JP6182098B2 - モード分離装置、モード多重装置、モード分離システム及びモード多重システム - Google Patents
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Description
本発明の実施形態では、マッハツェンダ干渉計(例えば、非特許文献3を参照。)をモードの多重及び分離に利用することを特徴としている。具体的には、マッハツェンダ干渉計における2つの光路のうちの一方の光路に対して、伝搬する光の空間分布を予め定められた軸に対して反転させる機能(以下、「像反転機能」とも称する。)を付加する。これにより、マッハツェンダ干渉計に入力(入射)される光に対して、原理的に損失を生じさせることなくモードの多重及び分離を行うことが可能になる。
次に、図4は、一実施形態に係るモード分離装置の構成及び動作の一例を示す図である。図4に示すように、モード分離装置40は、上述のように、マッハツェンダ干渉計の構成に対して、光路2に像反転機能を付加したものに相当する。本実施形態では、像反転機能は、光路2を伝搬する光の空間分布を、後述するように予め定められた軸に対して反転させる機能に相当する。この像反転機能は、例えば図5に示すように、光路2を伝搬する光を順に反射させる複数のミラー(ミラーM2及びM3)によって実現できる。以下では、図5を参照して、モード分離装置40の構成についてより具体的に説明する。
次に、図8は、一実施形態に係るモード多重装置の構成及び動作の一例を示す図である。図8に示すように、モード分離装置80は、上述のように、マッハツェンダ干渉計の構成に対して、光路2に像反転機能を付加したものに相当し、モード分離装置40の入力と出力とを入れ替えたものに相当する。
上述の実施形態で説明したモード分離装置40及びモード多重装置80を複数用いることによって、3つ以上のモードの光の分離及び多重を行うことが可能である。図9は、複数のモードの光が伝搬可能な光ファイバ(マルチモードファイバ(MMF))から出射される、5つのモード(LP01,LP11a,LP11b,LP21a,LP21b)の光を分離するモード分離システムの例を示している。なお、図9では、モード分離装置40を像反転MZI(マッハツェンダ干渉計)として示している。
Claims (19)
- 入射した光を、第1の光路の方向へ透過する光と第2の光路の方向へ反射する光とに分割する第1のビームスプリッタと、
前記第1のビームスプリッタを透過して前記第1の光路を伝搬してきた光が入射し、かつ、前記第1のビームスプリッタで反射して前記第2の光路を伝搬してきた光が、前記第1の光路を伝搬してきた光とは異なる方向から入射する位置に設けられ、前記第1の光路を伝搬してきた光を、第1の出力ポートの方向へ反射する光と第2の出力ポートの方向へ透過する光とに分割し、前記第2の光路を伝搬してきた光を、前記第1の出力ポートの方向へ透過する光と前記第2の出力ポートの方向へ反射する光とに分割する第2のビームスプリッタであって、前記第1及び第2の光路を伝搬してきた光を合波して出力する、前記第2のビームスプリッタと、
前記第1または第2の光路上に設けられ、前記第1または第2の光路を伝搬する光の空間分布を、予め定められた軸に対して反転させる反転手段と、を備え、
前記反転手段で空間分布が反転した場合に位相分布が変化しない第1のモードの光と、前記反転手段で空間分布が反転した場合に位相分布が反転する第2のモードの光とが、多重された状態で前記第1のビームスプリッタに対して前記第1の光路の方向へ入射され、
前記第1及び第2のモードの光は、前記第2のビームスプリッタによる合波によって、分離された状態で前記第1及び第2の出力ポートからそれぞれ出力される
ことを特徴とするモード分離装置。 - 前記第1及び第2のビームスプリッタの間の、前記第1及び第2の光路の光路差は、前記第1及び第2の光路をそれぞれ伝搬してきた前記第1のモードの2つの光が前記第1の出力ポートで合波される際の、当該2つの光の位相差が0となるように定められる
ことを特徴とする請求項1に記載のモード分離装置。 - 前記反転手段による光の空間分布の反転に用いられる軸は、前記第1のモードの光の空間分布を軸に対して反転させた場合に光の位相分布が変化せず、かつ、前記第2のモードの光の空間分布を軸に対して反転させた場合に光の位相分布が反転するように定められる
ことを特徴とする請求項1または2に記載のモード分離装置。 - 前記反転手段は、前記第2の光路を伝搬する光を順に反射させる複数のミラーで構成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のモード分離装置。
- 前記反転手段に設けられるミラーの数は、前記第1のビームスプリッタに入射した光が前記第1または第2の出力ポートから出力されるまでの、前記第1及び第2のビームスプリッタと前記第1の光路上に設けられたミラーとによる、前記第1の光路における反射回数と、前記第1及び第2のビームスプリッタと前記第2の光路上に設けられたミラーとによる、前記第2の光路における反射回数との差分が奇数となるように定められる
ことを特徴とする請求項4に記載のモード分離装置。 - 前記第1及び第2のモードは、同一の伝搬モードにおける縮退している2つのモードであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のモード分離装置。
- 前記第1及び第2のモードは、異なる伝搬モードであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のモード分離装置。
- 前記第1の光路を伝搬してきた光と、前記第2の光路を伝搬してきた光とが、同一の位置と角度で前記第1及び第2の出力ポートへ出射するように、前記第1及び第2の光路上のミラー及び前記第2のビームスプリッタが設けられることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のモード分離装置。
- 3つ以上のモードの光を分離するモード分離システムであって、
前記3つ以上のモードの光を、前記3つ以上のモードのうちで異なる伝搬モードの数に相当する数の光に分割するための複数のビームスプリッタと、
請求項1から8のいずれか1項に記載の、複数のモード分離装置と、を備え、
前記複数のビームスプリッタによって分割された光は、前記複数のモード分離装置のそれぞれの第1のビームスプリッタに入射し、
前記複数のモード分離装置は、それぞれ異なる伝搬モードにおける縮退している2つのモードの光を分離して出力する
ことを特徴とするモード分離システム。 - 3つ以上のモードの光を分離するモード分離システムであって、
請求項1から8のいずれか1項に記載の、複数のモード分離装置を備え、
前記複数のモード分離装置は、多段に設けられており、それぞれ異なるモードの2つの光を順に分離して出力する
ことを特徴とするモード分離システム。 - 第1の光路の方向へ入射した光を、前記第1の光路の方向へ透過する光と第2の光路の方向へ反射する光とに分割し、前記第2の光路の方向へ入射した光を、前記第1の光路の方向へ反射する光と前記第2の光路の方向へ透過する光とに分割する第1のビームスプリッタと、
前記第1のビームスプリッタを透過して前記第1の光路を伝搬してきた光が入射し、かつ、前記第1のビームスプリッタで反射して前記第2の光路を伝搬してきた光が、前記第1の光路を伝搬してきた光とは異なる方向から入射する位置に設けられ、前記第1の光路を伝搬してきた光を、第1の出力ポートの方向へ反射する光と第2の出力ポートの方向へ透過する光とに分割し、前記第2の光路を伝搬してきた光を、前記第1の出力ポートの方向へ透過する光と前記第2の出力ポートの方向へ反射する光とに分割する第2のビームスプリッタであって、前記第1及び第2の光路を伝搬してきた光を合波して出力する、前記第2のビームスプリッタと、
前記第1または第2の光路上に設けられ、前記第1または第2の光路を伝搬する光の空間分布を、予め定められた軸に対して反転させる反転手段と、を備え、
前記反転手段で空間分布が反転した場合に位相分布が変化しない第1のモードの光が、前記第1のビームスプリッタに対して前記第1の光路の方向へ入射され、前記反転手段で空間分布が反転した場合に位相分布が反転する第2のモードの光が、前記第1のビームスプリッタに対して前記第2の光路の方向へ入射され、
前記第1及び第2のモードの光は、前記第2のビームスプリッタによる合波によって、多重された状態で前記第1の出力ポートから出力される
ことを特徴とするモード多重装置。 - 前記第1及び第2のビームスプリッタの間の、前記第1及び第2の光路の光路差は、前記第1及び第2の光路をそれぞれ伝搬してきた前記第1のモードの2つの光が前記第1の出力ポートで合波される際の、当該2つの光の位相差が0となるように定められる
ことを特徴とする請求項11に記載のモード多重装置。 - 前記反転手段による光の空間分布の反転に用いられる軸は、前記第1のモードの光の空間分布を軸に対して反転させた場合に光の位相分布が変化せず、かつ、前記第2のモードの光の空間分布を軸に対して反転させた場合に光の位相分布が反転するように定められる
ことを特徴とする請求項11または12に記載のモード多重装置。 - 前記反転手段は、前記第2の光路を伝搬する光を順に反射させる複数のミラーで構成されることを特徴とする請求項11から13のいずれか1項に記載のモード多重装置。
- 前記反転手段に設けられるミラーの数は、前記第1のビームスプリッタに入射した光が前記第1または第2の出力ポートから出力されるまでの、前記第1及び第2のビームスプリッタと前記第1の光路上に設けられたミラーとによる、前記第1の光路における反射回数と、前記第1及び第2のビームスプリッタと前記第2の光路上に設けられたミラーとによる、前記第2の光路における反射回数との差分が奇数となるように定められる
ことを特徴とする請求項14に記載のモード多重装置。 - 前記第1及び第2のモードは、同一の伝搬モードにおける縮退している2つのモードであることを特徴とする請求項11から15のいずれか1項に記載のモード多重装置。
- 前記第1及び第2のモードは、異なる伝搬モードであることを特徴とする請求項11から15のいずれか1項に記載のモード多重装置。
- 前記第1の光路を伝搬してきた光と、前記第2の光路を伝搬してきた光とが、同一の位置と角度で前記第1及び第2の出力ポートへ出射するように、前記第1及び第2の光路上のミラー及び前記第2のビームスプリッタが設けられることを特徴とする請求項11から17のいずれか1項に記載のモード多重装置。
- 3つ以上のモードの光を多重するモード多重システムであって、
請求項11から18のいずれか1項に記載の、複数のモード多重装置と、
前記複数のモード多重装置から出力された光を合波して出力するための複数のビームスプリッタと、を備え、
前記複数のモード多重装置は、それぞれ異なる伝搬モードにおける縮退している2つのモードの光を多重して出力する
ことを特徴とするモード多重システム。
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JP2014071901A JP6182098B2 (ja) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | モード分離装置、モード多重装置、モード分離システム及びモード多重システム |
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JP2014071901A Active JP6182098B2 (ja) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | モード分離装置、モード多重装置、モード分離システム及びモード多重システム |
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