JP2008209685A - Transmission mode selector and light transmission system - Google Patents

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission mode selector that is superior in interchangeability (connectability) with a single-mode optical fiber, and where the transfer characteristics, on the wavelength side shorter than the cut-off wavelength of the single-mode optical fiber is further improved in the wide wavelength region. <P>SOLUTION: The selector includes a first optical fiber 22, having at least two or more main mode orders, including the fundamental mode in an operating wavelength band; and a second optical fiber 23, having at least two or more main mode orders, including a basic mode in the operating wavelength band, and also having a larger numerical aperture than that of the first optical fiber 22. Both sides of the first optical fiber 22 function as input and output ports 21 and 24, respectively for inputting and outputting signal light, and a fused extension part 25, constituted by melting the cladding parts 27 and 29 of the optical fibers 22 and 23, is disposed; and only the signal light of the fundamental mode is selectively output to the output port 24, with respect to the input of the signal light, including at least two or more main modes that include the basic mode to the input port 21. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、伝搬モード選択器および光伝送システムに関し、光ファイバの遮断波長より短い波長領域を信号光波長帯域として用いた光伝送において有用な、伝搬モード選択器および当該伝搬モード選択器を用いた光伝送システムに関する。   The present invention relates to a propagation mode selector and an optical transmission system, and uses the propagation mode selector and the propagation mode selector useful for optical transmission using a wavelength region shorter than the cutoff wavelength of an optical fiber as a signal light wavelength band. The present invention relates to an optical transmission system.

近年、インターネットや広帯域サービス等の普及に伴い、光ファイバ中の伝送容量は飛躍的に増大している。また、Fiber to the home（ＦＴＴＨ）サービスの普及と伴に、各種広帯域サービスの更なる多様化が進展するものと考えられる。このため、光ファイバ中の使用波長帯域を拡大し、波長帯域の有効活用を促進することは必要不可欠となる。   In recent years, with the spread of the Internet and broadband services, the transmission capacity in optical fibers has increased dramatically. In addition, with the widespread use of Fiber to the home (FTTH) services, it is considered that further diversification of various broadband services will progress. For this reason, it is indispensable to expand the use wavelength band in the optical fiber and promote effective utilization of the wavelength band.

現在、光通信システムで広く使用されている単一モード光ファイバは、概ね波長１１００ｎｍ帯より長波長側に遮断波長を有している。このため、通常の光通信システムでは、当該単一モード光ファイバを用い、前記遮断波長よりも長波長側の波長１２６０ｎｍから１６２５ｎｍの帯域を用いた光伝送が行われている。一般に、前記遮断波長よりも短波長側を通信波長帯域として用いる場合には、単一モード光ファイバ中の主モード次数が複数となり、当該主モード間の遅延時間差や、モード間干渉による雑音成分の増大により、当該波長領域で高速光伝送を実現することは困難となる。   Currently, single-mode optical fibers widely used in optical communication systems generally have a cutoff wavelength on the longer wavelength side than the wavelength 1100 nm band. For this reason, in a normal optical communication system, the single mode optical fiber is used, and optical transmission is performed using a wavelength band of 1260 nm to 1625 nm longer than the cutoff wavelength. In general, when a wavelength shorter than the cut-off wavelength is used as a communication wavelength band, there are a plurality of main mode orders in a single mode optical fiber, a delay time difference between the main modes, and noise components due to intermode interference. Due to the increase, it becomes difficult to realize high-speed optical transmission in the wavelength region.

このため、従来の単一モード光ファイバの遮断波長を短波長側にシフトした光ファイバや、複数の主モードの遅延時間差を低減した多モード光ファイバが開発されている。しかしながら、前記遮断波長を短波長側にシフトした光ファイバでは、一般に光ファイバのコア径を細径化する必要があり、前記従来の単一モード光ファイバとの接続損失が増加する等、取扱い上の困難性が生じると同時に、長波長側における曲げ損失が増加するといった問題点があった。また、後述の主モードの遅延時間差を低減した多モード光ファイバでは、遅延時間差が低減される波長帯域が、当該多モード光ファイバの屈折率分布に依存して限定されるといった課題があった。   Therefore, an optical fiber in which the cutoff wavelength of a conventional single mode optical fiber is shifted to the short wavelength side and a multimode optical fiber in which a delay time difference between a plurality of main modes is reduced have been developed. However, in an optical fiber in which the cutoff wavelength is shifted to the short wavelength side, it is generally necessary to reduce the core diameter of the optical fiber, and the connection loss with the conventional single mode optical fiber increases. However, there is a problem that bending loss on the long wavelength side is increased. In addition, in a multimode optical fiber in which a delay time difference between main modes described later is reduced, there is a problem that a wavelength band in which the delay time difference is reduced is limited depending on a refractive index distribution of the multimode optical fiber.

一方、従来の単一モード光ファイバにおける、高次モードの影響を低減する技術についても検討がなされている。例えば、非特許文献１では、単一モード光ファイバ出射端に曲げ部を付与することにより、高次モードを減衰させ伝送特性を改善する技術が開示されている。しかしながら、当該技術では使用条件に併せて曲げ部の条件（曲げ半径や巻き数）を最適化し、かつ当該曲げ条件を保持しなければならないといった実用上の困難性があった。   On the other hand, techniques for reducing the effects of higher-order modes in conventional single-mode optical fibers have also been studied. For example, Non-Patent Document 1 discloses a technique for improving transmission characteristics by attenuating a higher-order mode by providing a bent portion at the emission end of a single mode optical fiber. However, this technique has practical difficulties in that it is necessary to optimize the conditions (bending radius and the number of windings) of the bending portion in accordance with the use conditions and to maintain the bending conditions.

また、非特許文献２では、単一モード光ファイバの出射端をテーパ状に加工し、高次モードを減衰させることにより伝送特性を改善する技術が開示されている。しかしながら、当該技術では、使用波長帯域におけるテーパ長の調整が必要となると同時に、テーパ化に伴うファイバ外径およびコア径の減少により、前記単一モード光ファイバとの接続性が劣化し、接続損失も増加するといった課題があった。   Non-Patent Document 2 discloses a technique for improving transmission characteristics by processing the output end of a single-mode optical fiber into a tapered shape and attenuating higher-order modes. However, in this technique, it is necessary to adjust the taper length in the used wavelength band, and at the same time, due to the decrease in the fiber outer diameter and the core diameter accompanying the taper, the connectivity with the single mode optical fiber is deteriorated, and the connection loss is reduced. There was also a problem of increasing.

更に、非特許文献３，４では、カプラ型伝搬モード選択器により、単一モード光ファイバ出射端における高次モードを選択的に低減する手法が開示されている。しかしながら、当該カプラ型伝搬モード選択器の構成に、前記非特許文献３では使用波長帯域で単一モードとなる光ファイバを、前記非特許文献４では楕円コア形状を有する光ファイバを用いており、当該光ファイバの入手が困難であると同時に、当該カプラ型伝搬モード選択器を既存の光通信で一般に使用されている従来の単一モード光ファイバと組み合わせて使用するためには、主にモードフィールド径（もしくは、コア形状）の不一致による接続の困難性が生じるといった課題があった。   Further, Non-Patent Documents 3 and 4 disclose a method of selectively reducing higher-order modes at the single-mode optical fiber output end using a coupler-type propagation mode selector. However, in the configuration of the coupler-type propagation mode selector, the non-patent document 3 uses an optical fiber that becomes a single mode in the used wavelength band, and the non-patent document 4 uses an optical fiber having an elliptical core shape, In order to use the coupler type propagation mode selector in combination with the conventional single mode optical fiber generally used in the existing optical communication, it is difficult to obtain the optical fiber. There is a problem that connection difficulty occurs due to a mismatch in diameter (or core shape).

P.Schnitzer, et al.,"Biased and Bias-Free Multi-Gb/s Data Links Using GaAs VCSEL's and 1300-nm Single-Mode Fiber",IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, vol.10,no.12,pp.1781-1783,1998年12月P. Schnitzer, et al., “Biased and Bias-Free Multi-Gb / s Data Links Using GaAs VCSEL's and 1300-nm Single-Mode Fiber”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, vol.10, no.12, pp.1781 -1783, December 1998 S.Moon, D.Y.Kim,"Effective Single-Mode Transmission at Wavelength Shorter Than the Cutoff Wavelength of an Optical Fiber",IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,vol.17,no.12,pp.2604-2606,2005年12月S. Moon, D.Y.Kim, "Effective Single-Mode Transmission at Wavelength Shorter Than the Cutoff Wavelength of an Optical Fiber", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, vol. 17, no. 12, pp. 2604-2606, December 2005 W.V.Sorin, et al.,"Highly selective evanescent modal filter for two-mode optical fibers",OPTICS LETTERS,vol.11,no.9,pp.581-583,1986年9月W.V.Sorin, et al., "Highly selective evanescent modal filter for two-mode optical fibers", OPTICS LETTERS, vol.11, no.9, pp.581-583, September 1986 ARUN KUMAR,et al.,"Design of a Mode Filter Consisting of Two Dual-Mode Highly Elliptical Core Fibers",JOURNAL LIGHTWAVE TECHNOROGY,vol.8,no.1,pp.34-38,1990年1月ARUN KUMAR, et al., "Design of a Mode Filter Consisting of Two Dual-Mode Highly Elliptical Core Fibers", JOURNAL LIGHTWAVE TECHNOROGY, vol.8, no.1, pp.34-38, January 1990 国際公開ＷＯ２００４／０９２７９３号パンフレットInternational Publication WO2004 / 092793 Pamphlet

以上のような背景に鑑み、本発明では通常の光通信で実用に供されている単一モード光ファイバとの互換性（接続性）に優れ、かつ当該単一モード光ファイバの遮断波長より短波長側における伝送特性を広波長域で改善する、伝搬モード選択器、ならびに当該伝搬モード選択器を用いた光伝送システムを提供することを目的とする。   In view of the background as described above, the present invention is excellent in compatibility (connectivity) with a single mode optical fiber that is practically used in normal optical communication, and shorter than the cutoff wavelength of the single mode optical fiber. An object of the present invention is to provide a propagation mode selector that improves transmission characteristics on the wavelength side in a wide wavelength range, and an optical transmission system using the propagation mode selector.

上記課題を解決するために、本発明では使用波長帯域で基本モードを含む少なくとも２以上の主モード次数を有する２本の光ファイバを用いて、本発明の伝搬モード選択器を構成することにより、課題を解決する手段としている。   In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, the propagation mode selector of the present invention is configured by using two optical fibers having at least two main mode orders including the fundamental mode in the used wavelength band, As a means to solve the problem.

より具体的には、従来の単一モード光通信で一般に使用されている単一モード光ファイバと同等の、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径特性を有する第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバよりも大きな開口数、もしくはコア径を有する第２の光ファイバとを用いて、本発明の伝搬モード選択器を構成することにより、前記既存の単一モード光ファイバとの互換性（接続性）に優れ、かつ当該単一モード光ファイバの遮断波長より短波長側における伝送特性を広波長域で改善する手段としている。   More specifically, a first optical fiber having a mode field diameter characteristic at a wavelength of 1310 nm, equivalent to a single mode optical fiber generally used in conventional single mode optical communication, and the first optical fiber By using the second optical fiber having a larger numerical aperture or core diameter and configuring the propagation mode selector of the present invention, compatibility (connectivity) with the existing single mode optical fiber is achieved. And is a means for improving transmission characteristics on a shorter wavelength side than the cutoff wavelength of the single mode optical fiber in a wide wavelength range.

また、上述の本発明の伝搬モード選択器を、前記従来の単一モード光ファイバで構成される光伝送路と組み合わせて使用することにより、前記光伝送路の遮断波長より短波長側を信号光帯域として用いた光伝送システムを実現する手段としている。   In addition, by using the above-described propagation mode selector of the present invention in combination with an optical transmission line composed of the conventional single mode optical fiber, a signal light having a wavelength shorter than the cut-off wavelength of the optical transmission line is transmitted. This is a means for realizing an optical transmission system used as a band.

更には、前記従来の単一モード光ファイバと同等の、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径特性を有する第１の光ファイバに、複数の空孔構造を有する光ファイバを適用し、本発明の伝搬モード選択器、および当該伝搬モード選択器を用いた光伝送システムを構成することにより、曲げ損失特性等の取扱い上の利便性を向上する手段としている。   Furthermore, an optical fiber having a plurality of hole structures is applied to a first optical fiber having a mode field diameter characteristic at a wavelength of 1310 nm, which is equivalent to the conventional single mode optical fiber. And an optical transmission system using the propagation mode selector are used as means for improving the convenience in handling such as bending loss characteristics.

すなわち、上述した課題を解決する第１の発明に係る伝搬モード選択器は、使用波長帯域において基本モードを含む少なくとも２以上の主モード次数を有する第１の光ファイバと、前記使用波長帯域で基本モードを含む少なくとも２以上の主モード次数を有し、かつ前記第１の光ファイバよりも大きな開口数を有する第２の光ファイバとを具備し、前記第１の光ファイバの両端を信号光が入出力する入出力ポートとし、前記第１の光ファイバのクラッド部と前記第２の光ファイバのクラッド部が溶融されてなる溶融延伸部を設けて、前記入力ポートへの基本モードを含む少なくとも２以上の主モードを含む信号光の入力に対し、前記基本モードの信号光のみを前記出力ポートに選択的に出力するようにしたことを特徴とする。   That is, the propagation mode selector according to the first invention for solving the above-described problem includes a first optical fiber having at least two main mode orders including a fundamental mode in a used wavelength band, and a fundamental in the used wavelength band. A second optical fiber having at least two main mode orders including a mode and a larger numerical aperture than the first optical fiber, and the signal light is passed through both ends of the first optical fiber. An input / output port for input / output is provided, and at least 2 including a fundamental mode to the input port by providing a melt-drawn portion obtained by melting the clad portion of the first optical fiber and the clad portion of the second optical fiber. Only the signal light in the basic mode is selectively output to the output port in response to the input of the signal light including the above main mode.

上述した課題を解決する第２の発明に係る伝搬モード選択器は、第１の発明に係る伝搬モード選択器であって、前記第２の光ファイバが、前記第１の光ファイバよりも大きなコア径を有することを特徴とする。   A propagation mode selector according to a second invention for solving the above-described problem is a propagation mode selector according to the first invention, wherein the second optical fiber has a larger core than the first optical fiber. It has a diameter.

上述した課題を解決する第３の発明に係る伝搬モード選択器は、第１の発明または第２の発明に係る伝搬モード選択器であって、前記第１の光ファイバが、屈折率が均一なクラッド部と、前記クラッド部の中央に配置され、半径がａで比屈折率差がΔのコア部と、前記コア部の中心からの距離Λの円周に外接するように当該円周上で等間隔に配置された、少なくとも４個以上の半径ｒの空孔部とにより構成される空孔構造光ファイバであることを特徴とする。   A propagation mode selector according to a third invention that solves the above-described problem is the propagation mode selector according to the first invention or the second invention, wherein the first optical fiber has a uniform refractive index. A clad part, a core part arranged at the center of the clad part, having a radius a and a relative refractive index difference Δ, and a circumference circumscribing the circumference at a distance Λ from the center of the core part It is a hole structure optical fiber constituted by at least four holes having a radius r and arranged at equal intervals.

上述した課題を解決する第４の発明に係る光伝送システムは、使用波長帯域における信号光を生成する送信部と、前記送信部に接続された光伝送路と、前記光伝送路に接続され、第１の発明乃至第３の発明の何れか一に係る伝搬モード選択器と、前記伝搬モード選択器に接続され、前記光伝送路および前記伝搬モード選択器を通った信号光を受信する受信部とを具備するようにしたことを特徴とする。   An optical transmission system according to a fourth invention that solves the above-described problem is a transmitter that generates signal light in a used wavelength band, an optical transmission line that is connected to the transmitter, and an optical transmission line that is connected to the optical transmission line. A propagation mode selector according to any one of the first to third inventions, and a receiver connected to the propagation mode selector and receiving signal light that has passed through the optical transmission line and the propagation mode selector It is characterized by comprising.

以上説明したように、本発明の伝搬モード選択器によれば、従来の光通信で実用に供されている単一モード光ファイバの、遮断波長よりも短波長側における高次モード伝搬による伝送特性の劣化を改善するといった効果を奏する。   As described above, according to the propagation mode selector of the present invention, the transmission characteristics due to higher-order mode propagation on the short wavelength side of the cut-off wavelength of the single-mode optical fiber practically used in the conventional optical communication. There is an effect of improving the deterioration of the.

また、前記従来の光通信で実用に供されている単一モード光ファイバと同等の、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径特性を有する第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバよりも大きな開口数、もしくはコア径を有する汎用的な第２の光ファイバとを用いて、伝搬モード選択器を構成することにより、当該伝搬モード選択器を構成する光ファイバのより簡便な入手を可能とすると同時に、前記従来の単一モード光ファイバとの優れた互換性（接続性）を実現するといった効果を奏する。   Also, a first optical fiber having a mode field diameter characteristic at a wavelength of 1310 nm, which is equivalent to a single mode optical fiber practically used in the conventional optical communication, and a numerical aperture larger than that of the first optical fiber Or, by configuring a propagation mode selector using a general-purpose second optical fiber having a core diameter, it is possible to obtain an optical fiber constituting the propagation mode selector more easily, There is an effect of realizing excellent compatibility (connectivity) with the conventional single mode optical fiber.

また、前記大きなコア径を有する第２の光ファイバを用いて、本発明の伝搬モード選択器を構成したことにより、広波長帯域における複数の高次モードの低減を同時に実現するといった効果も奏する。   In addition, since the propagation mode selector of the present invention is configured using the second optical fiber having the large core diameter, there is also an effect that a plurality of higher-order modes can be simultaneously reduced in a wide wavelength band.

また、前記従来の単一モード光ファイバと同等の、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径特性を有する第１の光ファイバに、複数の空孔構造を有する光ファイバを用いて、本発明の伝搬モード選択器、および当該伝搬モード選択器を用いた光伝送システムを構成したことにより、使用波長帯域における曲げ損失特性の劣化を飛躍的に改善するといった効果も奏する。   In addition, the propagation mode selector of the present invention uses an optical fiber having a plurality of hole structures as a first optical fiber having a mode field diameter characteristic at a wavelength of 1310 nm, which is equivalent to the conventional single mode optical fiber. And, by configuring the optical transmission system using the propagation mode selector, the effect of dramatically improving the bending loss characteristics in the used wavelength band is also achieved.

更には、本発明の伝搬モード選択器の、前記従来の単一モード光ファイバを用いた光伝送路に対する互換性（接続性）を向上したことにより、同一の光伝送路を用い、前記光伝送路の遮断波長よりも長波長側における従来の光通信システムと、前記遮断波長よりも短波長側における本発明の光通信システムを同時に実現できるといった効果も奏する。   Furthermore, the propagation mode selector of the present invention has improved compatibility (connectivity) with the optical transmission line using the conventional single mode optical fiber, so that the optical transmission can be performed using the same optical transmission line. The conventional optical communication system on the longer wavelength side than the cutoff wavelength of the road and the optical communication system of the present invention on the shorter wavelength side than the cutoff wavelength can be realized at the same time.

以下に、本発明の最良の形態に係る伝搬モード選択器およびこれを用いた光伝送システムについて、図面を参照して具体的に説明する。   A propagation mode selector and an optical transmission system using the propagation mode selector according to the best mode of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

図１は、本発明の最良の一実施形態に係る伝搬モード選択器を用いた光伝送システムを示す模式図である。図２は、本発明の最良の一実施形態に係る伝搬モード選択器を模式的に示す図であり、図２（ａ）にその概略を示し、図２（ｂ）にその溶融延伸前における断面を示し、図２（ｃ）にその溶融延伸後における断面を示す。図３は、光ファイバカプラの製造装置の一例を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical transmission system using a propagation mode selector according to the best embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically showing a propagation mode selector according to the best embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) shows an outline thereof, and FIG. 2 (b) shows a cross section before melt drawing. FIG. 2 (c) shows a cross section after the melt stretching. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an apparatus for manufacturing an optical fiber coupler.

本発明の最良の一実施形態に係る伝搬モード選択器を用いた光伝送システムは、図１に示すように、送信部１１、光伝送路１２、伝搬モード選択器（カプラ型伝搬モード選択器）１３、および受信部１４により構成される。   As shown in FIG. 1, an optical transmission system using a propagation mode selector according to an embodiment of the present invention includes a transmitter 11, an optical transmission line 12, a propagation mode selector (coupler type propagation mode selector). 13 and a receiving unit 14.

送信部１１は、光伝送路１２の遮断波長よりも短波長側の、少なくとも１つの使用波長帯域における、少なくとも１波長の信号光を生成し、光伝送路１２に送出する機能を有する。ここで、送信部１１は、光伝送路１２の遮断波長より短波長側の１つもしくは複数の使用波長帯域における複数の波長の信号光を生成し、光伝送路１２に送出する機能を有することも可能である。また、前記複数の使用波長帯域の一部に、光伝送路１２の遮断波長よりも長波長側の波長帯を適用することも可能である。   The transmission unit 11 has a function of generating signal light of at least one wavelength in at least one use wavelength band on the shorter wavelength side than the cutoff wavelength of the optical transmission line 12 and sending it to the optical transmission line 12. Here, the transmission unit 11 has a function of generating signal light having a plurality of wavelengths in one or a plurality of use wavelength bands shorter than the cutoff wavelength of the optical transmission path 12 and sending the signal light to the optical transmission path 12. Is also possible. In addition, a wavelength band longer than the cutoff wavelength of the optical transmission line 12 can be applied to some of the plurality of used wavelength bands.

光伝送路１２は、当該光伝送路の遮断波長より短波長側で、基本モードを含む少なくとも２以上の主モード次数を有する光ファイバにより構成され、例えば、従来の単一モード光通信で使用されている、波長１．３μｍ帯に零分散波長を有する単一モード光ファイバ等が適用できる。   The optical transmission line 12 is composed of an optical fiber having at least two main mode orders including a fundamental mode on the shorter wavelength side than the cutoff wavelength of the optical transmission line, and is used in, for example, conventional single mode optical communication. A single mode optical fiber having a zero dispersion wavelength in the 1.3 μm wavelength band can be applied.

伝搬モード選択器１３は、光伝送路１２の遮断波長よりも短波長側で、基本モードを含む少なくとも２以上の主モード次数を有する光ファイバＡ（第１の光ファイバ）と、当該波長領域で基本モードを含む少なくとも２以上の主モード次数を有し、前記光ファイバＡよりも大きな開口数、もしくはコア径を有する多モード光ファイバＢ（第２の光ファイバ）により構成され、光伝送路１２からの基本モードを含む少なくとも２以上の主モードを有する信号光を入力するポートと、前記基本モードを選択的に出力するポートとを、各々１つ有する。ここで、伝搬モード選択器を構成する前記光ファイバＡは、例えば、従来の単一モード光通信で使用されている、１．３μｍ帯に零分散波長を有する単一モード光ファイバ等が適用でき、光伝送路１２を構成する光ファイバと同等の特性を有することが望ましい。また、伝搬モード選択器を構成する前記多モード光ファイバＢには、例えば、従来の多モード光通信で使用されている、５０μｍから６２．５μｍのコア径を有する多モード光ファイバ等が適用できる。   The propagation mode selector 13 includes an optical fiber A (first optical fiber) having at least two main mode orders including the fundamental mode on the shorter wavelength side than the cutoff wavelength of the optical transmission line 12, and the wavelength region. The optical transmission line 12 is composed of a multimode optical fiber B (second optical fiber) having at least two main mode orders including a fundamental mode and having a larger numerical aperture or core diameter than the optical fiber A. Each of which has a port for inputting signal light having at least two or more main modes including the fundamental mode from 1 and a port for selectively outputting the fundamental mode. Here, as the optical fiber A constituting the propagation mode selector, for example, a single mode optical fiber having a zero dispersion wavelength in a 1.3 μm band, which is used in conventional single mode optical communication, can be applied. Desirably, the optical transmission line 12 has characteristics equivalent to those of the optical fiber. For example, a multimode optical fiber having a core diameter of 50 μm to 62.5 μm, which is used in conventional multimode optical communication, can be applied to the multimode optical fiber B constituting the propagation mode selector. .

受信部１４は、伝搬モード選択器１３からの、前記使用波長帯域における各出力信号光を受信する機能を有する。なお、伝搬モード選択器１３は、当該受信部１４の一部に組み込まれる形態であっても構わない。   The receiving unit 14 has a function of receiving each output signal light in the used wavelength band from the propagation mode selector 13. Note that the propagation mode selector 13 may be incorporated into a part of the receiving unit 14.

本発明の最良の一実施形態に係る伝搬モード選択器は、図２に示すように、入力ポート２１、第１の光ファイバ２２、第２の光ファイバ２３、出力ポート２４、および溶融延伸部２５により構成される。   As shown in FIG. 2, the propagation mode selector according to the best embodiment of the present invention includes an input port 21, a first optical fiber 22, a second optical fiber 23, an output port 24, and a melt drawing unit 25. Consists of.

第１の光ファイバ２２は、使用波長帯域で基本モードを含む少なくとも２以上の主モード次数を有する光ファイバにより構成される。また、第１の光ファイバ２２は、上述した光伝送路１２と同等の光ファイバで構成されることが望ましく、より具体的には接続性並びに取り扱い性の観点から、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が既存の単一モード光ファイバと同等となる７μｍ〜１１μｍ程度であることが望ましい。例えば、このような特性を満たす光ファイバとしては従来の単一モード光伝送で使用されている、波長１．３μｍ帯に零分散波長を有する単一モード光ファイバ等が適用可能である。   The first optical fiber 22 is configured by an optical fiber having at least two main mode orders including the fundamental mode in the used wavelength band. The first optical fiber 22 is preferably composed of an optical fiber equivalent to the optical transmission line 12 described above. More specifically, the mode field diameter at a wavelength of 1310 nm is from the viewpoint of connectivity and handling. It is desirable that the thickness be about 7 μm to 11 μm, which is equivalent to an existing single mode optical fiber. For example, as an optical fiber satisfying such characteristics, a single mode optical fiber having a zero dispersion wavelength in a wavelength band of 1.3 μm, which is used in conventional single mode optical transmission, can be applied.

第２の光ファイバ２３は、使用波長帯域で基本モードを含む少なくとも２以上の主モード次数を有し、第１の光ファイバ２２よりも大きな開口数、もしくはコア径を有する多モード光ファイバで構成され、例えば、従来の多モード光伝送で使用されている、コア径が５０μｍから６２．５μｍの多モード光ファイバ等が適用可能である。   The second optical fiber 23 is composed of a multimode optical fiber having at least two main mode orders including a fundamental mode in the wavelength band used and having a larger numerical aperture or core diameter than the first optical fiber 22. For example, a multimode optical fiber having a core diameter of 50 μm to 62.5 μm, which is used in conventional multimode optical transmission, can be applied.

入力ポート２１および出力ポート２４は、それぞれ使用波長帯域で基本モードを含む少なくとも２以上の主モードを有する信号光の入力端子、および前記入力信号光のうち、基本モードを選択的に出力する端子として使用され、第１の光ファイバ２２の両端に相当する。   Each of the input port 21 and the output port 24 is an input terminal for signal light having at least two or more main modes including the fundamental mode in the used wavelength band, and a terminal for selectively outputting the fundamental mode among the input signal lights. Used and corresponds to both ends of the first optical fiber 22.

また、溶融延伸部２５は、第１の光ファイバ２２のクラッド部２７および第２の光ファイバ２３のクラッド部２９が溶融し、第１の光ファイバ２２のコア部２６と第２の光ファイバ２３のコア部２８との間の距離がｄとなる領域が長さＬに亘り形成された構造を有し、第１の光ファイバ２２および第２の光ファイバ２３中を伝搬可能な主モード間の光電力の授受を行う機能を有する。ここで、この伝搬モード選択器における溶融延伸部２５は、光強度の分配や波長分割多重の機能を有する、通常の光ファイバカプラの製造装置を用いて形成することが可能である。   Further, in the melt drawing portion 25, the clad portion 27 of the first optical fiber 22 and the clad portion 29 of the second optical fiber 23 are melted, and the core portion 26 and the second optical fiber 23 of the first optical fiber 22 are melted. A region where the distance between the core portion 28 and the core portion 28 is d is formed over the length L, and between the main modes capable of propagating in the first optical fiber 22 and the second optical fiber 23. It has a function to exchange optical power. Here, the melt drawing section 25 in this propagation mode selector can be formed using a normal optical fiber coupler manufacturing apparatus having functions of light intensity distribution and wavelength division multiplexing.

溶融延伸型の光ファイバカプラ製造装置は、図３に示すように、ヒータ部３１、光ファイバ保持部３２、および光ファイバ引張り部３３により構成される。光ファイバ保持部３２は、第１の光ファイバ３４および第２の光ファイバ３５の一端を保持する機能を有する。光ファイバ引張り部３３は、光ファイバ保持部３２との間に平行に設置された第１の光ファイバ３４および第２の光ファイバ３５を一定の速度で延伸する機能を有する。この時、ヒータ部３１における温度、ならびに光ファイバ引張り部３３の速度を調節することにより、上述した伝搬モード選択器の溶融延伸部２５における、長さＬおよびコア間の距離ｄを制御することが可能となる。   As shown in FIG. 3, the melt-stretching type optical fiber coupler manufacturing apparatus includes a heater unit 31, an optical fiber holding unit 32, and an optical fiber tension unit 33. The optical fiber holding unit 32 has a function of holding one end of the first optical fiber 34 and the second optical fiber 35. The optical fiber pulling portion 33 has a function of extending the first optical fiber 34 and the second optical fiber 35 installed in parallel with the optical fiber holding portion 32 at a constant speed. At this time, it is possible to control the length L and the distance d between the cores in the melt stretching section 25 of the above-described propagation mode selector by adjusting the temperature in the heater section 31 and the speed of the optical fiber tension section 33. It becomes possible.

以下に、本発明に係る伝搬モード選択器の最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。   Hereinafter, the best mode of a propagation mode selector according to the present invention will be described in detail based on examples.

本発明の第１の実施例では、本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器を、従来の単一モード光通信で使用されている、波長１．３μｍ帯に零分散波長を有する光ファイバと、従来の多モード光通信で使用されている、コア径が５０μｍの多モード光ファイバを用いて構成し、波長８５０ｎｍにおける当該伝搬モード選択器の伝送特性改善効果について検討を行った結果について説明する。ここで、前記波長１．３μｍ帯に零分散波長を有する光ファイバは、上述した図２に示す第１の光ファイバ２２に相当し、前記コア径が５０μｍの多モード光ファイバは、上述した図２に示す第２の光ファイバ２３に相当する。   In the first embodiment of the present invention, the propagation mode selector according to the first embodiment of the present invention has a zero dispersion wavelength in the wavelength band of 1.3 μm, which is used in the conventional single mode optical communication. The result of studying the effect of improving the transmission characteristics of the propagation mode selector at a wavelength of 850 nm by using an optical fiber and a multimode optical fiber having a core diameter of 50 μm, which is used in conventional multimode optical communication. Will be described. Here, the optical fiber having a zero-dispersion wavelength in the 1.3 μm wavelength band corresponds to the first optical fiber 22 shown in FIG. 2 described above, and the multimode optical fiber having a core diameter of 50 μm is the above-described figure. This corresponds to the second optical fiber 23 shown in FIG.

なお、前記波長１．３μｍ帯に零分散波長を有する光ファイバの遮断波長は約１１５０ｎｍであり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径は約９μｍであり、波長８５０ｎｍにおける基本モードを含む主モード次数は２つであった。また、前記コア径が５０μｍの多モード光ファイバの、波長８５０ｎｍにおける基本モードを含む主モード次数は１０以上であった。また、前記波長１．３μｍ帯に零分散波長を有する光ファイバ、および前記コア径が５０μｍの多モード光ファイバの開口数は、それぞれ０．１および０．２であった。なお、光ファイバの開口数ＮＡは、当該光ファイバのコアの屈折率ｎ1および比屈折率差Δを用いて、次式（１）で表される。 The cut-off wavelength of the optical fiber having zero dispersion wavelength in the 1.3 μm wavelength band is about 1150 nm, the mode field diameter at the wavelength of 1310 nm is about 9 μm, and the main mode order including the fundamental mode at the wavelength of 850 nm is two. Met. The main mode order including the fundamental mode at a wavelength of 850 nm of the multimode optical fiber having a core diameter of 50 μm was 10 or more. The numerical apertures of the optical fiber having a zero dispersion wavelength in the 1.3 μm wavelength band and the multimode optical fiber having a core diameter of 50 μm were 0.1 and 0.2, respectively. The numerical aperture NA of the optical fiber is expressed by the following equation (1) using the refractive index n 1 and the relative refractive index difference Δ of the core of the optical fiber.

Figure 2008209685
Figure 2008209685

また、比屈折率差Δ（単位％）は、当該光ファイバのクラッドの屈折率ｎ2を用いて、次式（２）で定義される。 Further, the relative refractive index difference Δ (unit%) is defined by the following equation (2) using the refractive index n 2 of the clad of the optical fiber.

Figure 2008209685
Figure 2008209685

図４は、本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器の、波長８５０ｎｍにおける、図２に示した溶融延伸部２５の長さＬと高次モード損失の関係を示す特性図である。縦軸は、伝搬モード選択器の入力ポートから、基本モードを含む少なくとも２以上の主モードを有する信号光を入射した時の、伝搬モード選択器の出力ポートにおける規格化光強度を示す。横軸は、伝搬モード選択器の溶融延伸部の長さＬを示す。   FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the length L of the melt-drawn portion 25 shown in FIG. 2 and the higher-order mode loss at a wavelength of 850 nm in the propagation mode selector according to the first embodiment of the present invention. . The vertical axis represents the normalized light intensity at the output port of the propagation mode selector when signal light having at least two or more main modes including the fundamental mode is incident from the input port of the propagation mode selector. The horizontal axis indicates the length L of the melt stretch part of the propagation mode selector.

図４に示すように、出力ポートにおける規格化光強度は、概ね溶融延伸部の長さＬが５ｍｍ以上の領域から減少し始め、その後溶融延伸部の長さＬの増加に伴い、周期的に変化することが分かる。   As shown in FIG. 4, the normalized light intensity at the output port starts to decrease from the region where the length L of the melt stretched part is 5 mm or more, and then periodically increases with the increase of the length L of the melt stretched part. You can see that it changes.

ここで、前記規格化光強度の周期的変化は、当該伝搬モード選択器を構成する２本の光ファイバ間における主モード間の結合回数に対応し、当該規格化光強度が最小となる溶融延伸部の長さＬでは、当該伝搬モード選択器の出力端における高次モードの損失を最大とすることができる。したがって、溶融延伸部の長さＬを、図４に破線で示した長さに制御することにより、当該使用波長帯域における本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器を作製することが可能となる。   Here, the periodic change in the normalized light intensity corresponds to the number of couplings between the main modes between the two optical fibers constituting the propagation mode selector, and the melt stretching that minimizes the normalized light intensity. With the part length L, the loss of the higher-order mode at the output end of the propagation mode selector can be maximized. Therefore, the propagation mode selector according to the first embodiment of the present invention in the used wavelength band can be manufactured by controlling the length L of the melt-drawn portion to the length shown by the broken line in FIG. It becomes possible.

また一般に、前記規格化光強度の変化周期は、溶融延伸部の長さＬの増加に伴い減少（結合回数の増加に伴い好適な溶融延伸部の長さＬの変化量が減少）し、溶融延伸部の外径も細径化される。したがって、実際の伝搬モード選択器の製造では、溶融延伸部の長さＬの制御性、ならびに溶融延伸部の機会強度の保持に鑑み、溶融延伸部の長さＬを５ｍｍから１２ｍｍの範囲で制御することが望ましい。   In general, the change period of the normalized light intensity decreases as the length L of the melt stretched portion increases (the preferred amount of change in the length L of the melt stretched portion decreases as the number of bonds increases) The outer diameter of the stretched portion is also reduced. Therefore, in the actual production of the propagation mode selector, the length L of the melt stretched part is controlled in the range of 5 mm to 12 mm in view of the controllability of the length L of the melt stretched part and the maintenance of the opportunity strength of the melt stretched part. It is desirable to do.

図５は、本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器の、波長８５０ｎｍにおける近視野光強度分布の評価結果を示す図（等高線図）である。図５（ａ）に、基本モードを含む少なくとも２以上の主モードを有する信号光を、長さ２００ｍの波長１．３μｍ帯に零分散波長を有する光ファイバに入射した時の、当該光ファイバの出射端における近視野光強度分布を示す。ここで、図５（ｂ）に、図５（ａ）に破線で示したｙ＝０μｍの軸における光強度分布を示す。また、図５（ｃ）に、図５（ａ）の出射光を、本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器に入射した時の、当該伝搬モード選択器の出射端における近視野光強度分布を示す。ここで、図５（ｄ）に、図５（ｃ）に破線で示したｙ＝０μｍの軸における光強度分布を示す。なお、図５（ｃ）の測定では、図４に示した結果に基づき、溶融延伸部の長さＬが約６．５μｍの伝搬モード選択器を用いた。   FIG. 5 is a diagram (contour map) showing the evaluation result of the near-field light intensity distribution at a wavelength of 850 nm of the propagation mode selector according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5A shows a state in which signal light having at least two main modes including a fundamental mode is incident on an optical fiber having a zero-dispersion wavelength in a wavelength 1.3 μm band having a length of 200 m. The near-field light intensity distribution at the exit end is shown. Here, FIG. 5B shows a light intensity distribution on the axis of y = 0 μm indicated by a broken line in FIG. FIG. 5C shows the near field at the output end of the propagation mode selector when the output light of FIG. 5A is incident on the propagation mode selector according to the first embodiment of the present invention. The light intensity distribution is shown. Here, FIG. 5D shows a light intensity distribution on the axis of y = 0 μm indicated by a broken line in FIG. In the measurement of FIG. 5C, a propagation mode selector having a length L of the melt stretched portion of about 6.5 μm was used based on the result shown in FIG.

図５に示すように、波長１．３μｍ帯に零分散波長を有する光ファイバの出射端では、左右対称の２つのピークを有する高次（ＬＰ11）モードの光強度分布が明確に観測されているのに対し、本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器の出射端では、コア中央に１つのピークを有する基本（ＬＰ01）モードの光強度分布が選択的に透過されていることが確認できる。なお、当該伝搬モード選択器の基本モードに対する挿入損失は０．２ｄＢ以下であった。 As shown in FIG. 5, a high-order (LP 11 ) mode light intensity distribution having two symmetrical peaks is clearly observed at the output end of the optical fiber having a zero dispersion wavelength in the 1.3 μm wavelength band. On the other hand, the light intensity distribution of the fundamental (LP 01 ) mode having one peak at the center of the core is selectively transmitted at the output end of the propagation mode selector according to the first embodiment of the present invention. I can confirm that. Note that the insertion loss of the propagation mode selector with respect to the fundamental mode was 0.2 dB or less.

図６は、本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器を用いた、波長８５０ｎｍにおけるアイパターン、ならびに符号誤り率特性の評価結果を示す図である。なお、図６の評価は、図１に示した光伝送システムの構成例において、波長８５０ｎｍの信号光を有する伝送部１１と、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有する長さ１ｋｍの光ファイバで構成される光伝送路１２と、図５（ｂ）の測定で用いた本発明の伝送モード選択器１３と、前記波長８５０ｎｍにおける信号光を受光する受信部１４を用いて実施した。また、信号光には伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ（Non Return to Zero）信号を用い、パルス列の擬似ランダムパターン長は２23−１とした。 FIG. 6 is a diagram showing an evaluation result of an eye pattern and a code error rate characteristic at a wavelength of 850 nm using the propagation mode selector according to the first example of the present invention. The evaluation of FIG. 6 is based on the configuration example of the optical transmission system shown in FIG. 1 and the transmission unit 11 having a signal light with a wavelength of 850 nm and an optical fiber with a length of 1 km having a zero dispersion wavelength in a wavelength band of 1.3 μm. This is implemented using the optical transmission line 12 constituted by the above, the transmission mode selector 13 of the present invention used in the measurement of FIG. 5B, and the receiving unit 14 that receives the signal light at the wavelength of 850 nm. Further, an NRZ (Non Return to Zero) signal having a transmission rate of 10 Gbit / s was used as the signal light, and the pseudo-random pattern length of the pulse train was 2 23 -1.

図６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ前記光伝送路の出射端、および前記伝送モード選択器の出射端におけるアイパターンの評価結果を示す。図６(a)では、前記光伝送路中を伝搬する高次モードの影響により、良好なアイ開口が得られていないことが確認できる。一方、図６（ｂ）では、本発明の伝搬モード選択器の適用により、良好なアイ開口が再現されていることが分かる。   FIGS. 6A and 6B show the evaluation results of eye patterns at the exit end of the optical transmission line and the exit end of the transmission mode selector, respectively. In FIG. 6 (a), it can be confirmed that a good eye opening is not obtained due to the influence of the higher-order mode propagating in the optical transmission line. On the other hand, in FIG. 6B, it can be seen that a good eye opening is reproduced by applying the propagation mode selector of the present invention.

図６（ｃ）は、受光強度の変化に対する符号誤り率特性の評価結果を示す。図中の丸印は、光伝送路および伝搬モード選択器を含まない、Back to backにおける評価結果を示す。三角および四角のプロットは、それぞれ前記光伝送路、および伝搬モード選択器の出射端における評価結果を示す。   FIG. 6C shows the evaluation result of the code error rate characteristic with respect to the change in received light intensity. Circles in the figure indicate evaluation results in Back to Back that do not include an optical transmission line and a propagation mode selector. Triangular and square plots show the evaluation results at the light transmission path and the output end of the propagation mode selector, respectively.

図６（ｃ）に示すように、本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器を用いない場合、すなわち光伝送路の出射端における符号誤り率特性は、高次モードの影響により劣化し、符号誤り率が１０-9のレベルで約３．７ｄＢのパワーペナルティが発生していることが分かる。一方、本発明の光伝送システムでは、本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器を適用することにより、符号誤り率が１０-9のレベルにおけるパワーペナルティが約０．３ｄＢに改善されていることが分かる。したがって、本発明の伝搬モード選択器を用い、本発明の光伝送システムを構成することにより、光伝送路の遮断波長より短波長側における伝送特性を飛躍的に改善できることが分かる。 As shown in FIG. 6 (c), when the propagation mode selector according to the first embodiment of the present invention is not used, that is, the code error rate characteristic at the output end of the optical transmission line deteriorates due to the influence of the higher-order mode. It can be seen that a power penalty of about 3.7 dB occurs at a code error rate of 10 −9 . On the other hand, in the optical transmission system of the present invention, by applying the propagation mode selector according to the first embodiment of the present invention, the power penalty at the level of the code error rate of 10 −9 is improved to about 0.3 dB. I understand that Therefore, it can be seen that the transmission characteristics on the shorter wavelength side than the cut-off wavelength of the optical transmission line can be drastically improved by configuring the optical transmission system of the present invention using the propagation mode selector of the present invention.

図７は、本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器の、高次モード損失の波長依存性を示す図である。なお、図７の測定では、図４に示した溶融延伸部の長さLと高次モード損失の関係に基づき、前記溶融延伸部の長さＬが約６．５ｍｍおよび８．６ｍｍの２種類の伝搬モード選択器を用いた。図７中の実線および破線は、それぞれ前記Ｌが６．５ｍｍおよび８．６ｍｍの伝搬モード選択器における評価結果を示す。また、図７の測定では、本発明の伝搬モード選択器の入射ポートに、全モード（光ファイバ中の伝搬モードに均等に光強度が配分される）励振条件による信号光を入射し、出力ポートにおける高次モードの損失を測定した。   FIG. 7 is a diagram illustrating the wavelength dependence of higher-order mode loss in the propagation mode selector according to the first embodiment of the present invention. In the measurement of FIG. 7, based on the relationship between the length L of the melt stretched portion and the higher-order mode loss shown in FIG. 4, the length L of the melt stretched portion is about 6.5 mm and 8.6 mm. The propagation mode selector was used. The solid line and the broken line in FIG. 7 show the evaluation results in the propagation mode selectors with L of 6.5 mm and 8.6 mm, respectively. Further, in the measurement of FIG. 7, the signal light under the excitation conditions of all modes (the light intensity is evenly distributed to the propagation modes in the optical fiber) is incident on the incident port of the propagation mode selector of the present invention, and the output port The loss of higher order modes in was measured.

図７に示すように、本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器の高次モード損失は、波長に対し周期的な特性変化を有することが確認できる。また、両伝搬モード選択器の、波長８００ｎｍから１０００ｎｍ帯における高次モードの最大損失は、約３ｄＢ程度であるのに対し、波長６００ｎｍから８００ｎｍ帯における高次モードの最大損失は、約５ｄＢ前後まで増加していることが確認できる。   As shown in FIG. 7, it can be confirmed that the higher-order mode loss of the propagation mode selector according to the first embodiment of the present invention has a periodic characteristic change with respect to the wavelength. In addition, the maximum loss of the higher-order mode in the wavelength range of 800 nm to 1000 nm of the both propagation mode selectors is about 3 dB, whereas the maximum loss of the higher-order mode in the wavelength range of 600 nm to 800 nm is about 5 dB. It can be confirmed that it has increased.

ここで、本発明の伝搬モード選択器の実施例で使用した、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有する光ファイバは、約１１５０ｎｍの遮断波長を有し、波長６００ｎｍから８００ｎｍの領域、および波長８００ｎｍから１１５０ｎｍの領域で、それぞれ基本モードを含む４および２の主モード次数を有する。したがって、図７の測定では全モード励振条件を適用しているため、前述の波長６００ｎｍから８００ｎｍ帯、および波長８００ｎｍから１０００ｎｍ帯における高次モードの損失は、それぞれ基本モードを除く各波長帯における高次モードの伝搬数に概ね対応した損失量を示していることが分かる。したがって、本発明の第１の実施例で示した伝搬モード選択器は、少なくとも２以上の複数の主モードを含む、少なくとも波長８５０ｎｍ帯を含む複数の波長帯に対する適用性を有することが分かる。   Here, the optical fiber having a zero-dispersion wavelength in the 1.3 μm wavelength band used in the embodiment of the propagation mode selector of the present invention has a cutoff wavelength of about 1150 nm, a wavelength region of 600 nm to 800 nm, and a wavelength In the region from 800 nm to 1150 nm, it has 4 and 2 main mode orders including fundamental modes, respectively. Accordingly, since all mode excitation conditions are applied in the measurement of FIG. 7, the loss of higher-order modes in the above-mentioned wavelength range of 600 nm to 800 nm and in the wavelength range of 800 nm to 1000 nm is high in each wavelength band except for the fundamental mode. It can be seen that the amount of loss generally corresponds to the number of propagations of the next mode. Therefore, it can be seen that the propagation mode selector shown in the first embodiment of the present invention has applicability to a plurality of wavelength bands including at least a wavelength of 850 nm including at least two or more main modes.

本発明の第２の実施例では、本発明の第２の実施例に係る伝搬モード選択器を、複数の空孔構造を有する空孔構造光ファイバと、コア径が５０μｍの多モード光ファイバとを用いて構成した場合について説明する。ここで、前記空孔構造光ファイバは、上述した図２に示す第１の光ファイバ２２に相当し、コア径が５０μｍの多モード光ファイバは、上述した図２に示す第２の光ファイバ２３に相当する。なお、前記空孔構造光ファイバの波長８５０ｎｍにおける基本モードを含む主モード次数は２つであった。また、前記コア径が５０μｍの多モード光ファイバの、波長８５０ｎｍにおける基本モードを含む主モード次数は１０以上であった。また、前記空孔構造光ファイバおよび前記多モード光ファイバの開口数は、それぞれ０．１および０．２であった。   In a second embodiment of the present invention, a propagation mode selector according to the second embodiment of the present invention includes a hole structure optical fiber having a plurality of hole structures, a multimode optical fiber having a core diameter of 50 μm, and The case where it comprises using is demonstrated. Here, the hole structure optical fiber corresponds to the first optical fiber 22 shown in FIG. 2 described above, and the multimode optical fiber having a core diameter of 50 μm is the second optical fiber 23 shown in FIG. 2 described above. It corresponds to. The hole-structure optical fiber had two main mode orders including a fundamental mode at a wavelength of 850 nm. The main mode order including the fundamental mode at a wavelength of 850 nm of the multimode optical fiber having a core diameter of 50 μm was 10 or more. The numerical apertures of the hole structure optical fiber and the multimode optical fiber were 0.1 and 0.2, respectively.

図８は、本発明の第２の実施例に係る伝搬モード選択器が具備する空孔構造光ファイバの断面を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing a cross section of a hole-structured optical fiber provided in a propagation mode selector according to the second embodiment of the present invention.

本発明の第２の実施例に係る伝搬モード選択器が具備する空孔構造光ファイバは、図８に示すように、屈折率が均一なクラッド部８１と、半径がａでクラッド部８１に対する比屈折率がΔのコア部８２と、コア部８２中心Ｃ1から半径Λの円周に外接する半径ｒの空孔部８３により構成される。ここで、前記空孔構造光ファイバは、上述したように、接続性ならびに取り扱い性の観点から、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が既存の単一モード光ファイバと同等となる７μｍ〜１１μｍ程度であることが望ましい。 As shown in FIG. 8, the hole structure optical fiber provided in the propagation mode selector according to the second embodiment of the present invention has a clad part 81 having a uniform refractive index and a ratio of the radius a to the clad part 81. A core part 82 having a refractive index Δ and a hole part 83 having a radius r circumscribing the circumference of the radius Λ from the center C 1 of the core part 82 are configured. Here, as described above, the hole-structure optical fiber has a mode field diameter at a wavelength of 1310 nm of about 7 μm to 11 μm, which is equivalent to an existing single mode optical fiber, from the viewpoints of connectivity and handleability. Is desirable.

当該空孔構造光ファイバの特性と、その設計条件は、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１によれば、前記コア部８２の半径ａに対する前記空孔部８３までの距離Λの比率Λ／ａを２以上、前記半径ａに対する空孔部８３の半径の比率ｒ／ａを０．２以上とし、空孔部８３を４個以上配置することにより、上述した実施例１に示した、従来の単一モード光通信で使用されている波長１．３μｍ帯に零分散波長を有する単一モード光ファイバと同等の零分散波長特性、ならびにモードフィールド径特性を実現し、かつ曲げ損失特性を飛躍的に向上できることが開示されている。   The characteristics and design conditions of the hole structure optical fiber are disclosed in, for example, Patent Document 1. According to Patent Document 1, the ratio Λ / a of the distance Λ to the hole 83 with respect to the radius a of the core part 82 is 2 or more, and the ratio r / a of the radius of the hole 83 to the radius a is 0.2 or more, and by arranging four or more hole portions 83, the zero dispersion wavelength is set to the wavelength 1.3 μm band used in the conventional single mode optical communication shown in the first embodiment. It is disclosed that a zero-dispersion wavelength characteristic and a mode field diameter characteristic equivalent to those of a single mode optical fiber can be realized and the bending loss characteristic can be dramatically improved.

したがって、本発明の第２の実施例に係る伝搬モード選択器を、特許文献１に開示された技術に基づいて作製した空孔構造光ファイバと、前記空孔構造光ファイバよりも大きな開口数、もしくはコア径を有する多モード光ファイバとを用いて構成することにより、前記波長１．３μｍ帯に零分散波長を有する単一モード光ファイバ、もしくは前記空孔構造光ファイバで構成される光伝送路との互換性（接続性）に優れた、伝送モード選択器を実現することが可能となる。特に、光伝送路を前記空孔構造光ファイバで構成した場合には、光伝送システム全体における曲げ損失特性を飛躍的に向上することも可能となる。   Therefore, a propagation mode selector according to the second embodiment of the present invention, a hole structure optical fiber manufactured based on the technique disclosed in Patent Document 1, a numerical aperture larger than the hole structure optical fiber, Alternatively, by using a multimode optical fiber having a core diameter, a single mode optical fiber having a zero-dispersion wavelength in the wavelength 1.3 μm band, or an optical transmission line configured with the hole structure optical fiber. It is possible to realize a transmission mode selector that is excellent in compatibility (connectivity). In particular, when the optical transmission path is composed of the hole structure optical fiber, the bending loss characteristic in the entire optical transmission system can be remarkably improved.

なお、本発明の第２の実施例で用いた空孔構造光ファイバの、前記コア半径ａ、比屈折率差Δ、空孔部までの距離Λ、および空孔半径ｒは、それぞれ４．５μｍ、０．３５％、９μｍ、および６．５μｍであった。また、当該空孔構造光ファイバの波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径は約９μｍであった。   The core radius a, the relative refractive index difference Δ, the distance Λ to the hole portion, and the hole radius r of the hole structure optical fiber used in the second embodiment of the present invention are 4.5 μm, respectively. 0.35%, 9 μm, and 6.5 μm. The mode field diameter of the hole-structured optical fiber at a wavelength of 1310 nm was about 9 μm.

図９は、本発明の第２の実施例に係る伝搬モード選択器の、波長８５０ｎｍにおける、図２に示した溶融延伸部２５の長さＬと高次モード損失の関係について示す特性図である。縦軸は、伝搬モード選択器の入力ポートから、基本モードを含む少なくとも２以上の主モードを有する信号光を入射した時の、伝搬モード選択器の出力ポートにおける規格化光強度を示す。横軸は、伝搬モード選択器の溶融延伸部の長さＬを示す。   FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the length L of the melt-drawn portion 25 shown in FIG. 2 and the higher-order mode loss at a wavelength of 850 nm in the propagation mode selector according to the second embodiment of the present invention. . The vertical axis represents the normalized light intensity at the output port of the propagation mode selector when signal light having at least two or more main modes including the fundamental mode is incident from the input port of the propagation mode selector. The horizontal axis indicates the length L of the melt stretch part of the propagation mode selector.

図９に示すように、出力ポートにおける規格化光強度は、図４に示した、本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器の場合の結果と同様に、溶融延伸部の長さＬの増加に伴い、周期的に変化することが分かる。   As shown in FIG. 9, the normalized light intensity at the output port is equal to the length of the melt-stretched portion as in the case of the propagation mode selector according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. It can be seen that as L increases, it changes periodically.

したがって、本発明の第２の実施例に係る伝搬モード選択器において、溶融延伸部の長さＬを５ｍｍから１２ｍｍの範囲で制御することにより、本発明の第１の実施例と同等の作用効果を有する、伝搬モード選択器を実現できることが分かる。なお、図９の結果に基づき、前記溶融延伸部の長さＬを８．５ｍｍとして作製した、本発明の第２の実施例に係る伝搬モード選択器の、波長８５０ｎｍにおける基本モードの挿入損失は０．２ｄＢ以下であった。   Therefore, in the propagation mode selector according to the second embodiment of the present invention, the same effect as that of the first embodiment of the present invention is achieved by controlling the length L of the melt-drawn portion in the range of 5 mm to 12 mm. It can be seen that a propagation mode selector having In addition, based on the result of FIG. 9, the insertion loss of the fundamental mode at the wavelength of 850 nm of the propagation mode selector according to the second embodiment of the present invention manufactured with the length L of the melt stretched part being 8.5 mm is It was 0.2 dB or less.

本発明は、伝搬モード選択器およびこれを用いた光伝送システムに利用可能であり、特に光ファイバを用いた高速・広帯域光伝送に利用可能である。   The present invention can be used for a propagation mode selector and an optical transmission system using the same, and in particular, can be used for high-speed and broadband optical transmission using an optical fiber.

本発明の最良の一実施形態に係る伝搬モード選択器を用いた光伝送システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the optical transmission system using the propagation mode selector which concerns on one best embodiment of this invention. 本発明の最良の一実施形態に係る伝搬モード選択器を模式的に示す図であり、（ａ）にその概略を示し、（ｂ）にその溶融延伸前における断面を示し、（ｃ）にその溶融延伸後における断面を示す。It is a figure which shows typically the propagation mode selector which concerns on one best embodiment of this invention, (a) shows the outline, (b) shows the cross section before the melt drawing, (c) shows the The cross section after melt drawing is shown. 光ファイバカプラの製造装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the manufacturing apparatus of an optical fiber coupler. 本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器の波長８５０ｎｍにおける溶融延伸部の長さＬと高次モード損失の関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the length L of the melt extending part in wavelength 850nm of the propagation mode selector which concerns on 1st Example of this invention, and higher mode loss. 本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器の波長８５０ｎｍにおける近視野光強度分布の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of near-field light intensity distribution in wavelength 850nm of the propagation mode selector which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器を用いた波長８５０ｎｍにおけるアイパターンおよび符号誤り率特性の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of the eye pattern and code error rate characteristic in wavelength 850nm using the propagation mode selector which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第１の実施例に係る伝搬モード選択器の高次モード損失の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the high order mode loss of the propagation mode selector which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第２の実施例に係る伝搬モード選択器が具備する空孔構造光ファイバの断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the hole structure optical fiber which the propagation mode selector which concerns on 2nd Example of this invention comprises. 本発明の第２の実施例に係る伝搬モード選択器の波長８５０ｎｍにおける溶融延伸部の長さＬと高次モード損失の関係について示す特性図である。It is a characteristic view shown about the relationship between the length L of the melt-drawing part in wavelength 850nm and the high-order mode loss of the propagation mode selector which concerns on 2nd Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１１ 受信部
１２ 光伝送路
１３ 伝搬モード選択器
１４ 受信部
２１ 入力ポート
２２ 第１の光ファイバ
２３ 第２の光ファイバ
２４ 出力ポート
２５ 溶融延伸部
２６ 第１の光ファイバのコア部
２７ 第１の光ファイバのクラッド部
２８ 第２の光ファイバのコア部
２９ 第２の光ファイバのクラッド部
３１ ヒータ部
３２ 光ファイバ保持部
３３ 光ファイバ引張り部
３４ 第１の光ファイバ
３５ 第２の光ファイバ
８１ クラッド部
８２ コア部
８３ 空孔部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Reception part 12 Optical transmission path 13 Propagation mode selector 14 Reception part 21 Input port 22 1st optical fiber 23 2nd optical fiber 24 Output port 25 Melt extending part 26 Core part 27 of 1st optical fiber 1st Optical fiber clad portion 28 Second optical fiber core portion 29 Second optical fiber clad portion 31 Heater portion 32 Optical fiber holding portion 33 Optical fiber pulling portion 34 First optical fiber 35 Second optical fiber 81 Cladding Part 82 core part 83 hole part

Claims (4)

使用波長帯域において基本モードを含む少なくとも２以上の主モード次数を有する第１の光ファイバと、
前記使用波長帯域で基本モードを含む少なくとも２以上の主モード次数を有し、かつ前記第１の光ファイバよりも大きな開口数を有する第２の光ファイバとを具備し、
前記第１の光ファイバの両端を信号光が入出力する入出力ポートとし、
前記第１の光ファイバのクラッド部と前記第２の光ファイバのクラッド部が溶融されてなる溶融延伸部を設けて、前記入力ポートへの基本モードを含む少なくとも２以上の主モードを含む信号光の入力に対し、前記基本モードの信号光のみを前記出力ポートに選択的に出力するようにした
ことを特徴とする伝搬モード選択器。 A first optical fiber having at least two principal mode orders including a fundamental mode in a used wavelength band;
A second optical fiber having at least two principal mode orders including a fundamental mode in the used wavelength band and having a numerical aperture larger than that of the first optical fiber;
Both ends of the first optical fiber are input / output ports for signal light input / output,
A signal light including at least two or more main modes including a fundamental mode to the input port by providing a melt extending portion formed by melting the cladding portion of the first optical fiber and the cladding portion of the second optical fiber. The propagation mode selector is configured to selectively output only the fundamental mode signal light to the output port. 請求項１に記載された伝搬モード選択器であって、
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバよりも大きなコア径を有する
ことを特徴とする伝搬モード選択器。 A propagation mode selector according to claim 1, comprising:
The propagation mode selector, wherein the second optical fiber has a larger core diameter than the first optical fiber. 請求項１または請求項２に記載された伝搬モード選択器であって、
前記第１の光ファイバは、屈折率が均一なクラッド部と、前記クラッド部の中央に配置され、半径がａで比屈折率差がΔのコア部と、前記コア部の中心からの距離Λの円周に外接するように当該円周上で等間隔に配置された、少なくとも４個以上の半径ｒの空孔部とにより構成される空孔構造光ファイバである
ことを特徴とする伝搬モード選択器。 A propagation mode selector according to claim 1 or claim 2, wherein
The first optical fiber includes a clad portion having a uniform refractive index, a core portion having a radius a and a relative refractive index difference Δ, and a distance Λ from the center of the core portion. Propagation mode characterized in that it is a hole-structured optical fiber composed of at least four holes having a radius r and arranged at equal intervals on the circumference so as to circumscribe the circumference of Selector. 使用波長帯域における信号光を生成する送信部と、
前記送信部に接続された光伝送路と、
前記光伝送路に接続され、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の伝搬モード選択器と、
前記伝搬モード選択器に接続され、前記光伝送路および前記伝搬モード選択器を通った信号光を受信する受信部とを具備するようにした
ことを特徴とする光伝送システム。 A transmission unit for generating signal light in the used wavelength band;
An optical transmission line connected to the transmitter;
A propagation mode selector according to any one of claims 1 to 3, connected to the optical transmission line,
An optical transmission system comprising: a receiving unit connected to the propagation mode selector and receiving the optical transmission line and signal light passing through the propagation mode selector.
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