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伝送装置、及び伝送方法 NEW

国内特許コード P180015245
整理番号 (S2015-1988-N45)
掲載日 2018年8月31日
出願番号 特願2017-535544
出願日 平成28年8月17日(2016.8.17)
国際出願番号 JP2016073965
国際公開番号 WO2017030137
国際出願日 平成28年8月17日(2016.8.17)
国際公開日 平成29年2月23日(2017.2.23)
優先権データ
  • 特願2015-162724 (2015.8.20) JP
発明者
  • 國分 泰雄
  • 渡邉 達彦
出願人
  • 国立大学法人横浜国立大学
発明の名称 伝送装置、及び伝送方法 NEW
発明の概要 モード空間多次元変調において、受信信号の同時性を確保し、モード間の群速度差による受信信号の遅延差を処理するデジタル信号処理の負荷を大幅に低減する。多次元変調において、変調空間内でシンボル間の間隔を大幅に狭めることなく1シンボル当たりのビット数を増加させ、信号強度に対する雑音の比率(S/N比)を向上させる。変調を行う多次元の変調空間として、従来用いていなかったモード間の位相、及び偏光間の位相を用いることによって変調空間の次元を高めるものであり、数モードファイバの高次モードの縮退直交偏光モードの複数の振幅及び位相を多次元の変調空間として用いる。モード間の位相、及び偏光間の位相を変調空間として用いて、多次元変調の変調の次元数を高め、1シンボル当たりの伝送情報量を高める。
従来技術、競合技術の概要


大容量光通信技術において、伝送媒体として単一モードファイバの他、より大きな通信容量を有したモード多重用数モードファイバが用いられようとしている。複数モードの伝送を可能とするファイバとして、コア径が太いマルチモードファイバや、コア径を単一モードファイバと多モードファイバとの中間とする数モードファイバがある。数モードファイバでは10個程度以下の複数の伝搬モードに異なる情報を載せてモード多重伝送を行う。モード多重伝送では、伝送時に複数の単一モード信号をモード多重信号に合波して多モード伝送路で送信し、受信側において受信したモード多重信号を複数の単一モード信号に分波した後に復号する。



光ファイバ通信では大容量化のために多値変調技術に加えて多次元変調技術が提案されている。多次元変調空間としてストークス空間内での偏波変調を用いる3次元多値変調(非特許文献1)や、高次モードを変調空間に用いる多次元変調(非特許文献2,3)が提案されている。



なお、ここで、モード多重は複数の信号光を光ファイバの複数の異なる伝搬モードで伝送する多重伝送であり、多値変調は複数の光の状態に複数の伝送情報を対応付ける変調であり、変調空間は多次元変調を行う符号空間の数学的な次元をもつ空間である。

産業上の利用分野


本願発明は、光ファイバ通信による伝送技術に関し、多次元多値モード変調による伝送装置、及び伝送方法、並びに伝送装置を構成する送信機並びに受信機に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
数モードファイバを伝送路とし、前記数モードファイバの高次モードを変調空間に用いて伝送を行う伝送装置において、
送信部のモード変調、伝送路のモード伝搬、及び受信部のモード復調において、多値の伝送情報を、前記数モードファイバの高次モードの縮退直交偏光モードの複数の振幅及び位相をパラメータとする多次元の変調空間に対して、当該多次元の変調空間のパラメータで定まる各座標に対応付けし、多次元多値モード変調による伝送を行うことを特徴とする、伝送装置。

【請求項2】
前記数モードファイバの高次モードにおいて縮退モードのLPモードと直交偏光成分とを用い、前記各縮退モードの振幅及び位相をパラメータとする多次元の変調空間に対して、多値の伝送情報を前記多次元の変調空間の各座標に対応付ける多次元多値モード変調を行った信号光を送信する送信部と、
前記信号光を受信し、前記多次元多値モード変調された多次元の変調空間の各座標に対応する干渉光をコヒーレント検出によって検出し、
前記検出した干渉光から偏波分離によって直交偏光成分を分離し、
前記縮退直交偏光成分から縮退直交偏光モードの振幅及び位相差を復調する多次元多値モード復調を行って前記伝送情報を出力する受信部とを備えることを特徴とする、請求項1に記載の伝送装置。

【請求項3】
数モードファイバを伝送路とし、前記数モードファイバの高次モードを変調空間に用いて伝送を行う伝送方法において、
モード変調、モード伝搬、及びモード復調において、多値の伝送情報を、前記数モードファイバの高次モードの複数の縮退直交偏光モードの振幅及び位相をパラメータとする多次元の変調空間に対して、当該多次元の変調空間のパラメータで定まる各座標に対応付けし、多次元多値モード変調による伝送を行うことを特徴とする、伝送方法。

【請求項4】
送信側において、前記数モードファイバの高次モードにおいて縮退モードのLPモードと直交偏光成分とを用い、前記各縮退モードの振幅及び位相をパラメータとする多次元の変調空間に対して、多値の伝送情報を前記多次元の変調空間の各座標に対応付ける多次元多値モード変調を行い、多次元多値モード変調で得られた信号光を送信し、
受信側において、前記信号光を受信し、前記多次元多値モード変調された多次元の変調空間の各座標に対応する干渉光をコヒーレント検出によって検出し、
前記検出した干渉光から偏波分離によって直交偏光成分を分離し、
前記直交偏光成分から縮退直交偏光モードの振幅及び位相差を復調する多次元多値モード復調を行って前記伝送情報を出力することを特徴とする、請求項3に記載の伝送方法。

【請求項5】
数モードファイバを伝送路とし、前記数モードファイバの高次モードを変調空間に用いて伝送情報を送信する送信機において、
搬送光の光源、前記搬送光を複数の分岐光に分岐する光分岐器、及び、前記複数の分岐光に多次元多値モード変調を施す多次元多値モード変調器を備え、
前記多次元多値モード変調器は、複数の多値変調器及びモード合波器を備え、
前記多値変調器は、前記伝送情報に基づいて、前記搬送光について前記数モードファイバの高次モードの各縮退直交偏光モードの振幅及び位相を変調し、
前記モード合波器は、前記各多値変調器で変調した複数の縮退直交偏光モードの成分を合波し、
送信機のモード変調において、多値の伝送情報を、前記数モードファイバの高次モードの縮退直交偏光モードの振幅及び位相をパラメータとする多次元の変調空間に対して、当該多次元の変調空間のパラメータで定まる各座標に対応付けし、多次元多値モード変調による伝送を行うことを特徴とする、送信機。

【請求項6】
前記多値変調器は、縮退直交偏光モードのx偏光成分及びy偏光成分について、x偏光成分の振幅を変調するX側振幅変調器、及びx偏光成分の位相を変調するX側位相変調器と、y偏光成分の振幅を変調するY側振幅変調器、及びy偏光成分の位相を変調するY側位相変調器と、
x偏光成分を変調したx偏波とy偏光成分を変調したy偏波とを偏波合波する偏光ビームスプリッタとを備えることを特徴とする、請求項5に記載の送信機。

【請求項7】
数モードファイバを伝送路とし、前記数モードファイバの高次モードを変調空間に用いて伝送情報を受信する受信機において、
多次元多値モード復調によって、前記縮退直交偏光モードの振幅及び位相差を復調し伝送情報を出力する多次元多値モード復調器を備え、
前記多次元多値モード復調器は、
前記伝送路の出射端の信号光と局部発振光とを混合して干渉光を生成して、前記多次元多値モード変調された多次元の変調空間の各座標に対応する干渉光を出力する混合器と、
前記干渉光を偏波分離して、直交偏光成分のx偏光成分及びy偏光成分を分離する偏波分離器と、
各偏光成分に分離した干渉光を検出する光検出器と、
前記光検出器で検出した交流成分の加減算によって、前記直交偏光成分から各縮退直交偏光モードの振幅及び位相差を得る演算器を備え、
受信機のモード復調において、多値の伝送情報を、前記数モードファイバの高次モードの縮退直交偏光モードの振幅及び位相をパラメータとする多次元の変調空間に対して、当該多次元の変調空間のパラメータで定まる各座標に対応付けし、多次元多値モード変調による伝送を行うことを特徴とする、受信機。

【請求項8】
前記混合器は、局部発振光を発する局部発振器と半透明鏡とを備え、
前記半透明鏡の一方の入射端に前記伝送路の出射端の信号光を入射させ、前記半透明鏡の他方の入射端に前記局部発振器が発する局部発振光を入射させ、出射端から信号光と局部発振光とを混合して得られる干渉光を出射し、
前記光検出器は、前記偏波分離器が分離したx偏光成分の出射光を入射させるX側4象限分割光検出器と、前記偏波分離器が分離したy偏光成分の出射光を入射させるY側4象限分割光検出器とを備え、X側4象限分割光検出器及びY側4象限分割光検出器はそれぞれ4つの各象限から位相を異にする出力信号を出力し、
前記演算器は、X側4象限分割光検出器の4つの出力信号を入力し、各出力信号を加減算してx偏光成分の振幅及び位相を演算するX偏光成分演算器と、Y側4象限分割光検出器の4つの出力信号を入力し、各出力信号を加減算してy偏光成分の振幅及び位相を演算するY偏光成分演算器とを備えることを特徴とする、請求項7に記載の受信機。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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