专利名称：耦合多芯光纤、耦合模合波分波器、多芯光纤传输系统、以及多芯光纤传输方法
技术领域：
本发明涉及适合于模复用传输的多芯光纤，特别涉及耦合多芯光纤和其入射出射端的模合波分波器、以及并用使用了耦合非耦合混合多芯光纤的模分复用和空分复用的多芯光纤传输系统，上述耦合非耦合混合多芯光纤使多个耦合多芯组为非耦合状态，用于高密度地进行空分复用。
背景技术：
目前，研究多模光纤，提出了用于消除模式群延迟差引起的传输频带限制的多种方案。作为其中之一，具有分离模式群来在电气方面使群延迟差均值化的方案(非专利文献1)。然后，根据在阶跃折射率光纤中模传播角与模次数大致对应，提出了角分复用 (angular division multiplexing)(非专利文献2)，并且在2006年提出了将几乎相同的概念用于分布折射率光纤而得的模式群分集复用(mode group diversity multiplexing) (非专利文献幻。这些文献中记载的光纤都不是作为通过正交函数系表示的独立的传输通道使用各固有模，而是作为模式群使用传播角的差进行合波分波，传输频带不影响到单模光纤。即，不是将传输容量提高到极限的技术。此外，非专利文献4提到使多模光纤的各模与传输通道相对应的模分复用。此外，作为通过光子晶体光纤实现基于现有的同种芯的非耦合多芯光纤的技术， 已知非专利文献5。此外，在非专利文献6中公开了将传播常数不同的两个芯之间的串音量抑制到一定值以下的技术。非专利文献1 末松安晴，古屋一仁，"多姿態誘電体光導波路O屈折率分布i群遅延特性〃，電子通信学会論文誌，vol. 57-C，no. 9，pp. 289-296 (1974)非专利文献2 R. C. Stearns, C. K. Asawa, S-K Yao, “ Angular Division Multiplexing for Fiber Communication Using Graded-Index Rod Lenses", J.Lightwave Technol.，vol. LT-4，no. 2，pp.358-362(1984)非专利文献3:C. P. Tsekrekos, Μ. de Boer, A. MartinGz, F. Μ. J. Willems, Α. Μ. J. Koonen, " Temporal Stability of a Transparent Mode Group Diversity Multiplexing Link " , Photon.Technol.Lett. , vol.18, no.23, pp.2484-2486(2006)非专利文献4:Martin Feldman, Ramachandran, Vaidyanathan, and Ahmed EI-AmawyHigh speed," High Capacity Bused Interconnects Using Optical SlabWaveguides" ，Lect Notes Comput Sci. Vol. 1586 Page. 924-937(1999)非专利文献5:今村勝德，武笠和則，杉崎隆一，味村裕，八木健，"超大容量伝送用7 > f * — U — 7 7 ^ "C関t 3検討“，2008年電子情報通信学会通信
乂寸工歹^大会非专利文献6:吉川浩，山本雄三，大野豊，“加入者線路用非对称2 二 7形单一 一 K 7 7 ^ K Θ数值解析“，電子情報通信学会論文誌C-I Vol. J74-C-I No.9 pp307-312 1991 年 9 月非专利文献7 S. Inao, T. Sato, H. Hondo, Μ. Ogai, S. Sentsui, Α. Otake,K. Yoshizaki,K. Ishihara,and N. Uchida," High density multi-core -fiber cable“ ， Proceedings of the 28th International Wire & Cable Sym posium(IffCS), pp. 370-384，1979.非专利文献8 B. Rosinski, J. W. D. Chi, P. Grasso, and J. L. Bihan, 〃Multichannel transmission of a multiccre fiber coupled with Verticall y-CoupIed-Surface-Emitting Lasers " , J. Lightwave Technol. , vol. 17, no.5, pp.807-810,1999.
发明内容
在光纤中传播的各固有模的电场分布可以通过以下的式(1)表示。
权利要求
1.一种耦合多芯光纤，在一条光纤中容纳了多个单模的芯，其特征在于，是在光纤中传播的固有模的电场分布中，形成多个芯的固有基本模强耦合的耦合模， 使各个次数不同的耦合模与信号的传输通道对应，形成对进行了模分割的传输通道进行复用的模分复用传输系统的多芯光纤，所述多芯光纤具备多个单模光纤中的基本模的传播常数相同的芯， 把相邻的各芯配置在使该芯之间的耦合状态为强耦合状态的芯间距离的范围内，通过在该强耦合状态下耦合的多个芯形成芯组，所述芯组形成根据使传播常数不同的多种耦合模进行了模分割的耦合传输系统，使所述各耦合模与传输通道一一对应来进行复用，由此形成模分复用传输系统。
2.根据权利要求1所述的耦合多芯光纤，其特征在于， 将所述多个芯配置成直线状来形成芯组，使相邻的芯的中心间的配置间隔为大于芯的直径长度、小于芯的直径长度的2倍的距离范围内，以强耦合状态将所述芯组内的各芯耦合。
3.根据权利要求1或2所述的耦合多芯光纤，其特征在于， 具备多个所述芯组，相邻的芯组在该芯组间配置为使一个芯组的芯与另一芯组的芯为非耦合状态的芯组间距离。
4.根据权利要求3所述的耦合多芯光纤，其特征在于， 具备多个由所述配置成直线状的多个芯构成的芯组， 所述芯组间距离为芯的直径的2倍长度以上的距离。
5.一种耦合模合波分波器，其是在模分复用传输系统中，对耦合多芯光纤传输的耦合模的信号进行合波分波的合波分波器，其特征在于，所述耦合多芯光纤在一条光纤中容纳了多个单模的芯，是在光纤中传播的固有模的电场分布中，形成多个芯的固有基本模强耦合的耦合模，使各个次数不同的耦合模与信号的传输通道对应，形成通过模分割对传输通道进行复用的模分复用传输系统的多芯光纤， 所述合波分波器具备 具有不同的多个光路长度的阵列波导； 在所述阵列波导光栅的一端设置的平面波导；以及在所述阵列波导光栅的另一端设置的耦合波导，所述平面波导具有与所述耦合多芯光纤的耦合模的数量对应的多个端口， 把从平面波导侧输入的光信号变换为与进行了输入的所述端口的位置对应的次数的耦合模，从耦合波导使耦合模合波后输出，相反，从与耦合模次数对应的平面波导侧的所述端口，使从耦合波导输入的耦合模信号分波后输出。
6.一种多芯光纤传输系统，在模分复用传输系统中具备耦合多芯光纤和耦合模合波分波器，在一个行进方向上使单模信号合波后输出耦合模信号，在另一行进方向上对耦合模信号进行分波后输出单模信号，其特征在于，所述耦合多芯光纤在一条光纤中容纳了多个单模的芯，是在光纤中传播的固有模的电场分布中，形成多个芯的固有基本模强耦合的耦合模，使各个次数不同的耦合模与信号的传输通道对应，形成通过模分割对传输通道进行复用的模分复用传输系统的多芯光纤， 所述合波分波器具备 具有不同的多个光路长度的阵列波导； 在所述阵列波导光栅的一端设置的平面波导；以及在所述阵列波导光栅的另一端设置的耦合波导，所述平面波导具有与所述耦合多芯光纤的耦合模的数量对应的多个端口， 把从平面波导侧输入的光信号变换为与进行了输入的所述端口的位置对应的次数的耦合模，从耦合波导使耦合模合波后输出，相反，从与耦合模次数对应的平面波导侧的所述端口，使从耦合波导输入的耦合模信号分波后输出。
7. —种多芯光纤传输方法，在基于耦合多芯光纤的模分复用传输系统中，在一个行进方向上使单模信号合波后输出耦合模信号，在另一行进方向上对耦合模信号进行分波后输出单模信号，其特征在于，所述耦合多芯光纤，在一条光纤中容纳了多个单模的芯，在光纤中传播的固有模的电场分布中，形成多个芯的固有基本模强耦合的耦合模，使各个次数不同的耦合模与信号的传输通道对应，形成通过模分割对传输通道进行复用的模分复用传输系统，通过合波分波器进行所述单模信号与耦合模信号之间的合波以及分波， 所述合波分波器具备 具有不同的多个光路长度的阵列波导； 在所述阵列波导光栅的一端设置的平面波导；以及在所述阵列波导光栅的另一端设置的耦合波导，所述平面波导具有与所述耦合多芯光纤的耦合模的数量对应的多个端口， 在一个行进方向上，把从平面波导侧输入的单模的光信号变换为与进行了输入的所述端口的位置对应的次数的耦合模，从耦合波导使耦合模合波后输出，在另一进行方向上，从与耦合模次数对应的平面波导侧的所述端口，使从耦合波导输入的耦合模的光信号分波后输出。
全文摘要
通过与积极地利用芯间的耦合的“耦合”的动作方式对应的多芯光纤的方式，使用在一条光纤中容纳了单模的多个芯的多芯光纤进行模分复用传输。本发明的多芯光纤，作为通过使用在一条光纤中容纳了单模的多个芯的多芯光纤来进行模复用传输的结构，有意地使多个芯强耦合，形成使各个耦合模与传输通道一一对应的耦合多芯光纤。
文档编号G02B6/30GK102203648SQ20098013915
公开日2011年9月28日 申请日期2009年10月2日 优先权日2008年10月3日
发明者国分泰雄, 小柴正则, 盛冈敏夫 申请人:国立大学法人北海道大学, 国立大学法人横滨国立大学