JPH07146451A - アイソレータを有する光通信装置とそれを用いたシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光通信システムに用いられ、最低の信号減衰
で動作するような理想的なディプレクサを提供すること
である。 【構成】 本発明の光通信システムは、光通信路を規定
する第１点１１，１５と第２点１３、１７と間に通信を
提供する光通信装置において、第１点と第２点との間に
配置されるアイソレータ２５，２７，２９と、前記第１
点に配置された第１光ファイバ４５と、前記第２点に配
置された受信手段４７と、前記受信手段４７と同一側
で、前記第１光ファイバ４５と受信手段４７とが規定す
る光通信軸と外れた場所に配置される光源５５とからな
り前記光源から放射された所定極性の光は、前記アイソ
レータ２５，２７，２９を経由して、前記第１光ファイ
バ４５に入るが、前記所定極性に直交する極性を有する
光は、前記アイソレータで減衰されることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムに関
し、特に、光ディプレクサに関する。

【０００２】

【従来技術の説明】一般的な単一光ファイバ通信システ
ムの例を図１に示す。図１に示すシステムの動作は、送
信器１５は受信機１７と通信しながら、送信器１３は、
信号を受信機１１に送る。チャネル２３（光ファイバ）
を介して、同時の双方向通信は、２個のディプレクサ１
９、２１を用いることによって達成される。現在使用さ
れているディプレクサは、１×２の光ファイバカプラを
用いる。図１に示されたシステムにおいては、同時の双
方向通信が可能であるが、理想的な対称な１×２カプラ
は、３ｄＢの損失がある。したがって、送信器１３によ
り送信される信号は、受信機１１で受信されたときに
は、最低でも６ｄＢ（送信損失と実際の損失との和）有
る。送信器１５から受信機１７への送信は、最低でも６
ｄＢの結合損失がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、光通信システムに用いられ、最低の信号減衰で
動作するような理想的なディプレクサを提供することで
ある。例えば、このような装置（光学アイソレータ）と
しては、米国特許第４，５４８，４７８号に開示された
ものがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の方向性アイソレ
ータには、第１点からこのアイソレータの反対側にある
第２点に、極性が独立した通信を提供するアイソレータ
であり、それにより、第２点から第１点への逆方向の通
信を減衰させる。

【０００５】第１光ファイバが、第１点に配置され、第
２光ファイバが、第２点に配置され、第３光ファイバ
が、第２光ファイバと同一側に配置され、それにより、
第３光ファイバから放射した所定の極性の光は、アイソ
レータを経由して、第１光ファイバに入射する。

【０００６】

【実施例】図２は、従来のアイソレータ２４を表す。フ
ァラデー回転子２５は、イットリウム鉄ガーネット（yt
trium iron garnet ＹＩＧ）の単一結晶製である。複
屈折結晶製のウェッジ２７、２９は、一対として形成さ
れ、ＴｉＯ₂製である。ファラデー回転子２５の長さ
は、光通信システムにおける所望の波長に対する線形曲
線の４５゜の一方向回転を提供するように選択される。
ファラデー回転子２５の端面３１と端面３３は、複屈折
結晶ウェッジ２７、２９の対応する表面と同様に反射防
止コートで被覆されている。傾斜面３５、３７も、同様
に反射防止コートで被覆されている。磁石４１、４３
は、サマリウムコバルト製で、ファラデー回転子２５を
飽和させるのに十分な磁界強度を有する。

【０００７】複屈折結晶ウェッジ２７、２９は、それら
の軸が互いに４５゜傾斜するように方向付けられる。前
進方向（すなわち、図２の右側方向）に向いて４５゜の
極性回転は、常光線と異常光線が、その両複屈折結晶ウ
ェッジ２７、２９で、それらの特性を保持するような方
向である。

【０００８】逆方向において、ファラデー回転子２５の
一方向性の極性回転のために、異常光線と常光線は、フ
ァラデー回転子２５から複屈折結晶ウェッジ２７に入る
ときに、その特性を変換する。すなわち、異常光線は、
常光線となり、また、常光線は、異常光線となる。

【０００９】かくして、図３において、光ファイバ４５
から出た光は、レンズ４９を通過して、平行パスによ
り、レンズ５１を介して光ファイバ４７に入る。この光
ファイバ４７は、ディテクタでもよい。しかし、図３に
おいて、光ファイバ４７から出た光は、レンズ５１を通
過して、複屈折結晶ウェッジ２９、ファラデー回転子２
５、複屈折結晶ウェッジ２７、レンズ４９、点Ａ、Ｂに
集光して、光ファイバ４７内には入らない。図２、図３
に示した装置は、光ファイバ４５からの光を光ファイバ
４７に伝送するが、光ファイバ４７から出た光を光ファ
イバ４５には伝送しない。

【００１０】以上述べた図２、図３に示した素子の動作
は、前掲の米国特許４，５４８，４７８号に開示されて
いる。

【００１１】後述するように、図２、図３の素子は、デ
ュプレクサとして用いることができ、これにより、光通
信システムが形成される。

【００１２】次に、図４において、光源５５、すなわ
ち、他の光源が、図３の素子の右側に配置される。光源
５５は、光ファイバ４７に対し、角度μだけずれてい
る。図４は、光源５５から放射された適当な極性の光
は、レンズ５１、複屈折結晶ウェッジ２９、ファラデー
回転子２５、複屈折結晶ウェッジ２７、レンズ４９、を
通過して、光ファイバ４５（すなわち、検知器）の上に
集光する。光源５５から放射された光が、適当な極性を
有すると仮定すると、ファラデー回転子２５、複屈折結
晶ウェッジ２７、２９（通常、アイソレータとして用い
られる）の組み合わせを介した通信は、通常、逆方向通
信となる。則ち、図２に示すように、光ファイバ４５か
らでた光は、光ファイバ４７に到着する。しかし、その
逆に、図３に示すように、光ファイバ４７からでた光
は、光ファイバ４５には到着しない。しかし、図４に示
すように、光ファイバ５５からでた光は、光ファイバ４
５に到着する。

【００１３】さらに、光ファイバ５３（光ファイバ４７
の位置から角度θだけ変位している）は、ファラデー回
転子２５、複屈折結晶ウェッジ２７、２９の組み合わせ
を介した異なる極性の光を、光ファイバ４５に送信する
（ここで、角度μとθは、ほぼ等しいものとする）。

【００１４】図１に示した双方向通信システムは、図４
に示したようなディプレクサを２個用いて形成できる。

【００１５】例えば、図１と図４において、図４のファ
ラデー回転子２５、複屈折結晶ウェッジ２７、複屈折結
晶ウェッジ２９、レンズ４９、レンズ５１は、図１のデ
ィプレクサ２１に対応する。光ファイバ４５は、チャネ
ル２３に対応し、光ファイバ４７は、受信機１７に接続
され、光ファイバー５５は、送信器１３に接続される。

【００１６】同様に、図１のディプレクサ１９は、図４
の他のディプレクサを表す。前述したように、光ファイ
バ４５は、チャネル２３に対応し、送信器１５は、光源
５５のような光通信軸から外れた光ファイバに結合さ
れ、適当な極性の少なくとも光の一部を生成する。一
方、受信機１１は、光ファイバ４７のような通信軸上の
光ファイバに接続される（光源と検知器とは、適当な光
ファイバ端部で置き換えることができる）。

【００１７】図４に示した素子は、光ファイバ４７が受
信機となるが、光ファイバ５５は送信器として機能する
ので、双方向通信システムが可能となり、受信機１７
（図１）からの信号反射は、チャネル２３（光ファイバ
４７から光ファイバ４５（図４））に戻らない。同様
に、受信機１１（図１）からの反射も戻らない。ある種
の応用においては、光ファイバ５３を光源５５に対する
スペア（予備）の光源として追加して、海底ケーブルの
ような高信頼性の応用に対応してもよい。

【００１８】前述の説明においては、用いられる波長
は、全ての光源に対し、同一か、ほぼ同一としている。
しかし、これらの波長が大きく異なる場合には、プリズ
ム内の屈折率の変動を補償するために、光ファイバ５
３、光源５５の位置をかえるのがよい。ファラデー回転
は、４５゜なので、入力極性を回転させる必要がある。
また、平均的な波長を用いることができるように、設計
を変更してもよい。受信機の反射に関する絶縁特性は、
最初の意図とは異なる波長で減衰する。その理由は、フ
ァラデー回転子が変更するからである。このファラデー
回転子を変更することにより、他の波長に対する光源内
への戻りに対する抑圧が減少する。

【００１９】本発明の他の実施例を図５に示す。同図の
構成は、伝送損失が大きくなるような長距離の光ファイ
バの動作をサポートするようなエルビウムをドープした
光ファイバ増幅のようなゲインの増強を用いている。図
５において、ディプレクサ１９、ディプレクサ２１は、
図４に示したものと同様である。各ディプレクサは、同
軸受信機１１、１７と、光伝送軸のずれた送信器１５、
１３とを有する。さらに、各ディプレクサ１９、２１
は、ポンプ手段１０７、１０１を有する。例えば、送信
器１５は、１．５μｍの周波数で送信し、ポンプ手段１
０７、１０１は、１．４８μｍの周波数を発信するレー
ザである。さらに、エルビウムドープ光ファイバ１０
５、エルビウムドープ光ファイバ１０３を、チャネル２
３の一部として有する。このエルビウムドープ光ファイ
バ１０５は、ポンプレーザ１０７によりポンプされる。
同様に、エルビウムドープ光ファイバ１０３は、ポンプ
レーザ１０１によりポンプされる。ポンプレーザ１０
７、ポンプレーザ１０１の出力は、アイソレータの出力
に接続され、チャネル２３からの光は、受信機１１に向
けられる。他端の受信機１７には、ポンプレーザ１０７
からの比較的小さなポンプパワーしか到着しない。その
理由は、このポンプパワーは、エルビウムドープ光ファ
イバ１０５、チャネル２３、エルビウムドープ光ファイ
バ１０３により減衰されるからである。しかし、送信器
１３からの信号は、２個のエルビウムドープした光ファ
イバにより増幅され、ポンプリーク（pump leakage）に
比較して、その信号は大きい。同様に、逆の通信方向に
おいてもポンプリークに比較して大きな信号を有する。

【００２０】必要ならば、光結合の全体のスパン（エル
ビウムドープ光ファイバ１０５、チャネル２３、エルビ
ウムドープ光ファイバ１０３）は、単一のドープした光
ファイバと、あるいは、非ドープの光ファイバ部分の組
み合わせのいずれでも良い。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、軸
から外れた場所に光源、または、受信機５３、５５を設
けることにより、双方向通信システムが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光通信システムを表すブロック図。

【図２】従来の光通信システムの一実施例を表すブロッ
ク図。

【図３】従来の光通信システムの一実施例を表すブロッ
ク図。

【図４】本発明の一実施例を表すブロック図。

【図５】本発明の一実施例を表すブロック図。

【符号の説明】

１１・１７ 受信機 １３・１５ 送信器 １９・２１ ディプレクサ ２３ チャネル ２４ アイソレータ ２５ ファラデー回転子 ２７・２９ 複屈折結晶ウェッジ ３１・３３ 端面 ３５・３７ 傾斜面 ４１・４３ 磁石 ４５・４７・５３ 光ファイバ ４９・５１ レンズ ５５ 光源 １０１・１０７ ポンプレーザ １０３・１０５ エルビウムドープ光ファイバ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光通信路を規定する第１点（１１，１
   ５）と第２点（１３、１７）と間に通信を提供する光通
   信装置において、 前記第１点と第２点との間に配置されるアイソレータ
   （２５，２７，２９）と、 前記第１点に配置された第１光ファイバ（４５）と、 前記第２点に配置された受信手段（４７）と、 前記受信手段（４７）と同一側で、前記第１光ファイバ
   （４５）と受信手段（４７）とが規定する光通信軸と外
   れた場所に配置される光源（５５）とからなり前記光源
   から放射された所定極性の光は、前記アイソレータ（２
   ５，２７，２９）を経由して、前記第１光ファイバ（４
   ５）に入るが、前記所定極性に直交する極性を有する光
   は、前記アイソレータで減衰されることを特徴とする光
   通信装置。
2. 【請求項２】 前記受信手段（４７）と同一側で、前記
   光通信軸から外れた場所に配置される第２の光源（５
   ３）を有し前記第２光源（５３）から放射された光は、
   前記アイソレータを経由して、前記第１光ファイバ（４
   ５）に入射することを特徴とする請求項１の装置。
3. 【請求項３】 前記第１光ファイバ（４５）は、エルビ
   ウムでドープされ、前記第２光源（５３）が、前記第１
   光ファイバ（４５）に対するポンプ手段として機能する
   ことを特徴とする請求項２の装置。
4. 【請求項４】 前記アイソレータ（２５・２７・２９）
   は、複屈折材料製の第１ウェッジ（２７）と第２ウェッ
   ジ（２９）と、その間に配置されるファラデー回転子
   （２５）とからなることを特徴とする請求項１の装置。
5. 【請求項５】 光通信路を規定する第１点（１１，１
   ５）と第２点（１３、１７）と間に通信を提供する光通
   信システムにおいて、 前記第１点と第２点との間に配置される複数のアイソレ
   ータ（１９，２１）と、 前記アイソレータ（１９，２１）間を接続し、少なくと
   も一部はエルビウムドープファイバ（１０３，１０
   ５））で形成さえたチャネル（２３）と、 前記第１点に配置された送信手段（１１）と、 前記第１点に配置された受信手段（１５）と、 前記第２点に配置された送信手段（１３）と、 前記第２点に配置された受信手段（１７）と、 前記台１点と第２点にそれぞれ配置されたポンプ手段
   （１０７，１０１）とからなり、 少なくともチャネル（２３）の一部とアイソレータ（２
   １）と同一点に配置された受信手段（１７）と送信手段
   （１３）とポンプ手段（１０１）とは、請求項１に記載
   の光通信装置であることを特徴とする光通信システム。