JP2005070189A - Optical link for luminous flux multiplex communication, and optical link for two-way optical communication - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ(以後「マルチモード光ファイバ」あるいは「光ファイバ」と略称することもある。)の複数の伝播モードごとにそれぞれ1チャンネルずつの光信号を割り当てて通信する、光束多重(LFM: Light Flux Multiplexing)通信に関する。また、マルチモード光ファイバの複数の伝播モードを違えて、送信信号と受信信号とに割り当てて通信を行なう双方向光通信に関する。 In the present invention, communication is performed by allocating an optical signal of one channel for each of a plurality of propagation modes of a step index type multi-mode optical fiber (hereinafter also abbreviated as “multi-mode optical fiber” or “optical fiber”). The present invention relates to light flux multiplexing (LFM) communication. The present invention also relates to bidirectional optical communication in which a plurality of propagation modes of a multimode optical fiber are different and communication is performed by assigning a transmission signal and a reception signal.
特に、マルチモード光ファイバ中を異なる伝播モードで伝播する複数の入射光束をマルチモード光ファイバに束ねて入射させることができる合波器と、マルチモード光ファイバから出射する複数の出射光束を伝播モードごとに分離できる分波器に関する。 In particular, a multiplexer capable of bundling and entering a plurality of incident light beams propagating in a multi-mode optical fiber in different propagation modes, and a plurality of emitted light beams emitted from the multi-mode optical fiber in a propagation mode It is related with the splitter which can be separated for every.
また、発光素子から送信光束として出力される出力光束をマルチモード光ファイバに入射させ、かつ、一方ではこのマルチモード光ファイバから受信光束として出射される出射光束を受光素子に入力させる機能を有する双方向光結合器に関する。 Both have the function of causing an output light beam output from the light emitting element as a transmission light beam to enter the multimode optical fiber, and on the other hand, inputting a light beam emitted from the multimode optical fiber as a reception light beam to the light receiving element. The present invention relates to a directional coupler.
また、マルチモード光ファイバの片端あるいは中間に配置して、伝播モードを高次から低次伝播モードへ、あるいは低次から高次伝播モードにモード変換するモード変換器に関する。 The present invention also relates to a mode converter that is arranged at one end or in the middle of a multi-mode optical fiber and performs mode conversion of a propagation mode from a higher order to a lower order propagation mode or from a lower order to a higher order propagation mode.
近年、プラスチック光ファイバを通信線路とした安価な光リンクが、車載用、屋内用の通信機器の通信手段として注目されるようになった。これらの光リンクの通信線路の長さはおおむね3mから4m程度である。このプラスチック光ファイバを利用した通信において、通信チャンネルを増やす方法として、波長の異なる複数の光を用いる波長多重(WDM: Wavelength Division Multiplexing)方式や、光の振幅強度を多値にとる多値振幅変調(PAM: Pulse Amplitude Modulation)方式及びモード多重方式等がある。 In recent years, inexpensive optical links using plastic optical fibers as communication lines have attracted attention as communication means for in-vehicle and indoor communication devices. The length of the communication line of these optical links is about 3m to 4m. In communication using this plastic optical fiber, as a method of increasing communication channels, wavelength division multiplexing (WDM) using multiple lights with different wavelengths and multi-level amplitude modulation that takes multiple levels of light amplitude intensity (PAM: Pulse Amplitude Modulation) method and mode multiplexing method.
WDM通信では発光波長の異なる複数の発光素子を用意して、それを一本の光ファイバ中を伝播させる。光ファイバから出射した光は、波長分離フィルタで分離され、それぞれ別々の受光素子(例えばフォトダイオード)で受信される。したがって、通信に必要な波長帯域は、多重するチャンネル数に1チャンネルが占有する波長帯域幅を乗じた値以上の広さが必要である。 In WDM communication, a plurality of light emitting elements having different emission wavelengths are prepared and propagated through a single optical fiber. Light emitted from the optical fiber is separated by a wavelength separation filter and received by separate light receiving elements (for example, photodiodes). Therefore, the wavelength band necessary for communication needs to be larger than the value obtained by multiplying the number of channels to be multiplexed by the wavelength bandwidth occupied by one channel.
PAM方式を用いる伝送の場合、発光素子は単色でよく、必要とされる受発光素子の数もWDM方式の場合のように増やす必要がない。通信で遣り取りされるデータは、通常2値デジタル信号になっているのを多値信号に変換する回路を経て、光パルス信号として光ファイバに入射される。光ファイバから出射する光パルス信号は電気信号に変換され多値デジタル信号とされる。この多値信号は更に2値デジタル信号に変換される。これにより、例えば、4値デジタル信号による通信におけるのと同一通信帯域を用いても、伝送速度を2倍にすることができる。 In the case of transmission using the PAM system, the light emitting elements may be monochromatic, and the number of required light receiving and emitting elements does not need to be increased as in the WDM system. Data exchanged by communication is incident on an optical fiber as an optical pulse signal through a circuit that converts a binary digital signal into a multi-value signal. The optical pulse signal emitted from the optical fiber is converted into an electric signal to be a multi-value digital signal. This multilevel signal is further converted into a binary digital signal. Thereby, for example, even if the same communication band as that used in communication using a four-value digital signal is used, the transmission speed can be doubled.
モード多重方式を用いる伝送の場合も、発光素子は単色でよく、必要とされる受発光素子の数もWDM方式の場合のように増やす必要がない。モード多重方式を用いる伝送を実施できる例として、マルチモード光ファイバを通信線路に用いた、時分割多重光通信の発明がある(例えば、特許文献1参照)。この例では、時分割多重される複数チャンネルの光パルス信号を、チャンネルごとに、マルチモード光ファイバの伝播軸に対する入射角を変えて入射させて、伝送する。そして、受信側では、多重送信された光パルス信号をゲート回路によってゲーティングすることで、チャンネルごとの光パルス信号に分割して受信する形態である。 Also in the case of transmission using the mode multiplexing method, the light emitting elements may be of a single color, and the number of required light receiving and emitting elements does not need to be increased as in the case of the WDM method. As an example in which transmission using a mode multiplexing system can be implemented, there is an invention of time division multiplexing optical communication using a multimode optical fiber as a communication line (see, for example, Patent Document 1). In this example, time-division multiplexed optical pulse signals of a plurality of channels are transmitted by changing the incident angle with respect to the propagation axis of the multimode optical fiber for each channel. On the receiving side, the multiplexed optical pulse signal is gated by a gate circuit to be divided into optical pulse signals for each channel and received.
この方式は、本質的には光時分割多重伝送(OTDM: Optical Time Division Multiplexing)である。伝送路であるマルチモード光ファイバに複数チャンネルを合波させて入射させるために、マルチモード光ファイバの伝播軸に対する入射角を変えて入射させる方法をとっているに過ぎず、光ファイバ中を伝播する光パルス信号の伝播モードの特性を積極的に利用した方法ではない。伝送路であるマルチモード光ファイバに複数チャンネルを合波させて入射させるために、予め、伝送する複数チャンネル分の光パルス信号を合波して時分割多重した光パルス信号を、一括して送路であるマルチモード光ファイバに入射させることができさえすれば、マルチモード光ファイバの伝播軸に対する入射角を変えて入射させる方法をとる必要はない。 This system is essentially optical time division multiplexing (OTDM). In order to multiplex and enter multiple channels into a multimode optical fiber, which is the transmission path, only the method of changing the incident angle with respect to the propagation axis of the multimode optical fiber is used, and it propagates through the optical fiber. This is not a method that positively utilizes the characteristics of the propagation mode of the optical pulse signal. In order to multiplex and enter multiple channels into a multimode optical fiber that is a transmission path, optical pulse signals that have been multiplexed and time-division multiplexed in advance are multiplexed and transmitted. As long as the light can be incident on the multimode optical fiber that is the path, it is not necessary to adopt a method of changing the incident angle with respect to the propagation axis of the multimode optical fiber.
したがって、現在では、上述の伝送する複数チャンネル分の光パルス信号を合波して時分割多重した光パルス信号を得るために、プレーナ光導波路等を用いて実現されている。そして、光伝送路としてはシングルーモード光ファイバが使われ、OTDMが実現されている。 Therefore, at present, in order to obtain an optical pulse signal that is time-division multiplexed by multiplexing the optical pulse signals for a plurality of channels to be transmitted as described above, it is realized using a planar optical waveguide or the like. A single mode optical fiber is used as the optical transmission line, and OTDM is realized.
また、光ファイバ中を伝播する光パルス信号の伝播モードの特性を積極的に利用してモード多重方式を用いる伝送を実施した例がある(例えば、特許文献2参照)。この例は、マルチモード光導波路として、断面が方形形状のものを伝送路として用いている。そして、この光伝送路の向かい合う平行な二面で反射を繰り返して伝播する伝播モードを用いて、光パルス信号を伝送する。しかしながら、このモード多重方式を用いる伝送方法では、光伝送路として、その断面形状が方形である特殊な導波路を用いなければならず、実用性に乏しい。また、この光伝送路の向かい合う平行な二面は、二組しかないので、特殊な工夫を施さない限り基本的には2チャンネル多重伝送が実現できるに過ぎない。 In addition, there is an example in which transmission using a mode multiplexing method is performed by actively utilizing the propagation mode characteristics of an optical pulse signal propagating in an optical fiber (see, for example, Patent Document 2). In this example, a multimode optical waveguide having a rectangular cross section is used as a transmission line. Then, an optical pulse signal is transmitted using a propagation mode in which reflection is repeatedly propagated on two parallel surfaces facing each other in the optical transmission path. However, in this transmission method using the mode multiplexing method, a special waveguide having a square cross-section must be used as the optical transmission line, which is not practical. In addition, since there are only two sets of two parallel planes of this optical transmission line, basically two-channel multiplex transmission can only be realized unless special measures are taken.
一方、双方向通信をするために光ファイバを2本用いる方式が主として行なわれてきたが、より小型、安価にするために1本の光ファイバによる双方向通信方式が提案されている。 On the other hand, a method of using two optical fibers for two-way communication has been mainly performed, but a two-way communication method using one optical fiber has been proposed in order to reduce the size and cost.
例えば、光ファイバからの出射光を鏡で受光素子に集光し、光ファイバ端面の一部分から送信光をこの光ファイバに入射させる構成とした双方向通信方式が提案されている(例えば特許文献3参照)。この双方向通信方式では、光ファイバへの入射光を集光させるためのレンズの外周部に発散部を形成して、受信光を集光する薄膜の反射鏡を設置することによって、内部散乱光による混信を減少させる工夫が施されている。 For example, a bidirectional communication method has been proposed in which light emitted from an optical fiber is condensed on a light receiving element by a mirror and transmitted light is incident on the optical fiber from a part of the end face of the optical fiber (for example, Patent Document 3). reference). In this two-way communication system, the internally scattered light is formed by forming a divergent part on the outer periphery of the lens for condensing the incident light to the optical fiber and installing a thin film reflecting mirror for condensing the received light. The device which reduces the interference by is given.
また、光ファイバに光パルス信号を入射させるために要するコア面積が、受信光を得るために要するコア面積に比べて十分小さくなるようにすることで、光結合損失を小さくする工夫が施された双方向通信方式も提案されている(例えば、特許文献4、特許文献5、特許文献6参照)。
In addition, a device has been devised to reduce the optical coupling loss by making the core area required to make the optical pulse signal incident on the optical fiber sufficiently smaller than the core area required to obtain the received light. A bidirectional communication method has also been proposed (see, for example, Patent Document 4,
特許文献4に開示されている双方向光通信装置では、凹面鏡の一部を穿って、発信信号光を光ファイバに導く部分を作りつけた、光分離素子と呼ばれる構成要素によって、上述の課題を解決している。特許文献5に開示されている双方向光通信器では、発信信号光を光ファイバに導くための平面鏡と、光ファイバからの出射光である受信光を受光器に導くための凹面鏡とを用いることで、上述の課題を解決している。また、特許文献6に開示されている双方向光通信モジュールでは、偏光フィルムを用いることで、送信光信号を出射する発光素子からの出射光が光ファイバ端面で反射して、受光素子に達しない攻勢とすることで、上述の課題を解決している。
In the bidirectional optical communication device disclosed in Patent Document 4, the above-described problem is solved by a component called an optical separation element that has a part of a concave mirror and a part that guides outgoing signal light to an optical fiber. It has been solved. In the bidirectional optical communication device disclosed in
また、発光素子からの送信光が光ファイバの端面等で反射して受光素子に入射する反射戻り光が強くなると、クロストークが発生し、通信の品質が低下する。そのため、反射戻り光を弱めるための構造が提案されている。例えば、光ファイバ接続部に屈折率整合剤を挟むことにより、光ファイバ端面での反射を防ぐ構造の装置がある(例えば、特許文献7参照)。また、光ファイバ端面を、凸面に加工して、反射戻り光強度を低減する構造を採用した装置がある(例えば、特許文献8参照)。
しかしながら、WDMによる光通信システムを構築するには、発光波長の異なる複数の発光素子が必要であるために、高価なシステムとなる。また、波長の異なる光を合波する合波器や、分波する分波器も高価であるので、高価なシステムとなる。 However, in order to construct an optical communication system using WDM, a plurality of light emitting elements having different emission wavelengths are required, which makes the system expensive. Further, since a multiplexer that multiplexes light having different wavelengths and a demultiplexer that divides light are expensive, it becomes an expensive system.
またPAMによる光通信システムでは、2値デジタル信号と多値デジタル信号との複雑な変換を実現するための高価な回路が必要である。また、モード多重によるこれまで実現されてきた光通信システムにおいては、各モードに対応した光結合器として高価なものを使わなければならず、その上、光ファイバへの入射が効率よく行なわれるように、入射光と光ファイバ端面との位置合わせを高い精度で行なう必要がある。 In addition, an optical communication system using PAM requires an expensive circuit for realizing complex conversion between a binary digital signal and a multilevel digital signal. Further, in the optical communication system that has been realized so far by mode multiplexing, it is necessary to use an expensive optical coupler corresponding to each mode, and moreover, the incidence to the optical fiber is efficiently performed. In addition, it is necessary to align the incident light and the end face of the optical fiber with high accuracy.
そこで、この発明の目的は、上述した問題点を解決する、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを使ったモード多重方式による、LFM通信用光リンクを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical link for LFM communication by a mode multiplexing method using a step index type multimode optical fiber that solves the above-mentioned problems.
具体的には、発光波長の異なる複数の発光素子を必要とせず一波長のみで実現でき、また多値デジタル信号を用いる必要のない、多重通信を実現することにある。 Specifically, it is to realize multiplex communication that can be realized with only one wavelength without requiring a plurality of light emitting elements having different emission wavelengths, and that does not require the use of a multi-value digital signal.
また、1本の光ファイバによる双方向通信を、発光波長の異なる複数の発光素子を必要とせず一波長のみで実現できる、双方向光通信用光リンクを実現することにある。 Another object of the present invention is to realize an optical link for bidirectional optical communication that can realize bidirectional communication using a single optical fiber with only one wavelength without requiring a plurality of light emitting elements having different emission wavelengths.
また、この双方向通信を行なうにあたり、構成が同一である通信端末を用いて送受信が可能である光リンクを実現するための、モード変換器を実現することにある。 Another object of the present invention is to realize a mode converter for realizing an optical link capable of transmission / reception using communication terminals having the same configuration in performing bidirectional communication.
以後の説明において、光ファイバの光軸とは、光ファイバのコアの中心を光の伝播方向に連ねた軌跡を意味するものとする。そして、光ファイバの光軸に対する光束の入射角あるいは出射角とは、この光ファイバの入射端近傍あるいは出射端面近傍における、この光ファイバの光軸に対する光束の伝播方向のなす角を意味するものとする。 In the following description, the optical axis of the optical fiber means a locus in which the center of the core of the optical fiber is connected in the light propagation direction. The incident angle or exit angle of the light beam with respect to the optical axis of the optical fiber means the angle formed by the propagation direction of the light beam with respect to the optical axis of the optical fiber in the vicinity of the incident end or the exit end surface of the optical fiber. To do.
発光素子からの出射光束をこの光ファイバの光軸に対してある角度をもって平行な入射光束として入射させると、この入射角度と同一の角度でこの光ファイバの出射端から円錐状の出射光束として出射される。入射角度と出射角度とは等しいので、以後、入射角度と出射角度とをまとめて入出射角ということもある。 When the outgoing light beam from the light emitting element is incident as an incident light beam parallel to the optical axis of this optical fiber at a certain angle, it is emitted as a conical outgoing light beam from the output end of this optical fiber at the same angle as this incident angle. Is done. Since the incident angle and the outgoing angle are equal, hereinafter, the incident angle and the outgoing angle may be collectively referred to as an incoming and outgoing angle.
また、光束の入出射角は光ファイバを伝播するこの光束の伝播モードに対応している。そして、光ファイバの出射端から出射される光束の形状である円錐の頂角は入出射角の2倍に等しい。 The incident / exit angle of the light beam corresponds to the propagation mode of the light beam propagating through the optical fiber. The apex angle of the cone, which is the shape of the light beam emitted from the output end of the optical fiber, is equal to twice the incident / exit angle.
また、この光ファイバの光軸に対して小さい角度(光軸に対して平行に近い入射角度)で入射されこの光ファイバを伝播する光束を、低次伝播モードで伝播する光束あるいは単に低次伝播モードの光束ということもある。また、逆にこの光ファイバの光軸に対して大きい角度(光軸に対して平行な方向から離れた入射角度)で入射されこの光ファイバを伝播する光束を、高次伝播モードで伝播する光束あるいは単に高次伝播モードの光束ということもある。 In addition, a light beam that is incident at a small angle (incident angle close to parallel to the optical axis) with respect to the optical axis of this optical fiber and propagates through this optical fiber is a light beam that propagates in a low-order propagation mode or simply a low-order propagation. Sometimes referred to as mode light flux. Conversely, a light beam that is incident at a large angle (incident angle away from a direction parallel to the optical axis) with respect to the optical axis of the optical fiber and propagates in the optical fiber is propagated in a higher-order propagation mode. Or it may simply be a light beam in a higher-order propagation mode.
この発明のLFM通信用光リンクは、下記のような構成上の特徴を有する。すなわち、複数の発光素子と、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを介してこの複数の発光素子ごとに1対1に対応する複数の受光素子及び、第1及び第2光結合器とを具えるLFM通信用光リンクである。第1光結合器は、ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対してそれぞれ異なる角度で複数の発光素子の出射光束を入射させる機能を有する。また、第2光結合器は、ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対してそれぞれ異なる角度で出射する光束を、それぞれ別々の受光素子に入射させる機能を有する。 The optical link for LFM communication according to the present invention has the following structural features. That is, an LFM comprising a plurality of light emitting elements, a plurality of light receiving elements corresponding to each of the plurality of light emitting elements via a step index type multimode optical fiber, and first and second optical couplers An optical link for communication. The first optical coupler has a function of causing the emitted light beams of the plurality of light emitting elements to enter at different angles with respect to the optical axis of the step index type multimode optical fiber. The second optical coupler has a function of causing light beams emitted at different angles with respect to the optical axis of the step index type multi-mode optical fiber to enter different light receiving elements.
上記構成のこの発明のLFM通信用光リンクによれば、以下に示すステップを含むLFM通信方法を実現できる。すなわち、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを用いてLFM通信を行なう方法において、
(1)複数チャンネルの光搬送波である複数の光束を、それぞれ別々の複数の発光素子から出力する発光ステップ
(2)上述の出力された複数の光束を合波して、ステップインデックス型マルチモード光ファイバに入力する入力ステップ
(3)合波されて入力された複数の光束を、それぞれ別々の伝播モードでステップインデックス型マルチモード光ファイバを導波させる導波ステップ
(4)この光ファイバから出射する複数の光束を伝播モードごとに分波する分波ステップ
(5)分波された複数の光束をそれぞれ別々の複数の受光素子で受光する受光ステップ。
According to the optical link for LFM communication of the present invention configured as described above, an LFM communication method including the following steps can be realized. That is, in a method of performing LFM communication using a step index type multimode optical fiber,
(1) A light emitting step for outputting a plurality of light beams, which are optical carriers of a plurality of channels, from a plurality of separate light emitting elements, respectively (2) Step index type multimode light by combining the plurality of light beams output as described above Input step to input into fiber (3) Waveguide step to guide a plurality of light beams combined and input through step index type multimode optical fiber in different propagation modes (4) Outgoing from this optical fiber A demultiplexing step for demultiplexing a plurality of light beams for each propagation mode. (5) A light receiving step for receiving the demultiplexed light beams by a plurality of separate light receiving elements.
第1光結合器は、好ましくは、以下の通りの構成とする。すなわち、複数の凸レンズを、複数の発光素子ごとにステップインデックス型マルチモード光ファイバとの間に、この複数の凸レンズの光軸とこの光ファイバの光軸とのなす角度をそれぞれ違えて配置することで第1光結合器を構成する。そして、この第1光結合器は、複数の発光素子の出射光束をこの光ファイバに平行光束の状態で入射させる構成とする。 The first optical coupler is preferably configured as follows. That is, a plurality of convex lenses are arranged with a step index type multi-mode optical fiber for each of a plurality of light emitting elements at different angles between the optical axes of the plurality of convex lenses and the optical axis of the optical fiber. This constitutes the first optical coupler. And this 1st optical coupler is set as the structure which inject | emits the emitted light beam of a several light emitting element in the state of a parallel light beam to this optical fiber.
あるいは、また、複数の凹面鏡を複数の発光素子ごとに、この凹面鏡の光軸とステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸とのなす角度を違えて配置することで第1光結合器を構成する。そして、この第1光結合器は、複数の発光素子の出射光束を反射させてこの光ファイバに平行光束の状態とされて入射させる構成とする。 Alternatively, the first optical coupler is configured by disposing a plurality of concave mirrors for each of the plurality of light emitting elements at different angles between the optical axis of the concave mirror and the optical axis of the step index type multimode optical fiber. . The first optical coupler is configured to reflect the emitted light beams of the plurality of light emitting elements so as to be incident on the optical fiber in a parallel light beam state.
あるいは、また、複数の発光素子の出射光束が、ステップインデックス型マルチモード光ファイバに平行光束の状態とされて、かつ、平行光束の状態とされたこの複数の発光素子の出射光束ごとに、この光ファイバの光軸に対する入射角度を違えてこの光ファイバに入射する位置に配置された単一の凸レンズを以って第1光結合器を構成する。 Alternatively, the emitted light beams of the plurality of light emitting elements are converted into a parallel light flux state on the step index type multimode optical fiber, and for each of the emitted light fluxes of the plurality of light emitting elements in the parallel light beam state, The first optical coupler is constituted by a single convex lens arranged at a position where the incident angle is different from the optical axis of the optical fiber and incident on the optical fiber.
また、複数の発光素子の出射光束が、反射させてステップインデックス型マルチモード光ファイバに平行光束の状態とされて、かつ、平行光束の状態とされたこの複数の発光素子からの出射光束ごとに、この光ファイバの光軸とのなす角度を違えてこの光ファイバに入射する位置に配置された単一の凹面鏡を以って第1光結合器を構成する。 In addition, the emitted light beams of the plurality of light emitting elements are reflected to be converted into a parallel light beam in the step index type multimode optical fiber, and for each of the emitted light beams from the plurality of light emitting elements in the parallel light beam state. The first optical coupler is composed of a single concave mirror disposed at a position where the optical fiber is incident on the optical fiber at a different angle from the optical axis of the optical fiber.
上述した構成の第1光結合器を利用すれば、この光ファイバの光軸に対してそれぞれ異なる角度で複数の発光素子の出射光束を合波して入射させることができる。 If the first optical coupler having the above-described configuration is used, it is possible to combine the incident light beams of a plurality of light emitting elements at different angles with respect to the optical axis of the optical fiber.
第2光結合器は、好ましくは、以下の通りの構成とする。すなわち、複数の直径が異なるリング状のレンズを同心円状に並べて構成されたリング状多焦点レンズであって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバから、頂角を違えて出射する円錐状に広がった複数の光束を、それぞれの頂角ごとに別々の受光素子に集光して入射する位置に配置することで第2光結合器を構成する。 The second optical coupler is preferably configured as follows. That is, a ring-shaped multifocal lens configured by concentrically arranging a plurality of ring-shaped lenses having different diameters, and a plurality of cone-shaped lenses that are emitted from step index type multimode optical fibers with different apex angles. The second optical coupler is configured by concentrating the luminous fluxes at respective positions where they are collected and incident on separate light receiving elements for each apex angle.
あるいは、また、焦点距離と反射方向とが異なる複数の凹面鏡をつなぎ合わせた複合型凹面鏡であって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバから、頂角を違えて出射する円錐状に広がった複数の光束が、それぞれの頂角ごとに反射させて別々の受光素子に集光して入射する位置に配置することで第2光結合器を構成する。 Alternatively, it is a composite concave mirror in which a plurality of concave mirrors having different focal lengths and reflection directions are connected, and a plurality of light beams spread in a conical shape emitted from step index type multimode optical fibers with different apex angles. However, the second optical coupler is configured by reflecting the light at each apex angle and condensing the light on separate light receiving elements to be arranged at the incident positions.
あるいは、また、レンズと凹面鏡とを複合して構成された多焦点素子であって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバから、頂角を違えて出射する円錐状に広がった複数の光束が、それぞれの頂角ごとに反射及び屈折されて別々の受光素子に集光して入射する位置に配置することで第2光結合器を構成する。 Alternatively, it is a multifocal element configured by combining a lens and a concave mirror, and a plurality of light beams spread in a conical shape with different apex angles are emitted from step index type multimode optical fibers. The second optical coupler is configured by being arranged at a position where the light is reflected and refracted for each apex angle to be collected and incident on separate light receiving elements.
上述した構成の第2光結合器を利用すれば、ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対してそれぞれ異なる角度で出射する光束を、それぞれ伝播モードごとに別々に分波することができる。 If the second optical coupler having the above-described configuration is used, the light beams emitted at different angles with respect to the optical axis of the step index type multimode optical fiber can be separately demultiplexed for each propagation mode.
この発明の双方向光通信用光リンクは、下記のような構成上の特徴を有する。すなわち、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを用いて双方向光通信を行なう双方向光通信用光リンクである。この双方向光通信用光リンクは、発光素子と、受光素子と、双方向光結合器とを具える。双方向光結合器は、発光素子から送信光束として出力される光束をステップインデックス型マルチモード光ファイバに入射させる。そして、この光ファイバから、受信光束として出力される、送信光束とは異なる伝播モードで逆向きにこの光ファイバを導波された出射光を受光器に入射させる機能を有する。 The bidirectional optical communication optical link of the present invention has the following structural features. That is, this is an optical link for bidirectional optical communication that performs bidirectional optical communication using a step index type multimode optical fiber. The optical link for bidirectional optical communication includes a light emitting element, a light receiving element, and a bidirectional optical coupler. The bidirectional optical coupler causes a light beam output as a transmission light beam from the light emitting element to enter the step index type multimode optical fiber. The optical fiber has a function of causing the outgoing light, which is output as a received light beam and guided through the optical fiber in the opposite direction to the transmission mode different from the transmitted light beam, to enter the light receiver.
双方向光結合器は、好ましくは、以下の通りの構成とする。すなわち、直径が異なるリング状の複数のレンズを同心円状に並べて構成されたリング状多焦点レンズであって、発光素子の出射光束が、ステップインデックス型マルチモード光ファイバに平行光束の状態とされて、かつ、平行光束の状態とされた発光素子の出射光束をこの光ファイバに入射し、発光素子の出射光束とは、この光ファイバの光軸に対して異なる角度で出射する、円錐状に広がった出射光束を、受光素子に集光して入射する位置に配置することで双方向光結合器を構成する。 The bidirectional optical coupler is preferably configured as follows. That is, a ring-shaped multifocal lens configured by concentrically arranging a plurality of ring-shaped lenses having different diameters, and a light beam emitted from a light-emitting element is in a state of a parallel light beam on a step index type multimode optical fiber. The light beam emitted from the light emitting element in a parallel light beam is incident on the optical fiber, and the light beam emitted from the light emitting element spreads in a conical shape that is emitted at different angles with respect to the optical axis of the optical fiber. The two-way optical coupler is configured by placing the emitted light beam at a position where the emitted light beam is collected and incident on the light receiving element.
あるいは、また、焦点距離と反射方向とが異なる複数の凹面鏡をつなぎ合わせた複合型凹面鏡であって、発光素子の出射光束が、ステップインデックス型マルチモード光ファイバに平行光束の状態とされて、かつ、平行光束の状態とされた発光素子の出射光束をこの光ファイバに入射し、この発光素子の出射光束とは、この光ファイバの光軸に対して異なる角度で出射する、円錐状に広がった出射光束を、受光素子に集光して入射する位置に配置することで双方向光結合器を構成する。 Alternatively, it is a composite concave mirror in which a plurality of concave mirrors having different focal lengths and reflection directions are connected, and the luminous flux emitted from the light emitting element is in a state of a parallel luminous flux on the step index type multimode optical fiber, and The light beam emitted from the light emitting element in the state of a parallel light beam enters the optical fiber, and the light beam emitted from the light emitting element spreads in a conical shape, which is emitted at a different angle with respect to the optical axis of the optical fiber. A bidirectional optical coupler is configured by arranging the emitted light beam at a position where the emitted light beam is condensed and incident on the light receiving element.
あるいは、また、レンズと凹面鏡とを複合して構成された多焦点素子であって、発光素子の出射光束が、ステップインデックス型マルチモード光ファイバに平行光束の状態とされて、かつ、平行光束の状態とされた発光素子の出射光束をこの光ファイバに入射し、この発光素子の出射光束とは、この光ファイバの光軸に対して異なる角度で出射する、円錐状に広がった出射光束を、受光素子に集光して入射する位置に配置することで双方向光結合器を構成する。 Alternatively, it is a multifocal element configured by combining a lens and a concave mirror, and the light beam emitted from the light emitting element is made into a parallel light beam state on the step index type multimode optical fiber, and the parallel light beam The light beam emitted from the light emitting element in the state is incident on the optical fiber, and the light beam emitted from the light emitting element is a light beam emitted from the optical fiber at a different angle with respect to the optical axis. A bidirectional optical coupler is configured by disposing the light incident on the light receiving element.
以上説明した構成の双方向光結合器を利用すれば、発光素子から送信光束として出力される光束をステップインデックス型マルチモード光ファイバに入射させ、かつ、この光ファイバから、受信光束として出力される送信光束とは異なる伝播モードで逆向きにこの光ファイバを導波された出射光を受光素子に入射させることができる。 If the bidirectional optical coupler having the above-described configuration is used, a light beam output as a transmission light beam from a light emitting element is incident on a step index type multimode optical fiber, and is output as a reception light beam from this optical fiber. The outgoing light guided through this optical fiber in the opposite direction in the propagation mode different from the transmission light beam can be made incident on the light receiving element.
また、この発明の双方向光通信用光リンクにおいて、以下のモード変換器のいずれか一つを具えるのが好適である。 In the optical link for bidirectional optical communication according to the present invention, it is preferable to include any one of the following mode converters.
すなわち、低次の伝播モード光束を高次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器である。また、高次の伝播モード光束を低次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器である。なお、このモード変換器は、双方向結合器の一部に設定することができる。 That is, it is a mode converter configured with a compound lens that converts a low-order propagation mode light beam into a high-order propagation mode light beam. In addition, the mode converter includes a compound lens that converts a high-order propagation mode light beam into a low-order propagation mode light beam. This mode converter can be set as a part of the bidirectional coupler.
あるいは、また、このモード変換器をこの発明の双方向光通信用光リンクにおいて用いられるステップインデックス型マルチモード光ファイバの中間部に、低次の伝播モード光束を高次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器を設置しても良い。また、ステップインデックス型マルチモード光ファイバの中間部に、高次の伝播モード光束を低次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器を設置しても良い。 Alternatively, the mode converter is converted into a middle part of a step index type multimode optical fiber used in the optical link for bidirectional optical communication according to the present invention, and a low-order propagation mode light beam is converted into a high-order propagation mode light beam. You may install the mode converter comprised with a compound lens. In addition, a mode converter configured with a compound lens that converts a high-order propagation mode light beam into a low-order propagation mode light beam may be installed in an intermediate portion of the step index type multimode optical fiber.
この発明のLFM通信用光リンクによれば、複数の発光素子のそれぞれの出射光束は、第1光結合器によって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対してそれぞれ異なる角度で入射され、出射した光束は、第2光結合器によって、発光素子ごとに1対1に対応する、それぞれ別々の複数の受光素子に入射される。 According to the optical link for LFM communication of the present invention, the emitted light beams of the plurality of light emitting elements are incident at different angles with respect to the optical axis of the step index type multimode optical fiber by the first optical coupler, The emitted light beam is incident on a plurality of separate light receiving elements corresponding to each light emitting element on a one-to-one basis by the second optical coupler.
第1光結合器によって、複数の発光素子からの出射光束を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対してそれぞれ異なる角度を有する光束として入射させることができるので、この複数の入射光束をそれぞれの入射角度に対応する伝播モードでこの光ファイバ中を伝播させることができる。すなわち、合波されて入力された複数の光束をそれぞれ別々の伝播モードでステップインデックス型マルチモード光ファイバを導波させる導波ステップが実現できる。 The first optical coupler allows incident light beams from a plurality of light emitting elements to be incident as light beams having different angles with respect to the optical axis of the step index type multimode optical fiber. It is possible to propagate through the optical fiber in a propagation mode corresponding to each incident angle. That is, it is possible to realize a waveguide step in which a plurality of light beams that are combined and input are guided through the step index type multimode optical fiber in different propagation modes.
また、第2光結合器によって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対してそれぞれ異なる角度で出射する光束を、それぞれ伝播モードごとに分波することができる。すなわち、この光ファイバから出射する複数の光束を伝播モードごとに分波する分波ステップを実現できる。 In addition, the second optical coupler can demultiplex the light beams emitted at different angles with respect to the optical axis of the step index type multimode optical fiber for each propagation mode. That is, a demultiplexing step for demultiplexing a plurality of light beams emitted from the optical fiber for each propagation mode can be realized.
これら分波された光束は、光束ごとにそれぞれ対応する受光素子に入射させることができる。すなわち、分波された複数の光束をそれぞれ別々の複数の受光素子で受光する受光ステップが実現できる。 These demultiplexed light beams can be incident on the corresponding light receiving elements for each light beam. That is, it is possible to realize a light receiving step of receiving a plurality of demultiplexed light beams by a plurality of separate light receiving elements.
上述したように、複数の伝播モードが異なる光束を、同時にステップインデックス型マルチモード光ファイバ中を導波させることができるので、この複数の光束にそれぞれ別々のチャンネルの伝送信号を伝送する搬送波としての役割を与えれば、一本のステップインデックス型マルチモード光ファイバを伝送路とする光多重通信が行なえる。その結果、発光波長の異なる複数の発光素子を必要とせず一波長のみで光多重通信が実現できる。また多値デジタル信号を用いることなく、多重通信を実現することができる。 As described above, since a plurality of light beams having different propagation modes can be simultaneously guided through the step index type multi-mode optical fiber, the plurality of light beams can be used as carrier waves for transmitting transmission signals of different channels. If a role is given, optical multiplex communication using a single step index type multimode optical fiber as a transmission line can be performed. As a result, optical multiplex communication can be realized with only one wavelength without requiring a plurality of light emitting elements having different emission wavelengths. Also, multiplex communication can be realized without using a multi-value digital signal.
一方、この発明の双方向光通信用光リンクによれば、発光素子と、受光素子と、双方向光結合器とを具えている。この双方向光結合器は、発光素子から送信光束として出力される光束をステップインデックス型マルチモード光ファイバに入射させ、かつ、この光ファイバから、受信光束として出力される送信光束とは異なる伝播モードで逆向きにこの光ファイバを導波された出射光を受光素子に入射させる機能を有している。 On the other hand, the bidirectional optical communication optical link of the present invention comprises a light emitting element, a light receiving element, and a bidirectional optical coupler. This bidirectional optical coupler allows a light beam output as a transmission light beam from a light emitting element to enter a step index type multimode optical fiber, and a propagation mode different from the transmission light beam output from this optical fiber as a reception light beam. The light emitted from the optical fiber is incident on the light receiving element in the opposite direction.
双方向光結合器によって、発光素子から送信光束として出力される光束をステップインデックス型マルチモード光ファイバに入射させることができる。また、この双方向光結合器によって、受信光束として出力される送信光束とは異なる伝播モードで逆向きにこの光ファイバを導波された出射光を受光素子に入射させることができる。 With the bidirectional optical coupler, the light beam output as the transmission light beam from the light emitting element can be incident on the step index type multimode optical fiber. In addition, the bidirectional optical coupler allows the outgoing light guided through the optical fiber in the opposite direction in the propagation mode different from the transmission light beam output as the reception light beam to be incident on the light receiving element.
すなわち、この発明の双方向光通信用光リンクによれば、送受信端末甲から送受信端末乙に向けての送信を、光ファイバを第1の伝播モードで伝播する光束を用いて行なうステップが実現できる。また、送受信端末乙から送受信端末甲に向けての送信を、光ファイバを、第1の伝播モードとは異なる伝播モードである第2の伝播モードで伝播する光束を用いて行なうステップが実現できる。 That is, according to the optical link for bidirectional optical communication of the present invention, the step of performing transmission from the transmitting / receiving terminal A toward the transmitting / receiving terminal B using the light beam propagating through the optical fiber in the first propagation mode can be realized. . In addition, it is possible to realize a step of performing transmission from the transmission / reception terminal B to the transmission / reception terminal A using a light beam propagating through the optical fiber in the second propagation mode that is different from the first propagation mode.
したがって、一本のステップインデックス型マルチモード光ファイバを光通信線路として利用すれば、この一本の光ファイバによって、発光波長の異なる複数の発光素子を必要とせず一波長のみで双方向光通信用光リンクを実現することができる。 Therefore, if one step index type multi-mode optical fiber is used as an optical communication line, this single optical fiber does not require a plurality of light emitting elements having different emission wavelengths, and is used for bidirectional optical communication with only one wavelength. An optical link can be realized.
更にこの発明のモード変換器によれば、この発明の双方向光通信を行なうにあたり、構成が同一である通信端末を用いて送受信を可能とすることができる。 Furthermore, according to the mode converter of the present invention, when performing bidirectional optical communication of the present invention, transmission / reception can be performed using communication terminals having the same configuration.
すなわち、この発明の双方向光通信用光リンクにおいて、低次の伝播モード光束を高次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器を具えた双方向光結合器を利用する。 That is, in the optical link for bidirectional optical communication according to the present invention, a bidirectional optical coupler comprising a mode converter configured with a compound lens that converts a low-order propagation mode light beam into a high-order propagation mode light beam. Is used.
また、この発明の双方向光通信用光リンクにおいて、高次の伝播モード光束を低次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器を具えた双方向光結合器を利用する構成としても良い。 Further, in the optical link for bidirectional optical communication according to the present invention, a bidirectional optical coupler comprising a mode converter configured with a compound lens that converts a high-order propagation mode light beam into a low-order propagation mode light beam. It is good also as a structure using.
また、この発明の双方向光通信用光リンクにおいて、ステップインデックス型マルチモード光ファイバの中間部に、低次の伝播モード光束を高次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器を具えて構成する。 Further, in the optical link for bidirectional optical communication according to the present invention, the intermediate portion of the step index type multimode optical fiber is configured with a compound lens for converting a low-order propagation mode light beam into a high-order propagation mode light beam. A mode converter is provided.
また、この発明の双方向光通信用光リンクにおいて、ステップインデックス型マルチモード光ファイバの中間部に、高次の伝播モード光束を低次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器を具え具えて構成しても良い。 Also, in the optical link for bidirectional optical communication according to the present invention, the intermediate portion of the step index type multimode optical fiber is configured with a compound lens that converts a high-order propagation mode light beam into a low-order propagation mode light beam. A mode converter may be provided.
上述のモード変換器を具えてこの発明の双方向光通信用光リンクを構成すれば、双方向光通信の両方の端末甲及び乙(送信部と受信部がセットになって光ファイバ伝送路の両端に設置される送受信部をいう。)の構成を同一にすることができる。 If the above-mentioned mode converter is provided and the optical link for bidirectional optical communication according to the present invention is configured, both terminals A and B of the bidirectional optical communication (the transmitter and receiver are set as a set of the optical fiber transmission line). The transmission / reception units installed at both ends can be the same.
仮に一方の端末甲から端末乙に向けて送信光束を高次伝播モードで送信した場合、この送信光束を受信するもう一方の端末乙側では、この高次伝播モードで送信された光束を低次伝播モードで受信する。また、一方の端末乙から端末甲に向けて送信光束を高次伝播モードで送信した場合、この送信光束を受信するもう一方の端末甲側では、この高次伝播モードで送信された光束を低次伝播モードで受信する。 If the transmitted luminous flux is transmitted from one terminal A to the terminal B in the higher-order propagation mode, the other terminal B that receives this transmitted luminous flux transmits the luminous flux transmitted in this higher-order propagation mode to the lower order. Receive in propagation mode. In addition, when the transmitted light flux is transmitted from one terminal to the terminal A in the high-order propagation mode, the other terminal A side that receives this transmission light flux reduces the light flux transmitted in this high-order propagation mode. Receive in next propagation mode.
この場合には、高次伝播モードを低次伝播モードに変換する上述のモード変換器を利用すればよい。 In this case, the above-described mode converter that converts the high-order propagation mode to the low-order propagation mode may be used.
すなわち、端末甲も端末乙も、送信光束はいずれも高次伝播モードで送信し、受信光束は低次伝播モードで受信する構成とすることができる。言い換えると、送信光束を出射する発光素子を高次伝播モードで光ファイバに入射できる配置とし、受信光束を受光する受光器を光ファイバから低次伝播モードで出射する光束を受光できる配置に統一して設定できる。結果として、同一の送受信機を端末甲及び端末乙に利用することができ、複数種類の端末を必要としない。この結果スター構成の光リンクを構成する場合等において好都合となる。 That is, both the terminal A and the terminal B can be configured to transmit the transmitted light beam in the high-order propagation mode and receive the received light beam in the low-order propagation mode. In other words, the light emitting element that emits the transmitted light beam is arranged so that it can enter the optical fiber in the higher order propagation mode, and the light receiver that receives the received light beam is unified so that it can receive the light beam emitted from the optical fiber in the lower order propagation mode. Can be set. As a result, the same transceiver can be used for the terminal A and the terminal B, and multiple types of terminals are not required. As a result, it is convenient when an optical link having a star configuration is formed.
上記の説明において、高次伝播モードで送信し低次伝播モードで受信する構成を説明したが、これとは逆に、低次伝播モードで送信し高次伝播モードで受信する構成とすることも可能であることは、自明である。この場合には、低次伝播モードを高次伝播モードに変換する上述のモード変換器を利用すればよい。 In the above description, the configuration of transmitting in the high-order propagation mode and receiving in the low-order propagation mode has been described, but conversely, the configuration of transmitting in the low-order propagation mode and receiving in the high-order propagation mode may be used. It is obvious that it is possible. In this case, the above-described mode converter that converts the low-order propagation mode to the high-order propagation mode may be used.
また、上述のモード変換器のいずれも、この発明の双方向光通信用光リンクを構成する光結合器に設定しても、また、ステップインデックス型マルチモード光ファイバの中間に設定しても、上述の双方向光通信の両方の端末の構成を同一にすることができるという、効果が得られることは明らかである。 In addition, any of the above-described mode converters can be set as an optical coupler constituting the optical link for bidirectional optical communication of the present invention, or set in the middle of a step index type multimode optical fiber. It is clear that an effect is obtained that the configurations of both terminals of the above-described bidirectional optical communication can be made the same.
以下、図を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明が理解出来る程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の材料及び条件等を用いることがあるが、これら材料及び条件は好適例の一つに過ぎず、従って何らこれらに限定されない。また、各図において同様の構成要素については同一の番号を付して示し、それらの機能等に関して、その重複する説明を省略することもある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each drawing merely schematically shows the shape, size, and arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood, and the present invention is not limited to the illustrated examples. In the following description, specific materials and conditions may be used. However, these materials and conditions are only one preferred example, and are not limited to these. Moreover, in each figure, the same number is shown about the same component, The overlapping description may be abbreviate | omitted regarding those functions.
<光束多重通信用光リンクの構成>
発光素子及び受光素子それぞれ2つ利用して構成される、2チャンネルのLFM通信方式を一例にして、LFM通信の基本原理を説明する。2つ並んだ発光素子からの出射光を受ける第1光結合器を置き、それぞれの発光素子からの出射光はそれぞれ異なる角度でステップインデックス型マルチモード光ファイバに入射させる場合を想定する。すなわち、2つの発光素子の一方からの出射光束をこの光ファイバの光軸に対して平行に入射させ、もう一方の発光素子からの出射光束をこの光ファイバの光軸に対してある角度を持って入射させる。
<Configuration of optical link for beam multiplex communication>
The basic principle of LFM communication will be described by taking as an example a two-channel LFM communication system that uses two light emitting elements and two light receiving elements. It is assumed that a first optical coupler that receives light emitted from two light emitting elements arranged in a line is placed and light emitted from each light emitting element is incident on a step index type multimode optical fiber at different angles. That is, the light beam emitted from one of the two light emitting elements is incident parallel to the optical axis of the optical fiber, and the light beam emitted from the other light emitting element is at an angle with respect to the optical axis of the optical fiber. To enter.
光ファイバの出射端面から少し離れたところにレンズを以って構成された第2光結合器を置けば、光ファイバの光軸に平行な伝播成分を有する光束はレンズの後方焦点面のレンズの光軸との交点近傍(焦点面の中心部)に集光される。一方、光ファイバの光軸に平行からある角度を以って入射した光束は、レンズの後方焦点面のレンズの光軸との交点近傍から離れた周辺部に集光される。 If a second optical coupler configured with a lens is placed at a distance from the output end face of the optical fiber, the light beam having a propagation component parallel to the optical axis of the optical fiber is transmitted to the lens on the rear focal plane of the lens. It is condensed near the intersection with the optical axis (in the center of the focal plane). On the other hand, a light beam incident at an angle parallel to the optical axis of the optical fiber is condensed on a peripheral portion away from the vicinity of the intersection of the rear focal plane of the lens and the optical axis of the lens.
上述の第2光結合器の後方焦点面の、それぞれの光束が集光される位置にそれぞれ受光素子をおくと、この光ファイバの光軸に平行に入射された光束と、この光軸にある角度傾いた方向に入射された光束とは、それぞれ別々の受光素子によって受光されることになる。 When the light receiving element is placed on the rear focal plane of the above-mentioned second optical coupler at a position where each light beam is condensed, the light beam incident in parallel to the optical axis of the optical fiber is located on the optical axis. The light beams incident in the inclined direction are received by different light receiving elements.
すなわち、上述した2つの発光素子、第1光結合器、光ファイバ、第2光結合器及び2つの受光素子から構成されるシステムは、光束2多重通信システムとなる。 That is, the above-described system composed of the two light emitting elements, the first optical coupler, the optical fiber, the second optical coupler, and the two light receiving elements is a light flux two-multiplex communication system.
上述した光束2多重通信システムと同様の構成で、発光素子と受光素子との組を上述の2組に限らず、3組以上からなるLFM通信システムを構築することが可能である。すなわち、複数の発光素子から出射される光束を、光ファイバの光軸に対して互いに異なる角度で入射させる構造として、この光ファイバの出射端の後方に、異なる伝播モードで伝播してきた光束をそれぞれ分離して受光することができるように、それぞれの光束が集光される位置に、受光素子をおけばよい。 It is possible to construct an LFM communication system having not less than the above-described two sets of light-emitting elements and light-receiving elements, but three or more sets, with the same configuration as that of the above-described two-beam luminous flux multiplex communication system. That is, as a structure in which light beams emitted from a plurality of light emitting elements are incident at different angles with respect to the optical axis of the optical fiber, the light beams propagated in different propagation modes are respectively provided behind the output end of the optical fiber. A light receiving element may be placed at a position where each light beam is condensed so that light can be separated and received.
図1(A)及び(B)を参照して、2チャンネル通信が可能である光束2多重通信を行なう場合の、入射光束及び出射光束の遠視野像の特徴を説明する。後述するように、入射角が0°(光ファイバの光軸に対して平行の方向)で光ファイバに光束を入射させ、この光束に1チャンネル分を割り当てることは、行なわれない。そのため、図1(A)及び(B)に示す入出射角が0°の光束は使われないので、残りの入射角の異なる2種類の光束にそれぞれ1チャンネルを割り当てることで、合計2チャンネルの通信を想定した図となっている。 With reference to FIGS. 1A and 1B, the characteristics of the far-field image of the incident light beam and the emitted light beam in the case of performing two-beam light multiplex communication capable of two-channel communication will be described. As will be described later, a light beam is incident on the optical fiber at an incident angle of 0 ° (a direction parallel to the optical axis of the optical fiber), and one channel is not allocated to this light beam. Therefore, since the light flux with an incident / exit angle of 0 ° shown in FIGS. 1 (A) and (B) is not used, by assigning 1 channel to each of the remaining two light fluxes with different incident angles, a total of 2 channels The figure assumes communication.
図1(A)は光ファイバへの入射光束の遠視野像を、図1(B)は光ファイバからの出射光束の遠視野像を示す図である。図1(A)の横軸は光ファイバの光軸に対する入射角、図1(B)の横軸は光ファイバの光軸に対する出射角を示す。また両方の図ともに、縦軸は光強度を任意スケールで示す。 FIG. 1A shows a far-field image of a light beam incident on an optical fiber, and FIG. 1B shows a far-field image of a light beam emitted from the optical fiber. The horizontal axis in FIG. 1 (A) indicates the incident angle with respect to the optical axis of the optical fiber, and the horizontal axis in FIG. 1 (B) indicates the emission angle with respect to the optical axis of the optical fiber. In both figures, the vertical axis indicates the light intensity on an arbitrary scale.
どちらの図も、入出射角が0°(光ファイバの光軸に対して平行の方向)から、光軸方向と平行な方向から離れる正の方向についての値のみを示している。実際には、出射光束は、光ファイバの光軸を対称軸とする円錐状の形状であるので、遠視野像を示す図は、縦軸(入出射角0°)を対称軸とする対称形であるが、横軸の負の値に対応する部分は省略してある。
In both the figures, only the values in the positive direction away from the direction parallel to the optical axis direction from the incident / exit angle of 0 ° (the direction parallel to the optical axis of the optical fiber) are shown. Actually, since the outgoing light beam has a conical shape with the optical axis of the optical fiber as the axis of symmetry, the figure showing the far-field image is symmetrical with the vertical axis (incident /
図1(A)では、入出射角が0°の光束a、入射角度が小さい光束b及び入射角が大きい光束cの3種類の光束の遠視野像を示す。また、図1(B)では、出射角が0°の光束a'、出射角度が小さい光束b'及び出射角が大きい光束c'の3種類の光束の遠視野像を示す。入射角が0°の光束aが出射角0°の光束a'として光ファイバを出射し、入射角度が小さい光束bが出射角度の小さい光束b' として光ファイバを出射し、また、入射角が大きい光束cが出射角の大きい光束c' として光ファイバを出射する。 FIG. 1 (A) shows far-field images of three types of light beams: a light beam a having an incident / exit angle of 0 °, a light beam b having a small incident angle, and a light beam c having a large incident angle. Further, FIG. 1B shows far-field images of three types of light fluxes: a light flux a ′ having an exit angle of 0 °, a light flux b ′ having a small exit angle, and a light flux c ′ having a large exit angle. A light beam a having an incident angle of 0 ° exits the optical fiber as a light beam a ′ having an exit angle of 0 °, a light beam b having a small incident angle exits the optical fiber as a light beam b ′ having a small exit angle, and the incident angle is A large light beam c is emitted from the optical fiber as a light beam c ′ having a large emission angle.
入射角度の異なる複数種類の入射光をステップインデックス型マルチモード光ファイバに入射した場合、これらの光束がこの光ファイバを伝播する間に、それぞれの光束の伝播モードは変化する。図1(A)と図1(B)とを比較すると明らかなように、光ファイバへの入射光束の形状と光ファイバからの出射光束との形状が異なっている。例えば、入射角度が小さい光束bの半値全幅(図1(A)中矢印で挟んだ間隔)とこの入射光束が光ファイバを伝播して多端から出射する光束b'の半値全幅(図1(B)中矢印で挟んだ間隔)とを比較すると明らかに、後者のほうが広い。すなわち、光束がこの光ファイバを伝播する間に伝播モードが、隣接する伝播モードで伝播する光束とクロストークが起こらない程度の変化をしていることを示している。 When a plurality of types of incident light having different incident angles are incident on the step index type multimode optical fiber, the propagation modes of the respective light beams change while these light beams propagate through the optical fiber. As is apparent from a comparison between FIG. 1A and FIG. 1B, the shape of the incident light beam to the optical fiber is different from the shape of the outgoing light beam from the optical fiber. For example, the full width at half maximum of the light beam b with a small incident angle (interval between the arrows in FIG. 1 (A)) and the full width at half maximum of the light beam b ′ that propagates through the optical fiber and exits from multiple ends (FIG. 1 (B Obviously, the latter is wider. That is, it is shown that the propagation mode changes so that crosstalk does not occur with the light beam propagating in the adjacent propagation mode while the light beam propagates through the optical fiber.
LFM通信システムを設計する際には、隣接するチャンネルの光束が受信側において分離してそれぞれの受信素子で受光できるように、上述の出射光束の遠視野像の半値全幅の増大を考慮する必要がある。受信側において、送信された光束を分離するためには、入射側において、入射光束の入射角度を十分違えて入射すればよいが、このように十分に入射角度を違えて入射させると、送信可能なチャンネル数が少なく限定されてしまう。 When designing an LFM communication system, it is necessary to consider the increase in the full width at half maximum of the far-field image of the emitted light beam described above so that the light beams of adjacent channels are separated on the receiving side and can be received by each receiving element. is there. In order to separate the transmitted light beam on the receiving side, it is only necessary to enter the incident beam with a sufficiently different incident angle on the incident side. There are few limited channels.
そこで、受信側において、多少隣接する出射光束の重なりがあっても、十分に光束を分離して受光できる工夫が、図1(B)で破線で示す光量減衰特性を有する光透過率フィルタを用いることである。すなわち、出射光束a'に対しては、破線pで示す特性、出射光束b'に対しては、破線qで示す特性、出射光束c'に対しては、破線rで示す特性をそれぞれ有する光量減衰特性を有する光透過率フィルタを受光素子の入射面に設定すれば良い。このような工夫を施すことによって、受信側において、多少隣接する出射光束の重なりがあっても、十分に光束を分離して受光できる。 Therefore, on the receiving side, even if there is a slight overlap of adjacent outgoing light beams, a device that can sufficiently separate and receive the light beams uses a light transmittance filter having a light amount attenuation characteristic indicated by a broken line in FIG. That is. That is, the amount of light having the characteristic indicated by the broken line p for the outgoing light beam a ′, the characteristic indicated by the broken line q for the outgoing light beam b ′, and the characteristic indicated by the broken line r for the outgoing light beam c ′. A light transmittance filter having attenuation characteristics may be set on the incident surface of the light receiving element. By applying such a device, even on the receiving side, even if there is a slight overlap between the outgoing light beams, the light beams can be sufficiently separated and received.
図2を参照して、この発明のLFM通信用光リンクの構成について説明する。図2は2LFM光通信用光リンクの構成概念図である。光束を2種類利用した多重通信であるので、2多重光通信を実現する。 With reference to FIG. 2, the configuration of the optical link for LFM communication of the present invention will be described. FIG. 2 is a conceptual diagram of the structure of an optical link for 2LFM optical communication. Since it is a multiplex communication that uses two types of light fluxes, two-multiplex optical communication is realized.
送信側端末10は、第1発光素子11、第2発光素子12及び第1光結合器13を具えている。受信側端末20は、第1受光素子18、第2受光素子19及第2光結合器17を具えている。送信側端末10と受信側端末20とを結ぶ通信線路は、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16を以って構成される。
The transmission-
第1発光素子11及び第2発光素子12は、例えば半導体レーザ(LD: Semiconductor Laser Diode)を利用することができる。第1光結合器13は、これらLDからの出射光を平行光束にして、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の光軸に対してそれぞれ異なる角度で入射させる。第1光結合器13は後述するようにコリメートレンズ等の光学部品を利用して構成することができる。
As the first
光ファイバ16の光軸に平行に近い角度で入射される第1発光素子11からの出射光束は、低次伝播モードで光ファイバ16を伝播して、光ファイバ16の光軸に平行に近い角度で出射する光束となる。一方、光ファイバ16の光軸に平行から外れた角度で入射される第2発光素子12からの出射光束は、高次伝播モードで光ファイバ16を伝播して、光ファイバ16の光軸の平行方向から外れた角度で出射する光束となる。
The outgoing light beam from the first
上述した、光ファイバ16の光軸に平行に近い角度(小さな入射角度)で入射される低次伝播モードでこの光ファイバ16を伝播した光束は、光ファイバ16の光軸に平行に近い角度(小さな入射角度)を頂角(入射角の2倍)とする円錐状の形状である。一方、光ファイバ16の光軸に平行な方向から外れた角度(大きな入射角度)で入射される高次伝播モードでこの光ファイバ16を伝播した光束は、光ファイバ16の光軸に平行な方向から外れた角度(大きな入射角度)を頂角(入射角の2倍)とする円錐状の形状である。
As described above, the light beam propagated through the
第2光結合器17は、光ファイバ16からのこれらの出射光束を集光して、低次伝播モードの出射光束は受光素子18に、高次伝播モードの出射光束は受光素子19に入射させる機能を有する。第2光結合器17は、後述するようにリング状多焦点レンズ等の光学部品を利用して構成することができる。
The second
第1受光素子18及び第2受光素子19は、例えばフォトダイオードを利用することができる。
As the first
<光ファイバの屈曲が伝播モードに与える影響>
上述したように、低次伝播モードで光ファイバ16を伝播するように入射される光束がその伝播モードを保存されて低次伝播モードで出射するためには、光ファイバ16が途中で大きく曲がった部分を含まないことが必要である。ステップインデックス型マルチモード光ファイバを伝播する光の伝播モードは、この光ファイバの大きく曲がった部分を伝播するときに、その伝播モードを変えることが知られているからである。
<Effect of optical fiber bending on propagation mode>
As described above, in order for the light beam incident so as to propagate through the
そこで、ステップインデックス型マルチモード光ファイバの曲がりの度合いで、この光 ファイバを伝播する光の伝播モードがどの程度影響を受けるかを調べる実験を行なった。これによって、この発明のLFM通信用光リンクを実現するために、光ファイバの曲がり具合をどの程度以内に収めておく必要があるかを明確にしておく必要があるからである。 Therefore, an experiment was conducted to determine how much the propagation mode of light propagating through the optical fiber is affected by the degree of bending of the step index type multimode optical fiber. This is because it is necessary to clarify to what extent the bending of the optical fiber needs to be stored in order to realize the optical link for LFM communication of the present invention.
図3(A)、(B)及び(C)を参照して、上述の実験結果を説明する。これらの図は、PMMA(ポリメチルメタクリレート)をコア材料として用いて形成されたステップインデックス型マルチモード光ファイバを用いて行なった実験結果を示す図である。コア径は980μm、クラッドの厚みは10μm、開口比(NA: Numerical Aperture)=0.3のステップインデックス型マルチモード光ファイバを、曲げ半径25mmで長さ3.8m分を20回巻いて、この光ファイバからの低次伝播モード及び高次伝播モードの出射光の遠視野像を測定した結果である。 With reference to FIGS. 3 (A), (B), and (C), the above experimental results will be described. These figures show the results of experiments conducted using a step index type multimode optical fiber formed using PMMA (polymethyl methacrylate) as a core material. A step index type multimode optical fiber with a core diameter of 980μm, a cladding thickness of 10μm, and an aperture ratio (NA: Numerical Aperture) = 0.3 is wound 20 times with a bending radius of 25mm and a length of 3.8m. It is the result of having measured the far-field image of the emitted light of low order propagation mode and high order propagation mode.
図3(A)、(B)及び(C)は、横軸を出射角(℃)にとり、縦軸は光強度の最大値を100%に規格化して目盛ってある。図3(A)、(B)及び(C)の各図とも上に示す図はx方向の遠視野像、下に示す図はy方向の遠視野像である。x-y平面は光ファイバを出射した光束を受光する受光面に平行に設定した。横軸の出射角0°を中心にして、上下の図とも対称形であるということは、光束の出射方向に対して垂直面において、その強度分が同心円状に分布していることを意味する。 In FIGS. 3 (A), (B) and (C), the horizontal axis is the emission angle (° C.), and the vertical axis is scaled with the maximum value of light intensity normalized to 100%. In each of FIGS. 3A, 3B, and 3C, the upper diagram shows the far-field image in the x direction, and the lower diagram shows the far-field image in the y direction. The xy plane was set parallel to the light receiving surface that receives the light beam emitted from the optical fiber. The fact that the upper and lower figures are symmetric with respect to the emission angle of 0 ° on the horizontal axis means that the intensity is distributed concentrically in a plane perpendicular to the emission direction of the light beam. .
図3(A)は、光ファイバの光軸上に受光素子の中心位置を置いて測定した遠視野像を示す図である。低次伝播モードの出射光束の遠視野像が観測されている。図3(B)は、光ファイバの光軸と5°傾けた方向に受光素子の中心位置を置いて測定した遠視野像を示す図である。上述の図3(A)の遠視野像と同じ低次伝播モードの出射光束の遠視野像が観測されている。この図から低次伝播モードの出射光束は円錐状の光束というよりもほぼ平行な光束となっていることが分かる。 FIG. 3 (A) is a diagram showing a far-field image measured by placing the center position of the light receiving element on the optical axis of the optical fiber. A far-field image of the emitted light beam in the low-order propagation mode is observed. FIG. 3B is a diagram showing a far-field image measured by placing the center position of the light receiving element in a direction inclined by 5 ° with respect to the optical axis of the optical fiber. A far-field image of the emitted light beam in the same low-order propagation mode as the far-field image in FIG. 3A is observed. From this figure, it can be seen that the outgoing light beam in the low-order propagation mode is a substantially parallel light beam rather than a conical light beam.
図3(C)は、光ファイバの光軸と15°傾けた方向に受光素子の中心位置を置いて測定した遠視野像を示す図である。この図3(C)は、光ファイバから円錐状の光束として出射する高次伝播モードの光束の遠視野像を表している。すなわち、クロストークが十分に小さい状態で、図3(A)及び図3(B)に示した低次伝播モードの光束と、図3(C)に示した高次伝播モードの光束とが分離して受光されることが分かる。 FIG. 3C is a diagram showing a far-field image measured by placing the center position of the light receiving element in a direction inclined by 15 ° with respect to the optical axis of the optical fiber. FIG. 3C shows a far-field image of a high-order propagation mode light beam emitted as a conical light beam from the optical fiber. That is, the light beam in the low-order propagation mode shown in FIGS. 3A and 3B and the light beam in the high-order propagation mode shown in FIG. It can be seen that the light is received.
以上の実験の結果、コア径は980μm、クラッドの厚みは10μm、開口比(NA: Numerical Aperture)=0.3のステップインデックス型マルチモード光ファイバを用いてLFM通信を行なう場合、曲げ半径25mmで長さ3.8m分を20回巻かれた程度の光ファイバの曲がりでは、受光素子を光ファイバの光軸から15°程度離して受光素子を設置することで、低次伝播モードの光束と高次伝播モードの光束とを十分に分離して受光できることが確認された。 As a result of the above experiment, when performing LFM communication using a step index type multimode optical fiber with a core diameter of 980 μm, a cladding thickness of 10 μm, and an aperture ratio (NA: Numerical Aperture) = 0.3, the length is 25 mm at the bending radius. If the optical fiber is bent about 20 times of 3.8 m, the light receiving element is placed about 15 ° away from the optical axis of the optical fiber, so that the light beam in the low-order propagation mode and the high-order propagation mode are installed. It was confirmed that the light beam could be received with sufficient separation.
曲げ半径25mmは、上記ステップインデックス型マルチモード光ファイバの曲げ半径としては、設計上における最小の曲げ半径である。これ以下の曲げ半径となる曲げをこの光ファイバに加えると、光ファイバが破断したりするなど、その性能を保証できない限界値とされている。したがって、上記曲げ半径25mmで長さ3.8m分を20回巻かれた程度の光ファイバの曲がりという、この実験条件以上の変形がこの光ファイバに加わることは想定する必要がない。 The bending radius of 25 mm is the minimum bending radius in design as the bending radius of the step index type multimode optical fiber. If a bend with a bending radius smaller than this is applied to the optical fiber, the optical fiber is broken, and the performance cannot be guaranteed. Therefore, it is not necessary to assume that the optical fiber is deformed beyond this experimental condition, that is, the bending of the optical fiber in which the bending radius is 25 mm and the length of 3.8 m is wound 20 times.
図3(A)に示す遠視野像は、光ファイバの光軸上に設置された受光素子によって観測される遠視野像であるので、観測されている光束は、光ファイバの光軸上に設置された発光素子から出射されこの光ファイバの端面に垂直(光ファイバの光軸に対しては平行)に入射された光束がこの光ファイバを伝播して出射した光束の遠視野像である。光ファイバの端面に垂直に光束を入射させると、この端面からの反射光の一部が発光素子に戻る。そのために、発光素子の発光強度が不規則に変動する、いわゆる戻り光雑音を発生させることがある。 Since the far-field image shown in FIG. 3 (A) is a far-field image observed by the light receiving element installed on the optical axis of the optical fiber, the observed light beam is installed on the optical axis of the optical fiber. A light beam emitted from the light emitting element and incident perpendicularly to the end face of the optical fiber (parallel to the optical axis of the optical fiber) is a far-field image of the light beam that has propagated through the optical fiber and emitted. When a light beam is incident perpendicularly to the end face of the optical fiber, part of the reflected light from the end face returns to the light emitting element. For this reason, so-called return light noise in which the light emission intensity of the light emitting element fluctuates irregularly may be generated.
したがって、この戻り光雑音の発生を防ぐために、光ファイバの端面に対して垂直の方向から光束をこの光ファイバに入射させる構成はとられないのが一般的である。この発明の光リンクにおいても、低次伝播モードの光束を光ファイバに入射させる場合も、光ファイバの光軸に対して数度程度傾けて、発光素子からの出射光束を入射させる。したがって、低次伝播モードの光束として入出射角が5°程度、高次伝播モードの光束として入出射角が15°程度の2光束に、それぞれ1チャンネルを割り当てれば光束多重通信が可能であることが示されている。 Therefore, in order to prevent the occurrence of this return optical noise, it is general that a configuration in which a light beam enters the optical fiber from a direction perpendicular to the end face of the optical fiber cannot be taken. Also in the optical link of the present invention, even when a light beam in the low-order propagation mode is incident on the optical fiber, the light beam emitted from the light emitting element is made incident on the optical fiber at an angle of about several degrees. Therefore, light flux multiplex communication is possible by assigning one channel to each of the two light fluxes having a light incident / exit angle of about 5 ° as a light beam in a low-order propagation mode and a light flux in a high-order propagation mode of about 15 °. It has been shown.
すなわち、光ファイバの光軸上、光ファイバの光軸から5°程度はなした位置及び
光ファイバの光軸から15°程度はなした位置にそれぞれ受光素子を配置すれば、上記の曲がり程度が光ファイバに加わっていても、2チャンネルLFM通信が可能であることが示された。
That is, if the light receiving element is disposed on the optical axis of the optical fiber at a position about 5 ° from the optical axis of the optical fiber and at a position about 15 ° from the optical axis of the optical fiber, the above-mentioned bending degree is obtained. It has been shown that 2-channel LFM communication is possible even when optical fibers are added.
通信距離が3.8m程度であれば、上述のステップインデックス型マルチモード光ファイバを用いてLFM通信に当って、実用上この光ファイバに多少の曲げが加わっても、チャンネル間のクロストーク等の問題は生じないことが確かめられた。 If the communication distance is about 3.8 m, the above-mentioned step index type multimode optical fiber will be used for LFM communication, and even if this optical fiber is slightly bent, problems such as crosstalk between channels will occur. It has been confirmed that does not occur.
<第1光結合器の構成例>
図4を参照して、コリメートレンズを以って構成される第1光結合器の例を説明する。この図4は、2チャンネルのLFM通信方式の送信側端末10の概略図である。第1のチャンネルの信号光を出力する第1発光素子11からの出射光は、コリメートレンズ14によって平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入射端16aに入射される。またもう一方の第2チャンネルの信号光を出力する第2発光素子12からの出力光も、コリメートレンズ15によって平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入射端16aに入射される。
<Configuration example of the first optical coupler>
With reference to FIG. 4, an example of a first optical coupler configured with a collimating lens will be described. FIG. 4 is a schematic diagram of the transmitting
この例において、図2における第1光結合器13に相当するのは、コリメートレンズ14及び15である。図4に示した構成によれば、2つのコリメートレンズ(凸レンズ)を2つの発光素子それぞれに対して、光ファイバ16との間に、このコリメートレンズの光軸とこの光ファイバ16の光軸とのなす角度をそれぞれ違えて配置された構造となる。そして、2つの発光素子の出射光束をこの光ファイバ16に平行光束の状態として入射させる構成となっている。
In this example, the
図5を参照して、凹面鏡を以って構成される第1光結合器の例を説明する。この図5は、2チャンネルのLFM通信方式の送信側端末10の概略図である。第1のチャンネルの信号光を出力する第1発光素子11からの出射光は、凹面鏡54によって平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入射端16aに入射される。またもう一方の第2チャンネルの信号光を出力する第2発光素子12からの出力光も、凹面鏡55によって平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入射端16aに入射される。
An example of a first optical coupler configured with a concave mirror will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of the transmitting
この例において、図2における第1光結合器13に相当するのは、凹面鏡54及び55である。図5に示した構成によれば、2つの凹面鏡を2つの発光素子それぞれに対して、光ファイバ16との間に、この凹面鏡で反射され平行光束の状態とされた平行光束の伝播方向とこの光ファイバ16の光軸とのなす角度をそれぞれ違えて配置された構造となる。そして、2つの発光素子の出射光束をこの光ファイバ16に平行光束の状態として入射させる構成となっている。
In this example,
第1光結合器に凸レンズや凹面鏡を用いて、発光素子からの出射光束を平行光束に変換すると、発光素子から光ファイバの入射端までの距離を十分に離しても、光ファイバに入射させる光量は減少しない。すなわち、発光素子から光ファイバの入射端までの距離を十分に離すことができる。その結果、送信側端末10において、複数の発光素子を設置するためのスペースを十分に確保できるので、多くの発光素子を設置することができ、LFM通信の多重度を大きくするために好都合である。
Using a convex lens or concave mirror in the first optical coupler to convert the emitted light beam from the light emitting element into a parallel light beam, the amount of light that enters the optical fiber even if the distance from the light emitting element to the incident end of the optical fiber is sufficiently separated Does not decrease. That is, the distance from the light emitting element to the incident end of the optical fiber can be sufficiently separated. As a result, a sufficient space for installing a plurality of light emitting elements can be secured in the
図6を参照して、単一のコリメートレンズ(凸レンズ)22を以って構成される第1光結合器の例を説明する。この図6は、2チャンネルのLFM通信方式の送信側端末10の概略図である。第1のチャンネルの信号光を出力する第1発光素子及び第2のチャンネルの信号光を出力する第2発光素子とはアレイ状に一体化されてアレイ状発光素子21として構成されている。アレイ状発光素子21から出射される2チャンネル分の出射光は、コリメートレンズ22によって2本の平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入射端16aに入射される。
An example of a first optical coupler configured with a single collimating lens (convex lens) 22 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram of the transmitting
この例において、図2における第1光結合器13に相当するのは、単一のコリメートレンズ(凸レンズ)22である。図6に示した構成によれば、第1光結合器は、アレイ状発光素子21からの2本の出射光束をステップインデックス型マルチモード光ファイバ16に平行光束の状態として、かつ、平行光束の状態とされた2本の出射光束ごとに、この光ファイバ16の光軸に対する入射角度を違えて入射されるよう配置された単一の凸レンズ22が対応している。
In this example, a single collimating lens (convex lens) 22 corresponds to the first
図7を参照して、単一の凹面鏡52を以って構成される第1光結合器の例を説明する。この図7は、2チャンネルのLFM通信方式の送信側端末10の概略図である。第1のチャンネルの信号光を出力する第1発光素子及び第2のチャンネルの信号光を出力する第2発光素子とはアレイ状に一体化されてアレイ状発光素子21として構成されている。アレイ状発光素子21から出射される2チャンネル分の出射光は、凹面鏡52によって2本の平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入射端16aに入射される。
With reference to FIG. 7, an example of a first optical coupler configured with a single
この例において、図2における第1光結合器13に相当するのは、単一の凹面鏡52である。図7に示した構成によれば、第1光結合器は、アレイ状発光素子21からの2本の出射光束をステップインデックス型マルチモード光ファイバ16に平行光束の状態として、かつ、平行光束の状態とされた2本の出射光束ごとに、この光ファイバ16の光軸に対する入射角度を違えて入射されるよう配置された単一の凹面鏡52が対応している。
In this example, a single
第1光結合器に単一の凸レンズや凹面鏡を用いて、発光素子からの出射光束を平行光束に変換しても、上述した複数の凸レンズや凹面鏡を用いた場合同様に、光ファイバに入射させる光量は減少しない。すなわち、発光素子から光ファイバの入射端までの距離を十分に離すことができる。その結果、送信側端末10において、複数の発光素子を設置するためのスペースを十分に確保できるので、多くの発光素子を設置することができ、LFM通信の多重度を大きくするために好都合である。また、単一の凸レンズや凹面鏡を第1光結合器としたこの図6及び図7に示した構成によれば、発光素子として複数の発光素子をアレイ化したアレイ状発光素子を利用する場合に好都合な構成である。
Even if a single convex lens or concave mirror is used for the first optical coupler and the light beam emitted from the light emitting element is converted into a parallel light beam, it is incident on the optical fiber as in the case of using the plurality of convex lenses and concave mirrors described above. The amount of light does not decrease. That is, the distance from the light emitting element to the incident end of the optical fiber can be sufficiently separated. As a result, a sufficient space for installing a plurality of light emitting elements can be secured in the
図6に示す単一のコリメートレンズ(凸レンズ)22や図7に示す単一の凹面鏡52を利用すれば、発光素子あるいは受光素子の数が多い場合にあっても、凸レンズ22や凹面鏡52のサイズを適切に選択し、発光素子あるいは受光素子の幾何学的位置を調整することで、凸レンズ22や凹面鏡52の数を増やさなくても対応できる。
If the single collimating lens (convex lens) 22 shown in FIG. 6 or the single
<第2光結合器の構成例>
図8を参照して、リング状多焦点レンズ37を以って構成される第2光結合器の例を説明する。この図8は、2チャンネルのLFM通信方式の送信側端末の概略図である。第1のチャンネルの信号光を受信する第1受光素子18及び第2のチャンネルの信号光を受信する第2受光素子19を受信側端末20に設定して構成されている。ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16から出射される2チャンネル分の出射光は、リング状多焦点レンズ37によって2本の平行光束が第1受光素子18及び第2受光素子19にそれぞれ集光して入射される。
<Configuration example of the second optical coupler>
With reference to FIG. 8, an example of a second optical coupler configured with a ring-shaped
高次伝播モードで光ファイバ16を伝播して、この光ファイバ16の出射端から出力される光束は、円錐状に広がって伝播する形状を有する。したがって、円錐状に広がって伝播する光束を、受光素子面上に集光するためには、リング形状のレンズが必要である。
A light beam that propagates through the
図8に示すリング状多焦点レンズ37は、リング状多焦点レンズ37の中心部分が貫けた周辺部分がドーナツ形状の外周部レンズ37bと、リング状多焦点レンズ37の中心部分の中心部レンズ37aとが合わさって構成された複合型レンズである。このような複合型レンズであるリング状多焦点レンズ37に、円錐状に広がって伝播する光束が入射すれば、この光束はリング状多焦点レンズ37の外周部レンズ37bによって、集光される。
The ring-shaped
このとき、リング状多焦点レンズ37の中心部レンズ37aには、光のエネルギーは到達しない。円錐状に広がって伝播する光束の伝播軸上においては、光のエネルギーは0であるからである。ここで、円錐状に広がって伝播する光束の伝播軸とは、この光束の内部に含まれ、この光束の伝播ベクトルに平行な向きに連ねた軸を言う。すなわち、円錐状に広がって伝播する光束の電場エネルギーは、この光束の伝播軸を囲むように分布している。
At this time, light energy does not reach the
高次伝播モードで光ファイバ16を伝播して、この光ファイバ16の出射端から出力される光束は、円錐状に広がって伝播する形状を有するので、高次伝播モードの光束はリング状多焦点レンズ37の外周部レンズ37bによって、第2受光素子19に集光される。一方、低次伝播モードで光ファイバ16を伝播して、この光ファイバ16の出射端から出力される光束は、その電場エネルギーの全てがリング状多焦点レンズ37の中心部レンズ37aに達する。したがって、低次伝播モードの光束は、リング状多焦点レンズ37の中心部レンズ37aによって、第1受光素子18に集光される。
Since the light beam that propagates through the
光ファイバ16を伝播する伝播モードの異なる光束が3つ以上である場合にも同様に、伝播モードが高次数であればあるほど円錐状に広がって伝播する光束の頂角が大きくなる。したがって、伝播モードの異なる光束が3つ以上である場合には、それぞれの頂角の大きさに対応するリング状レンズを同心円上に重ねて構成すれば良い。
Similarly, when there are three or more light fluxes having different propagation modes propagating through the
リング状多焦点レンズ37の中心部レンズ37aと外周部レンズ37bとはその光軸を違えて設定する必要がある。これは、低次伝播モードの光束と高次伝播モードの光束とを、それぞれ第1受光素子及び第2受光素子によってそれぞれ別々に受光できる構成とするためである。リング状多焦点レンズ37の中心部レンズ37aと外周部レンズ37bとの光軸が同一であれば、低次伝播モードの光束と高次伝播モードの光束とを、それぞれ第1受光素子と第2受光素子とで受光できる配置とすることができない。伝播モードの異なる光束が3つ以上である場合にも同様に、同心円上に重ねて構成するリング状レンズの光軸も違えて設定する必要がある。
The
この発明において利用される、リング状多焦点レンズ37の特徴は、眼鏡等に利用される多焦点レンズのように、焦点距離の異なるレンズを同一の光軸上に重ねた状態に形成されたレンズではなく、リング状レンズのそれぞれの光軸の向きを違えて形成されている点にある。この光軸の向きを連続的に変えてリング状レンズを形成することもできるが、この発明においては、チャンネル間のクロストークを小さくするためにチャンネル数に相当する数だけに限定してこの光軸の向きを設定するのが好ましい。
The feature of the ring-shaped
この例において、図2における第2光結合器17に相当するのは、リング状多焦点レンズ37である。図8に示した構成によれば、第2光結合器は、光ファイバ16と第1受光素子18及び第2受光素子19との間に設置された、複数の直径が異なるリング状のレンズを同心円状に並べて構成されたリング状多焦点レンズである。光ファイバ16から、頂角を違えて出射する円錐状に広がった複数の光束を、それぞれの頂角ごとに別々の受光素子に集光して入射するように配置されている。
In this example, the ring-shaped
図9を参照して、複合型凹面鏡57を以って構成される第2光結合器の例を説明する。この図9は、2チャンネルのLFM通信方式の送信側端末の概略図である。第1のチャンネルの信号光を受信する第1受光素子18及び第2のチャンネルの信号光を受信する第2受光素子19を受信側端末20に設定して構成されている。ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16から出射される2チャンネル分の出射光は、複合型凹面鏡57によって反射されて、2本の平行光束が第1受光素子18及び第2受光素子19にそれぞれ集光して入射される。
複合型凹面鏡57は、凹面の曲率と反射方向とがそれぞれ異なる、第1反射部57a及び第2反射部57bの二種類の凹面鏡から構成される。
With reference to FIG. 9, an example of a second optical coupler configured with a composite
The composite
高次伝播モードで光ファイバ16を伝播して、この光ファイバ16の出射端から出力される光束は、円錐状に広がって伝播する形状を有するので、高次伝播モードの光束は複合型凹面鏡57の第2反射部57bによって、第2受光素子19に集光される。一方、低次伝播モードで光ファイバ16を伝播して、この光ファイバ16の出射端から出力される光束は、複合型凹面鏡57の第1反射部57aによって、第1受光素子18に集光される。
Since the light beam that propagates through the
この発明において利用される、複合型凹面鏡57の凹面の曲率(焦点距離)と反射方向とが連続的に変わるように形成することもできるが、上述の、リング状多焦点レンズ37場合同様に、チャンネル間のクロストークを小さくするためにチャンネル数に相当する数だけに限定して複合される凹面鏡を設定するのが好ましい。
Although the curvature (focal length) of the concave surface of the composite
この例において、図2における第2光結合器17に相当するのは、複合型凹面鏡57である。図9に示した構成によれば、第2光結合器は、複数の焦点距離と反射方向とが異なる複数の凹面鏡をつなぎ合わせた複合型凹面鏡57であって、光ファイバ16から、頂角を違えて出射する円錐状に広がった複数の光束をそれぞれの頂角ごとに反射させて別々の受光素子に集光して入射するように配置されている。
In this example, the composite
図10を参照して、多焦点素子58を以って構成される第2光結合器の例を説明する。この図10は、2チャンネルのLFM通信方式の送信側端末の概略図である。第1のチャンネルの信号光を受信する第1受光素子18及び第2のチャンネルの信号光を受信する第2受光素子19を受信側端末20に設定して構成されている。ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16から出射される2チャンネル分の出射光は、多焦点素子58によって反射または屈折されて、2本の平行光束が第1受光素子18及び第2受光素子19にそれぞれ集光して入射される。
An example of the second optical coupler configured with the
多焦点素子58は、凹面鏡で構成される反射部58b及び凸レンズで構成される屈折部58aから構成される。
The
高次伝播モードで光ファイバ16を伝播して、この光ファイバ16の出射端から出力される光束は、円錐状に広がって伝播する形状を有するので、高次伝播モードの光束は多焦点素子58の反射部58bによって、第2受光素子19に集光される。一方、低次伝播モードで光ファイバ16を伝播して、この光ファイバ16の出射端から出力される光束は、多焦点素子58の屈折部57aよって、第1受光素子18に集光される。
Since the light beam that propagates through the
この例において、図2における第2光結合器17に相当するのは、多焦点素子58である。図10に示した構成によれば、第2光結合器は、凸レンズと凹面鏡とを複合させた複合型凹面鏡であって、光ファイバ16から、頂角を違えて出射する円錐状に広がった複数の光束をそれぞれの頂角ごとに反射及び屈折させて別々の受光素子に集光して入射するように配置されている。
In this example, the
図8から図10を参照して、数々の光学系を第2光結合器として説明したが、もちろんこれらは、第1光結合器としても利用できることは明らかである。これらを第1光結合機として利用する場合には、第1及び第2受光素子(18及び19)を第1及び第2発光素子(11及び12)に入れ替えればよい。 A number of optical systems have been described as the second optical coupler with reference to FIGS. 8 to 10, but it is obvious that these can also be used as the first optical coupler. When these are used as the first optical coupler, the first and second light receiving elements (18 and 19) may be replaced with the first and second light emitting elements (11 and 12).
以上説明した図4から図10を参照して説明した送信側端末及び受信側端末の構成例は、原則としとして2チャンネルのLFM通信を前提としたが、3チャンネル以上の多チャンネルのLFM通信においても、同様に実現できることは明らかである。 The configuration examples of the transmitting side terminal and the receiving side terminal described with reference to FIGS. 4 to 10 described above are based on two-channel LFM communication in principle, but in multi-channel LFM communication of three or more channels. However, it is obvious that the same can be realized.
多焦点素子58を用いる場合には、反射部と屈折部を交互にリング状に形成することができ、隣接する光束(隣接する伝播モードの光束)の方向を大きく変えることができるので、クロストークを小さくするために好都合である。
When the
図5や図9に示す複数の凹面鏡を使った光結合器が、特許文献5に開示されている。また、図10に示す凸レンズと凹面鏡とを複合化した光結合器が特許文献4に開示されている。しかしこれらの発明は、光ファイバへの入射光や光ファイバからの出射光が、この光ファイバを伝播する伝播モードに対応する設計とはなっていない点が、この発明と異なる。
An optical coupler using a plurality of concave mirrors shown in FIGS. 5 and 9 is disclosed in
<LFM通信方法>
上述のLFM通信用光リンクを実現させるためのLFM通信方法として、以下に述べる方法をとることができる。すなわち、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを用いてLFM通信を行なう方法において、以下のステップを含んで構成されるLFM通信方法である。
(1)複数チャンネルの光搬送波である複数の光束を、それぞれ別々の複数の発光素子から出力する発光ステップ
(2)上述の出力された複数の光束を合波して、ステップインデックス型マルチモード光ファイバに入力する入力ステップ
(3)合波されて入力された複数の光束をそれぞれ別々の伝播モードでステップインデックス型マルチモード光ファイバを導波させる導波ステップ
(4)この光ファイバから出射する複数の光束を伝播モードごとに分波する分波ステップ
(5)分波された複数の光束をそれぞれ別々の複数の受光素子で受光する受光ステップ。
<LFM communication method>
As an LFM communication method for realizing the above-described optical link for LFM communication, the following method can be adopted. That is, in the method of performing LFM communication using a step index type multimode optical fiber, the LFM communication method includes the following steps.
(1) A light emitting step for outputting a plurality of light beams, which are optical carriers of a plurality of channels, from a plurality of separate light emitting elements, respectively (2) Step index type multimode light by combining the plurality of light beams output as described above Input step to input to fiber (3) Waveguide step to guide a plurality of light beams that have been combined and input in different propagation modes through step index type multimode optical fiber (4) Multiple to output from this optical fiber (5) A light receiving step of receiving a plurality of demultiplexed light beams by a plurality of separate light receiving elements.
発光ステップは、既に説明したように、例えばLD等を発光素子として利用することで実現できる。入力ステップは、図4から図7を参照して説明した構成の第1光結合器を利用すれば実現できる。導波ステップは、例えば、PMMAをコア材料として用いて形成されたステップインデックス型マルチモード光ファイバを利用することで実現できる。分波ステップは、図8から図10を参照して説明した構成の第2光結合器を利用すれば実現できる。受光ステップは、既に説明したように、例えばフォトダイオードを受光素子として利用することで実現できる。 As described above, the light emission step can be realized by using, for example, an LD as a light emitting element. The input step can be realized by using the first optical coupler having the configuration described with reference to FIGS. The waveguide step can be realized, for example, by using a step index type multimode optical fiber formed using PMMA as a core material. The demultiplexing step can be realized by using the second optical coupler having the configuration described with reference to FIGS. As already described, the light receiving step can be realized by using, for example, a photodiode as a light receiving element.
<双方向光通信用光リンクの構成>
図11を参照して、この発明の双方向光通信用光リンクの構成について説明する。図11は双方向光通信用光リンクの構成概念図である。送信用と受信用とに対してそれぞれ1種類の光束を宛がって、合計2種類の光束を利用した双方向光通信であるので、送信及び受信についてそれぞれ1チャンネルの双方向光通信を実現する。
<Configuration of optical link for bidirectional optical communication>
The configuration of the optical link for bidirectional optical communication according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a conceptual diagram of the configuration of an optical link for bidirectional optical communication. Two-way optical communication that uses one type of light flux for each of transmission and reception, and uses a total of two types of light flux, realizing bi-directional optical communication for each channel for transmission and reception To do.
この双方向光通信用光リンクは、発光素子と、受光素子と、双方向光結合器とを具える一組の送受信端末を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを介して接続して構成される。 This optical link for bidirectional optical communication is configured by connecting a pair of transmission / reception terminals including a light emitting element, a light receiving element, and a bidirectional optical coupler via a step index type multimode optical fiber. .
以後の説明の便宜のために一組の送受信端末の一方を送受信端末甲、他方を送受信端末乙と表記して区別することもある。また、送受信端末甲及び送受信端末乙を構成する要素についても甲及び乙を付して区別することもある。 For convenience of the following description, one set of transmission / reception terminals may be distinguished by indicating one transmission / reception terminal A and the other as transmission / reception terminal B. In addition, elements constituting the transmission / reception terminal A and the transmission / reception terminal B may be distinguished by adding the A and B.
送受信端末甲30は、発光素子甲110、受光素子甲180及び双方向光結合器甲23を具えている。送受信端末乙40は、発光素子乙120、受光素子乙190及び双方向光結合器乙27を具えている。送受信端末甲30と送受信端末乙40とを結ぶ通信線路は、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16を以って構成される。
The transmitting / receiving
双方向光結合器甲23及び双方向光結合器乙27は、これらのLDからの出射光を平行光束にして、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の光軸に対してそれぞれ異なる角度で入射させるとともに、光ファイバ16を伝播して出射された光束をそれぞれ受光素子甲180及び受光素子乙190に集光して入射させる。
The bi-directional
双方向光結合器甲23及び双方向光結合器乙27は、後述するようにリング型多焦点レンズ等の光学部品を利用して構成することができる。発光素子甲110及び発光素子乙120は、例えばLDを利用することができる。また、受光素子甲180及び受光素子乙190は、例えばフォトダイオードを利用することができる。
The bidirectional
この発明の双方向光通信用光リンクでは、送受信端末甲30から送受信端末乙40に向けての送信光束の光ファイバ16中を伝播する伝播モードと、送受信端末乙40から送受信端末甲30に向けての送信光束の光ファイバ16中を伝播する伝播モードとを別々の伝播モードに設定する。例えば、送受信端末甲30から送受信端末乙40に向けての送信光束の伝播モードを低次伝播モードに設定し、送受信端末乙40から送受信端末甲30に向けての送信光束の伝播モードを高次伝播モードに設定する。以下の説明においては、このように設定した場合を想定して説明するが、伝播モードをこれとは逆に設定してもよいことは明らかである。
In the optical link for bidirectional optical communication according to the present invention, the propagation mode in which the transmission light flux propagates through the
上述した双方向光通信は、送信及び受信それぞれ1チャンネルの双方向光通信を対象として説明したが、発光素子と受光素子の組を増やし、光ファイバ16中を伝播する伝播モードを増やせば、2チャンネル以上の双方向多重通信が可能となることは明らかである。
The bi-directional optical communication described above has been described for bi-directional optical communication of 1 channel each for transmission and reception, but if the number of pairs of light emitting elements and light receiving elements is increased and the propagation mode propagating in the
また、図11を参照して説明したこの発明の双方向光通信用光リンクの構成は、USB (Universal Serial Bus)のように、上流側と下流側とを区別する構成とされたシステムにおいて利用するのに適している。 The configuration of the optical link for bidirectional optical communication of the present invention described with reference to FIG. 11 is used in a system configured to distinguish the upstream side from the downstream side, such as USB (Universal Serial Bus). Suitable for doing.
<双方向光結合器の構成例>
図12を参照して、リング状多焦点レンズ33及び37を以って構成される双方向光結合器の例を説明する。この図12は、リング状多焦点レンズ33及び37を利用して構成される双方向光結合器23及び27を具えた双方向光通信用光リンクの概略図である。リング状多焦点レンズ33の中心部レンズ33aと外周部レンズ33bとはその光軸を違えて設定する必要がある。同様に、リング状多焦点レンズ37の中心部レンズ37aと外周部レンズ37bとはその光軸を違えて設定する必要がある。このように光軸を違えて設定することによって、発光素子と受光素子とを空間的に分離して設置することができる。
<Configuration example of bidirectional optical coupler>
With reference to FIG. 12, an example of a bidirectional optical coupler constituted by ring-shaped
図12を参照しての説明においては、説明の便宜上、送受信端末甲30から送受信端末乙40に向けての送信光束の伝播モードを低次伝播モードに設定し、送受信端末乙40から送受信端末甲30に向けての送信光束の伝播モードを高次伝播モードに設定する。
In the description with reference to FIG. 12, for convenience of explanation, the propagation mode of the transmitted light beam from the transmission /
発光素子甲110からの出射光束は、リング状多焦点レンズ33の中心部レンズ33aによって平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入出力端16aに入射される。光ファイバ16に入射した発光素子甲110からの出射光束は、光ファイバ16中を低次伝播モードで伝播し、光ファイバ16の入出力端16bから出力され、リング状多焦点レンズ37の中心部レンズ37aに入射して、受光素子乙190に集光されて受信される。
A light beam emitted from the light emitting
一方、発光素子乙120からの出射光束は、リング状多焦点レンズ37の外周部レンズ37bによって平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入出力端16bに入射される。光ファイバ16に入射した発光素子乙120からの出射光束は、光ファイバ16中を高次伝播モードで伝播し、光ファイバ16の入出力端16aから出力され、リング状多焦点レンズ33の外周部レンズ33bに入射して、受光素子甲180に集光されて受信される。
On the other hand, the light beam emitted from the light emitting
この例において、図11における双方向光結合器23及び27に相当するのは、それぞれ、リング状多焦点レンズ33及び37である。図12に示した構成によれば、双方向光結合器23及び27が以下の通りの役割を果たす機能を有している。
In this example, the ring-shaped
すなわち、リング状多焦点レンズ33の中心部レンズ33aは、発光素子甲110からの出射光束を平行光束とし、光ファイバ16にこの光ファイバ16を低次伝播モードで伝播するように入出力端16aに入射させる。また、リング状多焦点レンズ33の周辺部レンズ33bは、光ファイバ16からの出射光束を受光素子甲180に集光させて入射させる。
That is, the
一方リング状多焦点レンズ37の周辺部レンズ37bは、発光素子乙120からの出射光束を平行光束とし、光ファイバ16にこの光ファイバ16を高次伝播モードで伝播するように入出力端16bに入射させる。また、リング状多焦点レンズ37の中心部レンズ37aは、光ファイバ16からの出射光束を受光素子乙190に集光させて入射させる。
On the other hand, the
図13を参照して、複合型凹面鏡53及び57を以って構成される双方向光結合器の例を説明する。この図13は、複合型凹面鏡53及び57を利用して構成される双方向光結合器を具えた双方向光通信用光リンクの概略図である。複合型凹面鏡53の第1反射部53aと第2反射部53bとはその光軸を違えて設定する必要がある。同様に、複合型凹面鏡57の第1反射部57aと第2反射部57bとはその光軸を違えて設定する必要がある。このように光軸を違えて設定することによって、発光素子と受光素子とを空間的に分離して設置することができる。
With reference to FIG. 13, an example of a bidirectional optical coupler configured with composite concave mirrors 53 and 57 will be described. FIG. 13 is a schematic diagram of an optical link for bidirectional optical communication including a bidirectional optical coupler configured using composite concave mirrors 53 and 57. The first reflecting
図13を参照しての説明においては、説明の便宜上、送受信端末甲30から送受信端末乙40に向けての送信光束の伝播モードを低次伝播モードに設定し、送受信端末乙40から送受信端末甲30に向けての送信光束の伝播モードを高次伝播モードに設定する。
In the description with reference to FIG. 13, for convenience of explanation, the propagation mode of the transmission light flux from the transmission /
発光素子甲110からの出射光束は、複合型凹面鏡53の第1反射部53aによって平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入出力端16aに入射される。光ファイバ16に入射した発光素子甲110からの出射光束は、光ファイバ16中を低次伝播モードで伝播し、光ファイバ16の入出力端16bから出力され、複合型凹面鏡57の第1反射部57aに入射して、受光素子乙190に集光されて受信される。
The emitted light beam from the light emitting
一方、発光素子乙120からの出射光束は、複合型凹面鏡57の第2反射部57bによって平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入出力端16bに入射される。光ファイバ16に入射した発光素子乙120からの出射光束は、光ファイバ16中を高次伝播モードで伝播し、光ファイバ16の入出力端16aから出力され、複合型凹面鏡53の第2反射部53bに入射して、受光素子甲180に集光されて受信される。
On the other hand, the light beam emitted from the light emitting
この例において、図11における双方向光結合器23及び27に相当するのは、それぞれ、複合型凹面鏡53及び57である。図13に示した構成によれば、双方向光結合器23及び27が以下の通りの役割を果たす機能を有している。
In this example, the composite concave mirrors 53 and 57 correspond to the bidirectional
すなわち、複合型凹面鏡53の第1反射部53aは、発光素子甲110からの出射光束を平行光束とし、光ファイバ16にこの光ファイバ16を低次伝播モードで伝播するように入出力端16aに入射させる。また、複合型凹面鏡53の第2反射部53bは、光ファイバ16からの出射光束を受光素子甲180に集光させて入射させる。
That is, the first reflecting
一方複合型凹面鏡57の周辺部レンズ57bは、発光素子乙120からの出射光束を平行光束とし、光ファイバ16にこの光ファイバ16を高次伝播モードで伝播するように入出力端16bに入射させる。また、複合型凹面鏡57の中心部57aは、光ファイバ16からの出射光束を受光素子乙190に集光させて入射させる。
On the other hand, the
図14を参照して、多焦点素子58及び59を以って構成される双方向光結合器の例を説明する。この図14は、多焦点素子58及び59を利用して構成される双方向光結合器30及び40を具えた双方向光通信用光リンクの概略図である。多焦点素子59の反射部59bと屈折部59aとはその光軸を違えて設定する必要がある。同様に、多焦点素子58の反射部58bと屈折部58aとはその光軸を違えて設定する必要がある。このように光軸を違えて設定することによって、発光素子と受光素子とを空間的に分離して設置することができる。
Referring to FIG. 14, an example of a bidirectional optical coupler configured with
図14を参照しての説明においては、説明の便宜上、送受信端末甲30から送受信端末乙40に向けての送信光束の伝播モードを高次伝播モードに設定し、送受信端末乙40から送受信端末甲30に向けての送信光束の伝播モードを低次伝播モードに設定する。
In the description with reference to FIG. 14, for convenience of explanation, the propagation mode of the transmission light flux from the transmission /
発光素子甲110からの出射光束は、多焦点素子59の反射部59bによって平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入出力端16aに入射される。光ファイバ16に入射した発光素子甲110からの出射光束は、光ファイバ16中を高次伝播モードで伝播し、光ファイバ16の入出力端16bから出力され、多焦点素子58の反射部58bに入射して、受光素子乙190に集光されて受信される。
The emitted light beam from the light emitting
一方、発光素子乙120からの出射光束は、多焦点素子58の屈折部58aによって平行光束となって、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ16の入出力端16bに入射される。光ファイバ16に入射した発光素子乙120からの出射光束は、光ファイバ16中を低次伝播モードで伝播し、光ファイバ16の入出力端16aから出力され、多焦点素子59の屈折部59bに入射して、受光素子甲180に集光されて受信される。
On the other hand, the light beam emitted from the light emitting
この例において、図11における双方向光結合器23及び27に相当するのは、それぞれ、多焦点素子59及び58である。図14に示した構成によれば、双方向光結合器23及び27が以下の通りの役割を果たす機能を有している。
In this example, the
すなわち、多焦点素子59の反射部59bは、発光素子甲110からの出射光束を平行光束とし、光ファイバ16にこの光ファイバ16を高次伝播モードで伝播するように入出力端16aに入射させる。また、多焦点素子59の透過部59aは、光ファイバ16からの出射光束を受光素子甲180に集光させて入射させる。
That is, the reflecting
一方、多焦点素子58の透過部58aは、発光素子乙120からの出射光束を平行光束とし、光ファイバ16にこの光ファイバ16を低次伝播モードで伝播するように入出力端16bに入射させる。また、多焦点素子58の反射部58bは、光ファイバ16からの出射光束を受光素子乙190に集光させて入射させる。
On the other hand, the
<双方向光通信方法>
上述の双方向光通信用光リンクを用いる双方向光通信方法として、以下に述べる方法をとることができる。すなわち、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを用いて双方向光通信を行なう方法において、以下のステップを含んで構成される双方向光通信方法である。
<Bidirectional optical communication method>
As a bidirectional optical communication method using the above-described optical link for bidirectional optical communication, the following method can be adopted. That is, in a method for performing bidirectional optical communication using a step index type multimode optical fiber, the bidirectional optical communication method includes the following steps.
送受信端末甲から送受信端末乙に向けての送信を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを第1の伝播モードで伝播する光束を用いて行なうステップと、送受信端末乙から送受信端末甲に向けての送信を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを第2の伝播モードで伝播する光束を用いて行なうステップとを含む双方向光通信方法である。この双方向光通信方法において第1の伝播モードと第2の伝播モードとは異なる伝播モードに設定する。 Transmitting from the transmitter / receiver terminal A to the transmitter / receiver terminal B using a step index type multimode optical fiber using a light beam propagating in the first propagation mode, and transmitting from the transmitter / receiver terminal B to the transmitter / receiver terminal A Performing a step index type multimode optical fiber using a light beam propagating in a second propagation mode. In this bidirectional optical communication method, the first propagation mode and the second propagation mode are set to different propagation modes.
送受信端末甲から送受信端末乙に向けての送信を行なうステップは、以下のステップを具えて構成すれば良い。
(1)送受信端末甲において、送受信端末甲から送受信端末乙に向けての送信チャンネルの光搬送波である光束を、送受信端末甲に具えられた発光素子甲から出力する発光ステップ
(2)上述の出力された光束を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバに入力する入力ステップ
(3)上述の光束を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを導波させる導波ステップ
(4)送受信端末乙において、この光ファイバから出射する光束と送受信端末乙から送受信端末甲に向けた送信チャンネルの光搬送波である光束とを、分離する分波ステップ
(5)この光ファイバから出射する送受信端末甲から送受信端末乙に向けての送信チャンネルの光搬送波である光束を送受信端末乙に具えられた受光素子乙で受光する受光ステップ。
The step of transmitting from the transmitting / receiving terminal A to the transmitting / receiving terminal B may be configured to include the following steps.
(1) In the transmitting / receiving terminal A, a light emission step of outputting a light beam, which is an optical carrier wave of a transmission channel from the transmitting / receiving terminal A to the transmitting / receiving terminal B, from the light emitting element A provided in the transmitting / receiving terminal A (2) Output described above Input step of inputting the light flux into the step index type multimode optical fiber (3) Waveguide step for guiding the above light flux through the step index type multimode optical fiber (4) Demultiplexing step to separate the luminous flux emitted from the transmission terminal and the optical carrier wave of the transmission channel from the transmission / reception terminal end to the transmission / reception terminal end (5) A light receiving step of receiving a light beam, which is an optical carrier wave of the transmission channel, by a light receiving element provided in the transmitting and receiving terminal.
また、送受信端末乙から送受信端末甲に向けての送信を行なうステップは、以下のステップを具えて構成すれば良い。
(1)送受信端末乙において、送受信端末乙から送受信端末甲に向けての送信チャンネルの光搬送波である光束を、送受信端末乙に具えられた発光素子乙から出力する発光ステップ
(2)上述の出力された光束を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバに入力する入力ステップ
(3)上述の光束を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを導波させる導波ステップ
(4)送受信端末甲において、この光ファイバから出射する光束と送受信端末甲から送受信端末乙に向けた送信チャンネルの光搬送波である光束とを、分離する分波ステップ
(5)この光ファイバから出射する送受信端末乙から送受信端末甲に向けての送信チャンネルの光搬送波である光束を送受信端末甲に具えられた受光素子甲で受光する受光ステップ。
Further, the step of performing transmission from the transmission / reception terminal B to the transmission / reception terminal A may include the following steps.
(1) In the transmitting / receiving terminal B, a light emission step in which a light beam, which is an optical carrier wave of a transmission channel from the transmitting / receiving terminal B to the transmitting / receiving terminal A, is output from the light emitting element B provided in the transmitting / receiving terminal B. (2) Output described above Input step for inputting the processed light beam into the step index type multimode optical fiber (3) Waveguide step for guiding the above light beam through the step index type multimode optical fiber (4) Demultiplexing step to separate the luminous flux emitted from the optical fiber and the optical carrier wave of the transmission channel from the transmission / reception terminal A to the transmission / reception terminal B (5) From the transmission / reception terminal B emitted from this optical fiber toward the transmission / reception terminal A A light receiving step of receiving a light beam, which is an optical carrier wave of the transmission channel, by a light receiving element A provided in a transmitting / receiving terminal A.
発光ステップは、既に説明したように、例えばLD等を発光素子として利用することで実現できる。入力ステップ及び分波ステップは、図12から図14を参照して説明した構成の双方向光結合器を利用すれば実現できる。導波ステップは、例えば、PMMAをコア材料として用いて形成されたステップインデックス型マルチモード光ファイバを利用することで実現できる。受光ステップは、既に説明したように、例えばフォトダイオードを受光素子として利用することで実現できる。 As described above, the light emission step can be realized by using, for example, an LD as a light emitting element. The input step and the demultiplexing step can be realized by using the bidirectional optical coupler having the configuration described with reference to FIGS. The waveguide step can be realized, for example, by using a step index type multimode optical fiber formed using PMMA as a core material. As already described, the light receiving step can be realized by using, for example, a photodiode as a light receiving element.
<モード変換器の構成例>
図11から図14を参照して説明した、この発明の双方向光通信用光リンクを構成する送受信端末は、発光素子と受光素子との配置に関して、同一の構成となっていない。双方向光通信用光リンクを、発光素子と受光素子との配置に関して同一の構成とすることができれば、送受信端末を一種類製造すればよく、産業上利用する上で利便性が高い。特に送受信端末を3つ以上用いて構築されるスター構成の光リンクを実現する場合等において好都合となる。
<Configuration example of mode converter>
The transmitting / receiving terminals constituting the optical link for bidirectional optical communication according to the present invention described with reference to FIGS. 11 to 14 do not have the same configuration with respect to the arrangement of the light emitting elements and the light receiving elements. If the optical link for bidirectional optical communication can have the same configuration with respect to the arrangement of the light emitting element and the light receiving element, one type of transmitting / receiving terminal may be manufactured, which is highly convenient for industrial use. In particular, this is advantageous when, for example, realizing a star configuration optical link constructed by using three or more transmission / reception terminals.
具体的には、Ethernet(登録商標)やIEEE1394のように送受信端末が対等である設計となっているシステムにおいて、発光素子と受光素子との配置に関して同一の構成とされた送受信端末を具えて構成することが適している。 Specifically, in a system in which the transmission / reception terminals are designed to be equal, such as Ethernet (registered trademark) and IEEE1394, the transmission / reception terminal having the same configuration with respect to the arrangement of the light emitting element and the light receiving element is provided. It is suitable to do.
そこで、この双方向通信を行なうにあたり、構成が同一である通信端末を用いて送受信が可能である光リンクを実現するための、モード変換器について図15から図18を参照して説明する。 Therefore, a mode converter for realizing an optical link capable of transmission / reception using communication terminals having the same configuration in performing bidirectional communication will be described with reference to FIGS. 15 to 18. FIG.
図15を参照して、低次伝播モードの光束を高次伝播モードの光束に変換する場合の、モード変換器60の構成を説明する。モード変換器60は、リング状多焦点レンズ41、モード変換レンズ42を具えて構成される。モード変換レンズ42は、図16に示すように、第1部分レンズ43と第2部分レンズ44とが複合されて構成される複合レンズである。図15において、モード変換レンズ42は、第1部分レンズ43がlで示す部分に来るように、また第2部分レンズ44が位置hで示す部分に来るように配置する。
Referring to FIG. 15, the configuration of
図17(A)〜(D)に、モード変換レンズ42を構成する第1部分レンズ43と第2部分レンズ44として利用できるレンズ形状を示す。各図において、左側の図はレンズの光軸を含みこの光軸に平行な平面で切断した断面形状を示す図である。また、右側の図はレンズの中心部を通り光軸に対して垂直な平面で切断した断面形状を示す図である。
17A to 17D show lens shapes that can be used as the first
図15の左側から低次伝播モードの光束Lがリング状多焦点レンズ41の中心部レンズ41aに入射すると、中心部レンズ41aで平行光束の状態とされてモード変換レンズ42の第2部分レンズ44に、光ファイバ16の光軸に対して小さい入射角度で入射する方向で入射する。第2部分レンズ44には、一例として図17(B)に示すレンズを利用することができる。この図17(B)に示すレンズを、その光軸を光ファイバ16の光軸に対して傾けて配置することで、第2部分レンズの役割を実現させることができる。
When the light beam L in the low-order propagation mode is incident on the
第2部分レンズ44は、リング状多焦点レンズ41の中心部レンズ41aからの出射光束を平行光束に変えるとともに、光ファイバ16の光軸に対して大きな角度でこの光ファイバ16に入射させる。このとき、光ファイバ16に入射させる光束Lを細い光束にして、モード変換レンズ42の第2部分レンズ44に入射させる。
The second
また、光ファイバ16に入射させる光束Lが平行光束ではなく、円錐形状の光束である場合に対応するためには、モード変換レンズ42の第2部分レンズ44としては、図17(A)に示すレンズあるいは図17(C)に示すレンズを用いる。更にモード変換レンズ42の第2部分レンズ44の変わりに、この第2部分レンズ44が設置されるモード変換レンズ42の位置を空洞にして、レンズの代わりに凹面鏡を用いて同様の機能を実現することも可能である。
In order to cope with the case where the light beam L incident on the
以上説明したように、図15に示すモード変換器60に左側から低次伝播モードで伝播してきた光束Lを、リング状多焦点レンズ41の中心部レンズ41a及びモード変換レンズ42の第2部分レンズ44によって、高次伝播モードで光ファイバ16を伝播するモードに変換することができる。
As described above, the light beam L propagating from the left side to the
一方、図15の右側から光ファイバ16を低次伝播モードで伝播してきた光束は、光ファイバ16から出射すると、モード変換レンズ42の第1部分レンズ43によって、円錐状に広がって伝播する光束Hに伝播モードが変換される。モード変換レンズ42の第1部分レンズ43として利用できるレンズは、例えば、図17(A)に示すレンズ及び図17(C)に示すレンズである。
円錐状の光束として変換された光束Hは、リング状多焦点レンズ41の周辺部レンズ41bによって、このモード変換器60の左側Mで示す位置(領域)に集光されて、高次伝播モードの光束として、このモード変換器60から出力される。
On the other hand, the light beam propagating through the
The light beam H converted as a conical light beam is condensed by the
モード変換器60を伝送路である光ファイバ16の中間に置くならば、このMで示す位置に光ファイバ16の入出射端を設置すれば良い。すなわち、図15に示すモード変換器60を挟んで右側にはこの図に示すとおりの光ファイバ16を配置し、このMで示す位置にも光ファイバ16と同様の別のステップインデックス型マルチモード光ファイバの入出射端を配置すれば良い。このように配置することで、通信線路の中間において、モード変換を実行することができる。
If the
また、モード変換器60を伝送路である光ファイバ16の出射端に置くならば、このMで示す位置より右側、すなわち、リング状多焦点レンズ41よりに双方向光結合器を配置すれば良い。すなわち、双方向光結合器を、低次の伝播モード光束を高次の伝播モード光束に変換する複合レンズであるモード変換レンズ42を具えて構成すればよい。
If the
このように配置することで、モード変換を実行した上で、光束H及び光束Lを、双方向光結合器によってそれぞれ発光素子と受光素子、またはそれぞれ受光素子と発光素子に結合することができる。 With this arrangement, the light beam H and the light beam L can be coupled to the light emitting element and the light receiving element, or the light receiving element and the light emitting element, respectively, by the bidirectional optical coupler after performing the mode conversion.
以上説明したように、モード変換器60は、このモード変換器60の左右の両側から低次伝播モードで入射してくる光束の伝播モードを、高次伝播モードの光束に変換する機能を有する。したがって、図15を参照して説明したモード変換器60を、双方向光通信用光リンクの伝送線路の途中に配置すれば、送受信端末の構造を同一にすることが可能となる。
As described above, the
すなわち、双方向光通信用光リンクを構成する全ての送受信端末の構造を、送信信号は低次伝播モード光束として送信し、高次伝播モードの光束を受信信号として受信することができるように、送信信号を出力する発光素子と受信信号を受光する受光素子とを配置した構成とすればよいことになる。 That is, the structure of all the transmitting and receiving terminals constituting the optical link for bidirectional optical communication, so that the transmission signal can be transmitted as a low-order propagation mode light beam and the high-order propagation mode light beam can be received as a reception signal. A configuration in which a light-emitting element that outputs a transmission signal and a light-receiving element that receives a reception signal are arranged.
また、以上説明したモード変換器60は、伝送線路である光ファイバ16の両端に配置してもよいし、光ファイバ16の中間部分に配置してもよいことは、明らかである。すなわち、双方向光通信用光リンクを構成する際には、1組の送受信端末ごとに、このモード変換器60一つを、この1組の送受信端末どうしを結ぶ伝送路である光ファイバ16の両端あるいは中間部に配置すれば良い。
Further, it is obvious that the
次に、同じく図15を参照して、高次伝播モードの光束を低次伝播モードの光束に変換する場合の、モード変換器60の構成を説明する。この場合もモード変換器60は、リング状多焦点レンズ41、モード変換レンズ42を具えて構成される。また、モード変換レンズ42は、図16に示すように、第1部分レンズ43と第2部分レンズ44とが複合されて構成される複合レンズである。ただし、第1部分レンズ43と第2部分レンズ44として利用できるレンズ形状が、上述した低次伝播モードの光束を高次伝播モードの光束に変換する場合のモード変換器と異なる。また図15において、光線の進む向きを示す矢印の向きが逆向きに採られているものとして、参照する。
Next, the configuration of the
図15の左側から高次伝播モードの光束Hがリング状多焦点レンズ41の周辺部レンズ41bに入射すると、周辺部レンズ41bで平行光束の状態とされてモード変換レンズ42の第2部分レンズ44に、光ファイバ16の光軸に対して大きい入射角度で入射する方向で入射する。第2部分レンズ44には、一例として図17(C)に示すレンズを利用することができる。この図17(C)に示すレンズを、その光軸を光ファイバ16の光軸に対して傾けて配置することで、第2部分レンズ44の役割を実現させることができる。
When the high-order propagation mode light beam H is incident on the
第2部分レンズ44は、リング状多焦点レンズ41の周辺部レンズ41bからの出射光束を平行光束に変えるとともに、光ファイバ16の光軸に対して小さな角度でこの光ファイバ16に入射させる。このとき、光ファイバ16に入射させる光束Hを細い光束にして、モード変換レンズ42の第2部分レンズ44に入射させる。
The second
以上説明したように、図15に示すモード変換器60に左側から高次伝播モードで伝播してきた光束Hを、リング状多焦点レンズ41の周辺部レンズ41b及びモード変換レンズ42の第2部分レンズ44によって、低次伝播モードで光ファイバ16を伝播するモードに変換することができる。
As described above, the light beam H propagating from the left side to the
一方、図15の右側から光ファイバ16を高次伝播モードで伝播してきた光束は、光ファイバ16から出射すると、モード変換レンズ42の第1部分レンズ43によって、円錐状に広がって伝播する光束Lに伝播モードが変換される。モード変換レンズ42の第1部分レンズ43として利用できるレンズは、例えば、図17(D)に示すレンズ(普通の凸レンズ)である。
On the other hand, the light beam that has propagated through the
ほぼ平行の光束として変換された光束Lは、リング状多焦点レンズ41の中心部レンズ41aによって、このモード変換器60の左側Mで示す位置に集光されて、低次伝播モードの光束として、このモード変換器60から出力される。
The light beam L converted as a substantially parallel light beam is condensed by the
以上説明したように、モード変換器60は、このモード変換器60の左右の両側から高次伝播モードで入射してくる光束の伝播モードを、低次伝播モードの光束に変換する機能を有する。
As described above, the
モード変換器60を伝送路である光ファイバ16の出射端に置くならば、このMで示す位置より右側、すなわち、リング状多焦点レンズ41よりに双方向光結合器を配置すれば良い。すなわち、双方向光結合器を、高次の伝播モード光束を低次の伝播モード光束に変換する複合レンズであるモード変換レンズ42を具えて構成すればよい。このように構成すれば、送受信端末の構造を同一にすることが可能となる。
If the
また、図15を参照して説明したモード変換器60を、双方向光通信用光リンクの伝送線路の途中に配置することによっても、送受信端末の構造を同一にすることが可能となる。
Further, by arranging the
すなわち、双方向光通信用光リンクを構成する全ての送受信端末の構造を、送信信号は高次伝播モード光束として送信し、低次伝播モードの光束を受信信号として受信することができるように、送信信号を出力する発光素子と受信信号を受光する受光素子とを配置した構成とすればよいことになる。 That is, the structure of all transmission / reception terminals constituting the optical link for bidirectional optical communication, so that the transmission signal can be transmitted as a high-order propagation mode light beam, and the low-order propagation mode light beam can be received as a reception signal. A configuration in which a light-emitting element that outputs a transmission signal and a light-receiving element that receives a reception signal are arranged.
また、先に説明した低次伝播モードの光束を高次伝播モードの光束に変換する場合のモード変換器60と同様に、以上で説明した高次伝播モードの光束を低次伝播モードの光束に変換する場合のモード変換器60においても次のように同様のことが言える。すなわち、伝送線路である光ファイバ16の両端に配置してもよいし、光ファイバ16の中間部分に配置してもよい。すなわち、双方向光通信用光リンクを構成する際には、1組の送受信端末ごとに、このモード変換器60一つを、この1組の送受信端末どうしを結ぶ伝送路である光ファイバ16の両端あるいは中間部に配置すれば良い。
Similarly to the
図15を参照して説明した、高次伝播モードの光束を低次伝播モードの光束に変換するモード変換器と、低次伝播モードの光束を高次伝播モードの光束に変換する場合のモード変換器とでは、その変換による光束のエネルギー損失において差異が存在する。すなわち、第1部分レンズを通過する光束と第2部分レンズを通過する光束との、伝播モード変換によるエネルギー損失は、その面積比に反比例するからである。 A mode converter that converts a light beam in a higher-order propagation mode into a light beam in a lower-order propagation mode, and a mode conversion for converting a light beam in a lower-order propagation mode into a light beam in a higher-order propagation mode, as described with reference to FIG. There is a difference in energy loss of luminous flux due to the conversion. That is, the energy loss due to the propagation mode conversion between the light beam passing through the first partial lens and the light beam passing through the second partial lens is inversely proportional to the area ratio.
したがって、光リンクにモード変換器を組み込む際には、上述のエネルギー損失の相違を考慮する必要がある。モード変換器によるエネルギー損失によって、信号光束のエネルギーが受信に必要な最低限度を下回らないように、第1部分レンズと第2部分レンズとの面積比及び形状を決定する必要がある。 Therefore, when the mode converter is incorporated in the optical link, it is necessary to consider the above-described difference in energy loss. It is necessary to determine the area ratio and the shape of the first partial lens and the second partial lens so that the energy of the signal beam does not fall below the minimum required for reception due to energy loss due to the mode converter.
具体的には、モード変換レンズ42へ入射する光束の伝播モードによって、第1部分レンズ43と第2部分レンズ44の面積及び形状を決定する必要がある。
Specifically, it is necessary to determine the areas and shapes of the first
ステップインデックス型マルチモード光ファイバに、平行光束をこの光ファイバの光軸に対して傾けて入射すると、この光ファイバから出射する際には円錐状の光束となる。しかし、この光ファイバの入射端から出射端までの長さが短いと、出射光束の伝播方向に垂直な平面上での光強度が均一な円状には分布しない。円周の一部分にのみ光強度が局在した伝播モード(不均一な伝播モードということもある。)となる。 When a parallel light beam is incident on a step index type multimode optical fiber while being inclined with respect to the optical axis of the optical fiber, a conical light beam is formed when the light beam is emitted from the optical fiber. However, if the length from the incident end to the exit end of this optical fiber is short, the light intensity on a plane perpendicular to the propagation direction of the emitted light beam is not distributed in a uniform circle. A propagation mode in which light intensity is localized only in a part of the circumference (sometimes referred to as non-uniform propagation mode).
一方、この光ファイバの入射端から出射端までの長さが十分に長ければ、出射光束の伝播方向に垂直な平面上での光強度は均一である円状に分布する。円周全体にわたって均一に光強度が分布する伝播モード(均一な伝播モードということもある。)となる。 On the other hand, if the length from the entrance end to the exit end of the optical fiber is sufficiently long, the light intensity on a plane perpendicular to the propagation direction of the outgoing light beam is distributed in a uniform circular shape. This is a propagation mode in which the light intensity is uniformly distributed over the entire circumference (sometimes referred to as a uniform propagation mode).
したがって、モード変換器を挿入する箇所において、光束の伝播モードが上述したように不均一な伝播モードであるのか、均一な伝播モードであるのかによって、第1レンズと第2レンズとの配置やそのレンズ形状等を確定する必要がある。 Therefore, in the place where the mode converter is inserted, the arrangement of the first lens and the second lens and the light beam propagation mode are different depending on whether the propagation mode of the light flux is the non-uniform propagation mode or the uniform propagation mode as described above. It is necessary to determine the lens shape and the like.
次に、図17(A)に示したレンズの形状について、図18(A)から(C)及び図19(A)から(C)を参照して説明する。図18(A)はドーナツ型の通常トーラスと呼ばれる立体形状の断面である。半径rの円をこの円の中心とは異なる位置にある点を中心にして、この円の中心が半径Rの円周を描くように回転させた時に描かれるその包絡面で囲まれてできる立体である。図18(A)に示すトーラスは、R>rの場合である。これに対して、図18(B)に示すトーラスはR≦rの場合である。R<rの場合には、厳密にはトーラスとはならないが、説明の便宜上ここでは、この場合でもトーラスと記述する。また、R=rの場合には、正方トーラスとなるが、この場合も説明の便宜上単にトーラスと記述することとする。 Next, the shape of the lens shown in FIG. 17 (A) will be described with reference to FIGS. 18 (A) to 18 (C) and FIGS. 19 (A) to 19 (C). FIG. 18A is a three-dimensional cross section called a donut-shaped normal torus. A solid that can be surrounded by the envelope drawn when a circle with a radius r is rotated around a point at a position different from the center of the circle so that the center of the circle draws the circumference of the radius R It is. The torus shown in FIG. 18A is a case where R> r. On the other hand, the torus shown in FIG. 18B is a case where R ≦ r. In the case of R <r, although it is not strictly a torus, for convenience of explanation, here, it will be described as a torus. In addition, when R = r, a square torus is used. In this case, too, a torus is simply described for convenience of explanation.
更に図18(B)に示すトーラスを、半径rの円の中心を連ねる半径Rの円を含む平面で半分に切断すると、図18(C)に示す断面形状を有する立体となる。 Further, when the torus shown in FIG. 18 (B) is cut in half along a plane including a circle with a radius R connecting the centers of circles with a radius r, a solid having the cross-sectional shape shown in FIG. 18 (C) is obtained.
図19(A)から(D)は、図18(A)から(C)に示す断面形状をしたトーラスを、変形させた形状を有する立体の断面である。図18(A)から(C)に示す断面形状を前提に、これと同種の図形として図19(A)から(D)に示す断面形状を有する立体を想定し、この形状を有するレンズを、図17(A)に示したレンズとして利用する。図19(A)から(D)に示すa、b及びcで示す直線は、これらの形状を有するレンズの光軸である。 FIGS. 19 (A) to 19 (D) are three-dimensional cross sections having a deformed shape of the torus having the cross sectional shape shown in FIGS. 18 (A) to 18 (C). Assuming the cross-sectional shape shown in FIGS. 18 (A) to (C), a solid having the cross-sectional shape shown in FIGS. 19 (A) to (D) is assumed as a figure similar to this, and a lens having this shape is The lens is used as shown in FIG. The straight lines indicated by a, b, and c shown in FIGS. 19A to 19D are optical axes of lenses having these shapes.
図19(A)から(D)に示す断面形状を有するレンズに平行光束が入射すると、この光束の各部分がその入射位置によって、その進行方向が異なる方向に曲げられる。この場合の光束の進行方向を決めるのが、これらa、b及びcで示された光軸である。これらa、b及びcで示された光軸の向きをそれぞれ調整することで、光ファイバ16の光軸に対する入射角をそれぞれ調整することができ、円錐状の光線の伝播モードを変換する機能をもたせることができる。
When a parallel light beam is incident on a lens having the cross-sectional shape shown in FIGS. 19A to 19D, each part of the light beam is bent in different directions depending on the incident position. In this case, it is the optical axes indicated by a, b and c that determine the traveling direction of the light flux. By adjusting the directions of the optical axes indicated by a, b, and c, the incident angle with respect to the optical axis of the
図17(C)に示すレンズについては、図19(D)に示す断面形状のレンズを用いればよい。図19(A)から(C)に示す断面形状をもつレンズは、集光機能を有するレンズであるのに対して、図19(D)に示す断面形状をもつレンズは、光束を広げる機能を有するレンズである。低次伝播モードから高次伝播モードへの変換の場合と、高次伝播モードから低次伝播モードへの変換の場合とのそれぞれの場合において、適宜、集光機能を有するレンズを利用するか、光束を広げる機能を有するレンズを利用するかを決める。 As the lens illustrated in FIG. 17C, a lens having a cross-sectional shape illustrated in FIG. 19D may be used. The lens having the cross-sectional shape shown in FIGS. 19A to 19C is a lens having a condensing function, whereas the lens having the cross-sectional shape shown in FIG. It is a lens that has. In each case of the conversion from the low-order propagation mode to the high-order propagation mode and the conversion from the high-order propagation mode to the low-order propagation mode, a lens having a condensing function is appropriately used, Decide whether to use a lens that has the function of expanding the luminous flux.
上述した説明から明らかなように、この発明のマルチモード光ファイバの複数の伝播モードごとにそれぞれ1チャンネルずつの光信号を割り当てて通信するLFM通信によれば、発光波長の異なる複数の発光素子を必要とせず一波長のみで実現でき、また多値デジタル信号を用いる必要のない、多重通信を実現することができる。 As is clear from the above description, according to LFM communication in which an optical signal of one channel is assigned and communicated for each of a plurality of propagation modes of the multimode optical fiber of the present invention, a plurality of light emitting elements having different emission wavelengths are connected. It is possible to realize multiplex communication that can be realized with only one wavelength without needing to use a multilevel digital signal.
また、この発明の、発光素子から送信光束として出力される出力光束をマルチモード光ファイバに入射させ、かつ、一方ではこのマルチモード光ファイバから受信光束として出射される出射光束を受光素子に入射させる機能を有する双方向光結合器によれば、1本の光ファイバによる双方向通信を、発光波長の異なる複数の発光素子を必要とせず一波長のみで実現できる。 Also, the output light beam output from the light emitting element as the transmission light beam is incident on the multimode optical fiber, and the outgoing light beam emitted from the multimode optical fiber as the reception light beam is incident on the light receiving element. According to the bidirectional optical coupler having a function, bidirectional communication using a single optical fiber can be realized with only one wavelength without requiring a plurality of light emitting elements having different emission wavelengths.
また、この発明のマルチモード光ファイバの片端あるいは中間に配置して、伝播モードを高次から低次伝播モードへ、あるいは低次から高次伝播モードにモード変換するモード変換器によれば、この発明の双方向通信を行なうにあたり、構成が同一である通信端末を用いて送受信を可能とすることができる。この結果スター構成の光リンクを構成する場合等において好都合となる。 Further, according to the mode converter which is arranged at one end or in the middle of the multimode optical fiber of the present invention and converts the propagation mode from the higher order to the lower order propagation mode or from the lower order to the higher order propagation mode, this mode converter In performing bidirectional communication of the invention, transmission and reception can be performed using communication terminals having the same configuration. As a result, it is convenient when an optical link having a star configuration is formed.
10:送信側端末
11、110:第1発光素子
12、120:第2発光素子
13:第1光結合器
14、15、22:コリメートレンズ
16:ステップインデックス型マルチモード光ファイバ
17:第2光結合器
18、180:第1受光素子
19、190:第2受光素子
20:受信側端末
21:アレイ状発光素子
23、27:双方向光結合器
33、37、41:リング状多焦点レンズ
30、40:送受信端末
42:モード変換レンズ
43:第1部分レンズ
44:第2部分レンズ
52、54、55:凹面鏡
53、57:複合型凹面鏡
58、59:多焦点素子
60:モード変換器
10: Sending terminal
11, 110: 1st light emitting element
12, 120: Second light emitting element
13: First optical coupler
14, 15, 22: Collimating lens
16: Step index type multimode optical fiber
17: Second optical coupler
18, 180: First light receiving element
19, 190: Second light receiving element
20: Receiver terminal
21: Array light emitting device
23, 27: Bidirectional optical coupler
33, 37, 41: Ring-shaped multifocal lens
30, 40: Transmission / reception terminal
42: Mode conversion lens
43: 1st partial lens
44: Second part lens
52, 54, 55: concave mirror
53, 57: Composite concave mirror
58, 59: Multifocal element
60: Mode converter
Claims (19)
複数の発光素子と、該ステップインデックス型マルチモード光ファイバを介して該複数の発光素子ごとに1対1に対応する、複数の受光素子とを具え、
前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対してそれぞれ異なる角度で前記発光素子の出射光束を入射させる第1光結合器と、
前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対してそれぞれ異なる角度で出射する光束を、それぞれ別々の前記受光素子に入射させる第2光結合器と
を具えることを特徴とする光束多重通信用光リンク。 In an optical link for optical communication that performs optical multiplex communication using a step index type multimode optical fiber,
A plurality of light emitting elements, and a plurality of light receiving elements corresponding to each of the plurality of light emitting elements via the step index type multimode optical fiber,
A first optical coupler that makes the light beam emitted from the light emitting element incident at different angles with respect to the optical axis of the step index type multimode optical fiber;
A second optical coupler for causing light beams emitted at different angles to the optical axis of the step index type multi-mode optical fiber to enter the respective light receiving elements, respectively. Optical link.
前記第1光結合器は、前記複数の発光素子に対応して設けられた複数の凸レンズを具え、該複数の凸レンズは、それぞれの光軸と該ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸とのなす角度をそれぞれ違えて配置されており、前記凸レンズは、前記発光素子の出射光束を前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバに、平行光束の状態で、入射させることを特徴とする光束多重通信用光リンク。 In the optical link for light flux multiplex communication according to claim 1,
The first optical coupler includes a plurality of convex lenses provided corresponding to the plurality of light-emitting elements, and the plurality of convex lenses includes a respective optical axis and an optical axis of the step index type multimode optical fiber. The light beam for multiplex communication is characterized in that the light beams emitted from the light emitting elements are incident on the step index type multimode optical fiber in the form of parallel light beams, which are arranged at different angles. Link.
前記第1光結合器は、前記複数の発光素子に対応して設けられた複数の凹面鏡を具え、該凹面鏡は、それぞれの光軸と該ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸とのなす角度をそれぞれ違えて配置されており、前記凹面鏡は、前記発光素子の出射光束を反射させて前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバに、平行光束の状態で、入射させることを特徴とする光束多重通信用光リンク。 In the optical link for light flux multiplex communication according to claim 1,
The first optical coupler includes a plurality of concave mirrors provided corresponding to the plurality of light emitting elements, and the concave mirror is formed by an angle formed between each optical axis and the optical axis of the step index type multimode optical fiber. And the concave mirror reflects the outgoing light beam of the light emitting element and makes it incident on the step index type multimode optical fiber in the state of a parallel light beam. Optical link.
前記第1光結合器は、前記複数の発光素子のそれぞれの出射光束を平行光束にするとともに、該平行光束を、前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対する入射角度を違えて該ステップインデックス型マルチモード光ファイバに入射させる、単一の凸レンズであることを特徴とする光束多重通信用光リンク。 In the optical link for light flux multiplex communication according to claim 1,
The first optical coupler converts the emitted light beams of the plurality of light emitting elements into parallel light beams, and the parallel light beams are incident on the optical axis of the step index type multimode optical fiber with different incident angles. An optical link for beam multiplexing communication, which is a single convex lens that is incident on a multimode optical fiber.
前記第1光結合器は、前記複数の発光素子のそれぞれの出射光束を平行光束にするとともに、該平行光束を前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対する入射角度を違えて該ステップインデックス型マルチモード光ファイバに入射させる、単一の凹面鏡であることを特徴とする光束多重通信用光リンク。 In the optical link for light flux multiplex communication according to claim 1,
The first optical coupler converts the emitted light beams of the plurality of light emitting elements into parallel light beams, and the parallel light beams are incident on the optical axis of the step index type multimode optical fiber with different incident angles. An optical link for beam multiplexing communication, which is a single concave mirror that is incident on a multimode optical fiber.
前記第2光結合器は、直径が互いに異なるリング状の複数のレンズを同心円状に並べて構成されていて、前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバから、頂角を違えて出射する円錐状に広がった複数の光束を、それぞれ、別々の位置に配置された受光素子に集光して入射させる、リング状多焦点レンズであることを特徴とする光束多重通信用光リンク。 In the optical link for light flux multiplex communication according to claim 1,
The second optical coupler is configured by concentrically arranging a plurality of ring-shaped lenses having different diameters, and spreads from the step index type multimode optical fiber in a conical shape with different apex angles. An optical link for light beam multiplex communication, characterized in that it is a ring-shaped multifocal lens that focuses a plurality of light beams on light receiving elements arranged at different positions.
前記第2光結合器は、焦点距離と反射方向とが異なる複数の凹面鏡をつなぎ合わせて構成されていて、前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバから、頂角を違えて出射する円錐状に広がった複数の光束を反射させてそれぞれ別々の受光素子に集光して入射させる複合型凹面鏡であることを特徴とする光束多重通信用光リンク。 In the optical link for light flux multiplex communication according to claim 1,
The second optical coupler is formed by connecting a plurality of concave mirrors having different focal lengths and reflection directions, and spreads from the step index type multimode optical fiber in a conical shape with different apex angles. An optical link for beam multiplex communication, characterized in that it is a composite concave mirror that reflects a plurality of beams and collects them on separate light receiving elements.
前記第2光結合器は、レンズと凹面鏡とを複合して構成されていて、前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバから、頂角を違えて出射する円錐状に広がった複数の光束を反射及び屈折させてそれぞれ別々の受光素子に集光して入射させる多焦点素子であることを特徴とする光束多重通信用光リンク。 In the optical link for light flux multiplex communication according to claim 1,
The second optical coupler is configured by combining a lens and a concave mirror, and reflects and refracts a plurality of light beams spread in a conical shape emitted from the step index type multimode optical fiber with different apex angles. An optical link for beam multiplex communication, characterized in that the optical link is a multifocal element that is focused and incident on separate light receiving elements.
発光素子と、受光素子と、該発光素子から送信光束として出力される光束を前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバに入射させ、かつ、前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバから、受信光束として出力される、前記送信光束とは異なる伝播モードで逆向きに該ステップインデックス型マルチモード光ファイバを導波された出射光束を前記受光素子に入射させる双方向光結合器と
を具えることを特徴とする双方向光通信用光リンク。 In a bidirectional optical communication optical link that performs bidirectional optical communication using a step index type multimode optical fiber,
A light emitting element, a light receiving element, and a light beam output as a transmission light beam from the light emitting element is incident on the step index type multimode optical fiber, and is output from the step index type multimode optical fiber as a received light beam. And a bi-directional optical coupler for allowing the outgoing light beam guided through the step index type multimode optical fiber in the opposite direction in the propagation mode different from the transmission light beam to enter the light receiving element. Optical link for optical communication.
前記双方向光結合器は、直径が異なるリング状の複数のレンズを同心円状に並べて構成されたリング状多焦点レンズであって、前記発光素子の出射光束を前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバに平行光束の状態として入射し、前記発光素子の出射光束とは該ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対して異なる角度で出射する円錐状に広がった出射光束を、受光素子に集光して入射させる双方向光結合器であることを特徴とする双方向光通信用光リンク。 The optical link for bidirectional optical communication according to claim 9,
The bidirectional optical coupler is a ring-shaped multifocal lens configured by concentrically arranging a plurality of ring-shaped lenses having different diameters, and the light beam emitted from the light emitting element is used as the step index type multimode optical fiber. Incident light is incident as a parallel light flux, and the light flux emitted from the light-emitting element is focused on the light-receiving element. The light flux is emitted in a conical shape and emitted at a different angle with respect to the optical axis of the step index type multimode optical fiber. An optical link for bidirectional optical communication, wherein the optical link is a bidirectional optical coupler.
前記双方向光結合器は、焦点距離と反射方向とが異なる複数の凹面鏡をつなぎ合わせた複合型凹面鏡であって、前記発光素子の出射光束を前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバに平行光束の状態として入射し、前記発光素子の出射光束とは該ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対して異なる角度で出射する円錐状に広がった出射光束を、受光素子に集光して入射させる双方向光結合器であることを特徴とする双方向光通信用光リンク。 The optical link for bidirectional optical communication according to claim 9,
The bidirectional optical coupler is a composite concave mirror in which a plurality of concave mirrors having different focal lengths and reflection directions are connected to each other, and the light beam emitted from the light-emitting element is parallel to the step index type multimode optical fiber. The light beam emitted from the light-emitting element is condensed and incident on the light-receiving element with a light beam that is spread in a conical shape and is emitted at a different angle with respect to the optical axis of the step index type multimode optical fiber. An optical link for bidirectional optical communication, which is a directional coupler.
前記双方向光結合器は、レンズと凹面鏡とを複合して構成された多焦点素子であって、前記発光素子の出射光束を前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバに平行光束の状態として入射し、前記発光素子の出射光束とは該ステップインデックス型マルチモード光ファイバの光軸に対して異なる角度で出射する円錐状に広がった出射光束を、受光素子に集光して入射させる双方向光結合器であることを特徴とする双方向光通信用光リンク。 The optical link for bidirectional optical communication according to claim 9,
The bidirectional optical coupler is a multifocal element configured by combining a lens and a concave mirror, and the light beam emitted from the light emitting element is incident on the step index type multimode optical fiber as a state of a parallel light beam, The light beam emitted from the light emitting element is a bi-directional optical coupler that condenses and enters the light beam, which is spread in a conical shape, emitted at different angles with respect to the optical axis of the step index type multimode optical fiber. An optical link for bidirectional optical communication, characterized in that
前記双方向光結合器は、低次の伝播モード光束を高次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器を具えた双方向光結合器であることを特徴とする双方向光通信用光リンク。 The optical link for bidirectional optical communication according to claim 9,
The bidirectional optical coupler is a bidirectional optical coupler including a mode converter configured with a composite lens that converts a low-order propagation mode light beam into a high-order propagation mode light beam. An optical link for bidirectional optical communication.
前記双方向光結合器は、高次の伝播モード光束を低次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器を具えた双方向光結合器であることを特徴とする双方向光通信用光リンク。 The optical link for bidirectional optical communication according to claim 9,
The bidirectional optical coupler is a bidirectional optical coupler including a mode converter configured with a compound lens that converts a high-order propagation mode light beam into a low-order propagation mode light beam. An optical link for bidirectional optical communication.
前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバの中間部に、低次の伝播モード光束を高次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器を具えることを特徴とする双方向光通信用光リンク。 The optical link for bidirectional optical communication according to claim 9,
A mode converter composed of a compound lens for converting a low-order propagation mode light beam into a high-order propagation mode light beam is provided in the middle portion of the step index type multimode optical fiber. Optical link for optical communication.
前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバの中間部に、高次の伝播モード光束を低次の伝播モード光束に変換する複合レンズを以って構成されるモード変換器を具えることを特徴とする双方向光通信用光リンク。 The optical link for bidirectional optical communication according to claim 9,
A mode converter comprising a compound lens for converting a high-order propagation mode light beam into a low-order propagation mode light beam is provided at an intermediate portion of the step index type multimode optical fiber. Optical link for optical communication.
複数チャンネルの光搬送波である複数の光束を、それぞれ別々の複数の発光素子から出力する発光ステップと、
該出力された複数の光束を合波して、ステップインデックス型マルチモード光ファイバに入力する入力ステップと、
該合波されて入力された複数の光束をそれぞれ別々の伝播モードで前記ステップインデックス型マルチモード光ファイバを導波させる導波ステップと、
該ステップインデックス型マルチモード光ファイバから出射する複数の光束を伝播モードごとに分波する分波ステップと
該分波された複数の光束をそれぞれ別々の複数の受光素子で受光する受光ステップと
を含むことを特徴とする光束多重通信方法。 In a method of performing light beam multiplex communication using a step index type multimode optical fiber,
A light emission step of outputting a plurality of light beams, which are optical carriers of a plurality of channels, from a plurality of separate light emitting elements, and
An input step for combining the output light fluxes and inputting the resultant light into a step index type multimode optical fiber;
A waveguide step for guiding the plurality of light beams that are combined and input through the step index type multimode optical fiber in different propagation modes;
A demultiplexing step of demultiplexing a plurality of light beams emitted from the step index type multimode optical fiber for each propagation mode; and a light receiving step of receiving the demultiplexed light beams by a plurality of separate light receiving elements, respectively. A light flux multiplex communication method.
送受信端末甲から送受信端末乙に向けての送信を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを第1の伝播モードで伝播する光束を用いて行なうステップと、
送受信端末乙から送受信端末甲に向けての送信を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを、前記第1の伝播モードとは異なる伝播モードである第2の伝播モードで伝播する光束を用いて行なうステップと
を含むことを特徴とする双方向光通信方法。 In a method of performing bidirectional optical communication using a step index type multimode optical fiber,
Performing transmission from the transmitting / receiving terminal A to the transmitting / receiving terminal B using a light beam propagating in the first propagation mode through the step index type multimode optical fiber;
A step of performing transmission from the transmission / reception terminal B to the transmission / reception terminal A using a light beam propagating in a second propagation mode, which is a propagation mode different from the first propagation mode, on the step index type multimode optical fiber. And a bidirectional optical communication method.
送受信端末甲から送受信端末乙に向けての送信を行なうステップが、
送受信端末甲において、送受信端末甲から送受信端末乙に向けての送信チャンネルの光搬送波である光束を、送受信端末甲に具えられた発光素子甲から出力する発光ステップと、
上述の出力された光束を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバに入力する入力ステップと、
上述の光束を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを導波させる導波ステップと、
送受信端末乙において、この光ファイバから出射する光束と送受信端末乙から送受信端末甲に向けた送信チャンネルの光搬送波である光束とを分離する分波ステップと、
この光ファイバから出射する送受信端末甲から送受信端末乙に向けての送信チャンネルの光搬送波である光束を送受信端末乙に具えられた受光素子乙で受光する受光ステップを含み、
送受信端末乙から送受信端末甲に向けての送信を行なうステップが、
送受信端末乙において、送受信端末乙から送受信端末甲に向けての送信チャンネルの光搬送波である光束を、送受信端末乙に具えられた発光素子乙から出力する発光ステップと、
上述の出力された光束を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバに入力する入力ステップと、
上述の光束を、ステップインデックス型マルチモード光ファイバを導波させる導波ステップと、
送受信端末甲において、この光ファイバから出射する光束と送受信端末甲から送受信端末乙に向けた送信チャンネルの光搬送波である光束とを分離する分波ステップと、
この光ファイバから出射する送受信端末乙から送受信端末甲に向けての送信チャンネルの光搬送波である光束を送受信端末甲に具えられた受光素子甲で受光する受光ステップと
を含むことを特徴とする双方向光通信方法。 The bidirectional optical communication method according to claim 18,
The step of sending from the sending / receiving terminal A to the sending / receiving terminal B is
In the transmission / reception terminal A, a light emission step for outputting a light beam, which is an optical carrier wave of a transmission channel from the transmission / reception terminal A to the transmission / reception terminal B, from a light emitting element A provided in the transmission / reception terminal A;
An input step for inputting the output light flux described above into a step index type multimode optical fiber;
A waveguide step for guiding the above-mentioned light flux through a step index type multimode optical fiber;
In the transmission / reception terminal end, a demultiplexing step for separating the light beam emitted from the optical fiber and the light flux that is the optical carrier wave of the transmission channel from the transmission / reception terminal end toward the transmission / reception terminal back,
Including a light receiving step of receiving a light beam, which is an optical carrier wave of a transmission channel from the transmission / reception terminal A to the transmission / reception terminal B, emitted from the optical fiber by a light receiving element B provided in the transmission / reception terminal B;
The step of sending from the sending / receiving terminal B to the sending / receiving terminal A,
In the transmission / reception terminal B, a light emission step of outputting a light beam, which is an optical carrier wave of a transmission channel from the transmission / reception terminal B to the transmission / reception terminal A, from a light emitting element B included in the transmission / reception terminal B;
An input step for inputting the output light flux described above into a step index type multimode optical fiber;
A waveguide step for guiding the above-mentioned light flux through a step index type multimode optical fiber;
In the transmission / reception terminal A, a demultiplexing step for separating the luminous flux emitted from the optical fiber and the luminous flux that is the optical carrier wave of the transmission channel from the transmission / reception terminal A to the transmission / reception terminal B;
A light receiving step of receiving a light beam, which is an optical carrier wave of a transmission channel from the transmitting / receiving terminal B to the transmitting / receiving terminal A, emitted from the optical fiber by a light receiving element A provided in the transmitting / receiving terminal A Mukko communication method.
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