれ波長λ_０＝８５０ｎｍ、１３００ｎｍで最適化された屈折率プロファイルを有する、コア径５０μｍ、外径１２５μｍのＧＩファイバ（最大比屈折率差Δ＝０．０１、コア半径ａ＝２５μｍ）のＯＦＬ（Ｏｖｅｒｆｉｌｌｅｄ−Ｌａｕｎｃｈ）帯域（規格ＩＥＣ６０７９３−１−４９参照）の波長特性を示すグラフである。

図１９から、波長が、最適波長（それぞれ、８５０ｎｍ、１３００ｎｍ）から離れると、伝送帯域幅は急激に低下することが分かる。

なお、図１９に関する計算および以下の全ての計算において、純粋石英およびゲルマニウム添加石英の材料分散係数は、文献Ａ（柴田典義、枝広隆夫、“光ファイバ用ガラスの屈折率分散特性”、信学技報、ｖｏｌ．ＯＱＥ８０−１１４、ｐｐ．８５−９０、１９８０）、のものを使用し、フッ素添加石英の材料分散係数は文献Ｂ（Ｊ．Ｗ．Ｆｌｅｍｉｎｇ，“Ｍａｔｅｒｉａｌ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｎ ｌｉｇｈｔｇｕｉｄｅ ｇｌａｓｓｅｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１４，ｐｐ．３２６−３２８，１９７８）のものを使用し、入射光のＲＭＳスペクトル幅は０．３５ｎｍとしている。また、伝送帯域幅の計算は、屈折率プロファイルから計算される各モードの群遅延に基づいて行っている（Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ，“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｍｐｕｌｓｅ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ”，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，ｖｏｌ．１８，ｐｐ．２１９９−２２０６，１９７９参照）。
大越孝敬、岡本勝就、保位和夫、"光ファイバ"、第７章、ｐｐ．１８２−１８４、オーム社、１９８４年

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、マルチモードファイバを用いる波長分割多重を可能とする波長分割多重システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、マルチモードファイバと、１以上の分散補償ファイバとを備えた波長分割多重システムであって、マルチモードファイバと、１つの分散補償ファイバとの間に接続された波長フィルタを具備し、前記分散補償ファイバは前記マルチモードファイバに伝搬される波長λ_１、λ_２、λ_３、・・・、λ_ｎの光のうちの１つの波長λ_ｍの光に対して最適化された屈折率プロファイルを有し、前記波長フィルタは波長λ_ｍの光を選択して前記分散補償ファイバに供給するものである波長分割多重システムを提供する。

上記構成の波長分割多重システムにおいて、前記波長フィルタは、波長毎に光信号を分離する際に前記マルチモードファイバ内における電磁界分布を変化させない性質を有するものであることが好ましい。

上記構成の波長分割多重システムにおいて、前記波長フィルタは、誘電体多層膜フィルタと、該誘電体多層膜フィルタを介して対向するように配された２つのコリメータレンズとを備えているものであることが好ましい。

上記構成の波長分割多重システムにおいて、前記マルチモードファイバと前記分散補償ファイバとを並列に接続することができる。

上記構成の波長分割多重システムにおいて、前記マルチモードファイバと前記分散補償ファイバとを直列に接続することもできる。

上記構成の波長分割多重システムを、前記マルチモードファイバはコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍのグレーテッドインデックス型ファイバであり、波長７７０ｎｍ、７９０ｎｍ、８１０ｎｍ、８３０ｎｍ、８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、１３００ｎｍの全てのチャンネルにおける伝送帯域幅が２ＧＨｚ・ｋｍを超えるものとすることもできる。

上記構成の波長分割多重システムを、前記マルチモードファイバはコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍのグレーテッドインデックス型ファイバであり、波長８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、９３０ｎｍの全てのチャンネルにおける伝送帯域幅が３ＧＨｚ・ｋｍを超えるものとすることもできる。

上記構成の波長分割多重システムを、前記マルチモードファイバはコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍのグレーテッドインデックス型ファイバであり、波長１２２０ｎｍ、１２４０ｎｍ、１２６０ｎｍ、１２８０ｎｍ、１３００ｎｍ、１３２０ｎｍ、１３４０ｎｍ、１３６０ｎｍ、１３８０ｎｍの全てのチャンネルにおける伝送帯域幅が５ＧＨｚ・ｋｍを超えるものとすることもできる。

上記構成の波長分割多重システムにおいて、前記チャンネル間隔が２０ｎｍであることが好ましい。

本発明の波長分割多重システムは、マルチモードファイバと、１つの分散補償ファイバとの間に接続された波長フィルタを具備し、分散補償ファイバはマルチモードファイバに伝搬される波長λ_１、λ_２、λ_３、・・・、λ_ｎの光のうちの１つの波長λ_ｍの光に対して最適化された屈折率プロファイルを有し、波長フィルタは波長λ_ｍの光を選択して分散補償ファイバに供給するものとすることにより、これまで不可能であったマルチモードファイバの波長分割多重を実現することができる。このマルチモードファイバの波長分割多重の実現により、マルチモードファイバの伝送レートを飛躍的に向上することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。

本発明の波長分割多重システムは、マルチモードファイバと、１以上の分散補償ファイバとを備えた波長分割多重システムであって、マルチモードファイバと、１つの分散補償ファイバとの間に接続された波長フィルタを具備し、分散補償ファイバはマルチモードファイバに伝搬される波長λ_１、λ_２、λ_３、・・・、λ_ｎの光のうちの１つの波長λ_ｍの光に対して最適化された屈折率プロファイルを有し、波長フィルタは波長λ_ｍの光を選択して分散補償ファイバに供給するものである。

ところで、分散補償ファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ、以下、「ＤＣＦ」と略すこともある。）とマルチモードファイバとの長さ比を最適化して、両者を接続することにより、マルチモードファイバのモード間分散を補償し、マルチモードファイバの屈折率プロファイルを最適化した波長とは異なる波長においても、大きな伝送帯域幅を実現することができる。しかしながら、この方法を用いて、波長分割多重を行うためには、波長ごとに光信号を分離する際に、マルチモードファイバ内における電磁界分布を保存（変化させない）する必要がある。

そこで、本発明では、マルチモードファイバと、マルチモードファイバに伝搬される波長λ_１、λ_２、λ_３、・・・、λ_ｎの光のうちの１つの波長λ_ｍの光に対して最適化された屈折率プロファイルを有する分散補償ファイバとを、波長λ_ｍの光を選択する波長フィルタを介して接続することにより、マルチモードファイバ内における電磁界分布を保存して、マルチモードファイバを用いた波長分割多重を可能とした。

本発明で用いられる波長フィルタとしては、波長毎に光信号を分離する際にマルチモードファイバ内における電磁界分布を変化させない性質を有するものが挙げられる。このような波長フィルタとしては、誘電体多層膜フィルタ、ファイバグレーティングフィルタなどが挙げられ、これらの中でも、特に、誘電体多層膜フィルタと、この誘電体多層膜フィルタを介して対向するように配置された２つのコリメータレンズとを有するものが好ましい。

図１は、本発明で用いられる波長フィルタの一例を示す概略断面図である。
この波長フィルタは、誘電体多層膜フィルタ１と、誘電体多層膜フィルタ１を介して対向するように配置された第一のコリメータレンズ２および第二のコリメータレンズ３と、これらを収容する筒部材４と、入射ポートＰ_１用の光ファイバ１１と、反射ポートＰ_２用の光ファイバ１２と、出射ポートＰ_３用の光ファイバ１３とから概略構成されている。

この波長フィルタでは、筒部材４内部のほぼ中央に誘電体多層膜フィルタ１が配置され、接着剤などで固定されている。また、筒部材４の両方の開口端から、筒部材４の内部に、第一のコリメータレンズ２と第二のコリメータレンズ３とがそれぞれ挿入され、これらが誘電体多層膜フィルタ１を介して対向するように配置されている。さらに、第一のコリメータレンズ２と第二のコリメータレンズ３は、接着剤５により筒部材４に固定されている。

また、光ファイバ１１と光ファイバ１２は、接着剤により第一のコリメータレンズ２に固定されている。一方、光ファイバ１３は、接着剤により第二のコリメータレンズ３に固定されている。

誘電体多層膜フィルタ１としては、屈折率の異なる、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５などの薄膜をそれぞれの厚さ数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度で、数層〜数１００層程度積み重ねてなるものなどが挙げられる。このような誘電体多層膜フィルタ１は、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過する性質を有している。

第一のコリメータレンズ２、第二のコリメータレンズ３としては、例えば、グレーテッドインデックス型屈折率分布を有するファイバ型レンズなどからなる円柱形状のレンズが挙げられる。

筒部材４としては、例えば、透湿性の低い金属、樹脂、ガラスなどの材料からなる円筒形状のものが挙げられる。

接着剤５としては、エポキシ系接着剤、シリコン系接着剤などが挙げられる。

光ファイバ１１、１２、１３としては、シングルモードファイバが用いられる。

この波長フィルタにあっては、入射ポートＰ_１から入射した光（波長λ_１、λ_２、．．．、λ_ｎの光）は第一のコリメータレンズ２によって平行光に変換され、誘電体多層膜フィルタ１に入射する。この誘電体多層膜フィルタ１において、特定の波長（例えば、波長λ_１）の光は反射し、反射ポートＰ_２に入射する。また、その他の波長（例えば、波長λ_２、．．．、λ_ｎ）の光は誘電体多層膜フィルタ１を透過し、第二のコリメータレンズ３によって再び集光し、出射ポートＰ_３に入射する。

このような構成の波長フィルタによれば、誘電体多層膜フィルタ１で反射する光（波長λ_１の光）も、誘電体多層膜フィルタ１を透過する光（波長λ_２、．．．、λ_ｎの光）も、この波長フィルタに接続されるマルチモードファイバ内における電磁界分布を大きく変化させることはない。

ところで、分散補償ファイバの比屈折率差プロファイルΔ_ＤＣＦは、下記の式（１）で表される。
Δ_ＤＣＦ＝Δ_{ｏｐｔｉｍｕｍ}＋ｂ［Δ_{ｏｐｔｉｍｕｍ}−Δ_{ｔａｒｇｅｔ}］ （１）
ここで、Δ_{ｏｐｔｉｍｕｍ}は所望の波長に対する最も広い帯域を有するファイバの比屈折率差プロファイル、Δ_{ｔａｒｇｅｔ}は分散補償のターゲットとなるファイバの比屈折率差プロファイルを表し、ｂはターゲットファイバ（例えば、マルチモードファイバ）と分散補償ファイバの長さの比を表す定数である。

このように設計される分散補償ファイバは、長さを変えることにより、設計波長以外の波長でも分散補償の役割を果たすことができる。例えば、ターゲットファイバは波長λ_{ｔａｒｇｅｔ}で最適化されているとし、分散補償ファイバはある設計波長λ_{ｄｅｓｉｇｎ}に対して、長さＬ_{ｄｅｓｉｇｎ}で完全補償するように設計されたと仮定すると、λ_{ｔａｒｇｅｔ}とλ_{ｄｅｓｉｇｎ}間にある波長λ_{ｍｅｄｉｕｍ}に対して、ある適切な長さＬ_{ｍｅｄｉｕｍ}＜Ｌ_{ｄｅｓｉｇｎ}で完全補償することが可能である。

この仕組みを利用して、波長分波する光の波長の順序を単調増加あるいは単調減少に設定した場合、各分散補償ファイバに必要となる分散補償の傾向が同じになる。最も簡単な場合、全ての分散補償ファイバは同じ比屈折率差プロファイルを有することができる。

このようなことから、本発明では、分散補償ファイバとしては、波長多重分割における各チャンネルの波長に対して最適化されたものが用いられる。

ところで、マルチモードファイバを用いる波長分割多重システムにおける波長合波は、シングルモードファイバの場合と同じような波長合波システムを適用することにより実現される。
しかしながら、マルチモードファイバを用いる波長分割多重システムでは、使用波長領域の全域において、マルチモードファイバを伝搬してきた光のモード間分散を一括して補償することができない。したがって、この波長分割多重システムによる波長分波は、上記のような波長フィルタと分散補償ファイバを組み合わせて用いることにより実現される。

図２は、本発明の波長分割多重システムの第一の実施形態を示す模式図である。
この実施形態の波長分割多重システムは、１つのマルチモードファイバ２１と、４つの波長フィルタ３１、３２、３３、３４と、５つの光ファイバ４１、４２、４３、４４、４５と、３つの分散補償ファイバ５１、５２、５３とから概略構成されている。

この波長分割多重システムでは、マルチモードファイバ２１の出射端と、反射ポート用の光ファイバ４１と出射ポート用の光ファイバ４２とを備えた波長フィルタ３１の入射ポートとが接続されている。また、光ファイバ４２に、反射ポート用の分散補償ファイバ５１と出射ポート用の光ファイバ４３とを備えた波長フィルタ３２の入射ポートがと接続されている。また、光ファイバ４３に、反射ポート用の分散補償ファイバ５２と出射ポート用の光ファイバ４４とを備えた波長フィルタ３３の入射ポートがと接続されている。さらに、光ファイバ４４に、反射ポート用の分散補償ファイバ５３と出射ポート用の光ファイバ４５とを備えた波長フィルタ３４の入射ポートがと接続されている。

このような構成とすることにより、この波長分割多重システムは、マルチモードファイバ２１と分散補償ファイバ５１、５２、５３とが並列に接続された構造となる。

次に、この波長分割多重システムを用いた波長分波について説明する。
この波長分割多重システムでは、まず、マルチモードファイバ２１から波長フィルタ３１に入射した光（波長λ_１、λ_２、．．．、λ_ｎの光）から、波長λ_１の光を選択する波長フィルタ３１によってマルチモードファイバ２１の最適化波長（屈折率プロファイルを最適化した波長）λ_１の光を分離する。この光は、すでにモード間分散が最小になっているので、さらなる分散補償を行う必要はない。

続いて、波長フィルタ３１を透過し、光ファイバ４２から波長フィルタ３２に入射した光（波長λ_２、λ_３、．．．、λ_ｎの光）から、波長λ_２の光を選択する波長フィルタ３２によって波長λ_２の光を分離し、分散補償ファイバ５１に入射する。ここで、分散補償ファイバ５１としては、波長λ_２の光のモード間分散が最小になるように最適化されたものが用いられる。したがって、波長λ_２の光は、大きな伝送帯域幅を有するものとなる。

続いて、波長フィルタ３２を透過し、光ファイバ４３から波長フィルタ３３に入射した光（波長λ_３、λ_４、．．．、λ_ｎの光）から、波長λ_３の光を選択する波長フィルタ３３によって波長λ_３の光を分離し、分散補償ファイバ５２に入射する。ここで、分散補償ファイバ５２としては、波長λ_３の光のモード間分散が最小になるように最適化されたものが用いられる。したがって、波長λ_３の光は、大きな伝送帯域幅を有するものとなる。

続いて、波長フィルタ３３を透過し、光ファイバ４４から波長フィルタ３４に入射した光（波長λ_４、λ_５、．．．、λ_ｎの光）から、波長λ_４の光を選択する波長フィルタ３４によって波長λ_４の光を分離し、分散補償ファイバ５３に入射する。ここで、分散補償ファイバ５３としては、波長λ_４の光のモード間分散が最小になるように最適化されたものが用いられる。したがって、波長λ_４の光は、大きな伝送帯域幅を有するものとなる。

そして、波長フィルタ３４を透過した光（波長λ_５、．．．、λ_ｎの光）は、光ファイバ４５から出射される。

なお、この実施形態では、４つの波長フィルタと、３つの分散補償ファイバとが用いられた波長分割多重システムを示したが、本発明の波長分割多重システムはこれに限定されず、分散補償ファイバは少なくとも１つ用いられていればよい。

図３は、本発明の波長分割多重システムの第二の実施形態を示す模式図である。
この実施形態の波長分割多重システムは、１つのマルチモードファイバ６１と、４つの波長フィルタ７１、７２、７３、７４と、３つの分散補償ファイバ８１、８２、８３と、５つの光ファイバ９１、９２、９３、９４、９５とから概略構成されている。

この波長分割多重システムでは、マルチモードファイバ６１の出射端と、反射ポート用の光ファイバ９１を備えた波長フィルタ７１の入射ポートとが接続されている。また、波長フィルタ７１の出射ポートと、分散補償ファイバ８１の入射端とが接続されている。さらに、分散補償ファイバ８１の出射端と、反射ポート用の光ファイバ９２を備えた波長フィルタ７２の入射ポートとが接続されている。

以下、同様にして、波長フィルタ７２の出射ポートと、分散補償ファイバ８２の入射端とが接続され、分散補償ファイバ８２の出射端と、反射ポート用の光ファイバ９３を備えた波長フィルタ７３の入射ポートとが接続されている。また、波長フィルタ７３の出射ポートと、分散補償ファイバ８３の入射端とが接続され、分散補償ファイバ８３の出射端と、反射ポート用の光ファイバ９４と出射ポート用の光ファイバ９５とを備えた波長フィルタ７４の入射ポートとが接続されている。

このような構成とすることにより、この波長分割多重システムは、マルチモードファイバ６１と分散補償ファイバ８１、８２、８３とが直列に接続された構造となる。

次に、この波長分割多重システムを用いた波長分波について説明する。
この波長分割多重システムでは、まず、マルチモードファイバ６１から波長フィルタ７１に入射した光（波長λ_１、λ_２、．．．、λ_ｎの光）から、波長λ_１の光を選択する波長フィルタ７１によってマルチモードファイバ６１の最適化波長（屈折率プロファイルを最適化した波長）λ_１の光を分離する。この光は、すでにモード間分散が最小になっているので、さらなる分散補償を行う必要はない。

続いて、波長フィルタ７１を透過した光（波長λ_２、λ_３、．．．、λ_ｎの光）を分散補償ファイバ８１に入射し、この分散補償ファイバ８１を伝搬した光は波長フィルタ７２に入射し、波長λ_２の光を選択する波長フィルタ７２によって波長λ_２の光を分離する。ここで、分散補償ファイバ８１としては、波長λ_２の光のモード間分散が最小になるように最適化されたものが用いられる。したがって、波長λ_２の光は、大きな伝送帯域幅を有するものとなる。

続いて、波長フィルタ７２を透過した光（波長λ_３、λ_４、．．．、λ_ｎの光）を分散補償ファイバ８２に入射し、この分散補償ファイバ８２を伝搬した光は波長フィルタ７３に入射し、波長λ_３の光を選択する波長フィルタ７３によって波長λ_３の光を分離する。ここで、分散補償ファイバ８２としては、波長λ_３の光のモード間分散が最小になるように最適化されたものが用いられる。したがって、波長λ_３の光は、大きな伝送帯域幅を有するものとなる。

続いて、波長フィルタ７３を透過した光（波長λ_４、λ_５、．．．、λ_ｎの光）を分散補償ファイバ８３に入射し、この分散補償ファイバ８３を伝搬した光は波長フィルタ７４に入射し、波長λ_４の光を選択する波長フィルタ７４によって波長λ_４の光を分離する。ここで、分散補償ファイバ８３としては、波長λ_４の光のモード間分散が最小になるように最適化されたものが用いられる。したがって、波長λ_４の光は、大きな伝送帯域幅を有するものとなる。

そして、波長フィルタ７４を透過した光（波長λ_５、．．．、λ_ｎの光）は、光ファイバ９５から出射される。

なお、この実施形態では、４つの波長フィルタと、３つの分散補償ファイバとが用いられた波長分割多重システムを示したが、本発明の波長分割多重システムはこれに限定されず、分散補償ファイバは少なくとも１つ用いられていればよい。

また、本発明の波長分割多重システムは、マルチモードファイバと分散補償ファイバとの並列接続と、直列接続とを組み合わせた構成とすることもできる。

また、本発明の波長分割多重システムは、マルチモードファイバとして、コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍのグレーテッドインデックス型ファイバを用いた場合、波長７７０ｎｍ、７９０ｎｍ、８１０ｎｍ、８３０ｎｍ、８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、１３００ｎｍの全てのチャンネルにおける伝送帯域幅が２ＧＨｚ・ｋｍを超えるものである。伝送帯域幅は、伝送可能な伝送レートと光ファイバの距離の積で表され、光ファイバの伝送容量を示している。
したがって、本発明の波長分割多重システムは、波長７７０ｎｍ、７９０ｎｍ、８１０ｎｍ、８３０ｎｍ、８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、１３００ｎｍの全てのチャンネルにおいて、伝送レートが高く、波長分割多重を可能とする。

さらに、本発明の波長分割多重システムは、マルチモードファイバとして、コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍのグレーテッドインデックス型ファイバを用いた場合、波長８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、９３０ｎｍの全てのチャンネルにおける伝送帯域幅が３ＧＨｚ・ｋｍを超えるものである。
したがって、本発明の波長分割多重システムは、波長８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、９３０ｎｍの全てのチャンネルにおいて、伝送レートが高く、波長分割多重を可能とする。

そして、本発明の波長分割多重システムは、マルチモードファイバとして、コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍのグレーテッドインデックス型ファイバを用いた場合、波長１２２０ｎｍ、１２４０ｎｍ、１２６０ｎｍ、１２８０ｎｍ、１３００ｎｍ、１３２０ｎｍ、１３４０ｎｍ、１３６０ｎｍ、１３８０ｎｍの全てのチャンネルにおける伝送帯域幅が３ＧＨｚ・ｋｍを超えるものである。
したがって、本発明の波長分割多重システムは、波長１２２０ｎｍ、１２４０ｎｍ、１２６０ｎｍ、１２８０ｎｍ、１３００ｎｍ、１３２０ｎｍ、１３４０ｎｍ、１３６０ｎｍ、１３８０ｎｍの全てのチャンネルにおいて、伝送レートが高く、波長分割多重を可能とする。

また、本発明の波長分割多重システムは、各チャンネルの間隔を２０ｎｍとすることが好ましい。これにより、クーラでレーザの出射波長を正確に制御しなくても、温度などの影響によるチャンネル間の混信を最小に抑えることができ、低コストにシステムを構築することができる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
この実施例では、マルチモードファイバと分散補償ファイバとが波長フィルタを介して並列に接続された波長分割多重システムの一例として、ＣＷＤＭ（Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ）を例示する。
波長λ＝７７０ｎｍ、７９０ｎｍ、８１０ｎｍ、８３０ｎｍ、８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、９３０ｎｍ、１３００ｎｍからなる１０チャンネルのＣＷＤＭとした。

マルチモードファイバとしては、波長８５０ｎｍで最適化され、比屈折率差Δ＝０．０１、コア半径ａ＝２５μｍのα乗の屈折率プロファイルを有するものを用いた。
分散補償ファイバは、それぞれ波長λ＝７７０ｎｍ、７９０ｎｍ、８１０ｎｍ、８３０ｎｍ、８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、９３０ｎｍ、１３００ｎｍに対して最適化された屈折率プロファイルを有するものを用いた。

波長λ＝７７０ｎｍ、７９０ｎｍ、８１０ｎｍ、８３０ｎｍ、８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、９３０ｎｍに対応する分散補償ファイバは長さ比ｂ＝５０とした。また、波長λ＝１３００ｎｍに対応する分散補償ファイバは長さ比ｂ＝１０とした。

ここで、図４は、ターゲットファイバ（ｔａｒｇｅｔ、マルチモードファイバ）および各波長用の分散補償ファイバの屈折率プロファイルを示すグラフである。
図５は、長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、図４に示したような屈折率プロファイルを有する、波長λ＝７７０ｎｍ、７９０ｎｍ、８１０ｎｍ、８３０ｎｍ、８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、９３０ｎｍに対応する分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。
図６は、長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、図４に示したような屈折率プロファイルを有する、波長λ＝１３００ｎｍに対応する分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。

図４〜図６の結果から、表１に示すようなマルチモードファイバに対する波長分波の性能が得られた。

（実施例２）
この実施例では、マルチモードファイバと分散補償ファイバとが波長フィルタを介して直列に接続された波長分割多重システムの一例を示す。
波長λ＝８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、９３０ｎｍからなる５チャンネルの波長分割多重システムとした。

マルチモードファイバとしては、波長８５０ｎｍで最適化され、比屈折率差Δ＝０．０１、コア半径ａ＝２５μｍのα乗の屈折率プロファイルを有するものを用いた。
分散補償ファイバは、それぞれ波長λ＝９３０ｎｍを設計波長とし、長さ比ｂ＝５０とした同一屈折率プロファイルを有するものとした。

ここで、図７は、ターゲットファイバ（ｔａｒｇｅｔ、マルチモードファイバ）、波長８９０ｎｍのときの最適化ファイバ（ｏｐｔｉｍｕｍ）および分散補償ファイバの屈折率プロファイルを示すグラフである。
図８は、長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、図７に示したような屈折率プロファイルを有する分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。

図７および図８の結果から、表２に示すようなマルチモードファイバに対する波長分波の性能が得られた。

図９は、この実施例において、マルチモードファイバと分散補償ファイバとが波長フィルタを介して直列に接続された波長分割多重システムの概略構成を示す模式図である。
この波長分割多重システムでは、マルチモードファイバ１０１、波長フィルタ１１１、分散補償ファイバ１２１、波長フィルタ１１２、分散補償ファイバ１２２、波長フィルタ１１３、分散補償ファイバ１２３、波長フィルタ１１４、分散補償ファイバ１２４がこの順に接続されている。

マルチモードファイバ１０１の長さをＬとすると、分散補償ファイバ１２１、１２２、１２３、１２４を合わせた全長は０．０１６４Ｌとなり、波長フィルタ１１１、１１２、１１３、１１４は、その途中の適切な場所に設置されている。
また、図９に示したような直列接続の波長分割多重システムに、波長λ＝１３００ｎｍに対応するチャンネル並列に接続して、並列接続と直列接続とからなる構成としてもよい。

（実施例３）
この実施例では、マルチモードファイバと分散補償ファイバとが波長フィルタを介して直列に接続された波長分割多重システムの他の例を示す。
波長λ＝８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、９３０ｎｍからなる５チャンネルの波長分割多重システムとした。

マルチモードファイバとしては、波長８５０ｎｍで最適化され、比屈折率差Δ＝０．０１、コア半径ａ＝２５μｍのα乗の屈折率プロファイルを有するものを用いた。
分散補償ファイバは、それぞれ波長λ＝９３０ｎｍを設計波長とし、長さ比ｂ＝１０とした同一屈折率プロファイルを有するものとした。

ここで、図１０は、ターゲットファイバ（ｔａｒｇｅｔ、マルチモードファイバ）、波長８９０ｎｍのときの最適化ファイバ（ｏｐｔｉｍｕｍ）および分散補償ファイバの屈折率プロファイルを示すグラフである。
図１１は、長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、図１０に示したような屈折率プロファイルを有する分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。

図１０および図１１の結果から、表３に示すようなマルチモードファイバに対する波長分波の性能が得られた。この実施例３と実施例２との差異は、長さ比ｂの値のみである。実施例３と実施例２とを比較すると、分散補償ファイバの長さは長くなるが、より大きな伝送帯域幅が得られていることが確認された。

（実施例４）
この実施例では、波長フィルタを介したマルチモードファイバと分散補償ファイバとの接続において、並列接続と直列接続とを併用した波長分割多重システムの一例を示す。
波長λ＝８５０ｎｍ、１２２０ｎｍ、１２４０ｎｍ、１２６０ｎｍ、１２８０ｎｍ、１３００ｎｍ、１３２０ｎｍ、１３４０ｎｍ、１３６０ｎｍ、１３８０ｎｍからなる１０チャンネルの波長分割多重システムとした。

マルチモードファイバとしては、波長１３００ｎｍで最適化され、比屈折率差Δ＝０．０１、コア半径ａ＝２５μｍのα乗の屈折率プロファイルを有するものを用いた。
波長λ＝１３２０ｎｍ、１３４０ｎｍ、１３６０ｎｍ、１３８０ｎｍ用の分散補償ファイバ（ＤＣＦ１）は、波長λ＝１３８０ｎｍを設計波長とし、長さ比ｂ＝５０とした同一屈折率プロファイルを有するものとした。
波長λ＝１２２０ｎｍ、１２４０ｎｍ、１２６０ｎｍ、１２８０ｎｍ用の分散補償ファイバ（ＤＣＦ２）は、波長λ＝１２２０ｎｍを設計波長とし、長さ比ｂ＝５０とした同一屈折率プロファイルを有するものとした。
波長λ＝８５０ｎｍ用の分散補償ファイバ（ＤＣＦ３）は、波長λ＝８５０ｎｍを設計波長とし、長さ比ｂ＝１０とした屈折率プロファイルを有するものとした。

ここで、図１２は、ターゲットファイバ（ｔａｒｇｅｔ、マルチモードファイバ）、および各分散補償ファイバの屈折率プロファイルを示すグラフである。
図１３は、長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、波長λ＝１２２０ｎｍ用に設計された分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。
図１４は、長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、波長λ＝１３８０ｎｍ用に設計された分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。
図１５は、長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、波長λ＝８５０ｎｍ用に設計された分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。

図１２〜図１５の結果から、表４に示すようなマルチモードファイバに対する波長分波の性能が得られた。

また、図１６は、波長フィルタを介したマルチモードファイバと分散補償ファイバとの接続において、並列接続と直列接続とを併用した波長分割多重システムの概略構成を示す模式図である。
この波長分割多重システムでは、マルチモードファイバ１０１、波長フィルタ１４１、波長フィルタ１４２、分散補償ファイバ１５１、波長フィルタ１４３、分散補償ファイバ１５２、波長フィルタ１４４、分散補償ファイバ１５３、波長フィルタ１４５、分散補償ファイバ１５４がこの順に接続されている。また、波長フィルタ１４１に波長フィルタ１４６が接続され、波長フィルタ１４６、分散補償ファイバ１５５、波長フィルタ１４７、分散補償ファイバ１５６、波長フィルタ１４８、分散補償ファイバ１５７、波長フィルタ１４９、分散補償ファイバ１５８がこの順に接続されている。さらに、波長フィルタ１４６には、分散補償ファイバ１５９が接続されている。

マルチモードファイバ１３１の長さをＬとすると、分散補償ファイバ１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９を合わせた全長は０．１７０８Ｌとなり、波長フィルタ１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７、１４８、１４９は、その途中の適切な場所に設置されている。

（実施例５）
この実施例では、マルチモードファイバと分散補償ファイバとが波長フィルタを介して並列に接続された波長分割多重システムの他の例を示す。
波長λ＝１２２０ｎｍ、１２４０ｎｍ、１２６０ｎｍ、１２８０ｎｍ、１３００ｎｍ、１３２０ｎｍ、１３４０ｎｍ、１３６０ｎｍ、１３８０ｎｍからなる９チャンネルの波長分割多重システムとした。

マルチモードファイバとしては、波長８５０ｎｍで最適化され、最大比屈折率差Δ＝０．０２、コア半径ａ＝３１．２５μｍ、クラッド径１２５μｍのα乗の屈折率プロファイルを有するものを用いた。
波長λ＝１３３０ｎｍを除くチャンネル用の分散補償ファイバは、それぞれのチャンネル波長を設計波長とし、長さ比ｂ＝５０とした。

ここで、図１７は、ターゲットファイバ（ｔａｒｇｅｔ、マルチモードファイバ）、および各分散補償ファイバの屈折率プロファイルを示すグラフである。
図１８は、長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、各分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。

図１７および図１８の結果から、表５に示すようなマルチモードファイバに対する波長分波の性能が得られた。

本発明の波長分割多重システムは、高密度波長分割多重（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＤＷＤＭ）システムにも適用可能である。

本発明で用いられる波長フィルタの一例を示す概略断面図である。 本発明の波長分割多重システムの第一の実施形態を示す模式図である。 本発明の波長分割多重システムの第二の実施形態を示す模式図である。 ターゲットファイバおよび各波長用の分散補償ファイバの屈折率プロファイルを示すグラフである。 長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、図４に示したような屈折率プロファイルを有する各分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。 長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、図４に示したような屈折率プロファイルを有する各分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。 ターゲットファイバ、波長８９０ｎｍのときの最適化ファイバおよび分散補償ファイバの屈折率プロファイルを示すグラフである。 長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、図７に示したような屈折率プロファイルを有する分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。 マルチモードファイバと分散補償ファイバとが波長フィルタを介して直列に接続された波長分割多重システムの概略構成を示す模式図である。 ターゲットファイバ、波長８９０ｎｍのときの最適化ファイバおよび分散補償ファイバの屈折率プロファイルを示すグラフである。 長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、図１０に示したような屈折率プロファイルを有する分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。 ターゲットファイバおよび各分散補償ファイバの屈折率プロファイルを示すグラフである。 長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、波長λ＝１２２０ｎｍ用に設計された分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。 長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、波長λ＝１３８０ｎｍ用に設計された分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。 長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、波長λ＝８５０ｎｍ用に設計された分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである 波長フィルタを介したマルチモードファイバと分散補償ファイバとの接続において、並列接続と直列接続とを併用した波長分割多重システムの概略構成を示す模式図である。 ターゲットファイバおよび各分散補償ファイバの屈折率プロファイルを示すグラフである。 長さ１ｋｍのマルチモードファイバと、各分散補償ファイバとを接続した場合に、分散補償ファイバの長さと伝送帯域幅との関係を示すグラフである。 波長λ_０＝８５０ｎｍ、１３００ｎｍで最適化された屈折率プロファイルを有するＧＩファイバの伝送帯域幅の波長特性を示すグラフである。

符号の説明

１・・・誘電体多層膜フィルタ、２・・・第一のコリメータレンズ、３・・・第二のコリメータレンズ、４・・・筒部材、５・・・接着剤、１１，１２，１３・・・光ファイバ、２１，６１・・・マルチモードファイバ、３１，３２，３３，３４，７１，７２，７３，７４・・・波長フィルタ、４１，４２，４３，４４，４５，９１，９２，９３，９４，９５・・・光ファイバ、５１，５２，５３，８１，８２，８３・・・分散補償ファイバ。

Claims (9)

1. マルチモードファイバと、１以上の分散補償ファイバとを備えた波長分割多重システムであって、
   マルチモードファイバと、１つの分散補償ファイバとの間に接続された波長フィルタを具備し、前記分散補償ファイバは前記マルチモードファイバに伝搬される波長λ_１、λ_２、λ_３、・・・、λ_ｎの光のうちの１つの波長λ_ｍの光に対して最適化された屈折率プロファイルを有し、前記波長フィルタは波長λ_ｍの光を選択して前記分散補償ファイバに供給するものであることを特徴とする波長分割多重システム。
2. 前記波長フィルタは、波長毎に光信号を分離する際に前記マルチモードファイバ内における電磁界分布を変化させない性質を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の波長分割多重システム。
3. 前記波長フィルタは、誘電体多層膜フィルタと、該誘電体多層膜フィルタを介して対向するように配された２つのコリメータレンズとを備えているものであることを特徴とする請求項１または２に記載の波長分割多重システム。
4. 前記マルチモードファイバと前記分散補償ファイバとが並列に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の波長分割多重システム。
5. 前記マルチモードファイバと前記分散補償ファイバとが直列に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の波長分割多重システム。
6. 前記マルチモードファイバはコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍのグレーテッドインデックス型ファイバであり、波長７７０ｎｍ、７９０ｎｍ、８１０ｎｍ、８３０ｎｍ、８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、１３００ｎｍの全てのチャンネルにおける伝送帯域幅が２ＧＨｚ・ｋｍを超えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の波長分割多重システム。
7. 前記マルチモードファイバはコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍのグレーテッドインデックス型ファイバであり、波長８５０ｎｍ、８７０ｎｍ、８９０ｎｍ、９１０ｎｍ、９３０ｎｍの全てのチャンネルにおける伝送帯域幅が３ＧＨｚ・ｋｍを超えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の波長分割多重システム。
8. 前記マルチモードファイバはコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍのグレーテッドインデックス型ファイバであり、波長１２２０ｎｍ、１２４０ｎｍ、１２６０ｎｍ、１２８０ｎｍ、１３００ｎｍ、１３２０ｎｍ、１３４０ｎｍ、１３６０ｎｍ、１３８０ｎｍの全てのチャンネルにおける伝送帯域幅が５ＧＨｚ・ｋｍを超えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の波長分割多重システム。
9. 前記チャンネル間隔が２０ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の波長分割多重システム。
   
   

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