JPS647361B2 - - Google Patents
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- JPS647361B2 JPS647361B2 JP56010826A JP1082681A JPS647361B2 JP S647361 B2 JPS647361 B2 JP S647361B2 JP 56010826 A JP56010826 A JP 56010826A JP 1082681 A JP1082681 A JP 1082681A JP S647361 B2 JPS647361 B2 JP S647361B2
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- Japan
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- fiber
- mode
- transmission line
- core
- fibers
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/268—Optical coupling means for modal dispersion control, e.g. concatenation of light guides having different modal dispersion properties
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/264—Optical coupling means with optical elements between opposed fibre ends which perform a function other than beam splitting
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
- H04B10/2525—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using dispersion-compensating fibres
- H04B10/25253—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using dispersion-compensating fibres with dispersion management, i.e. using a combination of different kind of fibres in the transmission system
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は超広帯域な周波数特性をもつ光フア
イバ伝送路に関するものである。
イバ伝送路に関するものである。
さて、いわゆる単一モードフアイバにおいて
は、伝送帯域の劣化要因、即ち伝送パルス拡がり
の要因として材料分散とモード分散がある。材料
分散は、使用する光源に波長拡がりがあるとき、
波長によつて光フアイバ中を伝搬するパルスの速
度、即ち群速度が異なるために生ずるパルス拡が
りである。したがつて、これは光源波長が単一波
長のときには当然零となる。一方、モード分散
は、一般に伝搬する導波モードが複数個存在する
場合に、個々の導波モードによつて群速度が異な
るために生ずるパルス拡がりである。単一モード
フアイバでは本来導波モードはHE11モード一つ
であるが、コア断面が楕円形に変形したり、ま
た、真円形であつてもコアに加わる応力によつて
複屈折性を生じ等価的に楕円変形したと見なせる
ような場合には、直交する偏波方向をもつHE11
偶モードとHE11奇モードの縮退がとけ、その結
果モード分散が生じ群速度も異なつてくる。この
ように、いわゆる単一モードフアイバを用いて伝
送路を構成した場合にも、モード分散によるパル
ス拡がりは避けられず、本来ほぼ無限大に近い伝
送帯域が実現できるはずであるにも拘わらず、一
定の有限の伝送帯域に制限されてきたのが現状で
ある。
は、伝送帯域の劣化要因、即ち伝送パルス拡がり
の要因として材料分散とモード分散がある。材料
分散は、使用する光源に波長拡がりがあるとき、
波長によつて光フアイバ中を伝搬するパルスの速
度、即ち群速度が異なるために生ずるパルス拡が
りである。したがつて、これは光源波長が単一波
長のときには当然零となる。一方、モード分散
は、一般に伝搬する導波モードが複数個存在する
場合に、個々の導波モードによつて群速度が異な
るために生ずるパルス拡がりである。単一モード
フアイバでは本来導波モードはHE11モード一つ
であるが、コア断面が楕円形に変形したり、ま
た、真円形であつてもコアに加わる応力によつて
複屈折性を生じ等価的に楕円変形したと見なせる
ような場合には、直交する偏波方向をもつHE11
偶モードとHE11奇モードの縮退がとけ、その結
果モード分散が生じ群速度も異なつてくる。この
ように、いわゆる単一モードフアイバを用いて伝
送路を構成した場合にも、モード分散によるパル
ス拡がりは避けられず、本来ほぼ無限大に近い伝
送帯域が実現できるはずであるにも拘わらず、一
定の有限の伝送帯域に制限されてきたのが現状で
ある。
この発明は、上述のような技術の現状にかんが
みなされたものであり、従つてこの発明の目的
は、コア断面が楕円変形したような、いわゆる単
一モードフアイバを用いて伝送路を構成したとき
にも、モード分散による伝送帯域の劣化を避ける
ことが可能な単一モードフアイバの伝送路を提供
することにある。
みなされたものであり、従つてこの発明の目的
は、コア断面が楕円変形したような、いわゆる単
一モードフアイバを用いて伝送路を構成したとき
にも、モード分散による伝送帯域の劣化を避ける
ことが可能な単一モードフアイバの伝送路を提供
することにある。
この発明の構成の要点は、単一モードフアイバ
であるべき光フアイバを複数本直列に接続してな
る光フアイバ伝送路において、フアイバとフアイ
バの接続面において、第１図に示すように楕円形
のコアを有する２つのフアイバを所定の回転角θ
をもたせて接続し、導波モードであるHE11偶モ
ードとHE11奇モード間の群遅延時間差を零なら
しめた点にある。ここで、群遅延時間差を零とす
るには、θ＝0゜すなわち楕円の主軸を直交させた
場合が実質的な効果が大きく、また実用的であ
る。
であるべき光フアイバを複数本直列に接続してな
る光フアイバ伝送路において、フアイバとフアイ
バの接続面において、第１図に示すように楕円形
のコアを有する２つのフアイバを所定の回転角θ
をもたせて接続し、導波モードであるHE11偶モ
ードとHE11奇モード間の群遅延時間差を零なら
しめた点にある。ここで、群遅延時間差を零とす
るには、θ＝0゜すなわち楕円の主軸を直交させた
場合が実質的な効果が大きく、また実用的であ
る。
次に図を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。
る。
第２図において、実線で示すような断面楕円形
のコア１からなる光フアイバを考える。なお、図
中の点線で示す真円形のコア２の場合でも、その
屈折率が複屈折性を有しているものも、等価的に
楕円形コアと見なして取り扱える。図において、
楕円変形前のコア半径をａとし、長軸Ａ、短軸Ｂ
を用いて、楕円率Ｅを次式で定義する。
のコア１からなる光フアイバを考える。なお、図
中の点線で示す真円形のコア２の場合でも、その
屈折率が複屈折性を有しているものも、等価的に
楕円形コアと見なして取り扱える。図において、
楕円変形前のコア半径をａとし、長軸Ａ、短軸Ｂ
を用いて、楕円率Ｅを次式で定義する。
Ｅ＝１−Ｂ／Ａ ……(1)
このような楕円コアフアイバの場合、第３図
イ，ロに示すように互いに偏波方向の直交する２
つのHE11モードの導波が可能となる。ここで短
軸方向の偏波を有するモードをHE11偶モード、
長軸方向の偏波を有するモードをHE11奇モード
と定義すると、１Km当りのHE11奇モードとHE11
偶モード間の群遅延時間差τは、次式で定義され
る規格化周波数Ｖ Ｖ＝nka√2（ｋは真空中の波数） ……(2) の関数として第４図のグラフに示すように電磁界
理論より計算される。なお、ｎおよびΔはそれぞ
れコア中心の屈折率、およびコア・クラツド間の
比屈折率差である。また計算ではΔ＝0.5％とし、
Ｅをパラメータとした。
イ，ロに示すように互いに偏波方向の直交する２
つのHE11モードの導波が可能となる。ここで短
軸方向の偏波を有するモードをHE11偶モード、
長軸方向の偏波を有するモードをHE11奇モード
と定義すると、１Km当りのHE11奇モードとHE11
偶モード間の群遅延時間差τは、次式で定義され
る規格化周波数Ｖ Ｖ＝nka√2（ｋは真空中の波数） ……(2) の関数として第４図のグラフに示すように電磁界
理論より計算される。なお、ｎおよびΔはそれぞ
れコア中心の屈折率、およびコア・クラツド間の
比屈折率差である。また計算ではΔ＝0.5％とし、
Ｅをパラメータとした。
いま、簡単のため２本の群遅延時間差がτ1、τ2
なる特性の楕円形コアフアイバ３と４（フアイバ
長L1、L2）を、第５図の位置関係説明図に示す
ように互いの長軸A1，A2と短軸B1，B2がそれぞ
れ直交するように接続したときの、距離Ｌ（＝L1
＋L2）伝搬後の群遅延時間差τは次式で与えら
れる。なお、屈折率が複屈折性を有し等価的に楕
円変形したと見なせる場合には、屈折率楕円体の
主軸を楕円形コアの長軸と短軸に対応させれば、
同様に取り扱える。
なる特性の楕円形コアフアイバ３と４（フアイバ
長L1、L2）を、第５図の位置関係説明図に示す
ように互いの長軸A1，A2と短軸B1，B2がそれぞ
れ直交するように接続したときの、距離Ｌ（＝L1
＋L2）伝搬後の群遅延時間差τは次式で与えら
れる。なお、屈折率が複屈折性を有し等価的に楕
円変形したと見なせる場合には、屈折率楕円体の
主軸を楕円形コアの長軸と短軸に対応させれば、
同様に取り扱える。
τL＝τ1L1−τ2L2 ……(3)
なぜなら、フアイバ３の偶モードはフアイバ４
の奇モードと、フアイバ３の奇モードはフアイバ
４の偶モードと結合し、フアイバ３中を伝搬する
ことにより遅れたモード（奇モード）と進んだモ
ード（偶モード）の群遅延時間がフアイバ４中を
伝搬する間に等化されるからである。
の奇モードと、フアイバ３の奇モードはフアイバ
４の偶モードと結合し、フアイバ３中を伝搬する
ことにより遅れたモード（奇モード）と進んだモ
ード（偶モード）の群遅延時間がフアイバ４中を
伝搬する間に等化されるからである。
実際第５図に示すような位置関係の状態で接続
された場合、偶モードから偶モード、また奇モー
ドから奇モードへのパワーの移行は理論的に零で
ある。したがつて、τLが零となるようにτ2の特
性あるいはフアイバ長L2を選べれは、フアイバ
３とフアイバ４が接続された伝送路のモード分散
を零とすることができる。例えば、Δ＝0.5％、
Ｖ＝2.0として、フアイバ３のＥが0.1、フアイバ
長L1が１Kmの時、フアイバ４のＥが0.01の場合に
はフアイバ長L2を10Kmとすれば、τL＝０とする
ことができる。
された場合、偶モードから偶モード、また奇モー
ドから奇モードへのパワーの移行は理論的に零で
ある。したがつて、τLが零となるようにτ2の特
性あるいはフアイバ長L2を選べれは、フアイバ
３とフアイバ４が接続された伝送路のモード分散
を零とすることができる。例えば、Δ＝0.5％、
Ｖ＝2.0として、フアイバ３のＥが0.1、フアイバ
長L1が１Kmの時、フアイバ４のＥが0.01の場合に
はフアイバ長L2を10Kmとすれば、τL＝０とする
ことができる。
第５図を参照して説明した実施例は最も簡単な
例であるが、同様の原理で第６図に示すようなｎ
本のτi（但しｉは１、２、……ｎ）なる群遅延時
間特性をもち、フアイバ長Liなるフアイバが、各
接続点でフアイバの長軸が互いに直角に接続され
た伝送路においても、モード分散τLが τL＝o 〓i=1 （−１）i-1τiLi＝０ ……(4) 即ち、伝送路全体のモード分散を零とすること
が可能である。
例であるが、同様の原理で第６図に示すようなｎ
本のτi（但しｉは１、２、……ｎ）なる群遅延時
間特性をもち、フアイバ長Liなるフアイバが、各
接続点でフアイバの長軸が互いに直角に接続され
た伝送路においても、モード分散τLが τL＝o 〓i=1 （−１）i-1τiLi＝０ ……(4) 即ち、伝送路全体のモード分散を零とすること
が可能である。
現実には、伝送路を構成するフアイバおよびフ
アイバ長は予め与えられているので、後に述べる
フアイバ軸調整法で、互いの長軸を直角に接続し
ても正確に式(4)のτL＝０の条件を満たすことは
できないが、さらに｜τ′L′｜＝｜τL｜なる特性を
もつた、いわゆるモード分散補償用のダミーフア
イバを伝送路に接続することによつて伝送路全体
のモード分散を正確に相殺し零とすることができ
る。
アイバ長は予め与えられているので、後に述べる
フアイバ軸調整法で、互いの長軸を直角に接続し
ても正確に式(4)のτL＝０の条件を満たすことは
できないが、さらに｜τ′L′｜＝｜τL｜なる特性を
もつた、いわゆるモード分散補償用のダミーフア
イバを伝送路に接続することによつて伝送路全体
のモード分散を正確に相殺し零とすることができ
る。
以上の説明では簡単のため長軸を交互に直交さ
せて接続する場合で示したが、先の実施例に示し
たように群遅延時間差またはフアイバ長のアンバ
ランスが大きい場合には、それぞれの接続点で直
交もしくは平行に接続することを適宜選択して行
うことは当然である。またさらに本発明は接続の
交互性を問わないため、始めに平行に接続をくり
返し、途中で直交した後また平行に接続すること
も可能であるが、この方法は群遅延時間差を零に
する調節がむずかしい。
せて接続する場合で示したが、先の実施例に示し
たように群遅延時間差またはフアイバ長のアンバ
ランスが大きい場合には、それぞれの接続点で直
交もしくは平行に接続することを適宜選択して行
うことは当然である。またさらに本発明は接続の
交互性を問わないため、始めに平行に接続をくり
返し、途中で直交した後また平行に接続すること
も可能であるが、この方法は群遅延時間差を零に
する調節がむずかしい。
なお、第５図を参照して説明した実施例を実施
する場合、接続すべき２本のフアイバのコアの楕
円軸をあらかじめ知つて互いに直交するように接
続すればよい。楕円軸が未知の場合でも簡単に
は、フアイバをつきあわせながら、後方のフアイ
バの端面からの出力パルスを観察し、パルス拡が
りが零または最小となるように一方のフアイバを
回転させた後接続することによつて目的とする伝
送路が構成できる。
する場合、接続すべき２本のフアイバのコアの楕
円軸をあらかじめ知つて互いに直交するように接
続すればよい。楕円軸が未知の場合でも簡単に
は、フアイバをつきあわせながら、後方のフアイ
バの端面からの出力パルスを観察し、パルス拡が
りが零または最小となるように一方のフアイバを
回転させた後接続することによつて目的とする伝
送路が構成できる。
以上説明したように、既に構成された光フアイ
バ伝送路においても伝送路終端に補償用のダミー
フアイバを接続することによつて、既存の伝送路
に存在するモード分散を軽減することが可能であ
るから、比較的簡単に伝送路の伝送帯域を改善で
きるという利点が本発明にはある。また、従来こ
のモード分散は楕円形コアフアイバにおいては避
けられないものであつたが、本発明を採用するこ
とによつてほぼ無限大の伝送帯域をもつ光フアイ
バ伝送路が実現できるという利点が生まれる。
バ伝送路においても伝送路終端に補償用のダミー
フアイバを接続することによつて、既存の伝送路
に存在するモード分散を軽減することが可能であ
るから、比較的簡単に伝送路の伝送帯域を改善で
きるという利点が本発明にはある。また、従来こ
のモード分散は楕円形コアフアイバにおいては避
けられないものであつたが、本発明を採用するこ
とによつてほぼ無限大の伝送帯域をもつ光フアイ
バ伝送路が実現できるという利点が生まれる。
第１図は接続点において回転角θで交わる面を
もつフアイバの説明図、第２図は楕円形コアフア
イバの断面図、第３図イおよびロはそれぞれ
HE11偶および奇モードの各偏波方向を示す説明
図、第４図は楕円形コアフアイバの１Km当りの群
遅延時間差τを規格化周波数Ｖに対して示したグ
ラフ、第５図は本発明の一実施例を説明するため
の図であり、接続点における両フアイバの位置関
係を示す説明図、第６図は本発明の一般的な実施
例を示す説明図、である。 符号説明 １…楕円形のコア、２…真円形のコ
ア、３，４…楕円形コアフアイバ。
もつフアイバの説明図、第２図は楕円形コアフア
イバの断面図、第３図イおよびロはそれぞれ
HE11偶および奇モードの各偏波方向を示す説明
図、第４図は楕円形コアフアイバの１Km当りの群
遅延時間差τを規格化周波数Ｖに対して示したグ
ラフ、第５図は本発明の一実施例を説明するため
の図であり、接続点における両フアイバの位置関
係を示す説明図、第６図は本発明の一般的な実施
例を示す説明図、である。 符号説明 １…楕円形のコア、２…真円形のコ
ア、３，４…楕円形コアフアイバ。
Claims (1)
- １ 群速度の異なる２つの直交する偏波モードを
有する光フアイバを複数本直列に接続してなる光
フアイバ伝送路において、前記複数本の光フアイ
バの各接続面のうち、少なくとも１つの接続面に
おいて、該接続面で接続される２つの光フアイバ
のそれぞれの主軸を直交させて接続することによ
り、モード分散を零とすることを特徴とする光フ
アイバ伝送路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56010826A JPS57125903A (en) | 1981-01-29 | 1981-01-29 | Optical fiber transmission line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56010826A JPS57125903A (en) | 1981-01-29 | 1981-01-29 | Optical fiber transmission line |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57125903A JPS57125903A (en) | 1982-08-05 |
| JPS647361B2 true JPS647361B2 (ja) | 1989-02-08 |
Family
ID=11761160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56010826A Granted JPS57125903A (en) | 1981-01-29 | 1981-01-29 | Optical fiber transmission line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57125903A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2681145A1 (fr) * | 1991-09-06 | 1993-03-12 | Alcatel Cable | Ligne de communication optique a grande distance et son procede de realisation. |
-
1981
- 1981-01-29 JP JP56010826A patent/JPS57125903A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57125903A (en) | 1982-08-05 |
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