JP2002341156A - 光ファイバ及びそれを用いた光通信システム、並びに光通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易且つ安価な構成で高速・大容量の通信を
行うことができる光通信方法に使用される光ファイバを
提供すること。 【解決手段】 波長の異なる複数のスペクトル線を伝送
させて通信を行う光通信方法に使用される光ファイバ９
ａは、所定の単一波長のスペクトル線による第１の光信
号を伝送する単一スペクトル線導入部９４と、他の所定
の単一波長若しくは複数波長のスペクトル線による第２
の光信号を伝送する多重スペクトル線伝送部９３と、単
一スペクトル線導入部９４及び多重スペクトル線伝送部
９３と連通されるとともに、前記第１の光信号と前記第
２の光信号とを重畳させた多重スペクトル線による第３
の光信号を伝送するスペクトル線重畳部９５とを備え、
そのスペクトル線重畳部９５は、前記多重スペクトル線
による光信号の伝送方向下流に向かって、コア径及びク
ラッド径が徐々に縮小するように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信方法に使用
される光ファイバに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光ファイバにて光信号を伝送
することにより通信を行う光通信が実用化されている。
従来の光通信では、半導体レーザを用いて、レーザ光を
光ファイバ内で繰り返し全反射させることにより光信号
を伝送するように構成されている。特に近年は、インタ
ーネットの急速な普及に伴う通信需要の拡大に対応すべ
く、波長の異なる複数のレーザ光を多重化して通信を行
う、いわゆる波長分割多重（ＷＤＭ）方式を採用した光
通信システムの開発が盛んに行われるようになってい
る。

【０００３】この波長分割多重方式は、送信側では、波
長の異なるレーザ光を発する複数のレーザダイオードを
使って各波長のレーザ光を送信情報に基づいて変調し、
複数波長のレーザ光からなる光信号が光ファイバの伝送
路内で合波された状態で伝送され、一方、受信側では、
光ファイバから出力される合波光を波長毎に分離して光
信号を読み取ることにより前記送信情報を受信するもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
波長分割多重方式では、異なる波長のレーザ光を合波し
たり、合波光から所定波長のレーザ光を分波するために
高い精度が要求され、複雑且つ高価なデバイスが必要と
される。すなわち、光ファイバに接続された各ノードの
送信部においては、波長の異なる複数のレーザ光を１本
の合波光とするための合波装置が、複数のレンズ及び鏡
を精密に組み合わせて構成されるため、合波装置の構成
が複雑であり、且つ高価であるという問題がある。

【０００５】一方、各ノードの受信部においては、光フ
ァイバ内で合波された合波光をレンズ等で集光してピン
フォトダイオードの有効部分に正確に当てるために高い
精度が要求されるため、複雑且つ高価な受光装置が必要
とされるという問題がある。更に、受光部は、光ファイ
バ内の伝送路中に伝送方向と直交するようにレンズを配
置して集光する構造となっており、光信号がレンズを透
過する際に減衰が生じるので、長距離に亘って光信号を
伝送する場合には多数箇所に光増幅器を設けなければな
らず、コストがかかるという欠点もある。

【０００６】そして、以上のように光通信に必要な設備
に多額の費用がかかるという点が、光ファイバ通信網の
普及にあたって大きなネックとなっている。本発明は、
かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、
簡易且つ安価な構成で高速且つ大容量の光通信を行うこ
とができる光通信方法に使用される光ファイバを提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の光ファイバは、波長の異なる複数
のスペクトル線を伝送させて通信を行う光通信方法に使
用されるものを対象として、特に、所定の単一波長のス
ペクトル線による第１の光信号を伝送する第１の光伝送
路と、他の所定の単一波長若しくは複数波長のスペクト
ル線による第２の光信号を伝送する第２の光伝送路と、
前記第１の光伝送路及び前記第２の光伝送路と連通され
るとともに、前記第１の光信号と前記第２の光信号とを
重畳させた多重スペクトル線による第３の光信号を伝送
する第３の光伝送路とを備え、その第３の光伝送路は、
前記多重スペクトル線による光信号の伝送方向下流に向
かって、コア径及びクラッド径が徐々に縮小するように
形成されたことを特徴とする。

【０００８】従って、第１の伝送路が所定の単一波長の
スペクトル線による第１の光信号を伝送し、第２の伝送
路が、他の所定の単一波長若しくは複数波長のスペクト
ル線による第２の光信号を伝送し、第３の伝送路が、前
記第１の信号光と前記第２の信号光とを均一に重畳さ
せ、波長毎に光量の偏り等がない良好な多重スペクトル
線を伝送することができる。よって、第３の伝送路を介
して伝送された多重スペクトル線を受光し、複数波長の
スペクトル線に分離することにより、スペクトル線ごと
の光信号を確実に検出することができる。

【０００９】また、請求項２に記載の光ファイバは、前
記第３の光伝送路が、前記多重スペクトル線による光信
号の伝送方向における最上流部において、そのコア径が
前記第１の光伝送路のコア径及び前記第２の光伝送路の
コア径よりも大きく、且つそのクラッド径が前記第１の
光伝送路のクラッド径及び前記第２の光伝送路のクラッ
ド径よりも大きく形成されていることを特徴とする。

【００１０】従って、第１の光伝送路及び第２の光伝送
路により、それぞれ第１の光信号及び第２の光信号が伝
送されて、これらの光伝送路よりもコア径及びクラッド
径が大きい第３の光伝送路の最上流部に入力されるの
で、前記第１の光信号と前記第２の光信号とを均一に重
畳させ、波長毎に光量の偏り等がない良好な多重スペク
トル線を生成することができる。

【００１１】また、請求項３に記載の光ファイバは、前
記第３の光伝送路のコア径が、前記伝送方向の長さ１ｍ
に対して約１２．５μｍ以下の割合で縮小するように形
成されていることを特徴とする。従って、第３の光伝送
路において、第１の光信号と第２の光信号とが均一に重
畳された多重スペクトル線を生成し、且つ第３の光伝送
路の下流側に連通された光伝送路へ多重スペクトル線を
円滑に伝送することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光ファイバを使用
した光通信方法及び光通信システムを具体化した実施形
態である光通信ネットワーク１について図面を参照しつ
つ説明する。まず、光通信ネットワーク１の全体構成に
ついて、図１を参照しつつ説明する。

【００１３】光通信ネットワーク１は、図１に示すよう
に、円環状の光ファイバからなる短距離接続回線として
のサークル３と、複数のサークル３と連結装置８２を介
して連結され、サークル３よりも大きな円環を形成する
中距離接続回線４と、複数の中距離接続回線４を連結装
置８１を介して接続され、中距離接続回線４よりも大き
な円環を形成する長距離接続回線５とから構成されてい
る。ここで、サークルとは、光通信ネットワーク１にお
けるネットワークの基本構成単位を意味するものであ
り、中距離接続回線４、長距離接続回線５もノードの一
種である連結装置８２，８１を円環状に接続するサーク
ルの一形態である。

【００１４】サークル３は、より詳細には、図２に示す
ように、複数のノード７が光ファイバ９により円環状に
接続されて構成されている。尚、図２では、個々のサー
クル３を区別するために、３−１〜３−４のように枝番
号を付しているが、これらは同様の構成を有するもので
ある。以後、個々のサークルを区別する必要がある場合
にのみ、１から４の枝番号を付して説明し、他の場合は
枝番号を省略して、単にサークル３と記載することとす
る。他の部材についても同様である。

【００１５】サークル３は、長さが約１５ｋｍの円環状
の２本の光ファイバ９ａ，９ｂからなる光ファイバ９を
使用して、各サークル３に最大７００箇所までノード７
を接続したものである。尚、各ノード７は各家庭やビル
内に設置されるので、１ノードあたり光ファイバ９ａ，
９ｂの十数ｍ分が引込みに使用され、実際の使用におい
ては、サークル３は周囲２ｋｍ程度の地域をカバーする
ことになる。また、各ノード７には、パーソナルコンピ
ュータ、電話、ファクシミリ等の種々の端末装置１０が
接続されている。サークル３は、典型的には、市内を数
ブロック乃至数十ブロックに分割した各ブロック毎の地
域通信網やオフィスビル内のローカルエリアネットワー
ク（ＬＡＮ）として利用されるものである。

【００１６】尚、光ファイバ９の長さを約１５ｋｍとし
たのは、後述する光送信器１２の光源であるＬＥＤの光
強度及び光受信器１３の受光感度との関係により設定さ
れたものである。すなわち、サークル３内の一つのノー
ド７から光ファイバ９内に発せられた光パルスは、円環
状の光ファイバ９内を一周して当該ノード７に帰還する
のであるが、１周目で各ノード７の光受信器によって信
号光として既に検出済みの光パルスが、２周目にはで二
重に検出されないように、光ファイバ９内を１５ｋｍに
亘って伝送されて減衰した光量レベルを考慮して光受信
器１３の感度が設定されている。

【００１７】円環状の光ファイバ９を構成する２本の光
ファイバ９ａ、９ｂは、光信号の伝送方向が異なる二重
の円環を形成している。例えば、サークル３−１におけ
る光信号の伝送方向は、光ファイバ９ａでは時計回りで
あり、光ファイバ９ｂでは反時計回りとなっている。光
ファイバ９は、光通信分野において広く用いられている
ものと同様に、石英ガラス等のガラス材料からなり、軸
中心周りに形成されたコア９１と、そのコア９１よりも
屈折率の小さいガラス材料からなり、コア９１を覆うク
ラッド９２と、そのクラッド９２を覆う樹脂材料からな
る被覆９０とから構成されている（図４参照）。

【００１８】隣接するサークル３は、連結装置８を介し
て連結されている。図２の光通信ネットワーク１では、
サークル３−１と３−２、３−２と３−３、３−３と３
−４、３−４と３−１が、それぞれ連結装置８を介して
互いに連結されている。中距離接続回線４は、光信号を
市や郡、あるいは県単位の中距離に亘って伝送するため
に、光信号を増幅するための図示しない中継サーバを約
１５ｋｍ毎に配置した円環状の回線であり、前述したサ
ークル３と同様に２本の円環状の光ファイバ９ａ，９ｂ
により構成されている。中距離接続回線４は、複数のサ
ークル３と連結装置８２を介してそれぞれ連結されてい
る。

【００１９】一方、長距離接続回線５は、光信号を国単
位等の長距離に亘って伝送するために、図示しない中継
サーバを約１５ｋｍ毎に配置した円環状の回線であり、
前述したサークル３や中距離接続回線４と同様に２本の
円環状の光ファイバ９ａ，９ｂにより構成されている。
長距離接続回線５は、図１に示すように、複数の中距離
接続回線４と連結装置８１を介して連結されている。

【００２０】また、長距離接続回線５上には、セシウム
原子発振器を備えた主発振装置８０が接続されている。
主発信装置８０は、同期信号を光信号の形で長距離接続
回線５上に伝送するように構成され、光通信ネットワー
ク１は、この主発信装置８０からの同期信号により、従
属同期方式により網同期を図っている。より詳細には、
連結装置８１、８２に従属発振器が設けられ、これらの
従属発振器は主発信装置８０からの同期信号に基づいて
同期信号を発生するので、サークル３、中距離接続回線
４、長距離接続回線５のそれぞれのレベルで同期が図ら
れるのである。尚、同期信号は、例えば、後述するセル
の一部である５バイトのヘッダと同様のデータが光信号
化して伝送される。

【００２１】尚、サークル３、中距離接続回線４、長距
離接続回線５は、それぞれの回線の長さに対応した光強
度の光源を用いて、光信号を伝送するようになってい
る。よって、各回線における光信号の光強度は、サーク
ル３、中距離接続回線４、長距離接続回線５の順に大き
くなっている。次に、ノード７及び光ファイバ９ａ、９
ｂの構成について図３乃至図５を参照しつつ説明する。

【００２２】ノード７は、図３に示すように、光ファイ
バ９ａ，９ｂにそれぞれ接続された送受信ユニット１１
ａ，１１ｂと、セル生成処理部１４と、セル終端処理部
１６と、送信用ＡＴＭスイッチ１５と、受信用ＡＴＭス
イッチ１７と、従属発振器４１とから構成されている。

【００２３】送受信ユニット１１ａは、光ファイバ９ａ
へ光信号の送出を行う光送信器１２と、光ファイバ９ａ
からの光信号の受信を行う光受信器１３とから構成され
ている。以下、送受信ユニット１１ａ及び光ファイバ９
ａの構成について図４乃至図６を参照しつつを詳細に説
明する。尚、送受信ユニット１１ｂは、光ファイバ９ｂ
に接続された送受信ユニット１１ａと同様の構成及び機
能を有する装置であるので、説明を省略する。図４は、
送受信ユニット１１ａと光ファイバ９ａとの接続部付近
の構成を示している。

【００２４】光ファイバ９ａは、前述したとおり、コア
９１と、クラッド９２と、被覆９０とからなる構造を有
し、軸方向には、図４に示すように、多重スペクトル線
伝送部９３と、単一スペクトル線導入部９４と、スペク
トル線重畳部９５とが設けられている。

【００２５】多重スペクトル線伝送部９３は、サークル
３上の各ノード７の光送信器１２から出力された各波長
のスペクトル線が重畳された多重スペクトル線を伝送す
る光伝送路であり、円環状のサークル３を構成する光フ
ァイバ９ａの大部分を占めている。多重スペクトル線伝
送部９３は、コア９１の直径Ｄ１が６２．５μｍ、クラ
ッド９２の直径Ｄ２が１２５μｍに設定されている。多
重スペクトル線伝送部９３は、後述する結合部９６にお
いてスペクトル線重畳部９５と接着により結合されてい
る。また、多重スペクトル線伝送部９３の側面には、光
受信器１３が接続される。

【００２６】単一スペクトル線導入部９４は、光信号の
伝送方向における上流側端部が光送信器１２の信号光出
射口１２ａに接続され、下流側端部が結合部９６に接着
により結合されており、光送信器１２から出力される単
一波長のスペクトル線をスペクトル線重畳部９５へと導
入する光伝送路である。単一スペクトル線導入部９４
は、多重スペクトル線伝送部９３と同様に、コア９１の
直径Ｄ３が６２．５μｍ、クラッド９２の直径Ｄ４が１
２５μｍに設定されている。尚、本明細書においては、
単一波長のスペクトル線又は単一スペクトル線との用語
を、連続した単一の波長領域のスペクトル線という意味
で用いており、各スペクトル線をその中心波長により区
別している。従って、７波長とは、波長領域が７つであ
ることを意味し、複数のスペクトル線とは、波長領域の
異なる複数のスペクトル線という意味である。

【００２７】スペクトル線重畳部９５は、光信号の伝送
方向における上流側端部に多重スペクトル線伝送部９３
及び単一スペクトル線導入部９４と結合される結合部９
６が形成され、多重スペクトル線伝送部９３により伝送
される多重スペクトル線と単一スペクトル線導入部９４
により伝送される単一波長のスペクトル線とを重畳させ
ながら伝送する光伝送路である。スペクトル線重畳部９
５は、図５に示すように、結合部９６において、コア９
１及びクラッド９２の径が最も大きく、下流方向へ行く
に従って徐々に径が小さくなり、結合部９６から１５ｍ
下流側の下流側端部９７では多重スペクトル線伝送部９
３と同一の太さとなっている。このように徐々に光ファ
イバの径が小さくなる構造としたのは、急激に径を減少
させる構造では、伝送される光を減衰させる原因となる
ためである。

【００２８】より詳細には、結合部９６におけるコア９
１の直径Ｄ５が２５０μｍ、クラッド９２の直径Ｄ６が
５００μｍとなっている。つまり、スペクトル線重畳部
９５の最上流部のコア９１の直径Ｄ５は、単一スペクト
ル線導入部９４のコア９１の直径Ｄ３、多重スペクトル
線伝送部９３のコア９１の直径Ｄ１のいずれよりも大き
く、さらにこれらの和よりも大きい。そして、図５に示
すように、下流方向へ１ｍ進む毎に１２．５μｍの割合
でコアの直径が減少し、結合部９６から１５ｍ下流側の
下流側端部９７では、コア９１の直径Ｄ７がＤ１と等し
い６２．５μｍ、クラッド９２の直径Ｄ８はＤ２と等し
い１２５μｍとなって多重スペクトル線伝送部９３へと
連続している。

【００２９】図４に示すように、多重スペクトル線伝送
部９３と単一スペクトル線導入部９４とはスペクトル線
重畳部９５におけるスペクトル線の伝送方向と略平行に
配置されて、結合部９６にて、多重スペクトル線伝送部
９３のクラッド径Ｄ２と単一スペクトル線導入部９４の
クラッド径Ｄ４との和に等しい直径Ｄ５を有するスペク
トル線重畳部９５のコア９１に結合されている。従っ
て、多重スペクトル線と単一スペクトル線とが、スペク
トル線重畳部９５のコア９１内へ、スペクトル線の伝送
方向に沿ってほぼ真っ直ぐに入射されるように構成され
ているので、両スペクトル線が均一に重畳されて、波長
毎の光量に偏りが無い多重スペクトル線を生成すること
ができるのである。次に、送受信ユニット１１ａを構成
する光送信器１２及び光受信器１３の詳細構成について
図６を参照しつつ説明する。

【００３０】光送信器１２は、発光ダイオード（以下、
ＬＥＤと称する）１９と、ＬＥＤ駆動回路２０と、凸レ
ンズ２１と、スペクトル分光器２２とから構成され、光
ファイバ９ａの単一スペクトル線導入部９４の光信号伝
送方向における上流側端部に接続されている。

【００３１】ＬＥＤ１９は、自然光を発する光源であ
り、電気信号により点灯・消灯が切り替えられる。すな
わち、送信用ＡＴＭスイッチ１５が光送信器１２に送信
情報としての電気信号を送信すると、ＬＥＤ駆動回路２
０が送信情報に基づいてオン又はオフの電気信号をＬＥ
Ｄ１９に供給する。例えば、送信情報を構成するビット
が”１”の場合はオン信号、”０”の場合はオフ信号を
発生する。このように、ＬＥＤ１９から発せられる自然
光が送信情報に基づいて強度変調されることにより光信
号としての光パルスが発生する。尚、本明細書では、光
源が何であるかに拘わらず、インコヒーレントな光を自
然光と称する。凸レンズ２１は、ＬＥＤ１９が発する自
然光を集光してスペクトル分光器２２へと導く光学系部
材である。

【００３２】スペクトル分光器２２は、自然光が入力さ
れると所定波長のスペクトル線を分離して出力する装置
である。光送信器１２においては、ＬＥＤ１９より発せ
られ、且つ凸レンズ２１により集光された自然光による
光パルスがスペクトル分光器２２に入力されるので、ス
ペクトル分光器２２からは所定波長のスペクトル線から
なる信号光が出力される。尚、スペクトル分光器２２が
分離するスペクトル線の中心波長は、ノード７毎に予め
決められており、中心波長λ_１〜λ_７のいずれかの波長
のスペクトル線を分離するように設定されている。ここ
で、各スペクトル線の中心波長及び波長範囲（かっこ
内）は、λ_１＝４００（±１０）ｎｍ（紫）、λ_２＝４
５０（±１０）ｎｍ（青）、λ_３＝５２５（±１０）ｎ
ｍ（緑）、λ_４＝５５０（±１０）ｎｍ（黄緑）、λ_５
＝６００（±１０）ｎｍ（黄）、λ _６＝ ６５０（±
１０）ｎｍ（橙）、λ_７＝７００（±１０）ｎｍ（赤）
である。

【００３３】光受信器１３は、受光部２３と、スペクト
ル分光器２４と、フォトダイオード２５とから構成さ
れ、光ファイバ９ａの多重スペクトル線伝送部９３の側
面に接続されている。受光部２３は、光ファイバ９ａの
軸方向と略直交する方向に突出し、光ファイバ９ａのク
ラッド９２内に挿入され、コア９１とクラッド９２との
境界近傍にはコア９１の側面に面するように凸レンズ２
３ａが設けられている。

【００３４】凸レンズ２３ａは、光ファイバ９ａのコア
９１内を伝送される多重スペクトル線を受光し、且つ集
光する光学系部材である。凸レンズ２３ａは、光ファイ
バ９ａのコア９１とクラッド９２との境界近傍におい
て、コア９１内を側方から臨む窓のようにコア９１の側
面に対して略平行に配置されている。つまり、凸レンズ
２３ａは、多重スペクトル線の伝送方向に対して側方に
て多重スペクトル線を受光するように配置されている。

【００３５】尚、このように多重スペクトル線の伝送方
向の側方にて受光が可能であるのは、スペクトル線が光
ファイバ９内を拡がりながら直進する性質を有する光で
あるからである。従って、半導体レーザ装置によるレー
ザ光のように拡がらない光を利用した光通信システムに
おいては、光伝送路内の光を一旦全て受光して取り込む
必要があるので、本実施形態のように光伝送路の側方か
ら受光することは不可能である。スペクトル分光器２４
は、入力された光を波長の異なる７本のスペクトル線に
分離する装置である。すなわち、光ファイバ９ａのコア
９１内を伝送される多重スペクトル線が凸レンズ２３ａ
により集光されて分光器２４に入力され、中心波長λ_１
からλ_７の７本のスペクトル線を出力するのである。

【００３６】フォトダイオード２５は、入力された光信
号としての光パルスを電気信号に変換する装置であり、
スペクトル分光器２４から出力される７本のスペクトル
線が１本ずつ入力されて、それぞれ独立して光パルスを
検出するように７個のフォトダイオード２５ａ〜２５ｇ
により構成されている。フォトダイオード２５ａ〜２５
ｇには、それぞれ中心波長λ_１〜λ_７のスペクトル線が
入力され、光パルスを検出して電気信号に変換し、受信
用ＡＴＭスイッチ１７へと出力するのである。

【００３７】ここで、光信号は光ファイバ内を伝送され
る距離に比例して減衰するので、各ノード７の光受信器
１３が受信する光信号の強度は、光信号を送信したノー
ド７の距離が近いほど強く、距離が遠いほど光信号の強
度が弱い。従って、あるノード７で受光する光信号の強
度は、光信号を送信したノード７ごとに決定される。そ
こで、光受信器１３は、予め、受信光の強度をノード７
ごとにマッピングして受光感度を設定しておくことによ
り、光信号を誤検出することを防止するように構成され
ている。次に、セル生成処理部１４及びセル終端処理部
１６の機能について、図７を参照しつつ説明する。

【００３８】セル生成処理部１４は、端末装置１０から
送信される連続情報を４８バイトごとのブロック（情報
フィールド）に区切り、当該情報の宛先アドレスを含む
ヘッダを付加してセルを生成する処理（図７の下向き矢
印の処理）を行い、そのセルを一旦、内部メモリに書き
込んでから、所定時間内に書き込み時の２倍以上の速度
で読み出して送出するユニットである。端末装置１０か
らセル生成処理部１４へ情報が入力されると、セルが生
成され、その先頭にビットレートを表すフレーム同期信
号を付加して送信用ＡＴＭスイッチ１５へ転送される。
尚、情報フィールド４８バイトとヘッダ５バイトとから
なる計５３バイトのセルが、光通信ネットワーク１にお
いて伝送される情報の単位をなすものであり、光ファイ
バ９内ではセルが光信号の形で伝送される。

【００３９】一方、セル終端処理部１６は、受信用ＡＴ
Ｍスイッチ１７より受け取った各セルを内部メモリに一
旦蓄えてから、各４８バイトの情報を取り出し、圧縮さ
れたバースト信号を端末装置１０で受信可能な元の信号
サイズに変換して端末装置１０へ転送する処理（図７の
上向き矢印の処理）を行うユニットである。また、受信
用ＡＴＭスイッチ１７から同期信号を受け取った場合
は、端末装置１０へ同期信号を供給する。次に、送信用
ＡＴＭスイッチ１５及び受信用ＡＴＭスイッチ１７の構
成について説明する。

【００４０】送信用ＡＴＭスイッチ１５は、端末装置１
０から情報が送信され、セル生成処理部１４により生成
されたセルを、送受信ユニット１１ａ又は１１ｂのいず
れかへ転送する電子回路であり、送受信ユニット１１ａ
の光送信器１２と、送受信ユニット１１ｂの光送信器１
２と、端末装置１０とに接続されている。すなわち、セ
ルのヘッダに含まれる宛先アドレスを解読し、光ファイ
バ９ａ、９ｂのいずれかを選択してセルを送受信ユニッ
ト１１ａ、又は１１ｂに転送するのである。尚、光信号
の送信経路が最も短くなるように光ファイバ９ａ，９ｂ
のいずれかを選択するよう構成されるのが望ましい。

【００４１】より詳細には、送信用ＡＴＭスイッチ１５
は、周知のＡＴＭスイッチと同様の構成を有する２入力
２出力の単位スイッチを縦列接続したものにより構成さ
れている。所定のアドレスが入力されると、光ファイバ
９ａが接続された送受信ユニット１１ａが選択され、前
記所定のアドレスとは異なる他の所定のアドレスが入力
されると光ファイバ９ｂが接続された送受信ユニット１
１ｂが選択されるように構成される。例えば、セルのヘ
ッダに含まれる宛先アドレスの先頭ビットが０のとき、
光ファイバ９ａに接続された送受信ユニット１１ａを選
択し、宛先アドレスの先頭ビットが１のとき、光ファイ
バ９ｂに接続された送受信ユニット１１ｂを選択するよ
うに構成することができる。

【００４２】一方、受信用ＡＴＭスイッチ１７は、送受
信ユニット１１ａが光ファイバ９ａから受信したセル及
び送受信ユニット１１ｂが光ファイバ９ｂから受信した
セルが受信情報として入力され、これらのセルのうち自
己のノード宛のセルのみを端末装置１０へ転送するスイ
ッチであり、光ファイバ９ａに接続された送受信ユニッ
ト１１ａと、光ファイバ９ｂに接続された送受信ユニッ
ト１１ｂと、端末装置１０とに接続されている。さら
に、受信用ＡＴＭスイッチ１７は、送受信ユニット１１
ａから同期信号を含むヘッダを受け取った場合は、セル
生成処理部１４，セル終端処理部１６にそれぞれ同期信
号を送出する。従って、セル生成処理部１４，セル終端
処理部１６は、この受信用ＡＴＭスイッチ１７により供
給される同期信号に基づいて同期を取りつつ動作するの
である。

【００４３】より詳細には、受信用ＡＴＭスイッチ１７
は、前述した送信用ＡＴＭスイッチ１５と同様に、２入
力２出力の単位スイッチを縦列接続して構成されてい
る。セルのヘッダに含まれる宛先アドレスが自己のノー
ド宛である場合にのみ、セルを端末装置１０に転送する
ように構成されている。従属発振器４１は、より上位の
発振器である連結装置８２内の従属発振器４０により供
給された同期信号に基づいて、ノード７内の各部へ同期
信号を供給する水晶発振器である。より詳細には、受信
用ＡＴＭスイッチ１７が、連結装置８２内の従属発振器
４０からサークル３の光ファイバ９ａ、又は９ｂを介し
て送られた同期信号を、光送受信ユニット１１ａ、又は
１１ｂより受け取ると、セル終端処理部１６の内部メモ
リに同期信号を転送する。内部メモリは、その同期信号
を従属発振器４１に転送する。従属発振器４１は、供給
された同期信号に基づいて、受信用ＡＴＭスイッチ１
７、送信用ＡＴＭスイッチ１５、セル生成処理部１４、
セル終端処理部１６及び端末装置１０に同期信号を供給
する。従って、これらのノード７内の各部は、従属発振
器４１より供給された同期信号に基づいて、同期を取っ
て動作するのである。

【００４４】次に、連結装置８２の構成について、サー
クル３−１と中距離接続回線４とを連結する連結装置８
２を例に挙げ、図８を参照しつつ説明する。尚、連結装
置８、８１も同様の構成であるので、これらについての
詳細説明は省略する。連結装置８２は、サークル３−１
側の光ファイバ９ａ−１、９ｂ−１に設けられた送受信
ユニット１１ａ−１，１１ｂ−１及び受信用ＡＴＭスイ
ッチ３２−１と、中距離接続回線４側の光ファイバ９ａ
−２、９ｂ−２に設けられた送受信ユニット１１ａ−
２，１１ｂ−２及び受信用ＡＴＭスイッチ３２−２と、
２メガバイトの容量のメモリ３０と、送信用ＡＴＭスイ
ッチ３１と、従属発振器４０とから構成されている。メ
モリ３０は、ＶＣ ＳＤＲＡＭ（バーチャルチャネルＳ
ＤＲＡＭ）等の高速にデータの入手力が可能なメモリに
より構成される。

【００４５】送受信ユニット１１ａ−１、１１ｂ−１、
１１ａ−２、１１ｂ−２は、前述したノード７の送受信
ユニット１１ａと同様の構成を有するものである。受信
用ＡＴＭスイッチ３２−１は、送受信ユニット１１ａの
光受信器１３と、送受信ユニット１１ｂの光受信器１３
と、メモリ３０とに接続されている。そして、受信用Ａ
ＴＭスイッチ３２−１は、前述した２つの光受信器１３
により受信されたセルが入力され、ヘッダに含まれる宛
先アドレスが所定のアドレスである場合にのみ、セルの
内容をメモリ３０に書き込むように構成されている。
尚、メモリ３０は、連結されたサークル３−１及び中距
離接続回線４により共有され、双方からアクセス可能に
構成されているため、両回線間のセルの交換を同軸上で
高速に処理することができる。

【００４６】より詳細に説明すると、受信用ＡＴＭスイ
ッチ３２−１は、前述した受信用ＡＴＭスイッチ１７と
同様に、２入力２出力の単位スイッチを縦列接続したも
のにより構成されている。例えば、サークル３−１にお
いて受信されたセルの宛先アドレスが当該サークル３−
１、隣接するサークル３−２及び３−４以外のサークル
上のアドレスである場合にのみ、セルの内容をメモリ３
０に書き込むように構成される。尚、これら３つのサー
クルが除かれるのは、以下の理由による。すなわち、宛
先アドレスが、当該サークル３−１内のアドレスの場合
は、いかなる連結装置を介することなく情報が宛先のノ
ードに到達する。また、宛先アドレスが隣接するサーク
ル３−２又は３−４である場合は、それぞれに接続され
た連結装置８を経由する伝送経路の方が連結装置８２を
経由する伝送経路よりも短いからである。

【００４７】送信用ＡＴＭスイッチ３１は、メモリ３０
と、送受信ユニット１１ａの光送信器１２と、送受信ユ
ニット１１ｂの光送信器１２と、送受信ユニット１１ｃ
の光送信器１２と、送受信ユニット１１ｄの光送信器１
２とに接続されている。そして、送信用ＡＴＭスイッチ
３１は、メモリ３０に格納されたセルが順次入力され、
ヘッダに含まれる宛先アドレスが、予め決められたアド
レス区分のいずれに属するかにより選択された光送信器
１２へセルを転送するように構成されている。より詳細
に説明すると、送信用ＡＴＭスイッチ３１は、前述した
受信用ＡＴＭスイッチ１７−１と同様に２入力２出力の
単位スイッチが縦列接続されて構成されている。例え
ば、アドレスを４つの区分に分け、各区分をそれぞれ光
ファイバ９ａ−１，９ｂ−１，９ａ−２，９ｂ−２に対
応させるように構成される。

【００４８】従属発振器４０は、より上位の発振器であ
る連結装置８１内の従属発振器により供給された同期信
号に基づいて、連結装置８２内の各部へ同期信号を供給
する水晶発振器である。より詳細には、受信用ＡＴＭス
イッチ３２−２が、連結装置８１内の従属発振器から中
距離接続回線４の光ファイバ９ａ−２、又は９ｂ−２を
介して送られた同期信号を、光送受信ユニット１１ａ−
２、又は１１ｂ−２より受け取ると、メモリ３０に同期
信号を転送する。メモリ３０は、その同期信号を従属発
振器４０に転送する。従属発振器４０は、供給された同
期信号に基づいて、受信用ＡＴＭスイッチ３２−１，３
２−２、送信用ＡＴＭスイッチ３１，及びメモリ３０に
同期信号を供給する。従って、これらの連結装置８２内
の各部は、従属発振器４０より供給された同期信号に基
づいて、同期を取って動作するのである。

【００４９】次に、光通信ネットワーク１における多元
接続の方式について、説明する。光通信ネットワーク１
では、セル同期多重・時分割多元接続方式により情報の
伝送が行われれる。以下、その詳細について説明する。
サークル３上の各ノード７の送信器１２から出力される
セルは、各サークル３ごとに一つ設けられた連結装置８
２の従属発振器４０から供給される同期信号により同期
が図られるとともに時分割多重化されて送信される。

【００５０】すなわち、前述したように、主発信装置４
０が長距離接続回線５を構成する光ファイバ９内に、同
期信号としての光信号を送出する。長距離接続回線５に
接続された連結装置８１がその同期信号としての光信号
を受け取ると、その同期信号に基づいて内部に設けた従
属発振器４０により同期信号を発生し、光信号として中
距離接続回線４の光ファイバ９内に送出する。中距離接
続回線４に接続された連結装置８２は、同様にして、サ
ークル３を構成する光ファイバ９内に同期信号としての
光信号を送出する。

【００５１】サークル３の光ファイバ９内に送出された
同期信号としての光信号は、円環状の光ファイバ９内を
一周する間に、各ノード７及び連結装置８の光受信器１
３によって受信され、前述したようにＡＴＭスイッチ１
７よりノード７内の各部へ同期信号が供給される。従っ
て、光信号の送受信は、送受信ユニットによりこの同期
信号に基づいて行われる。ここで、サークル３を構成す
る光ファイバ９のコア９１内には光信号の減衰の原因と
なるレンズ等は一切設けられていないので、同期信号と
しての光信号を光ファイバ９内に送出するだけで、電気
信号への変換を行うことなく、サークル３上の全てのノ
ード７に同期信号を送ることができる。よって、サーク
ル３全体の同期を容易に図ることができ、ひいては、中
距離接続回線４、長距離接続回線５を含む光通信ネット
ワーク１の全体の同期を容易に図ることができるのであ
る。

【００５２】各ノード７の光送信器１２から出力される
光信号は、同期信号に基づいてセル単位に時分割多元接
続（ＴＤＭＡ）方式により光ファイバ内を伝送される。
より具体的には、図１１に示すように、λ_１〜λ_７の各
波長のスペクトル線毎に４００分の１秒のＴＤＭＡフレ
ームが、１００台の端末により時分割して使用される。
よって、各セルは、４万分の１秒のタイムスロットで同
期多重化されて送信される。換言すれば、１００台の端
末が、１秒間に４００回の送信を行うことができるので
ある。従って、光信号の送信レートを６４Ｍｂｐｓ（有
効な信号が、その２分の１）とした場合、１秒間の送信
容量は、６４Ｍ÷２×４００（回）×２（光ファイバ本
数）＝２５．６Ｇビットとなる。

【００５３】例えば、波長λ_１が割り当てられた１００
箇所のノード７は、それぞれ予め決められたｃｈ１〜ｃ
ｈ１００のいずれかのタイムスロット内でセルを送信す
る。同様に、波長λ_２からλ_７が割り当てられたそれぞ
れ１００箇所のノード７は、ｃｈ１０１〜ｃｈ２００，
ｃｈ２０１〜ｃｈ３００，ｃｈ３０１〜ｃｈ４００，ｃ
ｈ４０１〜ｃｈ５００，ｃｈ５０１〜ｃｈ６００，ｃｈ
６０１〜ｃｈ７００のいずれかのタイムスロット内でセ
ルを送信する。このように、光通信ネットワーク１で
は、７波長のスペクトル線を使い、各波長を１００個の
タイムスロットに時分割多重化することにより、ｃｈ１
〜ｃｈ７００の合計７００の仮想チャネルを作り出して
いる。

【００５４】一方、光受信器１３は、４万分の１秒のタ
イムスロット毎に、多重スペクトル線を受光し、７波長
のスペクトル線に分離することにより、７個のセルを並
列に受信する。例えば、図１１に示す先頭のタイムスロ
ットでは、４万分の１秒のタイムスロット毎に、ｃｈ
１、ｃｈ１０１、ｃｈ２０１、ｃｈ３０１、ｃｈ４０
１、ｃｈ５０１、ｃｈ６０１、ｃｈ７０１の７個のセル
を受信する。次に、光通信ネットワーク１における情報
の流れ及び各部材の作用について、図９乃至図１０の説
明図を参照しつつ概略を説明する。

【００５５】［１］（図９参照） まず、サークル３−１上の、ノード７ａに接続された端
末装置１０において送信情報を作成し、宛先として他の
ノード７のアドレスを指定して送信すると、接続された
ノード７ａに情報が電気信号の形で送られる。セル生成
処理部１４は、受け取った情報を、４８バイト毎の情報
フィールドに分割するとともに、宛先アドレスを含む５
バイトのヘッダを付加してセルＡを生成し、送信用ＡＴ
Ｍスイッチ１５へ入力する。送信用ＡＴＭスイッチ１５
は、セルＡのヘッダに含まれる宛先アドレスに基づい
て、光ファイバ９ａ、９ｂのいずれかを選択し、送受信
ユニット１１ａ又は１１ｂの光送信器１２にセルを転送
する。（ここでは、光信号の伝送方向が時計回りの光フ
ァイバ９ａが選択されたものと仮定する。）

【００５６】光送信器１２は、セルＡの内容を光信号に
変換して、光ファイバ９ａの単一スペクトル線導入部９
４内へ送出する。ここで、例えば、当該ノード７ａにｃ
ｈ３のチャネルが割り当てられている場合、スペクトル
分光器２２は波長λ_１のスペクトル線を分離し、セルＡ
の内容を表す波長λ_１のスペクトル線による光信号が、
同期信号に基づいてｃｈ３のタイムスロット内に送出さ
れる（図１１参照）。同様に、ｃｈ１０５のタイムスロ
ットが割り当てられたノード７ｂに接続された端末装置
１０から情報が送信されると、ノード７ｂからは、セル
Ｂの内容を表す波長λ_２のスペクトル線による光信号
が、同期信号に基づいてｃｈ１０５のタイムスロット内
に送出される（図１１参照）

【００５７】［２］（図９参照） 光送信器１２より送出された光信号は、光ファイバ９ｂ
の単一スペクトル線導入部９４からスペクトル線重畳部
９５へと伝送されて、多重スペクトル線伝送部９３から
伝送される多重スペクトル線と重畳されてサークル３−
１の光ファイバ９ａ内を１周する。すなわち、ノード７
ａ，７ｂからそれぞれ送出された波長λ _１のスペクトル
線と波長λ_２ のスペクトル線とは、それぞれ単一スペ
クトル線導入部９４から光ファイバ内へ送出されて、多
重スペクトル線伝送部９３から伝送される多重スペクト
ル線とスペクトル線重畳部９５内で重畳されて、新たな
多重スペクトル線となって多重スペクトル線伝送部９３
内を伝送されるのである。

【００５８】サークル３−１上の全てのノード７及び連
結装置８は、それぞれ光受信器１３にて多重スペクトル
線を受光し、電気信号に変換して各受信用ＡＴＭスイッ
チ１７に入力する。尚、現実には光信号は完全に減衰し
て光量が０になるまで光ファイバ９ａ内を回り続けるの
であるが、サークル３−１を１周して減衰した後の光量
は、光受信器１３によって検出されないようにフォトダ
イオード２５の感度を設定してあるので、有効な光信号
としてはサークルを１周だけ伝送することになる。

【００５９】より詳細には、各ノード７は、光ファイバ
９ａ内を伝送される多重スペクトル線を光受信器１３の
凸レンズ２３ａにおいて受光する。尚、凸レンズ２３は
信号光の伝送を遮らないコア９１の側方に設けられてい
るが、多重スペクトル線はコア９１内を拡がりながら直
進するので、凸レンズ２３ａ内に確実に入射されるので
ある。受光されたスペクトル線は、スペクトル分光器２
４によりλ_１〜λ_７の７波長のスペクトル線に分離した
後、フォトダイオード２５においてスペクトル線毎に光
信号を受信して各受信用ＡＴＭスイッチ１７に入力す
る。

【００６０】［３］（図９参照） 各ノード７の受信用ＡＴＭスイッチ１７は、入力された
光信号により表されるセルのヘッダに含まれる宛先アド
レスが、自己のノード７のアドレスである場合にのみ、
セルの内容を自己の端末装置１０に電気信号として転送
する。例えば、セルＡの宛先アドレスがサークル３−１
のノード７ｃである場合、そのノード７ｃの受信用ＡＴ
Ｍスイッチ１７のみが端末装置１０にセルＡを転送して
通信処理が終了する。

【００６１】［４］（図１０参照） 一方、［２］において光信号を受信した連結装置８の受
信用ＡＴＭスイッチ３２−１は、入力されたセルのヘッ
ダに含まれる宛先アドレスが、当該サークル３−１以外
の所定のサークル３（例えばサークル３−２）上のアド
レスである場合、セルの内容をメモリ３０に書き込む。
そして、送信用ＡＴＭスイッチ３１はメモリ３０に格納
されたセルのヘッダを読み出して、予め決められたアド
レスの区分に従って、当該連結ノード８に接続された二
組の光ファイバ９ａ、９ｂのいずれかの光送信器１２へ
セルの内容を転送する。（ここでは、光ファイバ９ａが
選択されたものと仮定する。） 光送信器１２は、セルの内容を光信号に変換し、予め決
められたチャネルを使用して、光ファイバ９ａ内へ送出
する。

【００６２】例えば、セルＢの宛先アドレスがサークル
３−２上のアドレスである場合であって、連結装置８ａ
にｃｈ２０２が割り当てられている場合、波長λ_３のス
ペクトル線によるセルＢの内容を表す光信号が連結装置
８ａよりサークル３−２の光ファイバ９ａ内に送出され
る。 ［５］（図１０参照） ［２］と同様に、その光信号が円環状の光ファイバ９ａ
を１周する間に、サークル３−２上の全てのノード７及
び連結装置８が、各光受信器１３においてこの光信号を
受信し、電気信号に変換して各受信用ＡＴＭスイッチ１
７に入力する。

【００６３】［６］（図１０参照） ［３］と同様に、サークル３−２上の各ノード７の受信
用ＡＴＭスイッチ１７は、入力された光信号により表さ
れるセルのヘッダに含まれる宛先アドレスが、自己のノ
ード７のアドレスである場合にのみ、セルの内容を自己
の端末装置１０に電気信号として転送する。例えば、セ
ルＢの宛先アドレスがサークル３−２のノード７ｈであ
る場合、そのノード７ｈの受信用ＡＴＭスイッチ１７の
みが端末装置１０にセルＢを転送して通信処理が終了す
る。以下、宛先のノードが同一のサークル３内に存在し
ない場合は、［４］及び［５］の処理が繰り返され、宛
先のノードが存在するサークル３に到達した後は、
［６］の処理により通信処理が終了する。

【００６４】このようにして、送信元の端末装置１０か
ら送信された情報は、セルの形で、１又は２以上のサー
クル３、中距離接続回線４、あるいは長距離接続回線５
を経由し、宛先の端末装置１０へ伝送されるのである。

【００６５】尚、上記実施形態において、単一スペクト
ル線導入部９４が本発明の第１の光伝送路に、多重スペ
クトル線伝送部９３が第２の光伝送路に、スペクトル線
重畳部９５が第３の光伝送路にそれぞれ相当するもので
ある。

【００６６】以上詳述したことから明らかなように、本
実施形態の光通信ネットワーク１においては、ＬＥＤ１
９が発する自然光を波長毎に分離したスペクトル線を重
畳して伝送する方式であるので、単一波長の光のみを光
ファイバ内で伝送する方式に比べて遙かに大量の情報を
伝送することができる。

【００６７】また、本実施形態の光通信ネットワーク１
においては、サークル３、中距離接続回線４、あるいは
長距離接続回線５自体が光交換機能を果たすように構成
したので、大規模な交換器や、ルータ、ハブ等を設ける
ことなく、極めて簡易且つ安価に光通信ネットワークを
構築することができる。また、光通信ネットワーク１で
は、各ノード７がタイムスロット内にどれだけの容量の
データを送信するかによって通信速度が決まるので、個
々のノード７や連結装置８等を構成するメモリ等の半導
体部品のアクセス速度や容量を向上させることにより、
ネットワークとしての通信速度を無制限に向上させるこ
とが可能である。

【００６８】また、各ノード７は、光信号を受信する
と、セル全体を読み込まず、ヘッダ部分のみを読み込ん
で自己のノード宛か否かを解読するので、高速に処理す
ることが可能である。また、ＬＥＤ１９が発する自然光
を波長毎に分離したスペクトル線を重畳して伝送する方
式であるので、単一波長の光のみを光ファイバ内で伝送
する方式に比べて遙かに大量の情報を伝送することがで
きる。

【００６９】また、分離しやすいスペクトル線を重畳し
て伝送を行う方式であるので、半導体レーザを用いた波
長分割多重方式と異なり、安価なスペクトル分光器２
２、又は２４を使用して、簡易且つ安価に光送信器１２
及び光受信器１３を構成することができる。ひいては、
これらの装置を含むノード７を、携帯電話並みの小型且
つ安価な装置とすることができる。

【００７０】また、自然光から分離した単一波長のスペ
クトル線を重畳した多重スペクトル線は光ファイバ９の
コア９１内を拡がりながら直進するので、光受信器１３
における受光部２３を、光伝送路であるコア９１の側面
に設けることができる。このため、光の伝送を妨げるこ
となく受光することができ、従来の半導体レーザを用い
た光通信システムのように光伝送路中に光の減衰の原因
となるレンズ等の物理的障壁を設ける構造と比較して、
光ファイバ内を伝送される光の減衰を極めて低く抑える
ことができる。よって、光ファイバを使って長距離に亘
って光信号を伝送する場合に、信号を増幅するための中
継装置の設置箇所を従来よりも格段と減らすことが可能
である。

【００７１】さらに、同期信号としての光信号を光ファ
イバ内に送出するだけで、電気信号への変換無く、サー
クル内での同期化を図ることができ、ひいては光通信ネ
ットワーク全体の同期化を容易且つ確実に図ることがで
きる。また、送受信ユニットの受光部２３には、凸レン
ズ２３ａを設けて集光するようにしたので、受光感度を
向上させることができる。

【００７２】また、光通信ネットワーク１は、各サーク
ル３が２本の光ファイバにより二重の円環を形成してい
るので、例えば、図１２に示すように、光ファイバの１
カ所で故障が起こったときは、故障箇所を挟む両側のノ
ード７に内蔵された自己診断プログラムに基づき、その
両側のノード７でバイパスして故障箇所を切り離し、折
り返すことで通信を継続できるようにすることができる
ので、極めて高い信頼性を保つことができる。勿論、サ
ークル上にノード７を新設する工事を行う際にも、上記
と同様の方法を採用することにより、通信サービスを停
止することなく工事を行うことができる。また、サーク
ルを構成する２本の光ファイバのうち、宛先のノードへ
の経路が短い方の光ファイバを選択して光信号を伝送で
きるので、通信をより高速化することができる。

【００７３】また、波長の異なるスペクトル線毎に時分
割して多元接続したので、サークル上に多数のノードを
接続して通信を行うことができる。尚、前記実施形態で
は、１サークルを長さ１５ｋｍの光ファイバを用いて周
囲が約２ｋｍという小規模な単位に設定し、且つノード
数を１波長あたり１００に制限しているので、時分割処
理がし易いという利点もある。

【００７４】尚、本発明は上述した各実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種
々の変更を施すことが可能である。例えば、前記実施形
態では、光源としてＬＥＤを使用したが、自然光を発す
るランプ等の白色光源や、ＳＬＤ（スーパー・ルミネッ
セント・ダイオード）等の各種の発光装置を用いること
も可能である。要するに、自然光を発する光源であっ
て、半導体スイッチング等によるオン・オフ制御が可能
なものを用いればよいのである。

【００７５】また、前記実施形態では、７本の可視光の
スペクトル線を利用して光通信を行うように構成した
が、例えば、赤外線等の可視光以外のスペクトル線を利
用する構成であってもよい。要するに、拡がりながら直
進するという性質を有する光であるスペクトル線を利用
するものであればよいのである。また、分離するスペク
トル線は７波長よりも多くてもよく、勿論少なくても構
わない。

【００７６】また、前記実施形態では、光通信ネットワ
ーク１をサークル３，中距離接続回線４、長距離接続回
線５の３段階のレベルのネットワークにより構成した
が、サークル３のみ、あるいはサークル３と中距離接続
回線４とにより光通信ネットワーク１を構成してもよ
く、長距離接続回線５のさらに上位レベルの接続回線を
設けてもよい。また、図２では、一つの中距離接続回線
４に接続するサークル数を４としたが、これより少なく
ても多くても構わない。尚、中距離接続回線４に接続さ
れる好ましいサークル数は、６９５程度である。

【００７７】また、サークル３に接続されるノード（連
結装置を含む）の数は、７００に限られず、これより多
くても少なくても構わない。また、サークル３を構成す
る光ファイバの長さは１５ｋｍに限定されるものではな
く、これより長くてもよく、勿論、短くても構わない。
要するに、光ファイバの長さに対応して、光源の光強度
を設定すればよいのである。また、光ファイバ９の多重
スペクトル線重畳部９５の長さを１５ｍとしたが、この
長さに限定されるものではない。また、コア径が縮小す
る割合を、伝送方向の長さ１ｍに対して１２．５μｍと
したが、これに限定されるものではない。要するに、徐
々にコア径が縮小する構造となっていればよいのであ
り、好ましくは、１２．５μｍ以下の割合である。

【００７８】また、前記実施形態では、サークルを２本
の光ファイバ９ａ，９ｂにより二重の円環状としたが、
１本の光ファイバを用いて一重の円環状で構成すること
も可能である。この場合には、光信号の伝送方向が一方
向であるので、ノード７において送信用ＡＴＭスイッチ
１５を省略することができる。また、前記実施形態で
は、セルのヘッダを読み込んで信号の転送を行う手段と
して送信用ＡＴＭスイッチ１５等を周知のＡＴＭスイッ
チにより構成したが、セル信号を処理する同等の機能を
有する電子回路であればよい。

【００７９】また、前記実施形態では、円環状の光ファ
イバにより構成した光通信ネットワークにおいて本発明
の光通信方法を実施する例を示したが、本発明の光通信
方法は、光ファイバ等の光伝送路を介して送信側と受信
側との間で通信を行うものであれば、スター型等のいか
なるネットワーク形態においても実施することが可能で
ある。また、航空機や自動車等における光通信にも適用
することができる。また、前記実施形態では、情報が４
８バイトの情報フィールドと５バイトのヘッダとからな
るセルの形で伝送される例を示したが、これに限られ
ず、情報が光信号に変換されて伝送されるものであれ
ば、送信される情報の論理構造はいかなるものも採用可
能である。

【００８０】

【発明の効果】以上述べたように本発明の請求項１に記
載の光ファイバによれば、第１の伝送路が所定の単一波
長のスペクトル線による第１の光信号を伝送し、第２の
伝送路が、他の所定の単一波長若しくは複数波長のスペ
クトル線による第２の光信号を伝送し、第３の伝送路
が、前記第１の信号光と前記第２の信号光とを均一に重
畳させ、波長毎に光量の偏り等がない良好な多重スペク
トル線を伝送することができる。よって、第３の伝送路
を介して伝送された多重スペクトル線を受光し、複数波
長のスペクトル線に分離することにより、スペクトル線
ごとの光信号を確実に検出することができるという効果
を奏する。

【００８１】また、請求項２に記載の光ファイバによれ
ば、第１の光伝送路及び第２の光伝送路により、それぞ
れ第１の光信号及び第２の光信号が伝送されて、これら
の光伝送路よりもコア径及びクラッド径が大きい第３の
光伝送路の最上流部に入力されるので、前記第１の光信
号と前記第２の光信号とを均一に重畳させ、波長毎に光
量の偏り等がない良好な多重スペクトル線を生成するこ
とができるという効果を奏する。

【００８２】また、請求項３に記載の光ファイバによれ
ば、第３の光伝送路において、第１の光信号と第２の光
信号とが均一に重畳された多重スペクトル線を生成し、
且つ第３の光伝送路の下流側に連通された光伝送路へ多
重スペクトル線を円滑に伝送することができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の光通信ネットワークの全
体構成図である。

【図２】 中距離接続回線及びサークルの構成を示す構
成図である。

【図３】 ノードの構成を示すブロック図である。

【図４】 送受信ユニットと光ファイバとの接続を示す
説明図である。

【図５】 光ファイバの構成を説明する説明図である。

【図６】 光送信器及び光受信器の構成を示すブロック
図である。

【図７】 セル生成処理及びセル終端処理を説明する説
明図である。

【図８】 連結装置の構成を示すブロック図である。

【図９】 宛先が同一サークル内のノードである場合の
情報の流れを示す説明図である。

【図１０】 宛先が他のサークル上のノードである場合
の情報の流れを示す説明図である。

【図１１】 ７波長のスペクトル線の時分割多重を説明
する説明図である。

【図１２】 故障発生時における光ファイバの接続を説
明する説明図である。

【符号の説明】

１ 光通信ネットワーク ９、９ａ、９ｂ 光ファイバ １１ａ，１１ｂ 送受信ユニット １２ 光送信器 １３ 光受信器 １９ ＬＥＤ ２０ ＬＥＤ駆動回路 ２１ 凸レンズ ２２ スペクトル分光器 ２３ 受光部 ２３ａ 凸レンズ ２４ スペクトル分光器 ２５ フォトダイオード ９１ コア ９２ クラッド ９３ 多重スペクトル線伝送部 ９４ 単一スペクトル線導入部 ９５ スペクトル線重畳部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年９月１４日（２００１．９．１
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 光ファイバ及びそれを用いた光通
信システム、並びに光通信方法

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項２】 前記第３の光伝送路は、そのコア径が、
前記伝送方向の長さ１ｍに対して約１２．５μｍ以下の
割合で縮小するように形成されていることを特徴とする
請求項１に記載の光ファイバ。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ及びそ
れを用いた光通信システム、並びに光通信方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光ファイバにて光信号を伝送
することにより通信を行う光通信が実用化されている。
従来の光通信では、半導体レーザを用いて、レーザ光を
光ファイバ内で繰り返し全反射させることにより光信号
を伝送するように構成されている。特に近年は、インタ
ーネットの急速な普及に伴う通信需要の拡大に対応すべ
く、波長の異なる複数のレーザ光を多重化して通信を行
う、いわゆる波長分割多重（ＷＤＭ）方式を採用した光
通信システムの開発が盛んに行われるようになってい
る。

【０００３】この波長分割多重方式は、送信側では、波
長の異なるレーザ光を発する複数のレーザダイオードを
使って各波長のレーザ光を送信情報に基づいて変調し、
複数波長のレーザ光からなる光信号が光ファイバの伝送
路内で合波された状態で伝送され、一方、受信側では、
光ファイバから出力される合波光を波長毎に分離して光
信号を読み取ることにより前記送信情報を受信するもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
波長分割多重方式では、異なる波長のレーザ光を合波し
たり、合波光から所定波長のレーザ光を分波するために
高い精度が要求され、複雑且つ高価なデバイスが必要と
される。すなわち、光ファイバに接続された各ノードの
送信部においては、波長の異なる複数のレーザ光を１本
の合波光とするための合波装置が、複数のレンズ及び鏡
を精密に組み合わせて構成されるため、合波装置の構成
が複雑であり、且つ高価であるという問題がある。

【０００５】一方、各ノードの受信部においては、光フ
ァイバ内で合波された合波光をレンズ等で集光してピン
フォトダイオードの有効部分に正確に当てるために高い
精度が要求されるため、複雑且つ高価な受光装置が必要
とされるという問題がある。更に、受光部は、光ファイ
バ内の伝送路中に伝送方向と直交するようにレンズを配
置して集光する構造となっており、光信号がレンズを透
過する際に減衰が生じるので、長距離に亘って光信号を
伝送する場合には多数箇所に光増幅器を設けなければな
らず、コストがかかるという欠点もある。

【０００６】そして、以上のように光通信に必要な設備
に多額の費用がかかるという点が、光ファイバ通信網の
普及にあたって大きなネックとなっている。本発明は、
かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、
簡易且つ安価な構成で高速且つ大容量の光通信を行うこ
とができる光通信方法に使用される光ファイバを提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の光ファイバは、波長の異なる複数
のスペクトル線を伝送させて通信を行う光通信方法に使
用されるものを対象として、特に、端部に光送信器が接
続され、その光送信器から送出された所定の単一波長の
スペクトル線による第１の光信号を伝送する第１の光伝
送路と、他の所定の単一波長若しくは複数波長のスペク
トル線による第２の光信号を伝送する第２の光伝送路
と、コア上流側端部の結合部に前記第１の光伝送路及び
前記第２の光伝送路が結合され、前記第１の光信号と前
記第２の光信号とを重畳させた多重スペクトル線による
第３の光信号を伝送する第３の光伝送路とを備え、前記
第１の光伝送路と前記第２の光伝送路とは、前記第３の
光伝送路における多重スペクトル線の伝送方向と略平行
に配置され、前記第３の光伝送路は、前記結合部におい
ては、コア径が前記第１の光伝送路のクラッド径と前記
第２の光伝送路のクラッド径との和に等しく、前記多重
スペクトル線による光信号の伝送方向下流に向かって、
コア径及びクラッド径が徐々に縮小するように形成され
たことを特徴とする。

【０００８】従って、第１の光伝送路が端部に接続され
た光送信器から送出された所定の単一波長のスペクトル
線による第１の光信号を伝送し、第２の光伝送路が、他
の所定の単一波長若しくは複数波長のスペクトル線によ
る第２の光信号を伝送し、前記第１の光信号と前記第２
の光信号とが多重スペクトル線の伝送方向に沿って第３
の光伝送路に真っ直ぐに入射され、第３の伝送路が、前
記第１の光信号と前記第２の光信号とを均一に重畳さ
せ、波長毎に光量の偏り等がない良好な多重スペクトル
線を伝送することができる。よって、第３の光伝送路を
介して伝送された多重スペクトル線を受光し、複数波長
のスペクトル線に分離することにより、スペクトル線ご
との光信号を確実に検出することができる。

【０００９】また、請求項２に記載の光ファイバは、前
記第３の光伝送路のコア径が、前記伝送方向の長さ１ｍ
に対して約１２．５μｍ以下の割合で縮小するように形
成されていることを特徴とする。従って、第３の光伝送
路において、第１の光信号と第２の光信号とが均一に重
畳された多重スペクトル線を生成し、且つ第３の光伝送
路の下流側に連通された光伝送路へ多重スペクトル線を
円滑に伝送することができる。

【００１０】また、請求項３に記載の光ファイバは、前
記第３の光伝送路が、上流側端部から下流側端部までの
長さが１５ｍであり、前記上流側端部におけるコア径を
２５０μｍ、クラッド径を５００μｍとし、且つ前記下
流側端部におけるコア径を６２．５μｍ、クラッド径を
１２５μｍとしたことを特徴とする。従って、第３の光
伝送路において、第１の光信号と第２の光信号とが均一
に重畳された多重スペクトル線を生成し、且つ第３の光
伝送路の下流側に連通された光伝送路へ多重スペクトル
線を円滑に伝送することができる。

【００１１】また、請求項４に記載の光通信システム
は、波長の異なる複数のスペクトル線を光ファイバ内で
伝送させて通信を行うものを対象として、特に、請求項
１乃至３のいずれかに記載の光ファイバを用いたことを
特徴とする。従って、第１の光伝送路が端部に接続され
た光送信器から送出された所定の単一波長のスペクトル
線による第１の光信号を伝送し、第２の光伝送路が、他
の所定の単一波長若しくは複数波長のスペクトル線によ
る第２の光信号を伝送し、前記第１の光信号と前記第２
の光信号とが多重スペクトル線の伝送方向に沿って第３
の光伝送路に真っ直ぐに入射され、第３の伝送路が、前
記第１の光信号と前記第２の光信号とを均一に重畳さ
せ、波長毎に光量の偏り等がない良好な多重スペクトル
線を伝送することができる。よって、第３の光伝送路を
介して伝送された多重スペクトル線を受光し、複数波長
のスペクトル線に分離することにより、スペクトル線ご
との光信号を確実に検出することができる。

【００１２】また、請求項５に記載の光通信方法は、波
長の異なる複数のスペクトル線を光ファイバ内で伝送さ
せて通信を行うものを対象として、特に、請求項１乃至
３のいずれかに記載の光ファイバを用いて、所定の単一
波長のスペクトル線による第１の光信号と、他の所定の
単一波長若しくは複数波長のスペクトル線による第２の
光信号とを重畳させて多重スペクトル線による第３の光
信号を生成することを特徴とする。

【００１３】従って、第１の光伝送路が端部に接続され
た光送信器から送出された所定の単一波長のスペクトル
線による第１の光信号を伝送し、第２の光伝送路が、他
の所定の単一波長若しくは複数波長のスペクトル線によ
る第２の光信号を伝送し、前記第１の光信号と前記第２
の光信号とが多重スペクトル線の伝送方向に沿って第３
の光伝送路に真っ直ぐに入射され、第３の伝送路が、前
記第１の光信号と前記第２の光信号とを均一に重畳さ
せ、波長毎に光量の偏り等がない良好な多重スペクトル
線を伝送することができる。よって、第３の光伝送路を
介して伝送された多重スペクトル線を受光し、複数波長
のスペクトル線に分離することにより、スペクトル線ご
との光信号を確実に検出することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光ファイバを使用
した光通信方法及び光通信システムを具体化した実施形
態である光通信ネットワーク１について図面を参照しつ
つ説明する。まず、光通信ネットワーク１の全体構成に
ついて、図１を参照しつつ説明する。

【００１５】光通信ネットワーク１は、図１に示すよう
に、円環状の光ファイバからなる短距離接続回線として
のサークル３と、複数のサークル３と連結装置８２を介
して連結され、サークル３よりも大きな円環を形成する
中距離接続回線４と、複数の中距離接続回線４を連結装
置８１を介して接続され、中距離接続回線４よりも大き
な円環を形成する長距離接続回線５とから構成されてい
る。ここで、サークルとは、光通信ネットワーク１にお
けるネットワークの基本構成単位を意味するものであ
り、中距離接続回線４、長距離接続回線５もノードの一
種である連結装置８２，８１を円環状に接続するサーク
ルの一形態である。

【００１６】サークル３は、より詳細には、図２に示す
ように、複数のノード７が光ファイバ９により円環状に
接続されて構成されている。尚、図２では、個々のサー
クル３を区別するために、３−１〜３−４のように枝番
号を付しているが、これらは同様の構成を有するもので
ある。以後、個々のサークルを区別する必要がある場合
にのみ、１から４の枝番号を付して説明し、他の場合は
枝番号を省略して、単にサークル３と記載することとす
る。他の部材についても同様である。

【００１７】サークル３は、長さが約１５ｋｍの円環状
の２本の光ファイバ９ａ，９ｂからなる光ファイバ９を
使用して、各サークル３に最大７００箇所までノード７
を接続したものである。尚、各ノード７は各家庭やビル
内に設置されるので、１ノードあたり光ファイバ９ａ，
９ｂの十数ｍ分が引込みに使用され、実際の使用におい
ては、サークル３は周囲２ｋｍ程度の地域をカバーする
ことになる。また、各ノード７には、パーソナルコンピ
ュータ、電話、ファクシミリ等の種々の端末装置１０が
接続されている。サークル３は、典型的には、市内を数
ブロック乃至数十ブロックに分割した各ブロック毎の地
域通信網やオフィスビル内のローカルエリアネットワー
ク（ＬＡＮ）として利用されるものである。

【００１８】尚、光ファイバ９の長さを約１５ｋｍとし
たのは、後述する光送信器１２の光源であるＬＥＤの光
強度及び光受信器１３の受光感度との関係により設定さ
れたものである。すなわち、サークル３内の一つのノー
ド７から光ファイバ９内に発せられた光パルスは、円環
状の光ファイバ９内を一周して当該ノード７に帰還する
のであるが、１周目で各ノード７の光受信器によって信
号光として既に検出済みの光パルスが、２周目にはで二
重に検出されないように、光ファイバ９内を１５ｋｍに
亘って伝送されて減衰した光量レベルを考慮して光受信
器１３の感度が設定されている。

【００１９】円環状の光ファイバ９を構成する２本の光
ファイバ９ａ、９ｂは、光信号の伝送方向が異なる二重
の円環を形成している。例えば、サークル３−１におけ
る光信号の伝送方向は、光ファイバ９ａでは時計回りで
あり、光ファイバ９ｂでは反時計回りとなっている。光
ファイバ９は、光通信分野において広く用いられている
ものと同様に、石英ガラス等のガラス材料からなり、軸
中心周りに形成されたコア９１と、そのコア９１よりも
屈折率の小さいガラス材料からなり、コア９１を覆うク
ラッド９２と、そのクラッド９２を覆う樹脂材料からな
る被覆９０とから構成されている（図４参照）。

【００２０】隣接するサークル３は、連結装置８を介し
て連結されている。図２の光通信ネットワーク１では、
サークル３−１と３−２、３−２と３−３、３−３と３
−４、３−４と３−１が、それぞれ連結装置８を介して
互いに連結されている。中距離接続回線４は、光信号を
市や郡、あるいは県単位の中距離に亘って伝送するため
に、光信号を増幅するための図示しない中継サーバを約
１５ｋｍ毎に配置した円環状の回線であり、前述したサ
ークル３と同様に２本の円環状の光ファイバ９ａ，９ｂ
により構成されている。中距離接続回線４は、複数のサ
ークル３と連結装置８２を介してそれぞれ連結されてい
る。

【００２１】一方、長距離接続回線５は、光信号を国単
位等の長距離に亘って伝送するために、図示しない中継
サーバを約１５ｋｍ毎に配置した円環状の回線であり、
前述したサークル３や中距離接続回線４と同様に２本の
円環状の光ファイバ９ａ，９ｂにより構成されている。
長距離接続回線５は、図１に示すように、複数の中距離
接続回線４と連結装置８１を介して連結されている。

【００２２】また、長距離接続回線５上には、セシウム
原子発振器を備えた主発振装置８０が接続されている。
主発信装置８０は、同期信号を光信号の形で長距離接続
回線５上に伝送するように構成され、光通信ネットワー
ク１は、この主発信装置８０からの同期信号により、従
属同期方式により網同期を図っている。より詳細には、
連結装置８１、８２に従属発振器が設けられ、これらの
従属発振器は主発信装置８０からの同期信号に基づいて
同期信号を発生するので、サークル３、中距離接続回線
４、長距離接続回線５のそれぞれのレベルで同期が図ら
れるのである。尚、同期信号は、例えば、後述するセル
の一部である５バイトのヘッダと同様のデータが光信号
化して伝送される。

【００２３】尚、サークル３、中距離接続回線４、長距
離接続回線５は、それぞれの回線の長さに対応した光強
度の光源を用いて、光信号を伝送するようになってい
る。よって、各回線における光信号の光強度は、サーク
ル３、中距離接続回線４、長距離接続回線５の順に大き
くなっている。次に、ノード７及び光ファイバ９ａ、９
ｂの構成について図３乃至図５を参照しつつ説明する。

【００２４】ノード７は、図３に示すように、光ファイ
バ９ａ，９ｂにそれぞれ接続された送受信ユニット１１
ａ，１１ｂと、セル生成処理部１４と、セル終端処理部
１６と、送信用ＡＴＭスイッチ１５と、受信用ＡＴＭス
イッチ１７と、従属発振器４１とから構成されている。

【００２５】送受信ユニット１１ａは、光ファイバ９ａ
へ光信号の送出を行う光送信器１２と、光ファイバ９ａ
からの光信号の受信を行う光受信器１３とから構成され
ている。以下、送受信ユニット１１ａ及び光ファイバ９
ａの構成について図４乃至図６を参照しつつを詳細に説
明する。尚、送受信ユニット１１ｂは、光ファイバ９ｂ
に接続された送受信ユニット１１ａと同様の構成及び機
能を有する装置であるので、説明を省略する。図４は、
送受信ユニット１１ａと光ファイバ９ａとの接続部付近
の構成を示している。

【００２６】光ファイバ９ａは、前述したとおり、コア
９１と、クラッド９２と、被覆９０とからなる構造を有
し、軸方向には、図４に示すように、多重スペクトル線
伝送部９３と、単一スペクトル線導入部９４と、スペク
トル線重畳部９５とが設けられている。

【００２７】多重スペクトル線伝送部９３は、サークル
３上の各ノード７の光送信器１２から出力された各波長
のスペクトル線が重畳された多重スペクトル線を伝送す
る光伝送路であり、円環状のサークル３を構成する光フ
ァイバ９ａの大部分を占めている。多重スペクトル線伝
送部９３は、コア９１の直径Ｄ１が６２．５μｍ、クラ
ッド９２の直径Ｄ２が１２５μｍに設定されている。多
重スペクトル線伝送部９３は、後述する結合部９６にお
いてスペクトル線重畳部９５と接着により結合されてい
る。また、多重スペクトル線伝送部９３の側面には、光
受信器１３が接続される。

【００２８】単一スペクトル線導入部９４は、光信号の
伝送方向における上流側端部が光送信器１２の信号光出
射口１２ａに接続され、下流側端部が結合部９６に接着
により結合されており、光送信器１２から出力される単
一波長のスペクトル線をスペクトル線重畳部９５へと導
入する光伝送路である。単一スペクトル線導入部９４
は、多重スペクトル線伝送部９３と同様に、コア９１の
直径Ｄ３が６２．５μｍ、クラッド９２の直径Ｄ４が１
２５μｍに設定されている。尚、本明細書においては、
単一波長のスペクトル線又は単一スペクトル線との用語
を、連続した単一の波長領域のスペクトル線という意味
で用いており、各スペクトル線をその中心波長により区
別している。従って、７波長とは、波長領域が７つであ
ることを意味し、複数のスペクトル線とは、波長領域の
異なる複数のスペクトル線という意味である。

【００２９】スペクトル線重畳部９５は、光信号の伝送
方向における上流側端部に多重スペクトル線伝送部９３
及び単一スペクトル線導入部９４と結合される結合部９
６が形成され、多重スペクトル線伝送部９３により伝送
される多重スペクトル線と単一スペクトル線導入部９４
により伝送される単一波長のスペクトル線とを重畳させ
ながら伝送する光伝送路である。スペクトル線重畳部９
５は、図５に示すように、結合部９６において、コア９
１及びクラッド９２の径が最も大きく、下流方向へ行く
に従って徐々に径が小さくなり、結合部９６から１５ｍ
下流側の下流側端部９７では多重スペクトル線伝送部９
３と同一の太さとなっている。このように徐々に光ファ
イバの径が小さくなる構造としたのは、急激に径を減少
させる構造では、伝送される光を減衰させる原因となる
ためである。

【００３０】より詳細には、結合部９６におけるコア９
１の直径Ｄ５が２５０μｍ、クラッド９２の直径Ｄ６が
５００μｍとなっている。つまり、スペクトル線重畳部
９５の最上流部のコア９１の直径Ｄ５は、単一スペクト
ル線導入部９４のコア９１の直径Ｄ３、多重スペクトル
線伝送部９３のコア９１の直径Ｄ１のいずれよりも大き
く、さらにこれらの和よりも大きい。そして、図５に示
すように、下流方向へ１ｍ進む毎に１２．５μｍの割合
でコアの直径が減少し、結合部９６から１５ｍ下流側の
下流側端部９７では、コア９１の直径Ｄ７がＤ１と等し
い６２．５μｍ、クラッド９２の直径Ｄ８はＤ２と等し
い１２５μｍとなって多重スペクトル線伝送部９３へと
連続している。

【００３１】図４に示すように、多重スペクトル線伝送
部９３と単一スペクトル線導入部９４とはスペクトル線
重畳部９５におけるスペクトル線の伝送方向と略平行に
配置されて、結合部９６にて、多重スペクトル線伝送部
９３のクラッド径Ｄ２と単一スペクトル線導入部９４の
クラッド径Ｄ４との和に等しい直径Ｄ５を有するスペク
トル線重畳部９５のコア９１に結合されている。従っ
て、多重スペクトル線と単一スペクトル線とが、スペク
トル線重畳部９５のコア９１内へ、スペクトル線の伝送
方向に沿ってほぼ真っ直ぐに入射されるように構成され
ているので、両スペクトル線が均一に重畳されて、波長
毎の光量に偏りが無い多重スペクトル線を生成すること
ができるのである。次に、送受信ユニット１１ａを構成
する光送信器１２及び光受信器１３の詳細構成について
図６を参照しつつ説明する。

【００３２】光送信器１２は、発光ダイオード（以下、
ＬＥＤと称する）１９と、ＬＥＤ駆動回路２０と、凸レ
ンズ２１と、スペクトル分光器２２とから構成され、光
ファイバ９ａの単一スペクトル線導入部９４の光信号伝
送方向における上流側端部に接続されている。

【００３３】ＬＥＤ１９は、自然光を発する光源であ
り、電気信号により点灯・消灯が切り替えられる。すな
わち、送信用ＡＴＭスイッチ１５が光送信器１２に送信
情報としての電気信号を送信すると、ＬＥＤ駆動回路２
０が送信情報に基づいてオン又はオフの電気信号をＬＥ
Ｄ１９に供給する。例えば、送信情報を構成するビット
が”１”の場合はオン信号、”０”の場合はオフ信号を
発生する。このように、ＬＥＤ１９から発せられる自然
光が送信情報に基づいて強度変調されることにより光信
号としての光パルスが発生する。尚、本明細書では、光
源が何であるかに拘わらず、インコヒーレントな光を自
然光と称する。凸レンズ２１は、ＬＥＤ１９が発する自
然光を集光してスペクトル分光器２２へと導く光学系部
材である。

【００３４】スペクトル分光器２２は、自然光が入力さ
れると所定波長のスペクトル線を分離して出力する装置
である。光送信器１２においては、ＬＥＤ１９より発せ
られ、且つ凸レンズ２１により集光された自然光による
光パルスがスペクトル分光器２２に入力されるので、ス
ペクトル分光器２２からは所定波長のスペクトル線から
なる信号光が出力される。尚、スペクトル分光器２２が
分離するスペクトル線の中心波長は、ノード７毎に予め
決められており、中心波長λ_１〜λ_７のいずれかの波長
のスペクトル線を分離するように設定されている。ここ
で、各スペクトル線の中心波長及び波長範囲（かっこ
内）は、λ_１＝４００（±１０）ｎｍ（紫）、λ_２＝４
５０（±１０）ｎｍ（青）、λ_３＝５２５（±１０）ｎ
ｍ（緑）、λ_４＝５５０（±１０）ｎｍ（黄緑）、λ_５
＝６００（±１０）ｎｍ（黄）、λ _６＝ ６５０（±
１０）ｎｍ（橙）、λ_７＝７００（±１０）ｎｍ（赤）
である。

【００３５】光受信器１３は、受光部２３と、スペクト
ル分光器２４と、フォトダイオード２５とから構成さ
れ、光ファイバ９ａの多重スペクトル線伝送部９３の側
面に接続されている。受光部２３は、光ファイバ９ａの
軸方向と略直交する方向に突出し、光ファイバ９ａのク
ラッド９２内に挿入され、コア９１とクラッド９２との
境界近傍にはコア９１の側面に面するように凸レンズ２
３ａが設けられている。

【００３６】凸レンズ２３ａは、光ファイバ９ａのコア
９１内を伝送される多重スペクトル線を受光し、且つ集
光する光学系部材である。凸レンズ２３ａは、光ファイ
バ９ａのコア９１とクラッド９２との境界近傍におい
て、コア９１内を側方から臨む窓のようにコア９１の側
面に対して略平行に配置されている。つまり、凸レンズ
２３ａは、多重スペクトル線の伝送方向に対して側方に
て多重スペクトル線を受光するように配置されている。

【００３７】尚、このように多重スペクトル線の伝送方
向の側方にて受光が可能であるのは、スペクトル線が光
ファイバ９内を拡がりながら直進する性質を有する光で
あるからである。従って、半導体レーザ装置によるレー
ザ光のように拡がらない光を利用した光通信システムに
おいては、光伝送路内の光を一旦全て受光して取り込む
必要があるので、本実施形態のように光伝送路の側方か
ら受光することは不可能である。スペクトル分光器２４
は、入力された光を波長の異なる７本のスペクトル線に
分離する装置である。すなわち、光ファイバ９ａのコア
９１内を伝送される多重スペクトル線が凸レンズ２３ａ
により集光されて分光器２４に入力され、中心波長λ_１
からλ_７の７本のスペクトル線を出力するのである。

【００３８】フォトダイオード２５は、入力された光信
号としての光パルスを電気信号に変換する装置であり、
スペクトル分光器２４から出力される７本のスペクトル
線が１本ずつ入力されて、それぞれ独立して光パルスを
検出するように７個のフォトダイオード２５ａ〜２５ｇ
により構成されている。フォトダイオード２５ａ〜２５
ｇには、それぞれ中心波長λ_１〜λ_７のスペクトル線が
入力され、光パルスを検出して電気信号に変換し、受信
用ＡＴＭスイッチ１７へと出力するのである。

【００３９】ここで、光信号は光ファイバ内を伝送され
る距離に比例して減衰するので、各ノード７の光受信器
１３が受信する光信号の強度は、光信号を送信したノー
ド７の距離が近いほど強く、距離が遠いほど光信号の強
度が弱い。従って、あるノード７で受光する光信号の強
度は、光信号を送信したノード７ごとに決定される。そ
こで、光受信器１３は、予め、受信光の強度をノード７
ごとにマッピングして受光感度を設定しておくことによ
り、光信号を誤検出することを防止するように構成され
ている。次に、セル生成処理部１４及びセル終端処理部
１６の機能について、図７を参照しつつ説明する。

【００４０】セル生成処理部１４は、端末装置１０から
送信される連続情報を４８バイトごとのブロック（情報
フィールド）に区切り、当該情報の宛先アドレスを含む
ヘッダを付加してセルを生成する処理（図７の下向き矢
印の処理）を行い、そのセルを一旦、内部メモリに書き
込んでから、所定時間内に書き込み時の２倍以上の速度
で読み出して送出するユニットである。端末装置１０か
らセル生成処理部１４へ情報が入力されると、セルが生
成され、その先頭にビットレートを表すフレーム同期信
号を付加して送信用ＡＴＭスイッチ１５へ転送される。
尚、情報フィールド４８バイトとヘッダ５バイトとから
なる計５３バイトのセルが、光通信ネットワーク１にお
いて伝送される情報の単位をなすものであり、光ファイ
バ９内ではセルが光信号の形で伝送される。

【００４１】一方、セル終端処理部１６は、受信用ＡＴ
Ｍスイッチ１７より受け取った各セルを内部メモリに一
旦蓄えてから、各４８バイトの情報を取り出し、圧縮さ
れたバースト信号を端末装置１０で受信可能な元の信号
サイズに変換して端末装置１０へ転送する処理（図７の
上向き矢印の処理）を行うユニットである。また、受信
用ＡＴＭスイッチ１７から同期信号を受け取った場合
は、端末装置１０へ同期信号を供給する。次に、送信用
ＡＴＭスイッチ１５及び受信用ＡＴＭスイッチ１７の構
成について説明する。

【００４２】送信用ＡＴＭスイッチ１５は、端末装置１
０から情報が送信され、セル生成処理部１４により生成
されたセルを、送受信ユニット１１ａ又は１１ｂのいず
れかへ転送する電子回路であり、送受信ユニット１１ａ
の光送信器１２と、送受信ユニット１１ｂの光送信器１
２と、端末装置１０とに接続されている。すなわち、セ
ルのヘッダに含まれる宛先アドレスを解読し、光ファイ
バ９ａ、９ｂのいずれかを選択してセルを送受信ユニッ
ト１１ａ、又は１１ｂに転送するのである。尚、光信号
の送信経路が最も短くなるように光ファイバ９ａ，９ｂ
のいずれかを選択するよう構成されるのが望ましい。

【００４３】より詳細には、送信用ＡＴＭスイッチ１５
は、周知のＡＴＭスイッチと同様の構成を有する２入力
２出力の単位スイッチを縦列接続したものにより構成さ
れている。所定のアドレスが入力されると、光ファイバ
９ａが接続された送受信ユニット１１ａが選択され、前
記所定のアドレスとは異なる他の所定のアドレスが入力
されると光ファイバ９ｂが接続された送受信ユニット１
１ｂが選択されるように構成される。例えば、セルのヘ
ッダに含まれる宛先アドレスの先頭ビットが０のとき、
光ファイバ９ａに接続された送受信ユニット１１ａを選
択し、宛先アドレスの先頭ビットが１のとき、光ファイ
バ９ｂに接続された送受信ユニット１１ｂを選択するよ
うに構成することができる。

【００４４】一方、受信用ＡＴＭスイッチ１７は、送受
信ユニット１１ａが光ファイバ９ａから受信したセル及
び送受信ユニット１１ｂが光ファイバ９ｂから受信した
セルが受信情報として入力され、これらのセルのうち自
己のノード宛のセルのみを端末装置１０へ転送するスイ
ッチであり、光ファイバ９ａに接続された送受信ユニッ
ト１１ａと、光ファイバ９ｂに接続された送受信ユニッ
ト１１ｂと、端末装置１０とに接続されている。さら
に、受信用ＡＴＭスイッチ１７は、送受信ユニット１１
ａから同期信号を含むヘッダを受け取った場合は、セル
生成処理部１４，セル終端処理部１６にそれぞれ同期信
号を送出する。従って、セル生成処理部１４，セル終端
処理部１６は、この受信用ＡＴＭスイッチ１７により供
給される同期信号に基づいて同期を取りつつ動作するの
である。

【００４５】より詳細には、受信用ＡＴＭスイッチ１７
は、前述した送信用ＡＴＭスイッチ１５と同様に、２入
力２出力の単位スイッチを縦列接続して構成されてい
る。セルのヘッダに含まれる宛先アドレスが自己のノー
ド宛である場合にのみ、セルを端末装置１０に転送する
ように構成されている。従属発振器４１は、より上位の
発振器である連結装置８２内の従属発振器４０により供
給された同期信号に基づいて、ノード７内の各部へ同期
信号を供給する水晶発振器である。より詳細には、受信
用ＡＴＭスイッチ１７が、連結装置８２内の従属発振器
４０からサークル３の光ファイバ９ａ、又は９ｂを介し
て送られた同期信号を、光送受信ユニット１１ａ、又は
１１ｂより受け取ると、セル終端処理部１６の内部メモ
リに同期信号を転送する。内部メモリは、その同期信号
を従属発振器４１に転送する。従属発振器４１は、供給
された同期信号に基づいて、受信用ＡＴＭスイッチ１
７、送信用ＡＴＭスイッチ１５、セル生成処理部１４、
セル終端処理部１６及び端末装置１０に同期信号を供給
する。従って、これらのノード７内の各部は、従属発振
器４１より供給された同期信号に基づいて、同期を取っ
て動作するのである。

【００４６】次に、連結装置８２の構成について、サー
クル３−１と中距離接続回線４とを連結する連結装置８
２を例に挙げ、図８を参照しつつ説明する。尚、連結装
置８、８１も同様の構成であるので、これらについての
詳細説明は省略する。連結装置８２は、サークル３−１
側の光ファイバ９ａ−１、９ｂ−１に設けられた送受信
ユニット１１ａ−１，１１ｂ−１及び受信用ＡＴＭスイ
ッチ３２−１と、中距離接続回線４側の光ファイバ９ａ
−２、９ｂ−２に設けられた送受信ユニット１１ａ−
２，１１ｂ−２及び受信用ＡＴＭスイッチ３２−２と、
２メガバイトの容量のメモリ３０と、送信用ＡＴＭスイ
ッチ３１と、従属発振器４０とから構成されている。メ
モリ３０は、ＶＣ ＳＤＲＡＭ（バーチャルチャネルＳ
ＤＲＡＭ）等の高速にデータの入手力が可能なメモリに
より構成される。

【００４７】送受信ユニット１１ａ−１、１１ｂ−１、
１１ａ−２、１１ｂ−２は、前述したノード７の送受信
ユニット１１ａと同様の構成を有するものである。受信
用ＡＴＭスイッチ３２−１は、送受信ユニット１１ａの
光受信器１３と、送受信ユニット１１ｂの光受信器１３
と、メモリ３０とに接続されている。そして、受信用Ａ
ＴＭスイッチ３２−１は、前述した２つの光受信器１３
により受信されたセルが入力され、ヘッダに含まれる宛
先アドレスが所定のアドレスである場合にのみ、セルの
内容をメモリ３０に書き込むように構成されている。
尚、メモリ３０は、連結されたサークル３−１及び中距
離接続回線４により共有され、双方からアクセス可能に
構成されているため、両回線間のセルの交換を同軸上で
高速に処理することができる。

【００４８】より詳細に説明すると、受信用ＡＴＭスイ
ッチ３２−１は、前述した受信用ＡＴＭスイッチ１７と
同様に、２入力２出力の単位スイッチを縦列接続したも
のにより構成されている。例えば、サークル３−１にお
いて受信されたセルの宛先アドレスが当該サークル３−
１、隣接するサークル３−２及び３−４以外のサークル
上のアドレスである場合にのみ、セルの内容をメモリ３
０に書き込むように構成される。尚、これら３つのサー
クルが除かれるのは、以下の理由による。すなわち、宛
先アドレスが、当該サークル３−１内のアドレスの場合
は、いかなる連結装置を介することなく情報が宛先のノ
ードに到達する。また、宛先アドレスが隣接するサーク
ル３−２又は３−４である場合は、それぞれに接続され
た連結装置８を経由する伝送経路の方が連結装置８２を
経由する伝送経路よりも短いからである。

【００４９】送信用ＡＴＭスイッチ３１は、メモリ３０
と、送受信ユニット１１ａの光送信器１２と、送受信ユ
ニット１１ｂの光送信器１２と、送受信ユニット１１ｃ
の光送信器１２と、送受信ユニット１１ｄの光送信器１
２とに接続されている。そして、送信用ＡＴＭスイッチ
３１は、メモリ３０に格納されたセルが順次入力され、
ヘッダに含まれる宛先アドレスが、予め決められたアド
レス区分のいずれに属するかにより選択された光送信器
１２へセルを転送するように構成されている。より詳細
に説明すると、送信用ＡＴＭスイッチ３１は、前述した
受信用ＡＴＭスイッチ１７−１と同様に２入力２出力の
単位スイッチが縦列接続されて構成されている。例え
ば、アドレスを４つの区分に分け、各区分をそれぞれ光
ファイバ９ａ−１，９ｂ−１，９ａ−２，９ｂ−２に対
応させるように構成される。

【００５０】従属発振器４０は、より上位の発振器であ
る連結装置８１内の従属発振器により供給された同期信
号に基づいて、連結装置８２内の各部へ同期信号を供給
する水晶発振器である。より詳細には、受信用ＡＴＭス
イッチ３２−２が、連結装置８１内の従属発振器から中
距離接続回線４の光ファイバ９ａ−２、又は９ｂ−２を
介して送られた同期信号を、光送受信ユニット１１ａ−
２、又は１１ｂ−２より受け取ると、メモリ３０に同期
信号を転送する。メモリ３０は、その同期信号を従属発
振器４０に転送する。従属発振器４０は、供給された同
期信号に基づいて、受信用ＡＴＭスイッチ３２−１，３
２−２、送信用ＡＴＭスイッチ３１，及びメモリ３０に
同期信号を供給する。従って、これらの連結装置８２内
の各部は、従属発振器４０より供給された同期信号に基
づいて、同期を取って動作するのである。

【００５１】次に、光通信ネットワーク１における多元
接続の方式について、説明する。光通信ネットワーク１
では、セル同期多重・時分割多元接続方式により情報の
伝送が行われれる。以下、その詳細について説明する。
サークル３上の各ノード７の送信器１２から出力される
セルは、各サークル３ごとに一つ設けられた連結装置８
２の従属発振器４０から供給される同期信号により同期
が図られるとともに時分割多重化されて送信される。

【００５２】すなわち、前述したように、主発信装置４
０が長距離接続回線５を構成する光ファイバ９内に、同
期信号としての光信号を送出する。長距離接続回線５に
接続された連結装置８１がその同期信号としての光信号
を受け取ると、その同期信号に基づいて内部に設けた従
属発振器４０により同期信号を発生し、光信号として中
距離接続回線４の光ファイバ９内に送出する。中距離接
続回線４に接続された連結装置８２は、同様にして、サ
ークル３を構成する光ファイバ９内に同期信号としての
光信号を送出する。

【００５３】サークル３の光ファイバ９内に送出された
同期信号としての光信号は、円環状の光ファイバ９内を
一周する間に、各ノード７及び連結装置８の光受信器１
３によって受信され、前述したようにＡＴＭスイッチ１
７よりノード７内の各部へ同期信号が供給される。従っ
て、光信号の送受信は、送受信ユニットによりこの同期
信号に基づいて行われる。ここで、サークル３を構成す
る光ファイバ９のコア９１内には光信号の減衰の原因と
なるレンズ等は一切設けられていないので、同期信号と
しての光信号を光ファイバ９内に送出するだけで、電気
信号への変換を行うことなく、サークル３上の全てのノ
ード７に同期信号を送ることができる。よって、サーク
ル３全体の同期を容易に図ることができ、ひいては、中
距離接続回線４、長距離接続回線５を含む光通信ネット
ワーク１の全体の同期を容易に図ることができるのであ
る。

【００５４】各ノード７の光送信器１２から出力される
光信号は、同期信号に基づいてセル単位に時分割多元接
続（ＴＤＭＡ）方式により光ファイバ内を伝送される。
より具体的には、図１１に示すように、λ_１〜λ_７の各
波長のスペクトル線毎に４００分の１秒のＴＤＭＡフレ
ームが、１００台の端末により時分割して使用される。
よって、各セルは、４万分の１秒のタイムスロットで同
期多重化されて送信される。換言すれば、１００台の端
末が、１秒間に４００回の送信を行うことができるので
ある。従って、光信号の送信レートを６４Ｍｂｐｓ（有
効な信号が、その２分の１）とした場合、１秒間の送信
容量は、６４Ｍ÷２×４００（回）×２（光ファイバ本
数）＝２５．６Ｇビットとなる。

【００５５】例えば、波長λ_１が割り当てられた１００
箇所のノード７は、それぞれ予め決められたｃｈ１〜ｃ
ｈ１００のいずれかのタイムスロット内でセルを送信す
る。同様に、波長λ_２からλ_７が割り当てられたそれぞ
れ１００箇所のノード７は、ｃｈ１０１〜ｃｈ２００，
ｃｈ２０１〜ｃｈ３００，ｃｈ３０１〜ｃｈ４００，ｃ
ｈ４０１〜ｃｈ５００，ｃｈ５０１〜ｃｈ６００，ｃｈ
６０１〜ｃｈ７００のいずれかのタイムスロット内でセ
ルを送信する。このように、光通信ネットワーク１で
は、７波長のスペクトル線を使い、各波長を１００個の
タイムスロットに時分割多重化することにより、ｃｈ１
〜ｃｈ７００の合計７００の仮想チャネルを作り出して
いる。

【００５６】一方、光受信器１３は、４万分の１秒のタ
イムスロット毎に、多重スペクトル線を受光し、７波長
のスペクトル線に分離することにより、７個のセルを並
列に受信する。例えば、図１１に示す先頭のタイムスロ
ットでは、４万分の１秒のタイムスロット毎に、ｃｈ
１、ｃｈ１０１、ｃｈ２０１、ｃｈ３０１、ｃｈ４０
１、ｃｈ５０１、ｃｈ６０１、ｃｈ７０１の７個のセル
を受信する。次に、光通信ネットワーク１における情報
の流れ及び各部材の作用について、図９乃至図１０の説
明図を参照しつつ概略を説明する。

【００５７】［１］（図９参照） まず、サークル３−１上の、ノード７ａに接続された端
末装置１０において送信情報を作成し、宛先として他の
ノード７のアドレスを指定して送信すると、接続された
ノード７ａに情報が電気信号の形で送られる。セル生成
処理部１４は、受け取った情報を、４８バイト毎の情報
フィールドに分割するとともに、宛先アドレスを含む５
バイトのヘッダを付加してセルＡを生成し、送信用ＡＴ
Ｍスイッチ１５へ入力する。送信用ＡＴＭスイッチ１５
は、セルＡのヘッダに含まれる宛先アドレスに基づい
て、光ファイバ９ａ、９ｂのいずれかを選択し、送受信
ユニット１１ａ又は１１ｂの光送信器１２にセルを転送
する。（ここでは、光信号の伝送方向が時計回りの光フ
ァイバ９ａが選択されたものと仮定する。）

【００５８】光送信器１２は、セルＡの内容を光信号に
変換して、光ファイバ９ａの単一スペクトル線導入部９
４内へ送出する。ここで、例えば、当該ノード７ａにｃ
ｈ３のチャネルが割り当てられている場合、スペクトル
分光器２２は波長λ_１のスペクトル線を分離し、セルＡ
の内容を表す波長λ_１のスペクトル線による光信号が、
同期信号に基づいてｃｈ３のタイムスロット内に送出さ
れる（図１１参照）。同様に、ｃｈ１０５のタイムスロ
ットが割り当てられたノード７ｂに接続された端末装置
１０から情報が送信されると、ノード７ｂからは、セル
Ｂの内容を表す波長λ_２のスペクトル線による光信号
が、同期信号に基づいてｃｈ１０５のタイムスロット内
に送出される（図１１参照）

【００５９】［２］（図９参照） 光送信器１２より送出された光信号は、光ファイバ９ｂ
の単一スペクトル線導入部９４からスペクトル線重畳部
９５へと伝送されて、多重スペクトル線伝送部９３から
伝送される多重スペクトル線と重畳されてサークル３−
１の光ファイバ９ａ内を１周する。すなわち、ノード７
ａ，７ｂからそれぞれ送出された波長λ _１のスペクトル
線と波長λ_２ のスペクトル線とは、それぞれ単一スペ
クトル線導入部９４から光ファイバ内へ送出されて、多
重スペクトル線伝送部９３から伝送される多重スペクト
ル線とスペクトル線重畳部９５内で重畳されて、新たな
多重スペクトル線となって多重スペクトル線伝送部９３
内を伝送されるのである。

【００６０】サークル３−１上の全てのノード７及び連
結装置８は、それぞれ光受信器１３にて多重スペクトル
線を受光し、電気信号に変換して各受信用ＡＴＭスイッ
チ１７に入力する。尚、現実には光信号は完全に減衰し
て光量が０になるまで光ファイバ９ａ内を回り続けるの
であるが、サークル３−１を１周して減衰した後の光量
は、光受信器１３によって検出されないようにフォトダ
イオード２５の感度を設定してあるので、有効な光信号
としてはサークルを１周だけ伝送することになる。

【００６１】より詳細には、各ノード７は、光ファイバ
９ａ内を伝送される多重スペクトル線を光受信器１３の
凸レンズ２３ａにおいて受光する。尚、凸レンズ２３は
信号光の伝送を遮らないコア９１の側方に設けられてい
るが、多重スペクトル線はコア９１内を拡がりながら直
進するので、凸レンズ２３ａ内に確実に入射されるので
ある。受光されたスペクトル線は、スペクトル分光器２
４によりλ_１〜λ_７の７波長のスペクトル線に分離した
後、フォトダイオード２５においてスペクトル線毎に光
信号を受信して各受信用ＡＴＭスイッチ１７に入力す
る。

【００６２】［３］（図９参照） 各ノード７の受信用ＡＴＭスイッチ１７は、入力された
光信号により表されるセルのヘッダに含まれる宛先アド
レスが、自己のノード７のアドレスである場合にのみ、
セルの内容を自己の端末装置１０に電気信号として転送
する。例えば、セルＡの宛先アドレスがサークル３−１
のノード７ｃである場合、そのノード７ｃの受信用ＡＴ
Ｍスイッチ１７のみが端末装置１０にセルＡを転送して
通信処理が終了する。

【００６３】［４］（図１０参照） 一方、［２］において光信号を受信した連結装置８の受
信用ＡＴＭスイッチ３２−１は、入力されたセルのヘッ
ダに含まれる宛先アドレスが、当該サークル３−１以外
の所定のサークル３（例えばサークル３−２）上のアド
レスである場合、セルの内容をメモリ３０に書き込む。
そして、送信用ＡＴＭスイッチ３１はメモリ３０に格納
されたセルのヘッダを読み出して、予め決められたアド
レスの区分に従って、当該連結ノード８に接続された二
組の光ファイバ９ａ、９ｂのいずれかの光送信器１２へ
セルの内容を転送する。（ここでは、光ファイバ９ａが
選択されたものと仮定する。）光送信器１２は、セルの
内容を光信号に変換し、予め決められたチャネルを使用
して、光ファイバ９ａ内へ送出する。

【００６４】例えば、セルＢの宛先アドレスがサークル
３−２上のアドレスである場合であって、連結装置８ａ
にｃｈ２０２が割り当てられている場合、波長λ_３のス
ペクトル線によるセルＢの内容を表す光信号が連結装置
８ａよりサークル３−２の光ファイバ９ａ内に送出され
る。 ［５］（図１０参照） ［２］と同様に、その光信号が円環状の光ファイバ９ａ
を１周する間に、サークル３−２上の全てのノード７及
び連結装置８が、各光受信器１３においてこの光信号を
受信し、電気信号に変換して各受信用ＡＴＭスイッチ１
７に入力する。

【００６５】［６］（図１０参照）［３］と同様に、サ
ークル３−２上の各ノード７の受信用ＡＴＭスイッチ１
７ は、入力された光信号により表されるセルのヘッダに含
まれる宛先アドレスが、自己のノード７のアドレスであ
る場合にのみ、セルの内容を自己の端末装置１０に電気
信号として転送する。例えば、セルＢの宛先アドレスが
サークル３−２のノード７ｈである場合、そのノード７
ｈの受信用ＡＴＭスイッチ１７のみが端末装置１０にセ
ルＢを転送して通信処理が終了する。以下、宛先のノー
ドが同一のサークル３内に存在しない場合は、［４］及
び［５］の処理が繰り返され、宛先のノードが存在する
サークル３に到達した後は、［６］の処理により通信処
理が終了する。

【００６６】このようにして、送信元の端末装置１０か
ら送信された情報は、セルの形で、１又は２以上のサー
クル３、中距離接続回線４、あるいは長距離接続回線５
を経由し、宛先の端末装置１０へ伝送されるのである。

【００６７】尚、上記実施形態において、単一スペクト
ル線導入部９４が本発明の第１の光伝送路に、多重スペ
クトル線伝送部９３が第２の光伝送路に、スペクトル線
重畳部９５が第３の光伝送路にそれぞれ相当するもので
ある。

【００６８】以上詳述したことから明らかなように、本
実施形態の光通信ネットワーク１においては、ＬＥＤ１
９が発する自然光を波長毎に分離したスペクトル線を重
畳して伝送する方式であるので、単一波長の光のみを光
ファイバ内で伝送する方式に比べて遙かに大量の情報を
伝送することができる。

【００６９】また、本実施形態の光通信ネットワーク１
においては、サークル３、中距離接続回線４、あるいは
長距離接続回線５自体が光交換機能を果たすように構成
したので、大規模な交換器や、ルータ、ハブ等を設ける
ことなく、極めて簡易且つ安価に光通信ネットワークを
構築することができる。また、光通信ネットワーク１で
は、各ノード７がタイムスロット内にどれだけの容量の
データを送信するかによって通信速度が決まるので、個
々のノード７や連結装置８等を構成するメモリ等の半導
体部品のアクセス速度や容量を向上させることにより、
ネットワークとしての通信速度を無制限に向上させるこ
とが可能である。

【００７０】また、各ノード７は、光信号を受信する
と、セル全体を読み込まず、ヘッダ部分のみを読み込ん
で自己のノード宛か否かを解読するので、高速に処理す
ることが可能である。また、ＬＥＤ１９が発する自然光
を波長毎に分離したスペクトル線を重畳して伝送する方
式であるので、単一波長の光のみを光ファイバ内で伝送
する方式に比べて遙かに大量の情報を伝送することがで
きる。

【００７１】また、分離しやすいスペクトル線を重畳し
て伝送を行う方式であるので、半導体レーザを用いた波
長分割多重方式と異なり、安価なスペクトル分光器２
２、又は２４を使用して、簡易且つ安価に光送信器１２
及び光受信器１３を構成することができる。ひいては、
これらの装置を含むノード７を、携帯電話並みの小型且
つ安価な装置とすることができる。

【００７２】また、自然光から分離した単一波長のスペ
クトル線を重畳した多重スペクトル線は光ファイバ９の
コア９１内を拡がりながら直進するので、光受信器１３
における受光部２３を、光伝送路であるコア９１の側面
に設けることができる。このため、光の伝送を妨げるこ
となく受光することができ、従来の半導体レーザを用い
た光通信システムのように光伝送路中に光の減衰の原因
となるレンズ等の物理的障壁を設ける構造と比較して、
光ファイバ内を伝送される光の減衰を極めて低く抑える
ことができる。よって、光ファイバを使って長距離に亘
って光信号を伝送する場合に、信号を増幅するための中
継装置の設置箇所を従来よりも格段と減らすことが可能
である。

【００７３】さらに、同期信号としての光信号を光ファ
イバ内に送出するだけで、電気信号への変換無く、サー
クル内での同期化を図ることができ、ひいては光通信ネ
ットワーク全体の同期化を容易且つ確実に図ることがで
きる。また、送受信ユニットの受光部２３には、凸レン
ズ２３ａを設けて集光するようにしたので、受光感度を
向上させることができる。

【００７４】また、光通信ネットワーク１は、各サーク
ル３が２本の光ファイバにより二重の円環を形成してい
るので、例えば、図１２に示すように、光ファイバの１
カ所で故障が起こったときは、故障箇所を挟む両側のノ
ード７に内蔵された自己診断プログラムに基づき、その
両側のノード７でバイパスして故障箇所を切り離し、折
り返すことで通信を継続できるようにすることができる
ので、極めて高い信頼性を保つことができる。勿論、サ
ークル上にノード７を新設する工事を行う際にも、上記
と同様の方法を採用することにより、通信サービスを停
止することなく工事を行うことができる。また、サーク
ルを構成する２本の光ファイバのうち、宛先のノードへ
の経路が短い方の光ファイバを選択して光信号を伝送で
きるので、通信をより高速化することができる。

【００７５】また、波長の異なるスペクトル線毎に時分
割して多元接続したので、サークル上に多数のノードを
接続して通信を行うことができる。尚、前記実施形態で
は、１サークルを長さ１５ｋｍの光ファイバを用いて周
囲が約２ｋｍという小規模な単位に設定し、且つノード
数を１波長あたり１００に制限しているので、時分割処
理がし易いという利点もある。

【００７６】尚、本発明は上述した各実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種
々の変更を施すことが可能である。例えば、前記実施形
態では、光源としてＬＥＤを使用したが、自然光を発す
るランプ等の白色光源や、ＳＬＤ（スーパー・ルミネッ
セント・ダイオード）等の各種の発光装置を用いること
も可能である。要するに、自然光を発する光源であっ
て、半導体スイッチング等によるオン・オフ制御が可能
なものを用いればよいのである。

【００７７】また、前記実施形態では、７本の可視光の
スペクトル線を利用して光通信を行うように構成した
が、例えば、赤外線等の可視光以外のスペクトル線を利
用する構成であってもよい。要するに、拡がりながら直
進するという性質を有する光であるスペクトル線を利用
するものであればよいのである。また、分離するスペク
トル線は７波長よりも多くてもよく、勿論少なくても構
わない。

【００７８】また、前記実施形態では、光通信ネットワ
ーク１をサークル３，中距離接続回線４、長距離接続回
線５の３段階のレベルのネットワークにより構成した
が、サークル３のみ、あるいはサークル３と中距離接続
回線４とにより光通信ネットワーク１を構成してもよ
く、長距離接続回線５のさらに上位レベルの接続回線を
設けてもよい。また、図２では、一つの中距離接続回線
４に接続するサークル数を４としたが、これより少なく
ても多くても構わない。尚、中距離接続回線４に接続さ
れる好ましいサークル数は、６９５程度である。

【００７９】また、サークル３に接続されるノード（連
結装置を含む）の数は、７００に限られず、これより多
くても少なくても構わない。また、サークル３を構成す
る光ファイバの長さは１５ｋｍに限定されるものではな
く、これより長くてもよく、勿論、短くても構わない。
要するに、光ファイバの長さに対応して、光源の光強度
を設定すればよいのである。また、光ファイバ９の多重
スペクトル線重畳部９５の長さを１５ｍとしたが、この
長さに限定されるものではない。また、コア径が縮小す
る割合を、伝送方向の長さ１ｍに対して１２．５μｍと
したが、これに限定されるものではない。要するに、徐
々にコア径が縮小する構造となっていればよいのであ
り、好ましくは、１２．５μｍ以下の割合である。

【００８０】また、前記実施形態では、サークルを２本
の光ファイバ９ａ，９ｂにより二重の円環状としたが、
１本の光ファイバを用いて一重の円環状で構成すること
も可能である。この場合には、光信号の伝送方向が一方
向であるので、ノード７において送信用ＡＴＭスイッチ
１５を省略することができる。また、前記実施形態で
は、セルのヘッダを読み込んで信号の転送を行う手段と
して送信用ＡＴＭスイッチ１５等を周知のＡＴＭスイッ
チにより構成したが、セル信号を処理する同等の機能を
有する電子回路であればよい。

【００８１】また、前記実施形態では、円環状の光ファ
イバにより構成した光通信ネットワークにおいて本発明
の光通信方法を実施する例を示したが、本発明の光通信
方法は、光ファイバ等の光伝送路を介して送信側と受信
側との間で通信を行うものであれば、スター型等のいか
なるネットワーク形態においても実施することが可能で
ある。また、航空機や自動車等における光通信にも適用
することができる。また、前記実施形態では、情報が４
８バイトの情報フィールドと５バイトのヘッダとからな
るセルの形で伝送される例を示したが、これに限られ
ず、情報が光信号に変換されて伝送されるものであれ
ば、送信される情報の論理構造はいかなるものも採用可
能である。

【００８２】

【発明の効果】以上述べたように本発明の請求項１に記
載の光ファイバによれば、第１の光伝送路が端部に接続
された光送信器から送出された所定の単一波長のスペク
トル線による第１の光信号を伝送し、第２の光伝送路
が、他の所定の単一波長若しくは複数波長のスペクトル
線による第２の光信号を伝送し、前記第１の光信号と前
記第２の光信号とが多重スペクトル線の伝送方向に沿っ
て第３の光伝送路に真っ直ぐに入射され、第３の伝送路
が、前記第１の光信号と前記第２の光信号とを均一に重
畳させ、波長毎に光量の偏り等がない良好な多重スペク
トル線を伝送することができるという効果を奏する。よ
って、第３の伝送路を介して伝送された多重スペクトル
線を受光し、複数波長のスペクトル線に分離することに
より、スペクトル線ごとの光信号を確実に検出すること
ができるという効果を奏する。

【００８３】また、請求項２に記載の光ファイバによれ
ば、第３の光伝送路において、第１の光信号と第２の光
信号とが均一に重畳された多重スペクトル線を生成し、
且つ第３の光伝送路の下流側に連通された光伝送路へ多
重スペクトル線を円滑に伝送することができるという効
果を奏する。

【００８４】また、請求項３に記載の光ファイバによれ
ば、第３の光伝送路において、第１の光信号と第２の光
信号とが均一に重畳された多重スペクトル線を生成し、
且つ第３の光伝送路の下流側に連通された光伝送路へ多
重スペクトル線を円滑に伝送することができるという効
果を奏する。

【００８５】また、請求項４に記載の光通信システムに
よれば、第１の光伝送路が端部に接続された光送信器か
ら送出された所定の単一波長のスペクトル線による第１
の光信号を伝送し、第２の光伝送路が、他の所定の単一
波長若しくは複数波長のスペクトル線による第２の光信
号を伝送し、前記第１の光信号と前記第２の光信号とが
多重スペクトル線の伝送方向に沿って第３の光伝送路に
真っ直ぐに入射され、第３の伝送路が、前記第１の光信
号と前記第２の光信号とを均一に重畳させ、波長毎に光
量の偏り等がない良好な多重スペクトル線を伝送するこ
とができるという効果を奏する。よって、第３の光伝送
路を介して伝送された多重スペクトル線を受光し、複数
波長のスペクトル線に分離することにより、スペクトル
線ごとの光信号を確実に検出することができるという効
果を奏する。

【００８６】また、請求項５に記載の光通信方法によれ
ば、第１の光伝送路が端部に接続された光送信器から送
出された所定の単一波長のスペクトル線による第１の光
信号を伝送し、第２の光伝送路が、他の所定の単一波長
若しくは複数波長のスペクトル線による第２の光信号を
伝送し、前記第１の光信号と前記第２の光信号とが多重
スペクトル線の伝送方向に沿って第３の光伝送路に真っ
直ぐに入射され、第３の伝送路が、前記第１の光信号と
前記第２の光信号とを均一に重畳させ、波長毎に光量の
偏り等がない良好な多重スペクトル線を伝送することが
できるという効果を奏する。よって、第３の光伝送路を
介して伝送された多重スペクトル線を受光し、複数波長
のスペクトル線に分離することにより、スペクトル線ご
との光信号を確実に検出することができるという効果を
奏する。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１１月１６日（２００１．１１．
１６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の光ファイバは、波長の異なる複数
のスペクトル線を伝送させて通信を行う光通信方法に使
用されるものを対象として、特に、端部に光送信器が接
続され、その光送信器から送出された所定の単一波長の
スペクトル線による第１の光信号を伝送する第１の光伝
送路と、他の所定の単一波長若しくは複数波長のスペク
トル線による第２の光信号を伝送する第２の光伝送路
と、コア上流側端部の結合部に前記第１の光伝送路及び
前記第２の光伝送路が結合され、前記第１の光信号と前
記第２の光信号とを重畳させた多重スペクトル線による
第３の光信号を伝送する第３の光伝送路とを備え、前記
第１の光伝送路と前記第２の光伝送路とは、前記第３の
光伝送路における多重スペクトル線の伝送方向と略平行
に配置され、前記第３の光伝送路は、前記結合部におい
ては、コア径が前記第１の光伝送路のクラッド径と前記
第２の光伝送路のクラッド径との和に等しく、前記多重
スペクトル線による光信号の伝送方向下流に向かって、
コア径及びクラッド径が徐々に縮小するように形成され
るとともに、上流側端部から下流側端部までの長さが１
５ｍであり、前記上流側端部におけるコア径を２５０μ
ｍ、クラッド径を５００μｍとし、且つ前記下流側端部
におけるコア径を６２．５μｍ、クラッド径を１２５μ
ｍとしたことを特徴とする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】また、請求項３に記載の光ファイバは、波
長の異なる複数のスペクトル線を伝送させて通信を行う
光通信方法に使用されるものを対象として、特に、端部
に光送信器が接続され、その光送信器から送出された所
定の単一波長のスペクトル線による第１の光信号を伝送
する第１の光伝送路と、他の所定の単一波長若しくは複
数波長のスペクトル線による第２の光信号を伝送する第
２の光伝送路と、コア上流側端部の結合部に前記第１の
光伝送路及び前記第２の光伝送路が結合され、前記第１
の光信号と前記第２の光信号とを重畳させた多重スペク
トル線による第３の光信号を伝送する第３の光伝送路と
を備え、前記第１の光伝送路と前記第２の光伝送路と
は、前記第３の光伝送路における多重スペクトル線の伝
送方向と略平行に配置され、前記第３の光伝送路は、前
記結合部においては、コア径が前記第１の光伝送路のク
ラッド径と前記第２の光伝送路のクラッド径との和に等
しく、前記多重スペクトル線による光信号の伝送方向下
流に向かって、コア径及びクラッド径が徐々に縮小する
ように形成されるとともに、そのコア径が、前記伝送方
向の長さ１ｍに対して約１２．５μｍ以下の割合で縮小
するように形成されていることを特徴とする。従って、
第１の光伝送路が端部に接続された光送信器から送出さ
れた所定の単一波長のスペクトル線による第１の光信号
を伝送し、第２の光伝送路が、他の所定の単一波長若し
くは複数波長のスペクトル線による第２の光信号を伝送
し、前記第１の光信号と前記第２の光信号とが多重スペ
クトル線の伝送方向に沿って第３の光伝送路に真っ直ぐ
に入射され、第３の伝送路が、前記第１の光信号と前記
第２の光信号とを均一に重畳させ、波長毎に光量の偏り
等がない良好な多重スペクトル線を伝送することができ
る。よって、第３の光伝送路を介して伝送された多重ス
ペクトル線を受光し、複数波長のスペクトル線に分離す
ることにより、スペクトル線ごとの光信号を確実に検出
することができる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８４】また、請求項３に記載の光ファイバによれ
ば、第１の光伝送路が端部に接続された光送信器から送
出された所定の単一波長のスペクトル線による第１の光
信号を伝送し、第２の光伝送路が、他の所定の単一波長
若しくは複数波長のスペクトル線による第２の光信号を
伝送し、前記第１の光信号と前記第２の光信号とが多重
スペクトル線の伝送方向に沿って第３の光伝送路に真っ
直ぐに入射され、第３の伝送路が、前記第１の光信号と
前記第２の光信号とを均一に重畳させ、波長毎に光量の
偏り等がない良好な多重スペクトル線を伝送することが
できるという効果を奏する。よって、第３の伝送路を介
して伝送された多重スペクトル線を受光し、複数波長の
スペクトル線に分離することにより、スペクトル線ごと
の光信号を確実に検出することができるという効果を奏
する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H050 AC71 AC83 AD00 5K002 BA05 DA02 FA02 5K030 GA01 GA19 JA01 JL03 LA17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長の異なる複数のスペクトル線を伝送
   させて通信を行う光通信方法に使用される光ファイバに
   おいて、 所定の単一波長のスペクトル線による第１の光信号を伝
   送する第１の光伝送路と、 他の所定の単一波長若しくは複数波長のスペクトル線に
   よる第２の光信号を伝送する第２の光伝送路と、 前記第１の光伝送路及び前記第２の光伝送路と連通され
   るとともに、前記第１の光信号と前記第２の光信号とを
   重畳させた多重スペクトル線による第３の光信号を伝送
   する第３の光伝送路とを備え、 その第３の光伝送路は、前記多重スペクトル線による光
   信号の伝送方向下流に向かって、コア径及びクラッド径
   が徐々に縮小するように形成されたことを特徴とする光
   ファイバ。
2. 【請求項２】 前記第３の光伝送路は、前記多重スペク
   トル線による光信号の伝送方向における最上流部におい
   て、そのコア径が前記第１の光伝送路のコア径及び前記
   第２の光伝送路のコア径よりも大きく、且つそのクラッ
   ド径が前記第１の光伝送路のクラッド径及び前記第２の
   光伝送路のクラッド径よりも大きく形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
3. 【請求項３】 前記第３の光伝送路は、そのコア径が、
   前記伝送方向の長さ１ｍに対して約１２．５μｍ以下の
   割合で縮小するように形成されていることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の光ファイバ。