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JP2018006474A - Optical fiber communication system - Google Patents

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JP2018006474A
JP2018006474A JP2016129175A JP2016129175A JP2018006474A JP 2018006474 A JP2018006474 A JP 2018006474A JP 2016129175 A JP2016129175 A JP 2016129175A JP 2016129175 A JP2016129175 A JP 2016129175A JP 2018006474 A JP2018006474 A JP 2018006474A
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JP2016129175A
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Japanese (ja)
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小野　浩孝
Hirotaka Ono
浩孝 小野
水野　隆之
Takayuki Mizuno
隆之 水野
宮本　裕
Yutaka Miyamoto
宮本　　裕
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract

【課題】波長多重された複数の信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信を可能とする。【解決手段】複数の信号光を伝搬するマルチコア光ファイバ５２１と、前記マルチコア光ファイバ５２１を伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器５０１とを備えた光ファイバ通信システムであって、前記マルチモード光ファイバ増幅器５０１は、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加光ファイバで前記複数モードの信号光を増幅することを特徴とする光ファイバ通信システム。複数のシングルコア光ファイバで構成され、複数の信号光を伝搬するマルチ光ファイバと、前記マルチ光ファイバを伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器５０１とを備えた。【選択図】図２PROBLEM TO BE SOLVED: To enable communication having a wavelength band of 30 nm or more in the C band in communication using a plurality of wavelength-multiplexed signal lights. SOLUTION: The multi-core optical fiber 521 propagating a plurality of signal lights and a multi-mode optical fiber amplifier 501 for converting and amplifying a plurality of signal lights propagating through the multi-core optical fiber 521 into a plurality of modes of signal light are provided. The optical fiber communication system, wherein the multi-mode optical fiber amplifier 501 amplifies the signal light of the plurality of modes with a multi-mode erbium-added optical fiber to which aluminum is added. A multi-optical fiber composed of a plurality of single-core optical fibers and propagating a plurality of signal lights, and a multi-mode optical fiber amplifier that converts a plurality of signal lights propagating through the multi-optical fiber into a plurality of modes of signal light and amplifies the light. It was equipped with 501. [Selection diagram] Fig. 2

Description

本発明は、光ファイバを伝送媒体とし、光ファイバ増幅器を中継器として使用する通信システムに関する。   The present invention relates to a communication system using an optical fiber as a transmission medium and an optical fiber amplifier as a repeater.

通信サービスの高速化・大容量化に起因する幹線系光ファイバ通信システムで伝送されるトラフィックの爆発的な増大に対して、光ファイバ通信システムの伝送容量を飛躍的に増大する技術の一つとして、１本の光ファイバに複数のコアを有するマルチコア光ファイバを伝送媒体とする、マルチコア光ファイバ伝送技術の研究が近年進められている。マルチコア光ファイバ通信システムでは、マルチコア光ファイバの異なるコアを伝送される信号光をそれぞれ増幅する増幅用光ファイバを用いたマルチコア光ファイバ増幅器が中継器として使用されている（非特許文献１）。   As one of the technologies to dramatically increase the transmission capacity of optical fiber communication systems in response to the explosive increase in traffic transmitted in trunk optical fiber communication systems due to the increase in speed and capacity of communication services In recent years, research on a multi-core optical fiber transmission technique using a multi-core optical fiber having a plurality of cores in one optical fiber as a transmission medium has been advanced. In a multi-core optical fiber communication system, a multi-core optical fiber amplifier using an amplification optical fiber that amplifies signal light transmitted through different cores of the multi-core optical fiber is used as a repeater (Non-Patent Document 1).

このマルチコア光ファイバ増幅器は、希土類イオン（エルビウムイオン）を添加した複数のコアと、二重クラッド構造（内側の第１クラッド、外側の第２クラッド）を有し、第１クラッド材屈折率がコアガラス屈折率より小さく第２クラッド材屈折率より大きいダブルクラッドエルビウム添加ファイバと、高出力マルチモード励起光源１台を用いた、クラッド励起マルチコアエルビウム添加光ファイバ増幅である。   This multi-core optical fiber amplifier has a plurality of cores doped with rare earth ions (erbium ions) and a double clad structure (inner first clad, outer second clad), and the first clad material refractive index is the core. This is a clad pumped multicore erbium doped optical fiber amplification using a double clad erbium doped fiber smaller than the glass refractive index and larger than the second clad material refractive index and one high-power multimode pump light source.

K. Takeshima et al., “51.1-Tbit/s MCF transmission over 2,520 km using cladding pumped 7-core EDFAs,” Proc. OFC2015, paper W3G.1.K. Takeshima et al., “51.1-Tbit / s MCF transmission over 2,520 km using cladding pumped 7-core EDFAs,” Proc. OFC2015, paper W3G.1. Y. Mimura et al., “Batch multicore amplification with cladding-pumped multicore EDF,” Proc. ECOC2012, paper Tu.4.F.1.Y. Mimura et al., “Batch multicore amplification with cladding-pumped multicore EDF,” Proc. ECOC2012, paper Tu.4.F.1. H. Ono et al., “12-core double-clad Er/Yb-doped fiber amplifier employing free-space coupling pump/signal combiner module,” Proc. ECOC2013, paper We4.A.4.H. Ono et al., “12-core double-clad Er / Yb-doped fiber amplifier using free-space coupling pump / signal combiner module,” Proc. ECOC2013, paper We4.A.4.

しかしながら、クラッド励起マルチコアエルビウム添加ファイバ光増幅器は、増幅帯がＬ帯（１５６５〜１６２５ｎｍの波長帯）であり、一般的に利用されるＣ帯（１５３０〜１５６５ｎｍ）での増幅ができていない（非特許文献１および２）。そのため、クラッド励起マルチコアエルビウム添加ファイバ光増幅器を用いたマルチコア光ファイバ光伝送システムでは、非特許文献１に報告されているように、その伝送波長帯はＬ帯が検討対象となっている。   However, the clad pumped multi-core erbium-doped fiber optical amplifier has an amplification band of L band (wavelength band of 1565 to 1625 nm) and is not able to amplify in a commonly used C band (1530 to 1565 nm) (non- Patent Documents 1 and 2). Therefore, in a multi-core optical fiber optical transmission system using a clad pumped multi-core erbium-doped fiber optical amplifier, as reported in Non-Patent Document 1, the transmission wavelength band is an object of examination.

一方で、非特許文献３に報告があるように、エルビウムイオンを添加したコアにイッテリビウムイオンを共添加したマルチコアエルビウム添加光ファイバを増幅媒体としたクラッド励起マルチコアエルビウム添加ファイバ光増幅器では、Ｃ帯信号増幅が実現できている。しかしながら、このクラッド励起マルチコアエルビウム添加ファイバ光増幅器では、Ｃ帯の短波長帯（１５３０〜１５４０ｎｍ）において利得が落ち込み光伝送に十分な増幅帯域（３０ｎｍ）が確保できておらず、イッテリビウム共添加タイプのマルチコアエルビウム添加光ファイバ増幅器を中継器として用いてもＣ帯波長帯を十分活用することは困難である。   On the other hand, as reported in Non-Patent Document 3, a clad-pumped multicore erbium-doped fiber optical amplifier using a multicore erbium-doped optical fiber co-doped with ytterbium ions in a core doped with erbium ions as an amplifying medium Signal amplification can be realized. However, in this clad pumped multi-core erbium doped fiber optical amplifier, the gain drops in the C-band short wavelength band (1530 to 1540 nm), and a sufficient amplification band (30 nm) for optical transmission cannot be secured. Even if a multi-core erbium-doped optical fiber amplifier is used as a repeater, it is difficult to fully utilize the C-band wavelength band.

本発明は上記従来の問題に鑑みなされたものであって、本発明の課題は、複数の波長多重された信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信を可能とすることである。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to enable communication having a wavelength band of 30 nm or more in the C band in communication using a plurality of wavelength-multiplexed signal lights. It is to be.

上記課題を解決する一実施形態に記載された発明は、複数の信号光を伝搬するマルチコア光ファイバと、前記マルチコア光ファイバを伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器とを備えた光ファイバ通信システムであって、前記マルチモード光ファイバ増幅器は、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加光ファイバで前記複数モードの信号光を増幅することを特徴とする光ファイバ通信システムである。   The invention described in an embodiment that solves the above-described problem includes a multi-core optical fiber that propagates a plurality of signal lights, and a plurality of signal lights that propagate through the multi-core optical fibers are converted into a plurality of modes of signal light and amplified. An optical fiber communication system including a multimode optical fiber amplifier, wherein the multimode optical fiber amplifier amplifies the signal light in the plurality of modes with a multimode erbium-doped optical fiber doped with aluminum. An optical fiber communication system.

他の実施形態に記載された発明は、複数のシングルコア光ファイバで構成され、複数の信号光を伝搬するマルチ光ファイバと、前記マルチ光ファイバを伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器とを備えた光ファイバ通信システムであって、前記マルチモード光ファイバ増幅器は、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加光ファイバを増幅用ファイバで前記複数モードの信号光を増幅することを特徴とする光ファイバ通信システムである。   The invention described in another embodiment includes a multi-optical fiber configured by a plurality of single-core optical fibers and propagating a plurality of signal lights, and a plurality of signal lights propagating through the multi-optical fibers as signal lights in a plurality of modes. An optical fiber communication system comprising a multi-mode optical fiber amplifier that converts and amplifies the multi-mode optical fiber amplifier, wherein the multi-mode optical fiber amplifier is a multi-mode erbium-doped optical fiber doped with aluminum. An optical fiber communication system characterized by amplifying signal light.

第１の実施形態の光ファイバ通信システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical fiber communication system of 1st Embodiment. 第１の実施形態マルチモード光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of 1st Embodiment multimode optical fiber amplifier. 第２の実施形態の光ファイバ通信システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical fiber communication system of 2nd Embodiment. 第２の実施形態のマルチモード光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the multimode optical fiber amplifier of 2nd Embodiment. 第２の実施形態のマルチモード光ファイバ増幅器の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of the multimode optical fiber amplifier of 2nd Embodiment. 第３の実施形態の光ファイバ通信システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical fiber communication system of 3rd Embodiment. マルチモード光ファイバ増幅器３０１の構成例を示すブロック図である。2 is a block diagram illustrating a configuration example of a multimode optical fiber amplifier 301. FIG. 第４の実施形態の光ファイバ通信システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical fiber communication system of 4th Embodiment. マルチモード光ファイバ増幅器の利得特性を示す図である。It is a figure which shows the gain characteristic of a multimode optical fiber amplifier. 実施例１の各コアを伝搬する各波長の信号光のＱファクタを示す図である。It is a figure which shows Q factor of the signal light of each wavelength which propagates each core of Example 1. FIG. 実施例２の光ファイバ通信システムの構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical fiber communication system according to a second embodiment. 実施例３の各コアを伝搬する各波長の信号光のＱファクタを示す図である。It is a figure which shows Q factor of the signal light of each wavelength which propagates each core of Example 3.

本発明の光ファイバ通信システムは、アルミニウムを添加したエルビウム添加光ファイバをマルチモードの増幅用ファイバとして用いた、マルチモード光ファイバ増幅器を複数の信号光を伝搬する光ファイバ伝送路の中継器として用いている。マルチモード光ファイバ増幅器は、伝搬モードの異なる複数の光信号を同時に増幅可能な光ファイバ増幅器であって、シングルコアのものを用いることができる。マルチモード光ファイバ増幅器を中継器として用いた光ファイバ通信システムは、（１）マルチコア光ファイバを伝送媒体とし、中継器としてマルチモード光ファイバ増幅器を使用し、マルチモード光ファイバ増幅器の入力端にはモード合波器を、出力端にはモード分波器を備える構成、（２）複数本のシングルコア光ファイバで構成される光ファイバ群であるマルチ光ファイバを伝送媒体とし、中継器としてマルチモード光ファイバ増幅器を使用し、マルチモード光ファイバ増幅器の入力端にはモード合波器を、出力端にはモード分波器を備える構成、（３）マルチ光ファイバまたはマルチコア光ファイバを伝送媒体とし、光クロスコネクト機能や光分岐挿入機能を有する光スイッチ部およびマルチモード光ファイバ増幅器を備えた光ノードを備え、マルチモード光ファイバ増幅器の入力端にはモード合波器を、出力端にはモード分波器を備える構成とすることができる。   The optical fiber communication system of the present invention uses an aluminum-added erbium-doped optical fiber as a multimode amplification fiber, and uses a multimode optical fiber amplifier as a repeater for an optical fiber transmission line that propagates a plurality of signal lights. ing. The multimode optical fiber amplifier is an optical fiber amplifier capable of simultaneously amplifying a plurality of optical signals having different propagation modes, and a single-core optical fiber amplifier can be used. An optical fiber communication system using a multimode optical fiber amplifier as a repeater (1) uses a multicore optical fiber as a transmission medium, a multimode optical fiber amplifier as a repeater, and the multimode optical fiber amplifier has an input terminal at the input end. A configuration that includes a mode multiplexer and a mode splitter at the output end. (2) A multimode optical fiber that is a group of optical fibers composed of a plurality of single-core optical fibers is used as a transmission medium, and a multimode is used as a repeater. An optical fiber amplifier is used, a mode multiplexer is provided at the input end of the multimode optical fiber amplifier, and a mode demultiplexer is provided at the output end. (3) A multi-optical fiber or multi-core optical fiber is used as a transmission medium. Optical switch with optical switch unit and multimode optical fiber amplifier with optical cross-connect function and optical add / drop function The provided, the mode multiplexer is connected to the input end of the multimode optical fiber amplifier, the output terminal may be configured to include a mode splitter.

さらに、光ファイバ通信システムは、受信した信号をＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）による信号処理を行うための電子回路を備える構成とすることができる。マルチ光ファイバの一部のファイバ、またはマルチコア光ファイバの一部のコアは、同一の信号を伝送してもよいし、マルチ光ファイバの各ファイバ、またはマルチコア光ファイバの各コアは、それぞれ異なる信号を伝送してもよい。   Furthermore, the optical fiber communication system can be configured to include an electronic circuit for performing signal processing of received signals by MIMO (Multi-Input Multi-Output). Some fibers of a multi-optical fiber, or some cores of a multi-core optical fiber may transmit the same signal, and each fiber of a multi-optical fiber or each core of a multi-core optical fiber has a different signal. May be transmitted.

光ファイバ通信システムの具体的な構成について、以下に詳細に説明する。なお、図中、同一の符号は同一の構成を示し、その説明は省略する。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態の光ファイバ通信システムについて説明する。図１は第１の実施形態の光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。光ファイバ通信システムは、図１に示すように、マルチモード光ファイバ増幅器１０１（１０１−１、１０１−２）と、マルチコア光ファイバを媒体とする伝送路１０２（１０２−１〜１０２−３）と、信号光を送信する送信機１０３（１０３−１〜１０３−Ｎ）と、信号光を受信する受信機１０４（１０４−１〜１０４−Ｎ）と、シングルコア光ファイバとマルチコア光ファイバとの間でモード変換をするファンイン１１１およびファンアウト１１２と、シングルコア光ファイバ１２１、１２２とを備えて構成される。光ファイバ通信システムは、さらにデジタル信号処理機１３０を備えていてもよい。 A specific configuration of the optical fiber communication system will be described in detail below. In the drawings, the same reference numerals denote the same components, and descriptions thereof are omitted.
(First embodiment)
First, the optical fiber communication system according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical fiber communication system of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the optical fiber communication system includes a multimode optical fiber amplifier 101 (101-1, 101-2) and a transmission path 102 (102-1 to 102-3) using a multicore optical fiber as a medium. Between the transmitter 103 (103-1 to 103-N) for transmitting the signal light, the receiver 104 (104-1 to 104-N) for receiving the signal light, and the single core optical fiber and the multicore optical fiber. The fan-in 111 and the fan-out 112 that perform mode conversion in the above, and single-core optical fibers 121 and 122 are configured. The optical fiber communication system may further include a digital signal processor 130.

マルチコア光ファイバ１０２−１〜１０２−３のコア数は全てＮであり、全てのコアはシングルモードである。ファンイン１１１およびファンアウト１１２は、マルチコア光ファイバ１０２の各コアを異なるシングルコア光ファイバ１２１、１２２と接続する。すなわちファンイン１１１およびファンアウト１１２は、マルチコア光ファイバの各コアを伝搬する光を異なるシングルコア光ファイバのコアへ結合する。送信機１０３−１〜１０３−Ｎは、それぞれ波長多重された信号光を送信する送信機である。受信機１０４−１〜１０４−Ｎは、それぞれが、波長多重された信号光（Ｎ個のＭ波・波長多重信号）を波長毎に分波する分波器と、分波器の後にＤＱＰＳＫ信号を復調する光回路と、光回路の後に信号光を電気信号に変換する光電変換器とを備えている。デジタル信号処理機１３０はデジタルアナログ変換手段を備え、さらに、受信機１０４−１〜１０４−Ｎから送られる電気信号に対してＭＩＭＯ処理を行う信号処理回路を備える。   The number of cores of the multi-core optical fibers 102-1 to 102-3 is all N, and all the cores are single mode. The fan-in 111 and the fan-out 112 connect each core of the multi-core optical fiber 102 with different single-core optical fibers 121 and 122. That is, the fan-in 111 and the fan-out 112 couple light propagating through each core of the multi-core optical fiber to different single-core optical fibers. Transmitters 103-1 to 103-N are transmitters that transmit wavelength-multiplexed signal light. Each of the receivers 104-1 to 104-N includes a demultiplexer that demultiplexes wavelength-multiplexed signal light (N M waves and wavelength multiplexed signals) for each wavelength, and a DQPSK signal after the demultiplexer. And a photoelectric converter that converts the signal light into an electric signal after the optical circuit. The digital signal processor 130 includes digital-analog conversion means, and further includes a signal processing circuit that performs MIMO processing on the electrical signals sent from the receivers 104-1 to 104-N.

図２はマルチモード光ファイバ増幅器１０１の構成を示すブロック図である。マルチモード光ファイバ増幅器１０１は、増幅用ファイバであるマルチモードエルビウム添加ファイバ５０１と、マルチモードエルビウム添加ファイバへの励起光を発生する励起光源５０２と、励起光と信号光を合波または分波する合分波器５０３と、光アイソレータ５０４と、エルビウム添加ファイバにおいて得られる利得の波長依存性およびモード間の利得差を補正する利得等化器５０５と、マルチコア光ファイバ（５２１−１）のＮ個のコア（全てシングルモード）を伝搬するＮ個の信号光をコア毎にそれぞれ異なるＮ個のモードへ変換して、マルチモード光ファイバ（５２２−１、伝搬モード数Ｎ）へ結合させるモード合波器５１１と、マルチモード光ファイバ（５２２−２）のＮモードの伝搬光をモード毎にそれぞれＮ個のシングルモードの信号光へ変換して、マルチコア光ファイバ（５２１−２）の各コアへ結合させるモード分波器５１２と、シングルコアのシングルモード光ファイバ５２３とを備えて構成される。なお、図２において記号を付していない各ブロックを結ぶ線は、全てマルチモード光ファイバ５２２と同じ光ファイバである。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the multimode optical fiber amplifier 101. The multimode optical fiber amplifier 101 combines or demultiplexes the multimode erbium-doped fiber 501 that is an amplification fiber, the pumping light source 502 that generates pumping light to the multimode erbium-doped fiber, and the pumping light and the signal light. A multiplexer / demultiplexer 503, an optical isolator 504, a gain equalizer 505 for correcting the wavelength dependence of gain obtained in an erbium-doped fiber and a gain difference between modes, and N multi-core optical fibers (521-1) Mode multiplexing that converts N signal lights propagating through the core (all single mode) into N different modes for each core and couples them to a multimode optical fiber (522-1, number of propagation modes N) 511 and the N mode propagation light of the multimode optical fiber (522-2) for each mode. It is converted to the mode of the signal light, and includes a mode splitter 512 for coupling to each core of the multi-core optical fiber (521-2), and a single-mode optical fiber 523 of the single-core. In FIG. 2, the lines connecting the blocks not marked with symbols are all the same optical fibers as the multimode optical fiber 522.

モード合波器５１１は、マルチコア光ファイバ（５２１−１）の複数のコアを伝搬する基本モード光の信号光を、基本モードを含む高次モード光へ変換し、合波するマルチモード光ファイバ（５２２−１、伝搬モード数Ｎ）へ結合させる。モード分波器５１２は、マルチモード光ファイバ（５２２−２、伝搬モード数Ｎ）を伝搬するマルチモードの信号光を、マルチコア光ファイバ（５２１−２）の複数のコアそれぞれを伝搬する基本モード光の信号光に変換して、マルチコア光ファイバ（５２１−２）の複数のコアに結合させる。   The mode multiplexer 511 converts the signal light of the fundamental mode light propagating through the plurality of cores of the multi-core optical fiber (521-1) into a higher-order mode light including the fundamental mode, and multiplexes the multimode optical fiber ( 522-1, propagation mode number N). The mode demultiplexer 512 transmits the multimode signal light propagating through the multimode optical fiber (522-2, the number of propagation modes N), and the fundamental mode light propagating through the plurality of cores of the multicore optical fiber (521-2). And is coupled to a plurality of cores of the multi-core optical fiber (521-2).

エルビウム添加ファイバ５０１はＮモードの信号光を伝搬増幅させることができ、合波器５０３および光アイソレータ５０４はＮモードの信号光を透過させることができる。したがって、図２に示すマルチモード光ファイバ増幅器はＮモードの信号光を増幅することが可能である。ここで、エルビウム添加ファイバ５０１は、アルミニウムが添加されたものを用いている。これにより、エルビウムの発光波長帯を広げることができる。   The erbium-doped fiber 501 can propagate and amplify N-mode signal light, and the multiplexer 503 and the optical isolator 504 can transmit N-mode signal light. Therefore, the multimode optical fiber amplifier shown in FIG. 2 can amplify N-mode signal light. Here, the erbium-doped fiber 501 is made of aluminum. Thereby, the emission wavelength band of erbium can be expanded.

また、合波器５０３は励起光源５０２が発生するシングルモードの励起光を高次モードの励起光へ変換するモード変換の機能も備える。高次モードの励起光と利得等化器５０５によりモード間の利得差を小さく（典型的には１ｄＢ以下）抑制することができる。   The multiplexer 503 also has a mode conversion function of converting single-mode pumping light generated by the pumping light source 502 into higher-order pumping light. The gain difference between the modes can be reduced (typically 1 dB or less) by the higher-order mode pumping light and the gain equalizer 505.

送信機１０３から受信機１０４への通信について、図１および図２を参照して説明する。まず、送信機１０３−１〜１０３−ＮはそれぞれＭ波の波長多重信号光を発生させ、それぞれのＭ波・波長多重信号はシングルコア光ファイバ（シングルモード）１２１−１〜１２１−Ｎを伝搬する。シングルコア光ファイバ１２１−１〜１２１−Ｎを伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号は、ファンイン１１１によりそれぞれマルチコア光ファイバ１０２−１の異なるコアへ入力され、マルチコア光ファイバ１０２−１を伝搬する。   Communication from the transmitter 103 to the receiver 104 will be described with reference to FIGS. First, each of the transmitters 103-1 to 103-N generates M-wavelength wavelength multiplexed signal light, and each M-wave / wavelength multiplexed signal propagates through a single-core optical fiber (single mode) 121-1 to 121-N. To do. The N M-wave / wavelength multiplexed signals propagated through the single-core optical fibers 121-1 to 121 -N are respectively input to different cores of the multi-core optical fiber 102-1 by the fan-in 111. Propagate.

マルチコア光ファイバ１０２−１のＮ個のコアを伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号は、マルチモード光ファイバ増幅器１０１−１の入力端に配置されたモード合波器５１１(図２)によりＮモードのＭ波・波長多重信号に変換され、マルチモードエルビウム添加ファイバ５０１により増幅された後、モード分波器５１２（図２）によりＮ個のＭ波・波長多重信号に変換され、マルチコア光ファイバ１０２−２を伝搬する。ここでマルチモード光ファイバ増幅器１０１のマルチモードエルビウム添加ファイバ５０１にはアルミニウムが添加されているので、エルビウムの発光波長帯を広げることができる。   The N M-wave / wavelength multiplexed signals propagated through the N cores of the multi-core optical fiber 102-1 are transmitted by a mode multiplexer 511 (FIG. 2) disposed at the input end of the multi-mode optical fiber amplifier 101-1. After being converted into an N-mode M-wave / wavelength multiplexed signal and amplified by a multi-mode erbium-doped fiber 501, it is converted into N M-wave / wavelength multiplexed signals by a mode demultiplexer 512 (FIG. 2). Propagates the fiber 102-2. Here, since aluminum is added to the multimode erbium-doped fiber 501 of the multimode optical fiber amplifier 101, the emission wavelength band of erbium can be widened.

マルチモード光ファイバ増幅器１０１−２においてもマルチモード光ファイバ増幅器１０１−１と同様に信号光は増幅された後、マルチコア光ファイバ１０２−３を伝搬する。ファンアウト１１２において、マルチコア光ファイバ１０２−３のＮ個のコアを伝搬したＭ波・波長多重信号光はそれぞれ異なるシングルコア光ファイバ１２２−１〜１２２−Ｎへ分波され、シングルコア光ファイバ１２２−１〜１２２−ＮではそれぞれがＭ波・波長多重信号光を伝搬したのち、それぞれ異なる受信機１０４−１〜１０４−Ｎへ入力され電気信号へ変換され、デジタル信号処理機１３０へ電気信号として入力される。デジタル信号処理機１３０ではＭＩＭＯ処理により、各マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合の影響を取り除いて最終的に信号を受信する。   Also in the multimode optical fiber amplifier 101-2, the signal light is amplified and propagates through the multicore optical fiber 102-3 in the same manner as the multimode optical fiber amplifier 101-1. In the fan-out 112, the M wave / wavelength multiplexed signal light propagated through the N cores of the multi-core optical fiber 102-3 is demultiplexed into different single-core optical fibers 122-1 to 122-N, and the single-core optical fiber 122 is separated. In each of -1 to 122-N, after M-wave / wavelength multiplexed signal light is propagated, the signals are input to different receivers 104-1 to 104-N and converted into electrical signals, which are then sent to the digital signal processor 130 as electrical signals. Entered. The digital signal processor 130 removes the influence of inter-mode coupling in each multimode optical fiber amplifier by MIMO processing and finally receives a signal.

本実施形態の光ファイバ通信システムによれば、マルチコア光ファイバを伝送媒体とし、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いているので、複数の波長多重された信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信が可能となる。   According to the optical fiber communication system of the present embodiment, a multi-core optical fiber is used as a transmission medium and a multi-mode erbium-doped fiber doped with aluminum is used as an amplification medium. Therefore, communication using a plurality of wavelength-multiplexed signal lights , Communication having a wavelength band of 30 nm or more in the C band becomes possible.

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の光ファイバ通信システムについて説明する。この実施形態の光ファイバ通信システムは、第１の実施形態のマルチコア光ファイバの構成に、光クロスコネクトにかかる構成を追加した構成である。図３は第２の実施形態の光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の光ファイバ通信システムは、図３に示すように、マルチコア光ファイバを媒体とする伝送路２０２と、信号光を送信する２Ｎ個の送信機２０３（２０３−１−１〜２０３−１−Ｎ、２０３−２−１〜２０３−２−Ｎ）と、２Ｎ個の信号光を受信する受信機２０４（２０４−１−１〜２０４−１−Ｎ、２０４−２−１〜２０４−２−Ｎ）と、シングルコア光ファイバとマルチコア光ファイバとの間でモード変換をする各２つのファンイン２１１およびファンアウト２１２と、２Ｎ本のシングルコア光ファイバ２２１、２２２と、１つの光ノード２５１とを備えて構成される。光ノード２５１は、複数のマルチモード光ファイバ増幅器２０１と、これらの複数のマルチモード光ファイバ増幅器２０１（２０１−１−１、２０１−２−１、２０１−１−２、２０１−２−２）を接続し、光スイッチを行なうノード機能（光クロスコネクト機能）を実現する光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５とを備えている。光ファイバ通信システムはさらに、デジタル信号処理機２３０を備えていてもよい。 (Second Embodiment)
Next, an optical fiber communication system according to a second embodiment will be described. The optical fiber communication system of this embodiment has a configuration in which the configuration related to the optical cross-connect is added to the configuration of the multi-core optical fiber of the first embodiment. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the optical fiber communication system of the second embodiment. As shown in FIG. 3, the optical fiber communication system of this embodiment includes a transmission path 202 using a multi-core optical fiber as a medium, and 2N transmitters 203 (203-1-1-1 to 203-1 for transmitting signal light. -N, 203-2-1 to 203-2-N) and receivers 204 (204-1-1-1 to 204-1-N, 204-2-1 to 204-2) that receive 2N signal lights. -N), two fan-in 211 and fan-out 212 for mode conversion between a single-core optical fiber and a multi-core optical fiber, 2N single-core optical fibers 221 and 222, and one optical node 251 And is configured. The optical node 251 includes a plurality of multimode optical fiber amplifiers 201 and a plurality of these multimode optical fiber amplifiers 201 (201-1-1, 202-1, 201-1-2, 201-2-2). And an optical cross-connect / optical add / drop multiplexer 205 that realizes a node function (optical cross-connect function) for performing an optical switch. The optical fiber communication system may further include a digital signal processor 230.

マルチコア光ファイバ２０２−１−１、２０２−１−２、２０２−２−１、２０２−２−２のコア数は全てＮであり、全てのコアはシングルモードである。ファンイン２１１およびファンアウト２１２は、マルチコア光ファイバ２０２−１−１、２０２−１−２、２０２−２−１、２０２−２−２の各コアを異なるシングルコア光ファイバ２２１、２２２と接続する。すなわち、ファンイン２１１およびファンアウト２１２は、マルチコア光ファイバ２０２−１−１、２０２−１−２、２０２−２−１、２０２−２−２の各コアを伝搬する光を異なるシングルコア光ファイバ２２１、２２２のコアへ結合する。   The number of cores of the multi-core optical fibers 202-1-1, 202-1-2, 202-2-1, 202-2-2 is all N, and all the cores are single mode. The fan-in 211 and the fan-out 212 connect the cores of the multi-core optical fibers 202-1-1, 202-1-2, 202-2-1, and 202-2-2 with different single-core optical fibers 221 and 222. . That is, the fan-in 211 and the fan-out 212 are different single-core optical fibers that transmit light propagating through the cores of the multi-core optical fibers 202-1-1, 202-1-2, 202-2-1, and 202-2-2. 221 to 222 cores.

送信機２０３−１−１〜２０３−１−Ｎおよび２０３−２−１〜２０３−２−Ｎは、それぞれ波長多重された信号光を送信する送信機である。受信機２０４−１−１〜２０４−１−Ｎおよび２０４−２−１〜２０４−２−Ｎは、それぞれが、波長多重された信号光を波長毎に分波する分波器と、分波器の後にＤＱＰＳＫ信号を復調する光回路と、光回路の後に信号光を電気信号に変換する光電変換器を備える。デジタル信号処理機２３０−１および２３０−２はデジタルアナログ変換手段を備え、それぞれ受信機２０４−１−１〜２０４−１−Ｎおよび２０４−２−１〜２０４−２−Ｎから送られる電気信号に対してＭＩＭＯ処理を行う信号処理回路を備える。   Transmitters 203-1-1-1 to 203-1-N and 203-2-1 to 203-2-N are transmitters that transmit wavelength-multiplexed signal light, respectively. The receivers 204-1-1 to 204-1 -N and 204-2-1 to 204-2 -N each include a demultiplexer that demultiplexes wavelength-multiplexed signal light for each wavelength, and demultiplexing An optical circuit for demodulating the DQPSK signal after the optical circuit, and a photoelectric converter for converting the signal light into an electrical signal after the optical circuit. The digital signal processors 230-1 and 230-2 are provided with digital-to-analog conversion means, and electrical signals sent from the receivers 204-1-1-1 to 204-1-N and 204-2-1 to 204-2-N, respectively. Is provided with a signal processing circuit for performing MIMO processing.

図４は図３のマルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１、２０１−２−１の構成を示すブロック図であり、図５は図３のマルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−２、２０１−２−２の構成を示すブロック図である。マルチモード光ファイバ増幅器２０１は、図２に示すマルチモード光ファイバ増幅器と同様に、Ｎモードの信号光を増幅するが、さらに、図４に示すように、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１および２０１−２−１は出力端にファンアウト１１２を備え、図５に示すように、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−２および２０１−２−２は入力端にファンイン１１１を備えている。本実施形態のマルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１、２０１−２−１、２０１−１−２、２０１−２−２で用いられているエルビウム添加ファイバ５０１も、アルミニウムが添加されたものを用いている。   4 is a block diagram showing the configuration of the multimode optical fiber amplifiers 201-1-1 and 201-2-1 in FIG. 3. FIG. 5 is a block diagram showing the multimode optical fiber amplifiers 201-1-2 and 201-in FIG. It is a block diagram which shows the structure of 2-2. The multimode optical fiber amplifier 201 amplifies the N-mode signal light in the same manner as the multimode optical fiber amplifier shown in FIG. 2, and further, as shown in FIG. 4, the multimode optical fiber amplifier 201-1-1. And 201-2-1 have a fan-out 112 at the output end, and as shown in FIG. 5, the multimode optical fiber amplifiers 201-1-2 and 201-2-2 have a fan-in 111 at the input end. . The erbium-doped fiber 501 used in the multimode optical fiber amplifiers 201-1-1, 201-2, 201-1-2, and 201-2-2 of the present embodiment is also made of aluminum. Used.

送信機２０３から受信機２０４への通信は以下の説明のようになされる。送信機２０３−１−１〜２０３−１−ＮがそれぞれＭ波の波長多重信号光を発生させると、それぞれのＭ波・波長多重信号はシングルコア光ファイバ（シングルモード）２２１−１〜２２１−Ｎを伝搬する。シングルコア光ファイバ２２１−１〜２２１−Ｎを伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号はファンイン２１１−１によりそれぞれマルチコア光ファイバ２０２−１−１の異なるコアへ入力され、マルチコア光ファイバ２０２−１−１を伝搬する。マルチコア光ファイバ２０２−１−１のＮ個のコアを伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号は、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１で増幅された後、光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５に入力される。送信機２０３−２−１〜２０３−２−Ｎから送信されるＭ波の波長多重信号光も同様の過程を経て光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５に入力される。   Communication from the transmitter 203 to the receiver 204 is performed as described below. When the transmitters 203-1-1 to 203-1 -N generate M-wavelength wavelength multiplexed signal light, the respective M-wave and wavelength multiplexed signals are single-core optical fibers (single mode) 221-1 to 221- Propagate N. N M-wave / wavelength multiplexed signals propagated through the single-core optical fibers 221-1 to 221-N are input to different cores of the multi-core optical fiber 202-1-1 by the fan-in 211-1, respectively. -1-1 is propagated. The N M-wave / wavelength multiplexed signals propagated through the N cores of the multi-core optical fiber 202-1-1 are amplified by the multi-mode optical fiber amplifier 201-1-1, and then optical cross-connect / optical add / drop Input to the device 205. M-wavelength wavelength multiplexed signal light transmitted from the transmitters 203-2-1 to 203-2 -N is also input to the optical cross-connect / optical add / drop multiplexer 205 through the same process.

光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５には、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１の出力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）と、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−２−１の出力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）と、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−２の入力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）と、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−２−２の入力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）とが接続され、クロスコネクトできる。また、図示はしていないが、光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５は光スイッチを備えており、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−１の出力およびマルチモード光ファイバ増幅器２０１−２−１の出力の任意の光ファイバから任意の波長の信号光を分岐したり、マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−２の入力およびマルチモード光ファイバ増幅器２０１−２−２の入力の任意の光ファイバへ任意の波長の信号光を挿入したりすることができる。   In the optical cross-connect / optical add / drop multiplexer 205, the output of the multimode optical fiber amplifier 201-1-1 (N single-core optical fibers) and the output of the multimode optical fiber amplifier 201-2-1 (N Single-core optical fiber), input of multi-mode optical fiber amplifier 201-1-2 (N single-core optical fibers), and input of multi-mode optical fiber amplifier 201-2-2 (N single-core optical fibers). Fiber) and can be cross-connected. Although not shown, the optical cross-connect / optical add / drop multiplexer 205 includes an optical switch, and outputs the multi-mode optical fiber amplifier 201-1-1 and the multi-mode optical fiber amplifier 201-2-1. A signal light of an arbitrary wavelength is branched from an arbitrary optical fiber at the output, or an arbitrary optical fiber at the input of the multimode optical fiber amplifier 201-1-2 and the input of the multimode optical fiber amplifier 201-2-2 is arbitrary. It is possible to insert signal light having a wavelength of.

マルチモード光ファイバ増幅器２０１−１−２で増幅された信号光はマルチコア光ファイバ２０２−１−２を伝搬する。ファンアウト２１２−１において、マルチコア光ファイバ２０２−１−２のＮ個のコアを伝搬したＮ個のＭ波長多重信号光はそれぞれ異なるシングルコア光ファイバ２２２−１−１〜２２２−１−Ｎへ分波され、シングルコア光ファイバ２２２−１−１〜２２２−１−ＮではそれぞれがＭ波長多重信号光を伝搬したのち、それぞれ異なる受信機２０４−１−１〜２０４−１−Ｎへ入力され電気信号へ変換され、デジタル信号処理機２３０−１へ電気信号として入力する。デジタル信号処理機２３０−１ではＭＩＭＯ処理により、各マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合の影響を取り除いて最終的に信号を受信する。マルチモード光ファイバ増幅器２０１−２−２で増幅された信号光も同様の過程を経て受信される。   The signal light amplified by the multimode optical fiber amplifier 201-1-2 propagates through the multicore optical fiber 202-1-2. In the fan-out 212-1, the N M-wavelength multiplexed signal lights that have propagated through the N cores of the multi-core optical fiber 202-1-2 are sent to different single-core optical fibers 222-1-1-1 to 222-1-N, respectively. Each of the single-core optical fibers 222-1-1-1 to 222-1-N propagates M-wavelength multiplexed signal light and then is input to different receivers 204-1-1 to 204-1-N. It is converted into an electric signal and input as an electric signal to the digital signal processor 230-1. In the digital signal processor 230-1, the influence of inter-mode coupling in each multimode optical fiber amplifier is removed by MIMO processing to finally receive a signal. The signal light amplified by the multimode optical fiber amplifier 201-2-2 is also received through the same process.

本実施形態の光ファイバ通信システムによれば、マルチコア光ファイバを伝送媒体とし、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いており、増幅媒体が光クロスコネクト接続されているので、複数の波長多重された信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信において光クロスコネクト機能も利用可能となる。   According to the optical fiber communication system of the present embodiment, a multi-core optical fiber is used as a transmission medium, a multimode erbium-doped fiber doped with aluminum is used as an amplification medium, and the amplification medium is optically cross-connected. In communication using wavelength-multiplexed signal light, the optical cross-connect function can also be used in communication having a wavelength band of 30 nm or more in the C band.

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態の光ファイバ通信システムについて説明する。図６は、第３の実施形態の光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の光ファイバ通信システムは、図６に示すように、マルチモード光ファイバ増幅器３０１と、シングルモード光ファイバ（シングルコア）を媒体とする伝送路３０２と信号光を送信する送信機３０３と、信号光を受信する受信機３０４とを備えて構成されている。伝送路３０２−１−＊〜３０２−Ｎ−＊（＊＝１，２，３）をひとまとめにしてマルチ光ファイバと呼ぶ。光ファイバ通信システムはさらに、デジタル信号処理機３３０を備えていてもよい。 (Third embodiment)
Next, an optical fiber communication system according to a third embodiment will be described. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an optical fiber communication system according to the third embodiment. As shown in FIG. 6, the optical fiber communication system of this embodiment includes a multimode optical fiber amplifier 301, a transmission path 302 using a single mode optical fiber (single core) as a medium, and a transmitter 303 that transmits signal light. And a receiver 304 for receiving signal light. The transmission paths 302-1- * to 302-N- * (* = 1, 2, 3) are collectively referred to as a multi-optical fiber. The optical fiber communication system may further include a digital signal processor 330.

送信機３０３−１〜３０３−Ｎは、それぞれ波長多重された信号光を送信する送信機である。受信機３０４−１〜３０４−Ｎは、それぞれが、波長多重された信号光を波長毎に分波する分波器と、分波器の後にＤＱＰＳＫ信号を復調する光回路と、光回路の後に信号光を電気信号に変換する光電変換器を備える。デジタル信号処理機３３０はデジタルアナログ変換を備え、受信機３０４−１〜３０４−Ｎから送られる電気信号に対してＭＩＭＯ処理を行う信号処理回路を備える。   The transmitters 303-1 to 303-N are transmitters that transmit signal light that is wavelength-multiplexed. Each of the receivers 304-1 to 304-N includes a demultiplexer that demultiplexes the wavelength-multiplexed signal light for each wavelength, an optical circuit that demodulates the DQPSK signal after the demultiplexer, and an optical circuit. A photoelectric converter that converts signal light into an electrical signal is provided. The digital signal processor 330 includes digital / analog conversion, and includes a signal processing circuit that performs MIMO processing on the electrical signals sent from the receivers 304-1 to 304-N.

図７はマルチモード光ファイバ増幅器３０１の構成を示すブロック図である。マルチモード光ファイバ増幅器３０１は、図７に示すように、増幅用ファイバであるマルチモードエルビウム添加ファイバ６０１と、マルチモードエルビウム添加ファイバ６０１への励起光を発生する励起光源６０２と、励起光と信号光を合波または分波する合分波器６０３と、光アイソレータ６０４と、エルビウム添加ファイバにおいて得られる利得の波長依存性およびモード間の利得差を補正する利得等化器６０５と、マルチ光ファイバ（３０２−１−１〜３０２−Ｎ−１）を伝搬するＮ個の信号光をファイバ毎にそれぞれ異なるＮ個のモードへ変換して、マルチモード光ファイバ（６２２−１、伝搬モード数Ｎ）へ結合させるモード合波器６１１と、マルチモード光ファイバ（６２２−２）のＮモードの伝搬光をモード毎にそれぞれＮ個のシングルモードの信号光へ変換して、マルチ光ファイバ（３０２−１−２〜３０２−Ｎ−２）へ結合させるモード分波器６１２と、シングルコアのシングルモード光ファイバ６２３とを備えて構成される。図７において記号を付していない各ブロックを結ぶ線は、全てマルチモード光ファイバ６２２と同じ光ファイバである。   FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the multimode optical fiber amplifier 301. As shown in FIG. 7, the multimode optical fiber amplifier 301 includes a multimode erbium-doped fiber 601 that is an amplification fiber, a pumping light source 602 that generates pumping light to the multimode erbium-doped fiber 601, pumping light, and a signal A multiplexer / demultiplexer 603 for multiplexing or demultiplexing light; an optical isolator 604; a gain equalizer 605 for correcting a wavelength dependence of gain obtained in an erbium-doped fiber and a gain difference between modes; a multi-optical fiber; N signal lights propagating through (302-1-1-1 to 302-N-1) are converted into different N modes for each fiber, and a multi-mode optical fiber (622-1, propagation mode number N) is converted. A mode multiplexer 611 coupled to the multimode optical fiber (622-2) and N mode propagation light for each mode. A mode demultiplexer 612 that converts the signal light into single-mode signal light and couples it to multi-optical fibers (302-1-2 to 302-N-2), and a single-core single-mode optical fiber 623. Is done. In FIG. 7, all the lines connecting the blocks without symbols are the same optical fibers as the multimode optical fiber 622.

モード合波器６１１は、マルチ光ファイバ（３０２−１−１〜３０２−Ｎ−１）の複数のファイバを伝搬する基本モード光の信号光を、基本モードを含む高次モード光へ変換し合波するマルチモード光ファイバ（６２２−１、伝搬モード数Ｎ）へ結合させる。モード分波器６１２は、マルチモード光ファイバ（６２２−２、伝搬モード数Ｎ）を伝搬するマルチモードの信号光を、マルチ光ファイバ（３０２−１−２〜３０２−Ｎ−２）の複数のファイバそれぞれを伝搬する基本モード光の信号光に変換して結合させる。   The mode multiplexer 611 converts the signal light of the fundamental mode light propagating through the multiple optical fibers (302-1-1-1 to 302-N-1) into higher-order mode light including the fundamental mode. It is coupled to a waved multimode optical fiber (622-1, propagation mode number N). The mode demultiplexer 612 transmits multimode signal light propagating through the multimode optical fiber (622-2, the number of propagation modes N) to a plurality of optical fibers (302-1-2 to 302-N-2). It is converted into fundamental mode signal light propagating through each fiber and coupled.

エルビウム添加ファイバ６０１はＮモードの信号光を伝搬増幅させることができ、合波器６０３および光アイソレータ６０４はＮモードの信号光を透過させることができる。したがって、図７に示すマルチモード光ファイバ増幅器はＮモードの信号光を増幅することが可能である。本実施形態のエルビウム添加ファイバ６０１も、アルミニウムが添加されたものを用いている。   The erbium-doped fiber 601 can propagate and amplify N-mode signal light, and the multiplexer 603 and the optical isolator 604 can transmit N-mode signal light. Therefore, the multimode optical fiber amplifier shown in FIG. 7 can amplify N-mode signal light. The erbium-doped fiber 601 of this embodiment is also a fiber doped with aluminum.

また、合波器６０３は励起光源６０２が発生するシングルモードの励起光を高次モードの励起光へ変換するモード変換の機能も備える。高次モードの励起光と利得等化器６０５によりモード間の利得差を小さく（典型的には１ｄＢ以下）に抑制することができる。   The multiplexer 603 also has a mode conversion function for converting single-mode pumping light generated by the pumping light source 602 into higher-order mode pumping light. The gain difference between the modes can be suppressed to a small value (typically 1 dB or less) by the high-order mode pumping light and the gain equalizer 605.

送信機３０３から受信機３０４への通信は以下の説明のようになされる。送信機３０３−１〜３０３−ＮはそれぞれＭ波の波長多重信号を発生させ、それぞれのＭ波・波長多重信号はマルチ光ファイバ３０２−１−１〜３０２−Ｎ−１の異なる光ファイバを伝搬する。マルチ光ファイバ３０２−１−１〜３０２−Ｎ−１のＮ本のファイバを伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号は、マルチモード光ファイバ増幅器３０１−１の入力端に配置されたモード合波器６１１によりＮモードのＭ波・波長多重信号に変換され、マルチモードエルビウム添加ファイバ６０１により増幅された後、モード分波器６１２によりＮ個のＭ波・波長多重信号に変換され、マルチ光ファイバ３０２−１−２〜３０２−Ｎ−２を伝搬する。マルチモード光ファイバ増幅器３０１−２においてもマルチモード光ファイバ増幅器３０１−１と同様に信号光は増幅された後、マルチ光ファイバ３０２−１−３〜３０２−Ｎ−３を伝搬した後、それぞれ異なる受信機３０４−１〜３０４−Ｎへ入力され電気信号へ変換され、デジタル信号処理機３３０へ電気信号として入力する。デジタル信号処理機３３０ではＭＩＭＯ処理により、各マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合の影響を取り除いて最終的に信号を受信する。   Communication from the transmitter 303 to the receiver 304 is performed as described below. Each of the transmitters 303-1 to 303-N generates M-wavelength wavelength multiplexed signals, and each of the M-wavelength and wavelength-multiplexed signals propagates through different optical fibers of the multi-optical fibers 302-1-1 to 302-N-1. To do. The N M-wave / wavelength multiplexed signals propagated through the N fibers of the multi-optical fibers 302-1-1 to 302 -N- 1 are the mode matching signals arranged at the input end of the multi-mode optical fiber amplifier 301-1. After being converted into an N-mode M-wave / wavelength multiplexed signal by the wave separator 611, amplified by the multi-mode erbium-doped fiber 601, it is converted into N M-wave / wavelength multiplexed signals by the mode splitter 612, It propagates through the fibers 302-1-2 to 302-N-2. In the multimode optical fiber amplifier 301-2, similarly to the multimode optical fiber amplifier 301-1, the signal light is amplified and then propagated through the multi optical fibers 302-1-3 to 302 -N- 3, respectively. The signals are input to the receivers 304-1 to 304-N, converted into electric signals, and input to the digital signal processor 330 as electric signals. The digital signal processor 330 removes the influence of inter-mode coupling in each multimode optical fiber amplifier by MIMO processing and finally receives a signal.

本実施形態の光ファイバ通信システムによれば、マルチ光ファイバを伝送媒体とし、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いているので、複数の波長多重された信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信が可能となる。   According to the optical fiber communication system of the present embodiment, since a multi-mode erbium-doped fiber added with aluminum is used as a transmission medium and a multi-mode erbium-doped fiber is used as an amplification medium, communication using a plurality of wavelength-multiplexed signal lights , Communication having a wavelength band of 30 nm or more in the C band becomes possible.

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態の光ファイバ通信システムについて説明する。図８は、第４の実施形態の光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。第４の実施形態の光ファイバ通信システムは、図８に示すように、マルチ光ファイバを媒体とする伝送路４０２と、信号光を送信する送信機４０３と、信号光を受信する受信機４０４と、光ノード４５１とを備えて構成される。光ノード４５１は、複数のマルチモード光ファイバ増幅器４０１と、これらの複数のマルチモード光ファイバ増幅器４０１を接続し、光スイッチを行なうノード機能を実現する光クロスコネクト・光分岐挿入装置４０５とを備えて構成される。光ファイバ通信システムはさらに、デジタル信号処理機４３０を備えていてもよい。 (Fourth embodiment)
Next, an optical fiber communication system according to a fourth embodiment will be described. FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of an optical fiber communication system according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 8, the optical fiber communication system according to the fourth embodiment includes a transmission path 402 using a multi-optical fiber as a medium, a transmitter 403 that transmits signal light, and a receiver 404 that receives signal light. , And an optical node 451. The optical node 451 includes a plurality of multimode optical fiber amplifiers 401 and an optical cross-connect / optical add / drop multiplexer 405 that connects the plurality of multimode optical fiber amplifiers 401 and realizes a node function for performing an optical switch. Configured. The optical fiber communication system may further include a digital signal processor 430.

送信機４０３−１−１〜４０３−１−Ｎおよび４０３−２−１〜４０３−２−Ｎは、それぞれ波長多重された信号光を送信する送信機である。受信機４０４−１−１〜４０４−１−Ｎおよび４０４−２−１〜４０４−２−Ｎは、それぞれが、波長多重された信号光を波長毎に分波する分波器と、分波器の後にＤＱＰＳＫ信号を復調する光回路と、光回路の後に信号光を電気信号に変換する光電変換器を備える。デジタル信号処理機４３０−１および４３０−２はデジタルアナログ変換を備え、それぞれ受信機４０４−１−１〜４０４−１−Ｎおよび４０４−２−１〜４０４−２−Ｎから送られる電気信号に対してＭＩＭＯ処理を行う信号処理回路を備える。   Transmitters 403-1-1 to 403-1 -N and 403-2-1 to 403-2 -N are transmitters that transmit wavelength-multiplexed signal light. Each of the receivers 404-1-1 to 404-1 -N and 404-2-1 to 404-2 -N includes a demultiplexer that demultiplexes the wavelength-multiplexed signal light for each wavelength, and a demultiplexer An optical circuit for demodulating the DQPSK signal after the optical circuit, and a photoelectric converter for converting the signal light into an electrical signal after the optical circuit. The digital signal processors 430-1 and 430-2 have digital-to-analog conversion, and are used for the electrical signals sent from the receivers 404-1-1-1 to 404-1-N and 404-2-1 to 404-2-N, respectively. A signal processing circuit that performs MIMO processing is provided.

マルチモード光ファイバ増幅器４０１は図７に示すマルチモード光ファイバ増幅器と同様の構成を備えており、図７に示すマルチモード光ファイバ増幅器と同様に、Ｎモードの信号光を増幅する。本実施形態のマルチモード光ファイバ増幅器４０１で用いているエルビウム添加ファイバも、アルミニウムが添加されたものを用いている。   The multimode optical fiber amplifier 401 has the same configuration as the multimode optical fiber amplifier shown in FIG. 7, and amplifies the N-mode signal light in the same manner as the multimode optical fiber amplifier shown in FIG. The erbium-doped fiber used in the multimode optical fiber amplifier 401 of the present embodiment is also made of aluminum.

送信機４０３から受信機４０４への通信は以下の説明のようになされる。送信機４０３−１−１〜４０３−１−ＮはそれぞれＭ波の波長多重信号光を発生させ、それぞれのＭ波・波長多重信号はマルチ光ファイバ４０２−１−Ｎ−１〜４０２−１−Ｎ−１を伝搬する。マルチ光ファイバ４０２−１−Ｎ−１〜４０２−１−Ｎ−１のＮ本の光ファイバ伝搬したＮ個のＭ波・波長多重信号は、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−１で増幅された後、光クロスコネクト・光分岐挿入装置４０５に入力する。送信機４０３−２−１〜４０３−２−Ｎから送信されるＭ波の波長多重信号光も同様の過程を経て光クロスコネクト・光分岐挿入装置４０５に入力する。   Communication from the transmitter 403 to the receiver 404 is performed as described below. Each of the transmitters 403-1-1 to 403-1-N generates M-wavelength wavelength multiplexed signal light, and each of the M-wavelength / wavelength multiplexed signals is a multi-optical fiber 402-1-N-1 to 402-1-. Propagate N-1. N M-wave / wavelength multiplexed signals propagated in N optical fibers of the multi-optical fibers 402-1-N-1 to 402-1-N-1 are amplified by a multi-mode optical fiber amplifier 401-1-1. After that, the data is input to the optical cross connect / optical add / drop multiplexer 405. M-wavelength wavelength multiplexed signal light transmitted from the transmitters 403-2-1 to 403-2 -N is input to the optical cross-connect / optical add / drop multiplexer 405 through the same process.

光クロスコネクト・光分岐挿入装置４０５には、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−１の出力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−２−１の出力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−２の入力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−２−２の入力（Ｎ本のシングルコア光ファイバ）が接続され、クロスコネクトできる。また、図示はしていないが、光クロスコネクト・光分岐挿入装置４０５は光スイッチを備えており、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−１の出力およびマルチモード光ファイバ増幅器４０１−２−１の出力の任意の光ファイバから任意の波長の信号光を分岐したり、マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−２の入力およびマルチモード光ファイバ増幅器４０１−２−２の入力の任意の光ファイバへ任意の波長の信号光を挿入したりすることができる。   The optical cross-connect / optical add / drop multiplexer 405 includes outputs of the multimode optical fiber amplifier 401-1-1 (N single-core optical fibers) and outputs of the multimode optical fiber amplifier 401-2-1 (N Single core optical fiber), input of multimode optical fiber amplifier 401-1-2 (N single core optical fibers), input of multimode optical fiber amplifier 401-2-2 (N single core optical fibers) Connected and can be cross-connected. Although not shown, the optical cross-connect / optical add / drop multiplexer 405 includes an optical switch, and the output of the multimode optical fiber amplifier 401-1-1 and the multimode optical fiber amplifier 401-2-1. A signal light of an arbitrary wavelength is branched from an arbitrary optical fiber at the output, or an arbitrary optical fiber at the input of the multimode optical fiber amplifier 401-1-2 and the input of the multimode optical fiber amplifier 401-2-2 is arbitrary. It is possible to insert signal light having a wavelength of.

マルチモード光ファイバ増幅器４０１−１−２で増幅された信号光はマルチ光ファイバ４０２−１−１−２〜４０２−１−Ｎ−２を伝搬する。それぞれ異なる受信機４０４−１−１〜４０４−１−Ｎへ入力され電気信号へ変換され、デジタル信号処理機４３０−１へ電気信号として入力する。デジタル信号処理機４３０−１ではＭＩＭＯ処理により、各マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合の影響を取り除いて最終的に信号を受信する。マルチモード光ファイバ増幅器４０１−２−２で増幅された信号光も同様の過程を経て受信される。   The signal light amplified by the multi-mode optical fiber amplifier 401-1-2 propagates through the multi-optical fibers 402-1-1-2 to 402-1-N-2. The signals are input to different receivers 404-1-1 to 404-1 -N, converted into electrical signals, and input to the digital signal processor 430-1 as electrical signals. The digital signal processor 430-1 removes the influence of inter-mode coupling in each multimode optical fiber amplifier by MIMO processing and finally receives a signal. The signal light amplified by the multimode optical fiber amplifier 401-2-2 is also received through the same process.

本実施形態の光ファイバ通信システムによれば、マルチ光ファイバを伝送媒体とし、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いており、増幅媒体が光クロスコネクト接続されているので、複数の波長多重された信号光を利用した通信において、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域を有する通信が光クロスコネクト機能も利用可能となる。   According to the optical fiber communication system of the present embodiment, a multi-mode optical fiber is used as a transmission medium, a multi-mode erbium-doped fiber doped with aluminum is used as an amplification medium, and the amplification medium is optically cross-connected. In communication using wavelength-multiplexed signal light, communication having a wavelength band of 30 nm or more in the C band can use the optical cross-connect function.

上述した光ファイバ通信システムを、以下の実施例に基づいてさらに説明する。   The above-described optical fiber communication system will be further described based on the following embodiments.

本実施例は、第１の実施形態の光ファイバ通信システムの効果を検証するものである。本実施例の光ファイバ通信システムは、図１にブロック図を示した光通信システムであり、Ｎ＝１０であり、シングルモードのコアを１０個備えた１０コアのマルチ光ファイバ１０２を１００ｋｍ用いている。送信機１０３はそれぞれ、２０Ｇｂａｕｄ差動四相位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）信号光を送信する送信機である。受信機１０４はそれぞれ、分波器として石英系アレイ導波路回折光子、光回路として石英系平面光波回路を用いた光回路、光電変換器としてフォトダイオードを用いている。ファンイン１１１およびファインアウト１１２として１０コア光ファイバと、クラッド直径を１０コア光ファイバのコア間隔と等しくしたシングルコア光ファイバを１０本束ねた光ファイババンドとを接合させた、光ファイバタイプのファイン、ファンアウトを使用した。   This example verifies the effect of the optical fiber communication system of the first embodiment. The optical fiber communication system of the present embodiment is an optical communication system whose block diagram is shown in FIG. 1, where N = 10 and 10 km multi-fiber 102 having 10 single mode cores is used for 100 km. Yes. Each of the transmitters 103 is a transmitter that transmits 20 Gbaud differential quadrature phase shift keying (DQPSK) signal light. Each of the receivers 104 uses a quartz arrayed waveguide diffracted photon as a demultiplexer, an optical circuit using a quartz planar lightwave circuit as an optical circuit, and a photodiode as a photoelectric converter. 10-core optical fiber as fan-in 111 and fine-out 112 and an optical fiber type fine fiber in which 10 single-core optical fibers having a clad diameter equal to the core interval of the 10-core optical fiber are joined together. Used fanout.

マルチモード光ファイバ増幅器１０１は図２にブロック図を示したマルチモード光ファイバ増幅器であり、増幅用光ファイバであるマルチモードエルビウム添加ファイバ５０１は１０モード（ＬＰ01、ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）の信号光を増幅できる。信号光が伝搬し増幅されるコアは光ファイバ断面を観察したときにリング状となるように形成され、そのコアにエルビウムの他にアルミニウムを添加している。励起光源５０２は９７６ｎｍで発振するシングルモード半導体レーザ（ＬＤ）である。合分波器５０３は信号光入出力に１０モード光ファイバを、励起光入力または出力にシングルモード光ファイバを備え、それぞれの光ファイバはレンズを用いた光学系で結合される。また、信号光を透過し、励起光を反射するダイクロイックミラーを内蔵して励起光と信号光を合波する（信号光を反射し、励起光を透過する構成でもよい）。シングルモード光ファイバ５２３−１から入力する励起光はＬＰ01モードであるが、合波器５０３−１に内蔵した位相変調素子によりＬＰ21モードへ変換される（分波器５０３−２にも同様の機能を備える）。光アイソレータ５０４は１０モード光ファイバを入出力光ファイバとするものである。 The multimode optical fiber amplifier 101 is a multimode optical fiber amplifier whose block diagram is shown in FIG. 2, and a multimode erbium-doped fiber 501 that is an optical fiber for amplification has 10 modes (LP 01 , LP 11o , LP 11e , LP 21o , LP 21e , LP 02 , LP 31o , LP 31e , LP 12o and LP 12e modes). The core through which the signal light propagates and is amplified is formed in a ring shape when the cross section of the optical fiber is observed, and aluminum is added to the core in addition to erbium. The excitation light source 502 is a single mode semiconductor laser (LD) that oscillates at 976 nm. The multiplexer / demultiplexer 503 includes a 10-mode optical fiber for signal light input / output and a single-mode optical fiber for pumping light input or output, and each optical fiber is coupled by an optical system using a lens. Further, a dichroic mirror that transmits the signal light and reflects the excitation light is incorporated to combine the excitation light and the signal light (a configuration that reflects the signal light and transmits the excitation light may be used). The pump light input from the single mode optical fiber 523-1 is in the LP 01 mode, but is converted into the LP 21 mode by the phase modulation element built in the multiplexer 503-1 (the same applies to the duplexer 503-2). Features). The optical isolator 504 uses a 10-mode optical fiber as an input / output optical fiber.

モード合波器５１１は、１０コア光ファイバ５２１−１の各コアから出射される光をコリメートした後、９つの光は位相変調素子により基本モード（ＬＰ01モード）をそれぞれ異なる高次モード（ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）へ変換し位相変調素子を透過しない１つの光を含めてそれぞれ異なる１０モード光として１０モード光ファイバ５２２−１のコアへ結合させる。モード分波器５１２は、モード合波器５１１と反対の経路を経て１０モードの光をそれぞれ異なる基本モード（ＬＰ01モード）へ変換して１０コア光ファイバ５２１−２の異なるコアへ結合させる。 The mode combiner 511 collimates the light emitted from each core of the 10-core optical fiber 521-1, and then the nine light beams are changed from the fundamental mode (LP 01 mode) by the phase modulation element. 11o, LP 11e, LP 21o, LP 21e, LP 02, LP 31o, LP 31e, LP 12o, as 10-mode lights having different each including one light not converted through the phase modulation element to each mode) LP 12e Coupled to the core of the 10-mode optical fiber 522-1. The mode demultiplexer 512 converts the 10-mode light into different fundamental modes (LP 01 modes) through the path opposite to that of the mode combiner 511 and couples them to different cores of the 10-core optical fiber 521-2.

図９にマルチモード光ファイバ増幅器の利得特性を示す。エルビウム添加ファイバのコアにアルミニウムを添加している効果により全１０モードで波長範囲１５２７〜１５６４ｎｍの３７ｎｍの帯域にわたり２０ｄＢ以上の利得が得られ、且つ各モードにおける波長依存性は０．４ｄＢ以下、モード間の利得差は０．５ｄＢに抑制されている。   FIG. 9 shows the gain characteristics of the multimode optical fiber amplifier. Due to the effect of adding aluminum to the core of the erbium-doped fiber, a gain of 20 dB or more is obtained over a 37 nm band in the wavelength range of 1527 to 1564 nm in all 10 modes, and the wavelength dependence in each mode is 0.4 dB or less. The gain difference between them is suppressed to 0.5 dB.

図１０に上記に説明した１０コア光ファイバおよび１０モードで動作するマルチモード光ファイバ増幅器を用いた光ファイバ通信システムの伝送特性として各コアを伝搬する各波長の信号光のＱファクタを示す。同図の５．７ｄＢの点線はこれ以上のＱファクタのときに誤りなく伝送できることを示し、これよりＱファクタが小さいときは伝送品質に劣化があることを意味している。デジタル信号処理機１３０により、マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合によるクロストークの影響を取り除くことにより、全てのコアにおいて全信号波長のＱファクタが５．７ｄＢ以上となり伝送品質が保たれており、図１の構成によりＣ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域で光中継伝送が可能となっていることがわかる。   FIG. 10 shows the Q factor of the signal light of each wavelength propagating through each core as the transmission characteristic of the optical fiber communication system using the above-described 10-core optical fiber and the multimode optical fiber amplifier operating in the 10 mode. The dotted line of 5.7 dB in the figure indicates that transmission can be performed without error when the Q factor is larger than this, and when the Q factor is smaller than this, it means that the transmission quality is deteriorated. By removing the influence of crosstalk due to coupling between modes in the multi-mode optical fiber amplifier by the digital signal processor 130, the Q factor of all signal wavelengths becomes 5.7 dB or more in all cores, and the transmission quality is maintained. It can be seen that the configuration of FIG. 1 enables optical repeater transmission in a wavelength band of 30 nm or more in the C band.

なお、本実施例ではＮ＝１０の場合について説明したが、Ｎの値は任意であり、Ｎの値が異なっても同様の効果が得られることに変わりはない。   In this embodiment, the case of N = 10 has been described. However, the value of N is arbitrary, and the same effect can be obtained even if the value of N is different.

本実施例は、第１の実施形態の光ファイバ通信システムの効果を検証するものである。本実施例では、実施例１と異なり、ある高次モードの一部のモードについて同一ＬＰモード間は区別しないで通信を行なっている。図１１は実施例２の光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。実施例２の光ファイバ通信システムは、図１１に示すように、送信機および受信機の数は実施例１のＮ＝１０とは異なるＮ’であり、本実施例ではＮ’＝６である点で実施例１の構成とは異なっている。実施例２の光ファイバ通信システムは、シングルモードのコアを１０個備えた１０コアのマルチ光ファイバ１０２を１００ｋｍ用いている。送信機１０３はそれぞれ、２０Ｇｂａｕｄ ＤＱＰＳＫ信号光を送信する送信機である。受信機１０４はそれぞれ、分波器として石英系アレイ導波路回折光子、光回路として石英系平面光波回路を用いた光回路、光電変換器としてフォトダイオードを用いている。ファンイン１１１およびファインアウト１１２として１０コア光ファイバと、クラッド直径を１０コア光ファイバのコア間隔と等しくしたシングルコア光ファイバを１０本束ねた光ファイババンドとを接合させた、光ファイバタイプのファイン、ファンアウトを使用した。   This example verifies the effect of the optical fiber communication system of the first embodiment. In the present embodiment, unlike the first embodiment, communication is performed without distinguishing between the same LP modes for some modes of a certain higher order mode. FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of an optical fiber communication system according to the second embodiment. In the optical fiber communication system according to the second embodiment, as shown in FIG. 11, the number of transmitters and receivers is N ′ different from N = 10 in the first embodiment, and N ′ = 6 in the present embodiment. This is different from the configuration of the first embodiment. The optical fiber communication system according to the second embodiment uses a 10-core multi-optical fiber 102 having 10 single-mode cores of 100 km. Each of the transmitters 103 is a transmitter that transmits 20 Gbaud DQPSK signal light. Each of the receivers 104 uses a quartz arrayed waveguide diffracted photon as a demultiplexer, an optical circuit using a quartz planar lightwave circuit as an optical circuit, and a photodiode as a photoelectric converter. 10-core optical fiber as fan-in 111 and fine-out 112 and an optical fiber type fine fiber in which 10 single-core optical fibers having a clad diameter equal to the core interval of the 10-core optical fiber are joined together. Used fanout.

マルチモード光ファイバ増幅器１０１は図２にブロック図を示したマルチモード光ファイバ増幅器であり、増幅用光ファイバであるマルチモードエルビウム添加ファイバ５０１は１０モード（ＬＰ01、ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）の信号光を増幅できる。信号光が伝搬し増幅されるコアは光ファイバ断面を観察したときにリング状となるように形成され、そのコアにエルビウムの他にアルミニウムを添加している。励起光源５０２は９７６ｎｍで発振するシングルモード半導体レーザ（ＬＤ）である。合分波器５０３は信号光入出力に１０モード光ファイバを、励起光入力または出力にシングルモード光ファイバを備え、それぞれの光ファイバはレンズを用いた光学系で結合される。また、信号光を透過し、励起光を反射するダイクロイックミラーを内蔵して励起光と信号光を合波する（信号光を反射し、励起光を透過する構成でもよい）。シングルモード光ファイバ５２３−１から入力する励起光はＬＰ01モードであるが、合波器５０３−１に内蔵した位相変調素子によりＬＰ21モードへ変換される（分波器５０３−２にも同様の機能を備える）。光アイソレータ５０４は１０モード光ファイバを入出力光ファイバとするものである。 The multimode optical fiber amplifier 101 is a multimode optical fiber amplifier whose block diagram is shown in FIG. 2, and a multimode erbium-doped fiber 501 that is an optical fiber for amplification has 10 modes (LP 01 , LP 11o , LP 11e , LP 21o , LP 21e , LP 02 , LP 31o , LP 31e , LP 12o and LP 12e modes). The core through which the signal light propagates and is amplified is formed in a ring shape when the cross section of the optical fiber is observed, and aluminum is added to the core in addition to erbium. The excitation light source 502 is a single mode semiconductor laser (LD) that oscillates at 976 nm. The multiplexer / demultiplexer 503 includes a 10-mode optical fiber for signal light input / output and a single-mode optical fiber for pumping light input or output, and each optical fiber is coupled by an optical system using a lens. Further, a dichroic mirror that transmits the signal light and reflects the excitation light is incorporated to combine the excitation light and the signal light (a configuration that reflects the signal light and transmits the excitation light may be used). The pump light input from the single mode optical fiber 523-1 is in the LP 01 mode, but is converted into the LP 21 mode by the phase modulation element built in the multiplexer 503-1 (the same applies to the duplexer 503-2). Features). The optical isolator 504 uses a 10-mode optical fiber as an input / output optical fiber.

モード合波器５１１はファイバタイプのモード合波器で、１０コアのマルチ光ファイバからシングルコア光ファイバへ変換するファンアウト（１１１と同タイプ）の後に、基本モード（ＬＰ01モード）を１０モード（ＬＰ01、ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）をサポートする中心コアの回りに９つのシングルモードコアが配置されたファイバを溶融延伸したファイバを接続することにより作製されたものである。モード分波器５１２もモード合波器５１１と同じもので、モード合波器５１１と反対の経路を経て１０モードの光をそれぞれ異なる基本モード（ＬＰ01モード）へ変換して１０コア光ファイバ５２１−２の異なるコアへ結合させる。 The mode combiner 511 is a fiber type mode combiner. After the fan-out (same type as 111) that converts a 10-core multi-optical fiber to a single-core optical fiber, the basic mode (LP 01 mode) is changed to 10 modes. nine single-mode core around a central core that supports (LP 01, LP 11o, LP 11e, LP 21o, LP 21e, LP 02, LP 31o, LP 31e, LP 12o, modes LP 12e) are arranged It was produced by connecting a fiber obtained by melt-drawing the above-mentioned fiber. The mode demultiplexer 512 is also the same as the mode combiner 511, and converts the 10-mode light into different basic modes (LP 01 mode) through the path opposite to the mode combiner 511, and the 10-core optical fiber 521. -2 to different cores.

本実施例におけるマルチモード光ファイバ増幅器の利得特性はほぼ実施例１におけるマルチモード光ファイバ増幅器と同じであり、全１０モードで波長範囲１５２７〜１５６４ｎｍの３７ｎｍの帯域にわたり２０ｄＢ以上の利得が得られ、且つ各モードにおける波長依存性は０．４ｄＢ以下、モード間の利得差は０．５ｄＢに抑制されている。   The gain characteristic of the multimode optical fiber amplifier in the present embodiment is almost the same as that of the multimode optical amplifier in the first embodiment, and a gain of 20 dB or more is obtained over the 37 nm band of the wavelength range of 1527 to 1564 nm in all 10 modes. In addition, the wavelength dependence in each mode is suppressed to 0.4 dB or less, and the gain difference between the modes is suppressed to 0.5 dB.

本実施例の特徴として、送信機ではＬＰ11oとＬＰ11e、ＬＰ21oとＬＰ21e、ＬＰ31oとＬＰ31e、ＬＰ12oとＬＰ12eの区別をせず、６モード（ＬＰ01、ＬＰ11、ＬＰ21、ＬＰ02、ＬＰ31、ＬＰ12の各モード）で信号を送信していることである。受信機でもＬＰ11oとＬＰ11e、ＬＰ21oとＬＰ21e、ＬＰ31oとＬＰ31e、ＬＰ12oとＬＰ12eの区別をせず、６モード（ＬＰ01、ＬＰ11、ＬＰ21、ＬＰ02、ＬＰ31、ＬＰ12の各モード）を受信することにより、マルチコア光ファイバ増幅器のモード間結合が大きいＬＰ11oとＬＰ11e、ＬＰ21oとＬＰ21e、ＬＰ31oとＬＰ31e、ＬＰ12oとＬＰ12eの各モード間クロストークの影響を小さくして、デジタル信号処理機１３０の処理負荷を軽減することに成功した。このことにより、デジタル信号処理機の消費電力を約３０％程減少させることができた。 As a feature of the present embodiment, LP 11o and LP 11e in the transmitter, without LP 21o and LP 21e, LP 31o and LP 31e, the distinction between LP 12o and LP 12e, 6 modes (LP 01, LP 11, LP 21 , LP 02 , LP 31 , and LP 12 modes). LP 11o and LP 11e at the receiver, LP 21o and LP 21e, LP 31o and LP 31e, without distinction of LP 12o and LP 12e, 6 modes (LP 01, LP 11, LP 21, LP 02, LP 31, by receiving each mode) LP 12, mode linkages is greater LP 11o and LP 11e of the multi-core optical fiber amplifier, LP 21o and LP 21e, LP 31o and LP 31e, each mode between cross LP 12o and LP 12e We succeeded in reducing the processing load of the digital signal processor 130 by reducing the influence of the talk. As a result, the power consumption of the digital signal processor could be reduced by about 30%.

上記に説明した本実施例の光ファイバ通信システムにおける伝送特性は、実施例１と同様に、全てのコアにおいて全信号波長のＱファクタが５．７ｄＢ以上となり伝送品質が保たれており、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域で光中継伝送が可能であることを確認した。   The transmission characteristics in the optical fiber communication system of the present embodiment described above are the same as in the first embodiment. In all cores, the Q factor of all signal wavelengths is 5.7 dB or more, and the transmission quality is maintained. It was confirmed that optical repeater transmission is possible in a wavelength band of 30 nm or more.

本実施例は、第２の実施形態の光ファイバ通信システムの効果を検証するものである。実施例３の光ファイバ通信システムは、図３にブロック図を示した光通信システムを用いており、Ｎ＝１０であり、シングルモードのコアを１０個備えた１０コアのマルチ光ファイバ２０２を１００ｋｍ用いている。送信機２０３はそれぞれ、２０Ｇｂａｕｄ ＤＱＰＳＫ信号光を送信する送信機である。受信機２０４はそれぞれ、分波器として石英系アレイ導波路回折光子、光回路として石英系平面光波回路を用いた光回路、光電変換器としてフォトダイオードを用いている。ファンイン２１１およびファインアウト２１２として１０コア光ファイバと、石英系平面ガラスに短い（フェムト秒の単位）パルス紫外光を焦点させて、導波路の一方の端を１０個のコアを１次元に配列し、もう一方の端を１０コア光ファイバと同じ配置でコア配列した３次元導波路とを形成した導波路とを接合させた、導波路タイプのファイン、ファンアウトを使用した。   This example verifies the effect of the optical fiber communication system of the second embodiment. The optical fiber communication system according to the third embodiment uses the optical communication system whose block diagram is shown in FIG. 3, N = 10, and a 10-core multi-optical fiber 202 including 10 single-mode cores is 100 km. Used. Each of the transmitters 203 is a transmitter that transmits 20 Gbaud DQPSK signal light. Each of the receivers 204 uses a quartz arrayed waveguide diffracted photon as a demultiplexer, an optical circuit using a quartz planar lightwave circuit as an optical circuit, and a photodiode as a photoelectric converter. A 10-core optical fiber as the fan-in 211 and fine-out 212, and a short (femtosecond unit) pulsed ultraviolet light is focused on a silica-based flat glass, and 10 cores are arranged one-dimensionally at one end of the waveguide. Then, a waveguide-type fine and fan-out was used in which the other end was joined to a waveguide formed with a three-dimensional waveguide in which the cores were arranged in the same arrangement as the 10-core optical fiber.

マルチモード光ファイバ増幅器２０１は第１の実施例のマルチモード光ファイバ増幅器とほぼ同じで、出力端または入力端にファンアウトまたはファインを備えている部分だけが異なり、全１０モードで波長範囲１５２７〜１５６４ｎｍの３７ｎｍの帯域にわたり２０ｄＢ以上の利得が得られ、且つ各モードにおける波長依存性は０．４ｄＢ以下、モード間の利得差は０．５ｄＢに抑制されている。   The multi-mode optical fiber amplifier 201 is substantially the same as the multi-mode optical fiber amplifier of the first embodiment, and is different only in a portion having a fan-out or fine at the output end or input end. A gain of 20 dB or more is obtained over the 3764 band of 1564 nm, the wavelength dependence in each mode is suppressed to 0.4 dB or less, and the gain difference between modes is suppressed to 0.5 dB.

本実施例では、光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５の検証として、送信機２０３−１−１、２０３−１−３、２０３−１−５、２０３−１−７、２０３−１−９および２０３−２−１、２０３−２−３、２０３−２−５、２０３−２−７、２０３−２−９から送信される信号光は受信機２０４−１−１〜２０４−１−１０で、送信機２０３−１−２、２０３−１−４、２０３−１−６、２０３−１−８、２０３−１−１０および２０３−２−２、２０３−２−４、２０３−２−６、２０３−２−８、２０３−２−１０から送信される信号光は受信機２０４−２−１〜２０４−２−１０で受信するように光クロスコネクト・光分岐挿入装置２０５の光スイッチを制御している。   In this embodiment, as verification of the optical cross-connect / optical add / drop multiplexer 205, the transmitters 203-1-1, 203-1-3, 203-1-5, 203-1-7, 203-1-9, and Signal light transmitted from 203-2-1, 203-2-3, 203-2-5, 203-2-7, and 203-2-9 is received by the receivers 204-1-1-1 to 204-1-10. , Transmitters 203-1-2, 203-1-4, 203-1-6, 203-1-8, 203-1-10 and 203-2-2, 203-2-4, 203-2-6 , 203-2-8, 203-2-10, the optical switch of the optical cross-connect / optical add / drop multiplexer 205 is set so that the receivers 204-2-1 to 204-2-10 receive the signal light. I have control.

図１２に上記に説明した光ファイバ通信システムの伝送特性として、各コアを伝搬する各波長の信号光のＱファクタを示す。デジタル信号処理機２３０により、マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合によるクロストークの影響を取り除くことにより、全てのコアにおいて全信号波長のＱファクタが５．７ｄＢ以上となり伝送品質が保たれており、図３の構成によりＣ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域で光中継伝送が可能となっていることがわかる。   FIG. 12 shows the Q factor of the signal light of each wavelength propagating through each core as the transmission characteristics of the optical fiber communication system described above. By removing the influence of crosstalk due to coupling between modes in the multimode optical fiber amplifier by the digital signal processor 230, the Q factor of all the signal wavelengths becomes 5.7 dB or more in all the cores, and the transmission quality is maintained. It can be seen that the configuration of FIG. 3 enables optical repeater transmission in a wavelength band of 30 nm or more in the C band.

本実施例は、第３の実施形態の光ファイバ通信システムの効果を検証するものである。実施例４の光ファイバ通信システムは、図６にブロック図を示した光通信システムであり、Ｎ＝１０であり、３０２はシングルモード光ファイバ１００ｋｍである。送信機３０３はそれぞれ、２０Ｇｂａｕｄ ＤＱＰＳＫ信号光を送信する送信機である。受信機３０４はそれぞれ、分波器として石英系アレイ導波路回折光子、光回路として石英系平面光波回路を用いた光回路、光電変換器としてフォトダイオードを用いている。   This example verifies the effect of the optical fiber communication system of the third embodiment. The optical fiber communication system of the fourth embodiment is an optical communication system whose block diagram is shown in FIG. 6, where N = 10 and 302 is a single mode optical fiber 100 km. Each of the transmitters 303 is a transmitter that transmits 20 Gbaud DQPSK signal light. Each of the receivers 304 uses a quartz-based arrayed waveguide diffracted photon as a demultiplexer, an optical circuit using a quartz-based planar lightwave circuit as an optical circuit, and a photodiode as a photoelectric converter.

マルチモード光ファイバ増幅器３０１は図７にブロック図を示したマルチモード光ファイバ増幅器であり、増幅用光ファイバであるマルチモードエルビウム添加ファイバ６０１は１０モード（ＬＰ01、ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）の信号光を増幅できる。信号光が伝搬し増幅されるコアは光ファイバ断面を観察したときにリング状となるように形成され、そのコアにエルビウムの他にアルミニウムを添加している。励起光源６０２は９７６ｎｍで発振するシングルモード半導体レーザ（ＬＤ）である。合分波器６０３は信号光入出力に１０モード光ファイバを、励起光入力または出力にシングルモード光ファイバを備え、それぞれの光ファイバはレンズを用いた光学系で結合される。また、信号光を透過し、励起光を反射するダイクロイックミラーを内蔵して励起光と信号光を合波する（信号光を反射し、励起光を透過する構成でもよい）。シングルモード光ファイバ６２３−１から入力する励起光はＬＰ01モードであるが、合波器６０３−１に内蔵した位相変調素子によりＬＰ21モードへ変換される（分波器６０３−２にも同様の機能を備える）。光アイソレータ６０４は１０モード光ファイバを入出力光ファイバとするものである。 The multimode optical fiber amplifier 301 is a multimode optical fiber amplifier whose block diagram is shown in FIG. 7. A multimode erbium-doped fiber 601 that is an optical fiber for amplification has 10 modes (LP 01 , LP 11o , LP 11e , LP 21o , LP 21e , LP 02 , LP 31o , LP 31e , LP 12o and LP 12e modes). The core through which the signal light propagates and is amplified is formed in a ring shape when the cross section of the optical fiber is observed, and aluminum is added to the core in addition to erbium. The excitation light source 602 is a single mode semiconductor laser (LD) that oscillates at 976 nm. The multiplexer / demultiplexer 603 includes a 10-mode optical fiber for signal light input / output and a single-mode optical fiber for pumping light input or output, and each optical fiber is coupled by an optical system using a lens. Further, a dichroic mirror that transmits the signal light and reflects the excitation light is incorporated to combine the excitation light and the signal light (a configuration that reflects the signal light and transmits the excitation light may be used). The pump light input from the single mode optical fiber 623-1 is in the LP 01 mode, but is converted to the LP 21 mode by the phase modulation element built in the multiplexer 603-1 (the same applies to the duplexer 603-2). Features). The optical isolator 604 uses a 10-mode optical fiber as an input / output optical fiber.

モード合波器６１１は、マルチ光ファイバ３０２−１−１〜３０２−Ｎ−１から出射される光をコリメートした後、９つの光は位相変調素子により基本モード（ＬＰ01モード）それぞれ異なる高次モード（ＬＰ11o、ＬＰ11e、ＬＰ21o、ＬＰ21e、ＬＰ02、ＬＰ31o、ＬＰ31e、ＬＰ12o、ＬＰ12eの各モード）へ変換し位相変調素子を透過しない１つの光を含めてそれぞれ異なる１０モード光として１０モード光ファイバ６２２−１のコアへ結合させる。モード分波器６１２は、モード合波器６１１と反対の経路を経て１０モードの光をそれぞれ異なる基本モード（ＬＰ01モード）へ変換してマルチ光ファイバ３０２−１−２〜３０２−Ｎ−２の異なる光ファイバへ結合させる。 The mode multiplexer 611 collimates the light emitted from the multi-optical fibers 302-1-1-1 to 302-N-1, and then the nine light beams are different in the fundamental mode (LP 01 mode) depending on the phase modulation element. mode different each including one light not transmitted through the converted phase modulation element to (LP 11o, LP 11e, LP 21o, LP 21e, LP 02, LP 31o, LP 31e, LP 12o, modes LP 12e) 10 The mode light is coupled to the core of the 10-mode optical fiber 622-1. The mode demultiplexer 612 converts the 10-mode light into different basic modes (LP 01 modes) through a path opposite to that of the mode multiplexer 611, and multi-optical fibers 302-1-2 to 302-N-2. Are coupled to different optical fibers.

本実施例におけるマルチモード光ファイバ増幅器の利得特性はほぼ第１の実施例におけるマルチモード光ファイバ増幅器と同じであり、全１０モードで波長範囲１５２７〜１５６４ｎｍの３７ｎｍの帯域にわたり２０ｄＢ以上の利得が得られ、且つ各モードにおける波長依存性は０．４ｄＢ以下、モード間の利得差は０．５ｄＢに抑制されている。   The gain characteristic of the multimode optical fiber amplifier in the present embodiment is almost the same as that of the multimode optical fiber amplifier in the first embodiment, and a gain of 20 dB or more is obtained over a 37 nm band with a wavelength range of 1527 to 1564 nm in all 10 modes. In addition, the wavelength dependency in each mode is suppressed to 0.4 dB or less, and the gain difference between the modes is suppressed to 0.5 dB.

本実施例の光ファイバ通信システム伝送特性は上述した他の実施例と同様に、デジタル信号処理機３３０により、マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間結合によるクロストークの影響を取り除くことにより、マルチ光ファイバの全ての光ファイバにおいて全信号波長のＱファクタが５．７ｄＢ以上となり伝送品質が保たれており、Ｃ帯における３０ｎｍ以上の波長帯域で光中継伝送が可能となっている。   The transmission characteristic of the optical fiber communication system of this embodiment is the same as that of the other embodiments described above. By removing the influence of crosstalk due to coupling between modes in the multimode optical fiber amplifier by the digital signal processor 330, the multi-optical fiber is obtained. In all of the optical fibers, the Q factor of all signal wavelengths is 5.7 dB or more, and the transmission quality is maintained, so that optical repeater transmission is possible in a wavelength band of 30 nm or more in the C band.

なお、マルチ光ファイバを用いた光ファイバ通信システムにおいても、実施例２において説明したように、ある高次モードの一部のモードについて同一ＬＰモード間は区別しないで通信を行うことや、実施例３において説明したように、光クロスコネクト・分岐挿入装置を備える光ノードを導入して、信号光の通信経路を光スイッチにより切り替えて通信を行うことを実施しても同様の効果が得られる。   Even in an optical fiber communication system using multi-optical fibers, as described in the second embodiment, it is possible to perform communication without distinguishing between the same LP modes for some modes of a certain higher-order mode. As described in FIG. 3, the same effect can be obtained by introducing an optical node equipped with an optical cross-connect / branch / insertion apparatus and performing communication by switching the communication path of signal light using an optical switch.

１０１、２０１、３０１、４０１ マルチモード光ファイバ増幅器
１０２、２０２、３０２、４０２ 伝送路
１０３、２０３、３０３、４０３ 送信機
１０４、２０４、３０４、４０４ 受信機
１１１、２１１ファンイン
１１２、２１２ファンアウト
１２１、１２２、２２１、２２２シングルコア光ファイバ
１３０、２３０、３３０、４３０デジタル信号処理機
５０１、６０１マルチモードエルビウム添加ファイバ
５０２、６０２励起光源
５０３、６０３合分波器
５０４、６０４光アイソレータ
５０５、６０５利得等化器
５１１、６１１モード合波器
５１２、６１２モード分波器
５２１マルチコア光ファイバ
５２２、６２２マルチモード光ファイバ
５２３、６２３シングルモード光ファイバ
２５１、４５１光ノード
２０５、４０５光クロスコネクト・光分岐挿入装置 101, 201, 301, 401 Multimode optical fiber amplifiers 102, 202, 302, 402 Transmission paths 103, 203, 303, 403 Transmitters 104, 204, 304, 404 Receivers 111, 211 Fan-in 112, 212 Fan-out 121 122, 221, 222 single core optical fiber 130, 230, 330, 430 digital signal processor 501, 601 multimode erbium doped fiber 502, 602 pumping light source 503, 603 multiplexer / demultiplexer 504, 604 optical isolator 505, 605 gain Equalizer 511, 611 mode multiplexer 512, 612 mode demultiplexer 521 Multi-core optical fiber 522, 622 Multi-mode optical fiber 523, 623 Single-mode optical fiber 251, 451 Optical node 205, 405 Optical cross-connect・ Optical add / drop device

Claims (5)

複数の信号光を伝搬するマルチコア光ファイバと、
前記マルチコア光ファイバを伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器とを備えた光ファイバ通信システムであって、
前記マルチモード光ファイバ増幅器は、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加光ファイバで前記複数モードの信号光を増幅することを特徴とする光ファイバ通信システム。 A multi-core optical fiber that propagates a plurality of signal lights;
An optical fiber communication system comprising a multimode optical fiber amplifier that converts and amplifies a plurality of signal lights propagated through the multicore optical fiber into a plurality of modes of signal light,
The optical fiber communication system, wherein the multimode optical fiber amplifier amplifies the signal light in the plurality of modes with a multimode erbium-doped optical fiber doped with aluminum. 複数のシングルコア光ファイバで構成され、複数の信号光を伝搬するマルチ光ファイバと、
前記マルチ光ファイバを伝搬した複数の信号光を複数モードの信号光に変換して増幅するマルチモード光ファイバ増幅器とを備えた光ファイバ通信システムであって、
前記マルチモード光ファイバ増幅器は、アルミニウムを添加したマルチモードエルビウム添加光ファイバを増幅用ファイバで前記複数モードの信号光を増幅することを特徴とする光ファイバ通信システム。 A multi-optical fiber that is composed of a plurality of single-core optical fibers and propagates a plurality of signal lights;
An optical fiber communication system comprising a multi-mode optical fiber amplifier that converts and amplifies a plurality of signal lights propagated through the multi-optical fiber into a plurality of modes of signal light,
An optical fiber communication system, wherein the multimode optical fiber amplifier amplifies the multimode signal light with an amplifying fiber in a multimode erbium-doped optical fiber doped with aluminum. 信号光の経路を変える光スイッチを備える光ノードを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ通信システム。   The optical fiber communication system according to claim 1, further comprising an optical node including an optical switch that changes a path of the signal light. 前記マルチモード光ファイバ増幅器は、信号光入力端に複数の基本モード光を基本モードを含む高次モード光へ変換し合波するモード合波器を、出力端には基本モードを含む高次モード光を分波し基本モード光へ変換するモード分波器を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ通信システム。   The multimode optical fiber amplifier includes a mode multiplexer that converts and combines a plurality of fundamental mode lights into a higher-order mode light including a fundamental mode at a signal light input end, and a higher-order mode that includes a fundamental mode at an output end. The optical fiber communication system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a mode demultiplexer that demultiplexes light and converts the light into fundamental mode light. 前記マルチモード光ファイバ増幅器の後段に、ＭＩＭＯによる信号処理を行なうことにより、マルチモード光ファイバ増幅器におけるモード間の結合の影響を取り除くデジタル信号処理機をさらに備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバ通信システム。   The digital signal processor further removing the influence of the coupling | bonding between modes in a multimode optical fiber amplifier by performing the signal processing by MIMO after the said multimode optical fiber amplifier is characterized by the above-mentioned. 5. The optical fiber communication system according to any one of 4.
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