JP2010093686A - 光通信装置およびその通信状態確認方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１対多の光ネットワークにおいて信号光を可視化することのできる光通信装置およびその通信状態確認方法を提供する。
【解決手段】第１の光送受信装置と（１）、この第１の光送受信装置（１）との間であらかじめ定められた赤外域の波長の光を用いて通信を行う少なくとも１つの第２の光送受信装置（２−１〜２−８）と、第１の光送受信装置（１）からの信号光を分波して第２の光送受信装置（２−１〜２−８）に送り、第２の光送受信装置（２−１〜２−８）からの信号光を合波して第１の光送受信装置（１）に送る光合分波部（３）とを有し、光合分波部（３）には、第２の光送受信装置（２−１〜２−８）の少なくとも一部の光送受信装置からの信号光を可視光に変換して出力する可視光放射部（４）が設けられ、少なくとも一部の光送受信装置（２−１〜２−８）には、送信する信号光の強度を変調して可視光放射部（４）から出力される可視光の強度を制御する手段（２４）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は光通信装置およびその通信状態確認方法に関する。特に、Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＰＯＮ）における通信状態の確認に関する。

光通信装置の通信状態を人間の眼で確認する技術として、非特許文献１には、ＧＨｚ以上の帯域で変調された信号光に数Ｈｚ程度の低速な変調を加えた２段階変調の信号光を伝送し、この信号光を可視光に波長変換することが記載されている。低速な変調により波長変換効率が変調されるため、可視光への波長変換の際に、低速な変調に相当する成分だけが人間の眼で認識できる可視光強度となり、通信状態を視認により確認することが可能となる。一方、ＧＨｚ以上の帯域の変調成分については、光受信器において、受光素子を通して高速データを受信することができる。また、非特許文献２には、波長変換効率を変調する方法として、送信部のレーザを直接変調することによりチャープ光を送信し、これを分散媒質に通過させることで得られるパルス圧縮効果により、チャープ量に応じたピークパワーを持つパルスを得ることが記載されている。
久保尊広、谷口友宏、桜井尚也、木村秀明、坪川信、「光アクセスシステムにおけるサービス可視化方式の提案」、２００７電子情報通信学会ソサイエティ大会Ｂ−１０−６６（２００７）、２００７年９月１３日、ｐ２６０ 久保尊広、谷口友宏、桜井尚也、木村秀明、坪川信、「サービス可視化のためのチャープパルス圧縮を用いた発光制御方式の提案」、２００８電子情報通信学総合大会、２００８年３月１８〜２１日、通信講演論文集２、第３４１頁

非特許文献１に示された技術は、１対１の通信を前提とし、サービス提供者からの光信号について、エンドユーザや施工者がサービスの状態を理解するためのものである。一方、現在、光アクセスシステムとして、１対多の光ネットワークであるＰＯＮが普及している。非特許文献１には、ＰＯＮのような１対多の光ネットワークで通信状態の可視化を行うことに関する記載はなく、示唆もない。

本発明は、１対多の光ネットワークにおいて信号光を可視化できる光通信装置およびその通信状態確認方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によると、第１の光送受信装置と、この第１の光送受信装置との間であらかじめ定められた赤外域の波長の光を用いて通信を行う少なくとも１つの第２の光送受信装置と、第１の光送受信装置からの信号光を分波して第２の光送受信装置に送り、第２の光送受信装置からの信号光を合波して第１の光送受信装置に送る光合分波部とを有する光通信装置において、光合分波部には、第２の光送受信装置の少なくとも一部の光送受信装置からの信号光を可視光に変換して出力する可視光放射部が設けられ、少なくとも一部の光送受信装置には、送信する信号光の強度を変調して可視光放射部から出力される可視光の強度を制御する手段を有することを特徴とする光通信装置が提供される。

光合分波部は、第１および第２のポートの一方に入力された第１の光送受信装置からの信号光を第３および第４のポートに分割して出力し、第３および第４のポートにそれぞれ入力された第２の光送受信装置からの信号光を合波して第１および第２のポートに出力する２×２光スプリッタを有し、可視光放射部は、第１および第２のポートの他方から出力される信号光の波長を可視光の波長に変換する波長変換素子を有することができる。この場合、２×２光スプリッタが多段に接続され、波長変換素子は多段に接続された２×２光スプリッタの少なくとも１つ、望ましくは各々に接続された構成とすることができる。

また、光合分波部は、第１のポートに入力された第１の光送受信装置からの信号光を第２および第３のポートに分割して出力し、第２および第３のポートにそれぞれ入力された第２の光送受信装置からの信号光を合波して第１のポートに出力する１×２光スプリッタを有し、可視光放射部は、第１のポートに接続される光伝送路上、または第２および第３のポートの少なくとも一方に接続される光伝送路上に配置され、少なくとも一部の光送受信装置からの信号光の波長を可視光に変換する波長変換部を有することもできる。この場合も、２×２光スプリッタを用いる場合と同様に、１×２光スプリッタを多段に接続することができる。波長変換部は、多段に接続された１×２光スプリッタのうち第２の光送受信装置側の段の１×２光スプリッタのそれぞれ第２および第３のポートに接続されてもよく、多段に接続された１×２光スプリッタのうち第１の光送受信装置側の段の１×２光スプリッタの第１のポートに接続されてもよい。

波長変換部は、第１のポートに入力された第１の光送受信装置からの信号光を第２のポートに出力し、第２のポートに入力された第２の光送受信装置からの信号光を第１のポートおよび第３のポートに出力する１×２光スプリッタと、第３のポートから出力される信号光の波長を可視光の波長に変換する波長変換素子とを有する構成とすることができる。また、第１の光送受信装置から第２の光送受信装置に至る光路上に直列に配置された波長分波部と波長変換素子と有し、第１の光送受信装置からの信号光は波長分波部で分波されることなく波長分波部および波長変換素子を通過し、第２の光送受信装置からの信号光はその一部が波長変換素子により可視光に波長変換され波長分波部により分波される構成としてもよい。

異なる波長を多重させた双方向通信を行う場合、可視光放射部は、特定の波長をもつ信号光を可視光に変換する構成とすることもできる。

本発明の第２の観点によると、あらかじめ定められた赤外域の波長の光を用いて互いに通信を行う第１の光送受信装置および少なくとも1つの第２の光送受信装置が光合分波部を介して接続された光通信装置の通信状態を確認する方法において、第２の光送受信装置の少なくとも一部の装置から信号光の強度を変調して送信し、光合分波部では、少なくとも一部の装置から送信された信号光を可視光に変換して出力することを特徴とする光通信装置の通信状態確認方法が提供される。

本発明によれば、ＧＨｚ以上の帯域で変調された信号光に数Ｈｚ程度の低速な変調を加えた２段階変調の信号光を伝送する技術を１対多の光ネットワークに拡張でき、ＰＯＮ型の光ネットワークにおいて、通信状態を可視化することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る光通信装置およびその通信状態確認方法について、図を参照しながら説明する。

［構成］
図１は本発明の実施の形態に係る光通信装置のブロック構成図であり、ＰＯＮ型光ネットワークとしての構成例を示す。この光通信装置は、第１の光送受信装置として局内装置１を備え、この局内装置１との間であらかじめ定められた赤外域の波長の光を用いて通信を行う少なくとも１つの第２の光送受信装置として加入者装置２−１〜２−Ｎを備える。光通信装置はさらに、局内装置１からの信号光を分波して加入者装置２−１〜２−Ｎに送り、加入者装置２−１〜２−Ｎからの信号光を合波して局内装置１に送る光合分波部３を備える。ここでは光合分波部３のすべての加入者装置側ポートにそれぞれ加入者装置２−１〜２−Ｎを接続する例を示すが、一部の加入者装置側ポートに加入者装置が接続されていないような実施形態も可能である。局内装置１は光送受信器１１を備える。加入者装置２−１〜２−Ｎはそれぞれ、方向性結合器２１、光受信器２２、光送信器２３を備える。光合分波部３には、加入者装置２−１〜２−Ｎの少なくとも一部からの信号光を可視光に変換して出力する可視光放射部４が設けられる。少なくとも一部（この例では全て）の加入者装置２−１〜２−Ｎには、送信する信号光の強度を変調して可視光放射部４から出力される可視光の強度を制御する手段として、光送信器２３の出力する信号光に低速な変調を加える可視データ変調部２４を備える。局内装置１の光送受信器１１と光合分波部３、および光合分波部３と加入者装置２−１〜２−Ｎとはそれぞれ光伝送路により接続される。

［基本的な動作］
局内装置１から加入者装置２−１〜２−Ｎヘのデータ送信は、以下のように行われる。すなわち、局内装置１内の光送受信器１１から、ＧＨｚ以上の帯域で変調された信号光を下り光信号として光伝送路に送出する。一般にＰＯＮ型の光ネットワークでは、下り光信号の波長として１．５μｍ帯が用いられる。光合分波部３では、光送受信器１１からの下り光信号を分割し、加入者装置２−１〜２−Ｎに送出する。加入者装置２−１〜２−Ｎではそれぞれ、下り光信号を方向性結合器２１により光受信器２２に結合し、光信号を受信する。

加入者装置２−１〜２−Ｎから局内装置１へのデータ送信は、以下のように行われる。すなわち、光送信器２３でデータ変調された信号光を生成し、可視データ変調部２４では、その信号光の強度を変調する。可視データ変調部２４の出力光は方向性結合器２１を介して、光合分波部３へ送られる。光合分波部３では、加入者装置２−１〜２−Ｎからの信号光を合波し、上り光信号として局内装置１へ送出する。上り光信号の波長としては、一般に、下り光信号の波長と異なる１．３μｍ帯が用いられる。

また、加入者装置２−１〜２−Ｎから局内装置１へのデータ送信時に、光合分波部３内の可視光放射部４は、信号光の一部を非線形光学素子により赤外光から可視光へ波長変換して出力する。非線形光学素子としては、入射光から第二高調波への変換効率が高い擬似位相整合ＬｉＮｂＯ₃などを用いる。可視データ変調部２４において信号光の強度を変調することで、可視光放射部４から出力される可視光の発光制御を行うことができる。

［可視化の原理］
図２から図５は信号光の可視化の原理を説明する図であり、図２はパルス幅が１ビットの時間間隔Ｔに等しいＮＲＺ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ）信号光の光強度波形、図３は図２に示す信号光が非線形光学素子に入射したときに発生する第二高調波強度波形、図４は非線形光学素子に入射する信号光のパルス幅がＴ／ｎのＮＲＺ信号光の光強度波形、図５は図４に示す信号光が非線形光学素子に入射したときに発生する第二高調波強度波形をそれぞれ示す。ここでは、ＮＲＺ信号光として「１０１０１」の信号パターンを例に説明する。

図２に示すＮＲＺ信号光、すなわち１ビットの時間間隔Ｔ秒でマークの強度がＰ₀である「１０１０１」の信号パターンが非線形光学素子に入射したとする。このとき、非線形光学効果によって生じる第二高調波の強度は、強度Ｐ₀の２乗に比例するものとなり、式（１）に示すような比例式で表すことができる。
Ｐ_SHG ∝ Ｐ₀ ² ．．．（１）
よって、第二高調波の強度は、図３に示すように、マークの強度がＰ_SHG である信号パターンとなる。ｔ₀からｔ₀＋５Ｔの信号パターンの時間平均強度＜Ｐ_SHG＞は、式（２）となる。
＜Ｐ_SHG＞ ∝ ３Ｔ・Ｐ₀ ²／５Ｔ ＝ ３Ｐ₀ ²／５ ．．．（２）

次に、「１０１０１」の信号パターンをもつＮＲＺ信号光のパルス幅を変調した場合について説明する。図４に示すように、ＮＲＺ信号光は１ビットの時間間隔がＴ秒であり、かつ、パルス幅がＴ／ｎ、マークの強度はＰ_pulse＝ｎ・Ｐ₀であるとする。ここで、ｎはピークファクタ＝１タイムスロット内の信号光強度の最大値／平均値であり、正の実数である。ｎが大きいほどパルスは急峻となる。また、マークの１タイムスロットあたりの時間平均強度は、図２に示す通常のＮＲＺ信号光と等しいものとする。

図４に示す信号光から非線形光学効果によって生じる第二高調波の強度は、式（３）に示すような比例式で表すことができる。
Ｐ_pulseSHG ∝ Ｐ_pulse ² ＝（ｎ・Ｐ₀）²
これを図５に示す。ｔ₀からｔ₀＋５Ｔの信号パターンの時間平均強度＜Ｐ_pulseSHG＞は、式（４）となる。
＜Ｐ_pulseSHG＞ ∝ ３（Ｔ／ｎ）・Ｐ_pulse ² ／５Ｔ ＝ ３ｎ・（Ｐ₀）²／５＝ｎ・＜Ｐ_SHG＞ ．．．（４）
このことから、ピークファクタｎでパルス化されたＮＲＺ信号光から生じる第二高調波の時間平均強度は、ＮＲＺ信号光から生じる第二高調波の時間平均強度に比べて、ｎ倍大きくなることがわかる。

例えばＮＲＺの信号光を想定すると、タイムスロット内の平均強度を一定に保ったままＮＲＺのマーク信号にパルス変調を施すことで、可視光放射部４において生成される第二高調波である可視光の時間平均強度を変化させることができる。すなわち、可視データ変調部２４における変調データに応じて、可視光放射部４で生成される可視光の点滅状態を制御することができる。ここで、可視光の点灯状態は、パルス変調を行ったビットから波長変換された可視光に対応し、可視光の消灯状態はＮＲＺ変調のままのビットから波長変換された可視光に対応する。

すなわち、ピークファクタｎでパルス化された信号光も、パルス化されていない信号光も、共に非線形光学効果によって第二高調波である可視光を生成するが、パルス化された信号光については、それにより生じる可視光の光強度が、人間の眼の視認限界の強度（閾値）より高くなるようにする。一方、パルス化されていない信号光については、それにより生じる可視光の光強度が、視認限界の強度より小さくなるようにする。これにより、パルス化された信号光についてだけ、人間の眼で認識できるようになる。

波長分割多重ＰＯＮ（ＷＤＭ−ＰＯＮ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ−ＰＯＮ）においては、ピークファクタによるパルス化を数Ｈｚで行うことにより、視覚上、光の点滅が行われるようになる。なお、当然ながら、一定期間ごとにパルス化を行った場合でも、ＮＲＺ信号中に視認限界強度を超えるのは、例えば、「１」をパルス有り、「０」をパルス無しとした場合、信号値が「１」のときだけである。しかし、信号の伝送速度はＧＨｚと高速であるため、実際には高速で次の「１」が現れることになり、パルス化をしている期間については継続して点灯しているように見える。

時分割多重ＰＯＮ（ＴＤＭ−ＰＯＮ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ−ＰＯＮ）の場合には、上り信号送信のタイミングとの関係もあり、単純に意図したタイミングで光を点滅させることができるとは限らないが、少なくとも上り信号送信のタイミングでは可視光を発生させることができる。

なお、ピークファクタｎでパルス化されたＮＲＺ信号は、光送受信器１１において光／電気変換され、ローパスフィルタを通過することで高周波成分がカットされるため、パルス化されていないＮＲＺ信号と同様にデータ受信される。

また、非線形光学素子を用いず、蛍光物質を用いて発光制御を行うことも考えられる。蛍光物質を用いた発光制御では、送信平均パワーを一定にするパルス変調で発光を制御することができないが、送信平均パワーを変化させることで（図２３参照）、蛍光物質に入射する光強度を調整して、発光制御を行うことができる。

［光合分波部の構成例１］
図６は光合分波部３の簡単な構成例を示すブロック図であり、加入者装置数Ｎが２の場合の例を示す。この光合分波部３は、第１および第２のポートの一方に入力された局内装置１からの光信号（下り光信号）を第３および第４のポートに分割して出力し、第３および第４のポートにそれぞれ入力された加入者装置２−１、２−２からの信号光を合波して上記第１および第２のポートに出力する２×２光スプリッタとして、方向性結合器３１を備える。また、可視光放射部４として、方向性結合器３１の第１および第２のポートの他方から出力される信号光の波長を可視光の波長に変換する波長変換素子４１を備える。
この構成において、下り光信号は、方向性結合器３１で分波された後、光伝送路を介してそれぞれの加入者装置２−１、２−２へと出力される。上り光信号は、方向性結合器３１で合波され、波長変換素子４１と局内装置１へそれぞれ出力される。波長変換素子４１は、入力される上り信号光を波長変換し、可視光を発生させる。

例えば、可視データ変調部２４において、要求される通信品質や通信の優先度などのデータの種類に応じて上り信号光のＮＲＺ信号にパルス変調を行うことで、そのデータの種類に応じて、光合分波部３において可視光の点灯／消灯、あるいは点滅などの状態を表現することができる。これにより、光合分波部３を保守点検する際に、作業者は可視光の発光状態から直感的に通信状態を確認することができる。

［光合分波部の構成例２］
図７は光合分波部３の別の構成例を示すブロック図であり、加入者装置数Ｎが８の場合の例を示す。この構成例は図６に示す構成を多段接続したものであり、２×２光スプリッタとしての方向性結合器３１１〜３１７が３段に接続され、波長変換素子４１１から４１７が、方向性結合器３１１〜３１７に各々接続される。

図７に示す構成において、加入者装置２−１〜２−８側の段の波長変換素子４１４〜４１７だけでも、すべての加入者装置２−１〜２−８からの上り信号光について波長変換を行うことができる。しかし、段間で障害が発生することもあるので、この例では、局内装置１側の段の方向性結合器３１１および次の段の方向性結合器３１２、３１３にも波長変換素子４１１〜４１３を設けている。

ここでは、加入者装置数Ｎが８であるとして、方向性結合器３１１〜３１７を３段に構成した例を示したが、この段数は、加入者装置数Ｎに応じて適宜設定することができる。また、波長変換素子４１１〜４１７は、全ての加入者装置２−１〜２−Ｎに対応して設ける必要はなく、上り信号光の可視化が必要な加入者装置に対応して設けることもできる。

［光合分波部の構成例３］
図８は光合分波部３の別の簡単な構成例を示すブロック図であり、加入者装置数Ｎが２の場合の例を示す。この光合分波部３は、第１のポートに入力された局内装置１からの下り光信号を第２および第３のポートに分割して出力し、第２および第３のポートにそれぞれ入力された加入者装置２−１、２−２からの上り信号光を合波して第１のポートに出力する１×２光スプリッタとして、方向性結合器３２を備える。また、可視光放射部４として、方向性結合器３２の第２および第３のポートの少なくとも一方に（この例では双方にそれぞれ）接続される光伝送路上に配置され、光送受信装置２−１、２−２からの信号光の波長を可視光に変換する波長変換部４２を備える。加入者装置２−１、２−２からの上り信号光は、方向性結合器３２の前段の波長変換部４２で可視化される。

この例では波長変換部４２を加入者装置２−１、２−２側に設けた例を示したが、方向性結合器３２の第１のポートに接続される光伝送路上、すなわち局内装置１側に波長変換部４２を設けることもできる。

［光合分波部の構成例４〕
図９は光合分波部３の別の構成例を示すブロック図であり、加入者装置数Ｎが８の場合の例を示す。この構成例では、１×２光スプリッタとしての方向性結合器３２１〜３２７が３段に接続され、波長変換部４２１〜４２８が、加入者装置２−１〜２−８側の段の方向性結合器３２４〜３２７のそれぞれ加入者装置２−１〜２−８側のポートに接続される。すなわち、波長変換部４２１〜４２８は、加入者装置２−１〜２−８側からの信号光を最初に合波する方向性結合器３２４〜３２７の前段にインラインで接続される。加入者装置２−１〜２−８からの上り信号光は、多段接続された方向性結合器３２１〜３２７の前段で可視化される。

この構成例においては、加入者装置数Ｎが８であるとして、方向性結合器３２１〜３２７を３段に構成した例を示した。この段数は、加入者装置数Ｎに応じて適宜設定することができる。また、波長変換部は全ての加入者装置２−１〜２−Ｎに対応して設ける必要はなく、上り信号光の可視化が必要な加入者装置に対応して設けることもできる。

［光合分波部の構成例５］
図１０は光合分波部３の別の構成例を示すブロック図であり、加入者装置数Ｎが８の場合の例を示す。この構成例では、１×２光スプリッタとしての方向性結合器３２１〜３２７が３段に接続され、波長変換部４２９が、局内装置１側の段の方向性結合器３２１の局側装置１側のポートに接続される。すなわち、波長変換部４２９は、加入者装置２−１〜２−８側からの信号光を最終的に１つに合波する方向性結合器３２１の後段にインラインで接続される。加入者装置２−１〜２−８からの上り信号光は、多段接続された方向性結合器３２１〜３２７の後段で可視化される。この構成においても、多段接続の段数は加入者装置数Ｎに応じて適宜設定することができる。

［波長変換部の構成例１］
図１１は光合分波部３内に配置される波長変換部４２および４２１〜４２９の構成例を示すブロック図である。この波長変換部は、第１のポートに入力された下り信号光を第２のポートに出力し、第２のポートに入力された上り信号光を第１のポートおよび第３のポートに出力する１×２光スプリッタとして方向性結合器４２０１と、方向性結合器４２０１の第３のポートから出力される信号光の波長を可視光の波長に変換する波長変換素子４２０２とを備える。

下り信号光は、方向性結合器４２０１を通って、加入者装置２−１〜２−Ｎ側へ出力される。上り信号光は、方向性結合器４２０１で分波され、波長変換素子４２０２と局内装置１へそれぞれ出力される。波長変換素子４２０２は、分波された上り信号光を波長変換し、可視光を放射する。

図１２および図１３は図１１に示す構成例の変形例を示すブロック図である。図１１に示す構成では、上り信号光が方向性結合器４２０１を通過して波長変換素子４２０２に入射した後、波長変換素子４２０１の端面で反射して再び方向性結合器４２０１に入射し、通信光の品質に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、図１２に示すように、波長変換素子４２０２の端面に無反射コーティング４２０３を施すか、あるいは、図１３に示すように、波長変換素子４２０２の前段にアイソレータ４２０４を設置する。これにより、反射光の方向性結合器４２０１への入射を防ぐことができる。

［波長変換部の構成例２］
図１４は波長変換部４２および４２１〜４２９の別の構成例を示すブロック図である。この波長変換部は、局内装置１から加入者装置２−１〜２−Ｎに至る光路上に直列に配置された波長分波部４２０５と波長変換素子４２０６と備える。局内装置１からの下り信号光は波長分波部４２０５で分波されることなく波長分波部４２０５および波長変換素子４２０６を通過し、加入者装置２−１〜２−Ｎ側へと出力される。上り信号光は波長変換素子４２０６へ入力され、上り信号光の一部が可視光に変換される。変換された可視光は、波長分波部４２０５により分波される。上り信号光のうち可視光に変換されなかった成分は、波長分波部４２０５を通過し、局内装置１側に送出される。

［特定波長の波長変換］
以上の説明では、波長変換素子が波長変換を行うことのできる波長帯域を考慮せずに、波長変換素子に入射した光の波長をすべて波長変換するものとして説明した。しかし、実際の波長変換素子は波長に対して変換効率特性をもち、特定の波長の光のみを波長変換する波長選択性を有する。この波長選択性を利用した例を以下に示す。

図１５は可視光放射部４の構成例を示すブロック図であり、上り光信号と下り光信号との信号路に波長変換素子４３をインラインに配置した例を示す。また、図１６は波長変換素子４３の変換効率特性を示す図である。波長変換素子４３として、上り信号光の波長帯のみカバーする変換効率特性を有するものを用いる。これにより、下り信号光（波長λdown）が波長変換素子４３を通過する際には、波長変換による可視光の発生はなく、上り信号光（波長λup）が波長変換素子４３を通過したときのみ、波長変換による可視光発生が起きる。

図１７は可視光放射部４を含む光合分波部３の構成例を示すブロック図であり、波長選択性を有する波長変換素子４３１を用いた構成例を示す。また、図１８は波長変換素子４３１の変換効率特性を示す図である。ここでは、下り信号光の分波および上り信号光の合波のための構成として、方向性結合器３２１１および３２２〜３２７を多段接続した例を示す。すなわち、局内装置１側の最初の段に２×２光スプリッタとしての方向性結合器３２１１が設けられ、２段目および３段目に、１×２光スプリッタとしての方向性結合器３２２〜３２７が接続される。可視光放射部４としての波長変換素子４３１は、方向性結合器３２１１の局側装置１側のポートに接続される。

この構成例において、加入者装置２−１〜２−Ｎは、異なる波長チャンネルの上り信号光（波長λup1〜λup8）を送信するものとする。波長変換素子４３１の変換効率特性を特定の１チャンネルのみカバーする特性とすることで、その特定のチャンネルを用いる加入者装置２−ｉ（ｉは１〜Ｎのいずれか）からの上り信号光（波長λupi）が波長変換素子４３１を通過したときのみ、波長変換による可視光発生が起きる。

方向性結合器３２１１の代わりに１×２光スプリッタを用い、波長変換素子４３１を局内装置１との間の光伝送路上にインラインに配置することもできる。また、波長変換素子４３１の変換効率特性を２または３以上のチャンネルをカバーする特性としてもよい。

[光合分波部の多段接続]
図１９は図１に示す光通信装置の変形例を示すブロック図であり、光合分波部３を多段接続した例として、光合分波部３−１〜３−３を２段接続し、加入者装置２−１〜２−Ｎ、２−（Ｎ＋１）〜２−Ｍを収容する構成例を示す。光合分波部３−１〜３−３としては、図６から図１０にそれぞれ示した構成のいずれかを用いることができる。

[波長変換素子あるいは波長変換部の配置]
図２０は図９に示す光合分波部３内の方向性結合器３２１〜３２７および波長変換部４２１〜４２８の配置変更例を示すブロック図であり、図２１は図９に示す配置に相当する波長変換部４２１〜４２８の光基板上での配置例、図２２は図２０に示す配置に相当する波長変換部４２１〜４２８の光基板上での配置例を示す。

図７、図８および図９に示すように１つの光合分波部３内に複数の波長変換素子４１１〜４１または波長変換部４２、４２あるいは波長変換部４２１〜４２８を有する構成では、可視光の放射がどの波長変換素子あるいは波長変換部から放射されたのか分かりずらい状況が考えられる。そこで、波長変換素子４１１〜４１７または波長変換部４２、４２あるいは波長変換部４２１〜４２８を図２０のように長手方向に少しずつずらして配置することにより、発光の視認性を高めることができる。また、図示はしないが、隣同士を１個分長手方向にずらした千鳥状に配置してもよい。

例えば、２番目、５番目、６番目、および８番目の上り信号光で通信が行われているとする。このとき、図２１に示すように波長変換部４２１〜４２８が一列に並んでいると、発光している波長変換部４２２、４２５、４２６あるいは４２８を隣の波長変換部と誤認する可能性がある。これに対し、図２２に示すように波長変換部４２１〜４２８が長手方向（光伝送方向）にずらして配置されていると、隣の波長変換部との誤認の確率を抑えることができると考えられる。

図２３は可視データ変調部２４による信号光の強度変調の別の例を示す。図２から図５を参照する説明では、可視光放射部４から出力される可視光の強度を制御する方法として、１ビット毎の信号光の平均強度は一定に保ったままピーク強度を変調する例を説明した。可視光の強度を制御する方法としては、他に、図２３に示すように、１ビット毎の平均強度を変調する強度変調を用いることもできる。このような平均強度の変調は、非線形光学素子を用いて波長変換を行う場合の発光制御だけでなく、蛍光物質を用いた場合の発光制御にも利用できる。また、非特許文献２に示されたように、チャープパルスで送った信号を分散媒質に通過させることでパルス化して強度変調することもできる。

本発明の実施の形態に係る光通信装置のブロック構成図である。 図１に示す光通信装置における信号光の可視化の原理を説明する図であり、パルス幅が１ビットの時間間隔Ｔに等しいＮＲＺ信号光の光強度波形を示す。 図１に示す光通信装置における信号光の可視化の原理を説明する図であり、図２に示す信号光が非線形光学素子に入射したときに発生する第二高調波強度波形を示す。 図１に示す光通信装置における信号光の可視化の原理を説明する図であり、非線形光学素子に入射する信号光のパルス幅がＴ／ｎのＮＲＺ信号光の光強度波形を示す。 図１に示す光通信装置における信号光の可視化の原理を説明する図であり、図４に示す信号光が非線形光学素子に入射したときに発生する第二高調波強度波形を示す。 図１に示す光通信装置中の光合分波部の簡単な構成例を示すブロック図であり、加入者装置数Ｎが２の場合の例を示す。 図１に示す光通信装置中の光合分波部の別の構成例を示すブロック図であり、加入者装置数Ｎが８の場合の例を示す。 図１に示す光通信装置中の光合分波部の別の簡単な構成例を示すブロック図であり、加入者装置数Ｎが２の場合の例を示す。 図１に示す光通信装置中の光合分波部の別の構成例を示すブロック図であり、加入者装置数Ｎが８の場合の例を示す。 図１に示す光通信装置中の光合分波部の別の構成例を示すブロック図であり、加入者装置数Ｎが８の場合の例を示す。 図８から図１０に示す光合分波部中の波長変換部の構成例を示すブロック図である。 図１１に示す波長変換部の変形例を示すブロック図である。 図１１に示す波長変換部の別の変形例を示すブロック図である。 図８から図１０に示す光合分波部中の波長変換部の別の構成例を示すブロック図である。 図１に示す光通信装置中の可視光放射部の構成例を示すブロック図であり、上り光信号と下り光信号との信号路に波長変換素子をインラインに配置した例を示す。 図１５に示す可視光方放射部中の波長変換素子の変換効率特性を示す図である。 図１に示す光通信装置中の光合分波部の構成例を示すブロック図であり、波長選択性を有する波長変換素子を用いた構成例を示す。 図１７に示す光合分波部中の波長変換素子の変換効率特性を示す図である。 図１に示す光通信装置の変形例を示すブロック図であり、光合分波部を多段接続した例を示す。 図９に示す光合分波部内の方向性結合器および波長変換部の配置変更例を示すブロック図である。 図９に示す光合分波部内の配置に相当する波長変換部の光基板上での配置例を示す。 図２２に示す光合分波部内の配置に相当する波長変換部の光基板上での配置例を示す。 図１に示す光通信装置中の可視データ変調部による信号光の強度変調の別の例を示す図である。

符号の説明

１ 局内装置（第１の光送受信装置）
１１ 光送受信器
２−１〜２−８、２−Ｎ、２−（Ｎ＋１）〜２−Ｍ 加入者装置（第２の光送受信装置）
２１、３１、３１１〜３１７、３２、３２１〜３２７、４２０１ 方向性結合器
２２ 光受信器
２３ 光送信器
２４ 可視データ変調部（可視光の強度を制御する手段）
３ 光合分波部
４ 可視光放射部
４１、４１１〜４１７、４２０２、４３、４３１ 波長変換素子
４２、４２１〜４２８、４２９ 波長変換部
４２０３ 無反射コーティング
４２０４ アイソレータ

Claims (10)

1. 第１の光送受信装置と、
   この第１の光送受信装置との間であらかじめ定められた赤外域の波長の光を用いて通信を行う少なくとも１つの第２の光送受信装置と、
   上記第１の光送受信装置からの信号光を分波して上記第２の光送受信装置に送り、上記第２の光送受信装置からの信号光を合波して上記第１の光送受信装置に送る光合分波部と
   を有する光通信装置において、
   上記光合分波部には、上記第２の光送受信装置の少なくとも一部の光送受信装置からの信号光を可視光に変換して出力する可視光放射部が設けられ、
   上記少なくとも一部の光送受信装置には、送信する信号光の強度を変調して上記可視光放射部から出力される可視光の強度を制御する手段を有する
   ことを特徴とする光通信装置。
2. 請求項１記載の光通信装置において、
   前記光合分波部は、第１および第２のポートの一方に入力された前記第１の光送受信装置からの信号光を第３および第４のポートに分割して出力し、上記第３および第４のポートにそれぞれ入力された前記第２の光送受信装置からの信号光を合波して上記第１および第２のポートに出力する２×２光スプリッタを有し、
   前記可視光放射部は、上記第１および第２のポートの他方から出力される信号光の波長を可視光の波長に変換する波長変換素子を有する
   ことを特徴とする光通信装置。
3. 請求項２記載の光通信装置において、
   前記２×２光スプリッタが多段に接続され、
   前記波長変換素子は多段に接続された前記２×２光スプリッタの少なくとも１つに接続された
   ことを特徴とする光通信装置。
4. 請求項１記載の光通信装置において、
   前記光合分波部は、第１のポートに入力された前記第１の光送受信装置からの信号光を第２および第３のポートに分割して出力し、上記第２および第３のポートにそれぞれ入力された前記第２の光送受信装置からの信号光を合波して上記第１のポートに出力する１×２光スプリッタを有し、
   前記可視光放射部は、上記第１のポートに接続される光伝送路上、または上記第２および第３のポートの少なくとも一方に接続される光伝送路上に配置され、前記少なくとも一部の光送受信装置からの信号光の波長を可視光に変換する波長変換部を有する
   ことを特徴とする光通信装置。
5. 請求項４記載の光通信装置において、
   前記１×２光スプリッタが多段に接続され、
   前記波長変換部は、多段に接続された前記１×２光スプリッタのうち前記第２の光送受信装置側の段の１×２光スプリッタのそれぞれ第２および第３のポートに接続された
   ことを特徴とする光通信装置。
6. 請求項４記載の光通信装置において、
   前記１×２光スプリッタが多段に接続され、
   前記波長変換部は、多段に接続された前記１×２光スプリッタのうち前記第１の光送受信装置側の段の１×２光スプリッタの第１のポートに接続された
   ことを特徴とする光通信装置。
7. 請求項４から６のいずれか１項記載の光通信装置において、
   前記波長変換部は、
   第１のポートに入力された前記第１の光送受信装置からの信号光を第２のポートに出力し、上記第２のポートに入力された前記第２の光送受信装置からの信号光を上記第１のポートおよび第３のポートに出力する１×２光スプリッタと、
   上記第３のポートから出力される信号光の波長を可視光の波長に変換する波長変換素子と
   を有する
   ことを特徴とする光通信装置。
8. 請求項４から６のいずれか１項記載の光通信装置において、
   前記波長変換部は、前記第１の光送受信装置から前記第２の光送受信装置に至る光路上に直列に配置された波長分波部と波長変換素子と有し、
   前記第１の光送受信装置からの信号光は上記波長分波部で分波されることなく上記波長分波部および上記波長変換素子を通過し、前記第２の光送受信装置からの信号光はその一部が上記波長変換素子により可視光に波長変換され上記波長分波部により分波される
   ことを特徴とする光通信装置。
9. 請求項１記載の光通信装置において、
   前記可視光放射部は、特定の波長をもつ信号光を可視光に変換する
   ことを特徴とする光通信装置。
10. あらかじめ定められた赤外域の波長の光を用いて互いに通信を行う第１の光送受信装置および少なくとも1つの第２の光送受信装置が光合分波部を介して接続された光通信装置の通信状態を確認する方法において、
    上記第２の光送受信装置の少なくとも一部の装置から信号光の強度を変調して送信し、
    上記光合分波部では、上記少なくとも一部の装置から送信された信号光を可視光に変換して出力する
    ことを特徴とする光通信装置の通信状態確認方法。

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