JPS623205A

JPS623205A - 双方向光中継方式

Info

Publication number: JPS623205A
Application number: JP60142048A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Sasaki; 豊佐々木; Itaru Yokohama; 横浜　至
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-09

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〕　　　　　　　　　　　　　　　
　　　バ本発明は、低損失かつ低雑音の双方向光中織方
　　　　　　：：“・（、＋弐′。関す６・　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　、；〔概要〕、：；／４本発明は、互いに直交する偏波を用いて双方向　　　　
　　二”６ｏヵ、４３や１．う、、、ヵヵヵやユカえ６
．お。、７、　　　　　パ・パ°、゛伝送媒体０偏波保持光フ・９パ０両端９偏波結　　　　
　　　；合器を接続して上記直交する偏波をこの偏波保
持　　　　　　　ｊ光ファイバに結合させることにより
、　　　　　　　　　　　　７．ｉパ小型の装置で、機
械的な振動の影響を受けずに、　　　　　　、安価に低
損失かつ低雑音の光伝送を行うものであ　　　　　　、
、。

；）る。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　、。

パ；〔従来の技術〕　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　”・５；単一の光ファイバを伝送媒体として双方
向に光　　　　　　、□パ：゛。

信号を伝送するには、屈折率分布が断面内で屈折　　　
　　　・２・率楕円体を形成し、単一モード・単−直線偏波時　　　
　　　パ性をもつ偏波保持光ファイバが用いられる。

第５図に、このような光ファイバを伝送媒体とした、従
来例双方向光中継方式の構成図を示す。

偏波保持光ファイバ１の一端には、半導体レーザ２の出
力した発振光が、レンズ３、偏光ビームスブリット用プ
リズム１０１およびレンズ１０２を介して入射される。

半導体レーザ２の発振光の直線偏波面は、偏波保持光フ
ァイバ１の屈折率楕円体の長軸に一致している。この光
信号は、偏波保持光ファイバ１の他端から出力され、レ
ンズ１０３、偏光ビームスプリント用プリズム１０４お
よびレンズ６を介して光検出器７に入射する。

また、偏波保持光ファイバ１の他端には、半導体レーザ
８の出力した発振光が、レンズ９、偏光ビームスプリッ
ト用プリズム１０４およびレンズ１０３を介して入射さ
れる。半導体レーザ８の発振光の直線偏波面は、偏波保
持光ファイバ１の屈折率楕円体の車軸に一致している。

この光信号は偏波保持光ファイバ１の一端から出力され
、レンズ１０２、偏光ビームスプリント用プリズム１０
１およびレンズ１０を介して光検出器１１に入射する。

鋳波保持光ファイバ１内では、双方向に伝搬す　　　　
　　　。

る光の振動方向は互いに直交しており、これらの光は偏
光ビームスプリント用プリズム１０１．１０４により分
離される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の双方向光中継方式では、光を分離するた
めに偏光ビームスブリット用プリズムを使用するため、
装置の寸法が大きくなり、しかも機械的振動を受けやす
い欠点があった。

このような機械的振動は、伝送媒体である偏波保持光フ
ァイバの入射端に偏波結合を生じさせる原因となる。入
射端の偏波結合により、半導体レーザからの入射光が反
射し、この反射光が半導体レーザに再入射する。このた
め半導体レーザの発振特性に劣化が生じ、雑音が発生す
る。このような反射光の再入射は、アイソレータを使用
することにより防ぐことができる。しかし、装置が高価
になる欠点がある。

本発明は、以上の欠点を解決し、小型で機械的　　　　
　　　゛振動の影響を受けず、しかも安価に低損失かつ
（Ｅ雑音で光伝送を行うことのできる双方向光中継方式
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の双方向光中継方式は、互いに直交する二つの偏
波を伝搬させる偏波保持光ファイバを伝送媒体とし、こ
の偏波保持光ファイバの一端から上記二つの偏波の内の
一方の偏波を送信し、この偏波保持光ファイバの他端で
この一方の偏波を受信し、この偏波保持光ファイバの上
記他端で上記一方の偏波に直交する偏波を送信し、この
偏波保持光ファイバの上記一端でこの直交する偏波を受
信する双方向光中継方式において、上記偏波保持光ファ
イバの両端にそれぞれ偏波結合器を接続し、この偏波結
合器を介して上記直交する偏波を上記偏波保持光ファイ
バに結合させることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の双方向光中継方式は、偏波保持光ファイバ形偏
波結合器を用いて、直交する偏波を伝送媒体である偏波
保持光ファイバに結合させる。偏波保持光ファイバ形偏
波結合器は、光ファイバとの整合性に優れ、機械的振動
の影響を受けず、小型で、配置にも柔軟性がある。　　
　　　　　　　　　　　　　２．。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例双方向光中継方式の構成図である
。

偏波保持光ファイバ１の両端は、それぞれ偏波保持光フ
ァイバ形偏波結合器４のボート４３と、偏　　　　　　
　、。

波保持光ファイバ形偏波結合器５のボート５３とに　　
　　　　。

接続される。偏波保持光ファイバ形偏波結合器４のボー
ト４１には、半導体レーザ２の出力した発振　　　　　
　　パ□−光が、レンズ３を介して入射する。偏波保持
光フ　　　　　　　。

アイバ形偏波結合器４のボート４２から出力された光は
、レンズ１０を介して光検出器１１に入射する。

偏波保持光ファイバ形偏波結合器５のボート５１には、
半導体レーザ８の出力した発振光が、レンズ９を介して
入射する。偏波保持光ファイバ形偏波結合器５のボート
５２から出力された光は、レンズ６を介して光検出器７
に入射する。

偏波保持光ファイバ１は直交する二つの主軸をもぢ、偏
波保持光ファイバ形偏波結合器４．５は、その主軸が偏
波保持光ファイバ１の主軸に一致するように接続される
。

このような構成において、半導体レーザ２がＸ偏波（光
の振動方向が図面に対して垂直方向）を出力し、半導体
レーザ８がＸ偏波（光の振動方向が図面に対して平行）
を出力すると仮定する。Ｘ偏波およびＸ偏波を、それぞ
れ図中でｒＯＪおよび「１」で示す。

半導体レーザ２が出射したＸ偏波は、レンズ３を介して
ポート４１から、偏波保持光ファイバ形偏波結合器４に
入射する。さらにこのＸ偏波は、ポート４３、偏波保持
光ファイバ１を通過してポート５３に到達し、ポート５
１から出射され、レンズ６を介して光検出器７に入射す
る。半導体レーザ８の出射したＸ偏波は、レンズ９、偏
波保持光ファイバ形偏波結合器５のポート５２、同じく
ポート５３、偏波保持光ファイバ１、偏波保持光ファイ
バ形偏波結合器４のポート４３、同じくポート４２およ
びし、ンズ１０を介して光検出器１１に入射する。

偏波保持光フアイバ１内では直交する二つの直線偏波光
が双方向に伝搬し、これらの偏波光は互いにモード変換
することなく独立に伝搬することができる。したがって
、半導体レーザ２の出射した偏波光は、偏波保持光ファ
イバーの出射側でその直線偏波性が保持され、偏波保持
光ファイバ形偏波結合器５によりすべてのパワーが光検
出器７に入射する。同様に、半導体レーザ８の出射した
偏波光は、偏波保持光ファイバ形偏波結合器４を通って
、すべてのパワーが光検出器１１に入射する。

第２図は偏波保持光ファイバ形偏波結合器の構　　　　
　　　・：パワ。

造を示し、第３図は断面図を示す。　　　　　　　　　
　　　　；偏波保持光ファイバ形偏波結合器４．５は、
応　　　　　　　；９５′：力付加形偏波保持光ファイバの一種であるＰ　Ａ　Ｎ　
Ｄ　Ａ　　　　　　　　’□ファイバを用いて、融着延
伸により形成したもの　　　　　　　５、゛である。Ｐ
ＡＮＤＡファイバについては、１９８２年に開催された
第５回オプティカル・ファイバ・コンファレンスの会報
に詳しく説明されている。ここでは偏波保持光ファイバ
形偏波結合器４を例に説明　　　　　　′するが、偏波
保持光ファイバ形偏波結合器５の構造および動作も同等
である。

ポート４１またはポート４２から入射した光は、領域４
４の導波路４５．４６で結合され、ポート４３から出射
される。また、ポート４３から入射した光は、導波路４
５．４６の部分で分離され、ポート４１またはポート４
２から出射される。

導波路４５．４６は、それぞれクラッド４５０．４６０
内にコア４５１．４６１を備え、さらに偏波保持のため
の応力付与部４５２．４６２を備えている。この応力付
与部４５２．４６２により導波路４５．４６中に生じる
モード複屈折率は、コア・クラフト間の屈折率差Δより
一桁小さく、導波路４５．４６間の偏波の結合には実質
的に影響しない。

第４図は導波路４５の光伝送特性を示し、（ａ）はポー
ト４１から入射したＸ偏波の２点における伝送パワーＰ
　＋　（ｚ）を、（ｂ）はポート４２から入射したＸ偏
波の２点における伝送パワーｐｇ（ｚ）を示す。ここで
、ｘ、ｙおよび２方向は、第２図の紙面に対してそれぞ
れ上下方向、垂直方向および左右方向に対応する。

第４図に示すように、導波路４５内の伝送パワー　　　
　　　　Ｐ＋（ｚ）およびＰｇ（ｚ）は、それぞれ異な
る間隔で強　　　　　　　゛・度が極大となる。すなわ
ち、Ｘ偏波およびＸ偏波　　　　　　　□は導波路４５
．４６の間を移動しながら伝搬する。伝　　　　　　　
゛送パワーＰ　、　（ｚ）、Ｐｚ（ｚ）の強度が極大と
なる間隔　　　　　　　；。

が異なるので、伝送パワーＰ＋（ｚ）のｍ番めの極大　
　　　　　　□“□の位置と、伝送パワーＰｚ（ｚ）の
１番めの極大の位　　　　　　　１置とが一致する。こ
こで、ｍ、ｎはｍ≧ｎを満た、゛・す自然数である。藝がって、領域４４の長さｌを　　　
　　　　丁伝送パワーＰ＋（ｚ）、Ｐ２（２）の極大の
位置が一致す　　　　　　　：・：る長さに設定すると、ポート４１から入射されたｙ１ゝ
、偏波とポート４２から入射されたＸ偏波との双方が　　
　　　　大扉波路４５に結合し、ポート４３から二つの
偏波を最　　　　　　　１．５大パワーで出力できる。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５；例えば、
クラッド４５０．４６０　、コア４５１．４６１　　　
　　　　　。

および応力付与部４５２．４６２を、それぞれシリカ□
１（ＳｉＯ□）、二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ□）添加シ
リ　　　　　　　１□ 力、三酸化ニホウ素（Ｂｚｏｉ）添加シリカで形成し、
　　　　　　１、う７　Ｆ４５０．４６０よコア４５１
．４６□よ。比屈折　　　　　　　′（′率差Δが３％
、コアの直径２ａが０．８−、コア間隔ｄが８−のとき
、波長１．３−の光に対して結合長ｌで２０ｍｍで二つ
の偏波を最大パワーで出射できる。

導波路４５．４６のパラメータ、ｍ、ｎの値および結合
長ｌを選択することにより、これ以外の波長に対しても
最適の設計を行うことができる。

ここでは、ボート４１およびボート４２から入射する場
合を説明したが、偏波保持光ファイバ形偏波結合器４は
双方向動作が可能である。したがって、ボート４１から
入射されたＸ偏波を最大パワーで偏波保持光ファイバｌ
に伝送し、ボート４３がら入射したＸ偏波を、ボート４
１に伝送することなしにボート４２に伝送することがで
きる。

偏波保持光ファイバ形偏波結合器４．５の結合長ｌは、
上述の条件を満たすならばそれぞれ異なる値でも同様に
本発明を実施で′きる。

また、以上の実施例では双方向で同一の波長を用いる場
合について説明したが、方向により異なる波長を用いる
場合にも本発明を同様に実施できる。すなわち、それぞ
れの波長に対してボート４１から入射されたＸ偏波をす
べて偏波保持光ファイバ１に伝送し、ボート４３から入
射したＸ偏波をすべてボート４２に伝送するように、結
合長２を設定することができる。　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　′さらに、以上の実施例では、
Ｘ偏波がボート４１から入射してボート５１に伝搬し、
Ｘ偏波がボート５２から入射してボート４２に伝搬する
例を説明したが、それぞれの結合長ｌの設定によりその
組み合わせを変更させても同様に本発明を実施できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の双方向光中継方式は、直
交する二つの直線偏波光が何等の損失も受けずに、偏波
保持光ファイバの両端で分離される。したがって、双方
向光伝送を低損失および低雑音で実現できる効果がある
。

さらに、従来の偏光ビームスプリンタ用プリズムを用い
る方式では、機械的振動により伝送媒体への入射ビーム
が変動し、また反射を起こすことにより半導体レーザの
発振が不安定になることが避けられなかったが、本発明
では、バルク形の素子を使用していないので、機械的振
動を受けず、したがって低雑音の光双方向中継を行うこ
とができる効果がある。さらに、同一波長で双方向の光
中継を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例双方向光中継方式の構成図。第２図は偏波保持光ファイバ形偏波結合器の構造を示す
図。第３図は断面図。第４図は一方の導波路の光伝送特性を示す図。第５図は従来例双方向光中継方式の構成図。１・・・偏波保持光ファイバ、２．８・・・半導体レー
ザ、３．６．９．１０・・・レンズ、４．５・・・偏波
保持光ファイバ形偏波結合器、７．１１・・・光検出器
、４１．４２．４３．５１．５２．５３・・・ボート、
４５．４６・・・導波路、１０１．１０４・・・偏光ビ
ームスプリント用プリズム、１０２．１０３・・・レン
ズ、４５０．４６０・・・クラッド、４５１．４６１・
・・コア、４５２．４６２・・・応力付与部。Ｐｌ（ｚ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに直交する二つの偏波を伝搬させる偏波保持
光ファイバを伝送媒体とし、この偏波保持光ファイバの一端から上記二つの偏波の内
の一方の偏波を送信し、この偏波保持光ファイバの他端でこの一方の偏波を受信
し、この偏波保持光ファイバの上記他端で上記一方の偏波に
直交する偏波を送信し、この偏波保持光ファイバの上記一端でこの直交する偏波
を受信する双方向光中継方式において、上記偏波保持光ファイバの両端にそれぞれ偏波結合器を
接続し、この偏波結合器を介して上記直交する偏波を上記偏波保
持光ファイバに結合させることを特徴とする双方向光中継方式。