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WO2013094568A1 - 光伝送システム - Google Patents

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WO2013094568A1
WO2013094568A1 PCT/JP2012/082698 JP2012082698W WO2013094568A1 WO 2013094568 A1 WO2013094568 A1 WO 2013094568A1 JP 2012082698 W JP2012082698 W JP 2012082698W WO 2013094568 A1 WO2013094568 A1 WO 2013094568A1
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WO
WIPO (PCT)
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psr
signal
max
light
optical fiber
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2012/082698
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English (en)
French (fr)
Inventor
林　哲也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Priority to EP12860208.3A priority patent/EP2797244B1/en
Priority to DK12860208.3T priority patent/DK2797244T3/en
Publication of WO2013094568A1 publication Critical patent/WO2013094568A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • H04B10/2581—Multimode transmission
    • 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
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/05—Spatial multiplexing systems

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmission system that performs optical transmission using a spatially multiplexed optical fiber as an optical transmission path for transmitting signal light.
  • Multi-core optical fiber An optical fiber is an optical fiber in which a plurality of cores capable of guiding light in respective propagation modes are covered with a common cladding.
  • a multi-mode optical fiber is a few-mode optical fiber (FMF).
  • FMF few-mode optical fiber
  • light can be guided to a plurality of propagation modes of one core.
  • An optical transmission system that performs optical transmission using a spatially multiplexed optical fiber as an optical transmission path for transmitting signal light can guide light in a plurality of propagation modes by the spatially multiplexed optical fiber. Therefore, a large amount of information can be transmitted / received as compared with the case where a single mode optical fiber is used as the optical transmission line.
  • Non-Patent Document 1 reports the effect of XT between propagation modes on transmission quality Q value (Q-factor) in MCF.
  • Non-Patent Document 1 it is assumed that XT between propagation modes is constant without considering statistical variation in simulations and experiments, and the influence of XT on the transmission quality Q value is clearly clarified. No. Therefore, it is not easy to perform high-quality signal light transmission in an optical transmission system that performs optical transmission using a spatially multiplexed optical fiber.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an optical transmission system capable of performing high-quality signal light transmission using a spatially multiplexed optical fiber.
  • An optical transmission system is an optical transmission system that performs optical transmission using a spatially multiplexed optical fiber as an optical transmission path for transmitting signal light, and sandwiches the spatially multiplexed optical fiber and the spatially multiplexed optical fiber.
  • a transmission system and a reception system are provided.
  • the transmission system includes a light source and a modulator that generates signal light by modulating light output from the light source in accordance with a predetermined modulation format.
  • the transmission quality Q value Q-factor, hereinafter simply referred to as Q value
  • Q margin of the Q value desired for safety in optical transmission is Q margin
  • the average crosstalk value for a certain propagation mode is XT ⁇ , and the signal light propagates only in the certain propagation mode of the spatially multiplexed optical fiber modulated according to the set modulation format.
  • the PSR falls within the range of PSR max or less and PSR max (2 1/2 -1) / 2 1/2 or more
  • the Q value required for forward error correction in optical transmission is Q FEC
  • the Q value margin desired for safety in optical transmission is Q margin
  • the crosstalk average to a certain propagation mode of a spatially multiplexed optical fiber A value of XT ⁇ , which is modulated according to a polarization multiplexing (PM) -quadrature phase shift keying (QPSK) modulation format (PM-QPSK modulation format).
  • the PSR falls within the range of PSR max or less and PSR max (2 1/2 -1) / 2 1/2 or more of the following formula (2).
  • the Q value Q FEC necessary for error correction satisfies the following equation (3), and the Q value margin Q margin is: It is preferable to satisfy the formula.
  • the modulation format after setting the PSR to be equal to or less than PSR max is a polarization switch modulation format. Is preferred.
  • the signal light power P signal is an average power of light output from the light source.
  • P signal is preferably an average power of light output from a light source.
  • PM-QPSK is adopted as the modulation format when PSR max is 1 or more and less than 2 1/2 / (2 1/2 ⁇ 1).
  • PSR max is 2 1/2 / (2 1/2 -1) or more and less than 5
  • PM-8PSK Polarization Multiplex-Eight Phase Shift Keying
  • PM-16QAM is adopted as a modulation format among multi-level quadrature amplitude modulation (M-QAM).
  • PM-32QAM is adopted as the modulation format.
  • PM-64QAM is adopted as the modulation format.
  • PM-128QAM is adopted as the modulation format.
  • PSR max is 85 or more and less than 165
  • PM-256QAM is adopted as the modulation format.
  • PSR max is 165 or more and less than 341, PM-512QAM is adopted as the modulation format.
  • PM-1024QAM is adopted as the modulation format when PSR max is 341 or more.
  • the signal light power P signal is preferably the maximum power of light output from the light source. is there.
  • the signal light power P signal is the maximum power of light output from the light source.
  • PM-QPSK is employed for the modulation format when PSR max is 1 or more and less than 2 1/2 / (2 1/2 ⁇ 1).
  • PSR max is 2 1/2 / (2 1/2 ⁇ 1) or more and less than 9
  • PM-8PSK is adopted as the modulation format.
  • PM-16QAM is adopted as a modulation format when PSR max is 9 or more and less than 17.
  • PM-32QAM is adopted as a modulation format when PSR max is 17 or more and less than 49.
  • PM-64QAM is adopted as the modulation format.
  • PM-128QAM is adopted as the modulation format.
  • PM-256QAM is adopted as a modulation format when PSR max is 225 or more and less than 377.
  • PM-512QAM is adopted as the modulation format.
  • PM-1024QAM is adopted as the modulation format when PSR max is 961 or more.
  • high-quality and high frequency utilization efficiency spatial multiplexing transmission can be easily performed using a spatial multiplexing optical fiber. That is, according to the present invention, if the Q value when the signal light is transmitted only in one propagation mode of the spatial multiplexing optical fiber is examined, all propagation characteristics are calculated from the Q value and the average crosstalk value to the propagation mode. A modulation format suitable for the mode can be selected. Thereby, it is not necessary to transmit individual signal light in all the propagation modes, and to check the Q value for all the individual signal lights, and to check the modulation format suitable for each of the above propagation modes.
  • the core to be investigated is preferably a central core that is easily affected by crosstalk.
  • FIG. 1 shows schematic structure of the optical transmission system which concerns on this embodiment.
  • FIG. 1 shows schematic structure of the optical transmission system which concerns on this embodiment.
  • FIG. 1 shows schematic structure of the optical transmission system which concerns on this embodiment.
  • FIG. 1 shows schematic structure of the optical transmission system which concerns on this embodiment.
  • FIG. 1 shows schematic structure of the optical transmission system which concerns on this embodiment.
  • FIG. 1 shows schematic structure of the optical transmission system which concerns on this embodiment.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical transmission system, 1 ... Transmission system, 2 ... Reception system, 10 ... Light source for transmission, 20 ... External modulator.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical transmission system 100 according to the present embodiment.
  • an optical transmission system 100 includes a transmission system 1, a reception system 2, and a spatially multiplexed optical fiber 3 as a transmission path disposed between the transmission system 1 and the reception system 2.
  • the transmission system 1 includes a transmission light source 10 that outputs signal light and an external modulator 20 that modulates the light output from the transmission light source 10 according to a predetermined modulation format 30 to generate signal light.
  • FIG. 2 is a graph showing a statistical distribution of crosstalk XT between propagation modes in an optical transmission system that performs optical transmission using a spatially multiplexed optical fiber as an optical transmission path for transmitting signal light.
  • FIG. 2 is shown in Non-Patent Document 2, and shows a statistical distribution of crosstalk XT when MCF is used as a spatially multiplexed optical fiber.
  • the crosstalk XT between the propagation modes has a statistical variation.
  • the probability distribution f (XT) of the crosstalk XT is expressed by the following equation (7).
  • This probability distribution f (XT) is represented by a chi-square distribution with 4 degrees of freedom scaled by a certain value ⁇ 2 .
  • the average value (that is, the crosstalk average value) XT ⁇ of the probability distribution f (XT) is expressed by the following equation (8).
  • a chi-square distribution with four degrees of freedom is a probability distribution obtained by the sum of squares of four random variables each normally distributed with a variance ⁇ 2 .
  • the crosstalk XT is an in-phase component (I component) and a quadrature component (Quadrature) component of each of the two polarization modes orthogonal to each other. It can be represented by the sum of the square (power) of a total of four amplitude components of (Q component). From this, the crosstalk XT varies in the chi-square distribution with 4 degrees of freedom in the above equation (7).
  • the I component and the Q component of each polarization mode of the crosstalk XT vary in a normal distribution with dispersion ⁇ 2. It shows that.
  • the influence on the transmission quality Q value of the crosstalk XT is clarified in consideration of the statistical variation of the crosstalk XT in a spatially multiplexed optical fiber such as MCF or FMF, and the crosstalk XT between propagation modes is clarified.
  • an optical transmission system capable of setting a multi-level modulation format that can be transmitted by the spatially multiplexed optical fiber from the Q value during transmission in one propagation mode.
  • Crosstalk XT between propagation modes in a spatially multiplexed optical fiber is considered to be a random value having a probability distribution of a normal distribution on the I-Q plane of the I component and Q component that vary due to variations in the phase difference between propagation modes. It is done. From this, by considering the crosstalk XT as noise, the influence of the crosstalk XT on the transmission quality Q value at the time of modulation such as PSK or QAM can be calculated.
  • Non-Patent Document 2 discusses only MCF, but even in the case of FMF as in MCF, it is considered that the phase difference between modes is random mode coupling, and crosstalk XT is regarded as random noise. It is thought that you can.
  • the Q value is defined by the following equation (9) (see Non-Patent Document 3).
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are the average positions of two adjacent modulation symbols with respect to a plurality of modulation symbols on the IQ plane (each modulation symbol varies due to a noise component included in the signal).
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are standard deviations of two adjacent modulation symbols, respectively.
  • the generally used decibel display of the Q value has a coefficient of 20 as in the following equation (10), and the Q 2 value (Q 2 -factor) often found in papers, etc. ) Is used to prevent coefficient errors in the following formula.
  • the Q value and the Q 2 value are the same if expressed in decibels.
  • a certain propagation mode (in the case of MCF, “a propagation mode of a certain core among a plurality of cores”), and in the case of FMF, “a certain propagation mode of a plurality of propagation modes in one core crosstalk average XT mu of ”) is defined as follows (12).
  • the crosstalk XT is a random value having a normal distribution as a probability distribution on the IQ plane, and the relationship between the crosstalk average value XT ⁇ and the variance ⁇ 4 2 of the normal distribution is expressed by the following equation (13). Is done.
  • the dispersion ⁇ xt 2 of the crosstalk XT optical power on the IQ plane is expressed by the following equation (14). Therefore, the Q 2 value for noise including crosstalk XT is expressed by the following equation (15). At this time, the Q 2 penalty resulting from the crosstalk XT is expressed by the following equation (16).
  • P signal / S 2 is a value depending on the modulation format of the signal, and thus is a Q 2 value when signal light is transmitted only in one propagation mode.
  • Q noise 2 and crosstalk average value XT ⁇ are known
  • Q noise + xt 2 that is a Q 2 value when signal light is transmitted in all propagation modes can be predicted.
  • MCF if Q noise 2 that is the Q 2 value when the signal light is transmitted to only one core and the crosstalk average value XT ⁇ are known, the signal light is transmitted to all the remaining cores.
  • Q noise + xt 2 which is the Q 2 value at the time can be predicted.
  • 3 to 5 are diagrams showing modulation diagrams (also referred to as phase plan views or constellations) showing signal arrangements of various modulation formats.
  • 3A is a modulation diagram showing the signal arrangement of the PM-QPSK modulation format
  • FIG. 3B is a modulation diagram showing the signal arrangement of the PM-8PSK modulation format
  • FIG. It is a modulation diagram which shows the signal arrangement
  • 4A is a modulation diagram showing the signal arrangement of the PM-32QAM modulation format
  • FIG. 4B is a modulation diagram showing the signal arrangement of the PM-64QAM modulation format
  • FIG. It is a modulation diagram which shows the signal arrangement
  • FIG. 5A is a modulation diagram showing the signal arrangement of the PM-256QAM modulation format
  • FIG. 5B is a modulation diagram showing the signal arrangement of the PM-512QAM modulation format
  • FIG. It is a modulation diagram which shows the signal arrangement
  • P signal / S 2 P max / S 2 is QPSK (PM ⁇ ) of polarization multiplexing (PM). 1 for QPSK, 2 1/2 / (2 1/2 -1) for PM-8PSK, 9 for PM-16QAM, 17 for PM-32QAM, 49 for PM-64QAM, and 49 for PM-128QAM 85, 225 for PM-256QAM, 377 for PM-512QAM, 961 for PM-1024QAM.
  • P signal / S 2 P avg / S 2 is 1 in PM-QPSK and 2 1/2 in PM-8PSK. / (2 1/2 -1), 5 for PM-16QAM, 10 for PM-32QAM, 21 for PM-64QAM, 41 for PM-128QAM, 85 for PM-256QAM, and 85 for PM-512QAM 165, or 341 for PM-1024QAM.
  • FIG. 6 is a chart summarizing the ratios of the maximum power P FS when modulated at the full scale of the modulation range of the external modulator 20 and S 2 , P avg , P max in each modulation format.
  • P max ⁇ P FS as can be seen from the fact that there is no modulation symbol at the end of the modulation diagram.
  • each core When a transmission experiment is actually performed using the MCF, the signal light of each core is uncorrelated, and a skew occurs between the cores due to various perturbations, which contributes to the crosstalk XT depending on the fiber longitudinal position. given a also changes symbols adjacent cores, but may be considered a signal light power P signal and the average power of each modulation diagram considered more realistic or, in view safer side, each modulation signal light power P signal It may be desirable to consider it as the maximum power of the diagram.
  • Q FEC is preferably at least the following formula (22), more preferably the following formula (23), and even more preferably the following formula (24).
  • the Q margin In addition, the smaller the Q margin , the larger the PSR max. Therefore, it is desirable that the Q margin is as small as possible. However, if the Q margin is too small, the transmission quality Q value may be lower than Q FEC due to disturbances and the like, and transmission errors may occur. is there. Therefore, it is desirable that the Q margin satisfies the following expression (25) in terms of the balance between PSR max improvement and transmission error suppression.
  • a polarization multiplexing modulation format in which modulation is performed on the IQ plane independently in each of two independent polarization modes, that is, modulation is individually performed on a two-dimensional plane in two polarization modes.
  • the two polarization modes are integrated, the I component of the first polarization mode, the Q component of the first polarization mode, the I component of the second polarization mode, and the Q of the second polarization mode.
  • the polarization-switched modulation format (see Non-Patent Document 4) that modulates in a four-dimensional space using a total of four independent components is used, the Q 2 values are equal.
  • the modulation format when the PSR is set to PSR max or less is the polarization switch modulation format. Is preferred.
  • PSR the signal light power P signal in the modulation diagrams were considered maximum power P max of the modulation diagram, given the signal light power P signal in the example of when regarded as average power P avg of each modulation diagram
  • PSR is at least PSR max 2 1/2 / (2 1/2 -1) divided by a is PSR max (2 1/2 -1) / 2 so as to be 1/2 or more of the values It is desirable to set.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the crosstalk XT and the OSNR penalty when the variation of the crosstalk XT is not taken into consideration.
  • FIG. 7 is a diagram shown in Non-Patent Document 1.
  • the solid line is obtained by simulation, and the broken line drawn by circles and square marks is obtained by experiments.
  • the variation in crosstalk XT is not taken into account in the experiment.
  • One of the two optical signals branched by the optical splitter is used as signal light, the other is used as XT light, and the XT light is attenuated using an optical attenuator. After that, the two lights are recombined to confirm the transmission quality of the signal light after the recombination.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the crosstalk XT and the Q 2 penalty when the variation of the crosstalk XT in the present embodiment is taken into consideration.
  • OSNR Optical Signal-to-Noise Since (Ratio) and Q 2 are in a proportional relationship, the OSNR penalty and the Q 2 penalty are equal.
  • FIG. 8 shows the above in consideration of the variation in crosstalk XT under the same conditions as FIG. 7 (assuming Q noise + xt of 9.8 dB corresponding to the bit error rate 10 ⁇ 3 assumed in Non-Patent Document 1). (16) shows the relationship between crosstalk XT, Q 2 penalty determined by the formula.

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Abstract

　本発明は、伝送路として空間多重光ファイバが適用された光伝送システムに関する。当該光伝送システムは、信号光を伝送する光伝送路として空間多重光ファイバを用いて光伝送を行う。すなわち、空間多重光ファイバの或る伝搬モードのみに信号光が伝搬する際の該信号光のＱ値、および、変調フォーマットの変調シンボル間の最短距離の二乗に対する信号光パワーの比が所定の関係式を満たす変調フォーマットに従って光伝送が行われる。

Description

光伝送システム
　本発明は、信号光を伝送する光伝送路として空間多重光ファイバを用いて光伝送を行う光伝送システムに関するものである。
　マルチコア光ファイバ（ＭＣＦ：Multi-Core
optical Fiber）は、各々の伝搬モードに光を導波させることができる複数のコアが共通のクラッドに覆われた光ファイバである。また、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ：Multi-Mode optical fiber）は、数モード光ファイバ（ＦＭＦ：Few-Mode
optical Fiber）とも呼ばれ、一つのコアの複数の伝搬モードに光を導波させることができる。これらの光ファイバは空間多重光ファイバと総称される。
　信号光を伝送する光伝送路として空間多重光ファイバを用いて光伝送を行う光伝送システムは、空間多重光ファイバにより複数の伝搬モードに光を導波させることができる。そのため、光伝送路としてシングルモード光ファイバを用いる場合と比較すると大容量の情報を送受信することができる。
　光伝送路として空間多重光ファイバを用いる光伝送システムでは、複数の伝搬モードの間のクロストーク（ＸＴ：crosstalk）が問題となる。非特許文献１には、ＭＣＦにおいて伝搬モード間のＸＴが伝送品質Ｑ値（Q-factor）に与える影響について報告されている。
P. J. Winzer et al.,ECOC2011,paper Tu.5.B.7. T. Hayashi, et al.,Opt.Express, vol.19, no.17, pp.16576-16592 (2011). ITU-T RecommendationG.975.1, 2004. H. Bulow et al.,OFC2011, paper OThO1.
　発明者は、従来の光伝送システムについて検討した結果、以下のような課題を発見した。
　すなわち、実際には空間多重光ファイバにおける伝搬モード間のＸＴは或る分布でバラツキを有する。しかしながら、非特許文献１では、シミュレーションや実験において伝搬モード間のＸＴについて統計論的バラツキを考慮することなく一定であるとしており、ＸＴが伝送品質Ｑ値に与える影響が正確には明らかになってはいない。それ故、空間多重光ファイバを用いて光伝送を行う光伝送システムにおいて、高品質の信号光伝送を行うことは容易ではない。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、空間多重光ファイバを用いて高品質の信号光伝送を行うことができる光伝送システムを提供することを目的としている。
　本発明に係る光伝送システムは、信号光を伝送する光伝送路として空間多重光ファイバを用いて光伝送を行う光伝送システムであって、空間多重光ファイバと、空間多重光ファイバを挟むように配置された送信系と受信系を備える。送信系は、光源と、光源から出力された光を所定の変調フォーマットに従って変調して信号光を生成する変調器を有する。
　特に、第１の態様に係る光伝送システムは、以下のように設定された変調フォーマットに従って光源から出力された光を変調する。すなわち、信号光パワーをＰsignalとし、変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムにおける変調シンボル間の最短距離をＳとし、変調シンボル間の信号光強度比ＰＳＲをＰＳＲ＝Ｐsignal／Ｓ2とするとき、
  光伝送において前方誤り訂正（FEC： Forward Error
Correction）に必要な伝送品質Ｑ値（Q-factor、以下、単にＱ値という）がＱFECであり、光伝送において安全の為に望まれるＱ値のマージンがＱmarginであり、空間多重光ファイバの或る伝搬モードへのクロストーク平均値がＸＴμであり、設定された変調フォーマットに従って変調された、空間多重光ファイバの該或る伝搬モードのみに信号光が伝搬する際の該信号光のＱ値がＱnoiseである条件下において、
  ＰＳＲが下記（１）式のＰＳＲｍａｘ以下且つＰＳＲｍａｘ(21/2-1)/21/2以上の範囲内に収まっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　第２の態様に係る光伝送システムは、以下のように設定された変調フォーマットに従って光源から出力された光を変調する。すなわち、
  信号光パワーをＰsignalとし、変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムにおける変調シンボル間の最短距離をＳとし、変調シンボル間の信号光強度比ＰＳＲをＰＳＲ＝Ｐsignal／Ｓ2とするとき、
  光伝送において前方誤り訂正に必要なＱ値がＱFECであり、光伝送において安全の為に望まれるＱ値のマージンがＱmarginであり、空間多重光ファイバの或る伝搬モードへのクロストーク平均値がＸＴμであり、偏波多重（ＰＭ：polarization Multiplexing）－四位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）の変調フォーマット（PM-QPSK変調フォーマット）に従って変調された、空間多重光ファイバの該或る伝搬モードのみに信号光が伝搬する際の該信号光のＱ値がＱPM-QPSKである条件下において、
  ＰＳＲが下記（２）式のＰＳＲｍａｘ以下且つＰＳＲｍａｘ(21/2-1)/21/2以上の範囲内に収まっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　上記第１または第２の態様に適用可能な第３の態様として、誤り訂正に必要なＱ値ＱFECは、下記（３）式を満たし、且つ、Ｑ値のマージンＱmarginは、下記（４）式を満たすのが好適である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　第４の態様に係る光伝送システムは、以下のように設定された変調フォーマットに従って光源から出力された光を変調する。すなわち、
  信号光パワーをＰsignalとし、変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムにおける変調シンボル間の最短距離をＳとし、変調シンボル間の信号光強度比ＰＳＲをＰＳＲ＝Ｐsignal／Ｓ2とするとき、
  空間多重光ファイバの或る伝搬モード光へのクロストーク平均値がＸＴμである条件下において、
  ＰＳＲが下記（５）式のＰＳＲｍａｘ以下且つＰＳＲｍａｘ(21/2-1)/21/2以上の範囲内に収まっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　第５の態様に係る光伝送システムは、以下のように設定された変調フォーマットに従って光源から出力された光を変調する。すなわち、
  信号光パワーをＰsignalとし、変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムにおける変調シンボル間の最短距離をＳとし、変調シンボル間の信号光強度比ＰＳＲをＰＳＲ＝Ｐsignal／Ｓ2とするとき、
  空間多重光ファイバの或る伝搬モードへのクロストーク平均値がＸＴμである条件下において、
  ＰＳＲが下記（６）式のＰＳＲｍａｘ以下且つＰＳＲｍａｘ(21/2-1)/21/2以上の範囲内に収まっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　なお、上記第１～第５の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第６の態様として、ＰＳＲがＰＳＲｍａｘ以下となるように設定された後の変調フォーマットは、偏波スイッチ変調フォーマットであるのが好適である。
　更に、上記第１～第６の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第７の態様として、信号光パワーＰsignalは、光源から出力される光の平均パワーであるのが好適である。
　上記第１～第５の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第８の態様として、Ｐsignalは、光源から出力される光の平均パワーであるのが好適である。この第９の態様において、ＰＳＲmaxが1以上21/2/(21/2-1)未満である場合にPM-QPSKが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが21/2/(21/2-1)以上5未満である場合に偏波多重－八位相偏移変調（8 Phase Shift Keying、以下、PM-8PSKという）が変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが5以上10未満である場合に偏波多重－多値直角位相振幅変調（M-QAM: Multi-level Quadrature Amplitude modulation）のうちPM-16QAMが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが10以上21未満である場合にPM-32QAMが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが21以上41未満である場合にPM-64QAMが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが41以上85未満である場合にPM-128QAMが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが85以上165未満である場合にPM-256QAMが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが165以上341未満である場合にPM-512QAMが変調フォーマットに採用される。またはＰＳＲmaxが341以上である場合にPM-1024QAMが変調フォーマットに採用される。
　上記第１、第３～第６の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第９の態様として、信号光パワーＰsignalは、光源から出力される光の最大パワーであるのが好適である。
　更に、上記第１、第３～第５の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第１０の態様として、信号光パワーＰsignalは、光源から出力される光の最大パワーであるのが好適である。この第１０の態様において、ＰＳＲmaxが1以上21/2/(21/2-1)未満である場合にPM-QPSKが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが21/2/(21/2-1)以上9未満である場合にPM-8PSKが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが9以上17未満である場合にPM-16QAMが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが17以上49未満である場合にPM-32QAMが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが49以上85未満である場合にPM-64QAMが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが85以上225未満である場合にPM-128QAMが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが225以上377未満である場合にPM-256QAMが変調フォーマットに採用される。ＰＳＲmaxが377以上961未満である場合にPM-512QAMが変調フォーマットに採用される。またはＰＳＲmaxが961以上である場合にPM-1024QAMが変調フォーマットに採用される。
　本発明によれば、空間多重光ファイバを用いて高品質且つ周波数利用効率の高い空間多重伝送を、簡便に行うことができる。すなわち、本発明によれば、空間多重光ファイバの１つの伝搬モードのみに信号光を伝送した際のＱ値を調べれば、上記Ｑ値と上記伝搬モードへのクロストーク平均値から、全ての伝搬モードに適切な変調フォーマットを選択できる。これにより、全ての伝搬モードに個別の信号光を伝送して、上記個別の信号光全てについてＱ値を調べて、上記全ての伝搬モードそれぞれに適切な変調フォーマットを調べる必要がない。
　なお、六方格子状のコア配置のマルチコア光ファイバの場合、調査対象となるコアはクロストークの影響を受けやすい中心コアが好ましい。それ以外のコア配置の場合には、他コアからのクロストークＸＴが最も大きいコアについて調査が行われればよい。数モードファイバ光ファイバの場合も、他伝搬モードからのクロストークＸＴが最も大きい伝搬モードについて調査が行われれば良い。
は、本実施形態に係る光伝送システムの概略構成を示す図である。 は、信号光を伝送する光伝送路として空間多重光ファイバを用いて光伝送を行う光伝送システムにおける伝搬モード間のクロストークＸＴの統計的分布を示すグラフである。 は、各種変調フォーマット（PM-QPSK,PM-PSK,PM-16QAM）の信号配置を示す変調ダイアグラムである。 は、各種変調フォーマット（PM-32QAM,PM-64QAM,PM-128QAM）の信号配置を示す変調ダイアグラムである。 は、各種変調フォーマット（PM-256QAM,PM-512QAM,PM-1024QAM）の信号配置を示す変調ダイアグラムである。 は、変調器の変調範囲のフルスケールで変調した際の最大パワーＰFSと、各変調フォーマットにおけるＳ2, Ｐavg, Ｐmaxとの比を纏めた図表である。 は、クロストークＸＴのバラツキを考慮しない場合のクロストークＸＴとＯＳＮＲペナルティとの関係を示すグラフである。（出典は、非特許文献１である。） は、クロストークＸＴのバラツキを考慮した場合のクロストークＸＴμとＱ2ペナルティとの関係を示すグラフである。
　１００…光伝送システム、１…送信系、２…受信系、１０…送信用光源、２０…外部変調器。
　以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１は、本実施形態に係る光伝送システム１００の概略構成を示す図である。図１において、光伝送システム１００は、送信系１と、受信系２と、送信系１および受信系２の間に配置された伝送路としての空間多重光ファイバ３を備える。送信系１は、信号光を出力する送信用光源１０と、送信用光源１０から出力された光を所定の変調フォーマット３０に従って変調して信号光を生成する外部変調器２０を有する。
　図２は、信号光を伝送する光伝送路として空間多重光ファイバを用いて光伝送を行う光伝送システムにおける伝搬モード間のクロストークＸＴの統計的分布を示すグラフである。図２は、非特許文献２に示されているものであり、空間多重光ファイバとしてＭＣＦを用いた場合のクロストークＸＴの統計的分布を示している。
　図２に示されたように、伝搬モード間のクロストークＸＴは統計的バラツキを有している。クロストークＸＴの確率分布ｆ(XT)は下記（７）式で表される。この確率分布ｆ(XT)は、或る値σ2でスケーリングした自由度４のカイ二乗分布で表される。確率分布ｆ(XT)の平均値（すなわちクロストーク平均値）ＸＴμは下記（８）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　一般に、自由度４のカイ二乗分布は、各々分散σ2で正規分布する４つのランダム変数の二乗の和が採る確率分布である。１つの伝搬モードは互いに直交する２つの偏波モードを含むので、クロストークＸＴは、互いに直交する２つの偏波モードそれぞれの同相（In-phase）成分（Ｉ成分）および直交位相（Quadrature）成分（Ｑ成分）の合計４つの振幅成分の二乗（パワー）の和で表すことができる。このことから、クロストークＸＴが上記（７）式の自由度４のカイ二乗分布でばらつくことは、クロストークＸＴの各偏波モードのＩ成分・Ｑ成分それぞれが分散σ2の正規分布でばらついていることを示している。
　本発明では、ＭＣＦやＦＭＦなどの空間多重光ファイバでのクロストークＸＴの統計論的バラツキを考慮した上で、クロストークＸＴの伝送品質Ｑ値への影響を明らかにし、伝搬モード間クロストークＸＴと１伝搬モード伝送時のＱ値とから、該空間多重光ファイバで伝送可能な多値変調フォーマットを設定することが可能な光伝送システムを提供する。
　空間多重光ファイバにおける伝搬モード間クロストークＸＴは、伝搬モード間の位相差のバラツキにより変動するＩ成分、Ｑ成分のＩ-Ｑ平面上の正規分布を確率分布とするランダムな値であると考えられる。このことから、クロストークＸＴをノイズと見なすことで、ＰＳＫやＱＡＭなどの変調時に於けるクロストークＸＴの伝送品質Ｑ値への影響を計算することができる。
　特に、伝搬モード間で信号が非相関である場合、伝搬モード間位相差は経時的に変化し、クロストークＸＴも経時的に変動するものと考えられるので、クロストークＸＴをランダムノイズと見なすことができると考えられる。なお、非特許文献２で論じているのはＭＣＦについてのみであるが、ＭＣＦと同様にＦＭＦの場合でも、モード間位相差がランダムなモード結合と考えられ、クロストークＸＴをランダムノイズと見なすことができると考えられる。
　Ｑ値は下記（９）式で定義される（非特許文献３参照）。ここで、μ1，μ2は、Ｉ－Ｑ平面上における複数の変調シンボルに関し、２つの隣接する変調シンボルそれぞれの平均位置（信号に含まれるノイズ成分に起因して各変調シンボルは変動する）であり、σ1，σ2は２つの隣接する変調シンボルそれぞれの標準偏差である。なお、参考までに、一般に用いられるＱ値のデシベル表示は、下記（１０）式のとおり電圧などと同様に係数が20のものであり、論文などでよく見られるＱ2値(Ｑ2-factor)の表現は下記式での係数間違いを防ぐ為に用いられているものである。Ｑ値もＱ2値もデシベルで表せば同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　上記（９）式から、各変調シンボルにおけるノイズの標準偏差は等しいものと見なすと、クロストークＸＴを含まないノイズに対するＱ2値は下記（１１）式で表される。ここで、Ｓは変調シンボル間の最短距離（|μ1-μ2|）である。また、ノイズがｘ／ｙ両偏波のＩ-Ｑ平面上に分散σnoise 2で正規分布しているとすると、４σnoise 2はノイズの平均パワーＰnoiseに相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　或る伝搬モード（ＭＣＦの場合には「複数のコアのうちの或る１つのコアの伝搬モード」、ＦＭＦの場合には「１つのコアにおける複数の伝搬モードのうちの或る１つの伝搬モード」）のクロストーク平均値ＸＴμは下記（１２）式のように定義される。また、クロストークＸＴはＩ-Ｑ平面上で正規分布を確率分布とするランダム値であり、クロストーク平均値ＸＴμと前記正規分布の分散σ4 2との関係は下記（１３）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　したがって、クロストークＸＴ光パワーのＩ-Ｑ平面上での分散σxt 2は下記（１４）式で表される。よって、クロストークＸＴを含むノイズに対するＱ2値は下記（１５）式で表される。このとき、クロストークＸＴに起因するＱ2ペナルティは下記（１６）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　また、前方誤り訂正に必要なＱ値をＱFECとし、環境変動によるロス増や切断による再接続によるロス増などによるＱ値悪化に対処する安全のためのＱ値のマージンをＱmarginとすると、下記（１７）式が満たされる必要がある。なお、この（１７）式をデシベル表示すると下記（１８）式のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
　上記（１５）式および（１６）式それぞれにおいてＰsignal／Ｓ2 は信号の変調フォーマットに依存する値であることから、１つの伝搬モードのみに信号光を伝送させたときのＱ2値であるＱnoise 2およびクロストーク平均値ＸＴμが分かれば、全ての伝搬モードに信号光を伝送させたときのＱ2値であるＱnoise+xt 2が予測可能である。例えば、ＭＣＦの場合、１つのコアのみに信号光を伝送させたときのＱ2値であるＱnoise 2およびクロストーク平均値ＸＴμが分かれば、残りの全てのコアそれぞれに信号光を伝送させたときのＱ2値であるＱnoise+xt 2が予測可能である。更に上記（１７）式が要求されることを考えると、下記（１９）式を満たす変調フォーマットで伝送する必要があることが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
　図３～図５は、各種変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラム（位相平面図またはコンスタレーションともいう）を示す図である。図３（ａ）はPM-QPSK変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムであり、図３（ｂ）はPM-8PSK変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムであり、図３（ｃ）はPM-16QAM変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムである。図４（ａ）はPM-32QAM変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムであり、図４（ｂ）はPM-64QAM変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムであり、図４（ｃ）はPM-128QAM変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムである。また、図５（ａ）はPM-256QAM変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムであり、図５（ｂ）はPM-512QAM変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムであり、図５（ｃ）はPM-1024QAM変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムである。
　これらの変調ダイアグラムにおいて、信号光パワーＰsignalを各変調ダイアグラムの最大パワーＰmaxと見なした場合、Ｐsignal／Ｓ2＝Ｐmax／Ｓ2は、偏波多重(PM)のQPSK(PM-QPSK)では1となり、PM-8PSKでは21/2/(21/2-1)となり、PM-16QAMでは9となり、PM-32QAMでは17となり、PM-64QAMでは49となり、PM-128QAMでは85となり、PM-256QAMでは225となり、PM-512QAMでは377となり、PM-1024QAMでは961となる。
　また、信号光パワーＰsignalを各変調ダイアグラムの平均パワーＰavgと見なした場合、Ｐsignal／Ｓ2＝Ｐavg／Ｓ2は、PM-QPSKでは1となり、PM-8PSK では21/2/(21/2-1)となり、PM-16QAMでは5となり、PM-32QAMでは10となり、PM-64QAMでは21となり、PM-128QAMでは41となり、PM-256QAMでは85となり，PM-512QAMでは165となり、PM-1024QAMでは341となる。
　図６は、外部変調器２０の変調範囲のフルスケールで変調した際の最大パワーＰFSと、各変調フォーマットにおけるＳ2, Ｐavg, Ｐmaxとの比を纏めた図表である。PM-32QAM、PM-128QAM、及びPM-512QAMそれぞれでは、変調ダイアグラムの端の部分に変調シンボルが無いことから分かるとおり、Ｐmax＜ＰFSである。
　実際にＭＣＦを用いて伝送実験を行った場合は、各コアの信号光が非相関であって、且つ、種々の摂動により各コア間にスキューが生じ、ファイバ長手位置によりクロストークＸＴに寄与する隣接コアのシンボルも変化すると考えれば、信号光パワーＰsignalを各変調ダイアグラムの平均パワーと見なす場合がより現実的かと考えられるが、より安全サイドを見るには、信号光パワーＰsignalを各変調ダイアグラムの最大パワーと見なす場合が望ましいとも言える。
　また、各変調時のＱnoiseは、PM-QPSKを変調フォーマットとして用いた場合のＱnoiseであるＱPM-QPSKを用いて下記（２０）式で表されるので、信号光パワーＰsignalを各変調ダイアグラムの平均パワーＰavgと見なした場合、上記（１５）式および（１７）式から、下記（２１）式を満たす変調フォーマットで伝送する必要があることが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
　本発明に於いて、ＰＳＲｍａｘを大きくできれば、よりＰＳＲの大きい変調フォーマットを選択できる様になり、周波数利用効率を改善でき、伝送容量を改善できる可能性があるので、ＰＳＲｍａｘは大きい方が望ましい。式（１９）、式（２１）、いずれの場合も、ＱFECが小さいほど、ＰＳＲｍａｘは大きくなるので、ＱFECはできるだけ小さいことが好適である。ＱFECは、少なくとも下記（２２）式であることが望ましく、下記（２３）式であることが更に望ましく、下記（２４）式であることが更に望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
　また、Ｑmarginも小さい方がＰＳＲｍａｘは大きくなるので、Ｑmarginもできるだけ小さい方が望ましいが、小さすぎると外乱などの要因により伝送品質Ｑ値がＱFECを下回り、伝送エラー発生する可能性がある。そこで、Ｑmarginが下記（２５）式を満たすことが、ＰＳＲｍａｘ改善と伝送エラー抑圧のバランスの上で望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
　ここで、ＱnoiseのＱFECに対するマージンＱmargin1(Ｑmarginではない)との関係は下記（２６）式で表せるので、上記式（１９）は下記（２７）式と書き直すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
　ここで、1つの伝搬モードで伝送する際のＱmargin1が下記（２８）式を満たすときに、多数の伝搬モードで伝送する際のＱmarginが下記（２９）式を満たす為には、例えば下記（３０）式の場合には下記（３１）式を満たすことが望ましく、また、例えば下記（３２）式の場合には下記（３３）式を満たすことが望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
　ここまで、２つの独立な偏波モードそれぞれで独立にＩ-Ｑ平面上で変調を行う、すなわち、２つの偏波モードで個別に２次元平面上での変調を行う、偏波多重変調フォーマットに関して議論してきた。２つの偏波モードを一体として、第1の偏波モードのＩ成分と、第1の偏波モードのＱ成分と、第２の偏波モードのＩ成分と、第２の偏波モードのＱ成分の、合計４つの独立な成分を用いて、４次元空間上での変調を行う、偏波スイッチ（Polarization-switched）変調フォーマット（非特許文献４参照）を用いると、Ｑ2値が等しい場合に実現可能な周波数利用効率を偏波多重変調フォーマットに比べて向上させることができるので、本発明において、ＰＳＲをＰＳＲｍａｘ以下とした際の変調フォーマットが、偏波スイッチ変調フォーマットであることは、好適である。
　本発明に於いて、ＰＳＲは大きい方が、変調の多値度を向上させ、周波数利用効率を向上させることができる。各種の変調ダイアグラムにおいて信号光パワーＰsignalを各変調ダイアグラムの最大パワーＰmaxと見なした場合や、信号光パワーＰsignalを各変調ダイアグラムの平均パワーＰavgと見なした場合の例で考えると、多値度の隣り合う変調フォーマットの同士のＰＳＲの比は最大でも21/2/(21/2-1)である。よって、ＰＳＲは、少なくともＰＳＲｍａｘを21/2/(21/2-1)で割った値であるＰＳＲｍａｘ(21/2-1)/21/2以上の値になる様に設定することが望ましい。
　図７は、クロストークＸＴのバラツキを考慮しない場合のクロストークＸＴとＯＳＮＲペナルティとの関係を示すグラフである。なお、図７は非特許文献１に示されている図である。図７において、実線はシミュレーションにより求められたものであり、丸印および四角印で描かれた折れ線は実験により求められたものである。図７では、実験に於いてもクロストークＸＴのばらつきは考慮されず、光分岐器で２分岐した光信号の一方を信号光とし、他方をＸＴ光として、光減衰器でＸＴ光を減衰させた後に２つの光を再結合して、再結合後の信号光の伝送品質を確認している。
　一方、図８は、本実施形態の、クロストークＸＴのバラツキを考慮した場合のクロストークＸＴとＱ2ペナルティとの関係を示すグラフである。ＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise
Ratio）とＱ2とは比例関係にあることから、ＯＳＮＲペナルティとＱ2ペナルティとは等しい値をとる。図８は、図７と同一の条件（非特許文献１で想定しているビット誤り率10-3に相当する9.8ｄＢのＱnoise+xtを仮定）で、クロストークＸＴのばらつきを考慮した上記（１６）式で求めたクロストークＸＴとＱ2ペナルティとの関係を示す。
　図７と図８とを対比して、クロストークＸＴのばらつきを考慮した場合のクロストークＸＴ増加に対するＱ2ペナルティの悪化から、実際の空間多重光ファイバでのＱ2ペナルティの悪化は、非特許文献１に示されたものに比べるとより大きいことが分かる。本実施形態の光伝送システムによって、より正確にクロストークＸＴの伝送品質Ｑ値への影響が予測され、適切な変調フォーマットでの伝送が可能となる。

Claims (10)

  1. 　信号光を伝送する光伝送路として空間多重光ファイバを用いて光伝送を行う光伝送システムであって、
    　前記空間多重光ファイバと、
    　前記空間多重光ファイバの一方の端部側に配置された送信系であって、光を出力する光源と、前記光源から出力された光を所定の変調フォーマットに従って変調して前記信号光を生成する変調器と、を有する送信系と、
    　前記空間多重光ファイバの他方の端部側に配置された受信系であって、前記送信系からの信号光を、前記空間多重光ファイバを介して受信する受信系と、を備え、
    　信号光パワーをＰsignalとし、前記変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムにおける変調シンボル間の最短距離をＳとし、前記変調シンボル間の信号光強度比ＰＳＲをＰＳＲ＝Ｐsignal／Ｓ2とするとき、
    　前記光伝送において誤り訂正に必要な伝送品質Ｑ値がＱFECであり、前記光伝送において安全の為に望まれる前記伝送品質Ｑ値のマージンがＱmarginであり、前記空間多重光ファイバの或る伝搬モードへのクロストーク平均値がＸＴμであり、前記変調フォーマットに従って変調された、前記空間多重光ファイバの前記或る伝搬モードのみに前記信号光が伝搬する際の前記信号光のＱ値がＱnoiseである条件下において、
    　前記ＰＳＲが下記（１）式のＰＳＲｍａｘ以下且つＰＳＲｍａｘ(21/2-1)/21/2以上の範囲内に収まっている変調フォーマットに従って、前記変調器が前記光源から出力された光を変調して前記信号光を生成することを特徴とする光伝送システム。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  2. 　信号光を伝送する光伝送路として空間多重光ファイバを用いて光伝送を行う光伝送システムであって、
    　前記空間多重光ファイバと、
    　前記空間多重光ファイバの一方の端部側に配置された送信系であって、光を出力する光源と、前記光源から出力された光を所定の変調フォーマットに従って変調して前記信号光を生成する変調器と、を有する送信系と、
    　前記空間多重光ファイバの他方の端部側に配置された受信系であって、前記送信系からの信号光を、前記空間多重光ファイバを介して受信する受信系と、を備え、
    　信号光パワーをＰsignalとし、前記変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムにおける変調シンボル間の最短距離をＳとし、前記変調シンボル間の信号光強度比ＰＳＲをＰＳＲ＝Ｐsignal／Ｓ2とするとき、
    　前記光伝送において前方誤り訂正に必要な伝送品質Ｑ値がＱFECであり、前記光伝送において安全の為に望まれる前記伝送品質Ｑ値のマージンがＱmarginであり、前記空間多重光ファイバの或る伝搬モードへのクロストーク平均値がＸＴμであり、前記変調フォーマットとしてPM-QPSK変調フォーマットに従って変調された、前記空間多重光ファイバの前記或る伝搬モードのみに前記信号光が伝搬する際の前記信号光のＱ値がＱPM-QPSKである条件下において、
    　前記ＰＳＲが下記（２）式のＰＳＲｍａｘ以下且つＰＳＲｍａｘ(21/2-1)/21/2以上の範囲内に収まっている変調フォーマットに従って、前記変調器が前記光源から出力された光を変調して前記信号光を生成することを特徴とする光伝送システム。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  3. 　請求項１または２に記載の光伝送システムにおいて、
    　前記誤り訂正に必要な前記伝送品質Ｑ値であるＱFECは、下記（３）式を満たし、且つ、前記伝送品質Ｑ値のマージンＱmarginは、下記（４）式を満たす。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  4. 　信号光を伝送する光伝送路として空間多重光ファイバを用いて光伝送を行う光伝送システムであって、
    　前記空間多重光ファイバと、
    　前記空間多重光ファイバの一方の端部側に配置された送信系であって、光を出力する光源と、前記光源から出力された光を所定の変調フォーマットに従って変調して前記信号光を生成する変調器と、を有する送信系と、
    　前記空間多重光ファイバの他方の端部側に配置された受信系であって、前記送信系からの信号光を、前記空間多重光ファイバを介して受信する受信系と、を備え、
    　信号光パワーをＰsignalとし、前記変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムにおける変調シンボル間の最短距離をＳとし、前記変調シンボル間の信号光強度比ＰＳＲをＰＳＲ＝Ｐsignal／Ｓ2とするとき、
    　前記空間多重光ファイバの或る伝搬モードへのクロストーク平均値がＸＴμである条件下において、
    　前記ＰＳＲが下記（５）式のＰＳＲｍａｘ以下且つＰＳＲｍａｘ(21/2-1)/21/2以上の範囲内に収まっている前記変調フォーマットに従って、前記変調器が前記光源から出力された光を変調して前記信号光を生成することを特徴とする光伝送システム。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
  5. 　信号光を伝送する光伝送路として空間多重光ファイバを用いて光伝送を行う光伝送システムであって、
    　前記空間多重光ファイバと、
    　前記空間多重光ファイバの一方の端部側に配置された送信系であって、光を出力する光源と、前記光源から出力された光を所定の変調フォーマットに従って変調して前記信号光を生成する変調器と、を有する送信系と、
    　前記空間多重光ファイバの他方の端部側に配置された受信系であって、前記送信系からの信号光を、前記空間多重光ファイバを介して受信する受信系と、を備え、
    　信号光パワーをＰsignalとし、前記変調フォーマットの信号配置を示す変調ダイアグラムにおける変調シンボル間の最短距離をＳとし、前記変調シンボル間の信号光強度比ＰＳＲをＰＳＲ＝Ｐsignal／Ｓ2とするとき、
    　前記空間多重光ファイバの或る伝搬モードへのクロストーク平均値がＸＴμである条件下において、
    　前記ＰＳＲが下記（６）式のＰＳＲｍａｘ以下且つＰＳＲｍａｘ(21/2-1)/21/2以上の範囲内に収まっている前記変調フォーマットに従って、前記変調器が前記光源から出力された光を変調して前記信号光を生成することを特徴とする光伝送システム。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
  6. 　請求項１～５の何れか一項に記載の光伝送システムにおいて、
    　前記ＰＳＲが前記ＰＳＲｍａｘ以下となるように設定された後の変調フォーマットは、偏波スイッチ変調フォーマットである。
  7. 　請求項１～６の何れか一項に記載の光伝送システムにおいて、
    　前記信号光パワーＰsignalは、前記光源から出力される光の平均パワーである。
  8. 　請求項１～５の何れか一項に記載の光伝送システムにおいて、
    　前記信号光パワーＰsignalは、前記光源から出力される光の平均パワーであり、
    　前記変調フォーマットとして、前記ＰＳＲmaxが1以上21/2/(21/2-1)未満である場合にPM-QPSKが採用され、前記ＰＳＲmaxが21/2/(21/2-1)以上5未満である場合にPM-8PSKが採用され、前記ＰＳＲmaxが5以上10未満である場合にPM-16QAMが採用され、前記ＰＳＲmaxが10以上21未満である場合にPM-32QAMが採用され、前記ＰＳＲmaxが21以上41未満である場合にPM-64QAMが採用され、前記ＰＳＲmaxが41以上85未満である場合にPM-128QAMが採用され、前記ＰＳＲmaxが85以上165未満である場合にPM-256QAMが採用され、前記ＰＳＲmaxが165以上341未満である場合にPM-512QAMが採用され、または前記ＰＳＲmaxが341以上である場合にPM-1024QAMが採用される。
  9. 　請求項１、３～６の何れか一項に記載の光伝送システムにおいて、
    　前記信号光パワーＰsignalは、前記光源から出力される光の最大パワーである。
  10. 　請求項１、３～５の何れか一項に記載の光伝送システムにおいて、
    　前記信号光パワーＰsignalは、前記光源から出力される光の最大パワーであり、
    　前記変調フォーマットとして、前記ＰＳＲmaxが1以上21/2/(21/2-1)未満である場合にPM-QPSKが採用され、前記ＰＳＲmaxが21/2/(21/2-1)以上9未満である場合にPM-8PSKが採用され、前記ＰＳＲmaxが9以上17未満である場合にPM-16QAMが採用され、前記ＰＳＲmaxが17以上49未満である場合にPM-32QAMが採用され、前記ＰＳＲmaxが49以上85未満である場合にPM-64QAMが採用され、前記ＰＳＲmaxが85以上225未満である場合にPM-128QAMが採用され、前記ＰＳＲmaxが225以上377未満である場合にPM-256QAMが採用され、前記ＰＳＲmaxが377以上961未満である場合にPM-512QAMが採用され、または前記ＰＳＲmaxが961以上である場合にPM-1024QAMが採用される。
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