JP4718458B2 - 多波長の双方向光マルチプレクサ - Google Patents

Description

本発明は、光マルチプレクサ（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）に関連し、より詳細には、光ファイバ・データ伝送システムで有用な、多波長（ｍｕｌｔｉ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）の双方向（ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）光マルチプレクサに関連する。

なお、本出願は、２００３年７月１５日出願の米国特許仮出願第６０／４８７，０７９号明細書の利益を主張する。

ファイバ・オプティックス（ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃｓ）又はオプティカル・ファイバ（ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ）とも呼ばれる光ファイバ導波路によるデータ伝送は、遠隔通信産業及びコンピュータ産業において、広く普及している。電子システム中のデジタル情報は、レーザ・ダイオード（ＬＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）によって生成される一連の光のパルスに変換され、ガラス又は高分子材料の長いファイバに注入される。ファイバは、きわめて低い損失及び満足できる程度に低い分散で、光を伝搬することができ、それによって、変調パターンに埋め込まれた情報を運搬することができる。ファイバの他端から出てくる光は、検出され、最初の信号を忠実に再生する電気信号に、再変換することができる。

ファイバ光通信は、従来の伝送手段（例えば、ハードワイヤード（ｈａｒｄ−ｗｉｒｅｄ）の同軸及びツイスト・ペア・ケーブルや、ラジオ及びテレビジョンの信号といったより低い周波数の電波放送など）をしのぐ幾つかの利点を有している。第１に、はるかに大きい帯域幅が、利用可能である。更に、遠隔通信会社及びケーブル・テレビジョン（ＣＡＴＶ）会社によって現在使用されている既存のインフラストラクチャ（例えば、ケーブル・ダクトや電柱など）は、既存の銅線の代わりに光ファイバケーブルを用いることによって、相対的に混乱せずに、適度のコストで、アップ・グレードすることができる。従って、情報ベースの、インターネット駆動型の社会及び商取引のニーズに対応するのに必要な帯域幅の劇的な増加が、比較的混乱せずに、入手可能である。

光ファイバ・ベースの通信は、電話システム（例えば、長距離電話と、データ伝送と、接続する各中央局との幹線向け）では普通になってきたが、これらサービスと、家庭、ビジネス及び他のサービス・ユーザと、の最終接続は、依然として、主に従来の電気配線を用いて行われる。更に、大部分の家庭は、同軸ケーブルを介して複数のテレビジョン・チャネルを配信するＣＡＴＶサービスに、加入している。ＣＡＴＶ事業者には、例えばインターネットへのデータ接続を提供するところもある。同軸でのサービスは、通常のツイスト・ペア・ケーブルよりも、はるかに広い帯域幅を提供するが、多くの顧客は、更により大きい帯域幅を望んでいる。光ファイバ・サービスに実装されている配信システムは、潜在的に（ｉ）例えばインターネットを介する高いデータ転送速度の通信、及び（ｉｉ）機能強化されたＣＡＴＶビデオ・サービス（例えば従来の放送を補完するためのムービー・オン・デマンド）に対して、十分な帯域幅を提供することができる。

理想的には、システムは、単一の光ファイバを利用して、各顧客の宅内又はその近くに位置する光ネットワーク・ユニット（ＯＮＵ：ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｕｎｉｔ）にサービスを提供することになる。ファイバは、電話と、データと、ビデオとを含めて顧客が望むあらゆる通信形式を、双方向に運ぶことになる。更に、こうしたシステムは、安価で、柔軟性があり、できる限り既存の通信インフラストラクチャ及びプロトコルと互換性をもつべきである。

所与の光ファイバの有効帯域幅は、複数の通信チャネルが単一のファイバ中を同時に伝搬する様々な波長の被変調光として運ばれる波長多重化によって、更に拡張することができる。双方向又は全二重の伝送は、アップストリーム伝送及びダウンストリーム伝送で同時に使用できる互いに異なる波長のチャネルを割り当てることによって、多重化システムにおいて容易に扱われる。しかし、多重化システムの実際の実装形態は、互いに異なる波長を分離し、光信号とそれに対応する電気的なインパルスとの間でやり取りをする適切な多重化コンバータの有用性に依存する。

遠隔通信システム向けのプロトコル及び装置パラメータは、関連する政府機関及び国際機関（例えば、国際電気通信連合（ＩＴＵ）など）によって、また、規格を普及させる一般に認められた技術協会（例えば、米国電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）など）によって、頻繁に指定される。ＩＴＵ−Ｔ規格Ｇ９８３．１及びＧ９８４．２とＩＥＥＥ規格８０２．３ａｈとを含む、幾つかの現ＩＴＵ及びＩＥＥＥの規格は、多重化光ファイバ通信に関係する。それに加えて、前述のＩＴＵ及びＩＥＥＥの規格の各々を、そっくりそのまま参照して、本明細書に組み込む。各規格はすべて、低出力双方向デジタル・データ及び高出力アナログＣＡＴＶビデオ・コンテンツの両方を運ぶ、多重化光信号を必要とする。高出力アナログ・ビデオ信号には１．５５μｍの波長が指定され、ユーザへの低出力デジタル・データ・ダウンロードには１．４９μｍの波長が指定され、デジタル・データ・アップロードには１．３１μｍの波長が指定される。これら３つの波長は、知られた単一モード光ファイバでの低い損失及び分散で、容易に伝搬される。これらのプロトコルは、ユーザから広範に求められている各サービスを提供するが、実際の費用対効果が大きい方式でのそれらの実装形態は、重大な難題、とりわけクロストークへの十分な耐性を有する低出力信号と高出力信号との分離を提起する。それぞれの入力信号のパワー・レベルは、しばしば、３０ｄＢ以上異なる。従って、許容しうるクロストーク・レベルは、しばしば約−３０ｄＢｍである低電力受信機の感度よりも、少なくとも約１０ｄＢ低くなければならない。そのレベルでは、低電力データは、ビデオ信号で生じる雑音の影響に十分耐性がある。これらの規格は、望ましくはアップストリーム及びダウンストリームの両方向で１．２５Ｇｂ／ｓ以上のデータ転送速度で、データ通信を提供する。

更に、多重化され組み合わされたビデオ及びデータのサービスにおける様々な顧客は、サービスのレベルに対して、様々なニーズ及び要望をもっている。具体的には、ビデオ及びデータのサービスを単独で又は組み合わせて提供することが、貴重になるはずである。というのも、顧客によっては、両方を望まず、従ってすべての機能に対しての支払いをしたくないと思うからである。

（発明の概要）
一態様では、本発明は、光ファイバを介する双方向データ伝送向けの通信システムでの使用に特に適合した光ネットワーク・ユニットを提供する。ファイバは、長手方向軸及びファイバ端を有し、第１及び第２の波長で双方向に伝送される低出力デジタル信号、並びに、第３の波長で伝送される高出力アナログ・ビデオ信号を運ぶ。ユニットは、光ファイバ用の接続を有するハウジングと、光学フィルタと、第１及び第２の光学ユニットと、ハウジングに取り付けられたビーム・スプリッタと、を含む。光学フィルタは、ファイバ端とビーム・スプリッタとの間に挿入され、第３の波長の光を阻止するが、第１及び第２の波長の光を双方向に伝送するように、適合されている。第１の光学ユニットは、長手方向軸に沿って配置され、送信機を備え、送信機は、送信電気信号を受信するための入力と、ビーム・スプリッタ及びフィルタを介して第１の波長で長手方向軸に沿って光を光ファイバに放出するための光源と、を備え、その光は、送信電気信号によって変調されている。第２の光学ユニットは、長手方向軸に隣接して配置され、第２の波長の被変調光を受信するための光検出器及び出力を含む受信機を備え、その受信機は、光検出器で被変調光入射を検出し、被変調光を出力での受信電気信号に変換する。ビーム・スプリッタは、長手方向軸に沿って斜めに配置され、それへの第２の波長の光入射の少なくとも一部分を、光学フィルタから第２の光学ユニットに方向転換し、第１の光学ユニットによって放出された第１の波長の光の少なくとも一部分を光ファイバに渡す。

本光ネットワーク・ユニットは、有利には、多重化された多波長データ通信システムを提供するのに利用され、これにより、１つの光ファイバが、例えばＣＡＴＶサービスなどのデジタル・データ及びアナログ・ビデオ・プログラム・コンテンツの両方を運ぶことができるようになる。デジタル・データは、双方向音声電話技術及びデータ供給（例えば、インターネットなどのコンピュータ・ネットワークへの接続など）を含むことができる。本システムは、標準のプロトコルによって、約１．２５Ｇｂ／ｓまでの速度で、データ伝送を行うことができる。

本システムは、容易に且つ経済的に、実装される。更に、本システムは、前述のデータ及びビデオの供給を単独で又は組み合わせて要求するユーザに、サービスすることができる。有利には、ビデオ供給を必要としないユーザには、あらゆる機能に対応した従来技術の３ポート・マルチプレクサよりもはるかに安価な、簡略で、費用のかからない、マルチプレクサが備え付けられる。しかし、必要ならば、簡略なコネクタで提供することができる追加のビデオ・モジュールを単に追加することによって、ビデオ供給を後で追加することができ、よって、高いレベルの技術は、その導入に、必要とされない。

なお、本発明の様々な実施形態についての以下の詳細な記述及び添付図面を参照すると、本発明は、より完全に理解され、更なる利点が、明白になろう。同じ参照番号は、幾つかの図全体を通して、同様の要素を表す。

一実施形態では、本発明は、「ＯＮＵ−Ａ」タイプと表される光ネットワーク・ユニットを提供し、この光ネットワーク・ユニットは、図２の１０で全体を示したモジュール式の双方向光マルチプレクサを含む。このユニットは、ハウジング１１に格納されており、また、光信号を双方向に運ぶように適合された引込み光ファイバ１２を介して、サービス・プロバイダに接続される。光は、主光軸に沿ってファイバ１２の端１４から出現し、また、第３の波長（λ３）の光を強く減衰する阻止フィルタ１６であって、第１及び第２の波長（λ_１及びλ_２）の光を通過させる阻止フィルタ１６を介して、通過する。好ましくは、各波長は、λ_１＜λ_２＜λ_３という関係を満たす。より好ましくは、各波長は、それぞれ、１．３１μｍと、１．４９μｍと、１．５５μｍとである。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されているように、また、ファイバ・オプティックス技術での従来の議論によれば、「光」という用語は、前述の各波長の電磁放射に対して使用されるが、それらは人間に見える範囲外の赤外線領域に該当する。好ましい一実施形態では、フィルタ１６は、λ_１及びλ_２の光に対しては、せいぜい約０．５ｄＢの挿入損失しかないが、λ_３の光の減衰は、少なくとも約４５ｄＢある。フィルタ１６の１つの適切な形式は、４つの誘電体層を有する多層構造を含む。

次いで、フィルタ１６から出現する光は、主光軸に対して約４５°の角度に取り付けられた波長選択ビーム・スプリッタ１８の前方部に、突き当たる。波長λ_２の光は、光軸に対して約９０°の角度で屈折させられ、ハウジング１１に取り付けられた検出器２０を含む受信機に入る。検出器２０は、好ましくは通常のフォトダイオードであるが、他のどんな適切な光反応性の回路素子でもよく、到来データ信号によって変調されたλ_２の光を、受信機によって電気的なデータ出力信号に形成されコネクタ２２で供給される、対応する電気的なインパルスに、変換する。任意選択として、検出器２０は、知られた信号処理機能を実行するために受信機が使用する集積回路の一部分として、共通の基板上に製造される。ハウジング１１はまた、一般的に主光軸に沿って光を放出する光源２４（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、又は、好ましくは半導体レーザ・ダイオードなど）を含む送信機を組み込む。より好ましくは、ファブリ・ペロー・タイプ（Ｆａｂｒｙ Ｐｅｒｏｔ−ｔｙｐｅ）の半導体レーザが、その低コスト及び十分に高い波長安定性のために使用される。光源２４を含む送信機は、コネクタ２６を介して電気的な入力データ信号で電圧を加えられ、入力信号と関係して変調されたλ_１の光が、生成される。この光は、主光軸に沿って光源２４から出現し、スプリッタ１８の背面を通してスプリッタ１８に入る。次いで、光は、スプリッタ１８及び阻止フィルタ１６の背面部分及び前面部分を通して、最小の減衰で通過し、そこからファイバ１２に注入される。通常、入力信号及び出力信号は、デジタル・データ信号であり、ルータ、汎用コンピュータ、又は従来の方法で処理するための同様のユニットとの間でやり取りされる。好ましくは、阻止フィルタと、スプリッタと、送信機及び受信機とは、共通のハウジング内に格納される。スプリッタ１８は、λ_２の光入射をその前面部分で大幅に反射するが、λ_１の光入射をその背面部分に伝送する。好ましくは、これらの特性を有し当業者に知られた多層誘電体構造が、使用される。マルチプレクサ１０の一代替実施形態では、フィルタ１６は、ビーム・スプリッタ１８と検出器２０との間に配置することができる。この構成では、フィルタ１６は、λ_３の光を阻止することを要求されるが、λ_２の光だけを通過させる必要がある。

「ＯＮＵ−Ｂ」タイプと表され、図３の７０で全体が図示された、本発明の光ネットワーク・ユニットの他の形式は、補助ビデオ・チャネルとともに、図２に示したＯＮＵ−Ａタイプの光ネットワーク・ユニットの機能を有するマルチプレクサを含む。ビデオ・スプリッタ７２は、引込み光ファイバ１２に接続される。スプリッタ７２は、ファイバ１２中の高出力アナログ・ビデオ入射信号の少なくとも一部分を、ビデオ出力ファイバ７６を介してビデオ受信機７８に振り向ける。ビデオ受信機７８は、ビデオ光検出器を含み、そのビデオ光検出器は、アナログ変調されたビデオ信号入射を、ファイバ１２を介して、電気インパルスに変換し、その電気インパルスは、出力８０で、従来のテレビジョン又はラジオの受信機、あるいはビデオ・モニタへの入力として、適切である。任意選択として、ビデオ受信機７８は、ビデオ光検出器の出力を適切に処理して前述のビデオ装置用の入力として適切な電気信号にするための、ビデオ増幅器又は他の知られた回路を、更に含む。ビデオ光検出器は、フォトダイオードであることが好ましいが、他のどんな適切な光反応性の回路素子でもよい。

好ましい一実施形態では、ビデオ・スプリッタ７２は、波長分割多重化（ＷＤＭ）ミラーを使用して、入射光の内の少なくとも大半の高出力λ_３成分をビデオ出力ファイバ７６に振り分けるが、少なくとも大半のλ_２入射光は、データ出力ファイバ７４を介して、ＯＮＵ−Ａ ８２の双方向マルチプレクサへと向かう。幾つかの実施形態では、ビデオ・スプリッタ７２及びビデオ受信機７８は、ＯＮＵ−Ａの機能を提供するマルチプレクサの構成部品を格納するハウジングの外部に、配置される。ＯＮＵ−Ａ双方向モジュール８２に容易に取り外しができる自己完結型ビデオ・モジュールを形成するために、ビデオ・スプリッタ７２及びビデオ受信機７８は、それら自体でハウジングに格納されることが好ましい。ビデオ・スプリッタ７２は、ビデオ出力ファイバ７６からλ１及びλ_２の信号を大幅に分離又は阻止する必要はない。というのも、それらのパワー・レベルは、十分に低いため、λ_３でビデオ出力ファイバ７６中を伝送されるビデオ信号の信号対雑音比を測定できる程度にしか低下させないからである。

図３によって示された実施形態に含まれるＯＮＵ−Ａモジュール８２は、ビーム・スプリッタ１８と検出器２０を含む受信機との間に配置された阻止フィルタ１６で、構成される。この位置で、フィルタ１６は、高出力の１．５５μｍビデオ信号を阻止することを要求され、到来するデジタル・データを運ぶ低出力の１．４９μｍの光だけを通す必要がある。

ビデオ・インタフェース７２は、従来のラジオ、テレビジョン受信機、又はモニタへの接続に適したタイプの電気信号を、出力８０で提供する。ＯＮＵ−Ｂユニット７１は、有利には、データ通信及びビデオの信号を提供し、ＯＮＵ−Ｂユニット７１の使用は、両形式を望むシステムの顧客に、サービスを提供できるようにする。

ＯＮＵ−Ａ及びＯＮＵ−Ｂのユニットは、光学ビームの焦点合わせ及び方向づけのための、アライメント調整器、レンズ、及び、他の知られた光学構成部品を、更に含むことができる。球面タイプ及び非球面タイプのレンズ並びに屈折率分布型の自己焦点レンズを含む、どんな形式のレンズも、使用することができる。

次に図１を参照すると、３つの波長λ_１、λ_２及びλ_３との光信号を処理するように適合された従来技術のマルチプレクサが、１で、全般的に示してある。しかし、図１に示したマルチプレクサは、例えば図２又は図３に示すような本発明のマルチプレクサよりも、著しくコストがかかり、且つ、構築するのが難しい。マルチプレクサ１は、光ファイバ１２を介するサービス・プロバイダへの接続に向いている。光軸に沿ってファイバ１２から出現する光は、まず、サービス・プロバイダからくるλ_３の光の大半を第１の光検出器２０ａに方向転換する、第１の波長を選択するビーム・スプリッタ１８ａに、突き当たる。波長λ_１及びλ_２の光は、第１のビーム・スプリッタ１８ａを介して双方向に通過する。第１のビーム・スプリッタ１８ａから出現するλ_２の到来光は、第２の波長を選択するビーム・スプリッタ１８ｂに突き当たり、第２の光検出器２０ｂに方向転換される。光源２４は、電気的な入力信号と関係して変調されたλ_１の光を放出するように適合される。この光は、光軸に沿って、またスプリッタ１８ａ及び１８ｂを介して最小の減衰で通過し、そこからファイバ１２に注入される。マルチプレクサ１は、λ_２及びλ_３の波長の入射光を変換し、分離し、光検出するという総合的機能を有する。しかし、λ_３の信号がλ_２の信号よりも通常３０ｄＢ強い前述のプロトコルにおいてマルチプレクサ１を使用するためには、第１のビーム・スプリッタ１８ａは、λ_３の光に対して非常に高い選択度をもたなければならない。λ_２のチャネル及び第２の検出器２０ｂへのλ_３の信号のクロストークのレベルを満足できる程度に低くするためには、選択度は、少なくとも４０ｄＢであることが好ましい。こうした高い選択度を実際に達成するには、波長を選択するビーム・スプリッタ１８ａが、非常に高い精度で位置決め及び角度付けをされる必要がある。その結果、ハウジング９及びスプリッタ１８ａ用のマウントの製造は、非常に高価であり、高度な熟練者が仕上げなければならない。

図４に示した本発明の他の態様では、第１及び第２の波長で、ソース（ｓｏｕｒｃｅ）１０３と受動光学回路網との間で双方向に伝送される低出力デジタル信号、並びに、第３の波長でソース１０３から受動光学回路網に伝送される高出力アナログ・ビデオ信号を運ぶ分布光ファイバ１０６を介する、双方向の光学的なメッセージ及び信号の伝送のための通信システム１００が、提供される。第１及び第２の波長は、第３の波長より短いことが好ましい。ビデオ信号は、ＣＡＴＶプロバイダ１０４によって提供されるが、デジタル・データ信号は、データ・プロバイダ１０２との間でやり取りされる。両方のプロバイダ１０２、１０４は、ともにソース１０３を含み、分布光ファイバ１０６にリンクされる。

システム１００は、ユーザのデータ装置及び／又はテレビジョン受信機とインターフェースする、少なくとも１つの光ネットワーク・ユニットを、使用する。システムは、「ＯＮＵ−Ａ」タイプ及び「ＯＮＵ−Ｂ」タイプのどんな組合せ及び数を使用することもできる。図２に示したユニットなどＯＮＵ−Ａタイプは、第１及び第２の光学波長での全２重データ通信を提供し、どんな形式の汎用コンピュータ、ルータ、又は同様のデータ装置ともインターフェースする。図３に示したユニットなどＯＮＵ−Ｂタイプは、前述のデータ通信及びビデオ出力を両方提供し、従って、どんなデータ装置タイプ及び／又は、１つ又は複数の従来のテレビジョン・セット、ラジオ受信機、あるいはビデオ・モニタともインターフェースすることができる。図４に示した具体的なシステムでは、複数のＯＮＵ−Ａ装置１０８及びＯＮＵ−Ｂ装置１１０の各々は、光ファイバ架空引込線１１４によってスプリッタ１２４を介して、分配ファイバ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｉｂｅｒ）１０６に、リンクされる。次に、光ネットワーク・ユニットは、同軸ケーブルでもよく、ツイスト・ペア・ケーブルでもよい電線１１２によって、コンピュータ１１６、１１８、ルータ１２２、及び、テレビジョン受信機又はモニタ１２０の様々な組合せに、接続される。通常、分配ファイバ１０６によって運ばれる信号は、従来型のファイバ信号スプリッタ１２４を使用して、Ａ又はＢのタイプのＯＮＵに接続することができる１６までの出力、又は、幾つかのケースでは３２までの出力を提供するように、分配することができるようにするのに、十分な輝度を有する。

対称的に、重畳された高出力ビデオ及び低出力データ信号を前述の方法で運び、図１で示した形式の３ポート・マルチプレクサを組み込む光ネットワーク・ユニットを使用して実装された光ファイバ通信システムは、本発明によって提供されるより簡略なフィルタリングマルチプレクサを使用するシステムよりも、はるかに高価であり、且つ、実装に対する柔軟性で劣る。前述の通り、図１の３ポート・マルチプレクサ１は、本発明の各ユニット（例えば図２〜３のもの）よりも、製作するのがはるかに高価である。更に、λ_１及びλ_２の信号を受容できないクロストークなしに処理するために、λ_３の光を排除しなければならないので、付加的なビデオ供給が必要とされ又は望まれるかどうか何れにせよ、３ポート・マルチプレクサ１は、各ユーザに、提供されなければならない。本システムでは、補助ビデオ・チャネルを含むＯＮＵ−Ｂユニットは、データ及びビデオの信号両方を望むユーザにのみ提供されるが、ＯＮＵ−Ａユニットは、データ通信機能だけを必要とするユーザにとっては十分である。補助ビデオ・チャネル用の装置は、最初の設置のすぐ後でさえ、いつでも容易に設置又は撤去することができるので、このシステムは、非常に柔軟性がある。こうしたサービス運用は、最初の設置で必要とされる以上の、どんな精度調整又は他の関係のある技能も要求しない。

本システムは、既存のデータ伝送、電話、及びＣＡＴＶビデオのインフラストラクチャとの間で非常に互換性がある。それぞれ各プロバイダからの情報コンテンツは、中央の位置で組み合わせて、従来型のファイバ、例えば単一モード・ファイバに送ることができる。本光ネットワーク・ユニットの簡潔さ及び低コストは、補助ビデオ・チャネルのあるなしにかかわらず、ファイバ・ツー・ザ・カーブ（ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｃｕｒｂ）、ファイバ・ツー・ザ・キャビネット（ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｂｉｎｅｔ）、又はファイバ・ツー・ザ・ビルディング（ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ）、あるいは同様のものとして当技術分野で様々に知られたシステムを広く実施することを可能にする。こうした光ファイバ通信システムでは、情報コンテンツは、光ファイバ伝送を介して提供される。光ネットワーク・ユニットは、キャビネット（ｃａｂｉｎｅｔ）、あるいは、例えばユーザにサービスを提供する電柱の上、ビルの近くのパッド（ｐａｄ）の上、近くの地下壕の中、又は、ユーザの住居又はビジネスの建物内に取り付けられた同様の格納装置の中など、ユーザの宅内又はそれに近接した場所に位置する。光信号は、前述の通り電気信号との間で変換され、ツイスト・ペア・ケーブル又は同軸のケーブルによって、コンピュータ、ルータ、テレビジョン受信機、ラジオ受信機などのユーザ機器に分配される。

以下の各実施例は、本発明をより完全な理解するために提示される。具体的な技法、条件、材料、比率及び本発明の原理及び実施を説明するために記載された報告データは、例示的であり、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。

光ネットワーク・ユニットの試験
本発明によって構成されたＯＮＵ−Ａ光ネットワーク・ユニット２０２は、図５で概略的に示したシステム２００を使用して、試験される。ビデオ信号は、通常のＶＣＲ ２０４によって生成されたビデオ副搬送波を使用して準備され、広帯域増幅器２０６を介して供給される。この電気信号は、１．５５μｍの波長λ_３で約６．５ｄＢｍの出力と８０％変調とを有するアナログ・ビデオ光信号をビデオ・ファイバ２１０に提供する、高出力レーザ２０８を、駆動する。熱電冷却された分布帰還形レーザが、使用される。データ信号は、約１５５Ｍｂ／ｓの速度で動作する標準の実験用デジタル・ワード発生器２１２を使用して生成され、λ_２＝１．４９μｍでデジタル光信号を生成するためのレーザ光モジュール２１４に接続される。この信号は、１０ｋｍ又は２０ｋｍの長さの単一モード光ファイバ２１６を介し、次いで従来型の１６方向光学スプリッタ２１８を介し、次いで可変型の光減衰器２２０を介して供給される。ビデオ・ファイバ２１０及びデータ・ファイバ２２２での低出力デジタル信号及び高出力アナログ・ビデオ信号は、次いで従来型のファイバ・スプリッタ２２４で組み合わされて、１．５５μｍで約３ｄＢｍの出力を有するビデオ成分、及び１．４９μｍで約−３３ｄＢｍの出力を有するデジタル・データ成分を含む組み合わされた光信号を出力ファイバ２２６に生成する。この組み合わされた信号は、ＯＮＵ−Ａモジュール２０２に接続され、阻止フィルタは、１．５５μｍの光の受信機への侵入を制限する。ＯＮＵからのデータ出力は、ＢＥＲが１０^−１０よりも小さいことを根拠にデジタル・データの完全性を証明するビット誤り率（ＢＥＲ）カウンタ２２８に接続される。

ビデオ出力を有する光ネットワーク・ユニットの試験
ＯＮＵ−Ｂ光ネットワーク・ユニット２０３は、本発明により構成され、次いで図６に概略的に示したシステム２０１を使用して、試験される。組み合わされた光信号は、実施例１で使用され、そこで記述された特性を有する同じシステムを使用して準備される。組み合わされた光信号は、ビデオ出力ファイバ７６を介して１．５５μｍ成分の一部分を光学的なビデオ受信機７８及びテレビジョン・セット２６０に接続されたビデオ増幅器２５８に導く、ＷＤＭのミラーベースのビデオ・スプリッタ７２に供給される。ビデオ信号の完全性は、テレビジョン・セット上で再生される画面イメージを観察することによって確かめられる。入射信号の一部分は、ビデオ・スプリッタ７２によって、データ・ファイバ７４を介してＯＮＵ−Ａタイプの双方向マルチプレクサ８２にも送られる。マルチプレクサ８２のデータ出力は、ＢＥＲが１０^−１０よりも小さいことを根拠にデジタル・データの完全性を証明するＢＥＲカウンタ２２８に接続される。

なお、このように、本発明をかなり詳細にわたって説明してきたので、こうした詳細に厳格に固執する必要はないが、追加の変更及び修正は、当業者には思い浮かぶことができ、そのすべてが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内にあることが理解されよう。

３つの光学波長向けの各ポートを有する、従来技術での光マルチプレクサを概略的に示す図である。 双方向光マルチプレクサを含む、本発明の光ネットワーク・ユニットを概略的に示す図である。 補助ビデオ・チャネルとともに図２でも示したマルチプレクサを含む、本発明の光ネットワーク・ユニットの他の形式を概略的に示す図である。 本発明のデータ通信システムのブロック略図である。 データ信号を処理するように適合された、本発明の光ネットワーク・ユニットを試験するためのシステムを示すブロック略図である。 データ信号及びビデオ信号を処理するように適合された、本発明の光ネットワーク・ユニットを試験するためのシステムを示すブロック略図である。

Claims (7)

1. ソースと少なくとも１つの光ネットワーク・ユニットとの間を光ファイバを介して双方向の光データ伝送のための通信システムであって、
   前記光ファイバは、長手方向軸及びファイバ端を有し、且つ、第１及び第２の波長で双方向に伝送される低出力デジタル信号と、第３の波長で伝送される高出力アナログ・ビデオ信号と、を運び、
   前記第１及び第２の波長は、前記第３の波長よりも短く、
   前記少なくとも１つの光ネットワーク・ユニットは、前記光ファイバ用の接続を有するハウジングと、光学フィルタと、第１及び第２の光学ユニットと、前記ハウジングに取り付けられたビーム・スプリッタと、を含み、
   前記第１の光学ユニットは、前記長手方向軸に沿って配置されており、且つ、送信機を備え、前記送信機は、伝送電気信号を受信するための入力と、前記ビーム・スプリッタ及び前記フィルタを介して、前記第１の波長で前記長手方向軸に沿って光を前記光ファイバに放出するための光源と、を含み、前記光は、前記伝送電気信号によって変調され、
   前記第２の光学ユニットは、前記長手方向軸に隣接して配置されており、且つ、受信機を備え、前記受信機は、前記第２の波長の被変調光を受信するための光検出器と、出力と、を含み、前記受信機は、前記光検出器での前記被変調光の入射を検出し、前記出力で前記被変調光を受信電気信号に変換し、
   前記ビーム・スプリッタは、前記長手方向軸に沿って斜めに配置されており、前記ビーム・スプリッタへの前記第２の波長の入射光の少なくとも一部分を、前記光ファイバから前記第２の光学ユニットへ方向転換し、且つ、前記第１の光学ユニットによって放出された前記第１の波長の光の少なくとも一部分を前記光ファイバに渡し、
   前記光学フィルタは、前記ビーム・スプリッタと前記第２の光学ユニットとの間に挿入され、且つ、第３の波長の光を阻止するが、前記第２の波長の光を双方向に伝送するように、適合されており、前記光学フィルタによる前記第３の波長の光の減衰は、前記第２の波長の光の減衰を少なくとも約４０ｄＢ超えることを特徴とし、
   前記光ネットワーク・ユニットは、前記光ファイバと前記ハウジングとの間に挿入されるビデオ・スプリッタを有する補助ビデオ・チャネルを備え、
   前記ビデオ・スプリッタは、前記光ファイバに接続された光ファイバ入力と、ビデオ光ファイバ出力と、データ光ファイバ出力と、を有し、前記ビデオ光ファイバ出力に接続されたビデオ受信機は、ビデオ光検出器と、テレビジョン受信機、ラジオ受信機及びビデオ・モニタの内の少なくとも１つに対する適切な出力とを有する、通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムであって、前記ビデオ・スプリッタ及び前記ビデオ受信機は、ビデオ・モジュールを形成するためのビデオ・ハウジング内に含まれる、通信システム。
3. 請求項１に記載の通信システムであって、
   前記通信システムは、複数の前記光ネットワーク・ユニットを備え、
   前記複数の前記光ネットワーク・ユニットの少なくとも１つは、前記光ファイバと前記ハウジングとの間に挿入されるビデオ・スプリッタを有する補助ビデオ・チャネルを、更に備え、
   前記補助ビデオ・スプリッタは、前記光ファイバに接続された光ファイバ入力と、ビデオ光ファイバ出力と、データ光ファイバ出力と、を有し、
   前記複数の前記光ネットワーク・ユニットの少なくとも１つは、前記ビデオ光ファイバ出力に接続されたビデオ受信機を、更に備え、
   前記ビデオ受信機は、ビデオ光検出器と、テレビジョン受信機、ラジオ受信機及びビデオ・モニタの内の少なくとも１つに対する適切な出力と、を有する、通信システム。
4. 光ファイバを介して双方向データ伝送のための通信システムで使用するための光ネットワーク・ユニットであって、
   前記光ファイバは、長手方向軸及びファイバ端を有し、且つ、第１及び第２の波長で双方向に伝送される低出力デジタル信号と、第３の波長で伝送される高出力アナログ・ビデオ信号と、を運び、
   前記光ネットワーク・ユニットは、前記光ファイバ用の接続を有するハウジングと、光学フィルタと、第１及び第２の光学ユニットと、前記ハウジングに取り付けられたビーム・スプリッタと、を含み、
   前記光学フィルタは、前記ファイバ端と前記ビーム・スプリッタとの間に挿入され、且つ、前記第３の波長の光を阻止するが、前記第１及び第２の波長の光を双方向に伝送するように、適合されており、前記光学フィルタによる前記第３の波長の光の減衰は、前記第２の波長の光の減衰を少なくとも約４０ｄＢ超えることを特徴とし、
   前記第１の光学ユニットは、前記長手方向軸に沿って配置されており、且つ、送信機を備え、前記送信機は、伝送電気信号を受信するための入力と、前記ビーム・スプリッタ及び前記フィルタを介して、前記第１の波長で前記長手方向軸に沿って光を前記光ファイバに放出するための光源と、を含み、前記光は、前記伝送電気信号によって変調され、
   前記第２の光学ユニットは、前記長手方向軸に隣接して配置されており、且つ、受信機を備え、前記受信機は、前記第２の波長の被変調光を受信するための光検出器と、出力と、を含み、前記受信機は、前記光検出器上で前記被変調光の入射を検出し、前記被変調光を前記出力で受信電気信号に変換し、
   前記ビーム・スプリッタは、前記長手方向軸に沿って斜めに配置されており、前記ビーム・スプリッタへの前記第２の波長の光入射の少なくとも一部分を、前記光学フィルタから前記第２の光学ユニットに方向転換し、且つ、前記第１の光学ユニットによって放出された前記第１の波長の前記光の少なくとも一部分を前記光ファイバに渡し、
   前記光ネットワーク・ユニットは、前記光ファイバと前記ハウジングとの間に挿入されるビデオ・スプリッタを有する補助ビデオ・チャネルを備え、
   前記補助ビデオ・スプリッタは、前記光ファイバに接続された光ファイバ入力と、ビデオ光ファイバ出力と、データ光ファイバ出力と、を有し、前記ビデオ光ファイバ出力に接続されたビデオ受信機は、ビデオ光検出器と、テレビジョン受信機、ラジオ受信機及びビデオ・モニタの内の少なくとも１つに対する適切な出力と、を有する、光ネットワーク・ユニット。
5. 光ファイバを介して双方向データ伝送のための通信システムで使用するための光ネットワーク・ユニットであって、
   前記光ファイバは、長手方向軸及びファイバ端を有し、且つ、第１及び第２の波長で双方向に伝送される低出力デジタル信号と、第３の波長で伝送される高出力アナログ・ビデオ信号と、を運び、
   前記光ネットワーク・ユニットは、前記光ファイバ用の接続を有するハウジングと、光学フィルタと、第１及び第２の光学ユニットと、前記ハウジングに取り付けられたビーム・スプリッタと、を含み、
   前記第１の光学ユニットは、前記長手方向軸に沿って配置されており、且つ、送信機を備え、前記送信機は、伝送電気信号を受信するための入力と、前記ビーム・スプリッタ及び前記フィルタを介して、前記第１の波長で前記長手方向軸に沿って光を前記光ファイバに放出するための光源と、を含み、前記光は、前記伝送電気信号によって変調され、
   前記第２の光学ユニットは、前記長手方向軸に隣接して配置されており、且つ、受信機を備え、前記受信機は、前記第２の波長の被変調光を受信するための光検出器と、出力と、を含み、前記受信機は、前記光検出器上で前記被変調光の入射を検出し、前記被変調光を前記出力で受信電気信号に変換し、
   前記ビーム・スプリッタは、前記長手方向軸に沿って斜めに配置されており、前記ビーム・スプリッタへの前記第２の波長の光入射の少なくとも一部分を前記光ファイバから前記第２の光学ユニットに方向転換し、且つ、前記第１の光学ユニットによって放出された前記第１の波長の光の少なくとも一部分を前記光ファイバに渡し、
   前記光学フィルタは、前記ビーム・スプリッタと前記第２の光学ユニットとの間に挿入され、且つ、第３の波長の光を阻止するが、前記第２の波長の光を双方向に伝送するように、適合されており、前記光学フィルタによる前記第３の波長の光の減衰は、前記第２の波長の光の減衰を少なくとも約４０ｄＢ超えることを特徴とし、
   前記光ネットワーク・ユニットは、前記光ファイバと前記ハウジングとの間に挿入されるビデオ・スプリッタを有する補助ビデオ・チャネルを備え、
   前記ビデオ・スプリッタは、前記光ファイバに接続された光ファイバ入力と、ビデオ光ファイバ出力と、データ光ファイバ出力と、を有し、前記ビデオ光ファイバ出力に接続されたビデオ受信機は、ビデオ光検出器と、テレビジョン受信機、ラジオ受信機及びビデオ・モニタの内の少なくとも１つに対する適切な出力と、を有する、光ネットワーク・ユニット。
6. 請求項５に記載の光ネットワーク・ユニットであって、前記ビデオ・スプリッタ及び前記ビデオ受信機は、ビデオ・モジュールを形成するためのビデオ・ハウジング内に収容される、光ネットワーク・ユニット。
7. 請求項５に記載の光ネットワーク・ユニットであって、前記ビデオ・スプリッタに、波長分割多重化ミラーを用いる、光ネットワーク・ユニット。

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