JP3195338B2 - 単向二路伝送又は同時送受伝送のための光学情報伝送システム - Google Patents

単向二路伝送又は同時送受伝送のための光学情報伝送システム

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JP3195338B2 JP07855890A JP7855890A JP3195338B2 JP 3195338 B2 JP3195338 B2 JP 3195338B2 JP 07855890 A JP07855890 A JP 07855890A JP 7855890 A JP7855890 A JP 7855890A JP 3195338 B2 JP3195338 B2 JP 3195338B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、特に加入者接続領域用に好適であり、２
つの光学信号を単向二路又は同時送受で伝送するための
光学情報伝送システムで、２つの光学送信機と２つの光
学受信機と導波路とを有し、光学受信機のうち一方の光
学受信機が一方の光学送信機と協働するとともに、他方
の光学受信機が他方の光学送信機と協働し、光学導波路
は限界波長を有していて、また、第１の端部と第２の端
部とを有していて、限界波長以上の波長を持った光は第
１の端部と第２の端部との間で基本モードでのみ伝搬可
能であり、限界波長以下の波長を持った光は前記第１と
第２の端部との間で基本モードと次ぎに高いモードとで
伝搬可能であり、導波路の両端に設けられた光学送信機
及び／又は受信機はマルチプレクサ又はデマルチプレク
サ又は送受切換器を介して導波路の各端部に接続されて
いる光学情報伝送システム及び、 特に加入者接続領域用に好適であり、２つの光学信号
の単向二路又は同時送受で伝送するための光学情報伝送
システムで、２つの光学送信機と２つの光学受信機と導
波路とを有し、光学受信機のうち一方の光学受信機が一
方の光学送信機と協働するとともに、他方の光学受信機
が他方の光学送信機と協働し、導波路内では光が限界波
長以上で基本モードでのみ伝搬可能であり、該基本モー
ドでは、導波路の両端に設けられた光学送信機及び／又
は光学受信機はマルチプレクサ又はデマルチプレクサ又
は送受切換器を介して導波路の各端部に接続されてお
り、前記基本モードでは、マルチプレクサを介して導波
路の端部に接続された２つの光学送信機の場合に、マル
チプレクサは同じファイバで製造された単一モードファ
イバ融着カップラである光学情報伝送システムに関す
る。
［従来の技術］ 上記の種類の光学情報伝送システムは、欧州特許公開
公報第0265918号（サーチレポートなし）により公知で
ある。該公開公報には、単向二路伝送システムが記載さ
れている。すなわち、２つの信号を１本の導波路を通っ
て単方向に送る多重伝送システムが第５図の実施例に記
載されている。この場合、２つの信号は同じ波長かつ異
なったモードで伝送されるので、伝送モードを導波路モ
ード多重方式と呼ぶことができる。異なったモードで伝
送される２つの光学信号は、２つの同じ単一モードファ
イバで製造されている単一モード融着カップラにより導
波路に接続される。すなわち、マルチプレクサは導波路
融着カップラである。
以下、「導波路」という語の代わりに、単に「ファイ
バ」という語を用いることがある。
第３図及び第４図に基づく２つの実施例を含む上記の
公開公報には、各々の図面に、光学同時送受情報伝送シ
ステム、すなわち２つの光学信号用の二方向性光学情報
伝送システムが示されている。第３図に基づく実施例は
波長多重システムであり、２つの信号は同じモードすな
わち基本モードで伝送される。第４図に基づく実施例は
導波路モード多重システムであり、２つの光学信号は同
じ光波長を有する。第３図に基づく実施例では、２つの
光波長を分ける送受切換器として、波長選択性の導波路
用融着カップラが設けられている。第４図に基づく実施
例では、２つの異なったモードを分ける送受切換器とし
て、モードフィルタ（MF2,MF1）が設けられている。第
５図に基づく単向二路伝送システムの場合でも、受信側
では、２つのモードを分けるために、対応のモードフィ
ルタ（MF）が設けられている。こうしたモードフィルタ
に就いて言われているように、該モードフィルタは、最
も簡単な場合、第６図に示されるような「湾曲された」
標準単一モード導波路であるか、他の文献箇所に示され
ているようなカップラであってもよい。しかし、該カッ
プラは、前記文献箇所に記載されたように、融着カップ
ラでなく、被研磨カップラ（Anschliffkoppler）であ
る。
上記の全ての実施例に共通する原理は、用いられた伝
送光の波長が明らかに導波路の限界波長以下であること
である。マルチプレクサ、デマルチプレクサ又は送受切
換器は、いずれにしても、１つの性質に基づいて動作す
る。該性質とは光学信号が導波路を通って伝搬する場合
該光学信号を形成する光の波長、又は該光が伝搬するモ
ードによって、光学信号が互いに分離する性質及びマル
チプレクサの場合には、光学信号から合成信号が形成さ
れるという性質である。
いずれにしても、２つの光学信号を合成したり分離す
る場合にできる限り効果的な結合又は分離を達成するこ
とが重要である。しかし、波長多重を使用する際に２つ
の波長が余り隔たっていない場合に、必要な効率を有す
るこうしたカップラを製造することが困難なことであ
る。
［発明が解決しようとする課題］ この発明の課題は、２つの光学信号を単向二路又は同
時送受で伝送するための勝れた光学情報伝送システムを
提供することであり、該光学情報伝送システムは、波長
とモード及び用いられるマルチプレクサ、デマルチプレ
クサ又は送受切換器に於て、従来技術の場合とは相違し
た内容を有している。
［課題を解決するための手段］ 上記課題の解決方法は、第１に２つの波長が導波路の
限界波長以下に定められ、異なったファイバを有する単
一モードファイバ融着カップラ（以下、単に融着カップ
ラと言う）がマルチプレクサ、デマルチプレクサ及び送
受切換器として用いられることであり、第２の解決方法
は２つの光波長の１のみが導波路の限界波長以下に定め
られ、マルチプレクサ、デマルチプレクサ及び送受切換
器として同じファイバで製造された融着カップラが用い
られることである。その他の解決方法は従属の請求項か
ら明らかである。
［利点］ 上記２つの解決法の利点は、融着カップラが高い結合
効率を有するのにかかわらず安価に製造可能であるの
で、これ等を組合わせた本発明のシステムは安価で、し
かも良好な光学的性質を有することである。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図は単方向性の光学情報伝送システム101の図で
ある。該光学情報伝送システム101では、２つの光学信
号は１本の導波路を通って同一方向に伝送される。この
ような光学情報伝送システムは単向二路伝送システムと
して示される。
このシステムの場合、送信ステーション102は、5kmの
長さの導波路104を介してターミナルステーション103に
接続されている。送信ステーション102がヘッドステー
ションであり、受信ステーションが加入者接続領域用光
学情報伝送システムの加入者ステーションであってもよ
い。波長λ１を有する光学信号S1が第１の送信機99から
送信ステーション102に送られ、波長λ２を有する光学
信号S2が第２の送信機100から送信ステーション102に送
られる。適宜の伝送手段（図示せず）によって、光学信
号S2が基本モード（以下、単に基本モードと言う）LP01
で伝送され、光学信号S1が基本モードLP01につづく高い
モードLP11で伝送される。異なった波長と異なったモー
ドを有する光学信号S1及びS2が存在することは、第１図
のブロック105及び106に示されている。
送信ステーション102はマルチプレクサ41を有する。
マルチプレクサ41は、後で第３図、第５図及び第７図に
基づいて詳述するが、２つの光学信号S1及びS2を結合し
て合成信号にし、該合成信号を伝送路である導波路104
に供給する。導波路104は合成信号を受信ステーション1
03に伝送する。受信ステーション103はデマルチプレク
サ51を有する。デマルチプレクサ51は、後で第６図及び
第８図に基づいて詳述するが、２つの伝送された光学信
号S1及びS2を分離し、該光学信号S1及びS2に対応する光
学受信信号（以下、簡単に光学信号と言う）E1及びE2を
出力端から送出する。光学信号E1が波長λ１と、高いモ
ードLP11とを有するのに対し、光学信号E2は波長λ２と
基本モードLP01とを有する。これはブロック107及び108
で示されている。光学信号E1及びE2は、図示しない方法
で、光学受信機（以下、単に受信機と言う）109及び110
に送られる。光学信号E1及びE2の内容は、例えば、テレ
ビ番組及び光学的ステレオ放送番組であってもよい。こ
れらの番組は有線テレビ流通システムで加入者に伝送さ
れる。マルチプレクサ41及びデマルチプレクサ51の種類
と、波長λ１及びλ２については後に説明する。
第２図は二方向性の光学情報伝送システム111を示
す。二方向性の光学情報伝送システム111では、２つの
光学信号S1,S2が１本の導波路114を通って互いに反対方
向に伝送される。このような光学情報伝送システムは同
時送受伝送システムと呼ばれる。
該同時送受伝送システム111は、送受信ステーション1
12と送受信ステーション113とを有する。前者は例えば
中継ステーション側にあり、後者は例えば加入者側にあ
る。送受信ステーション112及び113は5kmの長さの導波
路114によって接続されている。例えば、この光学情報
伝送システム111は狭帯域又は広帯域のサービスデジタ
ルネットワークにおける対話方式の信号伝送として用い
られる。
中継側の送受信ステーション112及び加入者側の送受
信ステーション113は、光学送信機（以下、単に送信機
と言う）99′又は100′及び受信機110′又は109′に接
続されている。送信機99′及び他の手段（図示せず）に
よって、送受信ステーション112は波長λ１を有する光
学送信信号（以下、単に光学信号と言う）S1を出し、該
光学信号S1は高い基本モードLP11で伝送される。他方の
送受信ステーション113では、送信機100′及び他の手段
（図示せず）によって、波長λ２を有する光学信号S2は
基本モードLP01で伝送路を通って伝送される。これらの
光学信号S1,S2が存在することは、送受信ステーション1
12ではブロック115によって、送受信ステーション113で
はブロック118によって示されている。
送受信ステーション112から送受信ステーション113に
伝送された光学信号S1からは、送受信ステーション113
で、同じモードLP11と同じ波長λ１とを有する光学信号
E1が生じる。これは送受信ステーション113でブロック1
17によって示されている。これに対し、送受信ステーシ
ョン113から送受信ステーション112に伝送された光学信
号S2からは、送受信ステーション112で、同じ波長λ２
と基本モードLP01とを有する光学信号E2が生じる。これ
は送受信ステーション112でブロック116によって示され
ている。
中継側の送受信ステーション112は、第９図で示され
た送受切換器71を有する。該送受切換器71は後で説明す
る。一方の送受信機側では、光学信号S1が一方の端子で
ブロック115から送受切換器71に送られ、該送受切換器7
1は光学信号E2を受信機110′の方向に出す。送受切換器
71は他方の伝送路側で導波路114に接続されている。
加入者側の送受信ステーション113は第10図で示され
た送受切換器91を有する。該送受切換器91は後で説明す
る。送受切換器91は送受信器側と伝送路側とを有し、前
者は第１の端子と第２の端子を備え、後者は１つの端子
を備える。光学信号S2はブロック118から第１の端子に
供給され、送受切換器91は第２の端子から光学信号E1を
出す。他の端子は導波路114に接続されている。
第１図及び第２図に基づく２つの光学情報伝送システ
ムに共通していることは、異なった光学信号が導波路を
通って伝送される際のモードと、光学信号の波長とによ
って区別されることである。すなわち、第１図に基づく
光学情報伝送システムはモード波長単向二路伝送システ
ムであり、第２図に基づく光学情報伝送システムはモー
ド波長同時送受伝送システムである。但し、モードは導
波路内の光すなわち光学信号の伝搬モードである。
用いられたシステム部品、例えばマルチプレクサ、デ
マルチプレクサ（第１図）及び送受切換器（第２図）の
波長と構造に関しては、本発明に基づき、第１図に基づ
く単向二路伝送システムと、第２図に基づく同時送受伝
送システムのために、２つの方法がある。
第１の方法では、マルチプレクサ、デマルチプレクサ
及び送受切換器（以下、これら全てをカップラとも言
う）のような部品はファイバ融着カップラであり、該フ
ァイバ融着カップラでは、融着によって該製品を製造す
る元となるファイバは同じファイバである。
第１の方法では、基本モードで伝送された光学信号の
波長λ２は導波路の限界波長λＣ以上であり、高いモー
ドで伝送された光学信号の波長λ１は限界波長以下であ
る。
第２の方法では、用いられた融着カップラはそれぞれ
異なったファイバにより構成されている。各々の融着カ
ップラは、基本モードで伝送された光学信号を標準単一
モードファイバ（以下、単に標準ファイバと言う）と、
この標準ファイバに較べて細いか太いファイバであっ
て、次ぎに高いモードLP11を送るために設けられたファ
イバとを有する。この第２のファイバが標準ファイバよ
り細いか太いか否かは、高いモードで伝送されるべき光
学信号を他のファイバに結合するか、該光学信号を標準
ファイバから分離するために、融着カップラ内の第２の
ファイバが用いられるか否かによる。両方の場合のこう
した融着カップラの使用法は、該融着カップラの標準フ
ァイバが伝送用の導波路104又は114及び送信機又は受信
機に接続されており、光学信号は基本モードLP01で送信
機から又は受信機に伝送されることである。第２の方法
では、伝送された光学信号の波長λ１及びλ２は伝送用
の導波路104又は114の限界波長λＣ以下である。
以下、第３図乃至第10図に基づき、マルチプレクサ、
デマルチプレクサ及び送受切換器として用いられるべき
融着カップラの２つの方法のみを説明する。
第３図は２つの同じファイバ12及び13で製造された公
知の単一モードファイバ融着カップラ11の図である。第
３図に示されたモードマルチプレクサ及び波長マルチプ
レクサとしての作動法は、第１図に基づく新しい光学情
報伝送システムに適合した新作動法である。融着カップ
ラ11の製造に用いられるファイバ12及び13は以下の性質
を有する２つの同じ標準ファイバである。
コアの半径： rO＝4.35μｍ クラッドの半径： R0＝62.5μｍ 屈折率の差： Δｎ＝3.10-3 限界波長： λＣ＝1270nm λ０（最小限の分散の場合）： λ０＝（1310±15）nm 第３図及び第４図に用いられた符号は以下のことを示
している。
ΔＺ＝融着炎の長さ ｌ ＝炎の長さなしでの融着カップラの引伸し長さ Ｌ ＝融着カップラの長さ（Ｌ＝ｌ＋ΔＺ） ＝融着長さ r0 ＝引伸し前のコアの半径 R0 ＝引伸し前のクラッドの半径 D0 ＝引伸し前のコアの間隔 rW ＝融着カップラの中央におけるコアの半径 RW ＝融着カップラの中央のzWにおけるクラッドの半径 DW ＝融着カップラの中央のzWにおけるコアの間隔 zW ＝融着カップラの中央までの融着カップラの長さ zW ＝L/2＝（ｌ＋ΔＺ）/2 融着カップラ11を製造する場合、第4A図、第4B図及び
第4C図から明らかなように、コア及びクラッドの直径が
両端から中央部に亘って細くなるように、２本のファイ
バ12及び13は引き伸ばされる。標準ファイバ12及び13が
いわゆるテーパ面を有している場合、標準的なサイズの
コアの半径r0は約１μｍというコアの上記半径rWにまで
減少することができる。融着カップラ11の２本のファイ
バ12及び13のうちの１本（図面では上部に図示されたフ
ァイバ12）の一端に、無反射終端14が設けられている。
融着カップラ11は以下のように第１図に基づくマルチ
プレクサ41として用いられる。ファイバ12の端部15に光
学信号S1が供給される。該光学信号S1の波長λ１は伝送
路として用いられた導波路の限界波長λＣ以下であり、
例えば788nmである。光学信号S1は基本モードLP01に次
いで高いモードLP11で伝送され、ファイバ12の端部15に
供給される際、既にモードLP11で存在している。第３図
に示すように、融着カップラ11の一方の端部、図では左
側の端部はファイバ12の端部15とファイバ13の端部16か
ら成り、端部15には上記のように光学信号S1が供給さ
れ、端部16には光学信号S2が供給される。上記光学信号
S2は伝送路である導波路の限界波長λＣ以上である波長
λ２、例えば1300nmを有し、基本モードLP01で融着カッ
プラ11に供給され、同一の基本モードLP01で伝送路を通
って伝送される。
伝送路である導波路の限界波長λＣは標準ファイバ12
及び13の限界波長と同一である。何故ならば、伝送用の
導波路もこうした標準ファイバだからである。融着カッ
プラ11は、ファイバ13の端部17にも合成信号Ｓ＝S1＋S2
が生じるという性質を有する。この性質は以下のように
発生する。コアの半径rWが約１μｍまでになる標準ファ
イバ12及び13の上記のテーパ面によって、コアの標準周
波数が低下するので、まずモードLP11で送られた光学信
号S1がファイバ12のコアでその方向性を失って、ファイ
バ12のクラッドに達し、そこから他方のファイバ13のク
ラッドに侵入する。この場合、このLP11の光学信号S1は
他方のファイバ13のコアに達し、そこで先に送られる。
何故ならば、コアの直径が大きくなるにつれて、他方の
ファイバ13のコアの標準周波数も再度増大するからであ
る。これにより、融着カップラ11はモード選択的であ
る。何故ならば、基本モードLP01に次いで高いモードLP
11を有する光学信号S1が他方のファイバ13のコアに侵入
するのに対し、基本モードLP01は元来結合されたファイ
バ12内に留まっているからである。特に、テーパ面が指
数的に推移する時の計算は、『APPLIED OPTICS』第22
巻、12号1983年６月1918乃至1922頁のJ.ビュアレス等の
記事に基づいて行なえばよい。
コアのいわゆるＶ数が光の波長に左右されるので、融
着カップラの中央におけるコアの半径rW、融着カップラ
の中央のzWにおけるコアの間隔DW、炎の長さなしでの融
着カップラの引伸し長さｌ、融着カップラの長さＬ及び
融着カップラの中央までの融着カップラの長さzWも波長
に左右される。コアの標準周波数VWは、丁度箇所zWで次
に高いモード用の融着カップラの標準限界波長に達す
る。従って、同じファイバ12及び13から成るモード選択
性の融着カップラ11は、第３図に示す単方向性の作動用
に用いられるか、二方向性の作動用に用いられるかに関
係なく、高いモードLP11で伝送される光学信号S1の波長
λ１に適合するように設計されねばならない。それは上
記のように設計されないと、高いモードLP11で伝送され
た光学信号S1はΔＺ領域内に侵入しなくなり、該領域Δ
Ｚ外に出れば、LP11の光学信号S1は許容されない程度に
高い損失を受け、従って上記光学信号S1は領域ΔＺ内に
全く侵入できないか、たとえ侵入したとしても極めて少
ないからである。
光学信号S1及びS2の異なった波長を有する同じ標準フ
ァイバ12及び13から成る第３図及び第４図に示された融
着カップラ11を本発明に基づいて作動する方法は、高い
モードLP11で伝送された光学信号S1の波長λ１が明らか
に限界波長λＣ以下であるのに対し、基本モードLP01で
伝送された光学信号S2の波長λ２が限界波長λＣ以上で
あることである。
融着カップラ11を反対方向にも作動する方法は、第３
図に示すように２つの光学信号S1及びS2を含む合成信号
Ｓが端部17で融着カップラ11に供給され、２つの光学信
号S1及びS2が融着カップラ11の端部15及び16から送り出
されることである。この場合では、第３図に示されたカ
ップラ出力端はカップラ入力端として用いられ、カップ
ラ入力端（端部）15及び16はカップラ出力端として用い
られる。融着カップラ11の後者の作動法は、第１図にデ
マルチプレクサ51として示されたデマルチプレクサの作
動法である。
融着カップラ11の他の作動法では、光学信号S1は端部
15に結合され、端部17から送り出される。該端部17には
光学信号S2が反対方向から供給されて、端部16で送り出
される。この場合、光学信号S1及びS2は第３図又は第２
図で示されたモードと波長とを有する。これが、融着カ
ップラ11を第２図に基づく光学情報伝送システムの送受
切換器71として用いる作動法である。
更に他の作動法では、光学信号S2が端部16に供給され
端部17で送り出されるとともに、光学信号S1が反対方向
から端部17に供給されて端部15から送り出されるよう
に、融着カップラ11が用いられる。該作動法では、融着
カップラ11は第２図に基づく光学情報伝送システムの送
受切換器91として用いられる。いずれにせよ、融着カッ
プラ11には、基本モードでファイバに供給された光学信
号が該ファイバの中を先に送られるのに対し、高いモー
ドで供給された光学信号は他方のファイバに侵入すると
いう性質がある。
第１図及び第２図によって述べた第２の方法に用いら
れた異なったファイバを有する融着カップラの原理を、
第５図及び第６図を用いて説明する。第５図は、異なっ
た単一モードファイバ（以下、単にファイバと言う）22
及び23で製造された融着カップラ21の図であり、第６図
は、異なったファイバ32及び33で製造された融着カップ
ラ31の図である。図面に示された寸法の意味は第３図に
関する符号の説明と同じである。融着カップラ21の場合
では、ファイバ23は、例えば以下のデータを有する標準
ファイバである。
r0 ＝4.35μｍ R0 ＝62.5μｍ Δｎ＝10-3 λＣ＝1270nm これに対し、ファイバ22はコア及びクラッドの直径が
小さい単一モードファイバである。２本のファイバ22及
び23は、第３図に基づく実施例の場合のように、テーパ
面が形成されている。このテーパ面は両端から中央に向
かって指数関数的に細くなっているのが好ましい。
融着カップラ21は、以下に示す作動方法のもとにファ
イバモードマルチプレクサとして用いられる。
波長λ１を有する光学信号S1は、基本モードLP01に次
いで高いモードLP11で、細いファイバ22に供給される。
該ファイバ22の他端は無反射終端24を備えている。融着
カップラ21が端部25を有しているのと同じ側の、標準フ
ァイバ23の端部26で、光学信号S2が融着カップラ21の第
２のファイバ23に供給され、光学信号S2は波長λ２を有
し、基本モードLP01で伝送される。第５図に基づく実施
例の場合、光学信号S1の波長λ１は788nmであり、第２
の光学信号S2の波長λ２は830nmであるので、２つの波
長λ１及びλ２は、明らかに標準的な導波路の限界波長
λＣ以下、例えば1270nmである。
融着カップラ21においても、次の高いモードLP11で伝
送された光学信号S1は、自らが結合されるファイバ22か
ら他方の標準ファイバ23に侵入するので、標準ファイバ
23の端部27からは、２つの光学信号S1及びS2を加えた合
成信号が送り出される。何故ならば、基本モードLP01で
伝送された光学信号S2が標準ファイバ23を自由に通り抜
けるからである。融着カップラ21の場合、高いモードLP
11で伝送された光学信号S1の侵入は、細いファイバ22か
ら標準ファイバ23に主として融着カップラ21の領域ΔＺ
でなされる。
第６図に基づく融着カップラ31は、第５図に基づく融
着カップラ21と同様に、第６図の下部に示された標準フ
ァイバ33を有する。該標準ファイバ33のデータは、第５
図で用いられた標準ファイバ23のデータと同じである。
融着カップラ31は、第２のファイバとして、コア及びク
ラッドの直径が大きいファイバ32を有する。該ファイバ
32は、第６図では左端として示される端部に、無反射終
端34を有する。両ファイバ33及び32は、第５図に基づく
融着カップラ21のファイバ22及び23と同様に、テーパ面
を形成している。ファイバ32の無反射終端34と同じ側に
ある標準ファイバ33の端部35に、第５図に基づいて挙げ
られた光学信号S1及びS2を含む合成信号Ｓ＝S1＋S2が供
給されるので、主として、融着カップラ31の領域ΔＺに
おいて、波長λ１を有し次いで高いモードLP11で伝送さ
れ合成信号Ｓに含まれる光学信号S1が太いファイバ32に
侵入するのに対し、波長λ２を有し基本モードLP01で伝
送される光学信号S2は標準ファイバ33を自由に通り抜け
るので、標準ファイバ33の端部37では光学信号S2が基本
モードLP01で発生し、太いファイバ32の端部38では高い
モードLP11で伝送された光学信号S1が発生する。
上記の作動法では、融着カップラ21が第１図に基づく
単向二路伝送システムのマルチプレクサ41として用いら
れるのに対し、融着カップラ31は単向二路伝送システム
のデマルチプレクサ51として用いられる。第１図と関連
して述べたように、２つの融着カップラ21及び31に共通
なことは、両者が２本の異なったファイバにより構成さ
れていることである。第１図に基づく光学情報伝送シス
テムには、２つの波長が明らかに標準ファイバ（カップ
ラと伝送路）の限界波長以下であるという性質がある。
高いモードLP11で伝送された光学信号が一方のファイ
バ22から標準ファイバ23に侵入しなければならない融着
カップラ21の場合では、一方のファイバ22は標準ファイ
バ23より細く形成されるが、光学信号が標準ファイバ33
から他方のファイバ32に侵入しなければならない融着カ
ップラ31の場合では、他方のファイバ32は標準ファイバ
33より太く形成される。
２つの融着カップラ21及び31の場合では、ファイバ2
2,23及び32,33のコア及びクラッドの直径は、光波長
λ1,λ２の比λ1/λ２に比例して選択される。融着カッ
プラ31の場合では、細いファイバ22内の光学信号S1及び
標準ファイバ23内の光学信号S2に対し同一のV0及びVW数
が生じ、融着カップラ21の、該融着カップラの中央まで
の長さzW、炎の長さなしでの融着カップラの引伸し長さ
ｌ、融着カップラの長さＬは、融着カップラ31の場合と
同様に、２つの光波長λ１及びλ２に対し同一の値を有
する。融着カップラ21の細いファイバ22内の光学信号S1
及び標準単一モードファイバ23内の光学信号S2は、カッ
プラの同じ長さzWの範囲に於て、領域ΔＺに侵入する。
例えば、不良な接続部又は接続具において次の高いモー
ドLP11に変換された光学信号S2は、融着カップラ21で標
準ファイバ23のコアから離れ、細いファイバ22中を先に
送られ、無反射終端24で消滅される。例えば1200nmの限
界波長λＣ′の領域で第２の光学信号S2用の波長λ２を
用いることもできるだろうが、領域ΔＺの端部又は該端
部の少し外側で侵入が生じるだろう。このことは、その
時々のLP11の光学信号S1内で高い光学的な損失となるだ
ろう。同様のことが第６図に示す融着カップラ31に於て
も発生する。
第７図は、第５図の融着カップラ21を用いて第１図の
ように形成した光学情報伝送システムのファイバモード
マルチプレクサの実施例を示す。融着カップラ21はケー
シング42内に設けられ、２本のファイバ22と23は、開口
部43,44を通ってケーシング42から引出され、送信機に
接続する光学プラグ45,46に結合される。光学プラグ45,
46を介して、２つの光学信号S1（λ1,LP11）及び光学信
号S2（λ2,LP01）がファイバモードマルチプレクサに供
給される。合成信号Ｓ＝S1＋S2は、接続具47及び光学コ
ネクタ48を通ってファイバマルチプレクサ41から伝送用
の導波路に送り出される。
第８図は、第６図に描かれた融着カップラ31を用いて
第１図に基づく光学情報伝送システム用のファイバモー
ドデマルチプレクサ51を形成した実施例を示す。融着カ
ップラ31は、デマルチプレクサ51の後で述べる他の部品
と同様に、ケーシング53内に設けられ、入力端側に、合
成信号Ｓが送られる光学コネクタ54を有する。光学信号
S1を送る融着カップラ31の出力端及び光学信号S2を送る
融着カップラ31の出力端は、接続具55又は56を介して波
長選択性のデマルチプレクサ57又は58に光学的に結合さ
れており、該デマルチプレクサ57又は58の分岐59又は61
は開口部63又は64を通ってケーシング53から出て、光学
プラグ65又は66に接続されている。光学プラグ65又は66
から送り出される光学信号S1又はS2は、図示しない方法
で、それぞれ受信機に送られる。
波長選択性のデマルチプレクサ57又は58のそれぞれの
第２の分岐60又は62の両端は、無反射終端67乃至70を有
する。波長選択性のデマルチプレクサ57又は58は光学的
再フィルタとして用いられ、光学信号における遠端漏話
の光学的減少を更に高めるように形成されねばならな
い。
波長選択性のデマルチプレクサ57又は58は、場合によ
ってはプラグ接続部及び／又は接続具において発生する
ストレイライト（Stoerlicht）を受けて、これを消滅さ
せるためにも用いられる。こうしたストレイライトは、
例えば、光学信号Ｓの一部が基本モードLP01から次いで
高いモードLP11に変換されることによって、又は、光学
信号S1の一部が次いで高い基本モードLP11からモードLP
01に変換される場合に生じる。
波長選択性のデマルチプレクサ57及び58を形成する第
８図に示した融着カップラ31の代わりに、通常の部品、
例えば波長選択性のカップラの他の種類か、二色性の干
渉カットフィルタ（Interferenz−Kantenfilter）か、
回析格子も設けることができる。
波長選択性のデマルチプレクサ57及び58は、第１図で
デマルチプレクサ51の構成要素として示されているが、
ストレイライトの問題が生じなければ、両者はなくても
よい。
第９図は、第５図の融着カップラ21を用いて第２図に
基づく同時送受話システムのファイバモード送受切換器
（以下、単に送受切換器と言う）71を形成した実施例を
示す。該送受切換器71は、ケーシング72内に融着カップ
ラ21及び波長選択性のデマルチプレクサ73を配置して形
成される。該デマルチプレクサ73のケーシング72を貫通
する第１の分岐74は開口部75を通ってケーシング72から
外に出て、光学プラグ76に接続されている。該光学プラ
グ76は、図示しない方法で、受信機に延びる導波路に接
続されている。他方の光学プラグ77は、図示しない方法
で送信機から延びる導波路に接続されており、融着カッ
プラ21の細いファイバ22に接続されている。該ファイバ
22はケーシング72の開口部78を通って延びている。融着
カップラ21の標準ファイバ23は接続具79を通って、波長
選択性のデマルチプレクサ73の第１の分岐74の他端に接
続されている。デマルチプレクサ73の第２の分岐80の両
端には、無反射終端81及び82が設けられている。
融着カップラ21の標準ファイバ23の他端は、ファイバ
22の無反射終端24と同じ融着カップラ21側にあり、接続
具83及び光学コネクタ84を通り、図示しない方法で、伝
送用の導波路によって遠隔の送受信ステーションに接続
されている。
融着カップラ21を同時送受作動法で用いる第９図の実
施例の場合では、波長λ１を有し次の高いモードLP11の
光学信号S1が送信機から送られ、融着カップラ21内でま
ず第１に細いファイバ22に結合され、該ファイバ22から
標準ファイバ23に侵入する。標準ファイバ23は、遠隔の
送受信ステーションに延びる導波路に光学信号を送る。
反対方向では、送受信ステーションから送られ波長λ１
を有する光学信号S2は、基本モードLP01で標準ファイバ
23に結合されて、該標識ファイバ23内に留まり、もし波
長選択性のデマルチプレクサ23が設けられていれば、該
デマルチプレクサ23を通過し、受信機（図示せず）に達
する。
基本モードで伝送された光学信号が標準ファイバに結
合され、該ファイバ内を先に送られる。高いモードで伝
送されるべき光学信号は、細いファイバに結合され、該
ファイバから標準ファイバに侵入する。
第10図は、第２図に示された同時送受伝送システムの
他端に設けられた送受切換器91の図である。該送受切換
器91は、ケーシング92内に第６図に示すように融着カッ
プラ31を有し、必要であるか好ましい場合には、波長選
択性のデマルチプレクサ73′も配置される。該デマルチ
プレクサ73′の第１の分岐74′は開口部75′を通ってケ
ーシング92から出て、光学プラグ76′に接続されてい
る。該光学プラグ76′は、図示しない方法で、受信機に
延びる導波路に接続されている。送信機から延びる導波
路に図示しない方法で接続されている第２の光学プラグ
77′は、開口部78′を通ってケーシング92内に延びる標
準ファイバ33に接続されている。波長選択性のデマルチ
プレクサ73′の第２の分岐80′の両端には無反射終端8
1′又は82′が設けられており、デマルチプレクサ73′
の第１の分岐74′の他端は接続具79′を介して融着カッ
プラ31の太いファイバ32に接続されている。標準ファイ
バ33の他端は、接続具83′及び光学コネクタ84′を通っ
て、遠隔の送受信ステーションに延びている伝送用の導
波路（図示せず）に接続されている。
送受切換器として用いられる融着カップラ31では、第
９図に基づく送受切換器の場合と同様に、光学信号S2は
基本モードLP01及び波長λ２で標準ファイバ33に送られ
るので、第９図に図示された送受切換器71と同様に第10
図の送受切換器91の場合でも、導波路は伝送路を形成し
ているので、基本モードで送られた光学信号が発生する
融着カップラの接続部は伝送用の導波路に接続されてい
る。高いモードLP11で伝送された波長λ１を有する光学
信号S1は、遠隔の送受信ステーションから前記カップラ
接続部に達し、送受切換器91は標準ファイバ33から光学
信号を分離しなければならない。この分離は、標準ファ
イバ33より太い第２のファイバ32によってなされる。
２つの異なるファイバを有する送受切換器71の一方の
ファイバが標準ファイバ23であるとき、第９図のよう
に、高いモードLP11で送られる光学信号S1を上記標準フ
ァイバ23に結合する場合には、他方のファイバ22として
細いファイバ22が用いられるのに対して、送受切換器91
が、第10図のように、高いモードLP11で送られる光学信
号S1を標準ファイバ33から分離する必要がある場合に
は、他方のファイバとして太いファイバ32が用いられ
る。
上記のカップラのどの種類も、追加的な波長選択性の
デマルチプレクサを使用することなく、モード選択性以
外にかなりの波長選択性をも有するという好ましい性能
を有している。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に基づく光学的な単向二路情報伝送シス
テムの略図、第２図は本発明に基づく光学的な同時送受
情報伝送システムの略図、第３図は同じファイバを有し
本発明に基づくシステムに適合した新しい作動法による
公知の単一モードファイバ融着カップラの縦断面略図、
第4A図、第4B図、第4C図は第３図に基づく融着カップラ
の異なった縦断面におけるそれぞれの横断面図、第５図
は本発明に基づく光学的な情報伝送システム用の異なっ
たファイバを有する単一モードファイバ融着カップラの
第１の変形例の縦断面略図、第６図は本発明に基づく光
学的な情報伝送システム用の異なったファイバを有する
単一モードファイバ融着カップラの第２の変形例の縦断
面略図、第７図は本発明に基づく光学的な情報伝送シス
テム用の第５図に基づく単一モードファイバ融着カップ
ラを用いたマルチプレクサの略図、第８図は本発明に基
づく光学的な情報伝送システム用の第６図に基づく単一
モードファイバ融着カップラを用いたデマルチプレクサ
の略図、第９図は本発明に基づく同時送受情報伝送シス
テムの一端に対する第５図に基づく融着カップラを用い
た送受切換器の略図、第10図は本発明に基づく同時送受
情報伝送システムの他端に対する第６図に基づく融着カ
ップラを用いた送受切換器の略図である。 11,21……単一モードファイバ融着カップラ、22……フ
ァイバ、23……標準単一モードファイバ、31……単一モ
ードファイバ融着カップラ、32……ファイバ、33……標
準単一モードファイバ、41……マルチプレクサ、51,57,
58……デマルチプレクサ、71……送受切換器、73,73′
……デマルチプレクサ、91……送受切換器、99,99′,10
0,100′……光学受信機、103,104……導波路、109,10
9′,110,110′……光学受信機、114……導波路、S1,S2
……光学信号、λ1,λ２……光波長、LP01……導波路基
本モード、LP11……導波路モード。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２つの光学信号を単向二路伝送するための
    光学情報伝送システムであって、 限界波長を有していて、また、第１の端部と第２の端部
    とを有していて、前記限界波長以上の波長を持った光は
    第１の端部と第２の端部との間で基本モードでのみ伝搬
    可能であり、前記限界波長以下の波長を持った光は前記
    第１と第２の端部との間で基本モードと次に高いモード
    とで伝搬可能な単一の光学導波路と、 限界波長以下であることが明白な各異なった第１と第２
    の波長を有し互いに異なった導波路モードで伝送される
    ２つの光学信号を生成するための第１と第２の光学送信
    機と、 前記２つの光学信号を各受けるために前記各光学送信機
    と協働する第１と第２の光学受信機と、 前記各送信機と各受信機とを前記光学導波路の前記第１
    または第２の端部に接続するための、コア及びクラッド
    の直径が異なった２つのファイバで製造された第１と第
    ２の単一モードファイバ融着カップラとを有し、 前記第１の融着カップラは、前記第１の送信機からの前
    記第１の波長で基本モードの光学信号と、前記第２の送
    信機からの前記第２の波長で基本モードの次に高いモー
    ドの光学信号とを前記光学導波路に供給し、前記第２の
    融着カップラは、前記光学導波路からの前記波長とモー
    ドとが各異なった２つの光学信号を前記第１と第２の受
    信機に送出することを特徴とする光学情報伝送システ
    ム。
  2. 【請求項２】２つの光学信号を同時送受伝送するための
    光学情報伝送システムであって、 限界波長を有していて、また、第１の端部と第２の端部
    とを有していて、前記限界波長以上の波長を持った光は
    第１の端部と第２の端部との間で基本モードでのみ伝搬
    可能であり、前記限界波長以下の波長を持った光は前記
    第１と第２の端部との間で基本モードと次に高いモード
    とで伝搬可能な単一の光学導波路と、 限界波長以下であることが明白な各異なった第１と第２
    の波長を有し互いに異なった導波路モードで伝送される
    ２つの光学信号を生成するための第１と第２の光学送信
    機と、 前記２つの光学信号を各受けるために前記各光学送信機
    と協働する第１と第２の光学受信機と、 前記各送信機と各受信機とを前記光学導波路の前記第１
    または第２の端部に接続するための、コア及びクラッド
    の直径が異なった２つのファイバで製造された第１と第
    ２の単一モードファイバ融着カップラとを有し、 前記第１の融着カップラは、前記第１の送信機からの前
    記第１の波長で基本モードの光学信号を前記光学導波路
    に供給するとともに、前記光学導波路からの前記第２の
    波長で基本モードの次に高いモードの光学信号を前記第
    １の受信機に送出し、 前記第２の融着カップラは、前記第２の送信機からの前
    記第２の波長で基本モードの次に高い光学信号を前記光
    学導波路に供給するとともに、前記第１の波長で基本モ
    ードの光学信号を前記第２の受信機に送出することを特
    徴とする光学情報伝送システム。
  3. 【請求項３】前記第１の光学信号は基本モードで伝送さ
    れ、 前記両方の融着カップラに関連された各第１のファイバ
    は、導波路と各第１の光学送信機または第１の光学受信
    機との間に接続された標準単一モードファイバであり、 前記第２の光学信号は、基本モードよりも高いモードで
    伝送され、 前記第１の融着カップラの第２のファイバは、標準単一
    モードファイバより細く、導波路と第２の送信機との間
    に接続されていて、 前記第２の融着カップラの第２のファイバは、標準単一
    モードファイバより太く、導波路と第２の受信機との間
    に接続されている、 ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学情報伝
    送システム。
  4. 【請求項４】前記各光学受信機とその前記各融着カップ
    ラとの間に波長選択デマルチプレクサをさらに備えたこ
    とを特徴とする請求項３記載の光学情報伝送システム。
  5. 【請求項５】前記各波長選択デマルチプレクサは、波長
    選択単一モードファイバ融着カップラであることを特徴
    とする請求項４記載の光学情報伝送システム。
  6. 【請求項６】２つの光学信号を単向二路伝送するための
    光学情報伝送システムであって、 限界波長を有していて、また、第１の端部と第２の端部
    とを有していて、前記限界波長以上の波長を持った光は
    第１の端部と第２の端部との間で基本モードでのみ伝搬
    可能であり、前記限界波長以下の波長を持った光は前記
    第１と第２の端部との間で基本モードと次に高いモード
    とで伝搬可能な単一の光学導波路と、 限界波長以下であることが明白な各異なった第１と第２
    の波長を有し互いに異なった導波路モードで伝送される
    ２つの光学信号を生成するための第１と第２の光学送信
    機と、 前記２つの光学信号を各受けるために前記各光学送信機
    と協働する第１と第２の光学受信機と、 前記各送信機と各受信機とを前記光学導波路の前記第１
    または第２の端部に接続するための、コア及びクラッド
    の直径が全く類似した２つのファイバで製造された第１
    と第２の単一モードファイバ融着カップラとを有し、 前記第１と融着カップラは、前記第１の送信機からの前
    記第１の波長で基本モードの光学信号と、前記第２の送
    信機からの前記第２の波長で基本モードの次に高いモー
    ドの光学信号とを前記光学導波路に供給し、前記第２の
    融着カップラは、前記光学導波路からの前記波長とモー
    ドとが各異なった２つの光学信号を前記第１と第２の受
    信機に送出することを特徴とする光学情報伝送システ
    ム。
  7. 【請求項７】２つの光学信号を同時送受伝送するための
    光学情報伝送システムであって、 限界波長を有していて、また、第１の端部と第２の端部
    とを有していて、前記限界波長以上の波長を持った光は
    第１の端部と第２の端部との間で基本モードでのみ伝搬
    可能であり、前記限界波長以下の波長を持った光は前記
    第１と第２の端部との間で基本モードと次に高いモード
    とで伝搬可能な単一の光学導波路と、 限界波長以下であることが明白な各異なった第１と第２
    の波長を有し互いに異なった導波路モードで伝送される
    ２つの光学信号を生成するための第１と第２の光学送信
    機と、 前記２つの光学信号を各受けるために前記各光学送信機
    と協働する第１と第２の光学受信機と、 各光学送信機と各光学受信機とを前記光学導波路の前記
    第１または第２の端部に接続するための、コア及びクラ
    ッドの直径が全く類似した２つのファイバで製造された
    第１と第２の単一モードファイバ融着カップラとを有
    し、 前記第１の融着カップラは、前記第１の送信機からの前
    記第１の波長で基本モードの光学信号を前記光学導波路
    に供給するとともに、前記光学導波路からの前記第２の
    波長で基本モードの次に高いモードの光学信号を前記第
    １の受信機に送出し、 前記第２の融着カップラは、前記第２の送信機からの前
    記第２の波長で基本モードの次に高い光学信号を前記光
    学導波路に供給するとともに、前記第１の波長で基本モ
    ードの光学信号を前記第２の受信機に送出することを特
    徴とする光学情報伝送システム。
  8. 【請求項８】２つの光学信号を単向二路伝送するための
    光学情報伝送システムであって、 限界波長を有していて、また、第１の端部と第２の端部
    とを有していて、前記限界波長以上の波長を持った光は
    第１の端部と第２の端部との間で基本モードでのみ伝搬
    可能であり、前記限界波長以下の波長を持った光は前記
    第１と第２の端部との間で基本モードと次ぎに高いモー
    ドとで伝搬可能な単一の光学導波路と、 限界波長以上であって基本モードで伝搬される第１の波
    長を有する第１の光学信号を生成するための第１の光学
    送信機と、 限界波長以下であって基本モードの次に高いモードで伝
    搬される第２の波長を有する第２の光学信号を生成する
    ための第２の光学送信機と、 前記２つの光学信号を各受けるために前記各光学送信機
    と協働する第１と第２の光学受信機と、 前記各送信機と各受信機とを前記光学導波路の前記第１
    または第２の端部に接続するための、コア及びクラッド
    の直径が全く類似した２つのファイバで製造された第１
    と第２の単一モードファイバ融着カップラとを有し、 前記第１の融着カップラは、前記第１の送信機からの前
    記第１の波長で基本モードの第１の光学信号と、前記第
    ２の送信機からの前記第２の波長で基本モードの次に高
    いモードの第２の光学信号とを前記光学導波路に供給
    し、前記第２の融着カップラは、前記光学導波路からの
    前記波長とモードとが各異なった２つの光学信号を前記
    第１と第２の受信機に送出することを特徴とする光学情
    報伝送システム。
  9. 【請求項９】２つの光学信号を同時送受伝送するための
    光学情報伝送システムであって、 限界波長を有していて、また、第１の端部と第２の端部
    とを有していて、前記限界波長以上の波長を持った光は
    第１の端部と第２の端部との間で基本モードでのみ伝搬
    可能であり、前記限界波長以下の波長を持った光は前記
    第１と第２の端部との間で基本モードと次ぎに高いモー
    ドとで伝搬可能な単一の光学導波路と、 限界波長以上であって基本モードで伝搬される第１の波
    長を有する第１の光学信号を生成するための第１の光学
    送信機と、 限界波長以下であって基本モードの次に高いモードで伝
    搬される第２の波長を有する第２の光学信号を生成する
    ための第２の光学送信機と、 前記２つの光学信号を各受けるために前記各光学送信機
    と協働する第１と第２の２つの光学受信機と、 前記各送信機と各受信機とを前記光学導波路の前記第１
    または第２の端部に接続するための、コア及びクラッド
    の直径が全く類似した２つのファイバで製造された第１
    と第２の単一モードファイバ融着カップラとを有し、 前記第１の融着カップラは、前記第１の送信機からの前
    記第１の波長で基本モードの第１の光学信号を前記光学
    導波路に供給するとともに、前記光学導波路からの前記
    第２の波長で基本モードの次に高いモードの第２の光学
    信号を前記第１の受信機に送出し、 前記第２の融着カップラは、前記第２の送信機からの前
    記第２の波長で基本モードの次に高い第２の光学信号を
    前記光学導波路に供給するとともに、前記光学導波路か
    らの前記第１の波長で基本モードの第１の光学信号を前
    記第２の受信機に送出することを特徴とする光学情報伝
    送システム。
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