JPH06260676A - 光通信装置 - Google Patents

光通信装置

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JPH06260676A
JPH06260676A JP5048129A JP4812993A JPH06260676A JP H06260676 A JPH06260676 A JP H06260676A JP 5048129 A JP5048129 A JP 5048129A JP 4812993 A JP4812993 A JP 4812993A JP H06260676 A JPH06260676 A JP H06260676A
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仁 橋本
Kenji Okada
賢治 岡田
Ikutaro Kobayashi
郁太郎 小林
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品点数や光結合部分が少なくて済み、小型
化や低コスト化が容易な光通信装置を提供する。 【構成】 信号光を受光する受光素子を有し、光ファイ
バ伝送路の途中から信号光の一部を取出して通信を行う
光通信装置において、受光素子として透過型受光素子1
1を光ファイバ伝送路1の途中に挿入し、又は信号光を
発生する発光素子及び信号光を受光する受光素子を有
し、一心の光ファイバ伝送路により双方向通信を行う光
通信装置において、受光素子として透過型受光素子11
を光ファイバ伝送路3と半導体レーザモジュール13と
の間に挿入することにより、光分岐素子や光分岐合流素
子及びこれに伴う光結合を不要とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを伝送路と
した光通信システムに用いられる光通信装置の改良に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は前述した光通信システムの概要を
示すものである。同図(a) はループ型のシステムを示し
ており、ループ状の光ファイバ伝送路1の途中に複数の
光通信装置2が接続されている。また、同図(b) は1対
1対向通信型のシステムを示しており、光ファイバ伝送
路3の両端に一対の光通信装置4が接続されている。ま
た、同図(c) は1対多対向通信型のシステムを示してお
り、光スターカプラ5によりスター接続された多数の光
ファイバ伝送路3の端部に多数の光通信装置4が接続さ
れている。
【0003】図3は前記システムに用いられる従来の光
通信装置の一例を示すもので、ここでは信号光の送受信
に関わる部分のみを示す。
【0004】図3(a) は図2(a) のシステムに対応した
装置を示すもので、図中、6は光分岐素子、7は受光素
子、8は受光素子制御・受信信号処理回路である。光フ
ァイバ伝送路1を伝播してきた信号光は光分岐素子6で
分岐され、受光素子7により電気信号に変換される。こ
の光分岐部を線路部分にして装置内部品としない方法も
あるが構成としては同じである。受光素子7は通常、適
当なバイアス下にあり、プリアンプやレベル調整回路等
を含む受光素子制御・受信信号処理回路8で処理し易い
電気信号に変換される。
【0005】図3(b) は図2(b) 又は図2(c) のシステ
ムに対応した装置、特に一心の光ファイバ伝送路により
双方向通信を行う装置を示すもので、図中、7は受光素
子、8は受光素子制御・受信信号処理回路、9は光分岐
合流素子、10は発光素子である。光ファイバ伝送路3
を伝播してきた信号光は光分岐合流素子9で分岐され、
受光素子7に入射された分が電気信号に変換される。受
光素子7は通常、適当なバイアス下にあり、プリアンプ
やレベル調整回路等を含む受光素子制御・受信信号処理
回路8で処理し易い電気信号に変換される。一方、発光
素子10から発せられる信号光は光分岐合流素子9によ
り合流され(正しくは単に結合され)、光ファイバ伝送
路3に送出される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記装
置では光分岐素子又は光分岐合流素子が必要となるた
め、部品点数が多くなるとともに、これらの素子と光フ
ァイバとの間並びにこれらの素子と受光素子あるいは発
光素子との間というような多くの部分で光結合が必要と
なるため、組立てや調整に手間がかかり、結果として装
置の小型化や低コスト化が困難であるという問題があっ
た。
【0007】本発明は前記従来の問題点に鑑み、部品点
数や光結合部分が少なくて済み、小型化や低コスト化が
容易な光通信装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、請求項1では、信号光を受光する受光素子
を有し、光ファイバ伝送路の途中から信号光の一部を取
出して通信を行う光通信装置において、受光素子として
透過型受光素子を用いるとともに、該透過型受光素子を
光ファイバ伝送路の途中に挿入した光通信装置を提案す
る。また、請求項2では、信号光を発生する発光素子及
び信号光を受光する受光素子を有し、一心の光ファイバ
伝送路により双方向通信を行う光通信装置において、受
光素子として透過型受光素子を用いるとともに、該透過
型受光素子を光ファイバ伝送路と発光素子との間に挿入
した光通信装置を提案する。
【0009】
【作用】本発明の請求項1によれば、受光素子を光ファ
イバ伝送路の途中に挿入するのみで構成できるため、光
分岐素子が不要となり、その分、部品点数が少なくな
り、しかも光結合部分が少なくなる。また、請求項2に
よれば、受光素子を光ファイバ伝送路と発光素子との間
に挿入するのみで構成できるため、光分岐合流素子が不
要となり、その分、部品点数が少なくなり、しかも光結
合部分が少なくなる。
【0010】
【実施例】図1は本発明の光通信装置の一実施例を示す
もので、ここでは従来例と同様、信号光の送受信に関わ
る部分のみを示す。
【0011】図1(a) は図2(a) のシステムに対応した
装置を示すもので、図中、11は透過型受光素子、12
は受光素子制御・受信信号処理回路である。前記透過型
受光素子11は、ある有限の0でない透過率を有してお
り、光を透過させるとともに光の一部を吸収して電気信
号に変換する。該透過型受光素子11は光ファイバ伝送
路1の途中に挿入されている。
【0012】従って、図3(a) における光分岐素子の分
岐比と透過型受光素子11の透過率を同一にしておくこ
とにより、光ファイバ伝送路1を伝播してきた信号光は
その一部が電気信号に変換される。透過型受光素子11
は通常、適当なバイアス下にあり、プリアンプやレベル
調整回路等を含む受光素子制御・受信信号処理回路12
で処理し易い電気信号に変換される。
【0013】図1(b) は図2(b) 又は図2(c) のシステ
ムに対応した装置、特に一心の光ファイバ伝送路により
双方向通信を行う装置を示すもので、図中、11は透過
型受光素子、12は受光素子制御・受信信号処理回路、
13は半導体レーザモジュール(発光素子)である。前
記透過型受光素子11は、ある有限の0でない透過率を
有しており、光を透過させるとともに光の一部を吸収し
て電気信号に変換する。該透過型受光素子11は光ファ
イバ伝送路3と半導体レーザモジュール13との間に挿
入されている。
【0014】従って、図3(b) における光分岐合流素子
の分岐合流比と透過型受光素子11の透過率を同一にし
ておくことにより、光ファイバ伝送路3を伝播してきた
信号光は電気信号に変換される。透過型受光素子11は
通常、適当なバイアス下にあり、プリアンプやレベル調
整回路等を含む受光素子制御・受信信号処理回路12で
処理し易い電気信号に変換される。なお、半導体レーザ
モジュール13から発せられる信号光は透過型受光素子
11を透過して光ファイバ伝送路3に送出される。
【0015】前記実施例によれば、光分岐素子又は光分
岐合流素子が不要となり、部品点数が減る外、それに伴
ない光結合を必要とする部分が減るため、組立てや調整
が簡単になる。
【0016】図4は図1(b) に示した光通信装置におけ
る発光及び受光部をモジュール化した例を示す。即ち、
図4(a) において、14は送受信光モジュールであり、
透過型受光素子11及び発光素子(半導体レーザ)15
が結合用レンズ16を挟んで一体化されてなっている。
また、図4(b) において、14´は送受信光モジュール
であり、透過型受光素子11及び発光素子(半導体レー
ザ)15が結合用レンズ16の一側で該結合用レンズ1
6とともに一体化されてなっている。
【0017】図5は受光素子の具体的な構成を示すもの
で、同図(a) は従来の透過型でない受光素子を、同図
(b) は本発明で用いる透過型受光素子をそれぞれ示す。
本透過型受光素子は、材料にInGaAsPを用いたp
in構造のものであって、従来の透過型でない受光素子
において、下面のn- 電極に透過光用の窓を設けるとと
もに、光吸収層であるn- −InGaAs層の厚みを吸
収率と所要透過率から決定して作製すれば良い。
【0018】前記構成において、入射光はIn1-x Ga
x Asy 1-y ウィンドウ層を通過し、n- −In0.53
Ga0.47As層で吸収されて光電流となる。InGaA
s層の場合、吸収端より充分短波長の1.3 μmの光に対
する吸収係数は1×104 cm-1程度である。波長1.3
μmの光に対して50%透過、50%受光とする受光層
の厚さは、この吸収層以外での損失を仮に無視し(他の
層は波長1.3 μmの光に対してほぼ透明であるか若しく
はほぼ透明にできる。)、吸収係数をαとすれば、 exp(厚さ×α)=0.5 となる。ここで、α=1×104 cm-1を代入して解け
ば、 厚さ=0.7 ×10-4cm=0.7 μm となる。従って、この場合は厚さを0.7 μmとすれば良
い。
【0019】この際、基板が信号光に対して透明である
ことが重要であり、ここでは信号光を1.3 μmの光と
し、基板としてはこの波長に対して透明なInP基板上
に吸収層を持つpinを成長させたものとなっている。
【0020】前述した実施例において、透過型受光素子
の代りに透過率制御型受光素子を用いることもできる。
透過率制御型受光素子は素子を駆動する電圧や電流によ
り透過率を変化させ、吸収時には吸収に対応する電気信
号が得られる素子である。
【0021】図1(a) の装置に用いる場合、信号光を受
信するタイミングでは該信号光の一部もしくは全部を吸
収し、受信しないタイミングでは信号光を透過する、と
いうように動作させる。この透過率制御型受光素子は信
号光を受信するタイミングと透過させるタイミングとが
時間的に重なり合わないシステムで利用可能であり、透
過時の損失を低減できる。
【0022】また、図1(b) もしくは図4の装置に用い
る場合、信号光を受信するタイミングでは該信号光の一
部もしくは全部を吸収し、信号光を送信するタイミング
では信号光を透過する、というように動作させる。この
透過率制御型受光素子は信号光を受信するタイミングと
送信するタイミングとが時間的に重なり合わないシステ
ムで利用可能であり、送信時の損失を低減できる。
【0023】図6は図1(b) もしくは図4の装置に透過
率制御型受光素子を用いた場合の信号フレームと受光素
子の制御との関係の一例を示すものである。信号送出タ
イミングと信号受信タイミングとは時間的に重ならな
い。信号送出タイミングには入射光を全部又は一部透過
する状態に素子を制御する。信号受信タイミングには入
射光を全部又は一部吸収する状態に素子を制御し、受信
信号は受信信号処理回路へと送られる。
【0024】図7は図1(b) もしくは図4の装置に透過
型受光素子又は透過率制御型受光素子を用いた場合の信
号フレームと受光素子の制御との関係の他の例を示すも
のである。図1(b) もしくは図4の装置では信号光の送
信時に該信号光を受光素子で受信することができる。透
過率制御型受光素子を用いた場合は一部受光の状態に制
御する。これによって発光素子の発光強度をモニタでき
るため、APC(発光強度制御)が可能となる。即ち、
送信(発光)タイミングに受光素子からの出力をAPC
回路に入力し、フィールドバックすることによりAPC
が可能となる。この種の装置では、通常、モニタ・AP
C用の受光素子を別に設けているが、前記構成によれ
ば、これも省けることになり、部品点数をさらに少なく
することができる。
【0025】図8は透過率制御型受光素子の具体的な構
成の一例を示すもので、ここではInGaAs/InA
lAsを用いた多重量子井戸(MQW)型の透過率制御
型受光素子を示す。この素子は光変調器と同一の構造で
あるが、バイアス条件を変えることにより、受光素子と
して作動させることができる。
【0026】図9は前記素子を光変調器として用いる場
合の動作を説明するものである。同図(a) は波長1.55μ
mの光に対する透過率強度の電圧依存性を示す。印加電
圧が1.2 Vの時と3.4 Vの時との透過率には20dBの
差があるので、同図(b) に示すように印加電圧を1.2 V
と3.4 Vとで切替えることにより、信号のオン・オフ制
御ができる。
【0027】図10は前記素子を透過率制御型受光素子
として用いる場合の動作を説明するものである。同図
(a) は幾つかの印加電圧における光吸収電流の波長依存
性を示す。受光素子として用いる場合は光変調器として
用いる場合とは逆電圧のバイアスをかける。波長1.55μ
mでは−4V以上の電圧では光電流が流れないが、−8
Vでは充分検知できる光電流が流れる。従って、同図
(b) に示すように信号光を受信する時は−8Vの電圧を
印加すれば受光素子として作動し、送信する時は0Vの
電圧を印加すれば透明な部品となる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、受
光素子を光ファイバ伝送路の途中もしくは光ファイバ伝
送路と発光素子との間に挿入するのみで構成できるた
め、光分岐素子や光分岐合流素子が不要となり、その
分、部品点数が少なくなり、しかも光結合部分が少なく
なり、従って、小型化や低コスト化が実現でき、特に廉
価・小型が重要な光加入者系において有用であり、その
経済化につながるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光通信装置の一実施例を示す構成図
【図2】光通信システムの概要を示す図
【図3】従来の光通信装置の一例を示す構成図
【図4】透過型受光素子を使用した送受信光モジュール
の構成図
【図5】受光素子の具体的な構成を示す図
【図6】図1(b) もしくは図4の装置に透過率制御型受
光素子を用いた場合の信号フレームと受光素子の制御と
の関係の一例を示す図
【図7】図1(b) もしくは図4の装置に透過型受光素子
又は透過率制御型受光素子を用いた場合の信号フレーム
と受光素子の制御との関係の他の例を示す図
【図8】透過率制御型受光素子の具体的な構成を示す図
【図9】図8の素子を光変調器として用いる場合の動作
の説明図
【図10】図8の素子を透過率制御型受光素子として用
いる場合の動作の説明図
【符号の説明】
1,3…光ファイバ伝送路、11…透過型受光素子、1
2…受光素子制御・受信信号処理回路、13…半導体レ
ーザモジュール。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号光を受光する受光素子を有し、光フ
    ァイバ伝送路の途中から信号光の一部を取出して通信を
    行う光通信装置において、 受光素子として透過型受光素子を用いるとともに、 該透過型受光素子を光ファイバ伝送路の途中に挿入した
    ことを特徴とする光通信装置。
  2. 【請求項2】 信号光を発生する発光素子及び信号光を
    受光する受光素子を有し、一心の光ファイバ伝送路によ
    り双方向通信を行う光通信装置において、 受光素子として透過型受光素子を用いるとともに、 該透過型受光素子を光ファイバ伝送路と発光素子との間
    に挿入したことを特徴とする光通信装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11503279A (ja) * 1995-03-31 1999-03-23 ザ ウィタカー コーポレーション インライン双方向光リンク
JP2003518616A (ja) * 1999-12-24 2003-06-10 エフ.ホフマン−ラ ロシュ アーゲー 光ビームの空間平均強度を測定する方法および装置、ならびに光源を調整するための方法および装置
JP2021089283A (ja) * 2019-12-04 2021-06-10 ロッキード マーティン コーポレイションLockheed Martin Corporation 区分的光学遮断

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