JP2000121865A - 2線式光送受信用スターカプラモジュール - Google Patents

2線式光送受信用スターカプラモジュール

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JP2000121865A
JP2000121865A JP10292023A JP29202398A JP2000121865A JP 2000121865 A JP2000121865 A JP 2000121865A JP 10292023 A JP10292023 A JP 10292023A JP 29202398 A JP29202398 A JP 29202398A JP 2000121865 A JP2000121865 A JP 2000121865A
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star coupler
optical
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wire
transmission
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JP10292023A
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Takashi Kurihara
栗原  隆
Naoki Oba
直樹 大庭
Makoto Hikita
真 疋田
Akira Tomaru
暁 都丸
Kouji Enbutsu
晃次 圓佛
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】2線式全2重の光LANシステムを初期条件と
して予め設定した上で、新たに光ハブ機能を有する光送
受信用スターカプラモジュールを提案する。 【解決手段】複数本の光入力を同本数の光出力に混合分
配するスターカプラを使用した2線式光送受信用スター
カプラモジュールであって、前記スターカプラの入力ポ
ート1と出力ポート2の1本づつが対となって2芯の光
送受信ポート3を形成することを特徴とする。 【効果】2線式全2重のスター状の全光LANシステム
を容易に構築することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する抜術分野】本発明は、2線式光ファイバ
システム、中でも特に光LANなどに適用性の高い2線
式光送受信用スターカプラモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術とその問題点】現在の比較的小規模な光フ
ァイバシステム、すなわち、ローカルな光ファイバネッ
トワーク(光LAN)のシステムは、ポイント・ツー・
ポイントの光リンクが基本であって、たとえば合分波や
スイッチング等は、一旦電気に戻してから電気処理によ
って行われるのが通例であり、現時点でのLANのノー
ド、すなわち、ハブ、ルーター、スイッチ等は、全て電
気的に駆動されている。しかし、将来、光LANの高速
化が進展するに伴って、ノードの更なる高速化やコスト
の低減が求められるようになってくると、これらノード
においても光信号を光のまま処理することによって、高
速化・低コスト化に対応せざるをえなくなることの必然
性は容易に推察される。
【0003】一方、現在および将来を指向した光LAN
システムの伝送部分は、1ルートあたり2本の光ファイ
バを用いた2線式の全2重光送受信システムに定まりつ
つある。たとえば、ギガビットイーサネットやその物理
層であるファイバチャネル、またIEEE1394の長
距離仕様等においては、光ファイバ2芯1組で構成され
る光送受信モジュールがローカルな光ファイバネットワ
ーク(光LAN)の基本デバイスとなっている。しかし
ながら、このような状況にあっても、2線式全2重の光
LANシステムに対応した光ノードは未だ開発されてい
ない。からくも、光ファイバ1芯で双方向通信を実現し
ている幹線系の光カプラ技術の流用により、1芯系光L
AN用の光信号分配回路などが部品レベルで提案がなさ
れてはいるものの、これらを2線式全2重のシステムへ
適用した例はない。なお、1芯系光LAN用光信号分配
回路(インタコネクタブルカプラ)については、大田猛
史,富士ゼロックステクニカルレポート,第11号,4
2〜50ページ,(1996年)に詳しい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したような現
状および将来の課題を打開するには、2線式全2重のシ
ステムを流れる光信号を光のままルーチングする装置の
開発が必要である。そうした光ノード装置の中で最も基
本的な機能は、N個(Nは2以上の自然数)の端末のう
ちどの端末が情報発信しても、N個全て又は自身を除く
(N−1)個の端末に情報が送られる相互ブロードキャ
スト機能であり、この機能が2線式全2重のシステムに
おいて、トランスペアレントに実現できる光ノード装置
が要求されるようになると考えられる。すなわち、既存
のデバイスカテゴリーでいえばハブに相当する機能を光
で実現することが重要となる。
【0005】このような光ハブ機能は、1芯構成であれ
ば、インタコネクタブルカプラや反射型スターカプラと
いうデバイスで実現可能とされている。すなわち、図4
が4ポート型のインタコネクタブルカプラ、図5が4ポ
ート型の反射型スターカプラである。インタコネクタブ
ルカプラは、4個の端末のうちどの端末が情報発信して
も、他の3個の端末に情報が送られる(特開平6−34
839号に詳しい)。反射型スターカプラは4個の端末
のうちどの端末が情報発信しても、4個の端末全てに情
報が送られる構成となっている。信号衝突の回避等を考
えると、前者が有利とも推測されるが、前者の場合でも
各分岐点からの反射が送信(入力)ポートに戻ってくる
ことは当然予測しなければならず、ハブ機能に限れば、
両者の性能は決定的に異なるわけではない。
【0006】これら2つのカプラは、現状のままでは1
芯構成であり、2芯構成の光ハブを実現するためには新
たな発想が求められる。
【0007】以上を鑑み、本発明では、2線式全2重の
光LANシステムを初期条件として予め設定した上で、
新たに光ハブ機能を有する光送受信用スターカプラモジ
ュールを提案するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明による2線式光送受信用スターカプラモジュ
ールは、複数本の光入力を同本数の光出力に混合分配す
るスターカプラを使用した2線式光送受信用スターカプ
ラモジュールであって、前記スターカプラの入力ポート
と出力ポートの1本づつが対となって2芯の光送受信ポ
ートを形成することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明は、図1に示さ
れるように、N×Nのスターカプラ(図1では4×4の
例を示した)の一方を各端末の入力(送信側)ポート
1、他方を各端末の出力(受信側)ポート2に対応させ
るように設計し、入力ポート1と出力ポート2の1本づ
つが対となって2芯の光送受信ポート(たとえば光送受
信用2芯コネクタ)3を構成するようになっている。こ
の配線トポロジによって初めて、従来からの回路構成の
透過型スターカプラを活用して2線式全2重の光LAN
システムに対応した光ハブ機能を実現するものである。
図1から明らかなように、どの端末(ユーザー)もLA
N内の全端末にデータを送ることができ、かつ、全端末
からデータを受け付けることができる。また、どの端末
も自身が発信した信号を他の端末からの信号と同様に自
動的に受信できることは、発信確認が容易ということで
あり、信頼感のあるLANを構成する上で大きなメリッ
トとなる。また、装置化の際には、N組の光送受信ポー
トは、全て2芯タイプのレセプタクル型コネクタとする
ことが望ましい。
【0010】本発明においては、図1の配線トポロジを
実現できるのであれば、透過型スターカプラ自体は、光
ファイバ部品であっても、微小光学デバイスであって
も、平面光導波回路であっても、フィルム導波路であっ
てもよい。
【0011】とはいえ、これら各種の実現様式の中で、
図1のトポロジに最も忠実なモジュール構成は、スター
カプラに高分子光導波路フイルム製透過型スターカプラ
を用いた場合である。この場合は、コンパクトな実装が
可能となるばかりでなく、高分子光導波路フィルムモジ
ュールの低コスト性が存分に発揮できるという利点もあ
る。
【0012】また、光導波路型のスターカプラモジュー
ルにおいて、合波と分波の中間に導波路型光増幅器Aを
挿入すれば無損失のスターカプラを実現することがで
き、実用上極めて有効な構成となる。光導波路型レイア
ウトにおける光増幅器挿入の概念図を図2に示す。
【0013】さらに、本発明の2線式光送受信用スター
カプラモジュールは、伝送路がマルチモード光ファイバ
でもシングルモード光ファイバでも対応するスターカプ
ラを用意することが可能であり、適用領域は広い。ま
た、信号制御方式としては、当面、イーサネットに広く
使用されているCSM(キャリア・センス・マルチプル
・アクセス)方式が主流となろうが、WDM(波長多
重)方式にも問題なく適用できるため、通信分野、放送
分野を問わず広く応用できる。
【0014】さらに、本発明の2線式光送受信用スター
カプラモジュールは、その複数の送受信ポートのうちの
1組を使って、外部とのネットワークの接続に利用する
ことも、またスターカプラ同士を相互接続して、スタッ
クド・ハブとして利用することもでき、拡張性という点
でも極めて優れている。
【0015】以下、本発明を実施例により更に具体的に
説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもので
はない。
【0016】
【実施例1】コアを重水素化PMMA(ポリメタクリル
酸メチル)、クラッドをエポキシ系紫外線硬化樹脂と
し、コアサイズ40μm角、比屈折率差1%、全長72
mmで作製した8×8スターカプラを曲率半径10mm
で折り返し、入力ポートと出力ポートを各1本づつ1組
とし、光送受信用の2芯レセプタクルコネクタ(光送受
信ポート)に接続した。伝送用光ケーブルはコア径50
μmのGIマルチモード石英光ファイバの2芯ケーブル
を用いた。
【0017】送信光源として波長850nmの発光ダイ
オードを用い、作製した8ユーザ対応の2線式光送受信
用スターカプラモジュールの1つの送信(入力)ポート
より入射した。この送信(入力)ポートと組をなす受信
(出力)ポートを含む8個の受信(出力)ポートの受光
レベルを光パワーメータを用いて測定した。発光ダイオ
ードの送信レベルが−14dBmの時、各受信(出力)
ポートのレベルは(−27±1)dBmであった。他の
送信(入力)ポートについても同様の確認を行い、受光
レベルが常に−28dBm以上あることを確認した。
【0018】
【実施例2】石英製のシングルモード8×8スターカプ
ラ、シングルモード光ファイバ、簡易レセプタクル型S
C光コネクタを用い、本発明の配線トポロジに従って、
8ユーザ対応の2線式光送受信用シングルモードスター
カプラモジュールを構成した。
【0019】送信光源として波長1.3μmの半導体レ
ーザを用い、作製した8×8光送受信用スターカプラモ
ジュールの1つの送信(入力)ポートより入射した。こ
の送信(入力)ポートと組をなす受信(出力)ポートを
含む8個の受信(出力)ポートの受光レベルを光パワー
メータを用いて測定した。半導体レーザの送信レベルが
−14dBmの時、各受信(出力)ポートのレベルは
(−27±1)dBmであった。他の送信(入力)ポー
トについても同様の確認を行い、受光レベルが常に−2
8dBm以上あることを確認した。
【0020】
【実施例3】エポキシ樹脂製光導波路型4×4平面型ス
ターカプラ4を作製した。光導波路の各アーム部分のコ
ア幅は175μm、高さは175μm、コアとクラッド
比屈折率差は2%とした。スラブ導波路部分の長さ30
mmとした。コア、クラッドともエポキシ樹脂で構成し
た。波長0.85μmで過剰損失2dB、各ポートの損
失のばらつきは1dB以内であった。次に、市販の2芯
ポリマークラッド光ファイバ(コア200μm、外径2
30μm)ケーブル5(両端2芯コネクタつき、たとえ
ば住友電工社製)を2本用意し、中央部を切断して片側
のみファイバ被覆を剥がし、スターカプラ4の対応する
両端にそれぞれ接着固定した。各ポートに対応する4個
の2芯レセプタクルコネクタ(光送受信ポート)6を固
定できるパッケージボックス7中に該平面型スターカプ
ラ4を固定し、4ユーザ対応の2線式光送受信用スター
カプラモジュールを作製した。概観を図3に示す。
【0021】送信光源として波長850nmの発光ダイ
オードを用い、作製した4×4スターカプラモジュール
の1つの送信(入力)ポートより入射した。この送信
(入力)ポートと組をなす受信(出力)ポートを含む4
個の受信(出力)ポートの受光レベルを光パワーメータ
を用いて測定した。発光ダイオードの送信レベルが−1
4dBmの時、各受信(出力)ポートのレベルは(−2
7±1)dBmであった。他の送信(入力)ポートにつ
いても同様の確認を行い、受光レベルが常に−28dB
m以上あることを確認した。
【0022】
【実施例4】屈折率1.436、厚さ125μm、幅1
0mm、長さ30mmの石英ガラス板の中央長手方向に
は幅1mmの高屈折率領域(1.45以下程度)を形成
しておいた。
【0023】8芯テープファイバ化した口径50μmの
GIマルチモード石英光ファイバの被覆を剥がし、8芯
一括して先端をTEC(ゲルマニウムの加熱拡散)化し
てTEC化コア径がファイバ全径にほぼ等しくした。こ
の先端TEC化8芯テープファイバを2組用意した。こ
れらを、上記石英ガラス板の高屈折率領域の両端にバッ
ティングし、接着固定した。さらに、石英ガラス板全体
と光ファイバ接続部分を含めて、屈折率1.436程度
のエポキシ樹脂で覆うことによって、カプラ部分のクラ
ッディングを完了した。
【0024】本発明の配線トポロジに従い、入力ポート
と出力ポートの1本ずつが対となって2芯の光送受信ポ
ートを形成した8ユーザ対応の2線式光送受信用スター
カプラモジュールを作製した。
【0025】送信光源として波長850nmの発光ダイ
オードを用い、作製した8ユーザ対応の2線式光送受信
用スターカプラモジュールの1つの送信(入力)ポート
より入射した。この送信(入力)ポートと組をなす受信
(出力)ポートを含む8個の受信(出力)ポートの受光
レベルを光パワーメータを用いて測定した。発光ダイオ
ードの送信レベルが−14dBmの時、各受信(出力)
ポートのレベルは(−27±1)dBmであった。他の
送信(入力)ポートについても同様の確認を行い、受光
レベルが常に−28dBm以上あることを確認した。
【0026】
【実施例5】石英コア高硬度プラスチッククラッド光フ
ァイバ(H−PCF)の高硬度プラスチックを剥離し、
これを実施例4のTEC化ファイバに相当するものとし
て扱い、同様の手順を用いて、4ユーザ対応の2線式光
送受信用スターカプラモジュールを作製した。
【0027】送信光源として波長850nmの発光ダイ
オードを用い、作製した8ユーザ対応の2線式光送受信
用スターカプラモジュールの1つの送信(入力)ポート
より入射した。この送信(入力)ポートと組をなす受信
(出力)ポートを含む8個の受信(出力)ポートの受光
レベルを光パワーメータを用いて測定した。発光ダイオ
ードの送信レベルが−14dBmの時、各受信(出力)
ポートのレベルは(−27±1)dBmであった。他の
送信(入力)ポートについても同様の確認を行い、受光
レベルが常に−28dBm以上あることを確認した。
【0028】
【発明の効果】本発明の2線式光送受信用スターカプラ
モジュールを用いれば、2線式全2重のスター状の全光
LANシステムを容易に構築することができる。特に、
柔軟性のある高分子光導波路フイルムによる透過型スタ
ーカプラを用いれば、コンパクトかつ低コストの光ハブ
が実現できる。さらに、本発明の2線式光送受信用スタ
ーカプラモジュールは、伝送路がマルチモードファイバ
でもシングルモードファイバでも、信号制御方式がイー
サネットの方式として広く使用されているCSM(キャ
リア・センス・マルチプル・アクセス)方式でもWDM
(波長多重)方式でも適用可能なため、小規模光LAN
に止まらず、通信およびあるいは放送の光ネットワーク
に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の2線式光送受信用スターカプラを使用
した配線トポロジの概念図。
【図2】合波と分波の中間に導波路型光増幅器を設けた
ときの概略図。
【図3】本発明の2線式光送受信用スターカプラモジュ
ールの該略図。
【図4】従来の4ポート型のインタコネクタブルカプラ
の該略図。
【図5】従来の4ポート型の反射型スターカプラの該略
図。
【符号の説明】
1 入力ポート 2 出力ポート 3 光送受信ポート 4 平面型スターカプラ 5 光ファイバケーブル 6 2芯レセプタクルコネクタ
フロントページの続き (72)発明者 疋田 真 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 都丸 暁 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 圓佛 晃次 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA03 KA12 LA12 QA04 QA05 RA00 TA43 5K002 AA05 BA04 BA05 BA07 BA31 CA13 DA02 DA12 FA01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数本の光入力を同本数の光出力に混合
    分配するスターカプラを使用した2線式光送受信用スタ
    ーカプラモジュールであって、前記スターカプラの入力
    ポートと出力ポートの1本づつが対となって2芯の光送
    受信ポートを形成することを特徴とする2線式光送受信
    用スターカプラモジュール。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のスターカプラモジュール
    において、スターカプラ部分が高分子光導波路フィルム
    からなることを特徴とする2線式光送受信用スターカプ
    ラモジュール。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のスターカプラモジュール
    において、スターカプラ部分が平面光導波回路からなる
    ことを特徴とする2線式光送受信用スターカプラモジュ
    ール。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3記載の2線式光送受信用ス
    ターカプラモジュールにおいて、該スターカプラに接続
    される光ファイバが石英シングルモード光ファイバある
    いは石英マルチモード光ファイバあるいはプラスチック
    クラッド石英コア光ファイバあるいはプラスチック光フ
    ァイバであって、該スターカプラの2芯1組N個(Nは
    2以上の自然数)の光送受信ポートが、使用するファイ
    バに対応した2芯レセプタクル型コネクタによって構成
    されていることを特徴とする2線式光送受信用スターカ
    プラモジュール。
  5. 【請求項5】 請求項2記載の高分子光導波路フィルム
    からなるスターカプラモジュールにおいて、高分子光導
    波路フィルムのコアおよびあるいはクラッドがエポキシ
    系紫外線硬化樹脂によって作製されていることを特徴と
    する2線式光送受信用スターカプラモジュール。
  6. 【請求項6】 請求項2記載のスターカプラモジュール
    において、光導波路型スターカプラ部分が、その合波と
    分波の中間に導波路型光増幅器が挿入されて無損失スタ
    ーカプラを構成していることを特徴とする2線式光送受
    信用スターカプラモジュール。
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