JP2006262381A

JP2006262381A - 双方向光通信網

Info

Publication number: JP2006262381A
Application number: JP2005080285A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sasaki; 弘之佐々木; Mitsuyoshi Takeda; 光善武田
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】局を介すことなく、加入者同士の双方向通信を可能とし、かつ低損失な光通信網を提供する。
【解決手段】第１又は第２の光ポートからの入射光を第３及び第４の光ポートに分岐出射し、第３及び第４の光ポートからの入射光を第１及び第２の光ポートに分岐出射する４ポートの方向性光結合器を複数個相互接続してなる双方向光通信網であって、それぞれ第１の光ポートを全反射終端とした２個の方向性光結合器（２×２光カプラ１１_５，１１_６）の第２の光ポート同士を相互接続し、それら全反射終端を有する２個の方向性光結合器（２×２光カプラ１１_５，１１_６）のそれぞれ第３及び第４の光ポートに、無反射終端を有する方向性光結合器（２×２光カプラ１１_１〜１１_４）をツリー状に多段接続する。方向性光結合器の段数を従来よりも少なくすることができ、よってその分信号の減衰を低減できる。
【選択図】図１

Description

この発明は光ファイバを用いた光通信網に関し、特に複数の加入者同士で双方向の通信を行うことができる双方向光通信網に関する。

図２は現在、公衆通信で用いられている光通信網の概要を示したものであり、図中、１１は２×２光カプラを示し、１２は加入者を示す。また、１３は局（センター）を示す。
この例では複数の２×２光カプラ１１が多段に従属接続されてツリー形の光通信網が構成されており、頂点に位置する２×２光カプラ１１に局１３が接続され、末端に位置する２×２光カプラ１１に加入者１２がそれぞれ接続されている。
４ポートの方向性光結合器として用いられている２×２光カプラ１１は第１又は第２の光ポートからの入射光を第３及び第４の光ポートに分岐出射し、第３又は第４の光ポートからの入射光を第１及び第２の光ポートに分岐出射するもので、具体的には例えば２×２光ファイバカプラとされる。各２×２光カプラ１１の４つの光ポートのうちの１つ（第１光ポート）は無反射終端とされている。

このような光通信網はいわゆるＰＯＮ（Passive Optical Network）と呼ばれているもので、矢印２１で示したように局１３からの情報は２×２光カプラ１１をいくつか介して加入者１２に多分岐される。一方、加入者１２間の双方向通信は局１３を介すことによって行われ、即ちこの例では加入者１２同士の双方向通信は局１３を介さなければ実現できないものとなっている。
これに対し、局（センター）を介さないで加入者同士の双方向通信を可能とする双方向光通信網が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されている双方向光通信網は図２と同様のツリー形光通信網において、双方向通信すべき（双方向通信を必要とする）複数の加入者をカバーして頂点に位置する１個の２×２光カプラが全反射膜付きの終端ポートを備えるように構成されたもので、例えば図３に示したような構成とされる。

図３は８加入者間での双方向通信を例として示したものであり、図中、８加入者を１２_１〜１２_８とし、ツリー形光通信網を構成する７個の２×２光カプラを１１_１〜１１_７とする。この例では８加入者１２_１〜１２_８をカバーして頂点に位置する２×２光カプラ１１_７が全反射膜付きの終端ポートを備えるものとされる。図中、１４は２×２光カプラ１１_７の第１光ポート１１_７−１に配設された全反射膜を示す。
この図３に示した光通信網では例えば矢印２２で示したように加入者１２_１から発信された情報は２×２光カプラ１１_７の第１光ポート１１_７−１の全反射膜１４によって全反射され、矢印２１で示したように折り返されて各加入者１２_１〜１２_８に発信される。同様に、他の加入者１２_２〜１２_８から発信された情報も全反射膜１４によって全反射されて各加入者１２_１〜１２_８に発信され、従って局を介すことなく、８加入者１２_１〜１２_８間で双方向通信を行えるものとなっている。なお、図２と同様、局がある場合には２×２光カプラ１１_７の第２光ポート１１_７−２の先に（上り方向に）局が存在することになる。

図３では８加入者間で双方向通信を行う場合を例に説明したが、この場合、２×２光カプラは３段７個使用することになる。なお、加入者数が多くなれば、それに応じて使用する２×２光カプラの段数と数量はさらに増える。
特公平７−７７３６７号公報

ところで、上述したような２×２光カプラを多段、従属接続してなるツリー形の光通信網では信号は１個の２×２光カプラを介する毎に半分に（３ｄＢ）減衰するため、２×２光カプラの段数の増加に伴い、損失が増大し、通信品質が劣化することになる。
例えば図３に示した双方向光通信網において、加入者１２_１から加入者１２_２へ通信を行う場合を例にとると、介する２×２光カプラは１１_１，１１_５，１１_７＜全反射＞１１_７，１１_５，１１_１となり、全部で６個の２×２光カプラを介することになり、この場合、信号は１８ｄＢも減衰することになる。

この発明の目的はこの問題に鑑み、局を使用せず、加入者同士の双方向通信を可能とするものであって、同じ加入者数で比較すると従来よりも方向性光結合器（２×２光カプラ）の段数を少なくすることができ、よって低損失とすることができる双方向光通信網を提供することにある。

この発明によれば、第１又は第２の光ポートからの入射光を第３及び第４の光ポートに分岐出射し、第３又は第４の光ポートからの入射光を第１及び第２の光ポートに分岐出射する４ポートの方向性光結合器を複数個相互接続してなる双方向光通信網は、それぞれ第１の光ポートが全反射終端とされた２個の方向性光結合器の第２の光ポート同士が相互接続され、それら全反射終端を有する２個の方向性光結合器のそれぞれ第３及び第４の光ポートに、無反射終端を有する方向性光結合器がツリー状に多段接続されてなるものとされる。

この発明では上記構成を採用したことにより、局を介すことなく、加入者同士の双方向通信を行うことができ、かつ従来よりも使用する方向性光結合器の段数を少なくすることができるため、その分低損失化を図ることができる。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１は図３に示した従来の双方向光通信網と同様、加入者を８加入者として、この発明の実施例を示したものであり、この例では方向性光結合器として６個の２×２光カプラ１１_１〜１１_６を使用するものとなっている。
６個の２×２光カプラ１１_１〜１１_６のうち、２個の２×２光カプラ１１_５，１１_６のそれぞれ第１の光ポート１１_５−１，１１_６−１には全反射膜１４が配置され、即ちこれら２個の２×２光カプラ１１_５，１１_６は全反射終端をそれぞれ有するものとされる。また、この例ではこれら２個の２×２光カプラ１１_５，１１_６の第２の光ポート１１_５−２，１１_６−２同士が互いに接続される。図１中、１５はその接続光ファイバを示す。

２×２光カプラ１１_５，１１_６の第３及び第４の光ポートには無反射終端を有する２×２光カプラ１１_１〜１１_４がそれぞれ接続され、それら２×２光カプラ１１_１〜１１_４の第３及び第４の光ポートに加入者１２_１〜１２_８がそれぞれ接続される。
この例では例えば矢印２２で示したように加入者１２_１から発信された情報は２×２光カプラ１１_５の第１及び第２の光ポート１１_５−１，１１_５−２に至り、一方は全反射膜１４によって全反射され、他方は光ファイバ１５を介して２×２光カプラ１１_６の第２の光ポート１１_６−２に至る。全反射膜１４で全反射された情報は矢印２１で示したように加入者１２_１〜１２_４に発信され、また２×２光カプラ１１_６に至った情報も矢印２１で示したように加入者１２_５〜１２_８に発信される。従って、加入者１２_１から発信された情報は全ての加入者１２_１〜１２_８に発信されるものとなっており、同様に他の加入者１２_２〜１２_８から発信された情報も各加入者１２_１〜１２_８に発信され、８加入者１２_１〜１２_８間で双方向通信を行えるものとなっている。

この図１に示した双方向光通信網において、例えば加入者１２_１から加入者１２_２へ通信する場合の信号損失を計算すると、介する２×２光カプラは１１_１，１１_５＜全反射＞１１_５，１１_１の４個となるため、損失は１２ｄＢとなる。一方、加入者１２_１から例えば加入者１２_８へ通信する場合の信号損失を計算すると、介する２×２光カプラは１１_１，１１_５，１１_６，１１_４となって同様に４個となり、よって損失も同じ１２ｄＢとなる。
つまり、この例では図３に示した従来の双方向光通信網と同様、８加入者１２_１〜１２_８間の双方向通信を可能とする構成において、加入者１２_１〜１２_８間の通信における損失は１２ｄＢとなっており、よって従来の損失が１８ｄＢであったことと比較すると、損失を６ｄＢも小さくすることができ、低損失化を図ることができる。

なお、図１に示した構成において、全反射膜１４には例えば誘電体多層膜が用いられ、第１光ポート１１_５−１，１１_６−１より延びる光ファイバの垂直切断面に使用波長のすべてにわたって全反射特性を有する誘電体多層膜をそれぞれ成膜形成することによって配置される。
ここで、図１に示した双方向光通信網を試作して信号損失を実際に測定した結果について説明する。
光波長１．３μｍ用のコア径１０μｍ、クラッド径１２５μｍのシングルモード光ファイバと、そのシングルモード光ファイバを用いて作製した融着延伸型の２×２光カプラ（光ファイバカプラ）１１_１〜１１_６を使用した。全反射膜１４として光波長１．３μｍで反射率１００％の誘電体多層膜を光ファイバ端面に形成した。各２×２光カプラ１１_１〜１１_６間を接続する光ファイバの長さはすべて１０ｃｍ程度とした。

損失の測定は加入者１２_１から全加入者１２_１〜１２_８へ通信を行う場合について行った。実測の結果を以下に示す。
加入者１２_１ → 加入者１２_１の損失：１２．４２ｄＢ
→ 加入者１２_２の損失：１２．４７ｄＢ
→ 加入者１２_３の損失：１２．３４ｄＢ
→ 加入者１２_４の損失：１２．４２ｄＢ
→ 加入者１２_５の損失：１２．３４ｄＢ
→ 加入者１２_６の損失：１２．３１ｄＢ
→ 加入者１２_７の損失：１２．３５ｄＢ
→ 加入者１２_８の損失：１２．３１ｄＢ
上記の通り、損失は理論値とほぼ一致しており、この発明の実現性が実証できた。ここで、理論値１２ｄＢより少し損失が大きいのは、２×２光カプラ自体の過剰損失と２×２光カプラ同士を接続した際に発生した接続損失が含まれているためである。

以上、８加入者間で双方向通信を行う場合を例に説明したが、加入者数がさらに多くなれば、全反射終端をそれぞれ有し、かつ相互接続された２個の２×２光カプラをそれぞれ頂点として２×２光カプラをツリー状に多段、従属接続すればよく、言い換えればこの発明は複数の２×２光カプラを多段、従属接続して２つのツリー形光通信網を構成し、それら２つのツリー形光通信網の頂点に位置する２個の２×２光カプラ同士を接続すると共に、それらがそれぞれ全反射終端を有するものとなっている。
このような構成としたことにより、この発明では図３に例示して説明した従来例と比較して、同じ加入者数であっても加入者同士の双方向通信において使用する２×２光カプラの段数を２段少なくすることができ、よって信号損失を６ｄＢ低減することができる。

なお、方向性光結合器として用いる２×２光カプラは具体的には２×２光ファイバカプラを用いるのが好ましいが、これに限らず、例えば基板型光導波路を用いる構成のものであってもよい。
上述したような双方向光通信網は例えば航空機において搭載される複数のＩＭＥ（Inertial Measurement Equipment：慣性計測装置）、オートパイロット装置、航法に必要な各種制御部等を相互に接続する航空機制御用のデータバス等に用いることができる。
なお、ＣＡＴＶ網等のネットワークに用いることもでき、この場合、ネットワークに必要なセンター（局）は任意の加入者の位置に位置され、つまり２つのツリー形光通信網の末端のいずれかの位置に接続される。

この発明による双方向光通信網の一実施例を示す図。光通信網の一般的な構成例を示す図。局を介さない双方向光通信網の従来構成例を示す図。

Claims

第１又は第２の光ポートからの入射光を第３及び第４の光ポートに分岐出射し、第３又は第４の光ポートからの入射光を第１及び第２の光ポートに分岐出射する４ポートの方向性光結合器を複数個相互接続してなる双方向光通信網であって、
それぞれ第１の光ポートが全反射終端とされた２個の上記方向性光結合器の第２の光ポート同士が相互接続され、
それら全反射終端を有する２個の方向性光結合器のそれぞれ第３及び第４の光ポートに、無反射終端を有する上記方向性光結合器がツリー状に多段接続されてなることを特徴とする双方向光通信網。