JP2007060006A

JP2007060006A - 光通信線路

Info

Publication number: JP2007060006A
Application number: JP2005239960A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tsujimura; 健辻村; Koichi Yoshida; 耕一吉田; Izumi Mikawa; 泉三川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】光通信線路の中間で切断を要する場合でも、光信号を電気信号に変換することなく光無線伝送を実現する。
【解決手段】光ファイバケーブル１Ａの伝送光信号は、電柱３ｎに装着された接続端子函８内のスプリッタ８１により複数系統に分岐され、系統別に用意される光導波路切断端用の光通信アダプタ４Ａに導入される。このアダプタ４Ａから空間光Ｌとして発射された信号は、対向するユーザ宅５の屋外に設置される光導波路切断端用の光通信アダプタ４Ｂに伝送された後、光ファイバケーブル１Ｂ内を通り、屋内のＯＮＵ装置５１で受信される。ユーザ端末装置５２からの信号は逆のルートを通って光ファイバケーブル１Ａに送られる。ユーザ側光通信アダプタ４Ｂは光信号の発射・入射方向を制御する駆動装置４Ｂ１を備え、電柱が揺れた場合などでも、対向する光通信アダプタ４Ａの動きに追従して通信を維持可能となされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路を伝送媒体とする光通信線路に関する。

近年、急速に普及されつつある光通信網に用いられる光通信線路は、電話局からユーザ宅まで光ファイバケーブルを敷設し、ユーザ宅のＯＮＵ（Optical Network Unit）装置に配線されている。この光通信線路において、一方の発光素子で発生する光信号は光ファイバケーブルを伝送し、他方の受光素子で検出されることで通信を行っている。通常、光ファイバケーブル内での通信信号は、電気に変換されること無く光のまま伝播し、１Ｇｂｐｓ程度の高速広帯域を実現している（例えば、非特許文献１、２参照）。

但し、この方法は有線通信であるため、光ファイバケーブルの敷設に関する問題が伴う。例えば、ユーザ宅への光ファイバケーブルの導入（引落し）は多大な工事時間を要する上、電柱とユーザ宅との間に渡るケーブルが景観を損なうという欠点がある。一部を電波による無線化を図るという手段もあるが、そのための装置・費用が必要な上、伝送速度が遅い、盗聴の心配があるという問題を持つ。

一方、光空間通信を採用すれば高速無線伝送が可能であるが、現在提案されている方法は、電気信号を光に変換して伝送するものであり、発光素子、受光素子、レンズが一体で構成されている。このため、光通信線路に光空間通信を組み込む場合には、切断点近傍で電気／光変換器、光／電気変換器、電源等が必要となり、構成が煩雑になる。

H. Willebrand, B. S. Ghuman ： "Free-space optics", Sams Publishing (2002).

G. S. Mecherle et al. : "Active pointing for terrestrial free space optics", Proc. SPIE Vol. 4975, pp. 158 - 163 (2003).

以上述べたように、従来の光通信線路では、線路中間で切断して光無線伝送を要する場合、光空間通信を実施するためには電気／光変換器、光／電気変換器、電源等の装置が必要となり、煩雑な構成となってしまう。
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、線路中間で切断を要する場合でも、光信号を電気信号に変換することなく光無線伝送を実現することのできる光通信線路を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するために、本発明は、光導波路を伝送媒体とする光通信線路において、前記光導波路による伝送経路途中に設けられる切断点の両端にそれぞれ設けられ、互いに対向配置されて相手側に向けて前記光導波路の切断端からの信号光を空間に放出し、相手側から放出される信号光を取り込む一対の光通信アダプタを備えたことを特徴とする。

上記構成による光通信線路では、切断点にアダプタを設け、光導波路／空間の信号減衰を抑えて光信号増幅が不要な光無線線路を実現する。具体的には、信号光の発散を抑制し光ビームを任意の細さに集光するアダプタや入出射方向が制御可能なアダプタを用いる。

すなわち、本発明は光通信線路の任意の中間点において、光信号の電気への変換を行わずそのまま信号光を伝播して通信経路を形成する。単に光ファイバを切断しただけでは信号光を空間伝送することはできない。信号光が発散し、信号強度や発射方向を制御することができないため、ここで大きな信号強度ロスが発生するからである。また、受信側でも単純に光ファイバ端面を受光面としただけでは受光面積が極めて小さいため十分な光強度を取り込むことができず、信号光照射ターゲットとしても制御困難なサイズである。これを解決するためには、空間に発射された光ビームを絞り光強度分布を集中する必要がある。その結果、通信光の指向性が狭くなるため、光ビームを受信端に向くようにコントロールすることも重要である。本発明によれば、光通信線路の切断点には集光レンズまたは光導波路のみを配置するだけでよく、線路中間に光／電気変換等の装置を用いることなく光無線伝送を実現する。

以上、本発明によれば、線路中間で切断を要する場合でも、光信号を電気信号に変換することなく光無線伝送を実現することのできる光通信線路を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係る第１の実施形態として、ユーザ宅への光通信線路を敷設した様子を示す概念図である。図１において、光ファイバケーブル１Ａは、一方端が電話局２に配置される信号光送信用の発光素子２１及び信号光受信用の受光素子２２に接続されており、電柱３１〜３ｎ（ｎは任意の自然数）に沿って敷設される。各電柱（図では３ｎのみ）には、光通信用アダプタ４Ａが設置される。このアダプタ４Ａは、ユーザ宅５側に設置される光通信用アダプタ４Ｂと対をなすもので、相互にレーザ光Ｌによる光空間通信を可能とする。ユーザ宅５では、光通信アダプタ４Ｂと光ファイバケーブル１Ｂとを接続し、その端部をＯＮＵ装置５１の発光素子５１１及び受光素子５１２に接続し、ＯＮＵ装置５１にはユーザ端末装置５２が接続される。尚、詳細は図示しないが、光ファイバケーブル１Ａ，１Ｂの分岐部には、光分岐器が設けられるものとする。

図２は上記光ファイバケーブル１Ａの電柱３ｎからユーザ宅５への引落しの第１の実施例を示す。光信号は電柱３ｎに装着された接続端子函８内のスプリッタ８１により複数系統に分岐され、それぞれ系統別に用意される光導波路切断端用の光通信アダプタ４Ａに導入される。このアダプタ４Ａから空間光Ｌとして発射された信号は、対向するユーザ宅５の屋外に設置される光導波路切断端用の光通信アダプタ４Ｂに伝送された後、光ファイバケーブル１Ｂ内を通り、ＯＮＵ装置５１で受信される。ユーザ端末装置５２からの信号は逆のルートを通って電話局２側に送られる。ユーザ側光通信アダプタ４Ｂは光信号の発射方向を制御する駆動装置４Ｂ１を備え、電柱が揺れた場合などでも、対向する光通信アダプタ４Ａの動きに追従して通信を維持することができるようになされている。尚、駆動装置４Ｂ１は、図２に図示されているように、宅内の電源を利用することが可能である。

図３は上記光ファイバケーブル１Ａの電柱３ｎからユーザ宅５への引落しの第２の実施例を示す。この実施例において、光信号の流れは図２に示した第１の実施例と同様である。本実施例の特徴とする点は、ユーザ側の光導波路切断端用の光通信アダプタ４Ｂを宅内に設置するようにした点にある。この場合、光信号は窓ガラス越しに伝送されることになる。

図４は上記光通信アダプタ４Ａの内部構成の一例を示す。光ファイバ１Ａを通過した光信号はコネクタ４Ａ１から入射してレンズ４Ａ２を介して空間に発射される。この発射光軸上には反射鏡４Ａ３が配置され、この反射鏡４Ａ３をモータ４Ａ４によって駆動制御することで、任意の方向に光信号を反射することができる。ユーザ宅５から送信される光信号を受信する場合は、全く逆の経路をとることになる。

図５は上記光通信アダプタ４Ａの内部構成の別の例を示す。この例では、一方端がテーパ状に加工されて広い送受光面を有する光導波路４Ａ５を光ファイバ１Ａの先端に取り付けた構造を有し、送受光面の方向をモータ４Ａ６により任意の方向に制御可能となっている。

上記光導波路４Ａ５の作成方法の一例をあげると、コア径１ｍｍの大口径ファイバを用いてシングルモードファイバのコア径（１０μｍ）まで延伸する。これにより、面積比１００００倍のテーパが作成できる。単純に光ファイバを切断しただけの受光面と比較して１万倍の受光強度が得られることになる。図６は光導波路４Ａ５のテーパ先端面に角度をつけて加工した例である。この構造によれば、軸方向垂直面を持つ場合に発生する信号光反射によるノイズを回避することができる。

以上のように、本実施形態では、光ファイバケーブル１Ａ，１Ｂによる光通信線路の任意の中間点において、光信号の電気への変換を行わずそのまま信号光を伝播して光通信経路を形成する。ここで、単に光ファイバケーブルを切断しただけでは信号光を空間伝送することはできず、受信側でも単純に光ファイバ端面を受光面としただけでは十分な光強度を取り込むことができず、信号光照射ターゲットとしても制御困難なサイズである。そこで、空間に発射された光ビームを絞り、光強度分布を集中するために、光ファイバケーブル１Ａの切断点に集光レンズ４Ａ２またはテーパ付き光導波路４Ａ５を配置するだけで、線路中間に光／電気変換等の装置を用いることなく光無線伝送を実現することができる。

尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明に係る第１の実施形態として、ユーザ宅への光通信線路を敷設した様子を示す概念図。図１の光ファイバケーブルの電柱からユーザ宅への引落しの第１の実施例を示す概念図。図１の光ファイバケーブルの電柱からユーザ宅への引落しの第２の実施例を示す概念図。図１の光通信アダプタの内部構成の一例を示す概念図。図１の光通信アダプタの内部構成の他の例を示す概念図。図５の光導波路先端面を角度を付けて加工した実施例を示す図。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ：光ファイバケーブル、
２：電話局、
２１：発光素子、
２２：受光素子、
３１〜３ｎ：電柱、
４Ａ，４Ｂ：光通信アダプタ、
４Ａ１：コネクタ、
４Ａ２：レンズ、
４Ａ３：反射鏡、
４Ａ４：駆動モータ、
４Ａ５：テーパ付導波路、
５：ユーザ宅、
５１：ＯＮＵ装置、
５２：ユーザ端末装置、
８：接続端子函、
８１：スプリッタ。

Claims

光導波路を伝送媒体とする光通信線路において、
前記光導波路による伝送経路途中に設けられる切断点の両端にそれぞれ設けられ、互いに対向配置されて相手側に向けて前記光導波路の切断端からの信号光を空間に放出し、相手側から放出される信号光を取り込む一対の光通信アダプタを備えたことを特徴とする光通信線路。
前記光通信アダプタは、入出力信号光の指向角を制御する角度調整機構を備えることを特徴とする請求項１記載の光通信線路。
前記光通信アダプタは、前記光導波路の切断端の光軸上に集光レンズを配置してなることを特徴とする請求項１記載の光通信線路。
前記光通信アダプタは、前記光導波路自体の切断端をテーパ状に加工して光導波路先端のコア部を拡大してなることを特徴とする請求項１記載の光通信線路。
前記光通信アダプタは、前記光導波路の切断端を導波方向に対して非垂直にカットしてなること特徴とする請求項１記載の光通信線路。
前記光通信アダプタは、前記信号光の入出射方向を制御する指向制御機構を備えることを特徴とする請求項１記載の光通信線路。
前記指向制御機構は、前記信号光の入出射方向を相手側の光通信アダプタの入出射方向と一致するように駆動する駆動手段を備えることを特徴とする請求項６記載の光通信線路。
前記指向制御機構は、前記信号光の入出射軸上に配置され、角度制御機能を有する反射鏡を備えることを特徴とする請求項６記載の光通信線路。