JPS619606A - 光フアイバの消光比改善方法およびこれを利用した通信装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ファイバの消光比の改善に関する。

特に、コヒーレント光伝送や光ファイバを用いたセンサ
等に使用される光ファイバの消光比の改善と、これを利
用した光ファイバ通信装置に関する。

〔従来の技術〕

大容量光通信方式における利用が期待されているコヒー
レント光伝送や、ジャイロスコープ等の光ファイバを用
いたセンサでは、光ファイバを通して位相情報を伝達す
る。このため、光ファイバで生じる位相変化量を、光フ
ァイバの長さ方向に対して一定にする必要がある。この
ためには、全ての情報を一つの導波モードで伝送する必
要がある。したがって、このような情報を伝送するため
には、単一モード光ファイバを使用することが望ましい
。

しかし、いわゆる単一モードと呼ばれる最低次のモード
には、実際には互いに直交する偏波面を有する二つの導
波モード、すなわち、ＬＰｏ＋Ｘモードと、ＬＰｏ＋ｙ
モードとを含んでいる。一般には、これらの二つの導波
モードめ伝搬定数は異なっており、これらの導波モード
の間には光ファイバの種々の不整合によるモード結合が
生じる。このため、位相変化量（すなわち、伝搬定数×
ファイバ長）は、必ずしも一定にはならない。

モード結合量を評価するための指標としては、通常は消
光比ηを用いる。消光比ηは、ＬＰ０１Ｘモードまたは
Ｌ　Ｐ　ｏ１’モードの一方だけを励振させたときの入
力端の光強度と、出力端における入射光と直交するモー
ドの光強度との比の逆数により定義される。

消光比ηは、モード結合の強度を表すモード結合係数り
および光ファイバ長２と、 η−１０’　ｌｏｇ＋ｏ（ｔａｎｈ　ｈｚ）　　　　　
　−−−−（１）の関係がある。ただし、単位はデシベ
ル（ｄＢ）である。（１）式から明らかなように、モー
ド結合係数が小さいほど消光比は向上する。

また、モード結合係数りは、ＬＰ、、ＸモードとＬＰｏ
１ｙモードとの伝搬定数差δβに対して低域通過特性を
有している。したがって、伝搬定数差δβを充分に大き
くとれば、モード結合は小さくなり消光比は向上する。

伝搬定数差δβは、複屈折りｓと真空中の波数にとによ
り、 δβ−Ｂｓ　　−ｋ　　　　　　　　　　　　−−−−
−（２１と表される。

伝搬定数差δβを充分に大きくとるために、従来の偏波
保存光ファイバでは、コア形状を楕円化したり、コアの
一方向にのみ応力を加え、故意に複屈折を生じさせて伝
搬定数差δβを大きくしてりる・ しかし、このような方法による光ファイバでは、１０−
４程度の複屈折は実現できるが、消光比は高々２０ｄＢ
／ｋｍであり、まだ不充分であり、さらに消光比を向上
させることが必要である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、複屈折光ファイバの消光比を向上させる方法
を提供することを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の光ファイバの消光比改善方法は、直交する光学
的主軸方向の屈折率が異なる光ファイバを用い、この光
ファイバの短軸にその偏波面が一致するように信号光を
入射させ、この光ファイバの長軸にその偏波面が一致す
るようにポンプ光を入射させる。

また、本発明の光ファイバ通信装置は、直交する光学的
主軸方向の屈折率が異なる光ファイバの一端に送信装置
を設け、この光ファイバの他端に受信装置を設けた光フ
ァイバ通信装置において、上記送信装置には、伝送すべ
き入力信号を上記光ファイバの短軸にその偏波面が一致
するように入射させる手段と、ポンプ光を上記光ファイ
バの長軸にその偏波面が一致するように入射させる手段
とを備え、上記受信装置には、上記光ファイバからその
短軸方向の偏波面の信号を検出する手段を備えたことを
特徴とする。

短軸方向の偏波面の信号を検出する手段には、偏波方向
により信号を分離する偏光子を含むが、伝送すべき入力
信号の波長とポンプ光の波長とが異なる場合には、偏光
子のかわりに、波長により信号を分離する分波器を含ん
でもよい。

〔作用〕

本発明の方法は、直交する光学的主軸方向の屈折率が異
なる光ファイバに対して、長軸にその偏波面が一致する
ようにポンプ光を入射させることにより、短軸にその偏
波面が一致するように入力された信号光の消光比を改善
する。

〔実施例〕

第１図は本発明第一実施例光ファイバ通信装置の構成図
である。

送信装置には、信号光源１、ポンプ光源２、全反射鏡３
、ダイクロイック反射鏡４および収光用のレンズ５が含
まれている。受信装置には、偏光子７が含まれている。

信号光源１は、偏波保存光ファイバ６の短軸に偏光した
信号光を出力する。これに対して、ポンプ光源２は、偏
波保存光ファイバ６の長軸に偏光したポンプ光を出力す
る。信号光は、ダイクロイック反射鏡４を透過し、レン
ズ５により収光されて偏波保存光ファイバ６に入射する
。ポンプ光は、全反射鏡３とダイクロインク反射鏡４に
より反射され、レンズ５により収光されて偏波保存光フ
ァイバ６に入射する。偏波保存光ファイバ６の出力端で
は、信号光とポンプ光とは偏光子７により分離される。

偏波保存光ファイバ６は、直交する光学的主軸方向の屈
折率が異なる光ファイバである。

ポンプ光のモードは、この偏波保存光ファイバ６を伝搬
する最低次の導波モードであることが望ましい。また、
信号光とポンプ光との波長は、等しくてもよく、異なっ
ていてもよい。

第２図は本発明第二実施例光ファイバ通信装置の構成図
である。

本実施例では、受信装置の構成が第一実施例と異なって
いる。本実施例の場合には、信号光源１が出力した信号
光の波長λＳと、ポンプ光源２が出力したポンプ光の波
長λｐとが異なっている。

このため、両者の波長を分離するためには、偏光子７を
必要とせず、モノクロメータあるいはプリズムで構成さ
れた波長分波器８で充分である。

次に、ポンプ光による消光比の向上について説明する。

強力なポンプ光が存在するときの偏波保存光フプイバの
複屈折りｓは、光フプ資ハのカー効果によって、ポンプ
光強度の関数として、 Ｂｓ　＝Ｂｓｏ＋　−（Ｐｘ　−Ｐｙ　）　　−−−−
［３１と表される。ここで、Ｂｓｏはポンプ光がないと
きの初期複屈折であり、χはカー効果による自己集束係
数であり、Ｐｘ　、Ｐｙはそれぞれポンプ光の光強度の
Ｘ成分とＸ成分である。

第３図は、通常の石英系光ファイバにおけるポンプ光強
度に対する複屈折りｓを示す。

第３図の例ではχΦ値は１．１　ｘｉｏ−’　（ｅ、ｓ
、ｕ、）である。Ｐｙ＝００場合には、ポンプ光の増大
にともなって、複屈折りｓの値が直線的に増加する。

１０’　　（Ｗ）のポンプ光の光強度は、従来の非線型
光学実験用に広く用いられる値であり、モードロックお
よびＱスイッチを備えたＮｄ：ＹＡＧレーザで容易に得
られる値である。この光強度の変化に対して、複屈折り
ｓは約１．５　Ｘｌ０−５変化する。

第４図は複屈折りｓに対するモード結合係数りの値を示
す図である。

消光比ηを大きくするためには、ｆｌｌ弐から明らかに
、モード結合比りを小さくする。モード結合比りを小さ
くするには、第４図から明らかなように、複屈折りｓを
大きくする。複屈折りｓを大きくするには、第３図から
明らかなように、ポンプ光の強度のＸ成分（短軸方向成
分）を少なくし、Ｘ成分を多くする。したがって、ポン
プ光の偏光方向は、Ｘ軸（長軸）方向にとる必要がある
。

第５図はＸ方向の光強度Ｐｘに対するモード結合係数り
を示す図である。

第５図の関係は、第３図および第４図から導いたもので
ある。モード結合係数りはポンプ光強度のＸ成分Ｐｘの
増加にともなって減少する。例えば、ポンプ光の入射が
ない場合から１０’　　（Ｗ）入力時までのモード結合
係数りの変化は、３．９から０．０１へと、約１／４０
０に減少している。また、これとは逆に、ポンプ光の偏
光方向を短軸（ｙ軸）方向にした場合には、第３図に示
したＰｘ＝０の場合であり、ポンプ光の増加とともに複
屈折りｓが減少し、これによりモード結合係数りが増加
し、消光比ηが劣化する。

第６図は、ポンプ光のＸ成分の強度に対する信号光の消
光比を示す図である。

この図は（１）式と第５図により得られる。この図では
、光ファイバ長を１　　（ｋｍ）としている。ポンプ光
がないときの消光比は４　ｘｌｏ−３（ｄＢ）と極めて
低いのに対して、１０５〔Ｗ〕のポンプ光を入力した場
合には、消光比が２０　（ｄＢ）となり、約５０００倍
の消光比が得られる。

このように、偏波保存光ファイバの長軸方向に偏光され
た強力なポンプ光を、信号光とともに入射させることに
より、信号光の消光比を大幅に向上させることができる
。

したがって、第一実施例および第二実施例のように、ポ
ンプ光の偏光方向を偏波保存光ファイバの長軸に一致さ
せ、信号光の偏光方向を短軸方向に一致させて入射させ
ることにより、信号光の消光比が大幅に向上する。ポン
プ光成分は、第一実施例の場合には偏光子７により除去
し、第二実施例の場合には波長分波器８により除去する
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光ファイバの消光比改善
方法は、単にポンプ光を入力するだけで、現在普及しつ
つある偏波保存光ファイバの消光比をさらに大きく向上
させる効果がある。

また、本方法は簡便であり、コヒーレント伝送用の光フ
ァイバや光センサ用の光ファイバに容易に適用できる効
果がある。

さらに、本発明は偏波保存光ファイバのみに限らず、偏
波保存光ファイバに比較して消光比が１〜２桁程度劣る
通常の光ファイバにも適用が可能である。したがって、
経済性に優れた通常の光ファイバでコヒーレント伝送用
の光ファイバや光センサ用の光ファイバを実現できる大
きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例光ファイバ通信装置の構成図
。 第２図は本発明第二実施例光ファイバ通信装置の構成図
。 第３図はポンプ光強度に対する複屈折りｓを示す図。 第４図は複屈折りｓに対するモード結合係数りを示す図
。 第５図は光強度に対するモード結合係数りを示す図。 第６図はポンプ光の光強度に対する信号光の消光比を示
す図。 １・・・信号光源、２・・・ポンプ光源、３・・・全反
射鏡、４・・・ダイクロインク反射鏡、５・・・レンズ
、６・・・偏波保存光ファイバ、７・・・偏光子、８・
・・波長分波器。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）直交する光学的主軸方向の屈折率が異なる光ファ
   イバを用い、 この光ファイバの短軸にその偏波面が一致するように信
   号光を入射させ、 この光ファイバの長軸にその偏波面が一致するようにポ
   ンプ光を入射させる 光ファイバの消光比改善方法。
2. （２）ポンプ光のモードは、その光ファイバを伝搬する
   最低次の導波モードである特許請求の範囲第（１）項に
   記載の光ファイバの消光比改善方法。
3. （３）信号光とポンプ光の波長が等しい特許請求の範囲
   第（１）項に記載の光ファイバの消光比改善方法。
4. （４）消光比とポンプ光の波長が異なる特許請求の範囲
   第（１）項に記載の光ファイバの消光比改善方法。
5. （５）直交する光学的主軸方向の屈折率が異なる光ファ
   イバの一端に送信装置を設け、この光ファイバの他端に
   受信装置を設けた光ファイバ通信装置において、 上記送信装置には、 伝送すべき入力信号を上記光ファイバの短軸にその偏波
   面が一致するように入射させる手段と、ポンプ光を上記
   光ファイバの長軸にその偏波面が一致するように入射さ
   せる手段と を備え、 上記受信装置には、上記光ファイバからその短軸方向の
   偏波面の信号を検出する手段を備えたことを特徴とする
   光ファイバ通信装置。
6. （６）伝送すべき入力信号の波長とポンプ光の波長とが
   等しく、 短軸方向の偏波面の信号を検出する手段には、偏波方向
   により信号を分離する偏光子を含む特許請求の範囲第（
   ５）項に記載の光ファイバ通信装置。
7. （７）伝送すべき入力信号の波長とポンプ光の波長とは
   異なり、 短軸方向の偏波面の信号を検出する手段には、波長によ
   り信号を分離する分波器を含む特許請求の範囲第（５）
   項に記載の光ファイバ通信装置。