JP2006101052A - Multiplex communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速光通信方式に関し、分散補償素子と合・分波器にフォトニック結晶ファイバを用いることを特徴とする光多重通信方式及び装置に関する。詳しくは、送信側の合波器と、受信側の分散補償素子と分波器としてフォトニック結晶ファイバを設置し、光デバイスの挿入損失を抑えることで伝送距離の延長を実現する。またその際、合・分波器に用いるフォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）は、コアを空孔ではなく石英ガラスとする。 The present invention relates to a high-speed optical communication system, and relates to an optical multiplex communication system and apparatus characterized by using a photonic crystal fiber for a dispersion compensation element and a multiplexer / demultiplexer. Specifically, a transmission-side multiplexer, a reception-side dispersion compensation element, and a demultiplexer are installed as photonic crystal fibers, and the transmission distance is extended by suppressing the insertion loss of the optical device. At that time, the core of the photonic crystal fiber (band gap type) used for the multiplexer / demultiplexer is not a hole but a quartz glass.
データ容量の増大に伴って、ネットワークの高速化・大容量化が進み、大容量で柔軟なネットワークを構築できる波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムに関する研究が盛んに行われている。 As the data capacity increases, the speed and capacity of the network have increased, and research on a wavelength division multiplexing (WDM) transmission system capable of constructing a large capacity and flexible network has been actively conducted.
大量の情報を伝送可能なＷＤＭ伝送システムにおいて、伝送線路として用いられるシングルモードファイバ（ＳＭＦ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）は、伝送帯域である１．５５μｍ帯で１５〜２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散値をもつ。この分散により、光信号の波長の違いによって光信号の進む速度がわずかに異なるため、受信側の光信号の伝送波形が広がる。波長分散が１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍというのは光の波長幅が１ｎｍあるとき、１ｋｍ伝送すると伝送波形が１ｐｓ拡がるということである。この波長分散の影響により、伝送特性の劣化が問題となる。このため、特に長距離伝送を実現するには波長分散を補償する必要がある。光ファイバの伝送帯域を制限する波長分散には(１)石英ガラスの材料そのものに依存する材料分散、(２)光ファイバの構造に依存する構造分散の二つがある。光ファイバの材料は石英ガラスであり、材料分散の値を大きく変えることは難しいため、構造分散の値を大きく変化させて負の分散値をもたせることで、伝送線路中の分散値の補償を行う。 In a WDM transmission system capable of transmitting a large amount of information, a single mode fiber (SMF) used as a transmission line has a dispersion value of 15 to 20 ps / nm / km in a transmission band of 1.55 μm. . Due to this dispersion, the speed at which the optical signal travels is slightly different depending on the wavelength of the optical signal, so that the transmission waveform of the optical signal on the receiving side is expanded. The chromatic dispersion of 1 ps / nm / km means that when the wavelength width of light is 1 nm, the transmission waveform expands by 1 ps when transmitted by 1 km. Due to the influence of chromatic dispersion, degradation of transmission characteristics becomes a problem. For this reason, it is necessary to compensate for chromatic dispersion, particularly in order to realize long-distance transmission. There are two types of chromatic dispersion that limit the transmission band of an optical fiber: (1) material dispersion that depends on the quartz glass material itself, and (2) structural dispersion that depends on the structure of the optical fiber. The optical fiber material is quartz glass, and it is difficult to change the material dispersion value greatly. Therefore, the dispersion value in the transmission line is compensated by changing the structural dispersion value to have a negative dispersion value. .
例えば、コア径を小さく（１〜２μｍ）して非線形性を大きく設定した分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ）により、コアとクラッドの屈折率の差を５％程度と大きく設定して構造分散を変化させる（例えば、非特許文献１参照）。これによりＤＣＦに負の分散値を持たせることで伝送中の正分散を補償する手法が用いられている。 For example, a dispersion compensation fiber (DCF: Dispersion Compensation Fiber) with a small core diameter (1 to 2 μm) and a large nonlinearity is set so that the difference in refractive index between the core and the clad is set to about 5%. (For example, refer nonpatent literature 1). As a result, a technique is used in which positive dispersion during transmission is compensated by giving a negative dispersion value to the DCF.
また、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ：Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）デバイスを用いた分散補償法も行われている（例えば、非特許文献２参照）。ＦＢＧでは、光の波長によりグレーティング内で反射される位置が異なるために、入射光が反射して再び入射端に戻ってくるまでの時間が波長により異なる。そのため，グレーティングのチャープ率やグレーティング長を適切に設定することにより所望の分散値を得ることができる。これにより負の分散値を持たせることで、伝送路中の正の分散値を補償する手法が用いられている。しかし伝送帯域が狭い（数ｎｍ〜最大で１０ｎｍ）ために広帯域の多重伝送システムには適していない。 Further, a dispersion compensation method using a fiber Bragg grating (FBG) device is also performed (for example, see Non-Patent Document 2). In the FBG, the position reflected in the grating differs depending on the wavelength of light, so that the time until the incident light is reflected and returns to the incident end varies depending on the wavelength. Therefore, a desired dispersion value can be obtained by appropriately setting the chirp rate of the grating and the grating length. Thus, a method of compensating for a positive dispersion value in the transmission path by giving a negative dispersion value is used. However, since the transmission band is narrow (several nm to 10 nm at the maximum), it is not suitable for a broadband multiplex transmission system.
またＷＤＭ伝送システムにおいて、光信号を合・分波する素子としては、アレイ導波路格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）フィルタが用いられている（例えば、特許文献１参照）。シリコン基板表面に石英光導波路を形成した回折格子であり、導波路の長さを少しずつ変えることにより、波長の合・分波を行っている。 In the WDM transmission system, an arrayed waveguide grating (AWG) filter is used as an element for multiplexing and demultiplexing optical signals (see, for example, Patent Document 1). It is a diffraction grating in which a quartz optical waveguide is formed on the surface of a silicon substrate, and wavelength multiplexing / demultiplexing is performed by gradually changing the length of the waveguide.
従来の構成では、分散補償素子と合・分波器の挿入損失が大きいため、長距離伝送後の信号レベルが減衰する。また伝送線路をＳＭＦとして１００ｋｍの伝送を行う場合、分散値は１５００〜２０００ｐｓとなる。ＤＣＦは１．５５μｍ帯の分散値が−１００〜−１５０ｐｓ程度なため、分散補償素子ＤＣＦの素子長が１０〜２０ｋｍ程度必要となる。 In the conventional configuration, since the insertion loss between the dispersion compensation element and the multiplexer / demultiplexer is large, the signal level after long-distance transmission is attenuated. When the transmission line is SMF and 100 km transmission is performed, the dispersion value is 1500 to 2000 ps. Since DCF has a dispersion value of about −100 to −150 ps in the 1.55 μm band, the element length of the dispersion compensation element DCF needs to be about 10 to 20 km.
図２に、従来の光多重通信方式における構成を示す。２７は波長の異なる複数の光送信器（λ１・・・λｎ）、２８は各々の信号光を多重する合波器、２９は伝送線路としての光ファイバ、３０は分散補償素子、３１は伝送されてきた多重信号を各波長の信号光に分ける分波器、３２は分波した各々の信号光を受信する複数の受信器（λ１・・・λｎ）を示している。合・分波器としてＡＷＧ、分散補償素子にＤＣＦが用いられている。
FIG. 2 shows a configuration in a conventional optical multiplex communication system. 27 is a plurality of optical transmitters (λ1... Λn) having different wavelengths, 28 is a multiplexer for multiplexing each signal light, 29 is an optical fiber as a transmission line, 30 is a dispersion compensation element, and 31 is transmitted. A
波長の異なる複数の光送信器（２７）（λ１・・・λｎ）からの各々の光信号は合波器（２８）により多重され、多重信号は光ファイバ中を伝搬する。受信側の多重信号は，光ファイバ（２９）の波長分散の影響により波形が広がって到着する。そのため、伝送中の分散を補償する分散補償素子（３０）を受信側に設置する。その後、受信側で分波器（３１）により多重信号を分波して、各々の信号光を複数の受信器（３２）で受信する。 Each optical signal from the plurality of optical transmitters (27) (λ1... Λn) having different wavelengths is multiplexed by the multiplexer (28), and the multiplexed signal propagates through the optical fiber. The multiplexed signal on the receiving side arrives with the waveform spread due to the influence of the chromatic dispersion of the optical fiber (29). For this reason, a dispersion compensating element (30) for compensating for dispersion during transmission is installed on the receiving side. Thereafter, the multiplexed signal is demultiplexed by the demultiplexer (31) on the receiving side, and each signal light is received by the plurality of receivers (32).
伝送線路に光ファイバを用いたＷＤＭ伝送システムにおいては、波長分散によるパルス波形劣化が問題となる。光パルスがファイバ中を伝搬する際に、光ファイバ中の分散により、光の波長の違いによって光の進む速度がわずかに異なるため、パルス幅が広がることが伝送特性劣化の要因となる。従来は主にＤＣＦを用いて補償を行ってきたが、ＤＣＦはコア径が小さく（１〜３μｍ）、挿入損失が大きい（約８ｄＢ）ために、受信側での信号レベルが小さくなる。そのため受信器が受信するのに必要な最小受信レベルよりも伝送後の信号レベルが小さくなってしまうため、長距離伝送を実現することが困難となる。そのため伝送中の光ファイバの波長分散を補償し、かつ分散補償素子の挿入損失を小さくすることが必要となる。また合・分波器も、従来はＡＷＧが用いられているが、挿入損失が大きい（約６ｄＢ）ために、受信側の信号レベルが小さくなり、長距離伝送を実現することが困難となる。 In a WDM transmission system using an optical fiber as a transmission line, pulse waveform deterioration due to wavelength dispersion becomes a problem. When an optical pulse propagates through a fiber, the speed of light traveling varies slightly depending on the wavelength of the light due to dispersion in the optical fiber. Therefore, the widening of the pulse width causes deterioration of transmission characteristics. Conventionally, compensation has been mainly performed using a DCF, but the DCF has a small core diameter (1 to 3 μm) and a large insertion loss (about 8 dB), so the signal level on the receiving side is small. For this reason, the signal level after transmission becomes lower than the minimum reception level necessary for reception by the receiver, and it is difficult to realize long-distance transmission. Therefore, it is necessary to compensate for the chromatic dispersion of the optical fiber being transmitted and to reduce the insertion loss of the dispersion compensating element. As for the multiplexer / demultiplexer, AWG is conventionally used, but since the insertion loss is large (about 6 dB), the signal level on the receiving side becomes small and it is difficult to realize long-distance transmission.
通常伝送線路として用いられているＳＭＦの損失を０．３ｄＢ／ｋｍとすると、挿入損失を３ｄＢ抑えることができれば、光通信システムにおいて伝送距離を１０ｋｍ延長することができる。 If the loss of the SMF normally used as a transmission line is 0.3 dB / km, the transmission distance can be extended by 10 km in the optical communication system if the insertion loss can be suppressed by 3 dB.
本発明の目的は、合・分波器にフォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）を、分散補償素子にフォトニック結晶ファイバ（ホーリー型）を適用することにより、挿入損失を小さくし、光多重通信方式において、伝送距離を延長することである。またフォトニック結晶ファイバを用いることにより、集積化を可能にし、高機能な特性が実現可能となる。 The object of the present invention is to reduce the insertion loss by applying a photonic crystal fiber (band gap type) to the multiplexer / demultiplexer and a photonic crystal fiber (Holy type) to the dispersion compensation element, thereby reducing optical multiplex communication. In the system, the transmission distance is extended. Further, by using a photonic crystal fiber, integration can be achieved and high-performance characteristics can be realized.
上記の課題を解決するため、本発明の光多重通信方式では、分散補償素子としてフォトニック結晶ファイバ（ホーリー型）を、合・分波器としてフォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）を用いる。 In order to solve the above problems, in the optical multiplex communication system of the present invention, a photonic crystal fiber (Holey type) is used as a dispersion compensation element, and a photonic crystal fiber (band gap type) is used as a multiplexer / demultiplexer.
分散補償素子として用いるフォトニック結晶ファイバ（ホーリー型）では、石英ガラスからなるコア領域の周りのクラッド領域に空孔を設ける。石英ガラスの屈折率は約１．４であり、クラッド領域に屈折率約１の空孔を設けることで、クラッドの屈折率を下げ、コアとクラッドの屈折率差を大きくして、従来のファイバでは実現できない大きい負分散の値（−１０００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下）を実現している。導波原理はＳＭＦと同じで、伝送する光信号を屈折率の高いコア領域中に閉じ込めて伝送するものである。ＤＣＦの場合は、コア径を１〜３μｍと小さくして、屈折率差をＳＭＦよりも大きくすることで負の分散値を実現している。ＤＣＦのコアとクラッドの屈折率差は約５％であるが、ホーリーファイバではクラッドの空孔の大きさや配置を変えることで、従来のファイバと比較して１０倍以上（最大で３５％）の屈折率差を実現できる。そのため大きな構造分散の値、つまり大きな負の分散値を実現できる。 In a photonic crystal fiber (Holy type) used as a dispersion compensation element, holes are provided in a cladding region around a core region made of quartz glass. Quartz glass has a refractive index of about 1.4, and by providing holes with a refractive index of about 1 in the cladding region, the refractive index of the cladding is lowered and the refractive index difference between the core and the cladding is increased. In this case, a large negative dispersion value (-1000 ps / nm / km or less) that cannot be realized is realized. The wave guiding principle is the same as that of SMF, and the optical signal to be transmitted is confined and transmitted in the core region having a high refractive index. In the case of DCF, a negative dispersion value is realized by making the core diameter as small as 1 to 3 μm and making the refractive index difference larger than that in SMF. The difference in refractive index between the core and the clad of DCF is about 5%, but holey fibers can be more than 10 times larger (35% at the maximum) by changing the size and arrangement of the clad holes. A refractive index difference can be realized. Therefore, a large structural dispersion value, that is, a large negative dispersion value can be realized.
従来、分散補償素子として用いられているＤＣＦの挿入損失は約８ｄＢである。分散補償素子にフォトニック結晶ファイバ（ホーリー型）を用いることにより、デバイスがファイバ形状であるため、従来のファイバの接続技術が利用できる。また伝送線路であるシングルモードファイバ（ＳＭＦ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）と同じコア径（８〜１０μｍ程度）とすることで、光ファイバとの挿入損失を約６ｄＢ小さくでき、損失を約２ｄＢに抑えることができる。 Conventionally, the insertion loss of a DCF used as a dispersion compensation element is about 8 dB. By using a photonic crystal fiber (Holy type) as the dispersion compensation element, the device has a fiber shape, so that a conventional fiber connection technique can be used. In addition, by using the same core diameter (about 8 to 10 μm) as a single mode fiber (SMF) that is a transmission line, the insertion loss with the optical fiber can be reduced by about 6 dB, and the loss can be suppressed to about 2 dB. it can.
従来、合・分波器として用いられているＡＷＧの挿入損失は約６ｄＢであるが、デバイスがファイバ形状であるフォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）を用いることにより、挿入損失を約４ｄＢ小さくでき，損失を約２ｄＢに抑えることができる。本方式では，伝送線路ではなく光デバイスとして用いるために、ファイバ構造は、コアを空孔ではなく石英ガラスとする。 Conventionally, the insertion loss of an AWG used as a multiplexer / demultiplexer is about 6 dB, but the insertion loss can be reduced by about 4 dB by using a photonic crystal fiber (band gap type) whose device is a fiber shape. , The loss can be suppressed to about 2 dB. In this system, in order to use it as an optical device instead of a transmission line, the fiber structure uses quartz glass instead of holes as a core.
本発明が解決しようとするその他の課題、特徴および動作は、以下に図面を参照して行われる実施の形態から明らかにされる。 Other problems, features, and operations to be solved by the present invention will be clarified from embodiments which will be described below with reference to the drawings.
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、光多重通信方式において、分散補償素子と合波器、分波器にフォトニック結晶ファイバを用いることにより、従来の光多重通信方式の構成と比較して挿入損失を小さくできるため、受信側での信号レベルの劣化を抑えられ、伝送距離を伸ばすことが可能である。また分散補償素子と合波器を集積化することにより、小型化・高機能化が可能となる。 As is clear from the above embodiments, according to the present invention, in the optical multiplex communication system, by using a photonic crystal fiber for the dispersion compensation element, the multiplexer, and the demultiplexer, the conventional optical multiplex communication system is used. Since the insertion loss can be reduced as compared with the configuration, deterioration of the signal level on the receiving side can be suppressed, and the transmission distance can be extended. Further, by integrating the dispersion compensation element and the multiplexer, it is possible to reduce the size and increase the functionality.
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１に、本発明の光多重通信方式の第１の実施例を示すネットワーク構成を示す。２１は波長の異なる複数の光送信器（λ１・・・λｎ）、２２は各々の信号光を多重する合波器、２３は伝送線路である光ファイバ、２４は分散補償素子、２５は多重信号を波長の異なる複数の信号光に分ける分波器、２６は分波した各々の信号光を受信する複数の受信器（λ１・・・λｎ）を示している。 FIG. 1 shows a network configuration showing a first embodiment of the optical multiplex communication system of the present invention. 21 is a plurality of optical transmitters (λ1... Λn) having different wavelengths, 22 is a multiplexer that multiplexes each signal light, 23 is an optical fiber that is a transmission line, 24 is a dispersion compensation element, and 25 is a multiplexed signal. 26 is a plurality of receivers (λ1... Λn) for receiving each of the demultiplexed signal lights.
波長の異なる複数の光送信器（２１）（λ１・・・λｎ）からの各々の光信号は合波器（２２）により多重され、多重信号は光ファイバ中を伝搬する。受信側の多重信号は、光ファイバ（２３）の波長分散の影響により波形が広がって到着する。そのため、伝送中の分散を補償する分散補償素子（２４）を受信側に設置する。その後、受信側で分波器（２５）により多重信号を分波して、各々の信号光を複数の受信器（２６）で受信する。本光多重通信方式は，合波器（２２）と分波器（２５）と分散補償素子(２４)として、伝送線路と同じファイバ形状であり、伝送線路と同じコア径をもつフォトニック結晶ファイバを用いることで、光ファイバとの間の接続損失を抑える。これにより受信側での信号パワーの減衰を抑えて、伝送距離の延長を可能とする。 Optical signals from a plurality of optical transmitters (21) (λ1... Λn) having different wavelengths are multiplexed by a multiplexer (22), and the multiplexed signals propagate through the optical fiber. The multiplexed signal on the receiving side arrives with the waveform spread due to the influence of the chromatic dispersion of the optical fiber (23). Therefore, a dispersion compensating element (24) for compensating for dispersion during transmission is installed on the receiving side. Thereafter, the multiplexed signal is demultiplexed by the demultiplexer (25) on the receiving side, and each signal light is received by the plurality of receivers (26). In this optical multiplex communication system, as a multiplexer (22), a demultiplexer (25), and a dispersion compensation element (24), a photonic crystal fiber having the same fiber shape as the transmission line and the same core diameter as the transmission line is used. By using, the connection loss with the optical fiber is suppressed. As a result, signal power attenuation on the receiving side is suppressed, and the transmission distance can be extended.
図３に、本発明の光多重通信方式の他の実施例を示す。３３は波長の異なる複数の光送信器（λ１・・・λｎ）、３４は各々の信号光を多重する合波器、３５は伝送線路である光ファイバ、３６は多重信号を波長の異なる複数の信号光に分ける分波器、３７は各々の分波した信号光ごとに分散を補償する複数の分散補償素子（λ１・・・λｎ）、３８は各々の信号光を受信する複数の受信器（λ１・・・λｎ）を示している。
FIG. 3 shows another embodiment of the optical multiplex communication system of the present invention. 33 is a plurality of optical transmitters (λ1... Λn) having different wavelengths, 34 is a multiplexer that multiplexes each signal light, 35 is an optical fiber that is a transmission line, and 36 is a plurality of signals that are multiplexed with different wavelengths A
波長の異なる複数の光送信器（３３）（λ１・・・λｎ）からの各々の光信号は合波器（３４）により多重され、多重信号は光ファイバ中を伝搬する。受信側の信号は、光ファイバ（３５）の波長分散の影響により波形が広がって到着する。そのため、受信側で分波器(３６)により多重信号を分波した後、伝送中の分散を補償する複数の分散補償素子（３７）（λ１・・・λｎ）を受信側に設置する。その後、分波した各々の信号光を複数の受信器（３８）（λ１・・・λｎ）で受信する。 Each optical signal from the plurality of optical transmitters (33) (λ1... Λn) having different wavelengths is multiplexed by the multiplexer (34), and the multiplexed signal propagates through the optical fiber. The signal on the receiving side arrives with the waveform spread due to the influence of the chromatic dispersion of the optical fiber (35). Therefore, after the multiplexed signal is demultiplexed by the demultiplexer (36) on the receiving side, a plurality of dispersion compensating elements (37) (λ1... Λn) for compensating for dispersion during transmission are installed on the receiving side. Thereafter, each of the demultiplexed signal lights is received by a plurality of receivers (38) (λ1... Λn).
本光多重通信方式は，合波器（３４）と分波器（３６）と分散補償素子（３７）として、伝送線路であるＳＭＦと同じファイバ形状であり、伝送線路と同じコア径をもつフォトニック結晶ファイバを用いることで、光ファイバとの間の接続損失を抑える。これにより受信側での信号レベルの減衰を抑えて、伝送距離の延長を可能とする。 In this optical multiplex communication system, a multiplexer (34), a demultiplexer (36), and a dispersion compensation element (37) have the same fiber shape as the transmission line SMF, and have a photoconductor having the same core diameter as the transmission line. By using the nick crystal fiber, the connection loss with the optical fiber is suppressed. As a result, attenuation of the signal level on the receiving side is suppressed, and the transmission distance can be extended.
図４に、フォトニック結晶ファイバを用いたときの受信側の分散補償素子と分波器の構造を示す。５０はフォトニック結晶ファイバ（ホーリー型）を用いた分散補償素子、５１はコア領域、５２、５３はクラッド領域である。５４はフォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）を用いた分波器、５５はコア領域、５６、５７はクラッド領域である。分散補償素子（５０）と分波器（５４）のどちらのデバイスもファイバ形状であり、分散補償素子（５０）のコア領域（５１）と合波器（５４）のコア領域（５５）のコア径を等しく（８〜１０μｍ）、材質も同じ石英ガラスとすることで，受信側において分散補償素子（５０）と分波器（５４）の集積化が可能となる。
FIG. 4 shows the structure of a dispersion compensating element and a duplexer on the receiving side when a photonic crystal fiber is used. 50 is a dispersion compensation element using a photonic crystal fiber (Holey type), 51 is a core region, and 52 and 53 are cladding regions.
図５に、本方式で合波器、分波器として用いるフォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）の断面構造を示す。６０はコア領域、６１はクラッド領域、６２はクラッド領域中の空孔を示す。コア領域（６０）は石英ガラスとし、コア径もＳＭＦと同じ８〜１０μｍとする。従来使用されているフォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）は、伝送線路としての使用を想定しており、低損失・低分散を実現するためにコア領域は空孔としている。しかし本方式では、合波器・分波器として用いるため、コア領域（６０）はＳＭＦと同じ材質の石英ガラスとし，ＳＭＦとの接続損失を抑えるためコア径はＳＭＦと同じ値とする。
FIG. 5 shows a cross-sectional structure of a photonic crystal fiber (band gap type) used as a multiplexer and a demultiplexer in this method.
図６に、フォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）中の光の伝搬を示す。１０１は波長λｍの入力光、１０２は波長λｎの入力光、１０３はコア領域、１０４、１０５はクラッド領域、１０６、１０７は欠陥領域、１０８は波長λｍの出力光、１０９は波長λｎの出力光、１１０は受信側の分波器の構造を示す。クラッド領域（１０４）、(１０５)中に空孔（空孔径約１μｍ）を設け、屈折率の異なる周期的な結晶構造をつくることで、光が存在できないバンドギャップ帯（禁制帯）を生成し、コア領域（１０３）にのみ光信号を伝搬させる。バンドギャップ中に欠陥を作製し欠陥準位を設ければ、それに対応する波長の光を捕獲することができる。欠陥を列状にすれば，光導波路となり光信号を取り出す（分波する）ことが可能である。逆に対応する光信号を取り込む（合波する）ことも可能となる。そのためクラッド領域（１０４）（１０５）に欠陥領域（１０６）、（１０７）を導入する。波長λｍの入力光（１０１）と波長λｎの入力光（１０２）を、コア領域（１０３）中に伝搬させ、光が存在できないクラッド領域（１０４）、（１０５）に欠陥領域（１０６）（１０７）を設けることで、出力光λｍ（１０８）、出力光λｎ（１０９）を取り出すことができる。 FIG. 6 shows the propagation of light in a photonic crystal fiber (band gap type). 101 is input light of wavelength λm, 102 is input light of wavelength λn, 103 is a core region, 104 and 105 are cladding regions, 106 and 107 are defect regions, 108 is output light of wavelength λm, 109 is output light of wavelength λn , 110 shows the structure of the duplexer on the receiving side. By providing holes in the cladding regions (104) and (105) (hole diameter is about 1μm) and creating a periodic crystal structure with different refractive index, a band gap band (forbidden band) where no light can exist is generated. The optical signal is propagated only to the core region (103). If a defect is produced in the band gap and a defect level is provided, light having a corresponding wavelength can be captured. If the defects are arranged in a line, it becomes an optical waveguide and an optical signal can be taken out (demultiplexed). Conversely, it is possible to capture (multiplex) corresponding optical signals. Therefore, defect regions (106) and (107) are introduced into the cladding regions (104) and (105). The input light (101) having the wavelength λm and the input light (102) having the wavelength λn are propagated in the core region (103), and the defect regions (106) (107) are added to the cladding regions (104) and (105) where no light can exist. ) Can be used to extract the output light λm (108) and the output light λn (109).
本発明は、高速・大容量の光多重通信方式に関する発明である。特に長距離伝送が求められるアクセス系ネットワークにおいて有効である。合・分波器として、フォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）を用いるが、コアの構成を空孔ではなく、伝送線路である通常の光ファイバと同じ石英ガラスとし、コア系も同じにすることで、分散補償素子や光ファイバとの接続損失を抑え、長距離伝送を可能とする。フォトニック結晶ファイバは、デバイスの形状はファイバ形であり、従来の光ファイバの接続技術を利用できるため，伝送線路であるＳＭＦとの接続も容易である。また損失も０．２ｄＢ／ｋｍ以下と低損失である。帯域幅は１．３〜１．５８μｍをカバーしているために特に多重伝送に適しており、通信波長帯である１．３μｍ帯、１．５μｍ帯をカバーできる。またフォトニック結晶ファイバを用いて、受信側で分波器と分散補償素子を集積化することにより、小型化、高機能化を実現できる。 The present invention relates to a high-speed, large-capacity optical multiplex communication system. This is particularly effective in an access network that requires long-distance transmission. A photonic crystal fiber (band gap type) is used as the multiplexer / demultiplexer, but the core configuration is not a hole, but the same silica glass as a normal optical fiber that is a transmission line, and the core system is the same. Therefore, the connection loss with the dispersion compensation element and the optical fiber is suppressed, and long distance transmission is possible. A photonic crystal fiber has a device shape of a fiber and can be connected to an SMF as a transmission line because a conventional optical fiber connection technique can be used. Further, the loss is as low as 0.2 dB / km or less. Since the bandwidth covers 1.3 to 1.58 μm, it is particularly suitable for multiplex transmission, and can cover the 1.3 μm band and 1.5 μm band which are communication wavelength bands. Further, by using a photonic crystal fiber and integrating a demultiplexer and a dispersion compensation element on the receiving side, it is possible to realize a reduction in size and an increase in functionality.
レーザモジュールとリボンファイバを用いた伝送システムや、中継器を備えた数千ｋｍを越える長距離のＷＤＭ伝送システム、波長間隔の狭い（０．８ｎｍ以下）ＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ ＷＤＭ）伝送システム、波長間隔の広い（２０〜３０ｎｍ）ＣＷＤＭ（Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ）伝送システムにも有効な方式である。光源として分布帰還型（ＤＦＢ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄ−Ｂａｃｋ）レーザや面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）、ファブリ・ペローレーザ（Ｆａｂｒｙ Ｐｅｒｏｔ Ｃａｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒ）、伝送帯域として１．３μｍ、1．５５μｍ帯域、伝送線路として零分散シフトファイバ（ＤＳＦ：Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｉｆｔ Ｆｉｂｅｒ）・ＳＭＦ・マルチモードファイバ（ＭＭＦ：Ｍｕｌｔｉ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）、リボンファイバにも対応可能である。 Transmission system using laser module and ribbon fiber, long-distance WDM transmission system with a repeater of more than several thousand km, narrow wavelength spacing (less than 0.8nm) DWDM (Dense WDM) transmission system, wavelength spacing This method is also effective for a wide (20 to 30 nm) CWDM (Coarse WDM) transmission system. As a light source, a distributed feedback (DFB) laser, a surface-emitting laser (VCSEL), a Fabry-Perot laser (Fabery Perot Laser), 1.3 μm, and a transmission band of 1.3 μm. As a band and a transmission line, a zero dispersion shift fiber (DSF), an SMF, a multimode fiber (MMF), and a ribbon fiber can be used.
２１、２７、３３：送信器
２２、２８、３４：合波器
２３、２９、３５：光ファイバ
２４、３０、３７、５０：分散補償素子
２５、３１、３６、５４、１１０：分波器
２６、３２、３８：受信器
５１、５５、６０、１０３：コア領域
５２、５３、５６、５７、６１、１０４、１０５：クラッド領域
６２：空孔
１０１：入力光（波長λｍ）
１０２：入力光（波長λｎ）
１０６、１０７：クラッド領域中の欠陥
１０８：出力光（波長λｍ）
１０９：出力光（波長λｎ）。
21, 27, 33:
102: Input light (wavelength λn)
106, 107: Defects in the cladding region 108: Output light (wavelength λm)
109: Output light (wavelength λn).
Claims (4)
上記送信器からの複数の信号光を多重する合波器と、
上記合波器で多重された信号光を伝送する光ファイバと、
上記光ファイバを介して伝送されてきた上記多重された信号光の波長分散を補償する分散補償素子と、
上記多重された信号光を波長の異なる複数の信号光に分ける分波器と、
上記波長の異なる複数の信号光をそれぞれ受信する複数の受信器を備えた多重通信システムであって、
上記合波器と上記分波器にフォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）を、上記分散補償素子にフォトニック結晶ファイバ（ホーリー型）を用いることを特徴とする多重通信システム。 A transmitter capable of transmitting a plurality of signal lights having different wavelengths;
A multiplexer that multiplexes a plurality of signal lights from the transmitter;
An optical fiber for transmitting the signal light multiplexed by the multiplexer;
A dispersion compensation element that compensates for chromatic dispersion of the multiplexed signal light transmitted through the optical fiber;
A duplexer that divides the multiplexed signal light into a plurality of signal lights having different wavelengths;
A multiplex communication system including a plurality of receivers that respectively receive a plurality of signal lights having different wavelengths,
A multiplex communication system using a photonic crystal fiber (band gap type) for the multiplexer and the demultiplexer, and a photonic crystal fiber (Holey type) for the dispersion compensation element.
上記合波器および上記分波器に用いる上記フォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）のコア部分が、上記光ファイバと同程度のコア径をもつ石英ガラスであることを特徴とする多重通信システム。 The multiplex communication system according to claim 1, wherein
A multiplex communication system, wherein a core portion of the photonic crystal fiber (bandgap type) used in the multiplexer and the demultiplexer is quartz glass having a core diameter comparable to that of the optical fiber.
上記分波器に用いる上記フォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）のコア部分が石英ガラスであり、
さらに上記フォトニック結晶ファイバ（ホーリー型）を用いた上記分散補償素子と上記フォトニック結晶ファイバ（バンドギャップ型）を用いた上記分波器が集積化されていることを特徴とする多重通信システム。 The multiplex communication system according to claim 1, wherein
The core part of the photonic crystal fiber (band gap type) used in the duplexer is quartz glass,
Furthermore, a multiplex communication system, wherein the dispersion compensation element using the photonic crystal fiber (Holey type) and the duplexer using the photonic crystal fiber (band gap type) are integrated.
上記分散素子に代えて、
光ファイバを介して伝送された上記多重された信号光を
上記分波器により分波した、波長の異なる複数の信号光を、該波長ごとに分散補償する分散補償素子を備えることを特徴とする多重通信システム。
The multiplex communication system according to claim 1, wherein
Instead of the dispersion element,
A dispersion compensation element is provided that performs dispersion compensation for each wavelength of a plurality of signal lights having different wavelengths obtained by demultiplexing the multiplexed signal light transmitted through an optical fiber by the demultiplexer. Multiple communication system.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007286622A (en) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Furukawa Electric North America Inc | Suppression of transverse modes in bandgap microstructure optical fibers |
| CN104155711A (en) * | 2014-07-29 | 2014-11-19 | 太原理工大学 | Tunable photonic crystal filter for optical network OPM module |
-
2004
- 2004-09-29 JP JP2004283026A patent/JP2006101052A/en active Pending
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