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公開番号2025041213
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023148373
出願日2023-09-13
発明の名称モード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法
出願人日本電信電話株式会社,国立大学法人北海道大学
代理人個人,個人
主分類G02B 6/12 20060101AFI20250318BHJP(光学)
要約【課題】モード多重伝送用のモード間損失補償量の波長依存性を抑制できる、モード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法を提供する。
【解決手段】モード間損失差補償デバイスは、第1導波路及び第2導波路と、第1導波路及び第2導波路が近接した平行導波路構造を有し、第1導波路を伝搬するLP₀₁モードと第2導波路を伝搬するLP₀₁モードとが結合する結合部と、を備える。結合部における第1導波路の構造と第2導波路の構造は同一であり、結合部は、第1導波路を伝搬するLP_11aモード及びLP_11bモードの、第2導波路への移行を防ぐ平行導波路長を有する。第1導波路の一端からの入射光を順方向に伝搬させた光の電磁界分布の波面と、第2導波路の他端からの出射光を逆方向に伝搬させた光の電磁界分布の波面と、が一致するように、第1導波路及び第2導波路の断面積は、光信号の伝搬方向に沿って変動している。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
ＬＰ
０１
モード、ＬＰ
１１ａ
モード、及び、ＬＰ
１１ｂ
モードを伝搬可能な、第１導波路及び第２導波路と、
前記第１導波路及び前記第２導波路が近接した平行導波路構造を有し、前記第１導波路を伝搬するＬＰ
０１
モードと前記第２導波路を伝搬するＬＰ
０１
モードとが結合する結合部と、
を備えるモード間損失差補償デバイスであって、
前記結合部における前記第１導波路の構造と前記第２導波路の構造は同一であり、
前記結合部は、前記第１導波路を伝搬するＬＰ
１１ａ
モード及びＬＰ
１１ｂ
モードの、前記第２導波路への移行を防ぐ平行導波路長を有し、
前記第１導波路の一端に入射した光信号が前記第２導波路に移行して前記第２導波路の他端から出射する方向を順方向として、
前記第１導波路の一端から入射する光を前記順方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、
前記第２導波路の他端から出射する光を前記順方向とは逆向きの逆方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、
が一致するように、前記第１導波路の断面積、及び、前記第２導波路の断面積は、前記光信号の伝搬方向に沿って変動していること
を特徴とするモード間損失差補償デバイス。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記平行導波路長をＬ
ｃ
とし、
波長λの光について、前記第１導波路の一端から前記第１導波路の他端への、
ＬＰ
０１
モードの透過率をＴ
ＬＰ０１
（λ）、
ＬＰ
１１ａ
モードの透過率をＴ
ＬＰ１１ａ
（λ）、
ＬＰ
１１ｂ
モードの透過率をＴ
ＬＰ１１ｂ
（λ）とし、
複数の所定波長λ
ｋ
（ただし、ｋ＝１，２，・・・，Ｎ、Ｎは自然数）について、性能指標Ｆを、
TIFF
2025041213000004.tif
19
165
によって定義した場合に、
前記性能指標Ｆを最小化するＬ
ｃ
に対して、前記平行導波路長は、±１０％以下の範囲にあること
を特徴とする、請求項１に記載のモード間損失差補償デバイス。
【請求項３】
前記結合部を２つ備え、
一の前記結合部と他の前記結合部の間に遅延部を備え、
前記遅延部は、前記第１導波路と前記第２導波路の間に導波路長差を設定すること
を特徴とする、請求項１に記載のモード間損失差補償デバイス。
【請求項４】
前記遅延部は屈折率制御部を備え、
前記屈折率制御部は、前記第１導波路と前記第２導波路の少なくとも一方の屈折率を変化させ、ＬＰ
０１
モードにおける前記第１導波路と前記第２導波路の間の位相差を０以上π未満の範囲で可変とすること
を特徴とする、請求項３に記載のモード間損失差補償デバイス。
【請求項５】
前記屈折率制御部は、前記第１導波路と前記第２導波路の少なくとも一方に熱を付与し、ＬＰ
０１
モードの減衰量を制御すること
を特徴とする、請求項４に記載のモード間損失差補償デバイス。
【請求項６】
前記第１導波路の幅の変動、及び、前記第２導波路の幅の変動は、前記光信号の伝搬方向に沿った長さ１μｍあたり、±０．２μｍ以下であること
を特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のモード間損失差補償デバイス。
【請求項７】
ＬＰ
０１
モード、ＬＰ
１１ａ
モード、及び、ＬＰ
１１ｂ
モードを伝搬可能な、第１導波路及び第２導波路と、
前記第１導波路及び前記第２導波路が近接した平行導波路構造を有し、前記第１導波路を伝搬するＬＰ
０１
モードと前記第２導波路を伝搬するＬＰ
０１
モードとが結合する結合部と、
を備えるモード間損失差補償デバイスの設計方法であって、
前記結合部における前記第１導波路の構造と前記第２導波路の構造を同一に設定し、
前記結合部に、前記第１導波路を伝搬するＬＰ
１１ａ
モード及びＬＰ
１１ｂ
モードの、前記第２導波路への移行を防ぐ平行導波路長を設け、
前記第１導波路の一端に入射した光信号が前記第２導波路に移行して前記第２導波路の他端から出射する方向を順方向として、
前記第１導波路の一端から入射する光を前記順方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、
前記第２導波路の他端から出射する光を前記順方向とは逆向きの逆方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、
が一致するように、前記第１導波路の断面積、及び、前記第２導波路の断面積を、前記光信号の伝搬方向に沿って変動させること
を特徴とするモード間損失差補償デバイスの設計方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、モード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
光ファイバを伝搬する複数のモードを利用することで通信容量を増大させるモード多重伝送において、伝送ファイバ中やモード合分波器において生じるモード間の損失差を抑えて伝送品質を向上させるモード間損失差補償デバイスが、非特許文献１，２及び特許文献１に開示されている。
【０００３】
非特許文献１には、内挿する空間フィルタによりモード間損失補償量を設定する空間光学系を用いたモード間損失差補償デバイスが開示されている。
【０００４】
非特許文献２には、ＰＬＣ（Planar lightwave circuit）技術を用いて、２つの結合部を有する平行導波路によってＬＰ
１１
モードへの損失を抑制しながら基本モードであるＬＰ
０１
モードに損失を与えるモード間損失差補償デバイスが開示されている。
【０００５】
特許文献１には、２つの導波路間で導波路長又は屈折率を変化させることで、ＬＰ
１１
モードにほとんど損失を与えず、ＬＰ
０１
モードとＬＰ
１１
モードとでモード間損失差を付与するモード間損失差補償デバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
T. Mizuno et al., "Mode dependent loss equalizer and impact of MDL on PDM-16QAM few-mode fibre transmission", ECOC2015, P5.9 (2015)
T. Fujisawa et al., "Silica-PLC based mode-dependent-loss equalizer for two LP mode transmission", OFC2022, paper M4J.4 (2022)
【特許文献】
【０００７】
特開２０２０－１４８９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、モード多重伝送と波長多重伝送を組み合わせる際、非特許文献１，２及び特許文献１に開示されるモード間損失差補償デバイスを用いると、特性を補償する帯域が制限されてしまうという課題がある。
【０００９】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものである。その目的とするところは、モード多重伝送用のモード間損失補償量の波長依存性を抑制できる、モード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本開示の一態様に係るモード間損失差補償デバイスは、ＬＰ
０１
モード、ＬＰ
１１ａ
モード、及び、ＬＰ
１１ｂ
モードを伝搬可能な、第１導波路及び第２導波路と、第１導波路及び第２導波路が近接した平行導波路構造を有し、第１導波路を伝搬するＬＰ
０１
モードと第２導波路を伝搬するＬＰ
０１
モードとが結合する結合部と、を備える。結合部における第１導波路の構造と第２導波路の構造は同一であり、結合部は、第１導波路を伝搬するＬＰ
１１ａ
モード及びＬＰ
１１ｂ
モードの、第２導波路への移行を防ぐ平行導波路長を有する。第１導波路の一端に入射した光信号が第２導波路に移行して第２導波路の他端から出射する方向を順方向として、第１導波路の一端から入射する光を順方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、第２導波路の他端から出射する光を順方向とは逆向きの逆方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、が一致するように、第１導波路の断面積、及び、第２導波路の断面積は、光信号の伝搬方向に沿って変動している。
（【００１１】以降は省略されています）

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