JPH11154915A - 光送受信装置 - Google Patents
光送受信装置Info
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- JPH11154915A JPH11154915A JP9320887A JP32088797A JPH11154915A JP H11154915 A JPH11154915 A JP H11154915A JP 9320887 A JP9320887 A JP 9320887A JP 32088797 A JP32088797 A JP 32088797A JP H11154915 A JPH11154915 A JP H11154915A
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- signal
- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 センタ局装置（電話局）から子局装置（ユー
ザ装置）への給電が困難な光ファイバネットワークにお
いて、子局装置を無電源で動作させる。 【解決手段】 子局装置では、センタ局装置から伝送さ
れた下り光信号を無バイアス状態の半導体ダイオードで
受光し、半導体ダイオードの出力端を高インピーダンス
の電気−音響変換器に接続する。また、音響−電気変換
器と光変調器を電気的に接続し、センタ局装置から伝送
された無変調光を光変調器で変調して折り返す。
ザ装置）への給電が困難な光ファイバネットワークにお
いて、子局装置を無電源で動作させる。 【解決手段】 子局装置では、センタ局装置から伝送さ
れた下り光信号を無バイアス状態の半導体ダイオードで
受光し、半導体ダイオードの出力端を高インピーダンス
の電気−音響変換器に接続する。また、音響−電気変換
器と光変調器を電気的に接続し、センタ局装置から伝送
された無変調光を光変調器で変調して折り返す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、センタ局装置（電
話局）と子局装置（ユーザ装置）とを結ぶ通信網を光フ
ァイバケーブルを介して実現するための光送受信装置に
関する。
話局）と子局装置（ユーザ装置）とを結ぶ通信網を光フ
ァイバケーブルを介して実現するための光送受信装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバを用いた光アクセス方式は、
光ファイバのもつ低損失性、広帯域性により、従来のメ
タリックケーブルによるアクセス方式に比べて、ユーザ
当たりの容量の大幅な増大が可能になっている。特に、
ユーザ装置までのケーブルをすべて光化した場合には、
原理的にはＴ（テラ）bit/s クラスまでの広帯域サービ
スの提供が可能となり、通信や放送までを融合する各種
マルチメディアサービスが提供できるようになる。この
ような通信の多様性、高速性の要求に応えるために通信
網の光化が推進され、それに対応する光送受信装置が開
発されている。
光ファイバのもつ低損失性、広帯域性により、従来のメ
タリックケーブルによるアクセス方式に比べて、ユーザ
当たりの容量の大幅な増大が可能になっている。特に、
ユーザ装置までのケーブルをすべて光化した場合には、
原理的にはＴ（テラ）bit/s クラスまでの広帯域サービ
スの提供が可能となり、通信や放送までを融合する各種
マルチメディアサービスが提供できるようになる。この
ような通信の多様性、高速性の要求に応えるために通信
網の光化が推進され、それに対応する光送受信装置が開
発されている。
【０００３】図１８は、従来の光送受信装置の構成例を
示す。ここでは、ＰＤＳ（PassiveDouble Star)伝送シ
ステムの例を示す。図において、センタ局装置５０と複
数の子局装置（ＯＮＵ（Optical NetworkUnit）光加入
者終端装置）６０は、光スターカプラ７１を介して光フ
ァイバ７２で接続される。また、光ファイバ７２とセン
タ局装置５０および子局装置６０は、それぞれ光コネク
タ７３を介して接続される。
示す。ここでは、ＰＤＳ（PassiveDouble Star)伝送シ
ステムの例を示す。図において、センタ局装置５０と複
数の子局装置（ＯＮＵ（Optical NetworkUnit）光加入
者終端装置）６０は、光スターカプラ７１を介して光フ
ァイバ７２で接続される。また、光ファイバ７２とセン
タ局装置５０および子局装置６０は、それぞれ光コネク
タ７３を介して接続される。
【０００４】センタ局装置５０は、子局装置６０に向け
て下り光信号を送出する信号光源５１、子局装置６０か
らの上り光信号を検出する光検出器５２、これらを制御
する制御部５３、交換機５４、および光コネクタ７３と
信号光源５１および光検出器５２を接続する光カプラ５
５から構成される。
て下り光信号を送出する信号光源５１、子局装置６０か
らの上り光信号を検出する光検出器５２、これらを制御
する制御部５３、交換機５４、および光コネクタ７３と
信号光源５１および光検出器５２を接続する光カプラ５
５から構成される。
【０００５】子局装置６０は、センタ局装置５０へ向け
て上り光信号を送出する信号光源６１、センタ局装置５
０からの下り光信号を検出する光検出器６２、これらを
制御する制御部６３、信号光源６１，光検出器６２およ
び制御部６３を駆動する電源部６４、バッテリ６５、電
話機６６等を接続するためのＴ点インタフェース６７、
ＡＣ電源へ接続するためのコンセント６８、光コネクタ
７３と信号光源６１および光検出器６２を接続する光カ
プラ６９から構成される。
て上り光信号を送出する信号光源６１、センタ局装置５
０からの下り光信号を検出する光検出器６２、これらを
制御する制御部６３、信号光源６１，光検出器６２およ
び制御部６３を駆動する電源部６４、バッテリ６５、電
話機６６等を接続するためのＴ点インタフェース６７、
ＡＣ電源へ接続するためのコンセント６８、光コネクタ
７３と信号光源６１および光検出器６２を接続する光カ
プラ６９から構成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のメタ
リックケーブルを用いた通信網では、センタ局装置（電
話局）から子局装置（ユーザ装置）への給電が可能であ
るが、光ファイバでは給電が困難である。そのため、子
局装置６０は、ＡＣ電源からの給電が必要になってい
る。また、停電等の非常時にはバッテリ６５から給電さ
れるようになっている。
リックケーブルを用いた通信網では、センタ局装置（電
話局）から子局装置（ユーザ装置）への給電が可能であ
るが、光ファイバでは給電が困難である。そのため、子
局装置６０は、ＡＣ電源からの給電が必要になってい
る。また、停電等の非常時にはバッテリ６５から給電さ
れるようになっている。
【０００７】しかし、バッテリ６５によるバックアップ
は、現状では３〜４時間程度が限度であり、非常時にお
けるライフラインとしての機能を十分に果たしうる状況
にはなっていない。
は、現状では３〜４時間程度が限度であり、非常時にお
けるライフラインとしての機能を十分に果たしうる状況
にはなっていない。
【０００８】本発明は、センタ局装置（電話局）から子
局装置（ユーザ装置）への給電が困難な光ファイバネッ
トワークにおいて、子局装置がＡＣ電源からの給電を必
要とせずに送受信を行うことができる光送受信装置を提
供することを目的とする。
局装置（ユーザ装置）への給電が困難な光ファイバネッ
トワークにおいて、子局装置がＡＣ電源からの給電を必
要とせずに送受信を行うことができる光送受信装置を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、センタ局装置
の信号光源から子局装置に下り光信号を送出し、子局装
置がその下り光信号を音声に変換する下り信号伝送手段
と、センタ局装置の光源から子局装置に無変調光を伝送
し、子局装置がその無変調光を音声によって変調して上
り光信号として折り返し、センタ局装置の光検出器がそ
の上り光信号を検出する上り信号伝送手段とを備える光
送受信装置において、子局装置を無電源で動作させるこ
とを特徴とする。
の信号光源から子局装置に下り光信号を送出し、子局装
置がその下り光信号を音声に変換する下り信号伝送手段
と、センタ局装置の光源から子局装置に無変調光を伝送
し、子局装置がその無変調光を音声によって変調して上
り光信号として折り返し、センタ局装置の光検出器がそ
の上り光信号を検出する上り信号伝送手段とを備える光
送受信装置において、子局装置を無電源で動作させるこ
とを特徴とする。
【００１０】子局装置における下り信号伝送手段は、セ
ンタ局装置から伝送された下り光信号を半導体ダイオー
ドで受光し、半導体ダイオードの出力端を電気−音響変
換器であるスピーカに接続する構成である。半導体ダイ
オードは無バイアス状態で動作させ、スピーカを高イン
ピーダンスになるように終端する。これにより、半導体
ダイオードの光−電気変換により、光強度の変化に比例
した電界強度変化をスピーカにより音圧変化、すなわち
音声に変換する。
ンタ局装置から伝送された下り光信号を半導体ダイオー
ドで受光し、半導体ダイオードの出力端を電気−音響変
換器であるスピーカに接続する構成である。半導体ダイ
オードは無バイアス状態で動作させ、スピーカを高イン
ピーダンスになるように終端する。これにより、半導体
ダイオードの光−電気変換により、光強度の変化に比例
した電界強度変化をスピーカにより音圧変化、すなわち
音声に変換する。
【００１１】子局装置における上り信号伝送手段は、音
響−電気変換器であるマイクロホンの出力端と光変調器
を電気的に接続し、センタ局装置から伝送された無変調
光を光変調器で変調して折り返す構成である。音声、す
なわち音圧変化は、マイクロホンを介して電界強度変化
に変換される。センタ局装置から伝送された無変調光
は、光変調器でマイクロホンから入力される電界強度変
化に比例した光強度変調を受け、これが上り光信号とし
てセンタ局装置に折り返される。
響−電気変換器であるマイクロホンの出力端と光変調器
を電気的に接続し、センタ局装置から伝送された無変調
光を光変調器で変調して折り返す構成である。音声、す
なわち音圧変化は、マイクロホンを介して電界強度変化
に変換される。センタ局装置から伝送された無変調光
は、光変調器でマイクロホンから入力される電界強度変
化に比例した光強度変調を受け、これが上り光信号とし
てセンタ局装置に折り返される。
【００１２】また、子局装置における上り信号伝送手段
は、音響−光強度直接変換器を用い、センタ局装置から
伝送された無変調光に対して、音声、すなわち音圧変化
に比例した光強度変化に直接変換して折り返すようにし
てもよい。
は、音響−光強度直接変換器を用い、センタ局装置から
伝送された無変調光に対して、音声、すなわち音圧変化
に比例した光強度変化に直接変換して折り返すようにし
てもよい。
【００１３】以上のように子局装置を構成することによ
り、子局装置に給電のための電源が不要となり、バッテ
リによるバックアップも不要となる。したがって、従来
のメタルケーブルによるセンタ局装置からの給電方式と
同様に、非常時におけるライフラインとしての機能を十
分に果たすことができる。
り、子局装置に給電のための電源が不要となり、バッテ
リによるバックアップも不要となる。したがって、従来
のメタルケーブルによるセンタ局装置からの給電方式と
同様に、非常時におけるライフラインとしての機能を十
分に果たすことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の光送受信装置の第１の実施形態を示す。
明の光送受信装置の第１の実施形態を示す。
【００１５】図において、センタ局装置１０は、子局装
置２０に向けて下り光信号を送出する信号光源１１、子
局装置２０に向けて無変調光を送出する光源１２、子局
装置２０からの上り光信号を検出する光検出器１３、信
号光源１１および光検出器１３を制御する制御部１４、
および交換機１５を有する。
置２０に向けて下り光信号を送出する信号光源１１、子
局装置２０に向けて無変調光を送出する光源１２、子局
装置２０からの上り光信号を検出する光検出器１３、信
号光源１１および光検出器１３を制御する制御部１４、
および交換機１５を有する。
【００１６】子局装置２０は、センタ局装置１０から伝
送された光信号を受光する半導体ダイオード２１、半導
体ダイオード２１と電気的に接続される電気−音響変換
器２２、センタ局装置１０から伝送された無変調光を変
調する光変調器２３、光変調器２３と電気的に接続され
る音響−電気変換器２４を有する。
送された光信号を受光する半導体ダイオード２１、半導
体ダイオード２１と電気的に接続される電気−音響変換
器２２、センタ局装置１０から伝送された無変調光を変
調する光変調器２３、光変調器２３と電気的に接続され
る音響−電気変換器２４を有する。
【００１７】センタ局装置１０と子局装置２０は、光フ
ァイバ７２および光コネクタ７３を介して信号光源１１
と半導体ダイオード２１を光学的に接続し、さらに半導
体ダイオード２１と電気−音響変換器２２を電気的に接
続して下り信号伝送手段を構成する。また、光ファイバ
７２および光コネクタ７３を介して光源１２と光変調器
２３と光検出器１３を光学的に接続し、光変調器２３と
音響−電気変換器２４を電気的に接続して上り信号伝送
手段を構成する。
ァイバ７２および光コネクタ７３を介して信号光源１１
と半導体ダイオード２１を光学的に接続し、さらに半導
体ダイオード２１と電気−音響変換器２２を電気的に接
続して下り信号伝送手段を構成する。また、光ファイバ
７２および光コネクタ７３を介して光源１２と光変調器
２３と光検出器１３を光学的に接続し、光変調器２３と
音響−電気変換器２４を電気的に接続して上り信号伝送
手段を構成する。
【００１８】（下り信号伝送）まず、センタ局装置１０
から子局装置２０に向かう下り信号伝送について説明す
る。
から子局装置２０に向かう下り信号伝送について説明す
る。
【００１９】信号光源１１は、例えば 1.3μｍ帯の半導
体レーザを用い、これを制御部１４からの電気信号によ
り直接変調する。変調された光信号は光ファイバ７２を
介して伝送され、半導体ダイオード２１の光−電気変換
により、光強度の変化に比例した電気信号に変換され
る。この電気信号の電界強度変化は、電気−音響変換器
２２で音圧変化、すなわち音声に変換される。
体レーザを用い、これを制御部１４からの電気信号によ
り直接変調する。変調された光信号は光ファイバ７２を
介して伝送され、半導体ダイオード２１の光−電気変換
により、光強度の変化に比例した電気信号に変換され
る。この電気信号の電界強度変化は、電気−音響変換器
２２で音圧変化、すなわち音声に変換される。
【００２０】ここで、本発明の特徴は、半導体ダイオー
ド２１を無バイアス状態で動作させ、半導体ダイオード
２１および電気−音響変換器２２を無電源で動作させる
ところにある。
ド２１を無バイアス状態で動作させ、半導体ダイオード
２１および電気−音響変換器２２を無電源で動作させる
ところにある。
【００２１】図２は、ダイオードの電圧−電流特性と動
作モードの関係を示す。Ｖ＞０の状態を順バイアス、Ｖ
＜０の状態を逆バイアスと呼ぶが、通常の光検出器は逆
バイアス状態で使用し、動作モードはＰＩＮ−ＰＤモー
ドまたはＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）モー
ドとなる。これに対して、本発明の場合には、無バイア
ス状態、すなわち太陽電池モードで使用されることにな
る。
作モードの関係を示す。Ｖ＞０の状態を順バイアス、Ｖ
＜０の状態を逆バイアスと呼ぶが、通常の光検出器は逆
バイアス状態で使用し、動作モードはＰＩＮ−ＰＤモー
ドまたはＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）モー
ドとなる。これに対して、本発明の場合には、無バイア
ス状態、すなわち太陽電池モードで使用されることにな
る。
【００２２】図４は、半導体ダイオードの細部構成と、
インピーダンスＲL の外部回路を接続した回路構成およ
び等価回路を示す。半導体ダイオードは、ｎ型ＩnＰ 基
板３１にｉ型ＩnＧaＡs 層３２、ｐ型ＩnＰ 層３３を積
層し、その両面にｐ型電極３４およびｎ型電極３５を形
成したものである。この半導体ダイオードに光（ｈν）
を入射すると、外部回路に流れる電流ＩL は、 ＩL ＝Ｉph−Ｉ0｛exp(ｑＶ／ｋＴ)−１｝ …(1) となり、出力電圧Ｖは、 Ｖ＝ＲLＩL ＝ＲL〔Ｉph−Ｉ0｛exp(ｑＶ／ｋＴ)−１｝〕 …(2) となる。ここで、Ｉphは入射光によってダイオードに生
じる受光電流、Ｉ0 は飽和電流、ｑは電荷素量、ｋはボ
ルツマン定数、Ｔは温度である。
インピーダンスＲL の外部回路を接続した回路構成およ
び等価回路を示す。半導体ダイオードは、ｎ型ＩnＰ 基
板３１にｉ型ＩnＧaＡs 層３２、ｐ型ＩnＰ 層３３を積
層し、その両面にｐ型電極３４およびｎ型電極３５を形
成したものである。この半導体ダイオードに光（ｈν）
を入射すると、外部回路に流れる電流ＩL は、 ＩL ＝Ｉph−Ｉ0｛exp(ｑＶ／ｋＴ)−１｝ …(1) となり、出力電圧Ｖは、 Ｖ＝ＲLＩL ＝ＲL〔Ｉph−Ｉ0｛exp(ｑＶ／ｋＴ)−１｝〕 …(2) となる。ここで、Ｉphは入射光によってダイオードに生
じる受光電流、Ｉ0 は飽和電流、ｑは電荷素量、ｋはボ
ルツマン定数、Ｔは温度である。
【００２３】図３は、(2) 式で表されるダイオードの出
力電圧と光入力強度の関係を示す。光入力強度があまり
大きくないときには出力電圧Ｖと光入力強度は比例する
が、光入力強度が大きくなると出力電圧Ｖは飽和するこ
とがわかる。また、同じ光入力強度の場合には、外部回
路のインピーダンスＲL を大きくすると出力電圧Ｖが大
きくなることがわかる。さらに、インピーダンスＲL に
より、線形性がみられる光入力強度範囲が変化すること
がわかる。
力電圧と光入力強度の関係を示す。光入力強度があまり
大きくないときには出力電圧Ｖと光入力強度は比例する
が、光入力強度が大きくなると出力電圧Ｖは飽和するこ
とがわかる。また、同じ光入力強度の場合には、外部回
路のインピーダンスＲL を大きくすると出力電圧Ｖが大
きくなることがわかる。さらに、インピーダンスＲL に
より、線形性がみられる光入力強度範囲が変化すること
がわかる。
【００２４】次に、電気−音響変換器２２として、代表
的な圧電材料であるロッシェル塩を使ったクリスタルイ
ヤホンを用いる場合について説明する。図５は、クリス
タルイヤホンのインピーダンスの周波数特性の測定例を
示す。インピーダンスＺは、周波数ｆに対して１／ｆの
依存性をもつことがわかる。ここで、クリスタルイヤホ
ンの抵抗成分Ｒ、容量成分Ｃを解析すると、それぞれＲ
＝312 Ω、Ｃ＝0.036 μＦであることがわかり、電気イ
ンピーダンスＺはほとんど容量性であることがわかる。
的な圧電材料であるロッシェル塩を使ったクリスタルイ
ヤホンを用いる場合について説明する。図５は、クリス
タルイヤホンのインピーダンスの周波数特性の測定例を
示す。インピーダンスＺは、周波数ｆに対して１／ｆの
依存性をもつことがわかる。ここで、クリスタルイヤホ
ンの抵抗成分Ｒ、容量成分Ｃを解析すると、それぞれＲ
＝312 Ω、Ｃ＝0.036 μＦであることがわかり、電気イ
ンピーダンスＺはほとんど容量性であることがわかる。
【００２５】このクリスタルイヤホンと、ｉ層がＩnＧa
Ａs からなる半導体ダイオードとを直結させ、半導体ダ
イオードを無バイアスで動作させた場合のクリスタルイ
ヤホンの出力電圧を図６に示す。横軸は半導体ダイオー
ドの受光電力であり、入力光の変調周波数をパラメータ
として示す。同じ光入力強度の場合には、変調周波数が
低い方が出力電圧が高くなることがわかる。これは、図
３，５に示すように、変調周波数が低い方がクリスタル
イヤホンのインピーダンスが高くなるためである。な
お、図３に示すように傾きが１、すなわち線形性の領域
が現れた後に、光入力強度が大きくなると出力電圧が飽
和する現象が見える。また、図６では、光入力強度が小
さい領域でも出力電圧が飽和する傾向が見えるが、これ
は半導体ダイオードが発生する熱雑音のためと考えられ
る。
Ａs からなる半導体ダイオードとを直結させ、半導体ダ
イオードを無バイアスで動作させた場合のクリスタルイ
ヤホンの出力電圧を図６に示す。横軸は半導体ダイオー
ドの受光電力であり、入力光の変調周波数をパラメータ
として示す。同じ光入力強度の場合には、変調周波数が
低い方が出力電圧が高くなることがわかる。これは、図
３，５に示すように、変調周波数が低い方がクリスタル
イヤホンのインピーダンスが高くなるためである。な
お、図３に示すように傾きが１、すなわち線形性の領域
が現れた後に、光入力強度が大きくなると出力電圧が飽
和する現象が見える。また、図６では、光入力強度が小
さい領域でも出力電圧が飽和する傾向が見えるが、これ
は半導体ダイオードが発生する熱雑音のためと考えられ
る。
【００２６】以上のことから、音声帯域（通常3.4 ｋHz
程度まで）付近において、光入力強度が−30ｄＢｍ（１
μＷ）という極めて弱い光強度でも、10〜100 ｍＶの出
力電圧が得られることがわかる。クリスタルイヤホンの
場合には、入力３Ｖにおいて出力音圧は 100ｄＢ程度で
あるので、上記の出力電圧では50〜70ｄＢの音圧が得ら
れることがわかる。これは、通常の会話レベルの音圧に
相当し、受信器としては十分である。
程度まで）付近において、光入力強度が−30ｄＢｍ（１
μＷ）という極めて弱い光強度でも、10〜100 ｍＶの出
力電圧が得られることがわかる。クリスタルイヤホンの
場合には、入力３Ｖにおいて出力音圧は 100ｄＢ程度で
あるので、上記の出力電圧では50〜70ｄＢの音圧が得ら
れることがわかる。これは、通常の会話レベルの音圧に
相当し、受信器としては十分である。
【００２７】以上示したように、子局装置２０において
半導体ダイオード２１と電気−音響変換器２２とを直結
する構成により、子局装置２０に電源を要することな
く、センタ局装置１０から子局装置２０に向かう下り信
号伝送を行うことができる。
半導体ダイオード２１と電気−音響変換器２２とを直結
する構成により、子局装置２０に電源を要することな
く、センタ局装置１０から子局装置２０に向かう下り信
号伝送を行うことができる。
【００２８】ここで、クリスタルイヤホン以外の電気−
音響変換器２２について説明する。電気−音響変換器２
２の１つであるスピーカの代表的なものとして、電磁型
変換方式を用いた動電型スピーカ、静電型変換方式を用
いたコンデンサ型スピーカ、圧電型スピーカなどが知ら
れている。動電型スピーカは、コイルに流れる電流と磁
界の相互作用（電磁誘導作用）による電磁力で振動板を
駆動して振動させるものであり、電流駆動で低インピー
ダンスである。コンデンサ型スピーカは、対向する電極
間の電荷と静電吸引力の比例関係を利用したスピーカで
あり、直流バイアス電圧に信号電圧を重畳して変調す
る。圧電型スピーカは、圧電材料の両面に取り付けた電
極に電圧をかけた際の材料の歪（伸縮）を利用するもの
であり、内部インピーダンスが高いのが特徴である。な
お、圧電材料としては、上記のロッシェル塩の他に、チ
タン酸バリウム（ＢaＴiＯ3)、水晶、ポリフッ化ビニリ
デン（ＰＶＦ2)等が知られている。
音響変換器２２について説明する。電気−音響変換器２
２の１つであるスピーカの代表的なものとして、電磁型
変換方式を用いた動電型スピーカ、静電型変換方式を用
いたコンデンサ型スピーカ、圧電型スピーカなどが知ら
れている。動電型スピーカは、コイルに流れる電流と磁
界の相互作用（電磁誘導作用）による電磁力で振動板を
駆動して振動させるものであり、電流駆動で低インピー
ダンスである。コンデンサ型スピーカは、対向する電極
間の電荷と静電吸引力の比例関係を利用したスピーカで
あり、直流バイアス電圧に信号電圧を重畳して変調す
る。圧電型スピーカは、圧電材料の両面に取り付けた電
極に電圧をかけた際の材料の歪（伸縮）を利用するもの
であり、内部インピーダンスが高いのが特徴である。な
お、圧電材料としては、上記のロッシェル塩の他に、チ
タン酸バリウム（ＢaＴiＯ3)、水晶、ポリフッ化ビニリ
デン（ＰＶＦ2)等が知られている。
【００２９】さて、電気−音響変換器２２としては、図
３に示したように、電気インピーダンスの大きなものを
用いる方が大きな出力電圧が得られ、大きな音圧が得ら
れる。したがって、本発明の子局装置２０で使用するス
ピーカとしては、電圧駆動で電気インピーダンスの大き
なものがふさわしい。また、子局装置２０は無電源動作
を必要とするので、直流バイアス電圧を必要とするコン
デンサ型スピーカは除外される。なお、動電型スピーカ
と圧電型スピーカとでは、後者の方が電気インピーダン
スが大きく、大きな音圧を得やすいことが予想される。
ただし、実際にどのくらいの音圧が得られるかは、イン
ピーダンスだけでなく電気−音響変換効率も関与するの
で、圧電型スピーカに限定されるものではない。また、
子局装置２０で使用する電気−音響変換器２２は、ヘッ
ドホンやイヤホンのような形態であってもよい。
３に示したように、電気インピーダンスの大きなものを
用いる方が大きな出力電圧が得られ、大きな音圧が得ら
れる。したがって、本発明の子局装置２０で使用するス
ピーカとしては、電圧駆動で電気インピーダンスの大き
なものがふさわしい。また、子局装置２０は無電源動作
を必要とするので、直流バイアス電圧を必要とするコン
デンサ型スピーカは除外される。なお、動電型スピーカ
と圧電型スピーカとでは、後者の方が電気インピーダン
スが大きく、大きな音圧を得やすいことが予想される。
ただし、実際にどのくらいの音圧が得られるかは、イン
ピーダンスだけでなく電気−音響変換効率も関与するの
で、圧電型スピーカに限定されるものではない。また、
子局装置２０で使用する電気−音響変換器２２は、ヘッ
ドホンやイヤホンのような形態であってもよい。
【００３０】（上り信号伝送）次に、子局装置２０から
センタ局装置１０に向かう上り信号伝送について説明す
る。
センタ局装置１０に向かう上り信号伝送について説明す
る。
【００３１】伝送する音声、すなわち音圧の変化は、音
響−電気変換器２４により電気信号の電界強度変化に変
換される。一方、センタ局装置１０の光源１２から無変
調光を送出し、子局装置２０の光変調器２３に入力す
る。光変調器２３では、音響−電気変換器２４から出力
される電気信号によって無変調光を光強度変調し、上り
光信号としてセンタ局装置１０に送出する。伝送された
上り光信号は、センタ局装置１０の光検出器１３で電気
信号に変換され、制御部１４で処理される。
響−電気変換器２４により電気信号の電界強度変化に変
換される。一方、センタ局装置１０の光源１２から無変
調光を送出し、子局装置２０の光変調器２３に入力す
る。光変調器２３では、音響−電気変換器２４から出力
される電気信号によって無変調光を光強度変調し、上り
光信号としてセンタ局装置１０に送出する。伝送された
上り光信号は、センタ局装置１０の光検出器１３で電気
信号に変換され、制御部１４で処理される。
【００３２】ここで、本発明の特徴は、光変調器２３に
バイアス電圧を印加せず、音響−電気変換器２４から出
力される電気信号の電界強度変化により、センタ局装置
１０から伝送された無変調光を直接変調するところにあ
る。
バイアス電圧を印加せず、音響−電気変換器２４から出
力される電気信号の電界強度変化により、センタ局装置
１０から伝送された無変調光を直接変調するところにあ
る。
【００３３】このような動作を可能とする光変調器２３
として、ニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ3)基板を用いたマ
ッハツェンダ干渉型光導波路素子における変調原理につ
いて説明する。なお、光変調器２３としては、このＬＮ
光変調器に限らず、例えばタンタル酸リチウム（ＬiＴa
Ｏ3)、チタン酸バリウム（ＢaＴiＯ3)、および有機材料
系の電場配向ポリマ等を用いることができる。
として、ニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ3)基板を用いたマ
ッハツェンダ干渉型光導波路素子における変調原理につ
いて説明する。なお、光変調器２３としては、このＬＮ
光変調器に限らず、例えばタンタル酸リチウム（ＬiＴa
Ｏ3)、チタン酸バリウム（ＢaＴiＯ3)、および有機材料
系の電場配向ポリマ等を用いることができる。
【００３４】図７は、光変調器の構成例を示す。図７
(a) に示す光変調器は、電気光学効果を有するＬiＮbＯ
3 基板３６上に、対向する２つのＹ分岐光導波路３７−
１，３７−２と、その間に平行に一対の光導波路３８−
１，３８−２を形成し、この光導波路３８−１，３８−
２上に光変調用の電極３９−１，３９−２を形成し、マ
ッハツェンダ型干渉計を構成している。この光変調器の
光導波路の径は数μｍ〜数十μｍ程度であり、その両端
にそれぞれ光ファイバ７２が光学的に結合される。な
お、図７(b) に示す光変調器の構成について後述する。
(a) に示す光変調器は、電気光学効果を有するＬiＮbＯ
3 基板３６上に、対向する２つのＹ分岐光導波路３７−
１，３７−２と、その間に平行に一対の光導波路３８−
１，３８−２を形成し、この光導波路３８−１，３８−
２上に光変調用の電極３９−１，３９−２を形成し、マ
ッハツェンダ型干渉計を構成している。この光変調器の
光導波路の径は数μｍ〜数十μｍ程度であり、その両端
にそれぞれ光ファイバ７２が光学的に結合される。な
お、図７(b) に示す光変調器の構成について後述する。
【００３５】このような光導波路の構成において、光フ
ァイバ７２から入射された光はＹ分岐光導波路３７−１
を介して光導波路３８−１，３８−２に分岐される。分
岐された一方または両方の光導波路に、光の伝搬方向に
垂直な電界を印加して導波光の位相を変化させることに
より、Ｙ分岐光導波路３７−２で合波される光の強度が
変化する。すなわち、図８に示すように、電極３９−
１，３９−２への印加電圧Ｖinに対して、光変調器の光
出力強度Ｐout が正弦波状に周期的に変化する。したが
って、無バイアス点、すなわちＶin＝０を中心に電界強
度の変化を与えると、それに比例して光強度変調を与え
ることができる。
ァイバ７２から入射された光はＹ分岐光導波路３７−１
を介して光導波路３８−１，３８−２に分岐される。分
岐された一方または両方の光導波路に、光の伝搬方向に
垂直な電界を印加して導波光の位相を変化させることに
より、Ｙ分岐光導波路３７−２で合波される光の強度が
変化する。すなわち、図８に示すように、電極３９−
１，３９−２への印加電圧Ｖinに対して、光変調器の光
出力強度Ｐout が正弦波状に周期的に変化する。したが
って、無バイアス点、すなわちＶin＝０を中心に電界強
度の変化を与えると、それに比例して光強度変調を与え
ることができる。
【００３６】光強度がちょうど半周するのに必要な電圧
を半波長電圧Ｖπと呼ぶが、本発明においては半波長電
圧が小さい方が、小さな電界変化で大きな光強度変化が
得られるので好ましい。また、正弦波の各点での位相を
図８に示すように定義すると、Ｖin＝０の点での位相が
（２ｎ＋１）π／２となる光変調器が、同じ電界変化で
大きな光強度変化が得られ、かつ線形性のよい応答が得
られるので好ましい。ただし、ｎは整数である。一般に
ＬＮ光変調器では、Ｖin＝０の点での位相が正確に設計
できないが、トリミングと言われる手法により製造時の
最終工程で調整でき、本発明の望ましい位相に合わせる
ことができる。
を半波長電圧Ｖπと呼ぶが、本発明においては半波長電
圧が小さい方が、小さな電界変化で大きな光強度変化が
得られるので好ましい。また、正弦波の各点での位相を
図８に示すように定義すると、Ｖin＝０の点での位相が
（２ｎ＋１）π／２となる光変調器が、同じ電界変化で
大きな光強度変化が得られ、かつ線形性のよい応答が得
られるので好ましい。ただし、ｎは整数である。一般に
ＬＮ光変調器では、Ｖin＝０の点での位相が正確に設計
できないが、トリミングと言われる手法により製造時の
最終工程で調整でき、本発明の望ましい位相に合わせる
ことができる。
【００３７】次に、音響−電気変換器２４であるマイク
ロホンについて説明する。一般的にマイクロホンの性能
指標として電圧感度が用いられている。これは、入力音
圧Ｐ（μbar＝0.1Ｎ／ｍ2)に対する開放出力電圧Ｅ
0(Ｖ）の比Ｅ0 ／Ｐで定義され、通常１ｋHz、１μbar
の音圧が加わったときの開放出力電圧を１Ｖを基準とし
たデシベル値で表される。よく用いられる動電型マイク
ロホンの場合には、インピーダンス 600Ωで、音圧感度
は−60ｄＢ程度である。本発明では、マイクロホンを高
インピーダンスとするのがよく、音圧感度は−54ｄＢ程
度となる。電話機の送話器部分では、通常の音声は70μ
bar 程度であるので、出力電圧は 140ｍＶ程度と見積も
られる。
ロホンについて説明する。一般的にマイクロホンの性能
指標として電圧感度が用いられている。これは、入力音
圧Ｐ（μbar＝0.1Ｎ／ｍ2)に対する開放出力電圧Ｅ
0(Ｖ）の比Ｅ0 ／Ｐで定義され、通常１ｋHz、１μbar
の音圧が加わったときの開放出力電圧を１Ｖを基準とし
たデシベル値で表される。よく用いられる動電型マイク
ロホンの場合には、インピーダンス 600Ωで、音圧感度
は−60ｄＢ程度である。本発明では、マイクロホンを高
インピーダンスとするのがよく、音圧感度は−54ｄＢ程
度となる。電話機の送話器部分では、通常の音声は70μ
bar 程度であるので、出力電圧は 140ｍＶ程度と見積も
られる。
【００３８】今回、実験で用いた動電型マイクロホンを
１ＭΩ終端のオシロスコープで出力電圧を観測した結
果、 200ｍＶp-p の出力が得られた。また、これと直結
させたＬＮ光変調器の半波長電圧Ｖπは 2.5Ｖで消光比
は25ｄＢであり、これより消光比約１ｄＢの光強度変調
が可能なことを確認した。
１ＭΩ終端のオシロスコープで出力電圧を観測した結
果、 200ｍＶp-p の出力が得られた。また、これと直結
させたＬＮ光変調器の半波長電圧Ｖπは 2.5Ｖで消光比
は25ｄＢであり、これより消光比約１ｄＢの光強度変調
が可能なことを確認した。
【００３９】以上示したように、子局装置２０において
光変調器２３と音響−電気変換器２４とを直結する構成
により、子局装置２０に電源を要することなく、子局装
置２０からセンタ局装置１０に向かう上り信号伝送を行
うことができる。
光変調器２３と音響−電気変換器２４とを直結する構成
により、子局装置２０に電源を要することなく、子局装
置２０からセンタ局装置１０に向かう上り信号伝送を行
うことができる。
【００４０】ここで、他の音響−電気変換器２４につい
て説明する。マイクロホンには、上記の動電型マイクロ
ホンの他に、コンデンサマイクロホン、圧電型マイクロ
ホンなどがある。
て説明する。マイクロホンには、上記の動電型マイクロ
ホンの他に、コンデンサマイクロホン、圧電型マイクロ
ホンなどがある。
【００４１】動電型マイクロホンは、磁界中に置かれた
導体が音声による振動板の振動に連動して運動すること
により生じる誘導起電力を利用して電圧を発生させるも
のである。公称インピーダンスは 600Ωが一般的であ
る。コンデンサマイクロホンは、振動板と背極間の静電
容量が振動板の振動によって変化することを利用する。
この静電容量の変化を電圧の変化に変えるのに通常は直
流電圧を必要とする。圧電型マイクロホンは、音圧によ
り圧電材料に加えられた歪（伸縮）により発生した電圧
を利用するものである。
導体が音声による振動板の振動に連動して運動すること
により生じる誘導起電力を利用して電圧を発生させるも
のである。公称インピーダンスは 600Ωが一般的であ
る。コンデンサマイクロホンは、振動板と背極間の静電
容量が振動板の振動によって変化することを利用する。
この静電容量の変化を電圧の変化に変えるのに通常は直
流電圧を必要とする。圧電型マイクロホンは、音圧によ
り圧電材料に加えられた歪（伸縮）により発生した電圧
を利用するものである。
【００４２】現在では動電型マイクロホンが主流であ
り、本実施形態でも動電型マイクロホンを用いて動作を
確認した。しかし、本発明の子局装置２０で使用する音
響−電気変換器２４としては動電型マイクロホンに限定
されるものでなく、圧電型マイクロホンや直流電圧を必
要としないエレクトリックコンデンサマイクロホンなど
も使用可能である。
り、本実施形態でも動電型マイクロホンを用いて動作を
確認した。しかし、本発明の子局装置２０で使用する音
響−電気変換器２４としては動電型マイクロホンに限定
されるものでなく、圧電型マイクロホンや直流電圧を必
要としないエレクトリックコンデンサマイクロホンなど
も使用可能である。
【００４３】次に、センタ局装置１０に備えられる光検
出器１３の構成について説明する。光変調器２３から出
力される光信号は、図８に示すように光強度変調される
が、その極小値Ｐout,min は光のない状態、すなわち０
ではなく、オフセットレベルをもっている。一方、光検
出器１３は、一般に光−電気変換素子であるフォトダイ
オードと電気増幅器で構成されるが、このオフセットレ
ベルが光信号の光変調強度幅より十分に大きくなると電
気増幅器でのＳ／Ｎ比が劣化する。
出器１３の構成について説明する。光変調器２３から出
力される光信号は、図８に示すように光強度変調される
が、その極小値Ｐout,min は光のない状態、すなわち０
ではなく、オフセットレベルをもっている。一方、光検
出器１３は、一般に光−電気変換素子であるフォトダイ
オードと電気増幅器で構成されるが、このオフセットレ
ベルが光信号の光変調強度幅より十分に大きくなると電
気増幅器でのＳ／Ｎ比が劣化する。
【００４４】これを回避するには、例えば図９に示すよ
うに電気増幅器を差動増幅器４１とし、オフセットレベ
ルをキャンセルアウトするための電圧を可変電圧電源４
２から供給し、Ｓ／Ｎ比を改善する方法がある。ここ
で、符号４３はフォトダイオード、符号４４は直流電圧
電源である。ただし、オフセットレベルが小さい場合に
は、通常の電気増幅器で増幅しても十分なＳ／Ｎ比を確
保できるので、差動増幅器を用いることに限定されるも
のではない。
うに電気増幅器を差動増幅器４１とし、オフセットレベ
ルをキャンセルアウトするための電圧を可変電圧電源４
２から供給し、Ｓ／Ｎ比を改善する方法がある。ここ
で、符号４３はフォトダイオード、符号４４は直流電圧
電源である。ただし、オフセットレベルが小さい場合に
は、通常の電気増幅器で増幅しても十分なＳ／Ｎ比を確
保できるので、差動増幅器を用いることに限定されるも
のではない。
【００４５】次に、センタ局装置１０に備えられる光源
１２の構成について説明する。一般に、上記のＬＮ光変
調器は、入射する光の偏波方向により図８に示す光出力
強度と印加電圧の関係が変化する。これは、ＬiＮbＯ3
の電気光学効果が結晶方位依存性を有しているためであ
る。通常用いられるｚ板と呼ばれるＬiＮbＯ3 基板は、
電気光学定数が最大の方向であるｚ軸に垂直に切られて
おり、ｚ軸方向に電界をかける構造となっている。した
がって、ｚ軸と平行な偏波面をもつ光に対しては、大き
な屈折率変化を与えることができ、半波長電圧Ｖπを小
さくすることができる。一方、ｚ軸と垂直な偏波面をも
つ光に対しては、半波長電圧Ｖπが大きくなってしま
う。なお、ｘ板と呼ばれる基板を用い、光導波路をｚ軸
方向にとることにより、半波長電圧Ｖπは高くなるもの
の偏波依存性を回避することは可能である。しかし、こ
れは強度変調光の消光比の低下をもたらすことになり、
本発明における光変調器としては好ましくない。
１２の構成について説明する。一般に、上記のＬＮ光変
調器は、入射する光の偏波方向により図８に示す光出力
強度と印加電圧の関係が変化する。これは、ＬiＮbＯ3
の電気光学効果が結晶方位依存性を有しているためであ
る。通常用いられるｚ板と呼ばれるＬiＮbＯ3 基板は、
電気光学定数が最大の方向であるｚ軸に垂直に切られて
おり、ｚ軸方向に電界をかける構造となっている。した
がって、ｚ軸と平行な偏波面をもつ光に対しては、大き
な屈折率変化を与えることができ、半波長電圧Ｖπを小
さくすることができる。一方、ｚ軸と垂直な偏波面をも
つ光に対しては、半波長電圧Ｖπが大きくなってしま
う。なお、ｘ板と呼ばれる基板を用い、光導波路をｚ軸
方向にとることにより、半波長電圧Ｖπは高くなるもの
の偏波依存性を回避することは可能である。しかし、こ
れは強度変調光の消光比の低下をもたらすことになり、
本発明における光変調器としては好ましくない。
【００４６】このため、センタ局装置１０に備えられる
光源１２を工夫する。すなわち、図１０に示すように、
２つの半導体レーザ４５−１，４５−２を用い、その出
力光を偏波ビームスプリッタ４６により偏波が直交する
ように合成して出力する。これにより、子局装置２０側
では、光変調器２３として通常のｚ板のＬＮ光変調器を
用いても、偏波依存性の影響を回避することができる。
光源１２を工夫する。すなわち、図１０に示すように、
２つの半導体レーザ４５−１，４５−２を用い、その出
力光を偏波ビームスプリッタ４６により偏波が直交する
ように合成して出力する。これにより、子局装置２０側
では、光変調器２３として通常のｚ板のＬＮ光変調器を
用いても、偏波依存性の影響を回避することができる。
【００４７】（第２の実施形態）第１の実施形態におけ
る子局装置２０では、音響−電気変換器２４により、ま
ず音声信号を電気信号に変換し、次に光変調器２３によ
りその電気信号を光信号に変換している。すなわち、音
声信号−電気信号−光信号の変換形態をとっている。第
２の実施形態では、音声信号を電気信号に変換すること
なく、直接に光信号に変換する音響−光強度直接変換器
を用いることを特徴とする。これにより、電気回路部分
を削減して子局装置２０を簡素化することができる。
る子局装置２０では、音響−電気変換器２４により、ま
ず音声信号を電気信号に変換し、次に光変調器２３によ
りその電気信号を光信号に変換している。すなわち、音
声信号−電気信号−光信号の変換形態をとっている。第
２の実施形態では、音声信号を電気信号に変換すること
なく、直接に光信号に変換する音響−光強度直接変換器
を用いることを特徴とする。これにより、電気回路部分
を削減して子局装置２０を簡素化することができる。
【００４８】図１１は、本発明の光送受信装置の第２の
実施形態を示す。本実施形態では、図１に示す光変調器
２３および音響−電気変換器２４に代えて音響−光強度
直接変換器２５を用いる。センタ局装置１０から伝送さ
れた無変調光は、光サーキュレータ２６を介して音響−
光強度直接変換器２５に入力される。音響−光強度直接
変換器２５では、音声、すなわち音圧の変化を光の強度
変化に直接変換する。音響−光強度直接変換器２５で強
度変調を受けた上り光信号は、光サーキュレータ２６を
介してセンタ局装置１０に送出される。
実施形態を示す。本実施形態では、図１に示す光変調器
２３および音響−電気変換器２４に代えて音響−光強度
直接変換器２５を用いる。センタ局装置１０から伝送さ
れた無変調光は、光サーキュレータ２６を介して音響−
光強度直接変換器２５に入力される。音響−光強度直接
変換器２５では、音声、すなわち音圧の変化を光の強度
変化に直接変換する。音響−光強度直接変換器２５で強
度変調を受けた上り光信号は、光サーキュレータ２６を
介してセンタ局装置１０に送出される。
【００４９】図１２は、音響−光強度直接変換器の構成
例を示す。音響−光強度直接変換器は、振動膜４７と、
光ファイバ７２と、これらを保持する保持部材４８とを
備え、光ファイバ７２と振動膜４７との間に媒質Ｉ（屈
折率ｎ、厚さＬ）を介在させて繰り返し反射干渉系を構
成している。通常、媒質Ｉは空気でよく、その場合はｎ
＝１である。公知のように、反射光強度Ｐout は、入射
光の波長をλとすると、ｎＬ／λの関数として変化し、
図１３のようにｎＬ／λが１／４のときに極大、０およ
び１／２のときに極小となる周期関数である。したがっ
て、例えば音響−光強度直接変換器の初期状態をｎＬ／
λ＝１／８の点に設定しておけば、音声信号に対して比
較的線形性のよい光信号が得られる。
例を示す。音響−光強度直接変換器は、振動膜４７と、
光ファイバ７２と、これらを保持する保持部材４８とを
備え、光ファイバ７２と振動膜４７との間に媒質Ｉ（屈
折率ｎ、厚さＬ）を介在させて繰り返し反射干渉系を構
成している。通常、媒質Ｉは空気でよく、その場合はｎ
＝１である。公知のように、反射光強度Ｐout は、入射
光の波長をλとすると、ｎＬ／λの関数として変化し、
図１３のようにｎＬ／λが１／４のときに極大、０およ
び１／２のときに極小となる周期関数である。したがっ
て、例えば音響−光強度直接変換器の初期状態をｎＬ／
λ＝１／８の点に設定しておけば、音声信号に対して比
較的線形性のよい光信号が得られる。
【００５０】（第３の実施形態，第４の実施形態）第１
の実施形態および第２の実施形態では、上り信号伝送の
ために２本の光ファイバ７２を用い、センタ局装置１０
の光源１２、子局装置２０の光変調器２３または音響−
光強度直接変換器２５、センタ局装置１０の光検出器１
３をループ状に接続している。第３の実施形態および第
４の実施形態では、上り信号伝送用の光ファイバを１本
にすることを特徴とする。
の実施形態および第２の実施形態では、上り信号伝送の
ために２本の光ファイバ７２を用い、センタ局装置１０
の光源１２、子局装置２０の光変調器２３または音響−
光強度直接変換器２５、センタ局装置１０の光検出器１
３をループ状に接続している。第３の実施形態および第
４の実施形態では、上り信号伝送用の光ファイバを１本
にすることを特徴とする。
【００５１】図１４は、本発明の光送受信装置の第３の
実施形態を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施
形態に対応するものであり、センタ局装置１０に光サー
キュレータ１６を備え、子局装置２０に光サーキュレー
タ２６を備える。センタ局装置１０の光源１２から送出
された無変調光は光サーキュレータ１６を介して光ファ
イバ７２に送出される。光ファイバ７２を介して伝送さ
れた無変調光は、子局装置２０の光サーキュレータ２６
を介して光変調器２３に入力され、そこで強度変調され
た上り光信号は光サーキュレータ２６を介して光ファイ
バ７２に送出される。光ファイバ７２を介して伝送され
た上り光信号は、センタ局装置１０の光サーキュレータ
１６を介して光検出器１３で検出される。
実施形態を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施
形態に対応するものであり、センタ局装置１０に光サー
キュレータ１６を備え、子局装置２０に光サーキュレー
タ２６を備える。センタ局装置１０の光源１２から送出
された無変調光は光サーキュレータ１６を介して光ファ
イバ７２に送出される。光ファイバ７２を介して伝送さ
れた無変調光は、子局装置２０の光サーキュレータ２６
を介して光変調器２３に入力され、そこで強度変調され
た上り光信号は光サーキュレータ２６を介して光ファイ
バ７２に送出される。光ファイバ７２を介して伝送され
た上り光信号は、センタ局装置１０の光サーキュレータ
１６を介して光検出器１３で検出される。
【００５２】なお、光変調器２３として、図７(b) に示
す反射型の光変調器を用いれば、光サーキュレータ２６
は不要となる。この光変調器は、一対の光導波路３８−
１，３８−２の部分で終端し、その端面に高反射膜４０
を配置してＹ分岐光導波路３７に折り返す構成である。
この場合には、半波長電圧Ｖπは図７(a) に示す光変調
器の半分となるので、同一の音声入力に対して約２倍の
消光比の光強度変調が可能となる。
す反射型の光変調器を用いれば、光サーキュレータ２６
は不要となる。この光変調器は、一対の光導波路３８−
１，３８−２の部分で終端し、その端面に高反射膜４０
を配置してＹ分岐光導波路３７に折り返す構成である。
この場合には、半波長電圧Ｖπは図７(a) に示す光変調
器の半分となるので、同一の音声入力に対して約２倍の
消光比の光強度変調が可能となる。
【００５３】図１５は、本発明の光送受信装置の第４の
実施形態を示す。本実施形態は、図１１に示す第２の実
施形態に対応するものであり、センタ局装置１０に光サ
ーキュレータ１６を備え、子局装置２０から光サーキュ
レータ２６を取り除く。センタ局装置１０の光源１２か
ら送出された無変調光は光サーキュレータ１６を介して
光ファイバ７２に送出される。光ファイバ７２を介して
伝送された無変調光は、子局装置２０の音響−光強度直
接変換器２５に入力され、そこで強度変調された上り光
信号は光ファイバ７２に折り返される。光ファイバ７２
を介して伝送された上り光信号は、センタ局装置１０の
光サーキュレータ１６を介して光検出器１３で検出され
る。
実施形態を示す。本実施形態は、図１１に示す第２の実
施形態に対応するものであり、センタ局装置１０に光サ
ーキュレータ１６を備え、子局装置２０から光サーキュ
レータ２６を取り除く。センタ局装置１０の光源１２か
ら送出された無変調光は光サーキュレータ１６を介して
光ファイバ７２に送出される。光ファイバ７２を介して
伝送された無変調光は、子局装置２０の音響−光強度直
接変換器２５に入力され、そこで強度変調された上り光
信号は光ファイバ７２に折り返される。光ファイバ７２
を介して伝送された上り光信号は、センタ局装置１０の
光サーキュレータ１６を介して光検出器１３で検出され
る。
【００５４】（第５の実施形態，第６の実施形態）第３
の実施形態および第４の実施形態では、下り信号伝送用
と上り信号伝送用にそれぞれ個別の光ファイバ７２を用
いている。第５の実施形態および第６の実施形態では、
下り信号伝送用と上り信号伝送用の光ファイバを１本に
することを特徴とする。
の実施形態および第４の実施形態では、下り信号伝送用
と上り信号伝送用にそれぞれ個別の光ファイバ７２を用
いている。第５の実施形態および第６の実施形態では、
下り信号伝送用と上り信号伝送用の光ファイバを１本に
することを特徴とする。
【００５５】図１６は、本発明の光送受信装置の第５の
実施形態を示す。本実施形態は、図１４に示す第３の実
施形態に対応するものであり、下り光信号を送出する信
号光源１１と、上り光信号の伝送に用いる無変調光を送
出する光源１２の波長を変え、センタ局装置１０にＷＤ
Ｍカプラ１７を備え、子局装置２０にＷＤＭカプラ２７
を備えて上下方向を波長分離する。
実施形態を示す。本実施形態は、図１４に示す第３の実
施形態に対応するものであり、下り光信号を送出する信
号光源１１と、上り光信号の伝送に用いる無変調光を送
出する光源１２の波長を変え、センタ局装置１０にＷＤ
Ｍカプラ１７を備え、子局装置２０にＷＤＭカプラ２７
を備えて上下方向を波長分離する。
【００５６】センタ局装置１０の信号光源１１から送出
された下り光信号は、ＷＤＭカプラ１７を介して光ファ
イバ７２に送出される。光ファイバ７２を介して伝送さ
れた下り光信号は、子局装置２０のＷＤＭカプラ２７を
介して半導体ダイオード２１に受光される。
された下り光信号は、ＷＤＭカプラ１７を介して光ファ
イバ７２に送出される。光ファイバ７２を介して伝送さ
れた下り光信号は、子局装置２０のＷＤＭカプラ２７を
介して半導体ダイオード２１に受光される。
【００５７】一方、センタ局装置１０の光源１２から送
出された無変調光は、光サーキュレータ１６およびＷＤ
Ｍカプラ１７を介して光ファイバ７２に送出される。光
ファイバ７２を介して伝送された無変調光は、子局装置
２０のＷＤＭカプラ２７および光サーキュレータ２６を
介して光変調器２３に入力され、そこで強度変調された
上り光信号は光サーキュレータ２６およびＷＤＭカプラ
２７を介して光ファイバ７２に送出される。光ファイバ
７２を介して伝送された上り光信号は、センタ局装置１
０のＷＤＭカプラ１７および光サーキュレータ１６を介
して光検出器１３で検出される。なお、本実施形態にお
いても、光変調器２３として、図７(b)に示す反射型の
光変調器を用いれば、光サーキュレータ２６は不要とな
る。
出された無変調光は、光サーキュレータ１６およびＷＤ
Ｍカプラ１７を介して光ファイバ７２に送出される。光
ファイバ７２を介して伝送された無変調光は、子局装置
２０のＷＤＭカプラ２７および光サーキュレータ２６を
介して光変調器２３に入力され、そこで強度変調された
上り光信号は光サーキュレータ２６およびＷＤＭカプラ
２７を介して光ファイバ７２に送出される。光ファイバ
７２を介して伝送された上り光信号は、センタ局装置１
０のＷＤＭカプラ１７および光サーキュレータ１６を介
して光検出器１３で検出される。なお、本実施形態にお
いても、光変調器２３として、図７(b)に示す反射型の
光変調器を用いれば、光サーキュレータ２６は不要とな
る。
【００５８】図１７は、本発明の光送受信装置の第６の
実施形態を示す。本実施形態は、図１５に示す第４の実
施形態に対応するものであり、下り光信号を送出する信
号光源１１と、上り光信号の伝送に用いる無変調光を送
出する光源１２の波長を変え、センタ局装置１０にＷＤ
Ｍカプラ１７を備え、子局装置２０にＷＤＭカプラ２７
を備えて上下方向を波長分離する。
実施形態を示す。本実施形態は、図１５に示す第４の実
施形態に対応するものであり、下り光信号を送出する信
号光源１１と、上り光信号の伝送に用いる無変調光を送
出する光源１２の波長を変え、センタ局装置１０にＷＤ
Ｍカプラ１７を備え、子局装置２０にＷＤＭカプラ２７
を備えて上下方向を波長分離する。
【００５９】センタ局装置１０の信号光源１１から送出
された下り光信号は、ＷＤＭカプラ１７を介して光ファ
イバ７２に送出される。光ファイバ７２を介して伝送さ
れた下り光信号は、子局装置２０のＷＤＭカプラ２７を
介して半導体ダイオード２１に受光される。
された下り光信号は、ＷＤＭカプラ１７を介して光ファ
イバ７２に送出される。光ファイバ７２を介して伝送さ
れた下り光信号は、子局装置２０のＷＤＭカプラ２７を
介して半導体ダイオード２１に受光される。
【００６０】一方、センタ局装置１０の光源１２から送
出された無変調光は、光サーキュレータ１６およびＷＤ
Ｍカプラ１７を介して光ファイバ７２に送出される。光
ファイバ７２を介して伝送された無変調光は、子局装置
２０の音響−光強度直接変換器２５に入力され、そこで
強度変調された上り光信号はＷＤＭカプラ２７を介して
光ファイバ７２に折り返される。光ファイバ７２を介し
て伝送された上り光信号は、センタ局装置１０のＷＤＭ
カプラ１７および光サーキュレータ１６を介して光検出
器１３で検出される。
出された無変調光は、光サーキュレータ１６およびＷＤ
Ｍカプラ１７を介して光ファイバ７２に送出される。光
ファイバ７２を介して伝送された無変調光は、子局装置
２０の音響−光強度直接変換器２５に入力され、そこで
強度変調された上り光信号はＷＤＭカプラ２７を介して
光ファイバ７２に折り返される。光ファイバ７２を介し
て伝送された上り光信号は、センタ局装置１０のＷＤＭ
カプラ１７および光サーキュレータ１６を介して光検出
器１３で検出される。
【００６１】なお、第５の実施形態および第６の実施形
態において、ＷＤＭカプラ１７，２７の波長分波特性
と、信号光源１１および光源１２として用いられる半導
体レーザの発振波長ばらつきを考慮し、下り光信号と上
り光信号の各使用波長範囲を設定する必要がある。例え
ば、下り光信号を送出する信号光源１１として 1.3μｍ
帯の半導体レーザを用い、上り光信号のための光源１２
として1.55μｍ帯の半導体レーザを用いる場合に、それ
ぞれの波長帯域を1.25〜1.4 μｍ、 1.5〜1.6 μｍに設
定すれば、30ｄＢ程度の消光比が得られ、実用上の問題
はない。
態において、ＷＤＭカプラ１７，２７の波長分波特性
と、信号光源１１および光源１２として用いられる半導
体レーザの発振波長ばらつきを考慮し、下り光信号と上
り光信号の各使用波長範囲を設定する必要がある。例え
ば、下り光信号を送出する信号光源１１として 1.3μｍ
帯の半導体レーザを用い、上り光信号のための光源１２
として1.55μｍ帯の半導体レーザを用いる場合に、それ
ぞれの波長帯域を1.25〜1.4 μｍ、 1.5〜1.6 μｍに設
定すれば、30ｄＢ程度の消光比が得られ、実用上の問題
はない。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光送受信
装置は、光ファイバネットワークにおいて双方向通信を
行うための子局装置（光電話機）を無電源で動作させる
ことができる。これにより、常用時には広帯域なサービ
スを提供可能にするとともに、非常時においても従来の
局給電方式と同様に通話サービスを維持することがで
き、光ファイバネットワークにおいて課題になっていた
ライフラインの確保が可能となる。さらに、子局装置の
構成を簡単にできるので、安価で高信頼性を実現するこ
とができる。
装置は、光ファイバネットワークにおいて双方向通信を
行うための子局装置（光電話機）を無電源で動作させる
ことができる。これにより、常用時には広帯域なサービ
スを提供可能にするとともに、非常時においても従来の
局給電方式と同様に通話サービスを維持することがで
き、光ファイバネットワークにおいて課題になっていた
ライフラインの確保が可能となる。さらに、子局装置の
構成を簡単にできるので、安価で高信頼性を実現するこ
とができる。
【図１】本発明の光送受信装置の第１の実施形態を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図２】ダイオードの電圧−電流特性と動作モードの関
係を示す図。
係を示す図。
【図３】ダイオードの光入力強度と出力電圧の関係を示
す図。
す図。
【図４】半導体ダイオードの細部構成および等価回路を
示す図。
示す図。
【図５】クリスタルイヤホンのインピーダンスの周波数
特性を示す図。
特性を示す図。
【図６】半導体ダイオードの受光電力とクリスタルイヤ
ホンの出力電圧の関係を示す図。
ホンの出力電圧の関係を示す図。
【図７】光変調器の構成例を示す図。
【図８】光変調器への印加電圧と光出力強度の関係を示
す図。
す図。
【図９】光検出器の構成例を示す図。
【図１０】光源の構成例を示す図。
【図１１】本発明の光送受信装置の第２の実施形態を示
すブロック図。
すブロック図。
【図１２】音響−光強度直接変換器の構成例を示す図。
【図１３】音響−光強度直接変換器の光反射強度の変化
の様子を示す図。
の様子を示す図。
【図１４】本発明の光送受信装置の第３の実施形態を示
すブロック図。
すブロック図。
【図１５】本発明の光送受信装置の第４の実施形態を示
すブロック図。
すブロック図。
【図１６】本発明の光送受信装置の第５の実施形態を示
すブロック図。
すブロック図。
【図１７】本発明の光送受信装置の第６の実施形態を示
すブロック図。
すブロック図。
【図１８】従来の光送受信装置の構成例を示すブロック
図。
図。
１０ センタ局装置 １１ 信号光源 １２ 光源 １３ 光検出器 １４ 制御部 １５ 交換機 １６ 光サーキュレータ １７ ＷＤＭカプラ ２０ 子局装置 ２１ 半導体ダイオード ２２ 電気−音響変換器 ２３ 光変調器 ２４ 音響−電気変換器 ２５ 音響−光強度直接変換器 ２６ 光サーキュレータ ２７ ＷＤＭカプラ ３１ ｎ型ＩnＰ 基板 ３２ ｉ型ＩnＧaＡs 層 ３３ ｐ型ＩnＰ 層 ３４ ｐ型電極 ３５ ｎ型電極 ３６ ＬiＮbＯ3 基板 ３７ Ｙ分岐光導波路 ３８ 光導波路 ３９ 電極 ４０ 高反射膜 ４１ 差動増幅器 ４２ 可変電圧電源 ４３ フォトダイオード ４４ 直流電圧電源 ４５ 半導体レーザ ４６ 偏波ビームスプリッタ ４７ 振動膜 ４８ 保持部材 ７２ 光ファイバ ７３ 光コネクタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１２月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１４】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１６】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/06
Claims (8)
- 【請求項１】 センタ局装置の信号光源から子局装置に
下り光信号を送出し、子局装置がその下り光信号を音声
に変換する下り信号伝送手段と、 前記センタ局装置の光源から前記子局装置に無変調光を
伝送し、前記子局装置がその無変調光を音声によって変
調して上り光信号として折り返し、前記センタ局装置の
光検出器がその上り光信号を検出する上り信号伝送手段
とを備えた光送受信装置において、 前記子局装置は、 無電源で動作する下り信号伝送手段として、無バイアス
状態で前記下り光信号を受光して電気信号に変換する半
導体ダイオードと、この半導体ダイオードから出力され
る電気信号を音声に変換する高インピーダンスの電気−
音響変換器とを備え、 無電源で動作する上り信号伝送手段として、音声を電気
信号に変換する音響−電気変換器と、この音響−電気変
換器から出力される電気信号により前記センタ局装置か
ら伝送された無変調光を変調する光変調器とを備えたこ
とを特徴とする光送受信装置。 - 【請求項２】 センタ局装置の信号光源から子局装置に
下り光信号を送出し、子局装置がその下り光信号を音声
に変換する下り信号伝送手段と、 前記センタ局装置の光源から前記子局装置に無変調光を
伝送し、前記子局装置がその無変調光を音声によって変
調して上り光信号として折り返し、前記センタ局装置の
光検出器がその上り光信号を検出する上り信号伝送手段
とを備えた光送受信装置において、 前記子局装置は、 無電源で動作する下り信号伝送手段として、無バイアス
状態で前記下り光信号を受光して電気信号に変換する半
導体ダイオードと、この半導体ダイオードから出力され
る電気信号を音声に変換する高インピーダンスの電気−
音響変換器とを備え、 無電源で動作する上り信号伝送手段として、音声により
前記センタ局装置から伝送された無変調光を変調する音
響−光強度直接変調器を備えたことを特徴とする光送受
信装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光送受信装置におい
て、 光変調器は、入力光を２本の光導波路に分岐し、その一
方または両方の光導波路に光の伝搬方向に垂直な電界を
印加して導波光の位相を変化させ、合波するときに光の
強度を変化させるマッハツェンダ干渉型光導波路素子で
あることを特徴とする光送受信装置。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の光送受
信装置において、 電気−音響変換器は、圧電素子を用いた圧電型のスピー
カまたはイヤホンであることを特徴とする光送受信装
置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の光送受信装置におい
て、 音響−電気変換器は、動電型マイクロホンであることを
特徴とする光送受信装置。 - 【請求項６】 請求項１または請求項２に記載の光送受
信装置において、 光検出器は、上り光信号を電気信号に変換する光−電気
変換素子と、この電気信号を増幅する差動増幅器とを備
えた構成であることを特徴とする光送受信装置。 - 【請求項７】 請求項１または請求項２に記載の光送受
信装置において、 無変調光を送出する光源は、２つの光源の出力光を互い
に偏波面が直交するように偏波合成して出力する構成で
あることを特徴とする光送受信装置。 - 【請求項８】 請求項１または請求項２に記載の光送受
信装置において、 信号光源から出力される下り光信号のピーク波長が 1.5
〜1.6 μｍに設定され、光源から出力される無変調光の
ピーク波長が1.25〜1.4 μｍに設定されたことを特徴と
する光送受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9320887A JPH11154915A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 光送受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9320887A JPH11154915A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 光送受信装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11154915A true JPH11154915A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18126378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9320887A Pending JPH11154915A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 光送受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11154915A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003047131A1 (fr) * | 2001-11-26 | 2003-06-05 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Systeme de communication faisant appel a un terminal depourvu d'alimentation electrique |
| JP2004112711A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Japan Science & Technology Corp | 双方向光通信システム |
| JP2005509329A (ja) * | 2001-06-15 | 2005-04-07 | アル−チャラビ、サラー、エイ | 光通信装置および方法 |
| KR100751920B1 (ko) | 2006-04-11 | 2007-08-24 | 고려대학교 산학협력단 | 광수신 장치 |
| JP2010093717A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光アクセスシステム |
| JP2010093565A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光アクセスシステム |
| WO2010135787A1 (en) * | 2009-05-28 | 2010-12-02 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Communication system and method |
| JP2012065332A (ja) * | 2011-10-31 | 2012-03-29 | Dx Antenna Co Ltd | 光伝送システム及び光端末装置 |
| KR101222596B1 (ko) | 2012-08-28 | 2013-01-16 | 주서현 | 광통신 원리 학습용 실험장치 |
| JP2021516791A (ja) * | 2018-04-05 | 2021-07-08 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション | リダイレクトされる光変調器出力 |
-
1997
- 1997-11-21 JP JP9320887A patent/JPH11154915A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005509329A (ja) * | 2001-06-15 | 2005-04-07 | アル−チャラビ、サラー、エイ | 光通信装置および方法 |
| WO2003047131A1 (fr) * | 2001-11-26 | 2003-06-05 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Systeme de communication faisant appel a un terminal depourvu d'alimentation electrique |
| JP2004112711A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Japan Science & Technology Corp | 双方向光通信システム |
| KR100751920B1 (ko) | 2006-04-11 | 2007-08-24 | 고려대학교 산학협력단 | 광수신 장치 |
| JP2010093565A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光アクセスシステム |
| JP2010093717A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光アクセスシステム |
| WO2010135787A1 (en) * | 2009-05-28 | 2010-12-02 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Communication system and method |
| US20120128371A1 (en) * | 2009-05-28 | 2012-05-24 | Commonwealth Secientific and Industrial Research Organization | Communication system and method |
| CN102598546A (zh) * | 2009-05-28 | 2012-07-18 | 联邦科学及工业研究组织 | 通信系统和方法 |
| JP2012065332A (ja) * | 2011-10-31 | 2012-03-29 | Dx Antenna Co Ltd | 光伝送システム及び光端末装置 |
| KR101222596B1 (ko) | 2012-08-28 | 2013-01-16 | 주서현 | 광통신 원리 학습용 실험장치 |
| JP2021516791A (ja) * | 2018-04-05 | 2021-07-08 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション | リダイレクトされる光変調器出力 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |