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DIVERSITY OPTICAL TRANSMISSION DEVICE AND METHOD

Patent code P130009757
Posted date Aug 6, 2013
Application number P2011-182727
Publication number P2013-046230A
Patent number P5804365
Date of filing Aug 24, 2011
Date of publication of application Mar 4, 2013
Date of registration Sep 11, 2015
Inventor
  • (In Japanese)古賀 正文
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人大分大学
Title DIVERSITY OPTICAL TRANSMISSION DEVICE AND METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diversity optical transmission device and a method, capable of large capacity and long distance transmission by diversity transmission using a multi-core optical fiber.
SOLUTION: The diversity optical transmission device performs diversity transmission of signal light between optical transmission means and optical reception means using, as a transmission medium, a multi-core optical fiber constituted of a plurality N or more of cores. The diversity optical transmission device includes: light division means for dividing the intensity of the signal light transmitted from the optical transmission means into N segments, to input into N cores of the multi-core optical fiber; light weighting means for weighting signal light output from the N cores of the multi-core optical fiber according to each core characteristic, to align the amplitude and the phase thereof; and light synthesis means for composing signal light corresponding to each core output from the light weighting means to output to the optical reception means.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

現在、通信トラヒックは年率20~40%で増加を続けている。2030年にはエクサビット(1018bit/s )クラスのスループットを可能にするフォトニックネットワークの必要性も論じられている。この通信トラヒックを支えるべく光ファイバ通信における伝送容量の開発競争が続いており、光位相を変調に組込む技術が高まって一段と加速した。2009年には30Tbit/s を記録し、2010年3月には69Tbit/s を記録している。いずれも単一コアを有する単一モード光ファイバにて達成された記録である。単一コアを有する単一モード光ファイバでは過去30年間で約4桁の大容量化を実現している。これらはディジタル・コヒーレント通信技術ならびに誤り訂正技術の進展によって飛躍的に光ファイバ伝送容量が伸びたと言える。いずれも電気的高速ディジタル信号処理(HS-DSP)によるところが大きい。光キャリア位相と局発光位相とが互いに同期状態になく数GHzで回転していても、HS-DSPにより光キャリア位相を推定できる。さらに1~2桁の容量増加を目指して1波長あたり 100Gbit/s 以上、光ファイバ1本当たり 100Tbit/s 級の伝送システムの研究開発が活発に進められている(非特許文献1)。

しかし、伝送路である光ファイバへの入力パワー制限や中継器を構成する光増幅器の帯域制限により、1本の光ファイバで伝送可能な容量も限界に達しつつある。2つの主な要因として、高パワーの信号光により光ファイバ中に誘起される非線形光学効果と、光ファイバ自体の熱破壊現象に由来するファイバフューズ限界である。ファイバフェーズの伝搬閾値限界は 1.2W~ 1.5Wであり、実用上は既存の光ファイバへの許容入力パワーは1W程度と考えられる。これ以上の光パワーを入力することは安全上好ましくないと考えられている(非特許文献1)。

この2つの限界を克服するために、1つの技術候補としてマルチコア光ファイバの研究開発が始まっている。マルチコア光ファイバは、1本の光ファイバにおける芯線径は変更せず、複数のコアを構成するものであり、コア間結合型と非結合型として検討が進んでいる。非結合型マルチコア光ファイバは、各コアにおける信号光の伝搬に際し、コア間の結合を可能な限り小さくしようとする構成である。この場合、コア空間多重度には限界がある。結合型マルチコア光ファイバでは、コア間結合を密にして個々の結合モード(スーパーモード)を伝送チャネルに対応させる構成としている(非特許文献2)。図2に非結合型マルチコア光ファイバの一例を示す。クラッド径 125μmにコア径9μmの7個のコアをコア間隔40μmで三角配置した構成である。

非結合型マルチコア光ファイバでは、コア数がNまで増加できたとすると、1本の光ファイバによって伝送容量をN倍まで増加することがねらいとなっている。非特許文献1では、既存光ファイバーでは、伝送距離1000kmに対して 100Tbit/s 程度が限界になると述べられている。マルチコア光ファイバを用いれば、同条件にてN× 100Tbit/s となる。現実的には、コア間結合をゼロとはできないので、マルチコア光ファイバでは、N芯線ケーブルに比較すると伝送容量が劣ることになると予想できる。

一方、通信の基本性能指標である光SNRに関しては、伝送容量の飛躍ほど高まってはいないが、直交位相による変調は符号の多値化を可能にして光周波数利用効率(SE)を飛躍的に高めた。2007年に実用化されたRZ-DQPSK方式40Gbit/s DWDM伝送システムのSEは0.4bit/s/Hz であるが、2010年に報告されたSEは5bit/s/Hzを超えている。ディジタルコヒーレント受信技術は、光キャリア周波数の不安定性を高速ディジタル信号処理(HS-DSP)技術によって補う技術と捉えることができる。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、マルチコア光ファイバを用いて大容量かつ長距離伝送を可能とするダイバーシティ光伝送装置および方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
光送信手段と光受信手段との間で、複数N以上のコアから構成されるマルチコア光ファイバを伝送媒体として信号光をダイバーシティ伝送し、光受信手段で最大比合成を行って光SNRを改善するダイバーシティ光伝送装置において、
前記光送信手段から送信される信号光の強度をN個に分割し、コア当たりの入力光強度をファイバ非線形現象の影響が小さくなる値にして前記マルチコア光ファイバのN個のコアへ入力する光分割手段と、
前記マルチコア光ファイバのN個のコアから出力される各信号光に対して、各コアの特性に応じた重み付けを行ってそれぞれの振幅と位相を揃えて前記最大比合成の条件を満足させる光重み付け手段と、
前記光重み付け手段から出力される前記各コアに対応の信号光を合成して前記光受信手段に出力する光合成手段と
を備えたことを特徴とするダイバーシティ光伝送装置。

【請求項2】
 
請求項1に記載のダイバーシティ光伝送装置において、
前記光重み付け手段は、前記信号光を増幅する光増幅器を用いた振幅調整器と、前記コアの特性に応じて生じる位相遅延の調整、群速度遅延およびその分散に対する補償を行う遅延調整器とを備えた
ことを特徴とするダイバーシティ光伝送装置。

【請求項3】
 
光送信手段と光受信手段との間で、複数N以上のコアから構成されるマルチコア光ファイバを伝送媒体として信号光をダイバーシティ伝送し、光受信手段で最大比合成を行って光SNRを改善するダイバーシティ光伝送方法において、
前記光送信手段から送信される信号光の強度を光分割手段でN個に分割し、コア当たりの入力光強度をファイバ非線形現象の影響が小さくなる値にして前記マルチコア光ファイバのN個のコアへ入力し、
前記マルチコア光ファイバのN個のコアから出力される各信号光を光重み付け手段に入力して各コアの特性に応じた重み付けを行ってそれぞれの振幅と位相揃えて前記最大比合成の条件を満足させ
前記光重み付け手段から出力される前記各コアに対応の信号光を光合成手段で合成して前記光受信手段に出力する
ことを特徴とするダイバーシティ光伝送方法。

【請求項4】
 
請求項3に記載のダイバーシティ光伝送方法において、
前記光重み付け手段は、前記信号光を増幅する光増幅器を用いた振幅調整を行い、前記コアの特性に応じて生じる位相遅延の調整、群速度遅延およびその分散に対する補償を行う
ことを特徴とするダイバーシティ光伝送方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011182727thum.jpg
State of application right Registered
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