JP2548767B2 - 疑似波長分散発生装置 - Google Patents

疑似波長分散発生装置

Info

Publication number
JP2548767B2
JP2548767B2 JP63063686A JP6368688A JP2548767B2 JP 2548767 B2 JP2548767 B2 JP 2548767B2 JP 63063686 A JP63063686 A JP 63063686A JP 6368688 A JP6368688 A JP 6368688A JP 2548767 B2 JP2548767 B2 JP 2548767B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dispersion
optical fiber
wavelength
light
converging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP63063686A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH01237618A (ja
Inventor
由明 山林
正俊 猿渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP63063686A priority Critical patent/JP2548767B2/ja
Publication of JPH01237618A publication Critical patent/JPH01237618A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2548767B2 publication Critical patent/JP2548767B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、光伝送路の分散を補償して中継間隔を増大
させたり、或いは同軸ケーブルの疑似線路回路網(BO
N)に対応した光伝送路用の疑似線路回路網を実現し得
る疑似波長分散発生装置に関する。
<従来の技術> 同軸ケーブルに対する疑似線路回路網(BON)は、設
計長以下の長さの伝送路長に対して挿入され、設計通り
の伝送特性が得られるように工夫されたものである。こ
れは、単に信号の減衰のみならず、信号に加わる歪をも
疑似的に発生させることが可能である。
一方、光伝送路においては減衰を与える部品がすでに
実用化され、これが光のBON(L−BON)と呼称されて来
たが、伝送路が与える遅延歪み(波長分散)を疑似的に
与える光部品は考えられていない。つまり、従来のL−
BONは光ファイバを一旦切断し、何らかの損失機構を介
して出力側の光ファイバに結合させるようにしているた
め、波長分散の効果は全く期待されていなかった。
一般に、光ファイバの分散は材料分散と構造分散とモ
ード分散との三つに分けることができる。単一モード伝
送用光ファイバで問題となるのは、材料分散及び構造分
散であり、多モード伝送用光ファイバではモード分散が
支配的となる。
材料分散や構造分散は、伝搬する光の波長に対して屈
折率が変化することに起因するものである。又、モード
分散は同じ波長の光でも、光ファイバのコア部とクラッ
ド部との境界面で数多く反射しつつ伝搬するか、或いは
余り反射せずに伝搬するかで大きく伝搬速度が異なるこ
とに起因する。
<発明が解決しようとする課題> 高分散の単一モード伝送用光ファイバは、光ファイバ
自体の基本的な材料組成を変えずにコア部の形状やコア
部の径を変えることにより、構造分散を制御するように
したものである。これによると、例えば1.3μmの波長
帯で分散が零となった通常の光ファイバにおける1.5μ
mの波長帯域での分散が約20ps/km・nm弱であるのに対
し、この高分散な単一モード伝送用光ファイバでは119p
s/km・nmの分散値が得られる。この値は、通常の光ファ
イバの六倍程度しかないため、20キロメートルから40キ
ロメートル程度の中継間隔の分散を疑似的に発生させる
には、キロメートル単位の長さの光ファイバが必要であ
り、スペースの点で問題が多い。
つまり、光ファイバを数十メートル程度以下の長さに
できれば、これをドラムに巻いてもさほどの大きさには
ならないが、そのためには通常の光ファイバの千倍以上
の分散を有する媒質が必要であり、実際問題として実現
は到底不可能である。
<課題を解決するための手段> 第一番目の本発明による疑似波長分散発生装置は、信
号光の出射角をその波長に対応して変化させる分散光学
素子と、この分散光学素子からの出射光を収束させる収
束用光学系と、この収束用光学系によって収束する前記
出射光が導かれると共に当該出射光の波長に対応してそ
の入射角が異なるように整形された入射端面を有する多
モード伝送用光ファイバとを具えたものである。
又、第二番目の本発明による疑似波長分散発生装置
は、信号光の出射角をその波長に対応して変化させると
共にこの出射光を収束させる分散収束光学素子と、この
分散収束光学素子からの前記出射光が導かれると共に当
該出射光の波長に対応してその入射角が異なるように整
形された入射端面を有する多モード伝送用光ファイバと
を具えたものである。
<作用> 多モード伝送用光ファイバのモード分散に関し、最も
簡単な子午光線(一つの平面内をうねりながら進み、一
周期中に光ファイバの中心軸を二回横切る光線)の場合
について、第6図を参照しながら説明する。コア部1と
クラッド部2とを有するステップ形の多モード伝送用光
ファイバ(以下、単に光ファイバと略称する)3内を伝
搬する光線4が光ファイバ3の中心軸5と交差する角度
をθとする時、光ファイバ3内を伝搬するこの光線4の
伝搬速度Vg(θ)は、光ファイバ3の中心軸5に沿って
伝搬する光線の速度Vg0に対し、 Vg(θ)=Vg0cosθ なる関係がある。一方、光ファイバ3の中心軸5に沿っ
て伝搬する光線の速度Vg0は、真空中での光の速度を
c、コア部1の屈折率をn1とすると、 と近似できることから、上記二つの光線間の群遅延τ
(θ)は次式で与えることができる。
従って、θの変化に対する遅延の変化率dτ/dθは となる。つまり、光線4の波長の変化を伝搬角θの変化
に変換できるならば、波長分散に相当する特性をモード
分散で発生させることができる。この変換係数を とすると、波長分散は で近似できることになる。この場合、光ファイバ3では
一般に伝搬角θは小さいので、 secθtanθθ と近似することができる。つまり、(4)式は と近似できる。
本発明では、信号光が分散光学素子或いは分散収束光
学素子に入射すると、その波長に応じて信号光の出射角
が変化する。そして、収束用光学系或いは分散収束光学
素子により多モード伝送用光ファイバの入射端面に収束
状態で入射する。多モード伝送用光ファイバの入射端面
に対する収束状態の信号光の入射角は、その波長に対応
して異なっているため、多モード伝送用光ファイバ内を
伝搬する信号光は、波長分散に相当する特性をモード分
散で発生する。
<実 施 例> 本発明による疑似波長分散発生装置の一実施例の概念
を表す第1図に示すように、単一モード伝送用光ファイ
バ11から出た信号光12は、コリメータレンズ13で平行ビ
ームに変換され、本実施例では反射型の回折格子14に入
射する。回折格子14の単位長さ当りの溝数をN、溝の周
期を 回折角をΨとおく。
回折角Ψの波長λに対する感度としては で与えられる〔例えばM.Born and E.Wolf,“Principles
of Optics"5th ed(1975).p.408(18)式(PERGAMON
PRESS,Oxford)参照〕。
擬分散体として用いられる多モード伝送用光ファイバ
15の入射端面16において、波長λ+dλの信号光12はdh
だけ変移した点に焦点を結ぶ。集光レンズ17の焦点距離
をfとし、回折格子14と集光レンズ17との間の距離、及
び集光レンズ17と多モード伝送用光ファイバ15の入射端
面16までの距離をこの焦点距離fにとると、dhは(6)
式を用いて次式で求めることができる。
多モード伝送用光ファイバ15の入射端面16内でのシフ
ト量dhに対応して、励起モード、即ち多モード伝送用光
ファイバ15への信号光12の入射角も変化しなければ意味
がない。今、入射端面16が多モード伝送用光ファイバ15
の中心軸18を軸にして曲率半径Rの凹球面に形成されて
いるとすると、dhだけ偏移して入射した信号光12の多モ
ード伝送用光ファイバ15内の伝搬角θは、第2図に基づ
いて次のように求められる。
多モード伝送用光ファイバ15の入射端面16においてス
ネルの法則を適用すると、 n0sinθ=n1sinθ …(8) であるから、光ファイバ15内の伝搬角θは と近似することができる。
光源の時間的或いは統計的な平均波長に対し、信号光
12の入射点が入射端面16曲率中心をこの入射端面16に投
影した点(第2図では多モード伝送用光ファイバ15の中
心軸に一致)から距離Dだけ離れているとすると、次式
が成立する。
最後の近似はD<<Rのときに有効であり、以下、こ
の近似の下で計算を進める。第2図の場合、Dが増加し
て図中、右側に動く時は入射角も大きくなり、遅延も大
きくなる。しかし、多モード伝送用光ファイバ15の中心
軸の左側に信号光12の入射点がある場合、この関係は逆
になる。つまり、この時は波長に対する遅延の増減関係
が反転し、逆符号の分散特性になる。(9)式及び(1
0)式より平均波長での多モード伝送用光ファイバ15内
の伝搬角θは と書けることが分かる。従って、入射点の偏移による伝
搬角θの変化は、(7)式を用いて となる。よって変換係数Aは となり、これと(5)式とを合わせて次式で疑似分散が
決定されることが分る。
先に述べたように、この(14)式で与えられる分散は
Dの符号によって正負両方の値を取り得る。分母のcos
Ψは回折格子14の細かさ1/d=N(本/nm)と波長λ(μ
m)及び回折次数mで決定される。即ち、第3図に示す
ように反射型の回折格子14の場合、入射角Ψ、回折角
Ψとしたとき の関係が成立する。従って、垂直な信号光12の入射(Ψ
=0)に対しては となる。故に、1次回折光(m−1)に対し、 となる。回折角Ψが90゜になる臨界の波長λは λ=d であり、600本/nmの格子に対して1.67μmとなる。これ
は、600本/nmの回折格子14に対しては1.67μm以下の波
長の信号光12でなければならないことを意味している。
又、波長の変化に対する回折角Ψの変化を表す(6)式
をもう一度1次回折光(m−1)について書くと、 であるから、回折角Ψが大きいほどdΨ/dλも大きいこ
とになる。600本/nmの回折格子14に1.55μmの波長の信
号光12を垂直入射させた場合、sinΨ、cosΨはそれぞれ
0.93、0.37となる。この際に注意すべきことは、回折格
子14によって生じる光路差によるパルス広がりである。
これは第4図に示すように、回折格子14への信号光12の
ビーム直径をαとすると、垂直入射の場合に回折する光
は、A点に入射するかB点に入射するかでαsinΨだけ
光路長が違うことになる。ビーム直径を1cmとすると、
上と同じ回折格子14及び信号光12の波長の時、この光路
差は時間にして31.0psとなる。この光路差によるパルス
広がりはビーム直径に比例するので、これを小さくする
ことによりパルス広がりも小さくできる。一方、ビーム
直径を余り絞りすぎると多モード伝送用光ファイバ15の
入射端面16での光速が大きくなり、理想的な動作からの
ずれが大きくなる。この種のパルス広がりは程度の差は
あるものの、不可避なものとして設計しなければならな
い。
さて、(14)式で与えられる疑似分散の大きさを評価
する。一般的である125μmの直径の多モード伝送用光
ファイバ15に80μmの径のステップ型のコア部19が形成
されているとする。
N=600本/mm=600×10-6本/nm=6×10-4本/nm/cosΨ
=0.37(1.55μmの波長の信号光に対して) R=100μm f=10mm m=1 D=40μm n1=1.5Δ=0.33 n1/c=5ns/m=5μs/km のデータを用いると、波長シフトが1nmの光のスポット
のシフトは16μmとなり、この光束が多モード伝送用光
ファイバ15のコア部19から外れてしまう虞はない。更
に、コア部19の径が200μmもある大電力伝送用の光フ
ァイバを用いれば、この問題はほぼ解決する。上述した
ものの分散値としては、 が得られる。これは1nmだけ波長がずれると0.7%だけ遅
延が増加或いは減少することを意味している。
一般に、多モード伝送用光ファィバ15を伝搬する信号
光12のうち、最も遅延の大きいもの(τmax)はコア部
とクラッド部との間の比屈折率差Δ=(n1−n2)/n1
規定され、τmax=n1Δ/cで近似できる。従って、動作
する波長幅を広げるためには比屈折率差を大きくするこ
とが必要である。因に、通常の多モード伝送用光ファイ
バ15ではΔ1%であり、上記の値(0.7%/nm)は十分
実現可能である。
1.3μmの波長が零分散となる通常の光ファイバの1.5
5μmの波長における分散は高々20ps/km・nmであるか
ら、疑似分散は1700倍程度以上になることになる。従っ
て、中継間隔を仮に50kmとすると、30m弱で等価な分散
が得られることになる。この程度の長さの光ファイバで
あれば場所もとらず、光回路としてあまり問題なく利用
することができる。
また、先に述べたように波長変化に対する入射角変化
の符号は負にすることもできる。即ち、第5図とは逆に
光ファイバ15の入射端面16の曲率中心を平均的波長にお
ける信号光12の入射点より図中、右側に位置させれば、
分散補償器としても利用できる。
又、光ファイバの入射端面の形状を凸球面としても同
じように利用できる。なお、これらの場合、入射端面16
は一定曲率半径Rの球面となっているが、例えば信号光
を波長が二種類しかない場合には連続した球面にする必
要はなく、二つの平面をV形に接合した形状にしても良
い。更に、光ファイバの入射端面そのものの研磨が困難
であれば、所望の形状をしたガラス板を光ファイバの入
射端面に貼付けてもほとんど同じ結果が期待できる。
上述した実施例では、信号光12として単一モード伝送
用光ファイバ11からの出射光を利用したが、半導体レー
ザ等の光源を直接用いることも可能であり、グレーデッ
ド形の光ファイバを多モード伝送用光ファイバ15として
採用しても良い。又、分散光学素子として反射形の回折
格子14を用いたが、透過形の回折格子やプリズム或いは
これらと同等機能のホログラム等を採用することも可能
である。更に、収束用光学系として集光レンズ17を回折
格子14と多モード伝送用光ファイバ15の入射端面16との
間に配設したが、光源側と回折格子14との間に配置した
り、或いは凹面鏡を採用しても全く問題ない場合もあ
る。又、球面回折格子や特殊なホログラムを用いれば、
分散光学素子と収束用光学系とを一体化させた分散収束
光学素子とすることができる。
<発明の効果> 本発明の疑似波長分散発生装置によると、光通信にお
ける高分散領域の中継間隔程度以上に相当する分散特性
を疑似的に発生し得る小型の光回路を得られる。これに
より、同軸ケーブルに対する疑似線路回路網に相当する
光部品を実現できるばかりでなく、逆に光伝送路の波長
分散を補償して中継間隔を増大させるような光回路も実
現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による疑似波長分散発生装置の一実施例
の概略構造を表す原理図、第2図はその多モード伝送用
光ファイバの入射端面の拡大図、第3図及び第4図は回
折格子の原理図、第5図は本実施例における多モード伝
送用光ファイバの入射端面の拡大図、第6図は信号光の
伝搬概念を表す原理図である。 又、図中の符号で12は信号光、14は回折格子、15は多モ
ード伝送用光ファイバ、16は入射端面、17は集光レンズ
である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】信号光の出射角をその波長に対応して変化
    させる分散光学素子と、この分散光学素子からの出射光
    を収束させる収束用光学系と、この収束用光学系によっ
    て収束する前記出射光が導かれると共に当該出射光の波
    長に対応してその入射角が異なるように整形された入射
    端面を有する多モード伝送用光ファイバとを具えた疑似
    波長分散発生装置。
  2. 【請求項2】信号光の出射角をその波長に対応して変化
    させると共にこの出射光を収束させる分散収束光学素子
    と、この分散収束光学素子からの前記出射光が導かれる
    と共に当該出射光の波長に対応してその入射角が異なる
    ように整形された入射端面を有する多モード伝送用光フ
    ァイバとを具えた疑似波長分散発生装置。
JP63063686A 1988-03-18 1988-03-18 疑似波長分散発生装置 Expired - Fee Related JP2548767B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63063686A JP2548767B2 (ja) 1988-03-18 1988-03-18 疑似波長分散発生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63063686A JP2548767B2 (ja) 1988-03-18 1988-03-18 疑似波長分散発生装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01237618A JPH01237618A (ja) 1989-09-22
JP2548767B2 true JP2548767B2 (ja) 1996-10-30

Family

ID=13236505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63063686A Expired - Fee Related JP2548767B2 (ja) 1988-03-18 1988-03-18 疑似波長分散発生装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2548767B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6685779B2 (ja) * 2016-03-11 2020-04-22 三菱重工業株式会社 光計測装置、光計測方法及び回転機械

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01237618A (ja) 1989-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7529446B2 (en) Optical element and system using the same
US10663680B2 (en) Surface coupled laser and laser optical interposer
CA2254468C (en) Variable wavelength laser light source
US4892375A (en) Fiber-type light conversion device
JPH03123313A (ja) 光減衰器
US20040081397A1 (en) Tap output collimator
US20050213215A1 (en) Wavelength dispersion compensating apparatus
US4484795A (en) Delay equalization for single mode optical fibers
JP2000028848A (ja) 分散導波管タップ
US20020114568A1 (en) Optical fiber termination collimator and process of manufacture
JP2548767B2 (ja) 疑似波長分散発生装置
JPS63224385A (ja) 半導体レ−ザ結合装置
GB2235987A (en) Fibre-type light conversion device
US5013120A (en) Monochromator to fiber-cable coupling system
CN221126530U (zh) 双光束激光发射装置
CN218866152U (zh) 一种滤波器
Bickel et al. Bidirectional Coupler for Full Duplex Transmission on a Single Optical Fiber
JPH01289903A (ja) 光学的結合装置及び非貫入式タップ
CA1192630A (en) Fail-safe acousto-optic t-couplers for optical communication networks
JPH08261713A (ja) 光導波路型変位センサ
JPS6321626A (ja) 短光パルス発生装置
US20050084206A1 (en) Fiberoptic wavelength combiner
SU1765801A1 (ru) Устройство дистанционной подсветки
CN114465076A (zh) 一种一字线激光器
JPS598098B2 (ja) 光伝送方式

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees