JP7195727B2 - 非対称な受信光学ミキサを有する光学スターカプラ - Google Patents

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Description

本明細書に開示される技術は、概して、電気部品間の通信を可能にする光ネットワークに関する。
プラスチック光ファイバを用いる光ネットワーキングは、銅又は他の金属配線を用いるネットワーキンクを上回る利点を提供することができる。プラスチック光ファイバの範疇には、プラスチック－クラッドシリコン光ファイバ、単芯プラスチック光ファイバ、又は多芯プラスチック光ファイバが含まれる。プラスチック光ファイバネットワーキングは、設置費及び維持費を節減することができる。更に、プラスチック光ファイバは、同等のデータ量を運ぶために必要となる金属配線より軽量であるため、プラスチック光ファイバを用いることは明らかな軽量化につながる。軽量化は、それにより燃料消費及び排出が低減され得る航空機のようなネットワーク搭載ビークルにとって重要である。
いくつかのシナリオでは、複数のライン交換式ユニットを互いに接続することが望ましい。例えば、ビークル（例えば、航空機）の前部にある複数のライン交換式ユニットは、ビークルの後部にある複数のライン交換式ユニットに接続される必要がある。各ライン交換式ユニットを他のすべてのライン交換式ユニットに接続することにより、ライン交換式ユニット間に不要に大量の接続が生じる。加えて、ライン交換式ユニットの接続の多くは長くなり得、光学的損失をもたらす。これら接続のすべてが銅配線の形態である場合、結果として接続のスペースと重量はビークルの負担となり得る。電気的データバスがライン交換式ユニットの接続に使用されてきた。単一の光学データバスは、ライン交換式ユニット間の電気接続の重量とサイズのいくらかを制限することができる。一般に、ガラス光ファイバ及びプラスチック光ファイバといった光通信ファイバは、電気配線より軽く、小さな空間に収容され得る。しかしながら、光通信システムの実装は、単に電気配線を光ファイバで置き換えるという単純なことではない。
プラスチック光ファイバは、高い伝送容量、電磁干渉により生じるノイズに対する優良な免疫、軽量性、高い機械強度、及び優れた柔軟性を有する。これら特性により、プラスチック光ファイバは、データ通信、並びに装飾、照明、及び同様の産業用途に使用される。プラスチック光ファイバは、ガラス光ファイバと比較して大きな直径も有する。この比較的大きな直径に起因して、プラスチック光ファイバはガラス光ファイバより大きなファイバの位置ずれに対する許容誤差を有する。このような大きな位置ずれ許容誤差により、プラスチック光ファイバに基づくネットワークの維持及び設置費は比較的小さい。航空宇宙プラットフォームにおいても、プラスチック光ファイバは、アビオニクスネットワークに使用されるコネクタ及びトランシーバ部品のコストを大きく低減する。
現在、航空機に用いられるいくつかの光学データバスアーキテクチャ（例えば、ＡＲＩＮＣ６２９プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）データバス）は、各チャネルのために個々にパッケージ化された光／電気メディアコンバータを必要とする。これらは個々にパッケージ化された受動的光学スターカプラも必要とする。これら個々にパッケージ化されたユニットは、完全ジャケット付きＰＯＦケーブルにより互いに相互接続される。
本明細書において使用される用語「スターカプラ」は、それぞれの入力光ファイバを介して複数の光信号を入力面で受信し、受信した各光信号のそれぞれの部分を、装置の出力面に光学的に結合された複数の出力光ファイバの各々へ出力する種類の、一又は複数の装置を備える。したがって、各出力光ファイバは、入力光ファイバのすべてからそれぞれの入力光信号を受信する。この種の二つの装置を組み合わせ、複数の光／電気メディアコンバータの送信器及び受信器に光学的に結合され得るスターカプラを形成し、それぞれが光／電気メディアコンバータに電気的に接続されて互いに通信する複数の電子部品（例えばライン交換式ユニット）を実現することが既知である。
既存の解決法は、直径１ｍｍのプラスチック光ファイバに光学的に結合された入力面と出力面を有する二重対称スターカプラを用い、これらのプラスチック光ファイバはそれぞれの光／電気メディアコンバータの送信器及び受信器にも接続される。既知の事例では、光／電気メディアコンバータの各受信器は、１ｍｍ未満（例えば、０．４ｍｍ）の直径を有する光検出器を備える。受信器に光学的に結合される直径１ｍｍの出力プラスチック光ファイバは光検出器より大きいため、このミスマッチにより光学的結合損失が生じる。
光／電気メディアコンバータの受信器に組み込まれる光検出器とＰＯＦの端面の大きさのミスマッチに起因する光学的結合損失を、排除しなくとも低減する解決法が必要とされている。
下記に詳細に開示される主題は、航空機上のライン交換式ユニットといった電気部品間の通信を可能にする光ネットワークを目的としている。この光ネットワークは、それぞれ複数の光／電気メディアコンバータの送信器及び受信器に接続された送信光学ミキサ及び受信光学ミキサを含む少なくとも一つのスターカプラを備える。各光／電気メディアコンバータは、出力プラスチック光ファイバにより光学的に受信光学ミキサに結合されたそれぞれの受信器と、入力プラスチック光ファイバにより送信光学ミキサに光学的に結合されたそれぞれの送信器とを備える。以下に更に詳細に記載される実施形態によれば、受信光学ミキサの出力面に取り付けられる出力プラスチック光ファイバは、入力プラスチック光ファイバの直径より小さい直径を有する。
本明細書において使用される用語「送信光学ミキサ」は、取り付けられた入力プラスチック光ファイバが送信器に光学的に結合されている光学ミキサを意味する。本明細書において使用される用語「受信光学ミキサ」は、取り付けられた出力プラスチック光ファイバが受信器に光学的に結合されている光学ミキサを意味する。本明細書において光学ミキサに適用される用語「非対称な」は、入力プラスチック光ファイバの直径が出力プラスチック光ファイバの直径と異なることを意味する。
本明細書に開示される実施形態によれば、受信光学ミキサは、受信器の感受性を高めるために、直径１ｍｍの入力プラスチック光ファイバと、それよりも小さな直径を有する（即ち、１ｍｍ未満の）出力プラスチック光ファイバとに接続される。直径１ｍｍのプラスチック光ファイバのみに接続される対称な受信光学ミキサと比較して、それよりも小さな直径を有する出力プラスチック光ファイバの使用は、受信器に統合される光検出器の直径（開示される実施例では０．４ｍｍ）によりよくマッチすることにより、受信器の感受性を改善する。
以下に詳細に開示される主題の一態様はファイバ光学系であり、この系は：第１の面積を有する第１端面及び第１の面積を有する第２端面を有するミキシング光ファイバ；第１の面積を有する第１端面及び第１の面積より小さい第２の面積を有する第２端面を有する第１入力プラスチック光ファイバであって、第２端面がミキシング光ファイバの第１端面の第１部分に取り付けられている、第１入力プラスチック光ファイバ；第１の面積を有する第１端面及び第１の面積より小さい第３の面積を有する第２端面を有する第２入力プラスチック光ファイバであって、第２端面がミキシング光ファイバの第１端面の第２部分に取り付けられている、第２入力プラスチック光ファイバ；並びにミキシング光ファイバの第２端面に取り付けられた第１の面積より小さい第４の面積を有する端面を有する複数の出力プラスチック光ファイバを備える。第２の面積と第３の面積の和は、好ましくは第１の面積に等しい。
前パラグラフに記載されたファイバ光学系のいくつかの実施形態によれば、第１入力プラスチック光ファイバは、第１入力プラスチック光ファイバの第２端面と交差する第１側面を有し、第２入力プラスチック光ファイバは、第２入力プラスチック光ファイバの第２端面と交差する第２側面を有する。これら実施形態では、系は更に、間に金属層を有さない第１側面と第２側面の間に配置されて、それらの向かい合う部分を接合する屈折率整合エポキシを備える。
以下に詳細に開示される主題の別の態様はファイバ光学系であり、このファイバ光学系は：第１の面積を有する第１端面及び第１の面積を有する第２端面を有するミキシング光ファイバ；ミキシング光ファイバの第１端面に取り付けられた第２の面積を有する端面を有するコンバイナ；第１の面積と等しい断面積を有し、コンバイナに光学的に結合されたプラスチック光ファイバの第１長さ部分；第１の面積と等しい断面積を有し、コンバイナに光学的に結合されたプラスチック光ファイバの第２長さ部分；並びにミキシング光ファイバの第２端面に取り付けられた第１の面積より小さい第３の面積を有する端面を有する複数の出力プラスチック光ファイバを備える。好ましくは、第２の面積は第１の面積に等しい。前パラグラフに記載されたファイバ光学系のいくつかの実施形態によれば、コンバイナは、ミキシング光ファイバの第１端面に取り付けられたそれぞれの端面を有する第１及び第２の部分を備え、コンバイナの第１及び第２の部分は、屈折率整合エポキシの層によって互いに接合されており、プラスチック光ファイバの第１長さ部分はコンバイナの第１部分と一体形成されており、プラスチック光ファイバの第２長さ部分はコンバイナの第２部分と一体形成されている。他の実施形態によれば、コンバイナは、それぞれのプラスチック光ファイバの端面に取り付けられた二つの入力端面と、ミキシング光ファイバの端面に取り付けられた一の出力端面とを有する別個の光学的に透明な部品でもよい。ミキシング光ファイバは、好ましくはステップインデックスプラスチック光ファイバを備える。
以下に詳細に開示される主題の更なる態様はデータ通信システムであり、このシステムは：データを表す電気信号を送信及び受信するように構成された第１及び第２の複数の電気装置；第１の複数の光／電気メディアコンバータであって、各光／電気メディアコンバータが、第１の複数の電気装置のうちの対応する一つから受信した電気信号を光信号へと変換するそれぞれの送信器と、光信号を、第１の複数の電気装置のうちの対応する一つに送信される電気信号へと変換するそれぞれの受信器とを含む、第１の複数の光／電気メディアコンバータ；第２の複数の光／電気メディアコンバータであって、各光／電気メディアコンバータが、第２の複数の電気装置のうちの対応する一つから受信した電気信号を光信号へと変換するそれぞれの送信器と、光信号を、第２の複数の電気装置のうちの対応する一つに送信される電気信号へと変換するそれぞれの受信器とを含む、第２の複数の光／電気メディアコンバータ；それぞれ第１の複数の光／電気メディアコンバータの送信器に光学的に結合され、第１の面積を有する端面を有する第１の複数の入力プラスチック光ファイバ；それぞれ第２の複数の光／電気メディアコンバータの送信器に光学的に結合され、第１の面積を有する端面を有する第２の複数の入力プラスチック光ファイバ；それぞれ第１の複数の光／電気メディアコンバータの受信器に光学的に結合され、第１の面積より小さい第２の面積を有する端面を有する第１の複数の出力プラスチック光ファイバ；それぞれ第２の複数の光／電気メディアコンバータの受信器に光学的に結合された第２の複数の出力プラスチック光ファイバであって、各出力プラスチック光ファイバが第１の面積より小さい第３の面積を有する端面を有する、第２の複数の出力プラスチック光ファイバ；第１の複数の入力プラスチック光ファイバの端面に取り付けられた入力面を有し、且つ出力面を有する第１送信光学ミキサ、第１の複数の出力プラスチック光ファイバの端面に取り付けられた出力面を有する第１受信光学ミキサ、及び第１送信光学ミキサの出力面に取り付けられた第１端面と、第１受信光学ミキサに取り付けられた第１の面積より小さい第４の面積を有する第２端面とを有する第１ラップアラウンドファイバ光路を含む第１光学スターカプラ；第２の複数の入力プラスチック光ファイバの端面に取り付けられた入力面を有し、且つ出力面を有する第２送信光学ミキサ、第２の複数の出力プラスチック光ファイバの端面に取り付けられた出力面を有する第２受信光学ミキサ、及び第２送信光学ミキサの出力面に取り付けられた第１端面と、第２受信光学ミキサに取り付けられた第１の面積より小さい第５の面積を有する第２端面とを有する第２ラップアラウンドファイバ光路を含む第２光学スターカプラ；第１送信光学ミキサの出力面に取り付けられた第１端面と、第２受信光学ミキサに取り付けられた第１の面積より小さい第６の面積を有する第２端面とを有する第１ファイバ光路；並びに第２送信光学ミキサの出力面に取り付けられた第１端面と、第１受信光学ミキサに取り付けられた第１の面積より小さい第７の面積を有する第２端面とを有する第２ファイバ光路を備える。第１受信光学ミキサは、第１ラップアラウンドプラスチック光ファイバの第２端面と第２ファイバ光路の第２端面に取り付けられた第１の面積を有する第１端面を有し；且つ第１の複数の出力プラスチック光ファイバの端面に取り付けられた第１の面積を有する第２端面を有する第１ミキシング光ファイバを備える。第２受信光学ミキサは、第２ラップアラウンドプラスチック光ファイバの第２端面と第１ファイバ光路の第２端面に取り付けられた第１の面積を有する第１端面を有し；且つ第２の複数の出力プラスチック光ファイバの端面に取り付けられた第１の面積を有する第２端面を有する第２ミキシング光ファイバを備える。いくつかの実施形態によれば、第４の面積と第７の面積の和と、第５の面積と第６の面積の和は、それぞれ第１の面積に等しく、第４の面積と第７の面積は等しく、第５の面積と第６の面積は等しくない。第１及び第２の複数の光／電気メディアコンバータの受信器の各々は、第１の面積より小さい第８の面積を有するそれぞれの光検出器を含む。いくつかの実施形態によれば、第１の複数の電子装置は、航空機の前部に位置するライン交換式ユニットであり、第２の複数の電子装置は、航空機の後部に位置するライン交換式ユニットである。
また別の態様は、光学ミキサを光ネットワークに設置するための方法であり、この方法は：第１プラスチック光ファイバを一定の長さ部分に切断して、各々が第１の面積を有する第１及び第２端面を形成すること；第１の面積と等しい断面積を有する第２プラスチック光ファイバの端部を成形して、第１の面積より小さい第２の面積を有する第１端面と垂直に交差する第１側面を形成すること；第１の面積と等しい断面積を有する第３プラスチック光ファイバの端部を成形して、第１の面積より小さい第３の面積を有する第２端面と垂直に交差する第２側面を形成すること；第２プラスチック光ファイバの第１側面と第３プラスチック光ファイバの第２側面を、屈折率整合エポキシを用いて互いに接合すること；第２プラスチック光ファイバの第１端面と第３プラスチック光ファイバの第２端面を、屈折率整合エポキシを用いて、第１プラスチック光ファイバの長さ部分の第１端面の対応部分に接合すること；各々が第１の面積より小さい第４の面積を有する複数の第４プラスチック光ファイバの端面を、屈折率整合エポキシを用いて、第１プラスチック光ファイバの第２端面の対応部分に接合すること；第１光ファイバの長さ部分と、第２及び第３プラスチック光ファイバの端部の対応部分と、複数の第４プラスチック光ファイバのクラッディング部とを、ポッティング光学エポキシを用いてフェルール内部に固定すること；並びに第２及び第３プラスチック光ファイバと、複数のプラスチック光ファイバとを、光ネットワークの対応する他のプラスチック光ファイバに接続することを含む。好ましくは、第２の面積と第３の面積の和は第１の面積に等しい。
本明細書に開示される光ネットワークは、光学系の光リンクバジェットを高めるように設計され、光学系が、特定の設備に必要とされる、ターゲット寿命光学パワーマージンを達成することを可能にする。提案される設計は、低コストであり、且つ商業的にすぐに使用可能なプラスチック光ファイバ部品を用いて高温融合プロセスなしで製造可能である。
光ネットワークに使用される非対称受信光学ミキサの他の態様が以下に開示される。
前述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態において個別に実施することが可能であるか、又は更に別の実施形態において組み合わせることが可能である。先述の態様及び他の態様を例示するために、図面を参照して様々な実施形態が以下で説明される。この部分において、簡単に描画された図面はいずれも実寸に基づくものではなく、これら図面に示される層の相対的厚さは実際の厚さを正確に反映するものでない。
二つの対称な光学スターカプラを有するプラスチックファイバ光ネットワークを介して接続された複数のライン交換式ユニットを含む航空機を示す図である。 Ａ及びＢは、一実施形態によるテーパ付き光学ミキサのそれぞれ等角図及び側面図である。 Ａ、Ｂ及びＣは、両端でプラスチック光ファイバに接続される、図２Ａ及び２Ｂに示される種類のテーパ付き光学ミキサの、それぞれ第１端、側面及び第２端を示す図である。 互いに光学的に結合された一対のテーパ付き光学ミキサを備える光ネットワークの一部の等角図である。 一実施形態による二対のテーパ付き光学ミキサを含む光ネットワークの模式図である。 コネクタを用いた二つの光ファイバの光学的結合の断面図である。 前方スターカプラと後方スターカプラの間に五つのコネクタブレークを有する一実施形態による光ネットワーク構成を示す図である。 前方スターカプラと後方スターカプラの間に六つのコネクタブレークを有する別の実施形態による光ネットワーク構成を示す図である。 キャップ部にはんだ付けされたボールレンズにより受信器の直径０．４ｍｍの光検出器に光学的に結合された直径１ｍｍのプラスチック光ファイバの一端を示す図である。 前方スターカプラのテーパ付き受信光学ミキサを示す図である。この受信光学ミキサは、その入力面に取り付けられた一対の直径１ｍｍの入力プラスチック光ファイバと、その出力面に取り付けられた複数の出力プラスチック光ファイバとを有している。 後方スターカプラのテーパ付き受信光学ミキサを示す図である。この受信光学ミキサは、その入力面に取り付けられた二つの直径１ｍｍの入力プラスチック光ファイバと、その出力面に取り付けられた四つの直径１ｍｍの出力プラスチック光ファイバとを有している。 一実施形態による前方スターカプラの前方受信光学ミキサを示す図である。この前方受信光学ミキサは、その入力端面に取り付けられたそれぞれの入力プラスチック光ファイバの一対の対称なＤ字状端面を有し、且つその出力端面に取り付けられた複数の直径１９０μｍの出力プラスチック光ファイバの端面を有する直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバを含む。 合流して図１１に示される光学ミキサ内のコンバイナを形成する二つのプラスチック光ファイバの等角図である。 図１２に示されるコンバイナの端部部分の拡大図である。 図１２に示されるプラスチック光ファイバの半円形の端面を示す図である。 図１１に示される複数の直径１９０μｍの出力プラスチック光ファイバの端面の形状を示す図である。 図１１に示される直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバの出力端面に取り付けることのできる市販の多芯プラスチック光ファイバ束の、複数の直径１９０μｍの出力プラスチック光ファイバの端面の真の形状（理想形状でなく）を示す図である。 ファイバ束の外側クラッディングの除去により一部が個々のプラスチック光ファイバに分離した多芯プラスチック光ファイバ束を示す図である。 第２の実施形態による、図１１に示される直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバの出力端面に取り付けることのできる、複数の直径１７５μｍの出力プラスチック光ファイバの端面の形状を示す図である。 第３の実施形態による、図１１に示される直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバの出力端面に取り付けることのできる、複数の直径１７５μｍの出力プラスチック光ファイバの端面の形状を示す図である。 一実施形態による後方スターカプラの後方受信光学ミキサを示す図である。この後方受信光学ミキサは、それぞれの入力プラスチック光ファイバの二つの非対称な端面が取り付けられた入力端面と、四つの直径４００μｍの出力プラスチック光ファイバの端面が取り付けられた出力端面とを有する、直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバを含む。 図１８に示される入力プラスチック光ファイバの二つの非対称な端面を示す図である。 図１８に示される四つの直径４００μｍの出力プラスチック光ファイバの端面を示す図である。
これより図面を参照する。異なる図面の類似の要素に同じ参照番号が付されている。
光ネットワークの例示的実施形態について、以下にいくらか詳細に記載する。しかしながら、実際の実装態様のすべての特徴が本明細書に記載されているわけではない。当業者であれば、このような実際の実施形態の開発においては、実装態様によって異なるシステム関連及びビジネス関連の制約の順守といった開発者の特定の目的を達成するために、多数の実装時判断を行わねばならないことを理解されたい。更に、このような開発のための労力は複雑で長時間を要するものであるが、本開示の恩恵を有する当業者にとっては所定の事柄であることを理解されたい。
航空機上のライン交換式ユニット間の光通信を可能にするファイバ光ネットワークの様々な実施形態が、例示を目的として詳細に後述される。しかしながら、本明細書に開示されるファイバ光ネットワークの実装態様は、航空機の環境のみに限定されるものではなく、他の種類のビークル又は光ファイバ網に搭載されるファイバ光ネットワークにおいて利用されてもよい。
二重対称スターカプラを備えるファイバ光学系を用いて航空機上のライン交換式ユニットを相互接続することが既知である。いくつかの事例では、ライン交換式ユニットはプラスチック光ファイバを介して光学スターカプラに接続される。このようにして、ライン交換式ユニットの各々によって送信される信号は、他のライン交換式ユニットのすべてによって受信される。ライン交換式ユニットのいくつかは、比較的長い距離によって分離される。
図１は、複数のライン交換式ユニット４０１を搭載した航空機４００を示す。描画を容易にするため、ライン交換式ユニット４０１のすべてに参照番号を付していない。航空機ビークルは、ライン交換式ユニット４０１が互いに通信することを可能にする光ネットワークを含んでいる。図１に示す実施形態によれば、光ネットワークは、航空機４００の前部に配置された前方スターカプラ４１０と、航空機４００の後部に配置された後方スターカプラ４２０とを備える。光ネットワークは更に：（ａ）航空機４００の前部のライン交換式ユニット４０１の各メディアコンバータから前方スターカプラ４１０へのプラスチック光ファイバ送信ライン４１１；（ｂ）前方スターカプラ４１０を逆に航空機４００の前部のライン交換式ユニット４０１の各メディアコンバータに接続するプラスチック光ファイバ受信ライン４１２；（ｃ）航空機４００の後部のライン交換式ユニット４０１の各メディアコンバータから後方スターカプラ４２０へのプラスチック光ファイバ送信ライン４２１；（ｄ）後方スターカプラ４２０を逆に航空機４００の後部のライン交換式ユニット４０１の各メディアコンバータに接続するプラスチック光ファイバ受信ライン４２２；（ｅ）前方スターカプラ４１０を後方スターカプラ４２０に接続する第１長距離プラスチック光ファイバ送信ライン４３１；及び（ｆ）前方スターカプラ４１０を後方スターカプラ４２０に接続する第２長距離プラスチック光ファイバ送信ライン４３２を備える。
光ファイバは、その軸に沿って光を伝送する円筒形の誘電導波管である。ファイバは、透明なクラッディング層（以降「クラッディング」）によって囲まれた透明な芯からなり、これらはどちらも誘電材料から作製されている。光は、内部全反射の現象によって芯の中に保たれる。光信号を芯の中に閉じ込めるために、芯の屈折率はクラッディングの屈折率より大きい。芯とクラッディングの境界は、ステップインデックスファイバのように突然でも、グレーデッドインデックスファイバのようにゆるやかでもよい。光ファイバはガラス又はプラスチックから作製することができるが、本明細書はプラスチック光ファイバを採用するシステムを目的とする。
本明細書に開示される実施形態によれば、前方スターカプラ４１０及び後方スターカプラ４２０の各々は、それぞれ一対のテーパ付き光学ミキサを備える。図２Ａ及び２Ｂは、一実施形態による光学ミキサ６１０のそれぞれ等角図及び側面図である。光学ミキサ６１０は第１面６１１と第２面６１２を有する。第１面６１１の大きさ６２１は、第１面６１１に接続する複数の光ファイバに基づかせることができる。第２面６１２の大きさ６２２は、第２面６１２に接続する複数の光ファイバに基づかせることができる。第１面６１１に接続する光ファイバの数が第２面６１２に接続する光ファイバの数と異なる場合、第１面６１１の大きさと第２面６１２の大きさは異なってよく、したがって光学ミキサ６１０はテーパ付き形状を有する。光学ミキサ６１０の長さ６２３は、面６１１及び６１２の大きさ６２１及び６２２に基づかせることができる。面６１１及び６１２の各々は、それら二つの面６１１及び６１２の各々に実質的に垂直な軸６２４を中心に実質的にセンタリングすることができる。ミキシングロッド６１０は、好ましくは、光学ミキサ６１０に接続されるプラスチック光ファイバのプラスチック材料の屈折率と等しい屈折率を有する材料から作製される。
図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、両端でプラスチック光ファイバに接続された、図２Ａ及び２Ｂに示される種類のテーパ付き光学ミキサ６１０の、それぞれ第１端、側面及び第２端を示す図である。更に詳細には、第１組の光ファイバ６４０が光学ミキサ６１０の第１面６１１に取り付けられ、第２組の光ファイバ６５０が光学ミキサ６１０の第２面６１２に取り付けられる。面６１１及び６１２の大きさ及び光学ミキサ６１０の長さは、第１組の光ファイバ６４０のいずれか一つから入射する光が第２面６１２全体に実質的に均一に分配され、第２組の光ファイバ６５０のいずれか一つから入射する光が第１面６１１全体に実質的に均一に分配されるように決定することができる。このようにして、光信号が光ファイバから光学ミキサ６１０の一面に進入し、同じ光信号が光学ミキサ６１０の反対側の面に取り付けられた光ファイバのすべてに送信される。
図３Ａに示される実施例では、光ファイバ６４０の数は１９であり；図３Ｃに示される実施例では、光ファイバ６５０の数は４である。しかしながら、一般に、光ファイバ６４０の数は７から４０の間で変動し、光ファイバ６５０の数は２から４の間で変動し得る。
第１及び第２組の光ファイバ６４０及び６５０は、結合を最適化するために、光学ミキサ６３０のそれぞれの面６１１及び６１２と整列させることができる。整列後、第１及び第２組の光ファイバ６４０及び６５０は、屈折率整合紫外線硬化型接着剤により光学ミキサ６１０のそれぞれの面６１１及び６１２に取り付けることができる。光ファイバ６４０及び６５０と光学ミキサ６１０との完成アセンブリは、保護ハウジングにパッケージ化することができる。コネクタを用いて、パッケージ化された保護ハウジング内部の光ファイバを外部の光ファイバと嵌合させることができる。
図４は、光ファイバ７３０により互いに光学的に結合された一対のテーパ付き光学ミキサ７１０及び７２０を含む光ネットワークの一部の等角図を表す図である。光学ミキサ７１０は、第１組の光ファイバ７１２が取り付けられた第１面７１１と、光ファイバ７１４及び７３０が取り付けられた第２面７１３とを有する。同様に、光学ミキサ７２０は、第２組の光ファイバ７２２が取り付けられた第１面７２１と、光ファイバ７２４及び７３０が取り付けられた第２面７２３とを有する。光学ミキサ７１０は、光ファイバ７１４及び７３０に進入する光信号が、第１組の光ファイバ７１２から受信された光信号のすべての組み合わせとなるように、第１組の光ファイバ７１２から受信された光信号からの光を第２面７１３全体に均一に分配することができる。加えて、光ファイバ７１４は、光学ミキサの別の対（図示しない）の一方に接続することができる。加えて、光ファイバ７３０は、第１組の光ファイバ７１２から受信された光信号の組み合わせを、光学ミキサ７２０の第２面７２３へと運ぶことができる光ファイバ７２４はまた、光学ミキサの他の対（図示しない）の一方から光信号を運ぶことができる。光学ミキサ７２０は、第２組の光ファイバ７２２に進入する光信号が、光ファイバ７２４及び７３０から受信された光信号のすべての組み合わせとなるように、光ファイバ７２４及び７３０から受信された光信号からの光を第１面７２１全体に均一に分配することができる。
図５は、一実施形態による四つの光学ミキサ８１２、８１３、８２２及び８２３を含む光ネットワーク８００の模式図である。光ネットワーク８００は、第１の複数の光／電気メディアコンバータ８１１－１から８１１－Ｎ（即ち、第１の複数に含まれる光／電気メディアコンバータの数はＮである）を備え、これらコンバータは：（ａ）それぞれ第１の複数Ｎ個のライン交換式ユニット８１０－１から８１０－Ｎに電気的に結合され；（ｂ）プラスチック光ファイバ８１４により光学ミキサ８１２に光学的に結合され；且つ（ｃ）プラスチック光ファイバ８１５により光学ミキサ８１３に光学的に結合される。第１の複数の光／電気メディアコンバータの各々は：（ａ）それぞれのライン交換式ユニットから受信された電気信号を、光学ミキサ８１２に送信される光信号に変換するためのレーザを有するそれぞれの送信器（図５に示さない）；及び（ｂ）光学ミキサ８１３から受信された光信号を、それぞれのライン交換式ユニットに送信される電気信号に変換する光検出器を有するそれぞれの受信器（図５に示さない）を含む。
光ネットワーク８００は更に、第２の複数Ｍの光／電気メディアコンバータ８２１－１から８２１－Ｍ（即ち、第２の複数に含まれる光／電気メディアコンバータの数はＭである）を備え、これらコンバータは：（ａ）それぞれ第２の複数Ｍ個のライン交換式ユニット８２０－１から８２０－Ｍに電気的に結合され；（ｂ）プラスチック光ファイバ８２４により光学ミキサ８２２に光学的に結合され；且つ（ｃ）プラスチック光ファイバ８２５により光学ミキサ８２３に光学的に結合される。第２の複数の光／電気メディアコンバータの各々は：（ａ）それぞれのライン交換式ユニットから受信された電気信号を、光学ミキサ８２２に送信される光信号に変換するためのレーザを有するそれぞれの送信器（図５に示さない）；及び（ｂ）光学ミキサ８２３から受信された光信号を、それぞれのライン交換式ユニットに送信される電気信号に変換するための光検出器を有するそれぞれの受信器（図５に示さない）を含む。
図５に示される光ネットワーク８００は更に、光ファイバ８３１、８３２、８３３及び８３４を含む。光ファイバ８３１は、光学ミキサ８１２の小さい方の端部から光学ミキサ８１３の小さい方の端部への光信号の伝播を可能にするために接続される。光ファイバ８３２は、光学ミキサ８１２の小さい方の端部から光学ミキサ８２３の小さい方の端部への光信号の伝播を可能にするために接続される。光ファイバ８３３は、光学ミキサ８２２の小さい方の端部から光学ミキサ８１３の小さい方の端部への光信号の伝播を可能にするために接続される。光ファイバ８３４は、光学ミキサ８２２の小さい方の端部から光学ミキサ８２３の小さい方の端部への光信号の伝播を可能にするために接続される。図５に示される光ネットワーク８００によれば、ライン交換式ユニットのいずれか一つにより送信される各信号は、他のライン交換式ユニットのすべてにより受信される。
図５に示される実施形態では、第１及び第２の光学ミキサ８１２及び８１３は、その一端がＮ個の光ファイバに接続し、他端が二つの光ファイバに接続するように構成される。このような光学ミキサは、２×Ｎ光学ミキサと呼ぶことができる。第３及び第４の光学ミキサ８２２及び８２３は、その一端がＭ個の光ファイバに接続し、他端が二つの光ファイバに接続するように構成される。このような光学ミキサは、２×Ｍ光学ミキサと呼ぶことができる。
一実施例では、電気信号は、ライン交換式ユニット８１０－１により光／電気メディアコンバータ８１１－１へと送信され、光／電気メディアコンバータ８１１－１はこの電気信号を、光ファイバ８１４の一つを介して光学ミキサ８１２に送信される光信号に変換する。光学ミキサ８１２から、光信号は、それぞれ光ファイバ８３１及び８３２を介して光学ミキサ８１３及び８２３に送信される。第２光学ミキサ８１３は、光ファイバ８３１を介して光信号を受信し、この光信号を光ファイバ８１５の各々に沿って第１の複数の光／電気メディアコンバータ８１１－１から８１１－Ｎへ送信する。これら光信号は、電気信号に変換されて、第１の複数のライン交換式ユニット８１０－１から８１０－Ｎのうちの対応する一つに送信される。この間に、第４光学ミキサ８２３は、光学ミキサ８１２から光ファイバ８３２を介して光信号を受信し、この光信号を光ファイバ８２５の各々に沿って第２の複数の光／電気メディアコンバータ８２１－１から８２１－Ｍに送信する。光信号は電気信号に変換されて、第２の複数のライン交換式ユニット８２０－１から８２０－Ｍのうちの対応する一つに送信される。
前方スターカプラと後方スターカプラを接続するファイバ光路のいくつが長距離であるため、コネクタを使用して複数の短距離プラスチック光ファイバを直列に光学的に結合することが一般的である。図６は、コネクタ６を用いた第１ファイバ光学装置８ａの一端と第２ファイバ光学装置８ｂの一端との光学的結合を示す断面図である。第１ファイバ光学装置８ａは、金属（例えば、ステンレス鋼又はアルミニウム）又はセラミックから作製されたフェルール４ｂによって囲まれたプラスチック光ファイバ２ｂを含み、第２ファイバ光学装置８ｂは、金属又はセラミックから作製されたフェルール４ａによって囲まれたプラスチック光ファイバ２ａを含む。図６（及び他の図面）に示される各プラスチック光ファイバがフッ素化ポリマークラッディングによって囲まれたポリマー芯（例えば、ＰＭＭＡから作製された）を含むことは周知である。図６に示される実施例では、プラスチック光ファイバ２ａ及び２ｂは実質的に同じ直径を有する。したがって、（図６に示すように）プラスチック光ファイバ２ａに沿って左から右へ伝播する光線（点線の矢印によって表わされる）は、小さな光学的結合損失でプラスチック光ファイバ２ｂ中へと入ることができる。
多数の異なる種類の光ファイバコネクタが存在し、市場に流通している。したがって、図６は、光ファイバコネクタのいずれかの特定の構成又は種類を示そうとしているのではなく、単純に一般的に円形の円筒形構造として一般的なコネクタ（断面）を示している。加えて、いくつかのコネクタが、二つのファイバ光学装置を、それらが互いに接触するように加圧するための、バネと関連構造を含むことは周知である。このようなバネと関連構造も図６には示されていない。
コネクタの光学的結合損失は、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）２ａ及び２ｂの向かい合う（この実施例では更に接触する）端面の質に依存する。不良なＰＯＦ端面は、コネクタ当たりの光学損失を増大させ得る。比較的長いＰＯＦ長に起因して光リンクバジェットが極めて厳しいアビオニクスＰＯＦネットワークの場合、滑らかなＰＯＦ端面を提供することが、コネクタの光学的結合損失を低減するために重要である。
航空機のようなビークルの移動の間には、様々な部品に種々の振動振幅及び周波数で振動が生じる。二つの部品が接触する場合、振動によりこれら部品が互いにこすれることがある。二つの部品がプラスチックから作製されている場合、これら二つの部品のこすれ合う表面には傷が付くか、又は他の欠陥が生じ得る。このような損傷を回避するために、図６に示されるプラスチック光ファイバ２ａ及び２ｂの向かい合う端面の間に空隙が存在するファイバ光学系を提供することが望ましい。これは、米国特許出願第１５／１６１５５２号に開示されるように、フェルール４ａ及び４ｂの端面が接する際にプラスチック光ファイバ２ａ及び２ｂの端面が空隙によって分離されるように、ファイバ光学装置８ａ及び８ｂの端面を研磨することにより達成することができる。
図７は、前方スターカプラ１０を後方スターカプラ２０に接続する二つのファイバ光路３０及び４０の各々に五つのコネクタブレークを含む一実施形態による光ネットワークの構成を示している。前方スターカプラ１０は、２４×２の送信光学ミキサ１２と２×２４の受信光学ミキサ１４を含む。後方スターカプラ２０は、４×２の送信光学ミキサ２２と２×４の受信光学ミキサ２４を含む。光学ミキサは、光学的に透明な材料から作製されている。
図７では、２４×２の送信光学ミキサ１２の入力面は、複数の送信器１６のそれぞれの送信器Ｔｘ１～Ｔｘ１９にそれぞれのプラスチック光ファイバ３６により接続されており、２×２４の受信光学ミキサ１４の出力面は、複数の受信器１８のそれぞれの受信器Ｒｘ１～Ｒｘ１９にそれぞれのプラスチック光ファイバ３８により接続されている。複数の受信器１８の各々は、金属カップの内部にパッケージ化されたモノリシックな受信器集積回路（ＩＣ）チップとすることができる（図９を参照して更に後述する）。送信器１６と受信器１８は、それぞれの前方光／電気メディアコンバータにおいて対になっている。例えば、送信器Ｔｘ１と受信器Ｒｘ１は、第１前方ライン交換式ユニット（図７に示さない）に電気的に結合された第１前方光／電気メディアコンバータに組み込まれており；送信器Ｔｘ２と受信器Ｒ×２は、第２前方ライン交換式ユニット（図７に示さない）に電気的に結合された第２前方光／電気メディアコンバータに組み込まれているなどである。前方光／電気メディアコンバータの１９対の送信器／受信器（Ｔｘ１～Ｔｘ１９／Ｒｘ１～Ｒｘ１９）は、１９のチャネル、即ち１８のアクティブチャネルと１のスペアを形成し、各チャネルは航空機前部に配置されたそれぞれのライン交換式ユニットに結合される。
同様に、４×２の送信光学ミキサ２２の入力面は、複数の送信器２６のそれぞれの送信器Ｔｘ１～Ｔｘ４にそれぞれのプラスチック光ファイバ４６により接続され、２×４の受信光学ミキサ２４の出力面は、複数の受信器２８のそれぞれの受信器Ｒｘ１～Ｒｘ４にそれぞれのプラスチック光ファイバ４８により接続される。送信器２６と受信器２８は、それぞれの後方光／電気メディアコンバータにおいて対になっている。例えば、送信器Ｔｘ１と受信器Ｒｘ１は、第１後方ライン交換式ユニット（図７に示さない）に電気的に結合された第１後方光／電気メディアコンバータに組み込まれており；送信器Ｔｘ２と受信器Ｒ×２は、第２後方ライン交換式ユニット（図７に示さない）に電気的に結合された第２後方光／電気メディアコンバータに組み込まれているなどである。後方光／電気メディアコンバータの四対の送信器／受信器（Ｔｘ１～Ｔｘ４／Ｒｘ１～Ｒｘ４）は、四つのチャネル、即ち三つのアクティブチャネルと一つのスペアを形成し、各チャネルは航空機後部に配置されたそれぞれのライン交換式ユニットに結合される。
図７に示される光ネットワークでは、２４×２の送信光学ミキサ１２の出力面は、２×４の受信光学ミキサ２４の入力面にファイバ光路３０により光学的に結合され、４×２の送信光学ミキサ２２の出力面は、２×２４の受信光学ミキサ１４の入力面にファイバ光路４０により光学的に結合される。ファイバ光路３０は、五つのコネクタ３４ａ～３４ｅにより光学的に直列に結合された六つのプラスチック光ファイバ３２ａ～３２ｆを含み、ファイバ光路４０は、五つのコネクタ４４ａ～４４ｅにより光学的に直列に結合された六つのプラスチック光ファイバ４２ａ～４２ｆを含む。加えて、２４×２の送信光学ミキサ１２の出力面は、２×２４の受信光学ミキサ１４の入力面に、コネクタ５２によって接続されたプラスチック光ファイバ５０ａ及び５０ｂにより光学的に結合され、４×２の送信光学ミキサ２２の出力面は、２×４の受信光学ミキサ２４の入力面に、光学減衰器５６により接続されたプラスチック光ファイバ５４ａ及び５４ｂにより光学的に結合される。
コンピュータシミュレーションにより、アビオニクス環境における信頼性の高い光ファイバシステムのための設計目標内の寿命末期の光リンクマージンとＰＯＦ光学損失及びコネクタ光学損失を考慮して、図７に示される光学系の送信器の光学出力パワー及び受信器の感受性が達成され得ることが決定された。しかしながら、図７に示される構成により表される設置をその後再検討したところ、ファイバ光路３０及び４０の長さを増大させるべきであることが示された。
提案された長さの増大を実施するために、ファイバ光路３０及び４０の各々に一つのコネクタを追加すべきであると決定された。結果として得られた構成を図８に示す。この図は、ファイバ光路３０が追加の（即ち、六番目の）コネクタ３４ｆと、追加の（即ち、七番目の）プラスチック光ファイバ３２ｇを有し、ファイバ光路４０が追加の（即ち、六番目の）コネクタ４４ｆと追加の（即ち、七番目の）プラスチック光ファイバ４２ｇを有すること以外は図７と同一である。プラスチック光ファイバ３２ｇは、コネクタ３４ｆから受信光学ミキサ２４の入力面まで延び；プラスチック光ファイバ４２ｇはコネクタ４４ｆから受信光学ミキサ１４の入力面まで延びる。
コンピュータシミュレーションにより、このようなＰＯＦリンク及び接続ブレークの数の増大がシステムの寿命末期の光リンクマージンを低減することが明らかとなった。その結果、光リンクマージンのレベルを高める構造的変更をエンジニアリングするための努力が行われた。分析により、光リンクバジェット内で所望の改善をもたらすための、最も信頼性の高いロバストなアプローチが受信器の感受性を高めることであると決定された。
図９は、一実施形態によるボールレンズ６２によりモノリシック受信器ＩＣチップ６８の直径０．４ｍｍの光検出器６４に光学的に結合された直径１ｍｍの出力プラスチック光ファイバ２の端部を示す図である。モノリシック受信器ＩＣチップ６８は、金属キャップ６０の内部にパッケージ化される。金属キャップ６０の頂部は、ボールレンズ６２を収容する円形の開口を有する。ボールレンズ６２は所定の位置にはんだ付けされる（はんだ６６参照）。モノリシック受信器ＩＣチップ６８は、シリコンＰＩＮ（ｐ型真性ｎ型）検出器の形態の一体式光検出器６４を有する。受信器ＩＣチップ６８は、光検出器６４によって検出される光信号に基づいて電気信号を生成するバーストモード受信器として機能するように構成される。
受信器のエレクトロニクスと光検出器６４を同じチップに統合する目的は、かさを減らし、信号対雑音比を最大化することである。このように大きさが制限されることにより、ある市販の受信器の光検出器６４の直径はたった４００ミクロン（０．４ｍｍ）である。同じ市販の受信器のボールレンズ６２の直径は２ｍｍである。図９に示すように直径０．４ｍｍの光検出器６４を直径１ｍｍの出力プラスチック光ファイバ２に結合することにより、大きさのミスマッチによる光学的結合損失が生じる。この光学的結合損失（ＯＣＬ）は、面積のミスマッチ比を用いて計算することができる：ＯＣＬ＝１０×Ｌｏｇ［（０．４／１）２］ｄＢ＝－８ｄＢ。このような理論的計算により、直径１ｍｍの各出力プラスチック光ファイバ２を直径０．４ｍｍの各光検出器６４に結合する際に８ｄＢの光学損失が示される。
前述の８ｄＢの光学的結合損失を補償するために、本明細書では、１ｍｍ未満、好ましくは０．４ｍｍ未満の直径を有する出力プラスチック光ファイバを置き換えるという解決法を提案する。それよりも小さな直径を有する出力プラスチック光ファイバを、一体型の直径０．４ｍｍの光検出器を有する受信器に結合する実験結果は、受信器の感受性に改善を示した。しかしながら、図１０Ａ及び１０Ｂに示される既存のスターカプラの設計を用いて出力ファイバの大きさを変更することは実現可能でなかった。
図１０Ａは、２．５ｍｍ×２．５ｍｍの入力面に取り付けられた二つの直径１ｍｍの入力プラスチック光ファイバ４２ｆ及び５０ｂと７ｍｍ×７ｍｍの出力面に取り付けられた２４個の直径１ｍｍの出力プラスチック光ファイバ３８とを有する、５ｃｍのテーパ付きガラスミキシングロッドの形態の、前方受信光学ミキサ１４を示す。１９個のプラスチック光ファイバ３８は、航空機の前部に位置するそれぞれの光／電気メディアコンバータのそれぞれの受信器（図１０Ａに示さない）に光学的に結合される。（２４個の出力プラスチック光ファイバのうち１９個のみが必要とされるとき、残りの５つは切断することができる。）
同様に、図１０Ｂは、２．５ｍｍ×２．５ｍｍの入力面に取り付けられた二つの直径１ｍｍの入力プラスチック光ファイバ３２ｆ及び５４ｂと５ｍｍ×５ｍｍの出力面に取り付けられた四つの直径１ｍｍの出力プラスチック光ファイバ４８とを有する、５ｃｍのテーパ付きガラスミキシングロッドの形態の、後方受信光学ミキサ２４を示す。出力プラスチック光ファイバ４８は、航空機の後部に位置するそれぞれの光／電気メディアコンバータのそれぞれの受信器（図示しない）に光学的に結合される。
図１０Ａ及び１０Ｂに示される受信光学ミキサ１４及び２４は、直径１ｍｍのプラスチック光ファイバに接続された入力面と出力面を有する対称なＰＯＦカプラである。このようなカプラの設計は、送信器のレーザ出力パワーの光リンクへの結合を最大化するために、送信光学ミキサ１２及び２２（図７参照）にとって極めて有利である。受信光学ミキサ１４及び２４がない場合、直径１ｍｍの各出力プラスチック光ファイバは、それぞれの受信器内の前述の直径０．４０ｍｍの光検出器との間にもっと大きなミスマッチを有する。しかしながら、出力プラスチック光ファイバの大きさを低減することは、受信光学ミキサ１４及び２４の出力面の大きさとの大きなミスマッチを生む。
本明細書において提案されるこのジレンマの解決法は、入力プラスチック光ファイバの直径より小さい直径を有する出力プラスチック光ファイバの使用を可能にする、非対称な受信光学ミキサを設計することである。ここで、入力プラスチック光ファイバが直径１ｍｍを有し、出力プラスチック光ファイバが１ｍｍ未満の様々な直径を有する様々な実施形態について記載する。しかしながら、本明細書に開示される概念が、１ｍｍの直径を有する入力プラスチック光ファイバ及び０．４ｍｍの直径を有する光検出器を必須としないことを理解されたい。更に一般的には、各入力プラスチック光ファイバの直径ｄｉｎｐｕｔが光検出器の直径ｄｄｅｔｅｃｔｏｒより大きい場合、各出力プラスチック光ファイバの直径ｄｏｕｔｐｕｔはｄｉｎｐｕｔより小さくなければならず、好ましくは更にｄｄｅｔｅｃｔｏｒ以下でなければならない。
図１１は、一実施形態による前方スターカプラの前方受信光学ミキサ１００を示す図である。この前方受信光学ミキサ１００は、その入力端面に取り付けられたそれぞれの入力プラスチック光ファイバ１０４及び１０６の二つのＤ字状端面と、その出力端面に取り付けられた１９個の直径１９０μｍの出力プラスチック光ファイバ１１４とを有する、直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２を含む。
図１２は、合流して図１１に示される光学ミキサ内のコンバイナ１０８を形成する二つの入力プラスチック光ファイバ１０４及び１０６の等角図である。図１２Ａは、図１２に示されるコンバイナ１０８の端部の拡大図である。入力プラスチック光ファイバ１０４及び１０６の端部は、屈折率整合エポキシの層１０５を用いて互いに接合されて、コンバイナ１０８を形成する。図１２Ｂは、図１２に示されるプラスチック光ファイバの半円形の端面１２０及び１２２を示す。この実施形態では、端面１２０及び１２２の各々が、図１１に示される直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２の半径（即ち、０．５ｍｍ）に等しい半径を有する。
ここで再び図１１を参照すると、入力プラスチック光ファイバ１０４及び１０６は、光学的に結合され、且つ屈折率整合エポキシの層１０５により界面において互いに接合されるそれぞれの端部を含んでいる（これら端部は、入力プラスチック光ファイバ１０４及び１０６の円形断面が非円形に移行する位置で始まり、端面１２０及び１２２で終端する）。これら光学的に結合される端部はコンバイナ１０８を形成し、このコンバイナは前方受信光学ミキサ１００の一部として扱われることになる（別の部分は前述の直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２である）。「前方受信光学ミキサ」という名前の修飾語句「前方受信器」の使用は、直径１９０μｍの出力プラスチック光ファイバ１１４が（各々の一端は前方受信光学ミキサに光学的に結合される）航空機の前部に位置する受信器（図示しない）に光学的に結合された他端を有することを示す。
図１１、１２、及び１２Ａに示すように、入力プラスチック光ファイバ１０４の端部は、端面１２０と垂直に交差する第１側面を形成するような形状を有し、入力プラスチック光ファイバ１０６の端部は、端面１２２と垂直に交差する第２側面を形成するような形状を有する。これら側面は、次いで屈折率整合エポキシの層１０５により互いに接合され、且つ光学的に結合される。
図１１に示される実施形態の一実装態様によれば、直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２は、ＰＭＭＡから作製される標準の高温プラスチック光ファイバである。直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２の長さＬＦは、ファイバを通って伝播する間に入力光信号を均一に混合するために、好ましくは５から１０ｃｍの範囲である。二つの入力プラスチック光ファイバ１０４及び１０６は、コンバイナ１０８を形成するそれぞれの端部を除いて直径１ｍｍを有する。図１２に示される半円形の端面１２０及び１２２は、屈折率整合エポキシを用いて、図１１に示される直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２の円形の入力端面に取り付けられる。一実施形態によれば、各端面１２０及び１２２は、直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２の円形の入力端面の半径（即ち、０．５ｍｍ）と等しい半径を有する半円である。
一実装態様では、コンバイナ１０８は約８ｍｍ以上の長さを有し得る。屈折率整合エポキシの層１０５（図１２に示す）は、入射する二つの光信号の混合均一性を高める目的で、入力プラスチック光ファイバ１０４及び１０６の向かい合う平坦な表面を互いに接合する（金属層を用いずに）ために使用される。
別の一実施形態によれば、コンバイナ１０８は、それぞれの直径１ｍｍの入力プラスチック光ファイバに光学的に結合された二つの円形の直径１ｍｍの入力端面と、直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２入力端面に光学的に結合された一つの円形の直径１ｍｍの出力端面とを有する、別個のモノリシックな光学的透明エレメントである。
図１１に示される実施形態の一実装態様によれば、束ねられた１９個の直径１９０μｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１１４を含む直径１ｍｍの多芯プラスチック光ファイバ束１１０は、直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２の出力端面に取り付けられる。このようなファイバ束の入力面は図１３に示される（典型的なプラスチック光ファイバ端面の実際の形状ではなく理想的な形状を表す円を用いて）。１９個の直径１９０μｍの出力プラスチック光ファイバ１１４は、外側クラッディング１１６内に束ねられる。直径１ｍｍの多芯プラスチック光ファイバ束１１０の直径１９０μｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１１４は、溶媒を用いてファイバ束の外側クラッディング１１６を溶解することにより又は機械的にクラッディング１１６をはぎ取ることにより、容易に分離される。
図１４は、図１１に示される直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバの出力端面に取り付けることのできる市販の多芯プラスチック光ファイバ束の、複数の直径１９０μｍの出力プラスチック光ファイバの端面の真の形状（理想形状でなく）を示す。図１５は、このような分離可能な直径１ｍｍの多芯プラスチック光ファイバ束１１０の一部を表す図である。この図は、外側クラッディング１１６が除去された部分の１９個の直径１９０μｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１１４の広がった端部を示す。
再び図１１を参照すると、内径１ｍｍの希金属（又はセラミック）のフェルール１１２（点線の四角形により示される）を用いて、直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２全体、コンバイナ１０８の一部、及び直径１ｍｍの多芯プラスチック光ファイバ束１１０の一部を収容している。（直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２とコンバイナ１０８は、互いに取り付けられるとき、前方受信光学ミキサ１００を形成する。）追加のポッティング光学エポキシを用いて、直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２と、前述のコンバイナ１０８及び直径１ｍｍの多芯プラスチック光ファイバ束１１０の部分がフェルール１１２内部に固定される。直径１ｍｍの多芯プラスチック光ファイバ束１１０の、フェルール１１２内部に配置されて個々のファイバに分離されない部分の外側クラッディングは図１１に示されていない。
市販されている直径１ｍｍの多芯プラスチック光ファイバ１１０束を使用することの代替例は、１ｍｍの内径を有する１９個の小径のプラスチック光ファイバ（個々に市販されている）をフェルール１１２内に束ねることである。最も適切な個別の単芯小径プラスチック光ファイバは、直径１７５μｍのプラスチック光ファイバである。図１６は、外側クラッディング１１６により束ねられた１９個の直径１７５μｍのプラスチック光ファイバ１２４を含むファイバ束１１８を示す。外側クラッディング１１６の外径は、図１１に示される外側のフェルール１１２の内径にマッチさせるために１ｍｍとすることができる。直径１７５μｍを有するプラスチック光ファイバは、日本国東京の旭化成株式会社から市販されている。
前方受信光学ミキサ１００に１９より多いチャネルが必要である場合、図１７は、２１個の直径１７５μｍの個別のプラスチック光ファイバ１２８が１ｍｍのフェルールに嵌合可能であることを示している。２１個の直径１７５μｍの個別のプラスチック光ファイバ１２８の端面は、図１１に示される直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２の出力面に取り付けることができる。この２１個のファイバのオプションでは、前方受信光学ミキサ１００は最大三つのスペアチャネルを有するという柔軟性を有する。これにより、前方スターカプラに１８個のアクティブな受信チャネルと三つのスペア受信チャネルを実装することが可能となる。
図１１から１７は、航空機の前部に位置する複数の受信器に接続される非対称な前方受信光学ミキサの設計及び実装態様を示している。この設計は、航空機の後部に位置する送信器から伝播する光信号のリンクバジェットを増大させる。後方受信光学ミキサの設計及び実装態様に同様の変更を加えることができる。
図１８は、一実施形態による後方スターカプラの後方受信光学ミキサ２００を示す図である。この受信光学ミキサ２００は、その入力端面に取り付けられたそれぞれの入力プラスチック光ファイバ２０４及び２０６の二つのＤ字状端面と、その出力端面に取り付けられた四つの直径４００μｍの出力プラスチック光ファイバ２１４とを有する直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ２０２を含む。図１９は、１ｍｍの直径を有する円形の相補的部分である二つのＤ字状端面２２０及び２２２を示す。端面の領域２２０と２２２は円の弦に沿って整合し、これは向かい合う表面が平坦であることを意味する。
領域のミスマッチによる損失を最小化するために、後方受信光学ミキサ２００に使用される四つの出力プラスチック光ファイバ２１４の最適な直径は４００ミクロン（０．４ｍｍ）である。直径４００μｍのプラスチック光ファイバは、市販される個別の単芯プラスチック光ファイバの標準の大きさの一つである。直径４００μｍのプラスチック光ファイバ２１４は、図９に示される受信器の前述の光検出器６４の直径とも良好にマッチする。
ここで再び図１８を参照すると、入力プラスチック光ファイバ２０４及び２０６は、屈折率整合エポキシの層２０５により界面において互いに光学的に結合され、且つ接合されるそれぞれの端部を含んでいる（これら端部は、入力プラスチック光ファイバ２０４及び２０６の円形断面が非円形に移行する位置で始まり、端面２２０及び２２２で終端する）。これら光学的に結合される端部はコンバイナ２０８を形成し、このコンバイナは後方受信光学ミキサ２００の一部として扱われることになる（別の部分は前述の直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ２０２である）。「後方受信光学ミキサ」という名前の修飾語句「後方受信器」の使用は、直径４００μｍの出力プラスチック光ファイバ２１４が（各々の一端は後方受信光学ミキサに光学的に結合される）航空機の後部に位置する受信器（図示しない）に光学的に結合された他端を有することを示す。
図１８に示すように、入力プラスチック光ファイバ２０４の端部は、端面２２０と垂直に交わる第１側面を形成するような形状を有し（図１９参照）、入力プラスチック光ファイバ２０６の端部は、端面２２２と垂直に交わる第２側面を形成するような形状を有する（図１９参照）。これら側面は、次いで屈折率整合エポキシ２０５により接合され且つ互いに光学的に結合される。
図１８に示される実施形態の一実装態様によれば、直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ１０２は、ＰＭＭＡから作製される標準の高温プラスチック光ファイバである。直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ２０２の長さＬＡは、ファイバを通って伝播する間に入力光信号を均一に混合するために、好ましくは５から１０ｃｍの範囲である。二つの入力プラスチック光ファイバ２０４及び２０６は、コンバイナ２０８を形成するそれぞれの端部を除いて直径１ｍｍを有する。図１９に示される端面２２０及び２２２は、屈折率整合エポキシを用いて、図１８に示される直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ２０２の円形の出力端面に取り付けられる。一実施形態によれば、各端面２２０及び２２２は、１ｍｍの直径を有する円の一部である。
直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ２０２の出力端面への結合に直径４００μｍのプラスチック光ファイバを選択して、図１１に示されたもとの同じ５０／５０に分岐するコンバイナがコンバイナ２０８を形成するために使用できるかどうかを決定した。分析結果は、光学的結合損失が、最大許容レベルを上回ることを示した。
図８に示される後方スターカプラ２０の内部アーキテクチャにより示されるように、左側の入力アーム（即ち、プラスチック光ファイバ５４ｂ）は後方受信光学ミキサ２４を光学減衰器５６に接続し、減衰器５６は右側の出力アーム（即ち、プラスチック光ファイバ５４ａ）により後方送信光学ミキサ２２に接続される。このような接続は、後方スターカプラ２０内部の光学ミキサ間のローカルな「ラップアラウンド」光接続である。後方送信光学ミキサ２２の出力パワーが高いことと後方受信光学ミキサ２４のポート数が少ないことにより、光学減衰器５６は大きな減衰を有する。これにより、コンバイナ２０８の分割比を変更して後方スターカプラ２０の光学的結合損失の低減を達成するこという利点が得られる。コンバイナの分割費を８０／２０に変更して光学減衰器５６の減衰を低減し、プラスチック光ファイバ２０６を後方受信光学ミキサ２４の左側入力アーム５４ｂとして使用し、且つプラスチック光ファイバ２０４を後方受信光学ミキサ２４の右側入力アーム３２ｇとして使用することにより、最大許容レベルを下回る全体の損失を達成することができる。
図１９は、直径１ｍｍの入力プラスチック光ファイバ２０４及び２０６の非対称な端面２２０及び２２２を示す。端面２２０及び２２２は、直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ２０２の円形の入力端面に取り付けられ、屈折率整合エポキシの層２０５により互いに取り付けられる。端部から見ると、界面２０５は、端面２２０と２２２の面積比が８０／２０となるように位置する弦により画定されている。
図２０は、ポッティング光学エポキシ２１６を用いて束ねられた四つの直径４００μｍのプラスチック光ファイバ２１４を含むファイバ束２１８を示す。ポッティング光学エポキシ２１６の外径は１ｍｍで、図１８に示される外側のフェルール２１２の内径とマッチする。四つの直径４００μｍの出力プラスチック光ファイバ２１４の端面は、図１８に示される直径１ｍｍのステップインデックスプラスチック光ファイバ２０２の出力端面に取り付けられる。
コンバイナ２０８の分割比を９０／１０へと更に増大させると、後方受信光学ミキサ２００の光学的結合損失は更に低減する。しかしながら、分割比が８０／２０を上回ると、コンバイナの製造プロセスの難易度が増大する。
即ち、本開示は、光学データバスの寿命末期の光リンクマージンを増大させて、システムの設置及び維持費を低減し、且つ信頼性を高めるために、アビオニクスシステムに組み込むことのできる非対称なプラスチック光ファイバスターカプラの設計を提示するものである。
一実施形態によれば、図１１に示される種類の光学ミキサは、以下のステップ、即ち：第１プラスチック光ファイバ１０２の一つの長さ部分を切断して、各々が第１の面積を有する第１及び第２端面を形成するステップ；第１の面積と等しい断面積を有する第２プラスチック光ファイバ１０４の端部を成形して、第１の面積より小さい第２の面積を有する第１端面１２０と垂直に交差する第１側面を形成するステップ；第１の面積と等しい断面積を有する第３プラスチック光ファイバ１０６の端部を成形して、第１の面積より小さい第３の面積を有する第２端面１２２と垂直に交差する第２側面を形成するステップ；第２及び第３プラスチック光ファイバの第１側面と第２側面を、屈折率整合エポキシ１０５を用いて互いに接合するステップ；第２プラスチック光ファイバ１０４と第３プラスチック光ファイバ１０６の第１端面１２０と第２端面１２２を、屈折率整合エポキシを用いて第１プラスチック光ファイバ１０２の長さ部分の第１端面の対応部分に接合するステップ；各々が第１の面積より小さい第４の面積を有する複数のプラスチック光ファイバ１１４の端面を、屈折率整合エポキシを用いて第１プラスチック光ファイバ１０２の長さ部分の第２端面の対応部分に接合するステップ；第１プラスチック光ファイバ１０２の長さ部分と、ミキサ１０８と、クラッディング１１０とを、ポッティング光学エポキシを用いてフェルール１１２内部に固定するステップ；並びに第２及び第３プラスチック光ファイバ１０４及び１０６と複数のプラスチック光ファイバ１１４とを、光ネットワークの対応する他の部品に接続するステップを含む方法を用いて、光ネットワークに設置することができる。開示される実施形態では、第２の面積と第３の面積の和は第１の面積に等しい。
様々な実施形態を参照して光学的ネットワーキングシステムを説明したが、当業者であれば、本明細書の教示から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、その要素を均等物と置換することができることを理解するであろう。加えて、特定の状況に対しては、本明細書で開示される実践に概念及び簡素化を適合させるために、多数の修正例が可能である。そのため、特許請求の範囲の対象である主題は、開示された実施形態に限定されるものではない。
注：以下のパラグラフは、本開示の更なる態様を説明している。
Ａ１．
第１の面積を有する第１端面と第１の面積を有する第２端面とを有するミキシング光ファイバ；
前記ミキシング光ファイバの前記第１端面に取り付けられる第２の面積を有する端面を有するコンバイナ；
前記第１の面積と等しい断面積を有し、前記コンバイナに光学的に結合されたプラスチック光ファイバの第１長さ部分；
前記第１の面積と等しい断面積を有し、前記コンバイナに光学的に結合されたプラスチック光ファイバの第２長さ部分；及び
前記ミキシング光ファイバの前記第２端面に取り付けられた前記第１の面積より小さい第３の面積を有する端面を有する複数の出力プラスチック光ファイバ
を備えるファイバ光学系。
Ａ２．前記第２の面積が前記第１の面積に等しい、パラグラフＡ１に記載のファイバ光学系。
Ａ３．前記コンバイナは、それぞれの端面が前記ミキシング光ファイバの前記第１端面に取り付けられている第１及び第２の部分を備え、前記コンバイナの前記第１及び第２の部分は、屈折率整合エポキシの層によって互いに接合されており、プラスチック光ファイバの前記第１長さ部分は前記コンバイナの前記第１部分と一体形成されており、プラスチック光ファイバの前記第２長さ部分は前記コンバイナの前記第２部分と一体形成されている、パラグラフＡ１に記載のファイバ光学系。
Ａ４．前記ミキシング光ファイバがステップインデックスプラスチック光ファイバを含む、パラグラフＡ１に記載のファイバ光学系。
Ａ５．前記複数の出力プラスチック光ファイバのそれぞれの第１部分が埋め込まれた外側クラッディングを更に備え、前記出力プラスチック光ファイバの各々が、前記外側クラッディングを越えて延びるそれぞれの第２部分を含み、前記複数の出力プラスチック光ファイバの前記第２部分が広がっている、パラグラフＡ１に記載のファイバ光学系。
Ａ６．
前記ミキシング光ファイバと、前記コンバイナの一部と、前記外側クラッディングの少なくとも一部とを囲むフェルール；及び
前記ミキシング光ファイバと、前記コンバイナの前記一部と、前記外側クラッディングの少なくとも一部とをフェルール内部に固定するために前記フェルール内部に配置されるポッティング光学エポキシ
を更に備える、パラグラフＡ５に記載のファイバ光学系。

Claims (22)

  1. 第１の面積を有する第１端面と前記第１の面積を有する第２端面とを有するミキシング光ファイバ；
    前記第１の面積を有する第１端面と前記第１の面積より小さい第２の面積を有する第２端面とを有する第１入力プラスチック光ファイバであって、前記第１入力プラスチック光ファイバの前記第２端面は、前記ミキシング光ファイバの前記第１端面の第１部分に取り付けられている、第１入力プラスチック光ファイバ；
    前記第１の面積を有する第１端面と前記第１の面積より小さい第３の面積を有する第２端面とを有する第２入力プラスチック光ファイバであって、前記第２入力プラスチック光ファイバの前記第２端面は、前記ミキシング光ファイバの前記第１端面の第２部分に取り付けられている、第２入力プラスチック光ファイバ；及び
    前記ミキシング光ファイバの前記第２端面に取り付けられた、前記第１の面積より小さい第４の面積を有する端面を有する複数の出力プラスチック光ファイバ
    を備え、
    前記第２の面積と前記第３の面積との和が前記第１の面積に等しく、
    前記第１入力プラスチック光ファイバが、前記第１入力プラスチック光ファイバの前記第２端面と交差する第１側面を有し、前記第２入力プラスチック光ファイバが、前記第２入力プラスチック光ファイバの前記第２端面と交差する第２側面を有し、前記第１側面と前記第２側面との間に配置され、それらの向かい合う部分を金属層を挟まずに接合する、屈折率整合エポキシの層を更に備え、
    前記複数の出力プラスチック光ファイバが、複数の光／電気メディアコンバータの光信号を電気信号に変換する受信器にそれぞれ光学的に結合され、
    前記複数の光／電気メディアコンバータの前記受信器の各々が、前記第１の面積より小さい面積を有するそれぞれの光検出器を含む、ファイバ光学系。
  2. 前記第２の面積が前記第３の面積に等しい、請求項１に記載のファイバ光学系。
  3. 前記ミキシング光ファイバの前記第１端面と前記第２端面が円形の形状を有する、請求項１に記載のファイバ光学系。
  4. 前記第１入力プラスチック光ファイバの前記第２端面と前記第２入力プラスチック光ファイバの前記第２端面が互いに隣接して配置され、円の弦に沿って整合する前記円のそれぞれの部分を形成する、請求項３に記載のファイバ光学系。
  5. 前記ミキシング光ファイバがステップインデックスプラスチック光ファイバを含む、請求項１に記載のファイバ光学系。
  6. 前記複数の出力プラスチック光ファイバのそれぞれの第１部分が埋め込まれた外側クラッディングを更に備え、前記出力プラスチック光ファイバの各々が、前記外側クラッディングに埋め込まれていない第２部分をそれぞれ含み、前記複数の出力プラスチック光ファイバの前記第２部分が前記第１部分から前記第２部分への方向について広がっている、請求項１に記載のファイバ光学系。
  7. 更に：
    前記ミキシング光ファイバと、前記第１及び第２入力プラスチック光ファイバの前記ミキシング光ファイバに隣接する部分と、前記外側クラッディングの少なくとも一部とを囲むフェルール；及び
    前記ミキシング光ファイバと、前記第１及び第２入力プラスチック光ファイバの前記ミキシング光ファイバに隣接する部分と、前記外側クラッディングの少なくとも一部とを前記フェルール内部に固定するために前記フェルール内部に配置されるポッティング光学エポキシ
    を備える請求項６に記載のファイバ光学系。
  8. 更に：
    第５の面積を有する入力面と第６の面積を有する出力面とを含むテーパ付きミキシングロッドであって、前記第５の面積が前記第６の面積より大きい、テーパ付きミキシングロッド；及び
    前記テーパ付きミキシングロッドの前記入力面に取り付けられた前記第１の面積を有する端面を有する複数の第３入力プラスチック光ファイバ
    を備え、
    前記第１入力プラスチック光ファイバの前記第１端面が前記テーパ付きミキシングロッドの前記出力面に取り付けられている、請求項１に記載のファイバ光学系。
  9. 第１の面積を有する第１端面と前記第１の面積を有する第２端面とを有するミキシング光ファイバ；
    前記ミキシング光ファイバの前記第１端面に取り付けられた第２の面積を有する端面を有するコンバイナ；
    前記第１の面積に等しい断面積を有し、前記コンバイナに光学的に結合された第１の長さのプラスチック光ファイバ；
    前記第１の面積に等しい断面積を有し、前記コンバイナに光学的に結合された第２の長さのプラスチック光ファイバ；及び
    前記ミキシング光ファイバの前記第２端面に取り付けられた、前記第１の面積より小さい第３の面積を有する端面を有する複数の出力プラスチック光ファイバ
    を備え、
    前記コンバイナが、プラスチック材料から作製されており、
    前記コンバイナが、前記ミキシング光ファイバの前記第１端面に取り付けられたそれぞれの端面を有する第１及び第２部分を備え、前記コンバイナの前記第１及び第２の部分は、屈折率整合エポキシの層で互いに接合されており、前記第１の長さのプラスチック光ファイバは、前記コンバイナの前記第１部分と一体形成され、前記第２の長さのプラスチック光ファイバは、前記コンバイナの第２部分と一体形成されており、
    前記コンバイナの前記第１部分が、前記コンバイナの前記第１部分の前記端面と交差する第１側面を有し、前記コンバイナの前記第２部分が、前記コンバイナの前記第２部分の前記端面と交差する第２側面を有し、前記屈折率整合エポキシの層が、前記第１側面及び第２側面の間に配置され、それらの向かい合う部分を金属層を用いることなく接合しており、
    前記複数の出力プラスチック光ファイバが、複数の光／電気メディアコンバータの光信号を電気信号に変換する受信器にそれぞれ光学的に結合され、
    前記複数の光／電気メディアコンバータの前記受信器の各々が、前記第１の面積より小さい面積を有するそれぞれの光検出器を含む、ファイバ光学系。
  10. 前記コンバイナがＹ字形状である、請求項９に記載のファイバ光学系。
  11. 前記第２の面積が、前記第１の面積に等しい、請求項９に記載のファイバ光学系。
  12. 前記ミキシング光ファイバが、ステップインデックスプラスチック光ファイバを含む、請求項９に記載のファイバ光学系。
  13. 前記複数の出力プラスチック光ファイバのそれぞれの第１部分が埋め込まれた外側クラッディングを更に備え、前記出力プラスチック光ファイバの各々が、前記外側クラッディングに埋め込まれていないそれぞれの第２部分を含み、前記複数の出力プラスチック光ファイバの前記第２部分が前記第１部分から前記第２部分への方向について広がっている、請求項９に記載のファイバ光学系。
  14. 更に：
    前記ミキシング光ファイバと、前記コンバイナの一部と、前記外側クラッディングの少なくとも一部とを囲むフェルール；及び
    前記ミキシング光ファイバと、前記コンバイナの前記一部と、前記外側クラッディングの少なくとも一部とを前記フェルール内部に固定するために前記フェルール内部に配置されるポッティング光学エポキシ
    を備える請求項１３に記載のファイバ光学系。
  15. 前記コンバイナのそれぞれの端面が、互いに隣接して配置され、円の弦に沿って整合する前記円のそれぞれの部分を形成する、請求項９に記載のファイバ光学系。
  16. データ通信システムであって：
    データを表す電気信号を送信及び受信するように構成された第１の複数の電気装置及び第２の複数の電気装置；
    第１の複数の光／電気メディアコンバータであって、各光／電気メディアコンバータは、前記第１の複数の電気装置のそれぞれ一つから受信された電気信号を光信号に変換するそれぞれの送信器と、光信号を、前記第１の複数の電気装置の前記それぞれ一つに送信される電気信号に変換するそれぞれの受信器とを含む、第１の複数の光／電気メディアコンバータ；
    第２の複数の光／電気メディアコンバータであって、各光／電気メディアコンバータは、前記第２の複数の電気装置のそれぞれ一つから受信された電気信号を光信号に変換するそれぞれの送信器と、光信号を、前記第２の複数の電気装置の前記それぞれ一つに送信される電気信号に変換するそれぞれの受信器とを含む、第２の複数の光／電気メディアコンバータ；
    前記第１の複数の光／電気メディアコンバータの前記送信器にそれぞれ光学的に結合され、第１の面積を有する端面を有する、第１の複数の入力プラスチック光ファイバ；
    前記第２の複数の光／電気メディアコンバータの前記送信器にそれぞれ光学的に結合され、前記第１の面積を有する端面を有する、第２の複数の入力プラスチック光ファイバ；
    前記第１の複数の光／電気メディアコンバータの前記受信器にそれぞれ光学的に結合され、前記第１の面積より小さい第２の面積を有する端面を有する、第１の複数の出力プラスチック光ファイバ；
    前記第２の複数の光／電気メディアコンバータの前記受信器にそれぞれ光学的に結合される第２の複数の出力プラスチック光ファイバであって、各出力プラスチック光ファイバが、前記第１の面積より小さい第３の面積を有する端面を有する、第２の複数の出力プラスチック光ファイバ；
    前記第１の複数の入力プラスチック光ファイバの前記端面に取り付けられた入力面を有し、且つ出力面を有する第１送信光学ミキサと、前記第１の複数の出力プラスチック光ファイバの前記端面に取り付けられた出力面を有する第１受信光学ミキサと、前記第１送信光学ミキサの前記出力面に取り付けられた、前記第１の面積を有する第１端面及び前記第１受信光学ミキサに取り付けられた、前記第１の面積より小さい第４の面積を有する第２端面を有する第１ラップアラウンドファイバ光路とを含む、第１光学スターカプラ；
    前記第２の複数の入力プラスチック光ファイバの前記端面に取り付けられた入力面を有し、且つ出力面を有する第２送信光学ミキサと、前記第２の複数の出力プラスチック光ファイバの前記端面に取り付けられた出力面を有する第２受信光学ミキサと、前記第２送信光学ミキサの前記出力面に取り付けられた第１端面及び前第２受信光学ミキサに取り付けられた、前記第１の面積より小さい第５の面積を有する第２端面を有する第２ラップアラウンドファイバ光路とを含む第２光学スターカプラ；
    前記第１送信光学ミキサの前記出力面に取り付けられた第１端面と、前記第２受信光学ミキサに取り付けられた、前記第１の面積より小さい第６の面積を有する第２端面とを有する第１ファイバ光路；並びに
    前記第２送信光学ミキサの前記出力面に取り付けられた、前記第１の面積を有する第１端面と、前記第１受信光学ミキサに取り付けられた、前記第１の面積より小さい第７の面積を有する第２端面とを有する第２ファイバ光路
    を備え、
    前記第１受信光学ミキサが、前記第１ラップアラウンドファイバ光路及び第２ファイバ光路の前記第２端面に取り付けられた、前記第１の面積を有する第１端面と、前記第１の複数の出力プラスチック光ファイバの前記端面に取り付けられた、前記第１の面積を有する第２端面とを有する第１ミキシング光ファイバを含み、前記第２受信光学ミキサが、前記第２ラップアラウンドファイバ光路及び第１ファイバ光路の前記第２端面に取り付けられた、前記第１の面積を有する第１端面と、前記第２の複数の出力プラスチック光ファイバの前記端面に取り付けられた、前記第１の面積を有する第２端面とを有する第２ミキシング光ファイバを含み、
    前記第１ラップアラウンドファイバ光路が、前記第１ラップアラウンドファイバ光路の前記第２端面と交差する第１側面を有し、前記第２ファイバ光路が、前記第２ファイバ光路の前記第２端面と交差する第２側面を有し、前記第１側面と前記第２側面との間に配置され、それらの向かい合う部分を金属層を用いることなく接合する、屈折率整合エポキシの層を更に備え、
    前記第１の複数の光／電気メディアコンバータの前記受信器の各々が、前記第１の面積より小さい第８の面積を有するそれぞれの光検出器を含む、データ通信システム。
  17. 前記第４の面積と前記第７の面積の和、及び前記第６の面積と前記第５の面積の和が、それぞれ前記第１の面積に等しい、請求項１６に記載のシステム。
  18. 前記第４の面積と前記第７の面積が等しく、前記第６の面積と前記第５の面積が等しくない、請求項１７に記載のシステム。
  19. 前記第１の複数の電気装置が、航空機の前部に位置するライン交換式ユニットであり、前記第２の複数の電気装置が、前記航空機の後部に位置するライン交換式ユニットである、請求項１６に記載のシステム。
  20. 光ネットワークに光学ミキサを設置するための方法であって：
    各々が第１の面積を有する第１端面及び第２端面を形成するように、ある長さの第１プラスチック光ファイバを切断すること；
    前記第１の面積より小さい第２の面積を有する第１端面と垂直に交差する第１側面を形成するように、前記第１の面積と等しい断面積を有する第２プラスチック光ファイバの端部を成形すること；
    前記第１の面積より小さい第３の面積を有する第２端面と垂直に交差する第２側面を形成するように、前記第１の面積と等しい断面積を有する第３プラスチック光ファイバの端部を成形すること；
    前記第２プラスチック光ファイバの前記第１側面と前記第３プラスチック光ファイバの前記第２側面とを、屈折率整合エポキシを用いて互いに接合すること；
    前記第２プラスチック光ファイバの前記第１端面及び前記第３プラスチック光ファイバの前記第２端面を、屈折率整合エポキシを用いて、前記長さの前記第１プラスチック光ファイバの前記第１端面のそれぞれの部分に接合すること；
    各々が前記第１の面積より小さい第４の面積を有する複数の第４プラスチック光ファイバの端面を、屈折率整合エポキシを用いて、前記長さの前記第１プラスチック光ファイバの前記第２端面のそれぞれの部分に接合すること；
    前記長さの前記第１プラスチック光ファイバを、ポッティング光学エポキシを用いてフェルール内部に固定すること；並びに
    前記第２及び第３プラスチック光ファイバ及び前記複数の第４プラスチック光ファイバを、前記光ネットワークの他のそれぞれの構成要素に接続すること
    を含み、
    前記複数の第４プラスチック光ファイバが、複数の光／電気メディアコンバータの光信号を電気信号に変換する受信器にそれぞれ光学的に結合され、
    前記複数の光／電気メディアコンバータの前記受信器の各々が、前記第１の面積より小さい面積を有するそれぞれの光検出器を含む、方法。
  21. 前記第２の面積と前記第３の面積の和が、前記第１の面積に等しい、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記第２及び第３プラスチック光ファイバの前記端部のそれぞれの部分及び前記複数の第４プラスチック光ファイバのクラッディング部分を、前記フェルール内部に固定することを更に含む、請求項２１に記載の方法。
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