DE602004008379T2

DE602004008379T2 - Optischer Sender/Empfänger und optische Faser

Info

Publication number: DE602004008379T2
Application number: DE602004008379T
Authority: DE
Inventors: Mariko Sony Corp. Kano; Yoichi Sony Corp. Toriumi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2004-06-16
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2024-06-17
Also published as: KR20040111068A; EP1489764A2; DE602004008379D1; EP1489764B1; JP2005010309A; EP1489764A3; US20050025437A1; CN1573390A; US7016559B2

Description

HINDERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Sender/Empfänger und eine optische Faser. Noch genauer betrifft sie einen optischen Sender/Empfänger, welcher mit einer optischen Einaderfaser verbunden ist und dergleichen.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
1 ist ein erläuterndes Diagramm einer skizzierten Konfiguration des optischen Kommunikationssystems 100 zum Durchführen einer bidirektionalen Kommunikation unter Verwendung einer optischen Einaderfaser. Dieses optische Kommunikationssystem 100 umfasst zwei optische Sender/Empfänger 103A, 103B, wovon jeder ein Licht emittierendes Element 101 und ein Licht empfangendes Element 102 enthält, und eine optische Einaderfaser 104 zum Verbinden der optischen Sender/Empfänger 103A, 103B. Wenn der optische Sender/Empfänger 103A Daten zu dem optischen Sender/Empfänger 103B überträgt emittiert das Licht emittierende Element 101 in dem optischen Sender/Empfänger 103A Licht. Das Licht, welches von dem Licht emittierenden Elemente 101 in dem optischen Sender/Empfänger 103A emittiert wird, wird durch die optische Faser 104 übertragen. Das Licht empfangende Element 102 in dem optischen Sender/Empfänger 103B empfängt es dann.
Wenn der optische Sender/Empfänger 103B Daten zu dem optischen Sender/Empfänger 103A überträgt emittiert das Licht emittierende Element 101 in dem optischen Sender/Empfänger 103B Licht. Das Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 101 in dem optischen Sender/Empfänger 103B emittiert wird, wird durch die optische Faser 104 übertragen, welche verwendet wird, um Daten von dem optischen Sender/Empfänger103A zu übertragen. Das Licht empfangende Element 102 in dem optischen Sender/Empfänger 103A empfängt es dann.
Solch eine Technologie zum gleichzeitigen Durchführen von Übertragung und Empfang zwischen dem optischen Sender/Empfänger 103A und dem optischen Sender/Empfänger 103B unter Verwendung der optischen Einaderfaser 104 wird z. B. als "bidirektionale vollduplex optische Einaderfaserkommunikation" bezeichnet.
Um die bidirektionale vollduplex optische Einaderfaserkommunikation durchzuführen, ist es erforderlich, einen optischen Sender/Empfänger vorzusehen, welcher eine Funktion zum Führen des Lichts aufweist, welches von dem Licht emittierenden Element 101 zu der optischen Faser 104 emittiert wird, und des Lichts, welches von dieser optischen Faser 104 zu dem Licht empfangenden Element 102 ausgegeben wird. Als der optische Sender/Empfänger, welcher solch eine Funktion aufweist, ist der optische Sender/Empfänger bekannt, welcher eine derartige Konfiguration aufweist, um als Strahlteiler verwendet zu werden.
2 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration von einem konventionellen optischen Sender/Empfänger 103, welcher mit solch einem Strahlteiler ausgerüstet ist. Der optische Sender/Empfänger 103 emittiert Licht von dem Licht emittierenden Element 101 und teilt es unter Verwendung eines Strahlteilers 107, welcher einen Transmissionskoeffizienten von ungefähr 50 % und eine Reflexionskoeffizienten von ungefähr 50 % aufweist. Der optische Sender/Empfänger 103 fokussiert dann das emittierte Licht auf eine Endfläche der optischen Faser 104 unter Verwendung einer Linse 108. Der optische Sender/Empfänger 103 fokussiert andererseits Licht, welches durch die optische Faser 104 reflektiert wird, durch die Linse 108, welche in der Transmission verwendet wird, und führt es dann durch den Strahlteiler 107 hindurch. Das Licht empfangende Element 102 empfängt es dann. In 2 ist das Licht, welches so emittiert wird, durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet, und das Licht, welches so empfangen wird, durch eine unterbrochene Linie.
In dem optischen Sender/Empfänger 103, welcher den Strahlteiler 107 verwendet, verwendet das Licht, welches so emittiert und empfangen wird, die gleiche optische Achse, so dass die Linse 108 in der Nähe der Endfläche der optischen Faser 104 angeordnet sein kann, um das Licht, welches emittiert und empfangen wird, zu fokussieren. Dies resultiert in einer Erhöhung sowohl der Effizienz des einfallenden Lichtes von dem Licht emittierenden Element 101 auf die optische Faser 104 als auch eine Effizienz des Empfangens von ihm von der optischen Faser 104 zu dem Licht empfangenden Element 102.
In dem optischen Sender/Empfänger, welcher den Strahlteiler 107 verwendet, wird jedoch das Licht, welches von den Licht emittierenden Element 101 emittiert wird und durch die Endfläche der optischen Faser 104 reflektiert wird, durch die Linse 108 auf dem Licht empfangenden Element 102 fokussiert und mit dem Licht empfangenden Element 102 gekoppelt. Somit weist der optische Sender/Empfänger einen derartigen Nachteil auf, dass starke Nebensignaleffekte, welche der bidirektionalen optischen Einaderfaserkommunikation eigen sind, auftreten.
US 6,352,491 B1 offenbart solch ein System, wie in der Präambel des Anspruchs 1 des vorliegenden Dokuments.
3 ist ein erläuterndes Diagramm der Prinzipien von Nebensignaleffekten, welche auftreten. In 3 kennzeichnet ein Buchstabe "S" Signallicht von einem optischen Sender/Empfänger, welcher in der Figur nicht gezeigt ist. Alternativ reflektiert der Strahlteiler 107 ein anderes Signallicht, welches von dem Licht emittierenden Element 101 emittiert wird. Die Linse 108 fokussiert es dann und führt es in die optische Faser 104 durch ihre Endfläche ein. Die Endfläche der optischen Faser 104 reflektiert jedoch einen Teil des Lichts, welches von diesem Licht emittierenden Element 101 emittiert wird. Der Teil wird dann durch die Linse 108 auf dem Licht empfangenden Element 102 fokussiert und mit dem Licht empfangenden Element 102 gekoppelt, weil das Signallicht S und das andere Signallicht die gleiche optische Achse in der Ausbreitung verwenden. Dies liefert Nebensignaleffekt N.
Das Folgende wird ein Beispiel zum Erhalten der folgenden Gleichung (1) zum Berechnen eines S/N-Verhältnisses (das Signallicht S und der Nebensignaleffekt N) von einem konventionellen optischen Sender/Empfänger, welcher einen Strahlteiler verwendet, beschreiben. S = 0,5aP2 = 0.5P2 und N = 0.5 × 0.5bcP1 = 5.0 × 10-3P1 S/N = 100P2/P1 (1)wobei die Berechnung auf der Basis der folgenden Annahme durchgeführt wird:

P₁:: Intensität des Lichts, welches von dem Licht emittierenden Element emittiert wird;
P₂:: Intensität des Lichts, welches von der Faser emittiert wird;
a:: Kopplungseffizienz des Signallichts mit Licht empfangenden Element;
b:: Reflexionskoeffizient des Lichts, welches durch die Endfläche der Faser reflektiert wird; und
c:: Kopplungseffizienz des Lichts, welches von der Endfläche der Faser mit dem Licht empfangenden Element zurückgesendet wird.

Es sei angemerkt, dass bei der Berechnung ein Transmissionskoeffizient des Strahlspalters mit 0.5 und ein Reflexionskoeffizient von ihm mit 0.5 angenommen werden.
Falls ein Signallicht mit dem Licht empfangenden Element gekoppelt ist, ist insgesamt a = 1 gegeben. Falls die optische Faser aus einer Fluor basierten Kunststofffaser hergestellt ist, welche einen Brechungsindex von ungefähr 1.35 aufweist, ist b = 0.02 gegeben, falls das Licht, welches von der Endfläche der Faser zurückgesendet wird, vollständig an das Licht empfangende Element gekoppelt ist, ist c = 1 gegeben.
Bei der bidirektionalen Einaderkommunikation in einem Gigahertzfrequenzband ist im Allgemeinen S/N > 10 notwendig, um eine Bitfehlerrate BER < 10^-12 zu erreichen, so dass ein tolerierbarer Verlust durch die folgende Gleichung (2) gegeben ist: P1/P2 > 0.1 (2)
Gemäß der Gleichung (2) wird nur einem Verlust von -10 dB in einem Bereich des Licht emittierenden Elements zu dem Licht abgebenden Ende der Faser erlaubt. Ein Verlust von -3 dB wird durch den Strahlteiler erlitten, bis Licht ein Einfallende der Faser erreicht, so dass der verbleibende Verlust von -7 dB tolerierbar ist.
Unter der Annahme z. B. eines Falles des Festlegens einer Fluor basierten Kunststofffaser, welche einen Transmissionsverlust von -4 dB/100 m, einen Biegeverlust von 0,2 dB/90° und einen tolerierbaren Krümmungsradius R = 20 mm aufweist, kann die Faser nur 15 Mal über einen Abstand von 100 m gebogen werden. Dies legt eine starke Beschränkung im Festlegen der Faser auf, so dass das Erfordernis von S/N > 10 nicht in solch einer Festlegungsumgebung, dass die Faser z. B. immer 16 mal oder mehr gebogen wird, erfüllt werden kann, wodurch eine Schwierigkeit in einer bidirektionalen Einaderkommunikation in einem Gigahertzfrequenzband vorgesehen wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um diese Probleme zu lösen, ist die vorliegende Erfindung entwickelt worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Sender/Empfänger und eine optische Faser vorzusehen, welche Nebensignaleffekte unterdrücken können.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen optischen Sender/Empfänger zu verbessern, welcher mit einer optischen Einaderfaser gemäß der Erfindung verbunden ist. Der optische Sender/Empfänger umfasst einen Lichtemitter, zum Emittieren eines ersten Lichtes, einen Lichtempfänger zum Empfangen eines zweiten Lichtes, welches von der optischen Faser ausgegeben wird, und eine Fokussierungsvorrichtung zum Fokussieren des ersten Lichtes auf der optischen Faser und des zweiten Lichtes zu dem Lichtempfänger. Der optische Sender/Empfänger umfasst auch einen Strahlengangteiler zum Teilen des ersten Lichtes, welches von dem Lichtemitter emittiert wird, um es zu der optischen Faser zu führen, und um das zweite Licht, welches von der optischen Faser ausgegeben wird, zu dem Lichtempfänger zu führen. Der optische Sender/Empfänger umfasst weiterhin einen Reflektor zum Reflektieren eines Teils des ersten Lichts, welches zu dem Lichtempfänger zurückgesendet wird. Der Reflektor weist eine Faser kontaktierende Fläche auf, um es ihm zu erlauben, in Kontakt mit einer Endfläche der optischen Faser zu gelangen und eine Fläche zum Reflektieren des Teils des ersten Lichts, welche gegenüberliegend der Faser kontaktierenden Fläche liegt.
Gemäß dem optischen Sender/Empfänger, auf welchen die vorliegende Erfindung bezogen ist, wird das erste Licht von dem Lichtemitter in Transmission emittiert. Das erste Licht, welches von dem Lichtemitter emittiert wird, wird geteilt und durch den Strahlengangteiler zu der optischen Faser geführt und durch die Fokussierungsvorrichtung fokussiert, um so in die optische Faser durch ihre Endfläche einzutreten. Beim Empfang wird das zweite Licht von der optischen Faser abgegeben. Das zweite Licht, welches von der optischen Faser abgegeben wird, wird durch die Fokussierungsvorrichtung fokussiert und zu dem Lichtempfänger durch den Strahlengangteiler geführt.
Es sei angemerkt, dass ein Teil des ersten Lichtes, welches von dem Lichtemitter emittiert wird, durch die Fläche des Reflektors reflektiert wird, welche auf der stromaufwärtigen Seite der Endfläche der optischen Faser positioniert ist. Das Licht, welches so zurückgesendet wird, welches durch diese Fläche des Reflektors reflektiert wird, wird nicht zu dem Lichtempfänger fokussiert, so dass Nebensignaleffekte unterdrückt werden.
Zum Beispiel, falls der Reflektor aus einem Material hergestellt ist, welches einen Refraktionsindex fast gleich zu demjenigen der optischen Faser aufweist, wird ein Reflexionskoeffizient einer Grenzfläche zwischen der Faser kontaktierenden Fläche des Reflektors und der Endfläche der optischen Faser reduziert. Daher werden Nebensignaleffekte unterdrückt.
Wie oben beschrieben, werden nur durch Hinzufügen solch eines Reflektors die Nebensignaleffekte reduziert, wodurch ein kostengünstiger optischer Sender/Empfänger zum Durchführen einer bidirektionalen vollduplex optischen Einaderfaserkommunikation vorgesehen wird.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine optische Faser mit einem optischen Sender/Empfänger zum Durchführen von Transmission und Empfang eines optischen Signals verbunden. Die optische Faser umfasst eine optische Hauptfaser und einen Reflektor zum Reflektieren. Der Reflektor weist eine Faser kontaktierende Fläche auf, um es ihm zu erlauben, in Kontakt mit der optischen Hauptfaser zu gelangen und eine Fläche zum Reflektieren des zurückgesendeten Lichts, welche gegenüberliegend der Faser kontaktierenden Fläche ist. Der Reflektor ist an einer Endfläche der optischen Hauptfaser angebracht, an welcher Licht von dem optischen Sender/Empfänger fokussiert wird, wobei die Faser kontaktierende Fläche davon in Kontakt mit der Endfläche der optischen Hauptfaser gebracht wird.
Gemäß der optischen Faser, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, wird Licht, welches von dem optischen Sender/Empfänger emittiert wird, auf die Endfläche der optischen Hauptfaser fokussiert. Ein Teil dieses Lichts, welches somit emittiert wird, wird durch die Fläche zum Reflektieren des zurückgesendeten Lichts in dem Reflektor reflektiert, welcher auf der stromaufwärtigen Seite von der Endfläche der optischen Hauptfaser positioniert ist. Das Licht, welches somit durch Reflexion von dieser Fläche zurückgesendet wird, wird nicht auf dem Lichtempfänger des optischen Senders/Empfängers fokussiert. Daher werden gemäß der optischen Faser, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, Nebensignaleffekte reduziert, wodurch ein optisches Kommunikationssystem vorgesehen wird, welches eine gute bidirektionale vollduplex optische Einaderfaserkommunikation realisiert.
Der abschließende Abschnitt dieser Beschreibung stellt den Gegenstand der vorliegenden Erfindung besonders heraus und beansprucht diesen direkt. Jedoch werden Fachleute sowohl die Organisation als auch das Verfahren des Betriebs der Erfindung zusammen mit weiteren Vorteilen und Zielen davon am besten durch Lesen der verbleibenden Abschnitte der Beschreibung hinsichtlich der begleitenden Zeichnung(en) verstehen, wobei gleiche Bezugszeichen sich auf die gleichen Elemente beziehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein erläuterndes Diagramm einer skizzierten Konfiguration von einem optischen Kommunikationssystem zum Durchführen einer bidirektionalen optischen Einzelkernfaserkommunikation;
2 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration von einem konventionellen optischen Sender/Empfänger;
3 ist ein erläuterndes Diagramm der Prinzipien der auftretenden Nebensignaleffekte;
4 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration der ersten Ausführungsform eines optischen Senders/Empfängers gemäß der Erfindung;
5A und 5B sind erläuternde Diagramme, wovon jedes ein Beispiel eines Strahlengangs für zurückgesendetes Licht in der ersten Ausführungsform des optischen Senders/Empfängers zeigt;
6A und 6B sind Draufsichten, wovon jede eine Konfiguration des optischen Senders/Empfängers zeigt, an welchen die optische Faser angebracht werden kann/davon gelöst werden kann;
7 ist ein erläuterndes Diagramm zum Darstellen eines Beispiels eines Strahlengangs für zurückgesendetes Licht in einem Fall, wo eine optische Platte und die optische Faser getrennt voneinander sind;
8A und 8B sind erläuternde Diagramme, wovon jedes eine erste Konfiguration des Verbindens der optischen Platte und der optischen Faser miteinander zeigt;
9A und 9B sind erläuternde Diagramme, wovon jedes eine zweite Konfiguration des Verbindens der optischen Platte und der optischen Faser miteinander zeigt;
10A und 10B sind erläuternde Diagramm, wovon jedes eine dritte Konfiguration des Verbindens der optischen Platte und der optischen Faser miteinander zeigt;
11 ist ein erläuterndes Diagramm zum Darstellen einer vierten Konfiguration des Verbindens der optischen Platte und der optischer Faser miteinander;
12 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration einer zweiten Ausführungsform eines optischen Senders/Empfängers gemäß der Erfindung;
13A und 13B sind Draufsichten, wovon jede eine Konfiguration einer optischen Faser zeigt;
14 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration von einer dritten Ausführungsform eines optischen Senders/Empfängers gemäß der Erfindung;
15 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration von einer vierten Ausführungsform eines optischen Senders/Empfängers gemäß der Erfindung;
16 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration von einer fünften Ausführungsform eines optischen Senders/Empfängers gemäß der Erfindung;
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Folgende wird Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Berg auf die Zeichnungen beschreiben. 4 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration von einer ersten Ausführungsform eines optischen Senders/Empfängers gemäß der Erfindung. In der ersten Ausführungsform des optischen Senders/Empfängers 1a ist eine optische Platte 4 an einer Endfläche von einer optischen Faser 3 montiert, auf welche Licht, welches von einem Licht emittierenden Elements 2 emittiert wird, einfällt. Dies erlaubt es dem Licht, welches von einem Licht empfangenden Element 5 zurückgesendet wird, welches durch die Endfläche der optischen Faser 3 reflektiert wird, reduziert zu werden.
Das Licht emittierende Element 2, welches als Lichtemitter dient, ist z. B. aus einer Laserdiode aufgebaut. Das Licht empfangende Element 5, welches als Lichtempfänger dient, ist z. B. aus einer Photodiode aufgebaut. Eine Linse 6 ist ein Beispiel einer Licht fokussierenden Vorrichtung, somit das Licht fokussierend, welches mit dem Licht emittierenden Element 2 auf die Endfläche der optischen Faser 3 emittiert wird, und auch Licht fokussierend, welches indirekt von der optischen Faser 3 auf das Licht empfangende Element 5 zum Koppeln mit ihm abgegeben wird. Es sei angemerkt, dass das Licht emittierende Element 2 und das Licht empfangende Element 5 im Layout einander ersetzen können.
Ein Strahlteiler 7 ist ein Halbspiegel, welcher einen Transmissionskoeffizienten von ungefähr 50 % und einen Reflexionskoeffizienten von ungefähr 50 % aufweist, und auf einer optischen Achse der Linse 6 angeordnet ist, um einen Strahlengangteiler zum Reflektieren des Lichts zu bilden, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, um es zu der optischen Faser 3 zu führen, und auch das Licht zu übertragen, welches von der optischen Faser 3 abgegeben wird, um es zu dem Licht empfangenden Element 5 zu führen.
Die optische Platte 4 ist ein Beispiel des Reflektors zum Reflektieren eines Teils des Lichts, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, welches zu dem Licht empfangenden Element 5 zurückgesendet wird. Die optische Platte 4 ist mit einer Faser kontaktierenden Fläche 4a auf einer ihrer Oberflächen ausgerüstet und einer Fläche 4b zum Reflektieren des Teils des Lichts, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, welche gegenüberliegend der Faser kontaktierenden Fläche 4a ist. Die optische Platte 4 ist ein derartiger transparenter Block, dass die Faser kontaktierende Fläche 4a und die Fläche 4b z. B. kreissäulenförmig oder rechteckig säulenförmig sind. Diese optische Platte 4 ist aus einem transparenten Material hergestellt, welches einen Brechungsindex fast gleich zu demjenigen der optischen Faser 3 aufweist.
Die optische Platte 4 ist auf der optischen Achse der Linse 6 auf solch eine Weise angeordnet, dass die Fläche 4b der Linse 6 mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen gegenüberliegt. Weiterhin kommt sie in dichten Kontakt mit der Endfläche der optischen Faser 3.
Es wird festgelegt, dass das Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, durch die Linse 6 auf die Endfläche der optischen Faser 3 fokussiert werden kann, so dass ein Punkt, welcher einfallend auf der Fläche 4b gebildet ist, welche um soviel wie den vorbestimmten Abstand dichter an der Linse 6 positioniert ist, als die Endfläche der optischen Faser 3, einen großen Durchmesser aufweist. Daher ist eine Größe der optischen Platte 4 eingestellt, so dass ein Bereich der Fläche 4b größer sein kann als der Punktdurchmesser an der Position der Fläche 4b.
Das Folgende werden die Funktionen der ersten Ausführungsform des optischen Senders/Empfängers 1a beschreiben. Es sei hier angemerkt, dass in 4 das Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet ist, und das Licht, welches durch das Licht empfangende Element 5 empfangen wird, durch eine unterbrochene Linie. In dem Fall der Transmission von dem optischen Sender/Empfänger 1a wird das Licht von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert. Das Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, wird durch den Strahlsplitter 7 reflektiert und in die Linse 6 geführt.
Das Licht, welches durch die Linse 6 fokussiert wird, passiert durch die optische Platte 4 und tritt in die optische Faser 3 durch die Endfläche davon ein. Dementsprechend breitet sich das Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 2 in dem optischen Sender/Empfänger 1a emittiert wird, welcher mit dem einen Ende der optischen Faser 3 verbunden ist, durch die optische Faser 3 aus, wodurch es zu einem optischen Sender/Empfänger, nicht gezeigt, transmittiert wird, welcher die gleiche Konfiguration aufweist und mit dem anderen Ende der optischen Faser 3 verbunden ist.
In dem Fall des Empfangs durch den optischen Sender/Empfänger 1a wird das Licht, welches indirekt von der optischen Faser 3 abgegeben wird, durch die Linse 6 fokussiert und passiert durch den Strahlteiler 7 und wird mit dem Licht empfangenden Element 5 gekoppelt.
5A und 5B sind erläuternde Diagramme, wovon jedes ein Beispiel eines Strahlengangs für Licht zeigt, welches durch das Licht empfangende Element 5 in der ersten Ausführungsform des optischen Senders/Empfängers zurückgesendet wird. In 5A und 5B ist das Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, durch eine durchgezogene Linie und das Licht, welches durch das Licht empfangende Element 5 empfangen wird, durch eine unterbrochene Linie gekennzeichnet.
Das Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, wird durch den Strahlteiler 7 reflektiert und durch die Linse 6 fokussiert, um in die optische Faser 3 einzutreten. Ein Teil des Lichts, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, wird dann durch die Fläche 4b der optischen Platte 4 reflektiert, um das Licht, welches durch das Licht empfangende Element 5 zurückgesendet wird, vorzusehen, wie in 5a gezeigt ist.
Es sei angemerkt, dass das Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, durch die Linse 6 auf der Endfläche der optischen Faser 3 fokussiert wird, so dass das Licht, welches somit zurückgesendet wird, durch die Fläche 4b reflektiert wird, welche um einen vorbestimmten Abstand dichter an der Linse 6 positioniert ist als die Endfläche der optischen Faser 3, nicht an der Position des Licht empfangenden Elements 5 fokussiert wird, sogar nach einem Passieren durch die Linse 6. Dementsprechend können Nebensignaleffekte reduziert werden.
Zum Beispiel wird das Licht N_P, welches durch die Fläche 4b zurücksendet wird, in dem Fall, wo die optische Platte 4 aus Quarz hergestellt ist, durch die folgende Gleichung (3) angegeben. NP = 0,5 × 0.5deP1 = 3,8 × 104P1 (3)wobei die Berechnung auf der Basis der folgenden Annahme durchgeführt wird:

P₁:: Intensität des Lichts, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird;
d:: Reflexionskoeffizient der Fläche 4b von der optischen Platte 4; und
e:: Kopplungseffizienz zwischen dem Licht, welches an der Fläche 4b von der optischen Platte 4 zurückgesendet wird und dem Licht empfangenden Element 5.

Es sei angemerkt, dass in der Berechnung der Transmissionsfaktor des Strahlteilers 7 als 0.5 betragend angenommen wird, und sein Reflexionskoeffizient als 0.5. Weiterhin d = 0.03 in einem Fall, wo die optische Platte 4 aus Quarzglas hergestellt ist, welches einen Brechungsindex von ungefähr 1.45 aufweist. Auch wird angenommen, dass das Vorsehen der optischen Platte 4 in einem Punktdurchmesser von 700 μm des zurückgesendeten Lichts an einer Licht empfangenden Position des Licht empfangenden Elements 5 resultiert. In einem Fall, wo ein Durchmesser von empfangenen Licht an dem Licht empfangenden Element 5 120 μm ist, ist e = 0,05.
Ein Teil des Lichts, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird und durch die Linse 6 fokussiert wird, um in die optische Faser 3 einzutreten, wird durch die Endfläche der optischen Faser 3 reflektiert, um Licht vorzusehen, welches zu dem Licht empfangenden Element 5 zurückgesendet wird, wie in 5B gezeigt ist. Jedoch, durch Herstellen der optischen Platte 4 aus einem Material, welches einen Brechungsindex nahezu gleich demjenigen der optischen Faser 3 aufweist, wird ein Reflexionskoeffizient an einer Grenzfläche zwischen der Faser kontaktierenden Fläche 4a der optischen Platte 4 und der Endfläche der optischen Faser 3 reduziert.
Dementsprechend wird Licht durch die Endfläche der optischen Faser 3 reflektiert und zu dem Licht empfangenden Element 5 zurückgesendet, d. h. Nebensignaleffekte können reduziert werden. Solch ein Licht Nr, welches an der Endfläche der optischen Faser 3 in einen Fall zurückgesendet wird, wo die optische Faser 3 z. B. aus einer Fluor basierten Kunststofffaser hergestellt ist, wird durch die folgende Gleichung (4) angegeben. Nf= 0,5 × 0,5(1 – d)2fgP1 = 2,4 × 10-4P1 (4)wobei:

P₁:: Intensität des Lichts, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird;
f:: Reflexionskoeffizient an einer Grenzfläche zwischen der Faser kontaktierenden Fläche der optischen Platte 4 und der Endfläche der optischen Faser 3; und
g:: Kopplungseffizienz zwischen dem Licht, welches an der Endfläche der optischen Faser 3 zurückgesendet wird und dem Licht empfangenden Element 5.

In einem Fall, wo die optische Platte 4 aus Quarzglas hergestellt ist, welches einen Brechungsindex von ungefähr 1,45 aufweist und die optische Faser 3 aus einem Fluor basierten Kunststofffaser hergestellt ist, welcher einen Brechungsindex von ungefähr 1,35 aufweist, ist f = 0,001 und in einem Fall, wo das Licht, welches an der Endfläche der optischen Faser 3 zurückgesendet wird, vollständig mit dem Licht empfangenden Element 5 gekoppelt ist, ist g = 1.
Signallicht S wird durch die folgende Gleichung (5) angegeben. S = 0.5a(1 – d)P2 = 0,49P2 (5)wobei:

P2:: Intensität des Lichts, welches von der Faser abgegeben wird;
a:: Kopplungsintensität des Signallichts mit dem Licht empfangenden Element; und
d:: Reflexionskoeffizient der Fläche 4b der optischen Platte 4.

In einem Fall, wo das Signallicht vollständig mit dem Licht empfangenden Element 5 gekoppelt ist, ist a = 1.
Dementsprechend wird ein S/N-Verhältnis durch folgende Gleichung (6) angegeben, unter Berücksichtigung des Lichts N_P, welches an der Fläche 4b der optischen Platte 4 zurückgesendet wird und des Lichts Nr, welches an der Endfläche der optischen Faser 3 zurückgesendet wird. S/N = S/(NP + Nf) = 790P2/P1 (6)
Um eine Bitfehlerrate von BER < 10^-12 in einer bidirektionalen Einaderkommunikation in einem Gigahertzfrequenzband zu erreichen ist im Allgemeinen ein Relation von S/N > 10 erforderlich, so dass ein tolerierbarer Verlust durch folgende Gleichung (7) angegeben wird. P1/P2 > 0,013 (7)
Gemäß der Gleichung (7) wird ein Verlust von -19 dB toleriert. Dementsprechend sei angemerkt, dass der tolerierbare Verlust durch die optische Faser 3 gemäß dieser Ausführungsform um bis zu 9 dB erhöht wird, verglichen mit demjenigen des konventionellen optischen Senders/Empfängers, welcher nicht mit der optischen Platte 4, welche durch Gleichung (2) erhalten wird, ausgerüstet ist.
Die erste Ausführungsform des oben erwähnten optischen Senders/Empfängers 1a kann von solch einer Konfiguration sein, dass die optische Faser 3 abnehmbar ist, oder dass sie nicht lösbar fixiert ist. Das Folgende wird ein Beispiel der Konfiguration beschreiben, bei welcher die optische Faser 3 lösbar ist. 6A und 6B sind Draufsichten, wovon jede eine Konfiguration des optischen Senders/Empfängers 1a zeigt, von welchem die optische Faser 3 lösbar ist. 6A zeigt einen Zustand, wo die optische Faser 3 angebracht ist und 6B zeigt einen Zustand, wo die optische Faser abgenommen ist.
Der optische Sender/Empfänger 1a umfasst eine Baugruppe 20. Der optische Sender/Empfänger 1a umfasst auch ein Licht emittierendes Element 2, ein Licht empfangendes Element 5, eine optische Platte 4, eine Linse 6 und einen Strahlteiler 7, welche in der Baugruppe 20 enthalten sind. Weiterhin umfasst der optische Sender/Empfänger 1a einen Verbinder 8 als ein Beispiel einer Befestigung. Die optische Faser 3 ist mit einem Stecker 9 zum Verbinden derselben mit dem Verbinder 8 ausgerüstet, so dass die optische Faser 3 an den optischen Sender/Empfänger 1a in Konfiguration daran angebracht werden kann und davon gelöst werden kann.
Der Stecker 9 ist mit einem Metallring 9a versehen. Die Endfläche der optischen Faser 3 ist der Spitze dieses Metallrings 9a ausgesetzt. Der Verbinder 8 ist mit einer Hülse 8a versehen, in welche der Metallring 9a des Steckers 9 eingeführt wird. Die Hülse 8a ist ein Beispiel eines Führungselements. Wenn der Stecker 9 mit dem Verbinder 8 verbunden ist, wird der Metallring 9a in die Hülse 8a eingeführt, so dass die optische Faser 3 und die Linse 6 miteinander in solch einer Weise ausgerichtet sind, dass ihre optischen Achsen übereinstimmen.
Die optische Platte 4 wird z. B. im Inneren der Hülse 8a des Verbinders 8 montiert, wie in 6B gezeigt ist. Dann, wenn der Stecker 9 mit dem Verbinder 8 verbunden ist, wie in 6A gezeigt ist, wird die Endfläche der optischen Faser 3, welche durch die Hülse 8a gelagert ist, geführt, um mit der Faser kontaktierenden Fläche 4a der optischen Platte 4 in Kontakt zu kommen und diese zu drücken. Somit können sie miteinander in dichten Kontakt gebracht werden.
Es wird festgelegt, dass, wenn der Stecker 9 mit dem Verbinder 8 verbunden ist, das Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, welches durch eine durchgezogene Linie in 6A gekennzeichnet ist, durch die Linse 6 auf die Endfläche der optischen Faser 3 fokussiert werden kann. Daher, da eine Fläche 4b, welche gegenüberliegend der Faser kontaktierenden Fläche 4a ist, auf der stromaufwärtigen Seite der Endfläche der optischen Faser 3 vorhanden ist, wird ein Teil des Lichts, welches reflektiert wird, durch die Fläche 4b der optischen Platte 4 Licht, welches zu dem Licht empfangenden Element 5 zurückgesendet wird. Dies verhindert jedoch dass Licht, welches so zurückgesendet wird, auf dem Licht empfangenden Element 5 fokussiert, so dass Nebensignaleffekte reduziert werden können.
Das Folgende wird erläutern, warum die Faser kontaktierende Fläche 4a der optischen Platte 4 und die Endfläche der optischen Faser 3 in dichtem Kontakt zueinander gebracht werden müssen. 7 ist ein erläuterndes Diagramm zum Darstellen eines Beispiels eines Strahlengangs für Licht, welches zu dem Licht empfangenden Element zurückgesendet wird, in einem Fall, wo die optische Platte 4 und die optische Faser 3 voneinander getrennt sind. In 7 ist das Licht, welches durch das Licht emittierende Element emittiert wird, durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet und das Licht, welches durch das Licht empfangende Element empfangen wird, durch eine unterbrochene Linie.
Wenn ein Luftspalt zwischen der Faser kontaktierenden Fläche 4a der optischen Platte und der Endfläche der optischen Faser 3 besteht, wird ein Teil des Lichts, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, welches in 4 gezeigt ist, durch die Faser kontaktierende Fläche 4a der optischen Platte 4 reflektiert, um vorzusehen, dass Licht zu dem Licht empfangenen Element 5 zurückgesendet wird. Weiterhin wird ein weiterer Teil des Lichts von dem Licht emittierenden Element 2 auch durch die Endfläche der optischen Faser 3 reflektiert, um vorzusehen, dass Licht zu dem Licht empfangenden Element 5 zurückgesendet wird. Somit, wenn ein Spalt zwischen der Faser kontaktierenden Fläche 4a der optischen Platte 4 und der Endfläche der optischen Faser 3 besteht, nimmt zurückgesendetes Licht in der Menge zu, wodurch starke Nebensignaleffekte vorgesehen werden.
Um dieses Problem zu lösen, wird eine solche Konfiguration vorgesehen, dass die Faser kontaktierende Fläche 4a der optischen Platte 4 und die Endfläche der optischen Faser 3 dicht miteinander in Kontakt gebracht werden. Das Folgende wird solch eine Konfiguration beschreiben, wo die Faser kontaktierende Fläche 4a der optischen Platte 4 und die Endfläche der optischen Faser 3 dicht miteinander in Kontakt gebracht werden, um so miteinander verbunden zu werden.
8a und 8B sind erläuternde Diagramme einer ersten Konfiguration des Verbindens der optischen Platte und der optischen Faser miteinander. Wie in 8A gezeigt ist, sind die Faser kontaktierende Fläche 4a der optischen Platte 4 und die Endfläche der optischen Faser 3 jeweilig aus ebenen Flächen aufgebaut, welche parallel zueinander sind. Dann, wie in 8B gezeigt ist, wird festgelegt, dass die Endfläche der optischen Faser 3 gegen die Faser kontaktierende Fläche 4a gedrückt werden kann und daran fixiert wird. Es sei angemerkt, dass, wie in 6A und 6B gezeigt ist, die optische Faser 3 von dem optischen Sender/Empfänger 1a lösbar ist oder unlösbar an ihm fixiert ist. Falls die optische Faser 3 lösbar ist, ist eine Endfläche des Metallrings 9a, welcher in 3 gezeigt ist, aus einer ebenen Fläche aufgebaut.
Dementsprechend kommen die Faser kontaktierende Fläche 4a der optischen Platte 4 und die Endfläche der optischen Faser 3 in dichten Kontakt miteinander. Durch Herstellen der optischen Platte 4 aus einem Material, welches einen Brechungsindex fast gleich zu demjenigen der optischen Faser 3 aufweist, wird der Reflexionskoeffizient an der Grenzfläche zwischen der Faser kontaktierenden Fläche 4a der optischen Platte 4 und der Endfläche der optischen Faser 3 reduziert, wodurch Nebensignaleffekte vermindert werden.
9A und 9B sind erläuternde Diagramme einer zweiten Konfiguration des Verbindens der optischen Platte und der optischen Faser miteinander. Wie in 9A gezeigt ist, ist die Faser kontaktierende Fläche 4a der optischen Platte 4 aus einer ebenen Fläche aufgebaut und die Endfläche der optischen Faser 3 ist aus einer konvexen sphärischen Fläche aufgebaut. Dann, wie in 9B gezeigt ist, wird die Endfläche der optischen Faser 3 an die Faser kontaktierende Fläche 4a gedrückt, und daran fixiert. Es sei angemerkt, dass, wie in 6A und 6B gezeigt ist, die optische Faser 3 lösbar von dem optischen Sender/Empfänger 1a ist oder in Konfiguration nicht lösbar an ihm fixiert ist. Falls die optische Faser 3 lösbar ist, ist die Endfläche des Metallrings 9a, welcher in 6A und 6B gezeigt ist, aus einer konvexen sphärischen Fläche aufgebaut, so dass die Endfläche der optischen Faser 3 an einem Scheitelbereich der sphärischen Fläche in Konfiguration positioniert ist.
Dementsprechend kommt der Scheitelbereich der Endfläche der Glasfaser 3, welche sphärisch ist, in Kontakt mit der Faser kontaktierenden Fläche 4a der optischen Platte 4, welche eben ist. Dies bewirkt, dass die Faser kontaktierende Fläche 4a und die Endfläche der optischen Faser 3 dicht miteinander in Kontakt gelangen. Daher, durch Herstellen der optischen Platte 4 aus einem Material, welches einen Brechungsindex fast gleich zu demjenigen der optischen Faser 3 aufweist, wird der Reflexionskoeffizient an der Grenzfläche zwischen der Faser kontaktierenden Fläche 4a der optischen Platte 4 und der Endfläche der optischen Faser 3 reduziert, wodurch Nebensignaleffekte vermindert werden.
10A und 10B erläuternde Diagramme einer dritten Konfiguration des Verbindens der optischen Platte und der optischen Faser miteinander. Wie in 10A gezeigt ist, ist die Faser kontaktierende Fläche 4a der optischen Platte 4 aus einer konvexen sphärischen Fläche aufgebaut und die Endfläche der optischen Faser 3 ist aus einer ebenen Fläche aufgebaut. Dann, wie in 10B gezeigt ist, wird die Endfläche der optischen Faser 3 an die Faser kontaktierende Fläche 4a gedrückt, und daran fixiert. Es sei angemerkt, dass in 6A und 6B die optische Faser 3 von dem optischen Sender/Empfänger 1a lösbar ist oder daran in Konfiguration unlösbar fixiert ist.
Dementsprechend kommt die Endfläche der optischen Faser 3, welche eben ist, in Kontakt mit der Faser kontaktierenden Fläche 4a der optischen Platte 4, welche sphärisch ist, wodurch bewirkt wird, dass die Faser kontaktierende Fläche 4a und die Endfläche der optischen Faser 3 in dichten Kontakt miteinander gelangen. Daher, durch Herstellen der optischen Platte 4 aus einem Material, welches einen Brechungsindex nahe fast gleich zu demjenigen der optischen Faser 3 aufweist, wird der Reflexionskoeffizient an der Grenzfläche zwischen der Faser kontaktierenden Fläche 4a der optischen Platte 4 und der Endfläche der optischen Faser 3 reduziert, wodurch Nebensignaleffekte vermindert werden.
11 ist ein erläuterndes Diagramm einer vierten Konfiguration des Verbindens der optischen Platte und der optischen Faser miteinander. In dem Beispiel, welches in 11 gezeigt ist, sind die Faser kontaktierende Fläche 4a der optischen Platte 4 und die Endfläche der optischen Faser 3 jeweils aus einer ebenen Fläche aufgebaut. Zwischen dieser Faser kontaktierenden Fläche 4a und der Endfläche der optischen Faser 3 wird ein Anpassungsmittel 4c vorgesehen, welches aus Kunstharz ist, welcher einen Brechungsindex gleich zu demjenigen der optischen Platte 4 und der optischen Faser 3 aufweist. Es sei angemerkt, dass in dem Beispiel, welches in 11 gezeigt ist, die optische Faser 3 an dem optischen Sender/Empfänger 1 in Konfiguration unlösbar fixiert ist.
Das Anpassungsmittel 4c ist ein Beispiel eines Verbindungselements. Zum Beispiel wird Kunstharz, welches das Anpassungsmittel 4c ausmacht, zwischen die Faser kontaktierende Fläche 4a und die Endfläche der optischen Faser 3 gegossen, und die optische Faser 3 wird an die Faser kontaktierende Fläche 4a gedrückt und daran fixiert. Dementsprechend werden die Faser kontaktierende Fläche 4a der optischen Platte 4 und die Endfläche der optischen Faser 3 jeweils an das Anpassungsmittel 4c geklebt. Durch Herstellen des Anpassungsmittels 4c und der optischen Platte 4 aus einem Material, welches einen Brechungsindex fast gleich zu demjenigen der optischen Faser 3 aufweist, wird der Reflexionskoeffizient an jeder der Grenzflächen zwischen der Faser kontaktierenden Fläche 4a der optischen Platte 4 und dem Anpassungsmittel 4c und zwischen dem Anpassungsmittel 4c und der Endfläche der optischen Faser 3 reduziert, wodurch Nebensignaleffekte reduziert werden.
Das Folgende wird eine zweite Ausführungsform eines optischen Senders/Empfängers beschreiben. 12 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration der zweiten Ausführungsform des optischen Senders/Empfängers gemäß der Erfindung. Ein optischer Sender/Empfänger 1b, welcher in 12 gezeigt ist, umfasst eine eine optische Platte integrierende Hülse 10. Die eine optische Platte integrierende Hülse 10 ist mit einem Verbinder 11 versehen, mit welchem ein Stecker 9 einer optischen Faser 3 verbunden ist. Die eine optische Platte integrierende Hülse 10 ist durch miteinander Integrieren eines Hülsensabschnitts 10a, welcher als ein Beispiel eines Führungselements dient, in welchen ein Metallring 9a eines Steckers 9 eingeführt wird, und eines optischen Plattenabschnitts 10b aufgebaut.
Die eine optische Platte integrierende Hülse 10 ist aus einem Material hergestellt, welches einen Brechungsindex fast gleich zu demjenigen der optischen Faser 3 aufweist. Der optische Abschnitt 10b weist eine Faser kontaktierende Fläche 10c auf, welche im Inneren des Hülsenabschnitts 10a gebildet ist und eine Fläche 10d, welche gegenüberliegend zu dieser Faser kontaktierenden Fläche 10c ist.
Es wird festgelegt, dass, wenn der Stecker 9 mit dem Verbinder 11 verbunden ist, der Metallring 9a in den Hülsenabschnitt 10a eingeführt wird, so dass ein optische Achse der optischen Faser 3 und diejenige einer Linse 6 übereinstimmen können. Weiterhin, wenn der Stecker 9 mit dem Verbinder 11 verbunden ist, wird eine Endfläche der Faser 3, welche durch den Hülsenabschnitt 10a gelagert ist, geführt, um gegen die Faser kontaktierende Fläche 10c des optischen Plattenabschnitts 10b anzustoßen, so dass sie in dichten Kontakt miteinander gelangen können.
Es wird festgelegt, dass, wenn der Stecker 9 mit dem Verbinder 11 verbunden ist, Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, welches durch die durchgezogene Linie in 12 gekennzeichnet ist, durch die Linse 6 zu der Endfläche der optischen Faser 3 fokussiert wird. Daher, da die Fläche 10d der eine optische Platte integrierenden Hülse 10 auf der stromaufwärtigen Seite der Endfläche der optischen Faser 3 vorhanden ist, wird ein Teil des Lichts, welches durch die Fläche 10d reflektiert wird, zu Licht, welches zu dem Licht empfangenden Element 5 zurückgesendet wird. Dies vermeidet jedoch das Licht, welches so zurückgesendet wird, auf dem Licht empfangenen Element 5 fokussiert wird, so dass Nebensignaleffekte reduziert werden können. Weiterhin nimmt ein Reflexionskoeffizient an einer Grenzfläche zwischen der Faser kontaktierenden Fläche 10c des optischen Plattenabschnitts 10b und der Endfläche der optischen Faser 3 ab, wodurch die Nebensignaleffekte vermindert werden.
In dem optischen Sender/Empfänger 1b, welcher in 12 gezeigt ist, sind die optische Platte und die Hülse in einer einstückigen Komponente integriert, wodurch ermöglicht wird, dass die Anzahl der Komponenten verringert wird. Weiterhin ist es möglich, leicht eine hohe Zusammenbaugenauigkeit zu erreichen, welche notwendig ist, um die Endfläche der optischen Faser 3 mit der Faser kontaktierenden Fläche der optischen Platte in dichten Kontakt zu bringen. Es sei angemerkt, dass in einer Konfiguration, welche in 12 gezeigt ist, die Endfläche der optischen Faser 3 aus einer sphärischen Fläche aufgebaut sein kann.
Obwohl die optische Platte auf einer Seite des optischen Senders/Empfängers in den oben genannten ersten und zweiten Ausführungsformen in Konfiguration vorgesehen worden sind, kann die optische Platte auf einer Seite der optischen Faser vorgesehen sein. Das Folgende wird eine Konfiguration einer optischen Faser beschreiben, welche eine optische Platte und einen optischen Sender/Empfänger aufweist, mit welchem diese optische Faser verbunden ist. 13A und 13B sind Draufsichten, wovon jede eine Konfiguration der optischen Faser zeigt. 13A zeigt einen Zustand, wo sie von dem optischen Sender/Empfänger entfernt ist, und 13B zeigt einen Zustand, wo sie mit dem optischen Sender/Empfänger verbunden ist.
Die optische Faser 3 ist mit einem Stecker 12 versehen. Der Stecker 12 ist ein Beispiel einer Befestigung. Ein Metallring 12a des Steckers 12 trägt die optische Faser 3. Der Metallring 12a ist mit einer optischen Platte 13 an einer Spitze davon versehen. Diese optische Platte 13 ist ein Beispiel des Reflektors. Sie ist mit einer Faser kontaktierenden Fläche 13a und einer Fläche 13b gegenüberliegend der Faser kontaktierenden Fläche 13a versehen. Die optische Platte 13 ist montiert, so dass die Faser kontaktierende Fläche 13a in dichten Kontakt mit der Endfläche der optischen Faser 3 gebracht werden kann.
Ein optischer Sender/Empfänger 1c ist mit einem Verbinder 14 ausgerüstet, mit welchem der Stecker 12 verbunden werden kann. Der Verbinder 14 ist mit einer Hülse 14a versehen, in welche der Metallring 12a des Steckers 12 eingeführt wird. Diese Hülse 14a ist angeordnet, um so die optische Platte 13 an der Spitze des Metallrings 12a zu lagern. Es wird festgelegt, dass, wenn der Stecker 12 mit dem Verbinder 14 verbunden ist, Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, was durch die durchgezogene Linie in 13B gekennzeichnet ist, durch die Linse 6 auf der Endfläche der optischen Faser 3 fokussiert werden kann.
In dieser Konfiguration wird ein Teil des Lichts, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, und welches auf die optische Faser 3 durch die Linse 6 einfallend gemacht wird, durch die Fläche 13b der optischen Platte 13 reflektiert, um Licht vorzusehen, welches zu dem Licht empfangenden Element 5 zurückgesendet wird.
Wie oben beschrieben, wird festgelegt, dass das Licht, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, durch die Linse 6 auf der Endfläche der optischen Faser 3 fokussiert werden kann. Dies verhindert, das Licht, welches so zurückgesendet wird, welches durch die Fläche 13b reflektiert wird, welche um einen vorbestimmten Abstand dichter an der Linse 6 positioniert ist als die Endfläche der optischen Faser 3, an einer Position des Licht empfangenden Elements 6 fokussiert wird, sogar nach einem Passieren durch die Linse 6. Dementsprechend können Nebensignaleffekte reduziert werden. Weiterhin, durch Herstellen der optischen Platte 13 aus einem Material, welches einen Brechungsindex fast gleich zu demjenigen der optischen Faser 3 aufweist, nimmt ein Reflexionskoeffizient an einer Grenze zwischen der Faser kontaktierenden Fläche 13a der optischen Platte 13 und der Endfläche der optischen Faser 3 ab, wodurch wiederum Nebensignaleffekte abnehmen.
Das Folgende wird eine Konfiguration eines optischen Senders/Empfängers beschreiben, bei welchem Nebensignaleffekte durch Behandeln einer optischen Platte reduziert werden. 14 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration von einer dritten Ausführungsform eines optischen Senders/Empfängers gemäß der Erfindung. Die dritte Ausführungsform des optischen Senders/Empfängers 1d weist eine Reflexion verhindernde Beschichtung 15 auf, welche auf eine Fläche 4b gegenüberliegend einer Faser kontaktierenden Fläche 4a einer optischen Platte 4 aufgebracht ist. Die Reflexion verhindernde Beschichtung 15 reduziert Nebensignaleffekte aufgrund des Lichts, welches durch die Fläche 4b reflektiert wird. In 14 wird Licht, welches von einem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet, und Licht, welches in Richtung eines Licht empfangenden Elements 5 durch Reflexion der Fläche 4b zurückgesendet wird, durch eine unterbrochene Linie. Es sei angemerkt, dass dieser optische Sender/Empfänger 1d die gleiche Konfiguration aufweist, wie diejenige, welche mit Bezug auf 4 beschrieben worden ist, außer der Reflexion verhindernden Beschichtung 15.
Unten wird Licht N_P, welches so an der Fläche 4b zurückgesendet wird, durch die folgende Gleichung (8) in einem Fall angegeben, wo eine AR-Beschichtung (Antireflexionsbeschichtung) auf die Fläche 4b als die Reflexion verhindernde Beschichtung 15 aufgebracht ist. NP = 0.5 × 0.5deP1 = 6.3 × 10-5P1 (8)wobei P₁ eine Intensität des Lichts kennzeichnet, welches von dem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird; "d" einen Reflexionskoeffizienten der Fläche 4b der optischen Platte 4 kennzeichnet; und "e" eine Kopplungseffizienz zwischen dem Licht, welches an der Fläche 4b der optischen Platte 4 zurückgesendet wird, und dem Licht empfangenden Element 5 kennzeichnet.
Durch Aufbringen einer AR-Beschichtung auf die Fläche 4b der optischen Platte 4 wird ein Reflexionskoeffizient d stark verringert auf einen Wert von d = 0,005, verglichen mit dem Fall der Gleichung (3).
Es sei angemerkt, dass eine Kopplungseffizienz e einen Wert von e = 0,05 annimmt, wie in dem Fall, wo ein Durchmesser des Lichts, welches an dem Licht empfangenden Element 5 empfangen wird, wieder 120 μm ist, unter der Annahme, dass ein Punktdurchmesser des zurückgesendeten Lichts 700 μm ist.
Unter Verwendung eines Werts als Signallicht S, welcher durch Gleichung (5) erhalten wird, wird ein S/N-Verhältnis durch die folgende Gleichung (9) gegeben. S/N = s/(NP + Nf) = 1617P2/P1 (9)
Wie oben beschrieben, wenn die Beziehung von S/N > 10 notwendig ist, wird ein tolerierbarer Verlust durch die folgende Gleichung (10) angegeben. P1/P2 > 6,2 × 103 (10)
Gemäß der Gleichung (10) wird ein Verlust von -22 dB toleriert.
Dementsprechend sei verstanden, dass verglichen mit einem tolerierbaren Verlust, welcher durch Gleichung (7) in der ersten Ausführungsform des optischen Senders/Empfängers 1a erhalten wird, welcher nicht mit einer Reflexion verhindernden Beschichtung 15 versehen ist, ein tolerierbarer Verlust durch die optische Faser 3 gemäß dieser Ausführungsform einen weiteren Spielraum von 3 dB aufweist.
15 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration von einer vierten Ausführungsform eines optischen Senders/Empfängers gemäß der Erfindung.
In der vierten Ausführungsform des optischen Senders/Empfängers 1e ist eine Fläche 4b gegenüberliegend einer Faser kontaktierenden Fläche 4a einer optischen Platte 4 hinsichtlich einer Ebene geneigt, welche senkrecht zu einer optischen Achse ist. In 15 ist Licht, welches von einem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet und Licht, welches in Richtung eines Licht empfangenden Elementes 5 durch Reflexion der Fläche 4b zurückgesendet wird, durch eine unterbrochene Linie. Es sei angemerkt, dass dieser optische Sender/Empfänger 1e die gleiche Konfiguration aufweist, wie diejenige, welche mit Bezug auf 4 beschrieben wurde, außer der geneigten Fläche 4b.
Ein Wert eines S/N-Verhältnisses in dem Fall, wo die Fläche 4b geneigt ist, wird durch die folgende Gleichung (11) gegeben. S/N = S/(NP + Nf) = 2042P2/P1 (11)wobei N_P Licht kennzeichnet, welches durch die Fläche 4b zurückgesendet wird; und Nr Licht kennzeichnet, welches durch die Endfläche der optischen Faser 3 zurückgesendet wird.
Ein Wert des Signallichts S wird durch die Gleichung (5) angegeben. Es sei angemerkt, dass d = 0 ist, weil die Fläche 4b der optischen Platte 4 geneigt ist und daher das Licht, welches durch Reflexion der Fläche 4b zurückgesendet wird, nicht mit dem Licht empfangenen Element 5 gekoppelt wird. Dementsprechend ist das Licht N_P = 0, wie durch die Fläche 4b reflektiert.
Wie oben beschrieben, wenn die Beziehung von S/N > 10 notwendig ist, wird ein tolerierbarer Verlust durch die folgende Gleichung (12) angegeben. P1/P2 > 5,0 × 10-3 (12)
Gemäß der Gleichung (12) wird ein Verlust von -23 dB toleriert.
Dementsprechend sei verstanden, dass verglichen mit einem tolerierbaren Verlust, welcher durch Gleichung (7) in dem optischen Sender/Empfänger 1a erhalten wird, in welchem die Fläche 4b nicht geneigt ist, ein tolerierbarer Verlust durch die optische Faser 3 gemäß dieser Ausführungsform einen weiteren Spielraum von 4 dB aufweist.
16 ist eine Draufsicht zum Darstellen einer skizzierten Konfiguration einer fünften Ausführungsform eines optischen Senders/Empfängers gemäß der Erfindung. In der fünften Ausführungsform des optischen Senders/Empfängers 1f ist eine Fläche 4b gegenüberliegend einer Faser kontaktierenden Fläche 4a einer optischen Platte 4 aus einer konkavsphärischen Fläche gebildet. In 16 ist Licht, welches von einem Licht emittierenden Element 2 emittiert wird, durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet und Licht, welches durch Reflexion der Fläche 4b zurückgesendet wird, durch eine unterbrochene Linie. Es sei angemerkt, dass dieser optische Sender/Empfänger 1f die gleiche Konfiguration wie diejenige aufweist, welche mit Bezug auf 4 beschrieben wurde, außer die konkavsphärische Fläche 4b.
Unten wird Licht N_P, welches durch Reflexion der Fläche 4b zurückgesendet wird, durch die folgende Gleichung (13) in dem Fall angegeben, wo die gegenüberliegende Faser kontaktierende Fläche 4b konkavsphärisch ist. NP = 0,5 × 0,5deP1 = 3,0 × 10-4P1 (13)wobei:

P₁:: Intensität des Lichts, welches durch das Licht emittierende Element 2 emittiert wird;
d:: Reflexionskoeffizient der Fläche 4b der optischen Platte 4; und
e:: Kopplungseffizienz zwischen dem Licht, welches an der Fläche 4b der optischen Platte 4 zurückgesendet wird und dem Licht empfangenden Element 5.

In dieser Ausführungsform ist d = 0,03 gegeben, wenn die optische Platte 4 aus Quarzglas hergestellt ist, welches einen Brechungsindex von ungefähr 1,45 aufweist.
Weiterhin, da die Fläche 4b konkavsphärisch ist, nimmt ein Punktdurchmesser des zurückgesendeten Lichts einen großen Wert von 3 mm an und e = 0,04 ist gegeben, wenn ein Durchmesser des Lichts, welches von dem Licht empfangenen Element 5 empfangen wird, 120 μm ist.
Unter Verwendung eines Wertes als Signallicht S, welcher durch Gleichung (5) erhalten wird, wird das S/N-Verhältnis durch die folgende Gleichung (14) angegeben. S/N = S/(NP + Nf) = 907P2/P1 (14)
Wie oben beschrieben, wenn die Beziehung von S/N > 10 notwendig ist, wird ein tolerierbarer Verlust durch die folgende Gleichung (15) angegeben. P1/P2 > 0,011 (15)
Gemäß der Gleichung (15) wird ein Verlust von -20 dB toleriert.
Dementsprechend sei angemerkt, dass verglichen mit einem tolerierbaren Verlust, welcher durch Gleichung (7) in der ersten Ausführungsform des optischen Senders/Empfängers 1a erhalten wird, in welchem die Fläche 4b nicht sphärisch ist, ein tolerierbarer Verlust durch die optische Faser 3 gemäß dieser Ausführungsform einen weiteren Spielraum von 1 dB aufweist.
Wie oben beschrieben kann durch Vorsehen der optischen Platte 4 an der Endfläche der optischen Faser 3 ein hoher Wert des S/N-Verhältnisses in einem optischen Sender/Empfänger erreicht werden, welcher in einer bidirektionalen vollduplex optischen Einaderfaserkommunikation einbezogen wird. Wie aus dem Vergleich zwischen Gleichung (2) für das konventionelle Beispiel und der Gleichung (12) für die vierte Ausführungsform erkannt werden kann, wo die optische Platte 4 die geneigte Fläche 4b aufweist, weist der tolerierbare Verlust durch die optische Faser 3 einen Spielraum von 13 dB auf.
Das heißt, unter Annahme des Falls des Festlegens einer Faser, welche aus einer Fluor basierten Kunststofffaser hergestellt ist, welche einen Biegeverlust von 0,2 dB/90° und einen tolerierbaren Krümmungsradius R = 20 mm aufweist, kann die Faser 65 mal öfter gebogen werden, als die optische Faser 3. Weiterhin kann im Fall der Länge der optischen Faser 3 die Faser als 325 m langer festgelegt werden als wenn sie einen Transmissionsverlust von -4 dB/100 m aufweist.
Dies lockert die Beschränkungen des Festlegens von optischen Faserkabeln in Folge von Biegung und der Länge der optischen Faser 3 stark.
Somit ist ein optischer Sender/Empfänger beschrieben worden, welcher für die bidirektionale vollduplex optische Einaderfaserkommunikation verwendet wird. Diese Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Während die vorhergehende Beschreibung bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben hat, kann ein Fachmann Modifikationen der vorliegenden Ausführungsform vornehmen, ohne von der Erfindung in ihren breiteren Aspekten abzuweichen. Die angehängten Ansprüche sind daher dazu gedacht, all diese Modifikationen, welche in den wahren Rahmen der Erfindung fallen, abzudecken.

Claims

Optischer Sender/Empfänger (103), umfassend: eine optische Einaderfaser (3); einen Lichtemitter (2) zum Emittieren eines ersten Lichts; einen Lichtempfänger (5) zum Empfangen eines zweiten Lichts, welches von der optischen Faser (3) ausgegeben wird; eine Fokussiervorrichtung (6) zum Fokussieren des ersten Lichts zu der optischen Faser und des zweiten Lichts zu dem Lichtempfänger; einen Lichtweg-Splitter (7) zum Aufspalten des ersten Lichts, welches von dem Lichtemitter emittiert wird, um das erste Licht zu der optischen Faser zu führen und um das zweite Licht, welches von der optischen Faser ausgegeben wurde, zu dem Lichtempfänger zu führen; und gekennzeichnet durch eine Reflektorplatte (4) zum Reflektieren eines Teils des ersten Lichts, wobei der Teil zu dem Lichtempfänger zurückkehrt, wobei der Reflektor eine Faserkontaktierende Fläche (4a), um es dem Reflektor zu erlauben, in Kontakt mit einer Endfläche der optischen Faser zu gelangen, und eine Fläche (4b) zum Reflektieren des Teils des ersten Lichts aufweist, wobei die Fläche gegenüberliegend der Faserkontaktierenden Fläche ist und von der Fokussierungsvorrichtung durch einen vorbestimmten Abstand dazwischen getrennt ist.
Sender/Empfänger gemäß Anspruch 1, weiterhin eine Befestigung umfassend zum lösbaren Befestigen der optischen Faser, wobei die Befestigung die optische Faser trägt, wobei die Endfläche der optischen Faser in Kontakt mit der Faserkontaktierenden Fläche des Reflektors gebracht wird.
Sender/Empfänger gemäß Anspruch 1, wobei der Reflektor aus einem Material hergestellt ist, welches einen Brechungsindex nahe oder gleich demjenigen der optischen Faser aufweist.
Sender/Empfänger gemäß Anspruch 3, wobei der Reflektor aus Quarzglas hergestellt ist, und die optische Faser aus einer Fluor-basierten Kunststofffaser hergestellt ist.
Sender/Empfänger gemäß Anspruch 1, wobei die Faserkontaktierende Fläche des Reflektors, und die Endfläche der optischen Faser jeweilig aus einer ebenen Fläche gebildet sind.
Sender/Empfänger gemäß Anspruch 1, wobei die Faserkontaktierende Fläche des Reflektors aus einer ebenen Fläche gebildet ist, und die Endfläche der optischen Faser aus einer konvexen sphärischen Fläche gebildet ist.
Sender/Empfänger gemäß Anspruch 1, wobei die Faserkontaktierende Fläche der Rückkehrlicht-Reflektionseinrichtung aus einer konvexen sphärischen Fläche gebildet ist und die Endfläche der optischen Faser aus einer ebenen Fläche gebildet ist.
Sender/Empfänger gemäß Anspruch 2, wobei die Befestigung mit einem Führungselement zum Führen und Tragen der optischen Faser versehen ist; und wobei das Führungselement und der Reflektor integral miteinander ausgebildet sind, wobei die Endfläche der optischen Faser, welche durch das Führungselement getragen wird, mit der Faserkontaktierenden Fläche des Reflektors in Kontakt gebracht wird.
Sender/Empfänger gemäß Anspruch 1, wobei eine Reflektionsverhindernde Beschichtung auf die Fläche zum Reflektieren des Teils des ersten Lichts in den Reflektor aufgebracht ist.
Sender/Empfänger gemäß Anspruch 1, wobei die Fläche zum Reflektieren des Teils des ersten Lichts in den Reflektor hinsichtlich der Ebene senkrecht zu einer optischen Achse geneigt ist.
Sender/Empfänger gemäß Anspruch 1, wobei die Fläche zum Reflektieren des Teils des ersten Lichts in den Reflektor konkav sphärisch ausgebildet ist.