JP3739968B2 - 光ファイバーケーブルおよび光送受信モジュール、並びにそれらを用いた光通信システム - Google Patents
光ファイバーケーブルおよび光送受信モジュール、並びにそれらを用いた光通信システム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双方向通信が可能になった光ファイバーケーブルと、この光ファイバーケーブルの各端部に設けられたプラグに対して接続されるようになった光送受信モジュールと、さらに、これら光ファイバーケーブルおよび光送受信モジュールを利用した光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ２等の高速伝送が可能なデジタル通信システムでは、単芯の１本の光ファイバーによる双方向通信が可能になっている。このような光通信システムの一例を図７に示す。この光通信システムでは、１本の光ファイバー７１が軸心部を全長にわたって挿通する光ファイバーケーブル７０の各端部に、光ファイバー７１に対する光信号の送受信のための第１光送受信モジュール５０および第２光送受信モジュール６０がそれぞれ接続されている。
【０００３】
光ファイバーケーブル７０の一方の端部に接続された第１光送受信モジュール５０には、接続された光ファイバーケーブル７０の端面に対向して、レンズ５４、ビームスプリッター５３、レンズ５２、発光素子５１が、光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１と同軸状態で配置されている。発光素子５１は所定波長λ１の光を発するようになっており、発光素子５１から発せられた波長λ１の光は、レンズ５２によって平行光とされて、ビームスプリッター５３に与えられている。ビームスプリッター５３は、発光素子５１から発せられる波長λ１の光を透過させるようになっており、ビームスプリッター５３を透過した波長λ１の光が、レンズ５４によって集光されて、第１光送受信モジュール５０に接続された光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１に入射される。そして、この波長λ１の光が、光ファイバー７１内を伝送されて、光ファイバーケーブル７０の他方の端部に取り付けられた第２光送受信モジュール６０に受信される。
【０００４】
波長λ１の光が受信される第２光送受信モジュール６０も、接続された光ファイバーケーブル７０の端面に対向して、レンズ６４、ビームスプリッター６３、レンズ６２、発光素子６１が、光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１と同軸状態で配置されている。そして、この発光素子６１は、前述した第１光送受信モジュール５０の発光素子５１から発せられる光の波長λ１とは異なるλ２の波長の光が発せられるようになっており、発光素子６１から発せられた波長λ２の光が、レンズ６２によって平行光とされて、ビームスプリッター６３に与えられている。このビームスプリッター６３は、発光素子６１から発せられる波長λ２の光を透過させるようになっており、ビームスプリッター６３を透過した波長λ２の光が、レンズ６４によって集光されて、光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１に入射される。光ファイバー７１内に入射した波長λ２の光は、光ファイバー７１内を伝送されて、光ファイバーケーブル７０の他方の端部に取り付けられた第１光送受信モジュール５０に受信される。
【０００５】
第２光送受信モジュール６０には、光ファイバー７１内を伝送された波長λ１の光が入射されて、その光がレンズ６４によって平行光とされ、ビームスプリッター６３に与えられている。ビームスプリッター６３は、波長λ１の光を直角に反射（屈曲）させるようになっており、直角に反射（屈曲）された波長λ１の光が、レンズ６５によって、受光素子６６に集光されるようになっている。
【０００６】
また、第１光送受信モジュール５０には、光ファイバー７１内を伝送された波長λ２の光が入射されて、その光がレンズ５４によって平行光とされ、ビームスプリッター５３に与えられている。ビームスプリッター５３は、波長λ２の光を直角に反射（屈曲）させるようになっており、直角に反射（屈曲）された波長λ２の光が、レンズ５５によって受光素子５６に集光されるようになっている。
【０００７】
光ファイバーケーブル７０と第１および第２の光送受信モジュール５０および６０との接続には、例えば、実用新案登録公報第２５８５６６５号に開示されている構成が採用される。すなわち、光ファイバー７０の各端部に、図８に示すプラグ７２がそれぞれ設けられるとともに、第１および第２の各光送受信モジュール５０および６０には、同じく図８に示すアダプタ７３がそれぞれ設けられる。図８は、プラグ７２およびアダプタ７３の平面図であって、プラグ７２の上面には、位置決めキー７２ａが設けられており、アダプタ７３には、その位置決めキー７２ａが挿入されるキー溝７３ａが、上面の所定位置に設けられている。
【０００８】
アダプタ７３には、キー溝７３ａ内にプラグ７２の位置決めキー７２ａが挿入された際に動作するスイッチ７３ｂが設けられている。このスイッチ７３ｂは、例えば、アダプタ７３が設けられた第１光送受信モジュール５０または第２光送受信モジュール６０の発光素子５１または６１の発光を停止するために設けられており、スイッチ７３ｂがオン状態になると、発光素子５１または６１の発光が停止される。これにより、例えば、発光素子５１または６１として、半導体レーザ素子が使用されていても、レーザー光が、第１光送受信モジュール５０または第２光送受信モジュール６０の外部に照射されるおそれがない。
【０００９】
このような構成の光通信システムでは、第１光送受信モジュール５０および第２光送受信モジュール６０が、異なる波長の光を発する発光素子５１および６１をそれぞれ有するとともに、各発光素子５１および６１から発せられる光をそれぞれ透過させるようになったビームスプリッター５３および６４がそれぞれ設けられているために、１本の光ファイバーケーブル７０の各端部に、第１光送受信モジュール５０および第２光送受信モジュール６０をそれぞれを接続することによって、双方向通信が可能になっている。従って、一対の第１光送受信モジュール５０を１本の光ファイバーケーブル７０の各端部にそれぞれを接続したり、一対の第２光送受信モジュール６０を１本の光ファイバーケーブル７０の各端部にそれぞれを接続した場合には通信ができなくなる。
【００１０】
このような問題を解決するために、図９に示す光送受信モジュールが開発されている。この光送受信モジュール８０には、接続される光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１と同軸状態になるように、レンズ８１と、第１ビームスプリッター８２および第２ビームスプリッター８３と、レンズ８４と、第１発光素子８５とが、光ファイバー７１の端面に対向して、その順番に配置されている。第１発光素子８５は、波長λ１の光を発するようになっており、第１発光素子８１から発せられる波長λ１の光が、レンズ８４によって平行光とされて第２ビームスプリッター８３および第１ビームスプリッター８２を透過して、レンズ８１によって、光送受信モジュール８０に接続された光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１端面に集光される。
【００１１】
光ファイバー７１と同軸状態で光ファイバー７１に近接して配置された第１ビームスプリッター８２の側方には、第３ビームスプリッター８６、レンズ８７、第２発光素子８８が、それぞれ同軸状態で、その順番に設けられている。この第２発光素子８８は、第１発光素子８５から発せられる光の波長λ１とは異なる波長λ２の光が発せられるようになっており、第２発光素子８８から発せられた波長λ２の光は、レンズ８７によって平行光とされて第３ビームスプリッター８６を透過し、第１ビームスプリッター８２に与えられている。そして、第１ビームスプリッター８２によって、波長λ２の光は、直角に反射（屈曲）されて、レンズ８１によって、光ファイバー７１の端面に集光される。
【００１２】
光ファイバー７１と同軸状態で光ファイバー７１に近接して配置された第１ビームスプリッター８２は、光ファイバー７１から出射される波長λ１の光を、第３ビームスプリッター８６に向かって直角に反射（屈曲）させるようになっており、また、第３ビームスプリッター８６は、波長λ１の光を、直角に反射（屈曲）させるようになっている。そして、第３ビームスプリッター８６によって直角に反射（屈曲）された光が、レンズ８９によって、第１受光素子９１に集光されるようになっている。
【００１３】
光ファイバー７１と同軸状態で光ファイバー７１の遠方側に配置された第２ビームスプリッター８３は、光ファイバー７１から出射される波長λ２の光を、直角に反射（屈曲）させるようになっており、この第２ビームスプリッター８３にて直角に反射（屈曲）された光が、レンズ９３によって、第２受光素子９２に集光されるようになっている。
【００１４】
このような構成の光送受信モジュール８０では、異なる波長λ１およびλ２の光をそれぞれ発する第１発光素子８５および第２発光素子８８が設けられており、しかも、異なる波長λ１およびλ２の光をそれぞれ受光する第１受光素子９１および第２受光素子９２が設けられているために、１本の光ファイバーケーブル７０のいずれの端部にも、それぞれを接続することができ、従って、双方向通信が不能になるおそれがない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光送受信モジュール８０は、一対の発光素子８５および８８、一対の受光素子９１および９２、３つのビームスプリッター８２、８３、８６、さらには、５つのレンズ８１、８４、８７、８９、９３を設ける必要があり、全体に大型になり、しかも経済性が損なわれるという問題がある。また、各発光素子８５および８８からそれぞれ発せられる光は、一対のビームスプリッター８３および８２、または、一対のビームスプリッター８６および８２のいずれかを透過するようになっており、ビームスプリッター８２を透過する度に、光エネルギーが半減されるために、一対のビームスプリッターを透過した光による伝送距離が短かくなるおそれがある。この場合、各発光素子８５および８８から発せられる光の強度を強くすれば、光の伝送距離が短くなることは抑制されるが、そのために、消費電力が増加するという問題がある。
【００１６】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、双方向通信を安定的に、しかも、確実に実施することができ、さらには、小型で経済的な光通信システム、並びに、その光通信システムに使用される光ファイバーケーブルおよび光送受信モジュールを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバーケーブルは、単芯の光ファイバーが全長にわたって挿通するとともに、各端部に、プラグジャックを有するプラグがそれぞれ設けられており、各プラグジャックの軸心部を光ファイバーの各端部がそれぞれ挿通した光ファイバーケーブルであって、それぞれのプラグジャックの先端面に、異なる波長の光をそれぞれ透過させて光ファイバー内に入射させるビームスプリッターがそれぞれ設けられており、少なくとも一方のビームスプリッターは、光ファイバー内を伝送された異なる波長の光を、それぞれ異なる方向に出射させるようになっていることを特徴とする。
【００１８】
前記ビームスプリッターは、誘電体多層膜が使用されている。
前記各ビームスプリッターは、回折格子が使用されている。
【００１９】
前記各ビームスプリッターは、コレステリック素子が使用されている。
また、本発明の光送受信モジュールは、このような光ファイバーケーブルの各プラグに対して接続される光送受信モジュールであって、前記各プラグのプラグジャックがそれぞれ挿入可能になった挿入孔と、前記光ファイバーケーブルに設けられた各ビームスプリッターをそれぞれ透過する２種類の波長の光をそれぞれ発するようになっており、挿入孔内にプラグジャックが挿入された際に、そのプラグジャックに設けられたビームスプリッターを透過するように、挿入孔内に対向して配置された発光素子と、前記挿入孔の内部にプラグジャックが挿入された際に、そのプラグジャックから出射されてビームスプリッターによって屈曲される光を受光するように、挿入孔に対向して配置された受光素子と、前記挿入孔内にプラグジャックが挿入された際に、そのプラグジャックに設けられたビームスプリッターを透過して光ファイバー内に入射される所定波長の光を選択的に発光させる波長切替え手段と、を具備することを特徴とする。
【００２０】
前記挿入孔には、挿入される光ファイバーケーブルのプラグを周方向に位置決めする位置決め手段が設けられている。
【００２１】
前記波長切替え手段は、所定波長の光を透過させるビームスプリッターが設けられたプラグによって動作される波長切替えスイッチである。
【００２２】
さらに、本発明の光通信システムは、前述の光ファイバーケーブルに設けられた各プラグに、前記光送受信モジュールがそれぞれ接続されていることを特徴とする。
【００２３】
前記光送受信モジュールには、挿入孔内に挿入されるプラグを周方向に位置決めする位置決め手段として、キー溝が設けられており、前記各プラグには、キー溝内に挿入される位置決めキーがそれぞれ設けられている。
【００２４】
前記光送受信モジュールのキー溝内には、いずれか一方のプラグに設けられた位置決めキーによって動作されるように、波長切替え手段としての波長切替えスイッチが設けられている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の光通信システムの実施の形態の一例を示す要部の一部破断側面図である。本発明の光通信システムは、１本の光ファイバーケーブル１０によって双方向通信を行うようになっており、光ファイバーケーブル１０の各端部に第１プラグ１２および第２プラグ１３がそれぞれ設けられている。そして、第１プラグ１２および第２１３に、それぞれが同様の構造になった光送受信モジュール２０がそれぞれ接続されている。
【００２６】
図２は、光ファイバーケーブル１０の一方の端部に設けられた第１プラグ１２の一部破断側面図である。光ファイバーケーブル１０には、クラッドの軸心部を１本のコアが挿通した単芯構造の光ファイバー１１が、全長にわたって軸心部を挿通している。光ファイバー１１には、異なる波長λ１およびλ２の光が、それぞれ異なる方向に伝送されるようになっており、これにより、双方向通信が可能になっている。
【００２７】
光ファイバーケーブル１０の各端部に設けられた第１プラグ１２は、光ファイバー１１を覆う円筒状に構成されたプラグ本体１２ａと、このプラグ本体１２ａにおける光ファイバーケーブル１０の先端側の端面から同心状態で突出した円柱状のプラグジャック１２ｂとを有している。プラグジャック１２ｂが突出したプラグ本体１２ａの端面には、周方向の１箇所から、プラグジャック１２ｂに沿って軸方向に突出した位置決めキー１２ｃが設けられている。位置決めキー１２ｃは、第１プラグ１２を光送受信モジュール２０に対して、周方向に位置決めした状態で接続するために、プラグ本体１２ａの端面から、所定の長さＬ１にわたって軸方向に沿って突出している。
【００２８】
プラグ本体１２ａから突出したプラグジャック１２ｂは、その軸心部を光ファイバー１１が挿通しており、プラグジャック１２ｂの先端面に、プラグジャック１２ｂ内を通通する光ファイバー１１の端面が露出している。プラグジャック１２ｂは、プラグ本体１２ａ側に位置する基端側部分が一定の外径になっており、先端側部分は、先端側になるにつれて順次外径が大きくなった後に、順次外径が小さくなっている。
【００２９】
プラグジャック１２ｂの先端面には、波長分離素子として、直方体状のビームスプリッター１２ｄが取り付けられている。このビームスプリッター１２ｄは、誘電体多層膜によって構成されており、プラグジャック１２ｂの先端面に露出した光ファイバー１１の端面全体を覆っている。ビームスプリッター１２ｄは、双方向通信に使用される波長λ１の光が光ファイバー１１の軸心方向に沿って入射される際に、その光を軸心方向に沿って透過させるとともに、光ファイバー１１から出射した波長λ２の光を、光ファイバー１１の軸心方向に対して直角に反射（屈曲）させるようになっている。
【００３０】
図３は、光ファイバーケーブル１０の他方の端部に設けられた第２プラグ１３の一部破断側面図である。この第２プラグ１３は、前述した第１プラグ１２と同様に、光ファイバー１１が挿通するプラグ本体１３ａの端面に、プラグジャック１３ｂが設けられており、プラグジャック１３ｂの軸心部を光ファイバー１１が挿通している。そして、プラグ本体１３ａの端面に、位置決めキー１３ｃが設けられている。この位置決めキー１３ｃは、その軸方向長さＬ２が、前述の第１プラグ１２における位置決めキー１２ｃの軸方向長さＬ１よりも短くなっている。また、プラグジャック１３ｂの先端面にはビームスプリッター１３ｄが設けられているが、このビームスプリッター１３ｄは、前述した第１プラグ１２のビームスプリッター１２ｄと異なり、光ファイバー１１から出射された波長λ１の光を、光ファイバー１１の軸方向に対して直角に反射（屈曲）させ、光ファイバー１１の軸心方向に沿って光ファイバー１１内に入射される波長λ２の光を、軸心方向に沿って透過させるようになっている。
【００３１】
図４（ａ）は、光ファイバーケーブル１０の各端部にそれぞれ設けられた第１プラグ１２および第２プラグ１３のいずれに対しても接続可能になった光送受信モジュール２０の側面図、（ｂ）は、その縦断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線における概略断面図である。この光送受信モジュール２０は、第１プラグ１２または第２プラグ１３が挿入される直方体状のハウジング２１を有している。ハウジング２１には、第１プラグ１２のプラグジャック１２ｂが挿入される円筒状の挿入孔２１ａが設けられている。挿入孔２１ａは、ハウジング２１の一方の端面に開口した開口部２１ｃが設けられており、開口部２１ｃおよびその近傍部分には、第１プラグ１２および第２プラグ１３のプラグ本体１２ａおよび１３ａに設けられた位置決めキー１２ｃおよび１３ｃがそれぞれ挿入されるように、周方向の所定箇所に軸方向に沿ってキー溝２１ｂが設けられている。このキー溝２１ｂは、挿入孔２１の開口部２１ｃを通って、ハウジング２１の一方の端面に開口している。
【００３２】
挿入孔２１ａには、第１プラグ１２または第２プラグ１３のプラグジャック１２ｂまたは１３ｂが、その全長にわたって挿入されるようになっており、挿入孔２１ａの内奥部に対向したハウジング２１の端部内に、発光素子２３が設けられている。この発光素子２３には、異なる波長の光λ１およびλ２をそれぞれ発光する一対の半導体発光チップ２３ａおよび２３ｂが設けられており、一方の半導体発光チップ２３ａは波長λ１の光を発光し、他方の半導体発光チップ２３ｂは波長λ２の光を発するようになっている。
【００３３】
発光素子２３の各半導体発光チップ２３ａおよび２３ｂは、３００μｍ程度の間隔をあけた状態で、リードフレーム２３ｃ上に銀ペースト等のロウ材によって固定されて、リードフレーム２３ｃに対してそれぞれワイヤーボンディングされている。そして、各半導体発光チップ２３ａおよび２３ｂは、駆動集積回路、増幅用集積回路等とともに、樹脂パッケージにてモールドされている。発光素子２３は、各半導体発光チップ２３ａおよび２３ｂが、それぞれ、挿入孔２１ａの内奥部内に対向するように配置されており、各半導体発光チップ２３ａおよび２３ｂから発光される所定波長の光が、樹脂パッケージと一体的に形成されたレンズ２３ｄを介して、それぞれ、挿入孔２１ａ内に照射されるようになっている。
【００３４】
挿入孔２１ａにおける内奥部の上方には、受光素子２４が配置されている。この受光素子２４は、受光される光を電気信号に変換する１つの半導体受光チップ２４ａがリードフレーム２４ｂ上に銀ペースト等のロウ材によって固定されて、他のリードフレーム２４ｂとワイヤーボンディングされている。半導体受光チップ２４ａは、樹脂パッケージにてモールドされており、半導体受光チップ２４ａの受光面に対向して、樹脂パッケージと一体的にレンズ２４ｃが設けられている。受光素子２４は、半導体受光チップ２４ａの受光面が、挿入孔２１ａの内奥部に対向するように配置されており、各リードフレーム２４ｂは、ハウジング２１の外部に引き出されている。
【００３５】
なお、ハウジング２１の一方の側面には、複数の外部コネクタ２５が設けられている。
【００３６】
挿入孔２１ａにおける開口部２１ｃ側の端部に設けられたキー溝２１ｂ内には、一方の第１プラグ１２のプラグジャック１２ｂが挿入された際に、その第１プラグ１２に設けられた位置決めキー１２ｃによって動作される波長切替えスイッチ２２が設けられている。波長切替えスイッチ２２は、キー溝２１ｂの内奥側に配置された固定電極２２ａと、キー溝２１ｂの開口部２１ｃ側に配置された可動電極２２ｂとを有している。可動電極２２ｂは、キー溝２１ｂ内を軸方向に沿って固定電極２２ａに接離するようにスライド可能に配置されており、通常は、固定電極２２ａから所定の間隔をあけた状態になるように付勢されている。
【００３７】
可動電極２２ｂは、光ファイバーケーブル１０の一方の端部に設けられた第１プラグ１２のプラグジャック１２ｂが挿入孔２１ａ内に挿入される際に、キー溝２１ｂ内に挿入された位置決めキー１２ｃの先端面によって、固定電極２２ａに接近するようにスライドされて、固定電極２２ａに接触するようになっている。これにより、可動電極２２ｂと固定電極２２ａとが導通状態になり、波長切替えスイッチ２２がオン状態になる。波長切替えスイッチ２２がオンした状態では、発光素子２３における所定波長λ１の光を発する半導体発光チップ２３ａからのみ、光が発せられるようになっている。
【００３８】
可動電極２２ｂは、他方の第２プラグ１３が挿入孔２１ａ内に挿入された際には、キー溝２１ｂ内に挿入される位置決めキー１３ｃの先端面には当接しないようになっている。
【００３９】
このような構成の光通信システムでは、光ファイバーケーブル１０の各端部に設けられた第１プラグ１２および第２プラグ１３に対して、同様の構成の光送受信モジュール２０がそれぞれ接続されている。第１プラグ１２および第２プラグ１３は、各光送受信モジュール２０の挿入孔２１ａ内に、それぞれのプラグジャック１２ｂおよび１３ｂが挿入されて、各位置決めキー１２ｃおよび１３ｃが、各光送受信モジュール２０のキー溝２１ｂに、それぞれ挿入された状態で接続されている。これにより、各光送受信モジュール２０に対して、第１プラグ１２および第２プラグ１３が、それぞれ、周方向に位置決めされた状態で接続されている。
【００４０】
一方の第１プラグ１２が接続された光送受信モジュール２０では、第１プラグ１２の位置決めキー１２ｃが光送受信モジュール２０のキー溝２１ｂ内に挿入されると、位置決めキー１２ｃによって、キー溝２１ｂ内に設けられた波長切替えスイッチ２２の可動電極２２ｂがスライドされて、可動電極２２ｂが固定電極２２ａに接触しており、波長切替えスイッチ２２がオン状態になっている。
【００４１】
これに対して、他方の第２プラグ１３が接続された光送受信モジュール２０では、第２プラグ１３の位置決めキー１３ｃが光送受信モジュール２０のキー溝２１ｂ内に挿入されても、位置決めキー１３ｃは、キー溝２１ｂ内に設けられた波長切替えスイッチ２２の可動電極２２ｂをスライドさせず、可動電極２２ｂは、固定電極２２ａに接触しない状態になっている。従って、波長切替えスイッチ２２は、オフ状態になっている。
【００４２】
このような状態で、例えば、第１プラグ１２が接続された光送受信モジュール２０に対して光信号の送信が指令されると、光送受信モジュール２０に設けられた発光素子２３が駆動される。この場合、この光送受信モジュール２０には第１プラグ１２が接続されて、波長切替えスイッチ２２がオン状態になっているために、発光素子２３は、波長λ１の光を発する半導体発光チップ２３ａのみが駆動されて、半導体発光チップ２３ａから波長λ１の光が発せられる。
【００４３】
発光素子２３における半導体発光チップ２３ａから発せられた波長λ１の光は、発光素子２３に設けられたレンズ２３ｄを通って、挿入孔２１ａ内に照射される。挿入孔２１ａ内には、第１プラグ１２のプラグジャック１２ｂが挿入されており、発光素子２３には、プラグジャック１２ｂの先端面に設けられたビームスプリッター１２ｄが対向している。半導体発光チップ２３ａから発せられた波長λ１の光は、挿入孔２１ａ内に位置するビームスプリッター１２ｄに照射される。ビームスプリッター１２ｄは、波長λ１の光を軸方向に沿って透過させるようになっており、従って、半導体発光チップ２３ａから発せられた波長λ１の光は、ビームスプリッター１２ｄを透過して、光ファイバー１１内に入射する。そして、光ファイバー１１内に入射した波長λ１の光が、光ファイバー１１内を伝送される。
【００４４】
光ファイバー１１内を伝送される波長λ１の光は、光ファイバーケーブル１０の他方の端部に設けられた第２プラグ１３に到達する。この第２プラグ１３にも光送受信モジュール２０が接続されており、光ファイバー１１内を伝送される波長λ１の光が、プラグジャック１３ｂの先端部に設けられたビームスプリッター１３ｄに照射される。第２プラグ１３に設けられたビームスプリッター１３ｄは、光ファイバー１１から照射される波長λ１の光を、光ファイバー１１の軸方向に対して直角に屈曲させるようになっており、光ファイバー１１内を伝送された波長λ１の光が、光送受信モジュール２０の受光素子２４によって受光される。これにより、波長λ１の光による光信号が、一方の光送受信モジュール２０から、第１プラグ１２および第２プラグ１３を介して、他方の光送受信モジュール２０に伝送される。
【００４５】
これに対して、第２プラグ１３が接続された光送受信モジュール２０に光信号の送信が指令されると、この光送受信モジュール２０に設けられた発光素子２３が駆動される。この場合、この光送受信モジュール２０に接続された第２プラグ１３は、波長切替えスイッチ２２をオンしていないために、その光送受信モジュール２０に設けられた発光素子２３は、波長λ２の光を発する半導体発光チップ２３ｂのみが駆動されて、発光素子２３からは波長λ２の光が発せられる。
【００４６】
発光素子２３における半導体発光チップ２３ｂから発せられた波長λ２の光は、発光素子２３に設けられたレンズ２３ｄを通って、挿入孔２１ａ内に挿入されたプラグジャック１３ｂ先端面のビームスプリッター１３ｄに照射される。このビームスプリッター１３ｄは、波長λ２の光を、軸方向に沿って透過させるようになっており、従って、半導体発光チップ２３ｂから発せられた波長λ２の光は、ビームスプリッター１３ｄを透過して、光ファイバー１１内に入射する。そして、光ファイバー１１内に入射した波長λ２の光が、光ファイバー１１内を伝送される。
【００４７】
光ファイバー１１内を伝送される波長λ２の光は、光ファイバーケーブル１０の他方の端部に設けられた第１プラグ１２に到達し、プラグジャック１２ｂの先端部に設けられたビームスプリッター１２ｄ内に照射される。第１プラグ１２に設けられたビームスプリッター１２ｄは、光ファイバー１１から出射される波長λ２の光を、光ファイバー１１の軸方向に対して直角に屈曲するようになっており、従って、光ファイバー１１から照射される伝送された波長λ２の光は、光送受信モジュール２０の受光素子２４によって受光されることになる。これにより、波長λ２の光による光信号が、他方の光送受信モジュール２０から、第２プラグ１３および第１プラグ１２を介して、一方の光送受信モジュール２０に伝送される。
【００４８】
なお、各第１プラグ１２および第２プラグ１３に設けられるビームスプリッター１２ｄおよび１３ｄとしては、誘電体多層膜に限らず、例えば、図５に示すように、回折格子によってそれぞれ構成するようにしてもよい。第１プラグ１２に設けられたビームスプリッター１２ｄは、光ファイバー１１から照射される波長λ２の光を、光ファイバー１１の軸心方向に対して所定角度θだけ、位置決めキー１２ｃが設けられた上方に屈曲させ、また、第２プラグ１３に設けられたビームスプリッター１３ｄは、光ファイバー１１から照射される波長λ１の光を、光ファイバー１１の軸心方向に対して所定角度θだけ、位置決めキー１３ｃが設けられた上方に屈曲させるようにしてもよい。回折格子は、格子ピッチおよび格子の深さによって、光の屈曲方向が設定される。
【００４９】
さらに、ビームスプリッター１２ｄおよび１３ｄとして、図６に示すように、それぞれ、三角柱状のプリズム１２ｅおよび１３ｅ上にコレステリック素子１２ｆおよび１３ｆを接着剤によって貼り付けて構成するようにしてもよい。コレステリック素子１２ｆおよび１３ｆは、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム上に液晶性高分子を、ねじれ構造を有するように積層して構成されており、液晶性高分子のねじれ角を大きくすることによって優れた選択反射性を示す（詳細については、「電子技術」1995年６月号「STN 液晶ディスプレイの画質向上膜」参照）。
【００５０】
第１プラグ１２に設けられたビームスプリッター１２ｄは、光ファイバー１１から照射される波長λ２の光を、光ファイバー１１の軸心方向に対して直角に、位置決めキー１２ｃが設けられた上方に屈曲させ、また、第２プラグ１３に設けられたビームスプリッター１３ｄは、光ファイバー１１から出射される波長λ１の光を、光ファイバー１１の軸心方向に対して直角に、位置決めキー１３ｃが設けられた上方に屈曲される。
【００５１】
このように、光ファイバーケーブル１０の各端部に設けられた各第１プラグ１２および第２プラグ１３に、それぞれ同構造の光送受信モジュール２０が接続されるようになっているが、各第１プラグ１２および第２プラグ１３に接続された各光送受信モジュール２０からは、それぞれ所定の異なる波長の光が発せられるようになっているために、単芯構造の光ファイバー１１によって、双方向通信が、確実に、しかも、安定的に行える。
【００５２】
光ファイバーケーブル１０は、各第１プラグ１２および第２プラグ１３におけるプラグジャック１２ａおよび１３ａの先端部に、ビームスプリッター１２ｄおよび１３ｄが設けられて、各第１プラグ１２および１３にそれぞれ接続される各光送受信モジュール２０は、ビームスプリッターが設けられていない簡潔な構成になっており、従って、光送受信モジュール２０は、小型化であって、経済的に構成されている。さらには、光送受信モジュール２０から発せられる光は、各第１プラグ１２および１３に設けられたビームスプリッター１２ｄおよび１３ｄを透過するにすぎず、従って、光ファイバー１１内に入射される光エネルギーの低減が抑制され、発光素子２３による発光強度を大きくしなくても、長距離にわたって光を伝送することができる。従って、発光素子２３の消費電力を低減させた状態で、長距離にわたって光を伝送することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の光ファイバーケーブルおよび光送受信モジュールは、このように、簡潔な構成であって、しかも、経済的であり、さらに、これら光ファイバーケーブルおよび光送受信モジュールを利用した光通信システムは、双方向通信を安定的に、しかも、確実に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光通信システムの実施の形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】その光通信システムに使用される光ファイバーケーブルの一方の端部に設けられた第１プラグの一部破断側面図である。
【図３】その光通信システムに使用される光ファイバーケーブルの他方の端部に設けられた第２プラグの一部破断側面図である。
【図４】（ａ）は、その光通信システムに使用される光送受信モジュールの正面図、（ｂ）は、その縦断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】本発明の光通信システムに使用される光ファイバーケーブルの他の例を示す要部の一部破断側面図である。
【図６】本発明の光通信システムに使用される光ファイバーケーブルのさらに他の例を示す要部の一部破断側面図である。
【図７】従来の光通信システムの一例を示す要部の概略構成図である。
【図８】その光通信システムに好適に使用されるプラグおよびアダプタを示す概略平面図である。
【図９】従来の光通信システムの他の例を示す要部の概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバーケーブル
１１ 光ファイバー
１２ プラグ
１２ａ プラグ本体
１２ｂ プラグジャック
１２ｃ 位置決めキー
１２ｄ ビームスプリッター
１３ プラグ
１３ａ プラグ本体
１３ｂ プラグジャック
１３ｃ 位置決めキー
１３ｄ ビームスプリッター
２０ 光送受信モジュール
２１ モジュール本体
２１ａ 挿入孔
２１ｂ キー溝
２２ 波長切替えスイッチ
２２ａ 固定電極
２２ｂ 可動電極
２３ 発光素子
２３ａ 半導体発光チップ
２３ｂ 半導体発光チップ
２４ 受光素子
２４ａ 半導体受光チップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、双方向通信が可能になった光ファイバーケーブルと、この光ファイバーケーブルの各端部に設けられたプラグに対して接続されるようになった光送受信モジュールと、さらに、これら光ファイバーケーブルおよび光送受信モジュールを利用した光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ２等の高速伝送が可能なデジタル通信システムでは、単芯の１本の光ファイバーによる双方向通信が可能になっている。このような光通信システムの一例を図７に示す。この光通信システムでは、１本の光ファイバー７１が軸心部を全長にわたって挿通する光ファイバーケーブル７０の各端部に、光ファイバー７１に対する光信号の送受信のための第１光送受信モジュール５０および第２光送受信モジュール６０がそれぞれ接続されている。
【０００３】
光ファイバーケーブル７０の一方の端部に接続された第１光送受信モジュール５０には、接続された光ファイバーケーブル７０の端面に対向して、レンズ５４、ビームスプリッター５３、レンズ５２、発光素子５１が、光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１と同軸状態で配置されている。発光素子５１は所定波長λ１の光を発するようになっており、発光素子５１から発せられた波長λ１の光は、レンズ５２によって平行光とされて、ビームスプリッター５３に与えられている。ビームスプリッター５３は、発光素子５１から発せられる波長λ１の光を透過させるようになっており、ビームスプリッター５３を透過した波長λ１の光が、レンズ５４によって集光されて、第１光送受信モジュール５０に接続された光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１に入射される。そして、この波長λ１の光が、光ファイバー７１内を伝送されて、光ファイバーケーブル７０の他方の端部に取り付けられた第２光送受信モジュール６０に受信される。
【０００４】
波長λ１の光が受信される第２光送受信モジュール６０も、接続された光ファイバーケーブル７０の端面に対向して、レンズ６４、ビームスプリッター６３、レンズ６２、発光素子６１が、光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１と同軸状態で配置されている。そして、この発光素子６１は、前述した第１光送受信モジュール５０の発光素子５１から発せられる光の波長λ１とは異なるλ２の波長の光が発せられるようになっており、発光素子６１から発せられた波長λ２の光が、レンズ６２によって平行光とされて、ビームスプリッター６３に与えられている。このビームスプリッター６３は、発光素子６１から発せられる波長λ２の光を透過させるようになっており、ビームスプリッター６３を透過した波長λ２の光が、レンズ６４によって集光されて、光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１に入射される。光ファイバー７１内に入射した波長λ２の光は、光ファイバー７１内を伝送されて、光ファイバーケーブル７０の他方の端部に取り付けられた第１光送受信モジュール５０に受信される。
【０００５】
第２光送受信モジュール６０には、光ファイバー７１内を伝送された波長λ１の光が入射されて、その光がレンズ６４によって平行光とされ、ビームスプリッター６３に与えられている。ビームスプリッター６３は、波長λ１の光を直角に反射（屈曲）させるようになっており、直角に反射（屈曲）された波長λ１の光が、レンズ６５によって、受光素子６６に集光されるようになっている。
【０００６】
また、第１光送受信モジュール５０には、光ファイバー７１内を伝送された波長λ２の光が入射されて、その光がレンズ５４によって平行光とされ、ビームスプリッター５３に与えられている。ビームスプリッター５３は、波長λ２の光を直角に反射（屈曲）させるようになっており、直角に反射（屈曲）された波長λ２の光が、レンズ５５によって受光素子５６に集光されるようになっている。
【０００７】
光ファイバーケーブル７０と第１および第２の光送受信モジュール５０および６０との接続には、例えば、実用新案登録公報第２５８５６６５号に開示されている構成が採用される。すなわち、光ファイバー７０の各端部に、図８に示すプラグ７２がそれぞれ設けられるとともに、第１および第２の各光送受信モジュール５０および６０には、同じく図８に示すアダプタ７３がそれぞれ設けられる。図８は、プラグ７２およびアダプタ７３の平面図であって、プラグ７２の上面には、位置決めキー７２ａが設けられており、アダプタ７３には、その位置決めキー７２ａが挿入されるキー溝７３ａが、上面の所定位置に設けられている。
【０００８】
アダプタ７３には、キー溝７３ａ内にプラグ７２の位置決めキー７２ａが挿入された際に動作するスイッチ７３ｂが設けられている。このスイッチ７３ｂは、例えば、アダプタ７３が設けられた第１光送受信モジュール５０または第２光送受信モジュール６０の発光素子５１または６１の発光を停止するために設けられており、スイッチ７３ｂがオン状態になると、発光素子５１または６１の発光が停止される。これにより、例えば、発光素子５１または６１として、半導体レーザ素子が使用されていても、レーザー光が、第１光送受信モジュール５０または第２光送受信モジュール６０の外部に照射されるおそれがない。
【０００９】
このような構成の光通信システムでは、第１光送受信モジュール５０および第２光送受信モジュール６０が、異なる波長の光を発する発光素子５１および６１をそれぞれ有するとともに、各発光素子５１および６１から発せられる光をそれぞれ透過させるようになったビームスプリッター５３および６４がそれぞれ設けられているために、１本の光ファイバーケーブル７０の各端部に、第１光送受信モジュール５０および第２光送受信モジュール６０をそれぞれを接続することによって、双方向通信が可能になっている。従って、一対の第１光送受信モジュール５０を１本の光ファイバーケーブル７０の各端部にそれぞれを接続したり、一対の第２光送受信モジュール６０を１本の光ファイバーケーブル７０の各端部にそれぞれを接続した場合には通信ができなくなる。
【００１０】
このような問題を解決するために、図９に示す光送受信モジュールが開発されている。この光送受信モジュール８０には、接続される光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１と同軸状態になるように、レンズ８１と、第１ビームスプリッター８２および第２ビームスプリッター８３と、レンズ８４と、第１発光素子８５とが、光ファイバー７１の端面に対向して、その順番に配置されている。第１発光素子８５は、波長λ１の光を発するようになっており、第１発光素子８１から発せられる波長λ１の光が、レンズ８４によって平行光とされて第２ビームスプリッター８３および第１ビームスプリッター８２を透過して、レンズ８１によって、光送受信モジュール８０に接続された光ファイバーケーブル７０の光ファイバー７１端面に集光される。
【００１１】
光ファイバー７１と同軸状態で光ファイバー７１に近接して配置された第１ビームスプリッター８２の側方には、第３ビームスプリッター８６、レンズ８７、第２発光素子８８が、それぞれ同軸状態で、その順番に設けられている。この第２発光素子８８は、第１発光素子８５から発せられる光の波長λ１とは異なる波長λ２の光が発せられるようになっており、第２発光素子８８から発せられた波長λ２の光は、レンズ８７によって平行光とされて第３ビームスプリッター８６を透過し、第１ビームスプリッター８２に与えられている。そして、第１ビームスプリッター８２によって、波長λ２の光は、直角に反射（屈曲）されて、レンズ８１によって、光ファイバー７１の端面に集光される。
【００１２】
光ファイバー７１と同軸状態で光ファイバー７１に近接して配置された第１ビームスプリッター８２は、光ファイバー７１から出射される波長λ１の光を、第３ビームスプリッター８６に向かって直角に反射（屈曲）させるようになっており、また、第３ビームスプリッター８６は、波長λ１の光を、直角に反射（屈曲）させるようになっている。そして、第３ビームスプリッター８６によって直角に反射（屈曲）された光が、レンズ８９によって、第１受光素子９１に集光されるようになっている。
【００１３】
光ファイバー７１と同軸状態で光ファイバー７１の遠方側に配置された第２ビームスプリッター８３は、光ファイバー７１から出射される波長λ２の光を、直角に反射（屈曲）させるようになっており、この第２ビームスプリッター８３にて直角に反射（屈曲）された光が、レンズ９３によって、第２受光素子９２に集光されるようになっている。
【００１４】
このような構成の光送受信モジュール８０では、異なる波長λ１およびλ２の光をそれぞれ発する第１発光素子８５および第２発光素子８８が設けられており、しかも、異なる波長λ１およびλ２の光をそれぞれ受光する第１受光素子９１および第２受光素子９２が設けられているために、１本の光ファイバーケーブル７０のいずれの端部にも、それぞれを接続することができ、従って、双方向通信が不能になるおそれがない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光送受信モジュール８０は、一対の発光素子８５および８８、一対の受光素子９１および９２、３つのビームスプリッター８２、８３、８６、さらには、５つのレンズ８１、８４、８７、８９、９３を設ける必要があり、全体に大型になり、しかも経済性が損なわれるという問題がある。また、各発光素子８５および８８からそれぞれ発せられる光は、一対のビームスプリッター８３および８２、または、一対のビームスプリッター８６および８２のいずれかを透過するようになっており、ビームスプリッター８２を透過する度に、光エネルギーが半減されるために、一対のビームスプリッターを透過した光による伝送距離が短かくなるおそれがある。この場合、各発光素子８５および８８から発せられる光の強度を強くすれば、光の伝送距離が短くなることは抑制されるが、そのために、消費電力が増加するという問題がある。
【００１６】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、双方向通信を安定的に、しかも、確実に実施することができ、さらには、小型で経済的な光通信システム、並びに、その光通信システムに使用される光ファイバーケーブルおよび光送受信モジュールを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバーケーブルは、単芯の光ファイバーが全長にわたって挿通するとともに、各端部に、プラグジャックを有するプラグがそれぞれ設けられており、各プラグジャックの軸心部を光ファイバーの各端部がそれぞれ挿通した光ファイバーケーブルであって、それぞれのプラグジャックの先端面に、異なる波長の光をそれぞれ透過させて光ファイバー内に入射させるビームスプリッターがそれぞれ設けられており、少なくとも一方のビームスプリッターは、光ファイバー内を伝送された異なる波長の光を、それぞれ異なる方向に出射させるようになっていることを特徴とする。
【００１８】
前記ビームスプリッターは、誘電体多層膜が使用されている。
前記各ビームスプリッターは、回折格子が使用されている。
【００１９】
前記各ビームスプリッターは、コレステリック素子が使用されている。
また、本発明の光送受信モジュールは、このような光ファイバーケーブルの各プラグに対して接続される光送受信モジュールであって、前記各プラグのプラグジャックがそれぞれ挿入可能になった挿入孔と、前記光ファイバーケーブルに設けられた各ビームスプリッターをそれぞれ透過する２種類の波長の光をそれぞれ発するようになっており、挿入孔内にプラグジャックが挿入された際に、そのプラグジャックに設けられたビームスプリッターを透過するように、挿入孔内に対向して配置された発光素子と、前記挿入孔の内部にプラグジャックが挿入された際に、そのプラグジャックから出射されてビームスプリッターによって屈曲される光を受光するように、挿入孔に対向して配置された受光素子と、前記挿入孔内にプラグジャックが挿入された際に、そのプラグジャックに設けられたビームスプリッターを透過して光ファイバー内に入射される所定波長の光を選択的に発光させる波長切替え手段と、を具備することを特徴とする。
【００２０】
前記挿入孔には、挿入される光ファイバーケーブルのプラグを周方向に位置決めする位置決め手段が設けられている。
【００２１】
前記波長切替え手段は、所定波長の光を透過させるビームスプリッターが設けられたプラグによって動作される波長切替えスイッチである。
【００２２】
さらに、本発明の光通信システムは、前述の光ファイバーケーブルに設けられた各プラグに、前記光送受信モジュールがそれぞれ接続されていることを特徴とする。
【００２３】
前記光送受信モジュールには、挿入孔内に挿入されるプラグを周方向に位置決めする位置決め手段として、キー溝が設けられており、前記各プラグには、キー溝内に挿入される位置決めキーがそれぞれ設けられている。
【００２４】
前記光送受信モジュールのキー溝内には、いずれか一方のプラグに設けられた位置決めキーによって動作されるように、波長切替え手段としての波長切替えスイッチが設けられている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の光通信システムの実施の形態の一例を示す要部の一部破断側面図である。本発明の光通信システムは、１本の光ファイバーケーブル１０によって双方向通信を行うようになっており、光ファイバーケーブル１０の各端部に第１プラグ１２および第２プラグ１３がそれぞれ設けられている。そして、第１プラグ１２および第２１３に、それぞれが同様の構造になった光送受信モジュール２０がそれぞれ接続されている。
【００２６】
図２は、光ファイバーケーブル１０の一方の端部に設けられた第１プラグ１２の一部破断側面図である。光ファイバーケーブル１０には、クラッドの軸心部を１本のコアが挿通した単芯構造の光ファイバー１１が、全長にわたって軸心部を挿通している。光ファイバー１１には、異なる波長λ１およびλ２の光が、それぞれ異なる方向に伝送されるようになっており、これにより、双方向通信が可能になっている。
【００２７】
光ファイバーケーブル１０の各端部に設けられた第１プラグ１２は、光ファイバー１１を覆う円筒状に構成されたプラグ本体１２ａと、このプラグ本体１２ａにおける光ファイバーケーブル１０の先端側の端面から同心状態で突出した円柱状のプラグジャック１２ｂとを有している。プラグジャック１２ｂが突出したプラグ本体１２ａの端面には、周方向の１箇所から、プラグジャック１２ｂに沿って軸方向に突出した位置決めキー１２ｃが設けられている。位置決めキー１２ｃは、第１プラグ１２を光送受信モジュール２０に対して、周方向に位置決めした状態で接続するために、プラグ本体１２ａの端面から、所定の長さＬ１にわたって軸方向に沿って突出している。
【００２８】
プラグ本体１２ａから突出したプラグジャック１２ｂは、その軸心部を光ファイバー１１が挿通しており、プラグジャック１２ｂの先端面に、プラグジャック１２ｂ内を通通する光ファイバー１１の端面が露出している。プラグジャック１２ｂは、プラグ本体１２ａ側に位置する基端側部分が一定の外径になっており、先端側部分は、先端側になるにつれて順次外径が大きくなった後に、順次外径が小さくなっている。
【００２９】
プラグジャック１２ｂの先端面には、波長分離素子として、直方体状のビームスプリッター１２ｄが取り付けられている。このビームスプリッター１２ｄは、誘電体多層膜によって構成されており、プラグジャック１２ｂの先端面に露出した光ファイバー１１の端面全体を覆っている。ビームスプリッター１２ｄは、双方向通信に使用される波長λ１の光が光ファイバー１１の軸心方向に沿って入射される際に、その光を軸心方向に沿って透過させるとともに、光ファイバー１１から出射した波長λ２の光を、光ファイバー１１の軸心方向に対して直角に反射（屈曲）させるようになっている。
【００３０】
図３は、光ファイバーケーブル１０の他方の端部に設けられた第２プラグ１３の一部破断側面図である。この第２プラグ１３は、前述した第１プラグ１２と同様に、光ファイバー１１が挿通するプラグ本体１３ａの端面に、プラグジャック１３ｂが設けられており、プラグジャック１３ｂの軸心部を光ファイバー１１が挿通している。そして、プラグ本体１３ａの端面に、位置決めキー１３ｃが設けられている。この位置決めキー１３ｃは、その軸方向長さＬ２が、前述の第１プラグ１２における位置決めキー１２ｃの軸方向長さＬ１よりも短くなっている。また、プラグジャック１３ｂの先端面にはビームスプリッター１３ｄが設けられているが、このビームスプリッター１３ｄは、前述した第１プラグ１２のビームスプリッター１２ｄと異なり、光ファイバー１１から出射された波長λ１の光を、光ファイバー１１の軸方向に対して直角に反射（屈曲）させ、光ファイバー１１の軸心方向に沿って光ファイバー１１内に入射される波長λ２の光を、軸心方向に沿って透過させるようになっている。
【００３１】
図４（ａ）は、光ファイバーケーブル１０の各端部にそれぞれ設けられた第１プラグ１２および第２プラグ１３のいずれに対しても接続可能になった光送受信モジュール２０の側面図、（ｂ）は、その縦断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線における概略断面図である。この光送受信モジュール２０は、第１プラグ１２または第２プラグ１３が挿入される直方体状のハウジング２１を有している。ハウジング２１には、第１プラグ１２のプラグジャック１２ｂが挿入される円筒状の挿入孔２１ａが設けられている。挿入孔２１ａは、ハウジング２１の一方の端面に開口した開口部２１ｃが設けられており、開口部２１ｃおよびその近傍部分には、第１プラグ１２および第２プラグ１３のプラグ本体１２ａおよび１３ａに設けられた位置決めキー１２ｃおよび１３ｃがそれぞれ挿入されるように、周方向の所定箇所に軸方向に沿ってキー溝２１ｂが設けられている。このキー溝２１ｂは、挿入孔２１の開口部２１ｃを通って、ハウジング２１の一方の端面に開口している。
【００３２】
挿入孔２１ａには、第１プラグ１２または第２プラグ１３のプラグジャック１２ｂまたは１３ｂが、その全長にわたって挿入されるようになっており、挿入孔２１ａの内奥部に対向したハウジング２１の端部内に、発光素子２３が設けられている。この発光素子２３には、異なる波長の光λ１およびλ２をそれぞれ発光する一対の半導体発光チップ２３ａおよび２３ｂが設けられており、一方の半導体発光チップ２３ａは波長λ１の光を発光し、他方の半導体発光チップ２３ｂは波長λ２の光を発するようになっている。
【００３３】
発光素子２３の各半導体発光チップ２３ａおよび２３ｂは、３００μｍ程度の間隔をあけた状態で、リードフレーム２３ｃ上に銀ペースト等のロウ材によって固定されて、リードフレーム２３ｃに対してそれぞれワイヤーボンディングされている。そして、各半導体発光チップ２３ａおよび２３ｂは、駆動集積回路、増幅用集積回路等とともに、樹脂パッケージにてモールドされている。発光素子２３は、各半導体発光チップ２３ａおよび２３ｂが、それぞれ、挿入孔２１ａの内奥部内に対向するように配置されており、各半導体発光チップ２３ａおよび２３ｂから発光される所定波長の光が、樹脂パッケージと一体的に形成されたレンズ２３ｄを介して、それぞれ、挿入孔２１ａ内に照射されるようになっている。
【００３４】
挿入孔２１ａにおける内奥部の上方には、受光素子２４が配置されている。この受光素子２４は、受光される光を電気信号に変換する１つの半導体受光チップ２４ａがリードフレーム２４ｂ上に銀ペースト等のロウ材によって固定されて、他のリードフレーム２４ｂとワイヤーボンディングされている。半導体受光チップ２４ａは、樹脂パッケージにてモールドされており、半導体受光チップ２４ａの受光面に対向して、樹脂パッケージと一体的にレンズ２４ｃが設けられている。受光素子２４は、半導体受光チップ２４ａの受光面が、挿入孔２１ａの内奥部に対向するように配置されており、各リードフレーム２４ｂは、ハウジング２１の外部に引き出されている。
【００３５】
なお、ハウジング２１の一方の側面には、複数の外部コネクタ２５が設けられている。
【００３６】
挿入孔２１ａにおける開口部２１ｃ側の端部に設けられたキー溝２１ｂ内には、一方の第１プラグ１２のプラグジャック１２ｂが挿入された際に、その第１プラグ１２に設けられた位置決めキー１２ｃによって動作される波長切替えスイッチ２２が設けられている。波長切替えスイッチ２２は、キー溝２１ｂの内奥側に配置された固定電極２２ａと、キー溝２１ｂの開口部２１ｃ側に配置された可動電極２２ｂとを有している。可動電極２２ｂは、キー溝２１ｂ内を軸方向に沿って固定電極２２ａに接離するようにスライド可能に配置されており、通常は、固定電極２２ａから所定の間隔をあけた状態になるように付勢されている。
【００３７】
可動電極２２ｂは、光ファイバーケーブル１０の一方の端部に設けられた第１プラグ１２のプラグジャック１２ｂが挿入孔２１ａ内に挿入される際に、キー溝２１ｂ内に挿入された位置決めキー１２ｃの先端面によって、固定電極２２ａに接近するようにスライドされて、固定電極２２ａに接触するようになっている。これにより、可動電極２２ｂと固定電極２２ａとが導通状態になり、波長切替えスイッチ２２がオン状態になる。波長切替えスイッチ２２がオンした状態では、発光素子２３における所定波長λ１の光を発する半導体発光チップ２３ａからのみ、光が発せられるようになっている。
【００３８】
可動電極２２ｂは、他方の第２プラグ１３が挿入孔２１ａ内に挿入された際には、キー溝２１ｂ内に挿入される位置決めキー１３ｃの先端面には当接しないようになっている。
【００３９】
このような構成の光通信システムでは、光ファイバーケーブル１０の各端部に設けられた第１プラグ１２および第２プラグ１３に対して、同様の構成の光送受信モジュール２０がそれぞれ接続されている。第１プラグ１２および第２プラグ１３は、各光送受信モジュール２０の挿入孔２１ａ内に、それぞれのプラグジャック１２ｂおよび１３ｂが挿入されて、各位置決めキー１２ｃおよび１３ｃが、各光送受信モジュール２０のキー溝２１ｂに、それぞれ挿入された状態で接続されている。これにより、各光送受信モジュール２０に対して、第１プラグ１２および第２プラグ１３が、それぞれ、周方向に位置決めされた状態で接続されている。
【００４０】
一方の第１プラグ１２が接続された光送受信モジュール２０では、第１プラグ１２の位置決めキー１２ｃが光送受信モジュール２０のキー溝２１ｂ内に挿入されると、位置決めキー１２ｃによって、キー溝２１ｂ内に設けられた波長切替えスイッチ２２の可動電極２２ｂがスライドされて、可動電極２２ｂが固定電極２２ａに接触しており、波長切替えスイッチ２２がオン状態になっている。
【００４１】
これに対して、他方の第２プラグ１３が接続された光送受信モジュール２０では、第２プラグ１３の位置決めキー１３ｃが光送受信モジュール２０のキー溝２１ｂ内に挿入されても、位置決めキー１３ｃは、キー溝２１ｂ内に設けられた波長切替えスイッチ２２の可動電極２２ｂをスライドさせず、可動電極２２ｂは、固定電極２２ａに接触しない状態になっている。従って、波長切替えスイッチ２２は、オフ状態になっている。
【００４２】
このような状態で、例えば、第１プラグ１２が接続された光送受信モジュール２０に対して光信号の送信が指令されると、光送受信モジュール２０に設けられた発光素子２３が駆動される。この場合、この光送受信モジュール２０には第１プラグ１２が接続されて、波長切替えスイッチ２２がオン状態になっているために、発光素子２３は、波長λ１の光を発する半導体発光チップ２３ａのみが駆動されて、半導体発光チップ２３ａから波長λ１の光が発せられる。
【００４３】
発光素子２３における半導体発光チップ２３ａから発せられた波長λ１の光は、発光素子２３に設けられたレンズ２３ｄを通って、挿入孔２１ａ内に照射される。挿入孔２１ａ内には、第１プラグ１２のプラグジャック１２ｂが挿入されており、発光素子２３には、プラグジャック１２ｂの先端面に設けられたビームスプリッター１２ｄが対向している。半導体発光チップ２３ａから発せられた波長λ１の光は、挿入孔２１ａ内に位置するビームスプリッター１２ｄに照射される。ビームスプリッター１２ｄは、波長λ１の光を軸方向に沿って透過させるようになっており、従って、半導体発光チップ２３ａから発せられた波長λ１の光は、ビームスプリッター１２ｄを透過して、光ファイバー１１内に入射する。そして、光ファイバー１１内に入射した波長λ１の光が、光ファイバー１１内を伝送される。
【００４４】
光ファイバー１１内を伝送される波長λ１の光は、光ファイバーケーブル１０の他方の端部に設けられた第２プラグ１３に到達する。この第２プラグ１３にも光送受信モジュール２０が接続されており、光ファイバー１１内を伝送される波長λ１の光が、プラグジャック１３ｂの先端部に設けられたビームスプリッター１３ｄに照射される。第２プラグ１３に設けられたビームスプリッター１３ｄは、光ファイバー１１から照射される波長λ１の光を、光ファイバー１１の軸方向に対して直角に屈曲させるようになっており、光ファイバー１１内を伝送された波長λ１の光が、光送受信モジュール２０の受光素子２４によって受光される。これにより、波長λ１の光による光信号が、一方の光送受信モジュール２０から、第１プラグ１２および第２プラグ１３を介して、他方の光送受信モジュール２０に伝送される。
【００４５】
これに対して、第２プラグ１３が接続された光送受信モジュール２０に光信号の送信が指令されると、この光送受信モジュール２０に設けられた発光素子２３が駆動される。この場合、この光送受信モジュール２０に接続された第２プラグ１３は、波長切替えスイッチ２２をオンしていないために、その光送受信モジュール２０に設けられた発光素子２３は、波長λ２の光を発する半導体発光チップ２３ｂのみが駆動されて、発光素子２３からは波長λ２の光が発せられる。
【００４６】
発光素子２３における半導体発光チップ２３ｂから発せられた波長λ２の光は、発光素子２３に設けられたレンズ２３ｄを通って、挿入孔２１ａ内に挿入されたプラグジャック１３ｂ先端面のビームスプリッター１３ｄに照射される。このビームスプリッター１３ｄは、波長λ２の光を、軸方向に沿って透過させるようになっており、従って、半導体発光チップ２３ｂから発せられた波長λ２の光は、ビームスプリッター１３ｄを透過して、光ファイバー１１内に入射する。そして、光ファイバー１１内に入射した波長λ２の光が、光ファイバー１１内を伝送される。
【００４７】
光ファイバー１１内を伝送される波長λ２の光は、光ファイバーケーブル１０の他方の端部に設けられた第１プラグ１２に到達し、プラグジャック１２ｂの先端部に設けられたビームスプリッター１２ｄ内に照射される。第１プラグ１２に設けられたビームスプリッター１２ｄは、光ファイバー１１から出射される波長λ２の光を、光ファイバー１１の軸方向に対して直角に屈曲するようになっており、従って、光ファイバー１１から照射される伝送された波長λ２の光は、光送受信モジュール２０の受光素子２４によって受光されることになる。これにより、波長λ２の光による光信号が、他方の光送受信モジュール２０から、第２プラグ１３および第１プラグ１２を介して、一方の光送受信モジュール２０に伝送される。
【００４８】
なお、各第１プラグ１２および第２プラグ１３に設けられるビームスプリッター１２ｄおよび１３ｄとしては、誘電体多層膜に限らず、例えば、図５に示すように、回折格子によってそれぞれ構成するようにしてもよい。第１プラグ１２に設けられたビームスプリッター１２ｄは、光ファイバー１１から照射される波長λ２の光を、光ファイバー１１の軸心方向に対して所定角度θだけ、位置決めキー１２ｃが設けられた上方に屈曲させ、また、第２プラグ１３に設けられたビームスプリッター１３ｄは、光ファイバー１１から照射される波長λ１の光を、光ファイバー１１の軸心方向に対して所定角度θだけ、位置決めキー１３ｃが設けられた上方に屈曲させるようにしてもよい。回折格子は、格子ピッチおよび格子の深さによって、光の屈曲方向が設定される。
【００４９】
さらに、ビームスプリッター１２ｄおよび１３ｄとして、図６に示すように、それぞれ、三角柱状のプリズム１２ｅおよび１３ｅ上にコレステリック素子１２ｆおよび１３ｆを接着剤によって貼り付けて構成するようにしてもよい。コレステリック素子１２ｆおよび１３ｆは、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム上に液晶性高分子を、ねじれ構造を有するように積層して構成されており、液晶性高分子のねじれ角を大きくすることによって優れた選択反射性を示す（詳細については、「電子技術」1995年６月号「STN 液晶ディスプレイの画質向上膜」参照）。
【００５０】
第１プラグ１２に設けられたビームスプリッター１２ｄは、光ファイバー１１から照射される波長λ２の光を、光ファイバー１１の軸心方向に対して直角に、位置決めキー１２ｃが設けられた上方に屈曲させ、また、第２プラグ１３に設けられたビームスプリッター１３ｄは、光ファイバー１１から出射される波長λ１の光を、光ファイバー１１の軸心方向に対して直角に、位置決めキー１３ｃが設けられた上方に屈曲される。
【００５１】
このように、光ファイバーケーブル１０の各端部に設けられた各第１プラグ１２および第２プラグ１３に、それぞれ同構造の光送受信モジュール２０が接続されるようになっているが、各第１プラグ１２および第２プラグ１３に接続された各光送受信モジュール２０からは、それぞれ所定の異なる波長の光が発せられるようになっているために、単芯構造の光ファイバー１１によって、双方向通信が、確実に、しかも、安定的に行える。
【００５２】
光ファイバーケーブル１０は、各第１プラグ１２および第２プラグ１３におけるプラグジャック１２ａおよび１３ａの先端部に、ビームスプリッター１２ｄおよび１３ｄが設けられて、各第１プラグ１２および１３にそれぞれ接続される各光送受信モジュール２０は、ビームスプリッターが設けられていない簡潔な構成になっており、従って、光送受信モジュール２０は、小型化であって、経済的に構成されている。さらには、光送受信モジュール２０から発せられる光は、各第１プラグ１２および１３に設けられたビームスプリッター１２ｄおよび１３ｄを透過するにすぎず、従って、光ファイバー１１内に入射される光エネルギーの低減が抑制され、発光素子２３による発光強度を大きくしなくても、長距離にわたって光を伝送することができる。従って、発光素子２３の消費電力を低減させた状態で、長距離にわたって光を伝送することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の光ファイバーケーブルおよび光送受信モジュールは、このように、簡潔な構成であって、しかも、経済的であり、さらに、これら光ファイバーケーブルおよび光送受信モジュールを利用した光通信システムは、双方向通信を安定的に、しかも、確実に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光通信システムの実施の形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】その光通信システムに使用される光ファイバーケーブルの一方の端部に設けられた第１プラグの一部破断側面図である。
【図３】その光通信システムに使用される光ファイバーケーブルの他方の端部に設けられた第２プラグの一部破断側面図である。
【図４】（ａ）は、その光通信システムに使用される光送受信モジュールの正面図、（ｂ）は、その縦断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】本発明の光通信システムに使用される光ファイバーケーブルの他の例を示す要部の一部破断側面図である。
【図６】本発明の光通信システムに使用される光ファイバーケーブルのさらに他の例を示す要部の一部破断側面図である。
【図７】従来の光通信システムの一例を示す要部の概略構成図である。
【図８】その光通信システムに好適に使用されるプラグおよびアダプタを示す概略平面図である。
【図９】従来の光通信システムの他の例を示す要部の概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバーケーブル
１１ 光ファイバー
１２ プラグ
１２ａ プラグ本体
１２ｂ プラグジャック
１２ｃ 位置決めキー
１２ｄ ビームスプリッター
１３ プラグ
１３ａ プラグ本体
１３ｂ プラグジャック
１３ｃ 位置決めキー
１３ｄ ビームスプリッター
２０ 光送受信モジュール
２１ モジュール本体
２１ａ 挿入孔
２１ｂ キー溝
２２ 波長切替えスイッチ
２２ａ 固定電極
２２ｂ 可動電極
２３ 発光素子
２３ａ 半導体発光チップ
２３ｂ 半導体発光チップ
２４ 受光素子
２４ａ 半導体受光チップ
Claims (10)
- 両端部にプラグを備えるとともに該両プラグの先端面に互いに異なる波長の光を屈曲させる波長分離素子を設けた光ファイバーケーブルの当該両プラグが選択的に挿入され、送信光と受信光とで異なる波長の光を用いて通信する光送受信モジュールであって、
前記両プラグが選択的に挿入される挿入孔と、該挿入孔に対向して配置され前記異なる波長に応じた複数の光を発光する発光素子と、前記波長分離素子によって屈曲された光を受光する受光素子と、前記発光素子をいずれか一方の波長に選択的に発光させる波長切換え手段とを具備し、
前記波長切換え手段は、前記挿入されたプラグの先端面に設けられた波長分離素子が屈曲させる波長と異なる波長の光を選択することを特徴とする光送受信モジュール。 - 前記挿入孔には、挿入される光ファイバーケーブルのプラグを周方向に位置決めする位置決め手段が設けられている請求項１に記載の光送受信モジュール。
- 前記波長切替え手段は、光ファイバーケーブルの各プラグのいずれかが挿入孔に挿入されたとき、この挿入されたプラグに設けられた波長分離素子を透過する所定波長の光に切替える波長切替えスイッチである請求項１に記載の光送受信モジュール。
- 請求項１に記載の光送受信モジュールと接続される光ファイバーケーブルであって、
単芯の光ファイバーが全長にわたって挿通するとともに、各端部に、プラグがそれぞれ設けられており、各プラグの軸心部を光ファイバーの各端部がそれぞれ挿通し、それぞれのプラグの先端面に、異なる波長の光をそれぞれ透過させて光ファイバー内に入射させる波長分離素子がそれぞれ設けられており、少なくとも一方の波長分離素子が、光ファイバー内を伝送された異なる波長の光を、それぞれ異なる方向に出射させるようになっていることを特徴とする光送受信モジュールと接続される光ファイバーケーブル。 - 前記波長分離素子は、誘電体多層膜が使用されている請求項４に記載の光送受信モジュールと接続される光ファイバーケーブル。
- 前記各波長分離素子は、回折格子が使用されている請求項４に記載の光送受信モジュールと接続される光ファイバーケーブル。
- 前記各波長分離素子は、コレステリック素子が使用されている請求項４に記載の光送受信モジュールと接続される光ファイバーケーブル。
- 両端部にプラグを備えるとともに該両プラグの先端面に互いに異なる波長の光を屈曲させる波長分離素子を設けた光ファイバーケーブルと、この光ファイバーケーブルの両プラグが選択的に挿入され、送信光と受信光とで異なる波長の光を用いて通信する光送受信モジュールとを備える光通信システムであって、
前記光送受信モジュールは、
前記両プラグが選択的に挿入される挿入孔と、該挿入孔に対向して配置され前記異なる波長に応じた複数の光を発光する発光素子と、前記波長分離素子によって屈曲された光を受光する受光素子と、前記発光素子をいずれか一方の波長に選択的に発光させる波長切換え手段とを具備し、前記波長切換え手段は、前記挿入されたプラグの先端面に設けられた波長分離素子が屈曲させる波長と異なる波長の光を選択し、
前記光ファイバーケーブルは、
単芯の光ファイバーが全長にわたって挿通するとともに、各端部に、プラグがそれぞれ設けられており、各プラグの軸心部を光ファイバーの各端部がそれぞれ挿通し、それぞれのプラグの先端面に、異なる波長の光をそれぞれ透過させて光ファイバー内に入射させる波長分離素子がそれぞれ設けられており、少なくとも一方の波長分離素子が、光ファイバー内を伝送された異なる波長の光を、それぞれ異なる方向に出射させるようになっており、
前記光ファイバーケーブルに設けられた各プラグに、前記光送受信モジュールがそれぞれ接続されていることを特徴とする光通信システム。 - 光送受信モジュールには、挿入孔内に挿入されるプラグを周方向に位置決めする位置決め手段として、キー溝が設けられており、前記各プラグには、キー溝内に挿入される位置決めキーがそれぞれ設けられている請求項８に記載の光通信システム。
- 前記光送受信モジュールのキー溝内には、光ファイバーケーブルの各プラグのいずれかが挿入孔に挿入されたとき、この挿入されたプラグに設けられた位置決めキーに応じて、この挿入されたプラグに設けられた波長分離素子を透過する所定波長の光に切替える波長切替え手段としての波長切替えスイッチが設けられている請求項９に記載の光通信システム。
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