JPS6051036A - 光通信装置 - Google Patents

光通信装置

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JPS6051036A
JPS6051036A JP59152863A JP15286384A JPS6051036A JP S6051036 A JPS6051036 A JP S6051036A JP 59152863 A JP59152863 A JP 59152863A JP 15286384 A JP15286384 A JP 15286384A JP S6051036 A JPS6051036 A JP S6051036A
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JP
Japan
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fiber
mode
laser
light
short
Prior art date
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Pending
Application number
JP59152863A
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English (en)
Inventor
Tadashi Fukuzawa
董 福沢
Hiroyoshi Matsumura
宏善 松村
Michiharu Nakamura
中村 道治
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6051036A publication Critical patent/JPS6051036A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/421Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical component consisting of a short length of fibre, e.g. fibre stub
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/14Mode converters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4202Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles
    • G02B6/4203Optical features

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体レーザを用いた光通信装置に関する。
〔発明の背景〕
半導体レーザを光源に、光ファイバを伝送路に用いる光
通信システムは、その高速、大容量伝送特性、耐環境性
、及び資源の豊富な5in2を原料とする点で、他の伝
送方式を著しく凌駕し、次代を担う通信システムとして
、デバイス、システム両面において、精力的に研究・開
発が行なわれてきている。
しかし、従来技術では光の反射による雑音がみられ、こ
れの解決法は関他著「光フアイバ通信用0.8μm帯光
アイソレータ」 (信学技報0QE78−35.p31
〜38 、1978)に示されている。しかしながらシ
ステムの帯域が広くなると、前記反射による雑音を防止
しても光導波路としてのファイバ内のモード分散と、レ
ーザによって励振されたモード間の交換との相乗作用で
雑音が生じる欠点がある。即ち、従来、多モード光ファ
イバと、半導体レーザとを組合せた光通信システムにお
いて100 Mbit/秒以上の秒速上号を、中継間隔
数km以上で伝送する際に、光ファイバが風に吹かれる
等、動くことにより、受信信号に波打ち雑音と呼ばれる
多モード・光フアイバ特有の雑音や、歪が重畳し、許容
範囲を越える誤り率が生じることがあった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は上記欠点を除去して、波打ち雑音のない
光信号を伝達できる光通信システムを提供することにあ
る。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するための本発明の構成は、短ファイバ
、短ファイバと長尺ファイバ間、長尺ファイバ、および
、長尺ファイバと受光素子間からなる光伝送用光学素子
群の少く共一つに雑音防止手段を設けることにある。
上記雑音防止前段としては、第1に上記短ファイバに雑
音防止手段を施す方法がある。このためには、(1)上
記短ファイバをテーパ型(第2図参照のこと)にするこ
とにある。この場合レーザ素子側が面積大になるように
する。この短ファイバすなわちテーパ型ファイバでは光
が伝搬するに従いモード変換が起り、高次モード(トン
ネル漏洩モードも含む、以下同じ)が励振される。この
様にして、上記短ファイバ出射時のモード分布が長尺フ
ァイバにおけるモードの定常分布に近づく。
定常状態になると、風などによるファイバの騒乱による
モードの乱れの影響が少くなり良好な光通信を得た。上
記短ファイバのテーパは指数関数型であればより早く定
常状態に近づくのでなおよい。
また、レーザ素子側の端面が所定の角度でレーザ光入射
角に対して傾斜されておればさらによい。
一部反対光による素子との間の往復反射が防止されるか
らである。また、(2)上記短ファイバを均一コア型(
Step Index型)にして同様に雑音の低下が計
れる。この場合長尺ファイバは不均一コア型(Grad
ed Index型)にすることが肝要である。
また、上記均一コアにおける屈折率差が上記不均一コア
の屈折率差より大であればなおよい。さらにまた、上記
短ファイバの屈折率特性が均一型に不均一型を重畳させ
た形状になっておけばさらに雑音の発生が防止されるの
でなおよい。これらのことは、モード分散のゆらぎが平
均化されるために雑音の発、生が阻止されるからである
。さらにまた、(3)上記短ファイバの光出射端面を長
尺ファイバの光入射端面よりも小さくすることによって
も同様に雑音の低下が計れる。これにより、長尺ファイ
バの漏洩モードが立つ量が減少できるからである。
上記雑音防止手段の第2として、上記短ファイバと長尺
ファイバ間にモードフィルタを設ける方法がある。上記
フィルタにより例えば高次モードが除去され伝搬速度の
異なる他のモードとの間で長尺ファイバ中で混同されて
雑音になるのが阻止される。すなわち、長尺ファイバ中
で定常分布になるモードのみが通過されるので、雑音の
発生が防止される。
上記雑音防止手段の第3として、上記長尺ファイバに雑
音防止手段を施す方法がある。このためには、(1)上
記長尺ファイバの屈折率・特性に、コアとクラッドとの
境界部に溝状の屈折率分布を持つような構成にする方法
がある。この溝は、通常時は数Km伝搬しうる漏洩モー
ドをトンネル効果によって、クラッド中へしみ出させて
、系全体のモード分散を抑えることにより、雑音の発生
が阻止される。また、(2)上記長尺ファイバの光出射
端部を円錐状(一般番;ビッグ・ティル状)にする方法
がある。各モードが同心円状に放出されるので、所定の
形状のモードフィルタでの不要モード分の除去がより容
易となる。さらにまた、(3)上記長尺ファイバと他の
長尺ファイバとをモードフィルタを内蔵したコネクタで
接続することにある。
この場合、一方のファイバのコア径は他方のコア径の0
.3倍より大きく、且つフィルタ孔径よりも大であるこ
とが肝要である。
上記雑音防止手段の第4として、上記長尺ファイバと上
記受光素子間にモードフィルタを設ける方法がある。上
記フィルタは、前記第2の雑音防止手段として用いたフ
ィルタと異質のものが選ばれる。このように、長尺ファ
イバを挾んで、相異止され良好な光信号を伝達せしめる
。上述の雑音防止手段は単独に用いても充分効有るもの
であるが、併用すればさらに効果が向上しよりよいもの
である。
〔発明の実施例〕
以下実施例を用いて詳述する。
第1図は、本発明を適用した光通信システムの概念図で
ある。判導体レーザ1、短ファイバ2、実装用パッケー
ジ3.長尺ファイバ4、受光用ダイオード5、光コネク
タ6から成る。2は通常長さ40〜60c、mの不均一
コア型(Graded Index型)ファイバ、4は
単線もしくは、溶着接合された長さ数kmの不均一コア
型ファイバである。ここで、(1)短ファイバ2は第2
図に示す様なテーパ型ファイバとする。ファイバは、均
一コア型(StepIndex型)でも不均一コア型で
もよい。テーパ型ファイバでは伝搬するに従いモード変
換が起り。
高次モードが励振される。テーパーと、ファイバ長の組
合せで、短ファイバ出射時のモード分布が、長尺ファイ
バ4におけるモードの定常分布に近づく様にする。
また、上記短ファイバ2のレーザ1側のコア径をdP 
1長尺ファイバ4側のコア径をapoそして上記ファイ
バ4のコア径をdcとすると、d、l >1.1dP 
、 10 d c>d、 、 >1.1d cで表わさ
れる関係にあると良好に伝送できる。
(11)テーパー型ファイバのテーパーの形状を、非直
線状とする。−例として、指数函数型ホーン形状と、そ
れになだらかに接続された直円筒部からなるテーパー状
短ファイバを第3図に示す。
ホーン部で、モード変換を十分生じさせ、一様な径の部
分で、安定なモード分布とする。
(iii)テーパー状短ファイバのレーザ側の入射面を
斜め研磨し、ファイバ端面からの反射光がレーザに帰還
し、レーザーの発振モードが不安定になることを防ぐと
ともに、斜めにすることで、ファイバ内に励振されるモ
ード数が多くなるため、モードの定常分布により近い励
起が可能になる。さらにテーパー型ファイバと、斜め研
磨ファイバを組み合せることで、平坦な端面から反射さ
れた光も、レーサーに再入射することを防げる。
ファイバの傾斜角θ−よ、レーザーの拡がり角をθとし
たとき、 0〈θ、〈 −θ の関係を満すようにする。第4図において、10は、斜
め研磨された面、11はファイバのクラッド部9を斜め
研磨角θ、と逆方向に0またけ再度研磨した面である。
レーザーのビーム拡がり角が大きい時に、クラッドから
の反射光を防ぐ効果がある。
(iV)短ファイバとして、均一コアファイバ、長尺フ
ァイバ4に不均一コアファイバを用い、かつ前者の屈折
率差を後者の屈折率差よりも大きくとり、短ファイバ中
の励振モード数を多くする。
(V)短ファイバの屈折率分布を、第5図に示す様な、
不均一コア型ファイバと、均一コア型ファイバを組合せ
た形状とし、モード混合を起り易くする。図中でA(デ
ルタ)は、屈折率差、aはコアの半径である。
(1v)テーパー型ファイバの出力端のコア径d0(第
4図の12)を長尺ファイバの入射端のコア径dt(第
4図の13)より小さくし、長尺ファイバの漏洩モード
が立つ量を減少させる。
同様の目的から、ファイバの先端12と13間の距離を
d、以下とする。
次いで、第6図に示すように、前に述べた(V+O短フ
ァイバ2と、長尺ファイバ4との間に高次モード17を
除去するためのモードフィルタ16を挿入し、長尺ファ
イバ中で定常分布になるモード18のみを通す。モード
フィルタ16は、絞り又は、ピンホールである。また、
上記ファイバ2および4のコア径をdc、上記フィルタ
16の孔径をd、とすると、上記d、は0.3d c<
d、<dc の関係にあるのが好ましい。勿論、上式で
表わされるモードフィルタを内蔵する光コネクタも同様
に適用できた。さら。
にまた、2と16或いは16と4の間にレンズを入れ、
平行ビームになった伝搬光に対し、モードフィルタ16
を用いることで、さらに良い結果が得られる。
次いで、 効果のある伝送用長尺ファイバの屈折率分布を第7図に
示す。コア部分のファイバの屈折率分布は、 n(r)= [1−2A (r/a) )ここで、nl
はコアの屈折率の最大値、n2はクラッドの屈折率、a
はコア半径、Δは屈折率差Δ” (n+ n 2)/n
、とする。上式において、α=2に近い、モード分散の
最も少ない形状とし、コアとクラッドとの境界部に溝状
の屈折率分布をもたせる。この溝は、通常時は、数km
伝搬しうる漏洩モードをトンネル効果によって、クラッ
ド中へしみ出させ、系全体のモード分散を小さく抑える
ことが可能になる。この詳しい原理は例えば特公昭54
−31380号公報に述べられている。
次いで、 (1■)長尺ファイバの出射端と、受光器の間に、前述
の< V++ )の項で示した様なモードフィルタを用
いモード分散の少ない伝搬モードのみを受光する。
次いで、第8図に示すように、 長尺ファイバの出射端を円錐状19とし、各モードを同
心円状に放出させ201円環状に透過部分を持つモード
フィルターで、漏洩モードを除去後レンズ等の光学系2
1で、受光器22に集光し、信号を受信する。
以上述べてきたように、 (1)半導体レーザに直接対向する光ファイバは、ファ
イバ内のモード間相互作用が十分起る構造を持たせる。
これにより、当初の少ない励振モード数を増加させ、フ
ァイバ内モード分布を、出射端へ到着する前に、できる
だけ定常モード分布に近づける。
定常状態になると、ファイバの騒乱によるモードの乱れ
の影響が少なくなる。
(2)次のファイバを励振する際に、定常分布に近い分
布で励振する。さらに、モードフィルターなどを用いて
、2本日のファイバ内に漏洩モードが立たないようにす
る。
(3)伝送用ファイバを、漏洩モードのみ除去していく
機能を持たせ、ファイバ内屈折率のゆらぎや、不連続点
により生じた漏洩モードを取り去る。
(4)伝送路系からの反射光が、レーザに戻らないよう
にして、レーザの発振波長の安定化をする。
(5)ファイバ出射端と、受光器の間にモードフィルタ
を挿入し、漏洩モードを除去し、伝搬モードのみを受信
する。
以上詳述したように、本発明は短ファイバ、該ファイバ
と長尺ファイバ間、該長尺ファイバ、および該ファイバ
と受光素子間のそれぞれの光学素子の少く共一つに波打
ち雑音防止手段を設けることにより、上記ファイバ中で
の多モード光の雑音が除去され良好な光通信システムを
提供できる点工業的利益大なるものである。
〔発明の効果〕
本発明により雑音の少ない光通信システムが提供できる
のでその実用的、経済的効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用した光通信システムの概略説明図
、第2図〜第4図は本発明に使用した光学素子の概略説
明図、第5図及び第7図は本発明に使用した光学素子の
屈折率分布図、第6図及び第8図は本発明に使用した他
の光学素子の概略説明図である。 l・・・半導体レーザ、2・・・短ファイバ、3・・・
パッケージ、4・・・長尺ファイバ、5・・・受光素子
、6・・・コ第 1 目 ノ 第 3 図 ¥J 4 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体レーザ素子と、該素子を収納せるパッケージと、
    上記素子の光放出面に対向させ上記パッケージに設けら
    れた短ファイバと、該ファイバの光出射面に対向させて
    設けられた長尺ファイバと、該長尺ファイバの光出射面
    に対向させて設けられた受光素子とを有する光通信装置
    において、上記短ファイバ、上記短ファイバと上記長尺
    ファイバ間、上記長尺ファイバ、および、上記長尺ファ
    イバと受光素子間からなる光伝搬路の少く共一つに雑音
    防止手段を設けてなることを特徴とする光通信装置。
JP59152863A 1984-07-25 1984-07-25 光通信装置 Pending JPS6051036A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59152863A JPS6051036A (ja) 1984-07-25 1984-07-25 光通信装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59152863A JPS6051036A (ja) 1984-07-25 1984-07-25 光通信装置

Publications (1)

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JPS6051036A true JPS6051036A (ja) 1985-03-22

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ID=15549764

Family Applications (1)

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JP59152863A Pending JPS6051036A (ja) 1984-07-25 1984-07-25 光通信装置

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JP (1) JPS6051036A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2706633A1 (fr) * 1993-06-15 1994-12-23 Hitachi Cable Dispositif optique comportant une fibre optique amorce et procédé pour sa fabrication.
JP2017152514A (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 セイコーエプソン株式会社 量子干渉装置、原子発振器、電子機器、および移動体

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2706633A1 (fr) * 1993-06-15 1994-12-23 Hitachi Cable Dispositif optique comportant une fibre optique amorce et procédé pour sa fabrication.
US5475777A (en) * 1993-06-15 1995-12-12 Hitachi Cable, Ltd. Optical device with a pig tail optical fiber and its production method
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