JPH01118815A - 多点間光通信用光信号合流分岐装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の端末器とこれらを結ぶ１本の光ファイ
バで構成される光通信システムにおいて、任意の端末器
から出射された光信号を、他の全ての端末器に低損失で
伝送させるための多点開光通信用光信号合流分岐装置に
関するものである。

（従来の技術とその問題点） 従来、通信用ケーブルが故障した時に修理工事をする場
合、あるいはケーブルを布設し、心線を接続する場合に
おいては、数ケ所のマンホールに人が入り工事を行なう
体制になっているが、それら数ケ所のマンホール間距離
が離れているため多点間での連絡用通信回線が必要であ
る。

このような場合、現状においてはメタリック心線（銅線
など）２心線を通信用ケーブルルート沿いに張り、各作
業場所においてその心線に通話装置（４号携帯用電話器
など）を取り付け、他者の声が常時聞ける状態にしてお
り、同時にスイッチの切替えにより当事者から他者に話
せるようにしている。

しかし、この方法は通話用心線を通信用ケーブルとは別
に工事ルート上に張るため、作業に手間がかかるものと
なっている。さらに、今後は光フアイバケーブルが非ガ
ス化の傾向にあり、ノンメタル化（光フアイバケーブル
内にメタリック心線を入れない方式）を０指しているこ
とから、通話装置も光ファイバを伝送媒体として用いる
ことができるものが必要となってきている。

現在のところ、光ファイバを伝送媒体として２端末器間
で通話ができる光用通話装置は既に実用化されているが
、３端末器間以上の多点間相互通話については、光分岐
方法の問題が残されている。

したがって、低損失な光分岐方法を用いた多点間相互通
話技術が必要となる。

この目的をまず３端末器間で達成する手段として、第２
図（Ａ）に示す波長フィルタを用いた光路切替え方法が
知られている。１，２．３は同一平面上にＴ型に配置さ
れた３本の光ファイバ、４゜５．６はロッドレンズ、７
は波長λ１の光を反射し波長λ２の光を透過する半透鏡
、８は波長λ２の光を透過し波長λ３の光を反射する半
透鏡、９は波長λ１の光を透過し波長λ３の光を反射す
る反射鏡、１０は波長λ３の光を完全反射する半透鏡で
ある。

このような構成において、波長λ１の光を光ファイバ１
から入射するとロッドレンズ４を経て半透鏡７に入射す
る。さらにこの波長λ１の光は半透鏡７で反射し半透鏡
９を透過してロッドレンズ６を経たのち光ファイバ３に
入射する。次に、波長λ２の光を光ファイバ１から入射
するとロッドレンズ４を経て半透鏡７を通過し、さらに
半透鏡８を透過したのちロッドレンズ５を経て光ファイ
バ２に入射する。一方、波長λ３の光を光ファイバ２か
ら入射するとロッドレンズ５を経て半透鏡８に至り、半
透鏡８で反射した光は反射板１０で反射したのち半透鏡
９で反射しロッドレンズ６を経て光ファイバ３に入射す
る。以上述べた動作は全て可逆性をもっており、波長λ
１．λ２．λ３の光を用いて相互の通信が可能である。

しかし、以上述べた方法では３つの波長を用いることが
必要であり、実際に３端末器間相互通信を行なう場合、
各端末器に特定の２種類の波長の光源を備えておくこと
が必要となる。また、これら複数の波長を用いる方法は
４端末器間相互通信も５波長を用いて可能となるが、４
端末器間以上になると必要となる波長数が増加し、かつ
波長選択性光素子としての半透鏡７，８．９などが満た
すべき特性が複雑になり、多点間相互通信は容易に実現
できないという欠点を有している。

次に、３端末器間相互通信を１つの波長で行う手段とし
て、第２図（Ｂ）に示すように分岐器を用いて光パワー
を分ける方法が知られている。１１．１２．１３は分岐
器を示す。この分岐器は、１端から入射した光を他端に
分けて出射する機能を有するもので２本の光ファイバの
溶融延伸や結合導波路により作成できる。１４，１５，
１６゜１７．１８．１９は各光ファイバの端部、２０゜
２１．２２は光ファイバを示す。

第２図（Ｂ）の構成における動作を説明すると、まず端
部１４から光を入射したとき分岐器１１で光パワーが光
ファイバ２０．２１に分離し、分岐器１２．１３により
これらの一部が端部１６および１８に出射する。このと
き、端部１７，１９にも信号光の一部が出射するが、こ
れらの光は通信に用いられず捨てられる。また、端部１
８から光を入射すると分岐器１３で光パワーが光ファイ
バ２１及び２２に分離し、さらに分岐器１１．１２によ
りこれらの一部が端部１４および１６に出射する。この
場合もやはり、端部１５，１７から信号光の一部が出射
し、これらの光は通信に用いられず捨てられる。この方
法を用いると端部１４゜１６．１８のいずれを入力端子
として用いても光パワーが分岐することによる損失（分
岐損失）は、分岐器１１，１２．１３の分岐比が１：１
（光パワーが半分ずつ分岐する構造）の場合、２つの分
岐器を通過して他端へ出射するため、３ｄＢｘ２の分岐
損失が存在する。つまり、この分岐装置は端部１５，１
７．１９で通信に用いられずに失われる光パワーがあり
実用上あまり適していない。

また、この分岐構成を用いて多点間通信を行う場合、第
２図（Ｃ）に示すように前述した分岐器ｉ１，１２．１
３を含む分岐装置２３がポート２４．２５間で多数存在
し、全ての分岐器の分岐比が１＝１ならば、１端から出
た光信号が分岐装置を１つ通過するごとに６ｄＢずつ損
失が増えていき、微弱な光信号が他端に出射されること
になる。

したがって、各装置ごとに通信に用いられず失われる光
パワーがあるため、分岐器を用いる方法は多点間通信に
は適していない。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、多点間において
任意の１端末器からの光信号が他の全ての端末器に伝送
され、かつ各分岐部で生じる分岐損失を低減できる多点
開光通信用光信号合流分岐装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、複数のノードで端末
器により分割された１本の光ファイバを介した光通信方
式において、各ノードに配置された端末器は送受信部と
、前記光ファイバと接続するための第１及び第２の光入
出射ポートと前記送受信部とのインターフェースポート
との３つのポートを有する光信号合分波部とにより構成
されており、前記送受信部は合分配用素子に接続された
送信器及び受光器とで成り、送信器は送信用光源と該送
信用光源の偏光状態制御素子とにより構成されており、
また、前記光信号合分波部は特定の偏波光を透過させる
ための第１及び第２の偏光分離プリズムと、第１の偏光
分離プリズムで反射する、前記透過偏光とは偏波面が直
交する偏波面をもつ光を透過させて前記送受信部とのイ
ンターフェースポートに導く第３の偏光分離プリズムと
、前記送受信部から入射した光のうち、第３の偏光分離
プリズムで反射する偏光成分の光路を変えるための反射
鏡と、前記反射鏡で反射した光の偏光方向を９０°回転
させるための１７２波長板とにより構成されており、か
つ、前記１／２波長板通過光は前記第２の偏光分離プリ
ズムに入射した後反射して前記第２の光入出射ポートに
導かれるように光軸が調整されていることを特徴とする
。

（作用） 本発明によれば光信号の偏波特性を用い、分岐部に偏光
ビームスプリッタ（Ｐ　Ｂ　Ｓ”）を用いることにより
特定の偏波成分を分岐損失なく通過させ、ただ１つの波
長の光を用いて低損失な多点間通信を実現できる。

（実施例） 第１図は、本発明の第１の実施例を示すものであって、
偏波保持ファイバを介した３端末器間光通信方式を示し
たものである。２６．３９．４１はＬＤ光源、２’７’
；　４０，４２は１／４波長板、２８．３７．４３は半
透鏡、２９，３８．４４は受光器、３０．３１．３２は
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）　、３３は反射板、３
４は１／２波長板を示す。各端末器を結ぶ伝送媒体３５
．３６としては、偏波保持ファイバ（ＰＡＮＤＡファイ
バなど）を用いている。

ここで、波長板は入射光ビームのＰ成分とＳ成分との間
に位相差を与える複屈折素子で位相板ともいう。第３図
に示すように位相差π／２を与えるものを１／４波長板
といい、これは直線偏波光（光の進行方向に対して垂直
な面上で、特定の方向のみ振動する光）を円偏光に、逆
に円偏光を直線偏光に変換する機能を有する。また、第
４図に示すように位相差πを与えるものを１７２波長板
といい、これは直線偏波光をそれと直交する直線偏波光
に変換する機能を有するものである。偏光ビームスプリ
ッタは、第５図に示すように光をＳ成分とＰ成分に分離
して取り出せる機能を有したものである。

第１図において、端末器１からの出射光の経路を実線で
、端末器２からの出射光の経路を−点鎖線で、端末器３
からの出射光の経路を破線で示している。

本発明の動作は、まず端末器１のＬＤ光源２６から出射
した直線偏波光が、１／４波長板２７を通過することに
より円偏波光に変換される。つぎに、半透鏡２８を反射
した光は偏波保持ファイバ３５を通過し、第１のＰＢＳ
３０で直交する２つの直線偏波成分に分かれ、Ｐ偏光成
分（図中を印で明記）は透過し、第２のＰＢＳ３１を経
たのち偏波保持ファイバ３６を通過して端末器３側へい
く。一方、Ｓ偏光成分（図中■印で明記）は第１のＰＢ
Ｓ３０で反射され、第３のＰＢＳ３２を透過して半透鏡
３７をへて端末器２の受光器３８に入射する。なお、端
末器１のＬＤ光源２６から出射した直線偏波光の偏光方
向が第１のＰＢＳ３０の主軸に対して４５°傾くように
設定すれば１７４波長板２７を省くことも可能である。

また、端末器２の光源３９から出射した直線偏波光は１
／４波長板４０を通過して円偏光となる。

その光は半透鏡３７を反射し第３のＰＢＳ３２に入射す
る。

ここでＳ偏光成分は、第３のＰＢＳ３２を透過したのち
第１のＰＢＳ３０で反射して、偏波保持ファイバ３５を
通過したのち端末器１側へ送られる。一方、Ｐ偏光成分
は第３のＰＢＳ３２で反射し、さらに反射板３３で反射
した後、１／２波長板３４でＳ偏光成分に変わり、第２
のＰＢ８３３で反射した後偏波保持ファイバ３６を通過
して端末器３側へ伝搬する。端末器３の光源４１から出
射した直線偏波光は、１／４波長板４２を通過して円偏
波光となり、半透鏡４３で反射して偏波保持ファイバ３
６を通過したのち第３のＰＢＳ３１に入る。そのうちＳ
偏光成分は第２のＰＢＳ３１で反射したのち、１／２波
長板３４でＰ偏光成分に変わり、反射板３３で反射した
のち第３のＰＢＳ３２で反射して、半透鏡３７を通過し
た後端末器２の受光器３８に入射する。一方、Ｐ偏光成
分は第２のＰＢＳ３１および第１のＰＢＳ３０を透過し
て、偏波保持ファイバ３５を通過したのち端末器１側に
伝搬する。以上において、端末器２゜３の１／４波長板
も前に述べた理由と同じく省くことが可能である。

すなわち、本実施例では理解しやすい例として偏光状態
制御素子に１／４波長板を用いた場合を説明しているが
、一般に直線偏光を楕円偏光に変換するか、またはその
主軸方向を変更できるものなら何でもよく、例えば最も
単純には回転機構付き１７２波長板を用いることもでき
る。

本実施例のように、光の偏光特性を利用しＰＢＳを用い
て光を分離する手法を用いると、ＰＢＳにおいてＰ偏光
成分およびＳ偏光成分に対して１００％近い透過率およ
び反射率を容易に得ることができ、分岐により通信に寄
与せず捨てられる損失をほぼなくすことができる。即ち
、本実施例において、例えば端末器１の光源２６からの
出射光は１／４波長板２７で円偏光に変換され第１のＰ
ＢＳ３０に到達し、ここで２つの直交する偏波に分離す
るため３ｄＢの損失を生じるが、従来の分岐器を用いる
場合の損失値６ｄＢ　（第２図（Ｂ）参照）に比べ３ｄ
Ｂ低減できる。以上のようにして、３端末器間の相互通
信か低損失で可能となる。

第６図は、本発明の第２の実施例を示す図であって、伝
送媒体５４，５５．５６としてＣＩ型ファイバを用いて
ｎ点間光通信を行う場合（ｎ≧３）を示したものである
。なお、前記実施例と同一構成部分は同一符号をもって
表わしその説明を省略する。図中４５．４６．４７はＰ
ＢＳ、４８は反射板、４９は１／２波長板、５０は光源
、５１は１／４は波長板、５２は半透鏡、５３は受光器
である。

本発明の動作は、ＧＩ型ファイバ５４，５５゜５６の偏
波混合効果（入力直線偏波光をランダム偏波光に変換す
る機能）を利用したものであり、まず端末器１と端末器
ｎの間で、端末器１の光源２６から出射した光は半透鏡
２８で反射して、伝送用ＣＩファイバ５４に入射し、端
末器２の第１のＰＢＳ３０に達する。この開光の偏光状
態はＧＩ型ファイバの多モード性による偏波混合効果に
よりランダム偏光となる。この光のうち、Ｓ偏光成分は
第１のＰＢＳ３０で反射し端末器２の第３のＰＢＳ３２
に入射し、ＰＢＳ３２を無損失で透過した後半透鏡３７
を経て受光器３８に入射する。

一方、第１のＰＢＳ３０を透過したＰ偏光成分は第２の
ＰＢＳ３１を無損失で透過し、Ｇ！型ファイバ５５内に
入射する。このように、端末器１からＧｌ型ファイバ５
４を介して端末器２に入射した光は、端末器２の受光器
３８及びＧｌ型ファイバ５５に分配するための合分配用
素子での損失を除き全てを効に用いられる。この合分配
用素子における損失は、前述した従来法においても生じ
るもので本発明に特有のものではない。具体的な合分配
用素子としては、半透鏡、導波型合分波素子あるいは通
常は受信器と結合しており送信時のみ光路を送信器に切
替えるスイッチ等により構成できる。

次に、端末器２の光源３９を発した直線偏波光は、１／
４波長板４０で円偏光となり、半透鏡３７で反射して第
３のＰＢＳ３２に入射する。ただし、光源３９の偏光方
向を第３のＰＢＳ３２の主軸に対し４５″傾くように配
置することにより１／４波長板４０を省くことができる
。この光のうち、Ｓ偏光成分は第３のＰＢＳ３２で透過
し第１のＰＢＳ３０で反射して、ＧＩ型ファイバ５４を
通過した後端末器１側へ入る。一方、第３のＰＢＳ３２
で反射したＰ偏光成分は、反射板３３で反射したのち１
／２波長板３４でＳ偏光成分に変わり、第２のＰＢＳ３
１で反射してＧＩ型ファイバ５５を通過した後端末器３
側へ入る。また、端末器３側からＧＩ型ファイバ５５を
経て第２のＰＢＳ３１に入射した光は、第２のＰＢＳ３
１でＳ偏光成分が反射し、１／２波長板３４でＰ偏光成
分に変わり、反射板３３で反射した後節３のＰＢ８３２
で反射し、半透鏡３７を透過して端末器２の受光器３８
に入射する。一方、第２のＰＢＳ３１で透過したＰ偏光
成分は、第１のＰＢＳ３０を透過し、Ｇｌ型ファイバ５
４を通過したのち端末器１側へ入る。以下同様に、任意
の端末器から出射した光は、同様な動作を繰り返して他
の全ての端末に伝搬される仕組みになっている。

本実施例の特徴は任意の端末器から光信号を出射したと
き、伝送媒体となるＧＩ型ファイバが偏波混合効果を持
つことを利用し、１つのＰＢＳで特定の偏向成分が取り
出された後でも再び伝送媒体上で２つの偏光成分をもち
、つぎのＰＢＳでも分離可能となり、全ての端末器に伝
搬できる点にある。さらに、本発明においては各端末器
ごとに光偏波を分離する場合、最初のＰＢＳで３ｄＢの
損失を生じるが、従来の分岐器を用いた場合のように、
通信に用いられることなく無駄に捨てられる光電力はな
く、従来の分岐装置を用いる場合の損失値６ｄＢ　（第
２図（Ｂ）参照）に比べ各端末器ごと３ｄＢずつ損失が
低減できることになる。

以上により、ｎ点間（ｎ≧３）での相互通信が低損失で
可能となる。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明によれば、単一波長の光源で
多点間（３端末器以上）の相互光伝送が容易に実現でき
、かつ分岐部で通信に寄与しない無駄な損失が生じない
ため、従来方式に比べて同一ダイナミックレンジ内にお
いて、より長距離の伝送が可能になるという利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図（
Ａ）は従来の光路切替器の説明図、第２図（Ｂ）は分岐
器を用いた分岐装置の説明図、第２図（Ｃ）は分岐装置
を用いた多点間通信の説明図、第３図は１／４波長板の
原理図、第４図は１／２波長板の原理図、第５図は偏光
ビームスプリッタの原理図、第６図は本発明の第２の実
施例を示す構成図である。 ３３．４８・・・反射板 ２６．３９．４１．５０・・・光源 ２７．４０，４２．５１・・・１／４波長板２８．３７
，４３．５２・・・半透鏡 ２９．３８，４４．５３・・・受光器 ３０．３１，３２，４５，４６．４７ ・・・偏光ビームスプリッタ ３４．４９・・・１／２波長板 ３５．３６・・・偏波保持ファイバ ５４．５５．５６・・・ＧＩ型ファイバ第２図（Ａ） 第２図ＣＢ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のノードで端末器により分割された１本の光ファイ
   バを介した光通信方式において、各ノードに配置された
   端末器は送受信部と、前記光ファイバと接続するための
   第１及び第２の光入出射ポートと前記送受信部とのイン
   ターフェースポートとの３つのポートを有する光信号合
   分波部とにより構成されており、前記送受信部は合分配
   用素子に接続された送信器及び受光器とで成り、送信器
   は送信用光源と該送信用光源の偏光状態制御素子とによ
   り構成されており、また、前記光信号合分波部は特定の
   偏波光を透過させるための第１及び第２の偏光分離プリ
   ズムと、第１の偏光分離プリズムで反射する、前記透過
   偏光とは偏波面が直交する偏波面をもつ光を透過させて
   前記送受信部とのインターフェースポートに導く第３の
   偏光分離プリズムと、前記送受信部から入射した光のう
   ち、第３の偏光分離プリズムで反射する偏光成分の光路
   を変えるための反射鏡と、前記反射鏡で反射した光の偏
   光方向を９０゜回転させるための１／２波長板とにより
   構成されており、かつ、前記１／２波長板通過光は前記
   第２の偏光分離プリズムに入射した後反射して前記第２
   の光入出射ポートに導かれるように光軸が調整されてい
   ることを特徴とする多点間光通信用光信号合流分岐装置
   。