JP2000199830A

JP2000199830A - 光通信装置

Info

Publication number: JP2000199830A
Application number: JP11000340A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Someno; 義博染野; Kimihiro Kikuchi; 公博菊地
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2000-07-18
Also published as: CN1259805A; EP1018814A3; EP1018814A2

Abstract

(57)【要約】【課題】各種のバス通信方式に左右されずに使用で
き、また伝送される光信号にノイズの乗らないようにす
る。【解決手段】異なる波長にピーク値を有する複数の発
光素子１２，１４，１６，１８と、これら発光素子１
２，１４、１６，１８から出射された光を伝送するプラ
スチックファイバ４と、分岐点または合波点に配置し
て、所定の波長帯域の光のみを反射または透過する複数
の分波フィルタ２２ｂ、２４ｂ、２６ｂと、該分波フィ
ルタ２２ｂ、２４ｂ、２６ｂで反射または透過された分
波光λｂ１、λｇ１、λｒ1、λir1を受光する受光素子
３２，３４，３６，３８からなり、受光素子３２，３
４，３６，３８にて分波光が互いに干渉しないように、
分波光の半値幅が重ならないように区分けしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１本の光ファイバ
で複数の異なるバス信号伝送や双方向通信を可能とする
ファイバ伝送装置に関し、特にプラスチックファイバに
好適な光通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気信号を伝送する電気通信シス
テムに代わって、電磁ノイズの防止、転送容量の拡大、
システムの軽量化、工事の簡略化等を図るために光ファ
イバーを用いた光通信システム（光ＬＡＮ）が実用化さ
れている。

【０００３】図９は、このようなシステムに用いられる
従来の光通信装置を示す構成図であり、発光部１を電気
的にオン／オフさせることにより、このオン／オフ情報
を光ファイバを介して受光素子３に送信する光通信シス
テムである。発光部１は光源として電気信号を光信号
（バス信号）に変換するためのＬＥＤ等からなる発光素
子１ａと、発光素子１ａを情報「１」，「０」に応じて
オン／オフするためのスイッチ１ｂと、発光素子１ａの
出射光を光ファイバの１つであるプラスチックファイバ
２の端面に集光するためのレンズ１ｃとを有し、スイッ
チ１ｂとしては電気スイッチが用いられている。

【０００４】このように構成された光通信装置では、光
信号を時分割して１つの発光部１から複数の受光素子３
に対して光信号を伝送する場合、スイッチ１ｂは高速で
スイッチングされる。また、複数の発光部１から複数の
受光素子３に対して１対１で光信号（バス信号）を伝送
する場合、波長多重化することにより波長λ1，……λ
ｎに対して選択性を有する複数の発光部１及び発光素子
３が１対１で対応してプラスチックファイバ２上に配置
される。

【０００５】このような光通信システムとしては、自動
販売機やプラント等における複数の開閉器、あるいは、
自動車のドアスイッチ操作を監視するシステム、さらに
病院等の建物内のホームオートメーションによる集中管
理システムが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この光通信
装置に使用されるプラスチックファイバ２は、石英また
はガラスファイバに比べて、安価で、先端部の加工がし
易く、取り扱いが容易であり、可視光の光を通すことを
特徴とする。しかしながら、１本のプラスチックファイ
バ２に複数のＬＥＤから出射した光を入射するにあたっ
て、プラスチックファイバ２の伝送損失が問題となる。

【０００７】上述した光通信装置に用いられるプラスチ
ックファイバ２では、図１０に示すように、赤ＬＥＤに
対応して、一般に使用される赤の波長（波長約６５０ｎ
ｍ）の光の他に、短波長側の波長帯域（約４００ｎｍ〜
６００ｎｍ）も伝送損失が小さく、これに対応したＬＥ
Ｄ、例えば青ＬＥＤ、緑ＬＥＤ等の短波長側の光を伝送
する波長帯域が注目されている。このような短波長側の
波長帯域において、青ＬＥＤ、緑ＬＥＤ、黄ＬＥＤ、赤
ＬＥＤ等を光源として、これらに対応した光信号（バス
信号）を上記スイッチ１ｂでスイッチングすることで、
バス信号をプラスチックファイバ２に通して遠く離れた
外部に伝送することが考えられる。

【０００８】しかしながら、上記光通信装置にそのまま
複数の異なるＬＥＤを取付け、各ＬＥＤで発した光が１
本のプラスチックファイバ２を通して受光素子３に到達
する際に、隣り合う波長帯域の光が互いに他の波長帯域
の光を拾って、受光素子３で所定の光信号（バス信号）
に対するノイズとなって、光伝送された正規の情報を正
確に再生できないという問題がある。

【０００９】また、光通信システムとして、自動販売機
やプラント等における複数の開閉器、あるいは、自動車
のドアスイッチ操作を監視するシステムには、ＦＤＤＩ
やＩＥＥＥ１３９４等の異なる独自のバス通信方式が使
用されている。そのため、新たに電子機器をこの光通信
システムに追加して、その電子機器から出力された情報
をプラスチックファイバ２を通して、遠隔地にてこの情
報を検知したり、この情報に基づいて操作するために、
この電子機器を各種のバス通信方式に合わせたものにし
たり、また整合性をとった電子機器に一部改造を加える
必要があり、大変手間がかかるという問題がある。

【００１０】本発明の目的は、以上の問題点に対して成
されたものであり、各種のバス通信方式に左右されずに
使用でき、また伝送される光信号にノイズの乗らない光
伝送を可能にした光通信装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題の少なくとも１
つを解決するための第１の解決手段として、異なる発光
波長を有する複数の光源と、分岐点または合波点に配置
して、光源からの光を反射または透過する複数の分波フ
ィルタと、該各分波フィルタ間を連結して光を伝送する
プラスチックファイバと、分波フィルタで反射または透
過された分波光を受光する受光素子からなり、この分波
光は、分波フィルタによりその半値幅が重ならない波長
帯域に区分けさせたものである。

【００１２】さらに、第２の解決手段として、送信部は
異なる波長の光を発光する複数の発光素子と、分岐点ま
たは合波点に配置して、発光素子からの光を反射または
透過する第１分波フィルタとを有し、受光部は分岐点ま
たは合波点に配置して、光を反射または透過する第２分
波フィルタと、該第２分波フィルタからの光を受光して
電気信号に変換する複数の受光素子とを有し、送信部の
第１分波フィルタと受信部の第２分波フィルタとはプラ
スチックファイバで連結され、第１・第２分波フィルタ
で分波された分波光の半値幅が重ならない波長帯域に区
分けされたものである。

【００１３】さらに、第３の解決手段として、第１・第
２分波フィルタがそれぞれ複数個の分波フィルタからな
り、該各分波フィルタ間をプラスチックファイバで連結
したものである。

【００１４】さらに、第４の解決手段として、分波光は
可視光及び近赤外光の範囲内である。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る光通信装置
の基本構造を示すものである。光通信装置１は、複数の
送信部Ｔx1，Ｔx2，…Ｔxn及び受信部Ｒx1，Ｒx2，…Ｒ
xnと、これらを繋ぐプラスチックファイバ４とからな
る。送信部Ｔxnは、波長λ１、λ２、…λnの異なる波
長の光を発する複数の発光部１０と、発光部１０からの
出射光を反射または透過によって光を分岐し、または合
波する複数の光分波器２０Ａとからなり、光分波器２０
Ａの一つから一本のプラスチックファイバ４の一端４ａ
が繋がっていて、この一端４ａに発光部１０に対応した
光が出射し、プラスチックファイバ４に沿って遠方に伝
送される。プラスチックファイバ４の他端４ｂには、受
信部Ｒx1，Ｒx2，…Ｒxnが設けられていて、受信部Ｒxn
は、波長λ１，λ２，…λnの光に対してそれぞれ選択
性を有して受光する複数の受光部３１と、これら複数の
受光部３１に各波長の光から所定の波長帯域の光を分波
する光分波器２０Ｂとからなる。このようにして、プラ
スチックファイバ４の両端面には、波長λ１，λ２，…
λnに対してそれぞれ選択性を有する複数の送信部Ｔx
1，Ｔx2，…Ｔxnと、複数の受信部Ｒx1，Ｒx2，…Ｒxn
とが１対１で対応するように配置されている。

【００１６】図１では説明を簡略化するために、１組の
送信部Ｔx1と受信部Ｒx1のみが図示されているが、実際
はそれ以上の複数の送信部Ｔxnと受信部Ｒxnがプラスチ
ックファイバ４に沿って１対１で配置されている。ここ
では、４つの異なる波長の光を用いた光多重通信装置１
を実施の一形態として、以下に説明する。

【００１７】図１に示すように、一方の送信部Ｔx1は、
４つの異なる発光波長を有する光をそれぞれ発光する発
光部１０と、発光部１０から出射された光のうち、所定
の波長帯域の光のみを反射または透過する光分波器２０
Ａと、光を伝送するプラスチックファイバ３０ａ，３０
ｂとからなる。上記発光部１０は、光源として、青（λ
ｂ：約４７０nｍ）の光を発光する発光素子（青ＬＥ
Ｄ）１２と、緑（λｇ：約５２５ｎｍ）の光を発光する
発光素子（緑ＬＥＤ）１４と、赤（λｒ：約６５０ｎ
ｍ）の光を発光する発光素子（赤ＬＥＤ）１６と、近赤
外（λｉｒ：約８５０ｎｍ）の光を発光する発光素子
（赤外ＬＥＤ）１８とからなる。上記発光素子１２、１
４，１６，１８は、応答特性の良い発光ダイオードから
なり、図２に示すように、発光スペクトルがそれぞれ
青、緑、赤、近赤外の波長にピーク値をもつほぼ正規分
布をした光を出力し、光軸方向に集中して光パワーを出
すようになっている。そして、発光素子１２，１４，１
６，１８は電源のオン・オフの状態やディジタルのＨと
Ｌの状態等を示す電気信号を光信号として表示すること
ができ、図示しない駆動制御装置によって光信号とし
て、外部に出力されている。

【００１８】上記光分波器（第１分波フィルタ）２０Ａ
は、青の波長帯域の光を入射した際にその光を反射し
て、他方、緑の波長帯域の光等、その他の波長帯域の光
を入射した際にその光を透過する、４８０ｎｍ付近の波
長帯域の光を反射する分波フィルタ２２ａと、赤の波長
帯域の光を入射した際にその光を透過して、他方、近赤
外光等、その他の波長帯域の光を入射した際にその光を
反射する、７５０から９００ｎｍまでの波長帯域の光を
反射する分波フィルタ２４ａと、青の波長帯域、及び緑
の波長帯域の光を入射した際にその光を反射して、他
方、赤及び近赤外の波長帯域の光を入射した際にその光
を透過する、４５０から５６０ｎｍまでの波長帯域の光
を反射し、その他の波長帯域の光を透過する分波フィル
タ２６ａとからなる。

【００１９】分波フィルタ２２ａは、筐体に３つの取付
孔を形成していて、その２つの取付孔に発光素子１２，
１４がそれぞれ光軸が直角となるように取り付け固定さ
れていて、もう１つの取付孔にプラスチックファイバ３
０ａの一端が着脱可能に取り付けられている。そして、
分波フィルタ２２ａは、発光素子（青ＬＥＤ）１２から
出た青の光を反射して、発光素子（緑ＬＥＤ）１４から
出た緑の光を透過して、プラスチックファイバ３０ａの
一端に伝送するようになっている。分波フィルタ２４ａ
は、同様に、筐体に３つの取付孔を形成していて、その
２つの取付孔に発光素子１６，１８がそれぞれ取り付け
固定されていて、もう１つの取付孔にプラスチックファ
イバ３０ｂの一端が着脱可能に取付けられている。そし
て、分波フィルタ２４ａは、発光素子（赤ＬＥＤ）１６
から出た赤の光を透過し、発光素子（赤外ＬＥＤ）１８
から出た近赤外の光を反射して、プラスチックファイバ
３０ｂの一端に伝送するようになっている。分波フィル
タ２６ａは、筐体に３つの取付孔を形成していて、それ
ぞれの取付孔にプラスチックファイバ３０ａ及び３０ｂ
の他端、及びプラスチックファイバ４の一端を着脱可能
に取り付けている。そして、分波フィルタ２６ａは、プ
ラスチックファイバ３０ａを介して入射した、発光素子
１２，１４から出た青及び緑の光を反射し、プラスチッ
クファイバ３０ｂを介して入射した、発光素子１６，１
８から出た赤及び近赤外の光を透過するようになってい
る。このようにして、上記分波フィルタ２２ａ，２４
ａ，２６ａは、光を分波する分岐点または合波する合波
点に配置されている。

【００２０】上記プラスチックファイバ４，３０ａ，３
０ｂは、プラスチック製であり、太さの直径が０．７５
から１ｍｍ程の細長い線材であり、中心部にポリメチル
メタアクリレート（ＰＭＭＡ）からなる形成されたコア
と、コアを囲むように周辺部に形成されたポリエチレン
等の透明樹脂からなるクラッドからなる。そして、コア
の屈折率がクラッドの屈折率より少し大きく設計され、
この屈折率の差により、光はコアに閉じ込められて長距
離伝搬するようになっている。本発明のプラスチックフ
ァイバ４，３０ａ，３０ｂには、価格が安く、コア径が
太く取り扱いが容易なステップインデックス（ＳＩ）形
ファイバが使用される。ここで、ＳＩ形ファイバとは、
コアの屈折率が半径方向にステップ状に変化するファイ
バで、速度の異なる光を多く含むマルチモードタイプで
ある。

【００２１】次に、受信部Ｒx1は、４つの異なる光を受
光する受光部３１と、光を反射または透過して、所定の
波長帯域の光に分波された分波光を生成する光分波器２
０Ｂと、光を伝送するプラスチックファイバ３０ｃ、３
０ｄとからなる。上記受光部３１は、受光素子３２，３
４，３６，３８からなり、各受光素子３２，３４，３
６，３８は、ＰＩＮフォト・ダイオードからなり、指向
特性が良く、発光素子１２，１４，１６，１８から出射
した光に対応した比較的広い分光感度特性を備えてい
る。

【００２２】光分波器（第２分波フィルタ）２０Ｂは、
分波フィルタ２２ｂ、２４ｂ、２６ｂからなる。分波フ
ィルタ２２ｂは、３つの取付孔を形成した筐体を設けて
いて、２つの取付孔に受光素子３２，３４がそれぞれ取
り付け固定されていて、もう１つの取付孔にプラスチッ
クファイバ３０ｃの一端が着脱可能に取り付けられてい
る。そして、分波フィルタ２２ｂは、プラスチックファ
イバ３０ｃの一端に伝送された光を受光素子３２，３４
に分波するようになっている。そして、分波フィルタ２
２ｂは、分波フィルタ２２ａと同じく、約４８０ｎｍの
波長の光のみを反射して、その他の波長の光を透過する
バンド・パス・フィルタ（ＢＰＦ）である。

【００２３】上記分波フィルタ２４ｂは、３つの取付孔
を形成した筐体を設けていて、２つの取付孔に受光素子
３６，３８がそれぞれ取り付け固定されていて、もう１
つの取付孔にはプラスチックファイバ３０ｄの一端が着
脱可能に取り付けられている。そして、分波フィルタ２
４ｂは、プラスチックファイバ３０ｄの一端に伝送され
た光を受光素子３６，３８に分波するようになってい
る。そして、分波フィルタ２４ｂは、分波フィルタ２４
ａと同じく、約７５０から９００ｎｍの波長帯域の光の
みを透過して、その他の波長帯域の光を反射する特性を
有している。

【００２４】上記分波フィルタ２６ｂは、筐体に３つの
取付孔を形成していて、それぞれの取付孔にプラスチッ
クファイバ３０ｃ、３０ｄ及び４の他端が着脱可能に取
り付けられている。そして、分波フィルタ２６ｂは、プ
ラスチックファイバ４を介して入射した、発光素子１
２，１４から出た青、緑の光を反射し、発光素子１６，
１８から出た赤及び近赤外の光を透過するようになって
いる。そして、分波フィルタ２６ｂは、分波フィルタ２
６ａと同じく、約４５０から５６０ｎｍの波長帯域の光
のみを反射して、その他の波長帯域の光を透過する特性
を有している。なお、プラスチックファイバ３０ｃ、３
０は、上述したプラスチックファイバ４，３０ａ，３０
ｂと同じである。

【００２５】このように構成された光通信装置１は、以
下に示すように光通信される。すなわち、発光素子（青
ＬＥＤ）１２から出射された青の光（λb：約４７５ｎ
ｍ）は、４８０ｎｍ付近の波長帯域の光を反射する分波
フィルタ２２ａ内で反射して、プラスチックファイバ３
０ａの一端に入射する。図３に示すように、分波フィル
タ２２ａによって、青の波長帯域の光（λb）から図示
したＸの斜め線で囲まれた箇所のように、所定の波長帯
域の光が分波光λb1として分波される。

【００２６】さらに、分波光λb1は、このプラスチック
ファイバ３０ａ内を通って、この他端に結合した分波フ
ィルタ２６ａに入射する。分波フィルタ２６ａでは、４
５０から５６０ｎｍの波長帯域の光を反射するので、分
波フィルタ２６ａに入射した青の分波光λb1は、分波フ
ィルタ２６ａで反射して、プラスチックファイバ３０ａ
の光軸方向と直角に位置するプラスチックファイバ４の
一端に入射する。

【００２７】さらに、プラスチックファイバ４内を透過
する青の分波光λb1は、プラスチックファイバ４の他端
から分波フィルタ２６ｂに入射する。この分波フィルタ
２６ｂは、分波フィルタ２６ａと同じ構造なので、青の
分波光λb1は、この分波フィルタ２６ｂ内で反射して、
プラスチックファイバ４の光軸方向と直角に位置するプ
ラスチックファイバ３０ｃの一端に入射する。プラスチ
ックファイバ３０ｃ内を透過する青の分波光λb1は、プ
ラスチックファイバ３０ｃの他端から分波フィルタ２２
ｂに入射する。分波フィルタ２２ｂは、分波フィルタ２
２ａと同じ構造なので、分波フィルタ２２ｂで反射して
受光素子３２に入射し、青の波長帯域の分波光λb1が電
気信号に変換される。

【００２８】次に、発光素子（緑ＬＥＤ）１４から出射
された緑の光（λg：約５２５ｎｍ）は、４８０ｎｍ付
近の波長帯域の光のみしか反射しないので、分波フィル
タ２２ａを透過し、プラスチックファイバ３０ａの一端
に入射する。図３に示すように、緑の光の発光波長帯域
内であって、分波フィルタ２２ａで図示したＹ１の曲線
から下方側の短波長帯域がカットされ、その残り部分で
ある緑の残り光λg(Y1)が透過される。この緑の残り光
λg(Y1)は、プラスチックファイバ３０ａ内を通って、
プラスチックファイバ３０ａの他端に結合した分波フィ
ルタ２６ａに入射する。分波フィルタ２６ａは、光の波
長が４５０から５６０ｎｍの波長帯域の光を反射するの
で、緑の残り光λg(Y1)のうち、図３に示したＹ２の曲
線から上方側の長波長帯域を透過する。したがって、そ
の残り部分が緑の分波光λg1として、分波フィルタ２６
ａで反射して、プラスチックファイバ４の一端に入射す
る。プラスチックファイバ４内を透過する緑の分波光λ
g1は、プラスチックファイバ４の他端から分波フィルタ
２６ｂに入射し、この分波フィルタ２６ｂ内で反射し
て、光ファイバ４の光軸方向と直角に位置するプラスチ
ックファイバ３０ｃの一端に入射する。プラスチックフ
ァイバ３０ｃ内を透過する緑の分波光λg1は、プラスチ
ックファイバ３０ｃの他端から分波フィルタ２２ｂにて
反射して受光素子３２に入射し、電気信号に変換され
る。

【００２９】同様に、図１に示すように、発光素子（赤
ＬＥＤ）１６から出射された赤（λr：約６４４ｎｍ）
及び近赤外（λiｒ:約８５０ｎｍ）も分波フィルタ２４
ａでそれぞれ反射と透過がなされ、プラスチックファイ
バ３０ｂ内を通じて、分波フィルタ２６ａに入射する。
赤及び近赤外の光は、どちらも分波フィルタ２６ａを通
過して、プラスチックファイバ４及び分波フィルタ２６
ｂを透過して、プラスチックファイバ３０ｄを介して分
波フィルタ２４ｂに入射する。分波フィルタ２４ｂは、
分波フィルタ２４ａと同じく、波長帯域７５０から９０
０ｎｍの光を反射するので、赤の光は、図３に示すよう
に、ほぼ発光素子（赤ＬＥＤ）１６から出射された波長
帯域のまま、赤の分波光λｒ1として受光素子３６に入
射し、電気信号に変換される。一方、近赤外の光は、分
波フィルタ２４ｂで反射して、ほぼ発光素子（赤外ＬＥ
Ｄ）１８から出射された波長帯域のまま、近赤外の分波
光λir1として受光素子３８に入射し、電気信号に変換
される。

【００３０】このようにして、発光素子１２，１４，１
６，１８からそれぞれ出射した青、緑、赤、近赤外の発
光波長を有する光は、受光素子３２，３４，３６，３８
で波長帯域が重ならないように分波光として受光され、
それぞれの光に光信号として載せられて伝送された情報
を正確に遠隔地で取り出すことができる。また、分波フ
ィルタ２４ａ，２４ｂ及び分波フィルタ２６ａ，２６ｂ
は、プラスチックファイバ４、３０ｂ、３０ｄの波長に
よる透過光の伝送損失の変動を考慮して、損失が大きく
なる長波長側でより分波光強度が大きく取れるように、
分波光の半値幅をより広くしている。また、使用する受
光素子３２，３４，３６，３８の分光感度特性とプラス
チックファイバ４，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの
透過光特性を考慮して分波光強度が最適となるように分
波フィルタの分波光強度特性が設定されている。なお、
プラスチックファイバ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ
の代わりに、導光路であってもよい。

【００３１】

【表１】

【００３２】次に、表１に基づいて、発光部１０の４つ
の発光素子から異なる発光波長の光を出射して、受光部
３１でクロストークなしまたは無視できる波長帯域で区
切られた範囲のみの分波光を受光するための最適条件を
説明する。表１において、光の波長帯域４００から９０
０ｎｍまで、即ち可視光及び近赤外の波長λに対する、
ファイバロスρ１と、４つの異なる発光素子１２，１
４，１６，１８の光出力と、受光素子３２，３４，３
６，３８の分光感度特性η１と、発光素子１２，１４，
１６，１８側のファイバ端面出力と、各分波フィルタの
透過率／反射率Ｔ１と、最終出力（ファイバを通り、受
光素子での受光出力）と、漏れ光（光の分散による損失
分）とが示されている。上記最適条件を求めるには、分
波フィルタの透過率／反射率Ｔ１が最適な膜厚になるよ
うにする。一般に、中継器を使わずに、一本の光（プラ
スチック）ファイバで信号可能な距離は、伝送損失で２
０ｄＢ（透過率で１％）以下といわれている。実際に
は、１０ｄＢ以下が望ましい。この最低条件を充たし
て、伝送損失の一番少ない条件を以下の式から導きだ
す。

【００３３】先ず、発光素子から出射された光がプラス
チックファイバを通って、そのファイバの一端からの出
力Ｐoutは、図４に示す受光素子の分光感度特性を考慮
して、各波長λｎに対して、Ｐout(ｎ)=ρｎ・Ｐｎ・ηｎ・・・・（１）となる。ここで、 ρｎ：プラスチックファイバの伝送損失Ｐｎ：発光素子の光出力 ηｎ：受光素子の感度である。そして、最終出力Ｐ(n)は、プラスチックファ
イバを通り、所定の分波フィルタで透過または反射し
て、次のような式になる。Ｐ(n)＝Ｐout(n)・Ｔn・１０００・Ｌｎ・・・（２）ここで、Ｌｎは分岐ロスを示し、この表１では省略して
いるが、すべての波長に対して定数（Ｌｎ＝０．１５）
を用いている。また、Ｔｎは、分波フィルタの透過また
は反射率である。そこで、４００ｎｍから９００ｎｍま
での波長λｎに対する最終出力Ｐ(n)のトータル値Ｐ(to
tal)は、以下の通りとなる。Ｐ(total)=−１０・log10・ΣＰ(nleak)／Ｐ(n)・・・（３）ここで、ΣＰ(nleak)は、すべての波長に対する漏れ光
のトータルである。

【００３４】このようにして、表１には、受光部での光
の伝送損失の少ない最終出力Ｐ(n)のトータル値Ｐ(tota
l)にするために、分波フィルタＴ１の最適設計を行い、
最適化したものが示されている。

【００３５】図６は、その一例として、青ＬＥＤ（λ
b：４７０ｎｍ）、緑ＬＥＤ（λg：５２５ｎｍ）、黄Ｌ
ＥＤ（λｙ：５７０ｎｍ）、赤ＬＥＤ（λｒ：６４４ｎ
ｍ）を用いて、それぞれの波長の光に情報を載せて光伝
送するため、それぞれの光の波長帯域が重ならないよう
に、分波フィルタで所定の波長帯域に区分けしたもので
ある。上述した４波長を備えた光通信装置は、図１に示
した基本構造と同じであり、発光素子（赤外ＬＥＤ）１
８の代わりに黄の光を発光する発光素子（黄ＬＥＤ）１
８ａを用いて構成されている。この発光素子１８ａに対
応した受光素子３８ａが受光部３１に設けられている。
図６に示すように、それぞれの光のピーク波長がそれぞ
れ４６５ｎｍ、５２０ｎｍ、５６５ｎｍ、６４５ｎｍと
なる狭波長帯域の正規分布の形状となり、それぞれの主
波長の半値幅は、３０ｎｍ以下となっている。そして、
それぞれの光にはｎ次高調波（ｎ＝１，２，３・・・）
が生じるが、ほとんど無視できる大きさである。このよ
うに、分波光の主波長の半値幅を３０ｎｍ以下にしたこ
とにより、発光素子の電源などの変化による波長帯域の
ドリフト（波長のピークずれ）が生じても、また、受光
感度が外部の影響を受けても、クロストークのおそれの
ない光通信を可能とする。

【００３６】次に、本発明の第２の実施形態である８波
長を備えた光通信装置を図５及び図７に基づいて説明す
る。図５に示すように、８波長を備えた光通信装置は、
８つの異なる発光波長の光を出射する発光素子を備えた
送信部４０と、送信部４０から出射された光を伝送でき
るように、一端がこの送信部４０の一部と繋がったプラ
スチックファイバ４と、プラスチックファイバ４の他端
と繋がって光信号を電気信号に変換する受光素子を備え
た受信部４１とから構成されている。送信部４０は、第
１の送信部Ｔx1と、第２の送信部Ｔx2と、送信部Ｔx1及
び送信部Ｔx2に繋がった分波フィルタ５８ａとから構成
されている。受信部４１は、第１の受信部Ｒx1と、第２
の受信部Ｒx2と、受信部Ｒx1及び受信部Ｒx2に繋がった
分波フィルタ５８ｂとから構成されている。第１の送信
部Ｔx1は、上述した４波長の光通信装置の送信部Ｔx1と
同じであり、また、第１の受信部Ｒx1も同様に、上述し
た４波長の光通信装置の受信部Ｒx1と同じである。ま
た、送信部Ｔx2は、送信部Ｔx1と基本的な構造は同じで
あり、受信部Ｒx2も受信部Ｒx1と基本的な構造は同じで
あり、それぞれに使用する発光素子及び受光素子の波長
帯域、分波フィルタの分光感度特性が異なるのみであ
る。

【００３７】送信部Ｔx2は、紫の光（λv：４４５ｎ
ｍ）を発光する発光素子（紫ＬＥＤ）４３と、青緑の光
（λbg：５００ｎｍ）を発光する発光素子（青緑ＬＥ
Ｄ）４５と、黄緑の光（λyg：５５０ｎｍ）を発光する
発光素子（黄緑ＬＥＤ）４７と、橙の光（λor：６００
ｎｍ）を発光する発光素子（橙ＬＥＤ）４９と、これら
発光素子４３，４５を取り付けた分波フィルタ５２ａ
と、これら発光素子４７，４９を取り付けた分波フィル
タ５４ａと、分波フィルタ５２ａと分波フィルタ５４ａ
とをプラスチックファイバ６０ａ，６０ｂそれぞれを介
して繋がった分波フィルタ５６ａとから構成されてい
る。

【００３８】分波フィルタ５２ａは、筐体内に紫の波長
帯域の光（λv：４４５ｎｍ）のみを透過し、他の波長
帯域の光を反射するフィルタを有している。分波フィル
タ５４ａは、筐体内に黄緑の波長帯域の光（λyg：５５
０ｎｍ）のみを透過し、他の波長帯域の光を反射するフ
ィルタを有している。分波フィルタ５６ａは、筐体内に
４２０から５２０ｎｍの波長帯域の光を反射し、その他
の波長帯域の光を透過するフィルタを有している。そし
て、分波フィルタ５８ａは、紫の光（λv：４４５ｎ
ｍ）と、青緑の光（λbg：５００ｎｍ）と、黄緑の光
（λyg：５５０ｎｍ）と、橙の光（λor：６００ｎｍ）
を反射し、青の光（λb：４７０ｎｍ）と、緑の光（λ
g：５２５ｎｍ）と、黄の光（λy：５７０ｎｍ）と、赤
の光（λｒ：６５０ｎｍ）を透過する。

【００３９】そして、受信部Ｒｘ２は、ＰＩＮフォト・
ダイオードからなる受光素子５３，５５，５７，５９
と、これら受光素子５３，５５を取り付けた分波フィル
タ５２ｂと、これら受光素子５７，５９を取り付けた分
波フィルタ５４ｂと、分波フィルタ５２ｂと５４ｂとを
プラスチックファイバ６０ｃ、６０ｄを介して繋がった
分波フィルタ５６ｂとから構成されている。ここで、分
波フィルタ５２ｂ、５４ｂ、５６ｂは、上述した分波フ
ィルタ５２ａ，５４ａ，５６ａと同じ構造である。

【００４０】図７には、この８波長を用いた光通信装置
の各受光素子での波長分布特性が示されている。図７に
示されているように、ピーク値がそれぞれ紫（λｖ：４
４５ｎｍ）、青（λｂ：４７０ｎｍ）、青緑（λｂｇ：
５００ｎｍ）、緑（λｇ：５２５ｎｍ）、黄緑（λｙ
ｇ：５５０ｎｍ）、黄（λｙ：５７０ｎｍ）、橙（λｏ
ｒ：６００ｎｍ）、赤（λｒ：６５０ｎｍ）の８つとな
り、その半値幅はそれぞれ３０ｎｍ以下となっていて、
それぞれのピーク値を備えた光出力が重ならないような
波長分布曲線となっている。したがって、これらの波長
の光に光信号として情報を載せて、クロストークのな
い、または少ない光伝送を行うことができる。

【００４１】以上のように、４つの異なる波長の光の場
合と、８つの異なる波長の光の場合とを説明してきた
が、必ずしも４つまたは８つの異なるピーク値を持った
波長の光でなくてもよく、例えば、発光素子を２つ、ま
たは３つ用いてもよい。また、１２個の異なるピーク値
をもった波長の光を用いた光通信装置に増設するには、
図５に示した送信部Ｔx1、Ｔx2の他に、送信側では送信
部Ｔx3と分波フィルタ１個を追加し、受信側では、受信
部Ｒx1、Ｒx2の他に、受信部Ｒx3と分波フィルタ１個を
追加すれば簡単に構成することができる。

【００４２】図８には、１２波長を用いた光通信装置の
波長分布特性が示されている。すなわち、図７に示した
波長分布特性と比べて、各ピーク値に対して、それらの
隙間を埋めるように、４個のピーク値が形成されてい
て、それぞれの波長の光がクロストークを起こさない３
０ｎｍ以下にそれらの半値幅が形成されている。短波長
側から、紫１、紫２、青、青緑、緑、黄緑、黄、橙、赤
１、赤２、赤３、近赤外の順に長波長側にそれぞれ分波
フィルタで分波された１２個の分波光が受光されるよう
になっている。よって、４つから８つ、さらに１２と所
定の波長の光を使用する際に、分波フィルタ及びプラス
チックファイバを介して簡単に増設でき、接続すること
が容易に行うことができる。また、発光素子の数に対応
したバス信号を４，８，１２個に増やすにつれて、分波
光の波長のピーク値間に新たな分波光の波長のピーク値
を位置させ、分波光の主波長のピーク値間の隙間を埋め
るようにしたことにより、光の識別がし易くするととも
に、接続の際に作業効率を大幅に向上させることができ
る。また、光の波長帯域が４００ｎｍから９００ｎｍ
と、可視光と近赤外光の範囲で行うことができるので、
可視光（４００ｎｍから７００ｎｍ）では、光をプラス
チックファイバ４の端面から目で見て、光が送信されて
いるかがわかり、各構成部品を接続する際に簡単に行う
ことができる。また、近赤外光（７００ｎｍから９００
ｎｍ）まで使用する波長帯域を広げることにより、種々
の電子機器をより一層増設することが可能である。

【００４３】なお、送信部Ｔx1，Ｔx2・・・をそれぞれ
４つの発光素子から構成して説明したが、必ずしも４つ
である必要がない。したがって、例えば、図１中におい
て、発光素子１６，１８と分波フィルタ２４ａ，２４
ｂ，プラスチックファイバ３０ｂからなる送信部と、プ
ラスチックファイバ４を介して、受光素子３６，３８、
分波フィルタ２４ｂ、２４ｂとプラスチックファイバ３
０ｄとからなる受信部であってもよい。このとき、２波
長の光通信装置となり、これを複数組み合わせてもよ
い。

【００４４】

【発明の効果】以上のように説明した光通信装置は、異
なる発光波長を有する複数の光源と、分岐点または合波
点に配置して、光源からの光を反射または透過する複数
の分波フィルタと、該各分波フィルタ間を連結して光を
伝送するプラスチックファイバと、該分波フィルタで反
射または透過された分波光を受光する受光素子とからな
り、分波光は、分波フィルタによりその半値幅が重なら
ない波長帯域に区分けされたことにより、プラスチック
ファイバを伝送損失を抑えた状態で伝送されるととも
に、互いに光の干渉をしないで、クロストークをない光
を用いて信号の送受信を行うことができる。

【００４５】さらに、送信部は異なる波長の光を発光す
る複数の発光素子と、分岐点または合波点に配置して、
発光素子からの光を反射または透過する第１分波フィル
タとを有し、受信部は分岐点または合波点に配置して、
光を反射または透過する第２分波フィルタからの光を受
光して、電気信号に変換する複数の受光素子とを有し、
送信部の第１分波フィルタと受信部の第２分波フィルタ
とはプラスチックファイバで連結され、第１・第２分波
フィルタで分波された分波光の半値幅が重ならない波長
帯域に区分けされたことにより、プラスチックファイバ
を伝送損失を抑えた状態で伝送されるとともに、互いに
光の干渉をしないで、クロストークをない光を用いて信
号の送受信を行うことができる。

【００４６】さらに、第１・第２分波フィルタがそれぞ
れ複数個の分波フィルタからなり、該各分波フィルタ間
をプラスチックファイバで連結したことにより、光伝送
する情報を増やしたい場合、発光素子およびその発光素
子に対応した各分波フィルタの数を必要に応じて増やし
て連結すればよく、接続の際に簡単に増設でき、作業効
率を大幅に向上させることができる。

【００４７】さらに、分波光は可視光及び近赤外の範囲
内であることにより、光をプラスチックファイバの端面
から目で見て、光が送信されているかがわかり各構成部
品を接続する際に簡単に行うことができるとともに、可
視光および近赤外の広い波長帯域内で異なる種々の電気
信号に対応した光信号として光伝送することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の４波長光通信装置の基本構造図であ
る。

【図２】本発明の４波長光通信装置を構成する発光素子
の発光スペクトル（発光波長特性）である。

【図３】本発明の４波長光通信装置における、発光素子
の発光スペクトルと、各分波フィルタの透過率または反
射率特性を示す説明図である。

【図４】本発明の光通信装置における受光素子の分光感
度特性図である。

【図５】本発明の８波長光通信装置の基本構造図であ
る。

【図６】本発明の４波長光通信装置における受光素子で
の光出力を示す図である。

【図７】本発明の８波長光通信装置における受光素子で
の光出力を示す図である。

【図８】本発明の１２波長光通信装置における受光素子
での光出力を示す図である。

【図９】従来の光通信装置を示す構成図である。

【図１０】プラスチックファイバの光伝送損失を示す図
である。

【符号の説明】

１２，１４，１６，１８発光素子（光源）４，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄプラスチックフ
ァイバ２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂ分
波フィルタ３２，３４，３６，３８受光素子 λｂ１、λｇ１、λｒ1、λｉｒ1 分波光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる発光波長を有する複数の光源と、
分岐点または合波点に配置して、前記光源からの光を反
射または透過する複数の分波フィルタと、該各分波フィ
ルタ間を連結して光を伝送するプラスチックファイバ
と、前記分波フィルタで反射または透過された分波光を
受光する受光素子とからなり、前記分波光は、前記分波
フィルタによりその半値幅が重ならない波長帯域に区分
けされたことを特徴とする光通信装置。
【請求項２】送信部は異なる波長の光を発光する複数
の発光素子と、分岐点または合波点に配置して、前記発
光素子からの光を反射または透過する第１分波フィルタ
とを有し、受光部は分岐点または合波点に配置して、光
を反射または透過する第２分波フィルタと、該第２分波
フィルタからの光を受光して電気信号に変換する複数の
受光素子とを有し、前記送信部の第１分波フィルタと受
信部の第２分波フィルタとはプラスチックファイバで連
結され、前記第１・第２分波フィルタで分波された分波
光の半値幅が重ならない波長帯域に区分けされたことを
特徴とする光通信装置。
【請求項３】前記第１・第２分波フィルタがそれぞれ
複数個の分波フィルタからなり、該各分波フィルタ間を
プラスチックファイバで連結したことを特徴とする請求
項２記載の光通信装置。
【請求項４】前記分波光は、可視光及び近赤外光の範
囲内であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
に記載の光通信装置。