JPH11287961A

JPH11287961A - 光伝送装置

Info

Publication number: JPH11287961A
Application number: JP10090379A
Authority: JP
Inventors: Akira Kurita; 晃栗田; Norihiro Asada; 規裕浅田; Takanori Takeshita; 孝徳竹下; Masahiko Maruyama; 真佐彦丸山
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ガルバノミラー等の反射面が可動な光ス
イッチを用いて送受信器や伝送路の切り替えを行なう小
型の光伝送装置を提供する。【解決手段】同期判断部６による制御の下で駆動回路８
により駆動されて反射面が回動する半導体ガルバノミラ
ーを用いた光反射部１によって、発光素子４から出射さ
れた光信号が反射されて光ファイバＦに入射し、また
は、光ファイバＦから出射された光信号が反射されて受
光素子２に入射する。これにより１本の光ファイバＦを
時間分割で使用した双方向の光通信を行なう光伝送装置
が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
て光通信を行なう光伝送装置に関し、特に、メカニカル
光スイッチを用いて光信号の伝送状態の切り替えを行な
う光伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】距離が離れている装置間や電磁波の影響
を受けやすい環境などにおける情報伝送には、光ファイ
バを利用した光通信が有効である。このような光通信シ
ステムの一例として、図１３に、２つの光伝送装置間で
２本の光ファイバを用いて双方向通信を行なう場合の構
成を示す。

【０００３】図１３の構成では、装置Ａが、一方の光フ
ァイバＦに接続する光送信器５０ａ及び他方の光ファイ
バＦ’に接続する光受信器５１ａを備え、装置Ｂが、光
ファイバＦに接続する光受信器５１ｂ及び光ファイバ
Ｆ’に接続する光送信器５０ｂを備えており、それぞれ
の装置Ａ，Ｂ間で光ファイバＦ，Ｆ’を介して光信号に
よる情報交換が行われる。このシステムでは、装置Ａが
装置Ｂに情報を送るとき、送信情報に従って変調された
光信号が光送信器５０ａから光ファイバＦに送出され
る。その光信号は、光ファイバＦを伝わり光受信器５１
ｂで受信されて電気信号に変換された後復調され、装置
Ａからの情報が装置Ｂに伝えられる。また、装置Ｂから
装置Ａに情報を送る場合も、光ファイバＦ’を使用して
上記と同様に光信号が伝送される。

【０００４】また、複数の装置間で光通信を行なう場合
には光通信ネットワークが構築される。光通信ネットワ
ークでは、一般に複数の光伝送路を切り替えるための光
スイッチ機能が不可欠である。図１４に、従来の光通信
ネットワークの構成を示す。図１４の構成では、装置Ａ
から送信された光信号が、光交換機等に送られ光スイッ
チによって切り替えられた光伝送路を伝わって装置Ｂ，
Ｃ，Ｄのいずれかに送られる。前記光スイッチとして
は、これまでに様々な原理に基づいて動作するものが提
案されており、例えば、可動部を有するメカニカル光ス
イッチや、電気光学効果や熱光学効果などを利用した光
スイッチなどが知られている。

【０００５】メカニカル光スイッチは、他の光スイッチ
に比べて動作が低速ではあるが、低損失、低クロストー
ク、低波長依存などの特徴を有している。例えば、光ビ
ームをプリズムやミラーの動きで切り替えるビーム可動
型のものや、ファイバを駆動するファイバ可動型のもの
などがある。具体的には、ファイバ可動型の光スイッチ
では、磁気力等の作用によって、可動ファイバが端面の
対向する静止ファイバ間で移動することにより光路の切
り替えが行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、２つの装置
間で２本の光ファイバを用いて双方向通信を行なう上記
従来の光通信システムでは、例えば、装置Ａがマスタ、
装置Ｂがスレーブであるような関係であるとき、各装置
Ａ，Ｂが同時に情報を送信するのではなく、マスター側
がスレーブ側に対して命令を出し、スレーブ側がそれに
応答するというように、必ずしも２つの装置が同時に光
信号を送信できるようにする必要がない場合がある。こ
の場合には、各装置間で１本の光ファイバを時間分割に
より使用して光信号を伝送すれば足りる。従来のように
各装置Ａ，Ｂ間を２本の光ファイバＦ，Ｆ’で接続する
ということは、１本の光ファイバで接続する場合と比べ
て、光ファイバや、その光ファイバとの接続に用いるコ
ネクタ、光ファイバを敷設するためスペースなどが無駄
になるという欠点がある。

【０００７】各装置間を１本の光ファイバで接続して時
間分割により双方向の光通信を行なうためには、各装置
Ａ，Ｂ内において、光ファイバに接続する光送信器５０
ａ，５０ｂ及び光受信器５１ａ，５１ｂの切り替えが必
要になる。この切り替えには、上述した光通信ネットワ
ークの場合と同様に光スイッチが不可欠となる。しかし
ながら、上記のような装置内の光送受信器の切り替え
や、光通信ネットワークにおける各装置間の切り替え
に、メカニカル光スイッチを適用する場合には、光スイ
ッチを備えた光伝送装置が大型になってしまうという問
題がある。例えば、ファイバ可動型の光スイッチでは、
可動ファイバを移動させるための領域を確保する必要が
あり、この移動領域は切り替えの数（静止ファイバの本
数）が増大する程広くなるため、光伝送装置が大きなも
のになってしまう。

【０００８】本発明は上記の点に着目してなされたもの
で、半導体ガルバノミラー等の反射面が可動な光スイッ
チを用いて送受信器や伝送路の切り替えを行なうように
することで小型の光伝送装置を安価に提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため本発明の請求項
１に記載の光伝送装置は、光ファイバへの光信号の送信
及び光ファイバからの光信号の受信を行なう光伝送装置
において、送信する光信号を発生して出射する光送信手
段と、光信号を受光して受信処理を行なう光受信手段
と、駆動可能な反射面を有し、駆動状態に応じて、前記
光送信手段から出射された光信号を前記反射面で反射し
て光ファイバの一端に入射させるか、または、前記光フ
ァイバの一端から出射された光信号を前記反射面で反射
して前記光受信手段に入射させる光反射手段と、該光反
射手段を駆動する駆動手段と、前記光ファイバへの光信
号の送受信が時間分割で行われるように前記駆動手段の
動作を制御する制御手段と、を備えて構成される。

【００１０】かかる構成では、制御手段による制御の下
で駆動手段によって駆動された光反射手段の反射面が所
定の位置に配置され、送信時には、光送信手段から出射
された光信号が反射面で反射して光ファイバの一端に入
射され、受信時には、前記光ファイバから出射された光
信号が反射面で反射して光受信手段に送られる。これに
より、１本の光ファイバを時間分割で使用した双方向の
光通信が行われるようになる。

【００１１】上記の光伝送装置について、請求項２に記
載の発明では、前記制御手段が、前記光ファイバの他端
に接続される他の光伝送装置の送受信状態に同期して前
記駆動手段の動作を制御するようにしてもよい。これに
より、光ファイバの両端に接続された各光伝送装置間で
同期がとられた状態で光反射手段の駆動状態が制御さ
れ、光信号の送受信が行なわれるようになる。

【００１２】また、請求項３に記載の発明は、送信側光
ファイバから出射された光信号を複数の受信側光ファイ
バのいずれか１つに入射させる光伝送装置において、駆
動可能な反射面を有し、前記送信側光ファイバから出射
された光信号を前記反射面で反射して前記受信側光ファ
イバのいずれか１つに入射させる光反射手段と、該光反
射手段を駆動する駆動手段と、該駆動手段の動作を制御
する制御手段と、を備えて構成される。

【００１３】かかる構成によれば、送信側光ファイバか
ら出射された光信号が、制御手段による制御の下で駆動
手段によって駆動された光反射手段の所定の位置に配置
された反射面で反射して、複数の受信側光ファイバのい
ずれか１つに入射される。これにより、送信側光ファイ
バから出射される光信号の送信先の切り替えが行われる
ようになる。

【００１４】さらに、請求項４に記載の発明は、複数の
送信側光ファイバのいずれか１つから出射された光信号
を受信側光ファイバに入射させる光伝送装置において、
駆動可能な反射面を有し、前記送信側光ファイバのいず
れか１つから出射された光信号を前記反射面で反射して
前記受信側光ファイバに入射させる光反射手段と、該光
反射手段を駆動する駆動手段と、該駆動手段の動作を制
御する制御手段と、を備えて構成される。

【００１５】かかる構成によれば、制御手段による制御
の下で駆動手段によって駆動された光反射手段の反射面
が所定の位置に配置され、複数の送信側光ファイバのい
ずれか１つから出射された光信号が、前記反射面で反射
して受信側光ファイバに入射される。これにより、受信
側光ファイバに入射される光信号の送信元の切り替えが
行われるようになる。

【００１６】請求項３または４記載の光伝送装置につい
て、請求項５に記載の発明では、前記送信側光ファイバ
からの光信号を受光して電気信号に変換し、再生処理し
て生成した光信号を前記光反射手段に向けて出射する送
信側光信号処理手段と、前記光反射手段で反射した光信
号を受光して電気信号に変換し、再生処理して生成した
光信号を前記受信側光ファイバに送る受信側光信号処理
手段と、を備えて構成されるようにしてもよい。

【００１７】これにより、送信側光ファイバから出射さ
れる光信号が送信側光信号処理手段で再生処理された後
に、光反射手段に向けて出射され、光反射手段で反射し
た光信号が、受信側光信号処理手段で受信されて再生処
理された後に受信側光ファイバに送られるようになる。
さらに、請求項６の発明では、前記送信側光信号処理手
段及び前記受信側光信号処理手段を、アレイ構造に配置
された光電子集積回路とすることもできる。このように
することで、より小型の光伝送装置が提供されるように
なる。

【００１８】また、上述した光伝送装置について、請求
項７に記載の発明では、前記光反射手段の具体的な構成
としては、半導体製造技術を用いて製造した半導体ガル
バノミラーとするのが好ましい。半導体ガルバノミラー
を用いることで、光伝送装置が一層小型なものとなる。

【００１９】さらに、請求項８に記載の発明では、前記
光反射手段で反射して光ファイバに入射される光信号の
レベルを基に、前記駆動手段の動作を調整して光学系部
品の位置ずれを補償する補償手段を備えて構成されるよ
うにしてもよい。かかる構成によれば、光伝送装置の光
学系部品の製造時等における位置ずれが、補償手段によ
り駆動手段の動作を調整して光反射手段の反射面の位置
を変えるこよにより、組み立て後において補償可能とな
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。第１の実施形態では、例えば、２つ
の装置（端局）間で１本の光ファイバを用いて双方向通
信を行なう光通信システムに適用される本発明の一態様
について説明する。

【００２１】図１は、第１の実施形態に係る光伝送装置
の構成を示す図である。また、図２は、本実施形態が適
用される光通信システムの構成を示す図である。ここで
は、１本の光ファイバＦで接続された２つの装置Ａ，Ｂ
に、それぞれ図１に示した光伝送装置が使用される。図
１において、本光伝送装置は、例えば、光ファイバＦか
らレンズＲを介して出射される光信号を光反射手段とし
ての光反射部１を介して受光し電気信号に変換する受光
素子２と、該受光素子２からの電気信号を増幅、復調等
して受信情報を受信端子Ｔ１に出力する受信器３と、送
信情報を入力して発光素子４を駆動する駆動信号を発生
する送信器５と、光ファイバＦに接続する相手方の装置
との同期状態を判断する同期判断部６と、該同期判断部
６の判断結果に応じて、送信器５に送る送信情報を選択
する送信判断部７と、同期判断部６からの信号に従って
光反射部１を駆動する駆動手段としての駆動回路８と、
から構成される。ここでは、受光素子２及び受信器３が
光受信手段として機能し、発光素子４及び送信器５が光
送信手段として機能し、同期判断部６及び送信判断部７
が制御手段として機能する。

【００２２】光反射部１は、光ファイバＦから出射され
る光信号の光軸上に所定の角度で配置され、駆動回路８
からの信号に基づいて反射板が変位角θだけ回動する可
動ミラーである。光軸上に配置される反射板の角度及び
回動させる変位角θは、受光素子２及び発光素子４の配
置に応じて設定される。光反射部１としては、半導体製
造技術を用いて製造する半導体ガルバノミラーを用いる
ことが好ましい。この半導体ガルバノミラーの詳細につ
いては後述する。

【００２３】同期判断部６は、受信器３から出力される
受信情報を参照して、相手方の装置との同期状態を判断
する。この同期判断部６は、後述するように、送信すべ
きデータが発生した場合などに光反射部１を送信状態に
させる信号Ｓ１を駆動回路８に出力するとともに回線使
用権要求Ｓ２を送信判断部７に送り、相手装置との同期
が確立すると送信許可信号Ｓ３を送信判断部７に送る。
ここでは、相手装置との同期状態を示す信号がＲＥＡＤ
Ｙ端子Ｔ３から出力され、送信可能状態にあるか否かを
示す信号が送信許可端子Ｔ４から出力されるものとす
る。

【００２４】送信判断部７は、例えば、送信端子Ｔ２か
らの送信情報Ｓ０と同期判断部６からの送信許可信号Ｓ
３との論理積を演算するＡＮＤゲート７ａと、同期判断
部６からの回線使用権要求Ｓ２とインバータ７ｂで反転
された送信許可信号Ｓ３との論理積を演算するＡＮＤゲ
ート７ｃと、各ＡＮＤゲート７ａ，７ｃからの出力信号
の論理和を演算するＯＲゲート７ｄと、から構成される
ものとする。

【００２５】ここで、上述した半導体ガルバノミラーに
ついて具体的に説明する。本実施形態で光反射部１とし
て用いた半導体ガルバノミラーは、本出願人により特開
平７−１７５００５号公報及び特開平７−２１８８５７
号公報等により先に提案されたものであり、上記各公報
に詳細に説明されているので、ここでは簡単に説明す
る。

【００２６】図３に、本実施形態の光反射部１として好
適な半導体ガルバノミラーの一例の分解斜視図を示す。
図３において、半導体ガルバノミラー２００は、シリコ
ン基板２０１に外側可動板２０４Ａがトーションバー２
０５Ａによって基板上下方向に揺動可能に軸支され、こ
の外側可動板２０４Ａの内側に、内側可動板２０４Ｂが
前記トーションバー２０５Ａと軸方向が直交するトーシ
ョンバー２０５Ｂによって基板上下方向に揺動可能に軸
支されている。外側可動板２０４Ａは、枠状に形成さ
れ、その上面にシリコン基板２０１上面に形成した一対
の外側電極端子２０９Ａ，２０９Ａにトーションバー２
０５Ａの一方の部分を介して電気的に接続する平面コイ
ル２０６Ａ（図では模式的に１本線で示す）が絶縁層で
被覆されて設けられている。また、内側可動板２０４Ｂ
は、平板状に形成され、その上面にはシリコン基板２０
１に形成された一対の内側電極端子２０９Ｂ，２０９Ｂ
にトーションバー２０５Ｂの一方から外側可動板２０４
Ａ部分を通り、トーションバー２０５Ａの他方側を介し
て電気的に接続する平面コイル２０６Ｂ（図では模式的
に１本線で示す）が絶縁層で被覆されて設けられてい
る。平面コイル２０６Ｂで囲まれた内側可動板２０４Ｂ
の中央部には、全反射ミラー２０８が形成されている。
この全反射ミラー２０８が、光反射部１の反射板に相当
する。

【００２７】シリコン基板２０１の上下面には、それぞ
れ例えばホウケイ酸ガラス等からなる上側及び下側ガラ
ス基板２０２，２０３が陽極接合されている。上側ガラ
ス基板２０２は、平板部の中央に角状の開口部２０２Ａ
を有し、可動板上方部分が開放された形状である。下側
ガラス基板２０３は、平板部の中央に角状の溝部２０３
Ａを有する。これにより、上側及び下側ガラス基板２０
２，２０３とシリコン基板２０１とで３層構造とし、両
可動板２０４Ａ，２０４Ｂの揺動空間を確保するように
している。

【００２８】上側及び下側ガラス基板２０２，２０３に
は、２個づつ対となったそれぞれ８個づつ永久磁石２１
０Ａ〜２１３Ａと２１０Ｂ〜２１３Ｂが図示のように配
置されている。上側ガラス基板２０２の互いに向き合う
永久磁石２１０Ａ，２１１Ａは、下側ガラス基板２０３
の永久磁石２１０Ｂ，２１１Ｂとで外側可動板駆動用の
磁界を発生させる。また、上側ガラス基板２０２の互い
に向き合う永久磁石２１２Ａと２１３Ａは、下側ガラス
基板２０３の永久磁石２１２Ｂ，２１３Ｂとで内側可動
板駆動用の磁界を発生させる。

【００２９】次に、半導体ガルバノミラー２００の動作
原理について簡単に説明する。例えば、電極端子２０９
Ａ，２０９Ａの一方を＋極、他方を−極として平面コイ
ル２０６Ａに電流を流す。外側可動板２０４Ａの両側で
は、永久磁石２１０Ａと２１０Ｂ、永久磁石２１１Ａと
２１１Ｂによって、外側可動板２０４Ａの平面に沿って
平面コイル２０６Ａを横切るような方向に磁界が形成さ
れる。この磁界中の平面コイル２０６Ａに電流が流れる
と、平面コイル２０６Ａの電流密度と磁束密度に応じて
外側可動板２０４Ａの両端に、電流・磁束密度・力のフ
レミングの左手の法則に従った方向に力が作用し、外側
可動板２０４Ａが回動する。外側可動板２０４Ａが回動
するとトーションバー２０５Ａが捩じられ、これによつ
て発生するトーションバー２０５Ａのばね反力と外側可
動板２０４Ａに作用する電磁力とが釣り合う位置まで外
側可動板２０４Ａは回動する。

【００３０】この時の、外側可動板２０４Ａの変位角は
平面コイル２０６Ａに流れる電流に比例する。従って、
平面コイル２０６Ａに流す電流を制御することにより、
外側可動板２０４Ａ、即ち全反射ミラー２０８の変位角
を制御することができる。そして、予め平面コイルに流
す電流量と可動板の変位角との関係を求めておけば、電
流量を制御することで全反射ミラー２０８を所望の変位
角位置にセットすることができる。

【００３１】内側可動板２０４Ｂは、外側可動板２０４
Ａと同様の動作原理によってトーションバー２０５Ｂを
軸として回動し、平面コイル２０６Ｂに流す電流量の制
御によってその変位角を制御できる。このように外側及
び内側可動板２０４Ａ，２０４Ｂをそれぞれ回動制御す
ることで、全反射ミラー２０８、即ち光反射部１の反射
板の位置を可変制御できる。

【００３２】なお、下側ガラス基板２０３に、平面コイ
ル２０６Ａ，２０６Ｂとの相互インダクタンスに基づい
て外側可動板２０４Ａ，２０４Ｂの変位を検出するため
の検出コイル（図示せず）を、各トーションバー２０５
Ａ，２０５Ｂに対してそれぞれ対称に設けるとよい。こ
の場合、ミラー２０８の変位角を制御する際に、平面コ
イル２０６Ａに、駆動電流に重畳して駆動電流周波数に
比べて高周波数の変位角検出用電流を流す。すると、こ
の検出用電流に基づいて、平面コイル２０６Ａと下側ガ
ラス基板２０３に設けた検出コイルとの間の相互インダ
クタンスによる誘導電圧がそれぞれの検出コイルに発生
する。検出コイルに発生する各誘導電圧は、外側可動板
２０４Ａが水平位置にある時には、各検出コイルと対応
する平面コイル２０６Ａとの距離が等しくその差は零で
ある。外側可動板２０４Ａが電磁力によってトーション
バー２０５Ａ回りに回動すると、一方の検出コイルでは
接近して相互インダクタンスの増加により誘導電圧は増
大し、他方の検出コイルでは離間して相互インダクタン
スの減少により誘導電圧は低下する。従って、両検出コ
イルに発生する誘導電圧は、可動板の変位角に応じて変
化し、この誘導電圧を検出することで、可動板、即ち、
全反射ミラー２０８の変位角を検出できる。そして、例
えば、ブリッジ回路等を用いて両検出コイルに発生する
誘導電圧差を差動増幅器を介して外側可動板２０４Ａの
駆動系にフィードバックし、駆動電流を制御するように
すれば、全反射ミラー２０８の変位角をより精度良く制
御することが可能となる。

【００３３】また、本実施形態では、一方の可動板を固
定として他方の可動板を回動制御することでも、送信光
及び受信光の切り替えが可能である。したがって、上記
の場合では、２軸（トーションバー２０５Ａ，２０５
Ｂ）によって可動板を支持する構成の半導体ガルバノミ
ラーとしたが、１本のトーションバーで可動板を支持す
る構成としても構わない。

【００３４】次に、第１の実施形態の動作について、図
４のフローチャートと図５のシーケンス図を用いて説明
する。ただし、ここでは光ファイバＦで接続された各装
置Ａ，Ｂについて、光反射部１が駆動状態にあるときに
は、反射板が変位角θだけ回動され、発光素子４から出
射した光信号を光ファイバＦに導く光路が形成され、光
反射部１が非駆動状態にあるときには、トーションバー
の反力により反射板が元の位置に戻って、光ファイバＦ
から出射した光信号を受光素子２の受光面に導く光路が
形成されるものとする。

【００３５】まず初期状態では、光反射部１を非駆動状
態として、データが光ファイバＦから送られてくるのを
待つ受信状態とされる。このときは、相手装置との同期
が確立していない状態でありＲＥＡＤＹ端子Ｔ３から出
力される値は未同期を表す「０」となる。この状態を図
４ではステップ１０（図中Ｓ１０で表し以下同様とす
る）に示す。

【００３６】そして、ステップ２０において、例えば装
置Ａ側で送信すべきデータが発生すると、装置Ａについ
ては、ステップ３０に進み、同期判断部６から駆動回路
８に信号Ｓ１が送られ光反射部１が駆動されて、装置Ａ
が送信状態とされる。これと同時に、ステップ３１で装
置Ａの同期判断部６から送信判断部７に回線使用権要求
Ｓ２が送られる。この回線使用権要求Ｓ２は、例えば、
予め決めておいたコード等を示し、ビット誤りを検出可
能な符号で符号化されているものとする。このとき同期
判断部６から出力される送信許可信号Ｓ３の値は不許可
を示す「０」である。その送信許可信号Ｓ３が、送信判
断部７のＡＮＤゲート７ａに入力されるとともに、イン
バータ７ｂで反転されてＡＮＤゲート７ｃに入力され
る。したがって、送信判断部７からは回線使用権要求Ｓ
２に応じたＡＮＤゲート７ｃの出力が、ＯＲゲート７ｄ
を介して送信信号として送信器５に送られる。その送信
信号に従って送信器５から発光素子４に駆動信号が出力
されて、回線使用権要求Ｓ２を表す光信号が発光素子４
から出射される。この光信号は、光反射部１で反射しレ
ンズＲを通って光ファイバＦに入射して装置Ｂに送信さ
れる。装置Ａから装置Ｂへの回線使用権要求Ｓ２の送信
が完了すると、装置Ａは、ステップ３２で光反射部１が
非駆動とされ受信状態となり、装置Ｂからの応答を待
つ。

【００３７】ここで、装置Ａが回線使用権要求Ｓ２を送
信したとき、図５に示したように、装置Ｂが送信状態ま
たは送信状態から受信状態への変化の途中にある場合、
装置Ａからの回線使用権要求Ｓ２が装置Ｂで正しく受信
されないため、装置Ｂから装置Ａに送信許可を示す信号
は返送されない。図５の場合では、装置Ａからの１回目
の回線使用権要求Ｓ２について装置Ｂが受信に失敗して
いるので、装置Ａは、ステップ３３で一定時間が経過し
ても、装置Ｂからの送信許可を受信できないことを判断
して、ステップ３０に戻り、再び装置Ｂに回線使用権要
求Ｓ２を送信する。なお、再送信までの待ち時間は固定
ではなく多少の変動幅を持たせるようにする。

【００３８】装置Ｂでは、装置Ａからの１回目の回線使
用権要求Ｓ２の送信後２回目の送信までの間に、ステッ
プ４０に示す受信状態となると、ステップ４１で装置Ａ
からの光信号を受信する。そして、ステップ４２で光信
号の受信が正常に完了したことを確認すると、ステップ
４３において、受信した信号が回線使用権要求Ｓ２であ
るか否かを判別する。回線使用権要求Ｓ２であると判別
されると、ステップ４４で光反射部１が駆動されて送信
状態となる。これと同時にステップ４５で送信許可を示
す信号が同期判断部６から送信判断部７を介して送信器
５に送られ、その信号に応じて発光素子４から光信号が
出射される。この光信号は、光反射部１で反射してレン
ズＲを通って光ファイバＦに入射し装置Ａに送信され
る。これによりステップ４６で同期が確立された状態と
なる。この装置Ｂの同期確立状態は、回線使用権要求Ｓ
２を正常に受信した後、装置Ａからの送信データの受信
が完了するまでの間継続される。また、装置Ｂから送信
許可が発せられたとき、装置Ａについては受信状態にな
っているので、装置Ｂからの応答を受信することができ
る。

【００３９】装置Ａが、ステップ３４で装置Ｂからの送
信許可を受信すると、光反射部１が駆動されて送信状態
とされるとともに、同期判断部６から出力される送信許
可信号Ｓ３の値が「１」となる。これにより、送信端子
Ｔ２の送信信号が送信判断部７を通って送信器５に送ら
れ、その送信信号に従って発光素子４が駆動されて光信
号が出射され、光反射部１及びレンズＲを介して光ファ
イバＦに入射して装置Ｂに伝送される。装置Ａは、装置
Ｂからの送信許可を受信した後、装置Ｂへのデータの送
信が完了するまでの間、同期が確立された状態となる。

【００４０】装置Ａからの送信データを正常に受信した
装置Ｂでは、ステップ４３で受信した信号が回線使用権
要求Ｓ２ではないことが判別されると、ステップ４７に
より同期状態が開放されて待機状態（受信状態）とな
る。このように第１の実施形態によれば、２つの装置
Ａ，Ｂ間を１本の光ファイバＦで接続し、光反射部１に
より各装置Ａ，Ｂの送受信状態を同期させて切り替え、
光ファイバＦを時間分割で使用するようにしたことで、
従来の２本の光ファイバを用いた光通信システムに比べ
てより簡略な構成で安価な光伝送装置を用いて双方向の
光通信が可能となる。特に、光反射部１に半導体ガルバ
ノミラーを用いることで、各光伝送装置Ａ，Ｂの小型化
を図ることができる。

【００４１】なお、上述した第１の実施形態では、１種
類の光信号を１本の光ファイバで伝送する場合を説明し
たが、本発明はこれに限らず、波長の異なる複数の光信
号を１本の光ファイバで伝送する波長多重方式の光通信
システムにも応用することが可能である。また、装置
Ａ，Ｂ間の同期制御は、上述した方式に限られるもので
はなく、その他のシーケンスによる同期制御であっても
構わない。

【００４２】次に、本発明に係る第２の実施形態につい
て説明する。第２の実施形態では、複数の装置間で光通
信を行なう光通信ネットワークに適用される本発明の一
態様について説明する。図６は、第２の実施形態に係る
光伝送装置の構成を示す図である。また、図７は、光通
信ネットワークの構成を示す図である。ここでは、例え
ば、１つの光送信装置Ｃから光ファイバＦ０に送信され
た光信号が、光交換機１０により、４つの光受信装置Ｄ
１〜Ｄ４にそれぞれ接続する光ファイバＦ１〜Ｆ４のい
ずれか１つに伝送される光通信ネットワークを考え、前
記光交換機１０として、図６に示した光伝送装置が適用
される。

【００４３】図６において、本光交換機１０は、光ファ
イバＦ０からレンズＲ０を通って出射される光信号の光
軸上に配置された光反射手段としての光反射部１１と、
該光反射部１１を駆動する駆動手段としての駆動回路１
２と、該駆動回路１２に切り替え制御信号を送る制御手
段としての制御部１３と、から構成される。この光交換
機１０には、送信側の光ファイバＦ０及び受信側の光フ
ァイバＦ１〜Ｆ４の各一端が、図示したような所定の位
置に取り付けられている。また、各光ファイバＦ０〜Ｆ
４の先端には、それぞれ屈折特性の異なるレンズＲ０〜
Ｒ４が固定されている。

【００４４】光反射部１１は、第１の実施形態の光反射
部１と同様の構成であって、例えば上述の図３に示した
半導体ガルバノミラーを用いることが好ましい。光反射
部１１の反射板の変位角θは、制御部１３により駆動回
路１２を介して制御される。制御部１３は、例えば、外
部から与えられる離散的な印加電圧値またはバイナリ値
を、光反射部１１の反射板の変位角θに相当する電圧値
に変換して駆動回路１２に出力する。

【００４５】ここで送信側の光ファイバＦ０に対する光
反射部１１の設置位置、及び光反射部１１の反射板の変
位角θと受信側の光ファイバＦ１〜Ｆ４の配置関係につ
いて説明する。図６に示すように、光反射部１１は、光
ファイバＦ０からレンズＲ０を通って出射される光信号
を基準にして、反射板の反射面を角度φだけ傾けて設置
される。この角度φは受信側の光ファイバＦ１〜Ｆ４の
取り付け位置及びレンズＲ１〜Ｒ４の屈折特性に応じて
決められる。

【００４６】駆動回路１２により光反射部１１が駆動さ
れ、反射板が変位角θだけ回動した状態にあるとき、光
ファイバＦ０からの光信号は反射板で反射して、角度
［π−２（φ−θ）］の方向へ進む。この反射光の進む
方向の延長線上に受信側のレンズ及び光ファイバが配置
される。受信側の各光ファイバＦ１〜Ｆ４の間隔ｂは、
反射面からレンズ端面までの距離をＬとし、反射板の単
位変位角をΔθとすると、次の（１）式で表すことがで
きる。

【００４７】ｂ＝Ｌ×ｔａｎΔθ …（１）なお、使用
するレンズや光ファイバのサイズ等によって、実際の間
隔ｂに制約が生じるが、この制約は距離Ｌを大きく取る
ことで緩和できる。このように構成された第２の実施形
態の動作について説明する。光送信装置Ｃから送信され
た光信号は、光ファイバＦ０を通って光交換機１０に伝
送される。光交換機１０では、制御部１３の制御下で、
駆動回路１２により光反射部１１が駆動され、光反射部
１１の反射板が変位角θだけ回動した状態とされる。光
ファイバＦ０からレンズＲ０を介して出射された光信号
が、光反射部１１で反射して受信側のいずれか１つのレ
ンズを通って光ファイバに入射され、その光ファイバに
接続された光受信装置に伝送される。光反射部１１の反
射板の変位角θが制御部１３により逐次切り替えられる
ことによって、光送信装置Ｃからのデータの送信先が切
り替えられるようになる。

【００４８】このように第２の実施形態によれば、光通
信ネットワークにおいて、光伝送路の切り替えを、半導
体ガルバノミラーを用いた光交換機１０により行なうよ
うにしたことで、従来のファイバ可動型光スイッチ等を
用いた光交換機に比べて、より小型の光交換機を実現す
ることができる。また、半導体ガルバノミラーを用いた
ことで、切り替えを行なう数（分岐数）に変更が生じた
ときにでも、反射板の変位角の設定を変更するだけで対
処できるため、より柔軟に光通信ネットワークを構築す
ることが可能になる。さらに、半導体ガルバノミラーは
駆動エネルギーが比較的小さいので、光伝送装置の低消
費電力化を図ることも可能である。

【００４９】なお、上記第２の実施形態では、受信側光
ファイバの端部を１次元（直線）的に配置する構成とし
たが、本発明はこれに限らず、受信側光ファイバの端部
を２次元（平面）的に配置する（例えば、複数の光ファ
イバを束ねたような状態）ことも可能である。この場合
には、光反射部１１として使用する半導体ガルバノミラ
ーは、反射板を２軸で支持する構造のものとする。ま
た、上記の光通信ネットワークシステムにおいて送信側
と受信側を入れ替えた構成、即ち、光伝送装置が、複数
の送信側光ファイバのいずれか１つから出射された光信
号を１本の受信側光ファイバに伝送するようなシステム
にも応用可能である。

【００５０】次に、本発明に係る第３の実施形態につい
て説明する。第３の実施形態は、上記第２の実施形態と
同様な光通信ネットワークに適用される本発明の他の態
様であり、光電子集積回路（ＯＥＩＣ）を用いた場合の
ものである。図８は、第３の実施形態に係る光伝送装置
の概略構成を示す斜視図であり、図９は、その基板の上
面図である。

【００５１】図において、本光伝送装置２０は、例え
ば、シリコン（Ｓｉ）基板２１上にアレイ構造に配置さ
れた送信側光信号処理手段としての光信号処理回路２２
₀及び受信側光信号処理手段としての光信号処理回路２
２₁〜２２₆と、基板２１の上方に対向させて配置され
た光反射部２３と、該光反射部２３を駆動する駆動回路
２４と、該駆動回路２４に切り替え制御信号を送る制御
部２５とを備えて構成される。

【００５２】光信号処理回路２２₀には、図示されない
光送信装置に接続された光ファイバＦ０が接続されてお
り、また、各光信号処理回路２２₁〜２２₆には、図示
されない光受信装置に接続された光ファイバＦ１〜Ｆ６
が接続されている。各光信号処理回路２２₀〜２２
₆は、例えば図１０のブロック図に示すように、受光素
子２２ａ、増幅回路２２ｂ、識別回路２２ｃ及び発光素
子２２ｄから構成される。光信号処理回路２２₀につい
ては、光ファイバＦ０から出射される光信号が受光素子
２２ａで受光される構成とし、光信号処理回路２２₁〜
２２₆については、各発光素子２２ｄから出射される光
信号が光ファイバＦ１〜Ｆ６に入射される構成とする。
受光素子２２ａは、受光した光信号を電気信号に変換す
るものである。増幅回路２２ｂは、受光素子２２ａから
の電気信号を所定のレベルまで増幅して出力する回路で
ある。識別回路２２ｃは、増幅回路２２ｂからの信号を
基に識別処理を行ない受信データを再生し、その再生し
た信号に応じて発光素子２２ｄを駆動する駆動信号を生
成する回路である。発光素子２２ｄは、識別回路２２ｃ
からの駆動信号により駆動されて光信号を出射するもの
である。

【００５３】光反射部２３は、光信号処理回路２２₀の
発光素子２２ｄから出射される光信号の光軸上に配置さ
れ、制御部２５により駆動回路２４を介して反射板の変
位角が制御される。この光反射部２３は、第２の実施形
態の光反射部と同様の構成であって、上述した半導体ガ
ルバノミラーを用いるのが好ましい。このような光伝送
装置２０では、光送信装置から光ファイバＦ０を介して
送られてきた光信号が、光信号処理回路２２₀の受光素
子２２ａで受光される。光信号処理回路２２₀では、受
信した光信号の再生処理が行なわれ発光素子２２ｄから
光信号が出射される。光信号処理回路２２₀から出射さ
れた光信号は、対向する光反射部２３の反射板で反射し
て、光信号処理回路２２₁〜２２₆のいずれか１つの受
光素子２２ａで受光される。このときの反射板の変位角
は、第２の実施形態の場合と同様に、制御部２５の制御
下で駆動回路２４を介して制御されている。

【００５４】光反射部２３で反射された光信号を受信し
た光信号処理回路は、その光信号の再生処理を行なって
発光素子２２ｄから光信号を出射する。この光信号は、
その光信号処理回路に接続する光ファイバに入射されて
光受信装置に伝送される。このように第３の実施形態に
よっても、第２の実施形態の場合と同様の効果を得るこ
とができる。特に、光電子集積回路（ＯＥＩＣ）及び半
導体ガルバノミラーを用いたことで、多くの機能を備え
たより小型の光伝送装置を提供可能である。

【００５５】なお、上述した第１〜第３の実施形態の各
光伝送装置では、光反射部と各光ファイバとの位置合わ
せ精度が重要になる。そこで、製造時における光学系部
品の位置合わせのずれを製造後に補可能にする手段の一
例を以下で説明する。図１１は、例えば、第３の実施形
態の光伝送装置に対して、位置合わせ補償手段を付加し
た場合の概略構成を示す図である。

【００５６】図１１の構成では、各光信号処理回路２２
₁〜２２₆の増幅回路２２ｂから出力される、光受信レ
ベルに比例した信号Ｓref （電圧Ｖ）を取り出して補償
回路２６に入力し、該補償回路２６から駆動回路２４に
補償信号を送るものである。この信号Ｓref の電圧Ｖ
は、図１２に示すように、光反射部２３の反射板の変位
角θに応じて変化する。各光信号処理回路の受光レベル
が最大となるとき信号Ｓref の電圧Ｖも最大値となる。
しかし、製造時に光学系部品の位置ずれが生じると、反
射板の制御による反射光の照射位置がずれるため、電圧
Ｖのピークが図１２の点線に示すようにずれる。

【００５７】ところで、駆動回路２４は、光反射部２３
の反射板が制御部２５からの信号に応じた変位角に保た
れるように駆動する回路であるため、各光信号処理回路
２２ ₁〜２２₆に対応した補償回路２６からの補償信号
により、反射板の変位角を微少量調整することができ
る。ここでの補償回路２６は、信号Ｓref の電圧Ｖが一
定の閾値を超えているときに、その電圧Ｖが最大値をと
るよう、駆動回路２４を介して反射板の変位角を補正す
る。電圧Ｖの閾値を設けるのは対象外の光信号処理回路
による補正制御を排除するためである。

【００５８】このように位置合わせ補償手段を付加する
ことにより、製造時に生じる位置ずれを製造後に補償可
能となる。これによって製造時の組み立て精度の粗さが
ある程度許容できるようになる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載し
た発明は、駆動状態に応じて可動な光反射手段により、
光送信手段から出射された光信号を光ファイバに入射さ
せ、また、その光ファイバから出射された光信号を光受
信手段に入射させるようにしたことで、１本の光ファイ
バを時間分割で使用することができるため、従来の２本
の光ファイバを用いた光通信システムに比べて、より簡
略な構成で安価な光伝送装置により双方向の光通信が可
能となる。また、請求項２に記載したように、光ファイ
バの両端に接続する光伝送装置の送受信状態に同期させ
て光反射手段が駆動されることにより、各装置間の双方
向光通信をより確実に行なうことができる。

【００６０】請求項３または４に記載の発明は、光通信
ネットワークにおいて、光反射手段を備えた光伝送装置
により光伝送路の切り替えを行なうようにしたことで、
従来のファイバ可動型光スイッチ等を用いた光交換機に
比べて、より小型の光伝送装置を実現することができ
る。また、請求項５、６に記載した発明によれば、送受
信される光信号が光信号処理手段で再生処理されること
で、より伝送特性の優れた光伝送装置が実現でき、特
に、光信号処理手段を光電子集積回路で構成したこと
で、より小型の光伝送装置を提供できる。

【００６１】さらに、請求項７に記載した発明では、上
記の発明の光反射手段に半導体ガルバノミラーを用いた
ことで、光伝送装置の一層の小型化を図ることができ
る。また、光通信ネットワークの分岐数に変更が生じた
ときにでも、光反射手段の配置の設定を変更するだけで
対処できるため、より柔軟に光通信ネットワークを構築
することが可能である。さらに、半導体ガルバノミラー
は駆動エネルギーが比較的小さいので、光伝送装置の低
消費電力化を図ることも可能である。

【００６２】加えて、請求項８に記載した発明では、光
伝送手段に補償手段を設けたことにより、製造時に生じ
る位置ずれを製造後に補償できるため、製造時の組み立
て精度の粗さがある程度許容できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置の構
成を示す図である。

【図２】同上第１の実施形態における光通信システムの
構成を示す図である。

【図３】同上第１の実施形態に用いる半導体ガルバノミ
ラーの構成を示す分解斜視図である。

【図４】同上第１の実施形態の動作を説明するフローチ
ャートである。

【図５】同上第１の実施形態の動作を説明するシーケン
ス図である。

【図６】本発明の第２の実施形態に係る光伝送装置の構
成を示す図である。

【図７】同上第２の実施形態における光通信ネットワー
クの構成を示す図である。

【図８】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置の構
成を示す斜視図である。

【図９】図８の光伝送装置の基板上面図である。

【図１０】第３の実施形態に用いる光信号処理回路の構
成を示す図である。

【図１１】同上第３の実施形態の光伝送装置について位
置合わせ補償手段を付加した構成を示す図である。

【図１２】位置合わせ補償手段における信号Ｓref の電
圧Ｖと変位角θとの関係を示す図である。

【図１３】２本の光ファイバを用いた従来の光通信シス
テムの構成を示す図である。

【図１４】従来の光通信ネットワークの構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１，１１，２３…光反射部２…受光素子３…受信器４…発光素子５…送信器６…同期判断部７…送信判断部８，１２，２４…駆動回路１３，２５…制御部２１…基板２２₀〜２２₆…光信号処理回路２６…補償回路Ｆ，Ｆ０〜Ｆ６…光ファイバ θ…変位角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丸山真佐彦埼玉県浦和市上木崎１丁目13番８号日本信号株式会社与野事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバへの光信号の送信及び光ファイ
バからの光信号の受信を行なう光伝送装置において、送信する光信号を発生して出射する光送信手段と、光信号を受光して受信処理を行なう光受信手段と、駆動可能な反射面を有し、駆動状態に応じて、前記光送
信手段から出射された光信号を前記反射面で反射して光
ファイバの一端に入射させるか、または、前記光ファイ
バの一端から出射された光信号を前記反射面で反射して
前記光受信手段に入射させる光反射手段と、該光反射手段を駆動する駆動手段と、前記光ファイバへの光信号の送受信が時間分割で行われ
るように前記駆動手段の動作を制御する制御手段と、を備えて構成されたことを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】前記制御手段が、前記光ファイバの他端に
接続される他の光伝送装置の送受信状態に同期して前記
駆動手段の動作を制御することを特徴とする請求項１記
載の光伝送装置。
【請求項３】送信側光ファイバから出射された光信号を
複数の受信側光ファイバのいずれか１つに入射させる光
伝送装置において、駆動可能な反射面を有し、前記送信側光ファイバから出
射された光信号を前記反射面で反射して前記受信側光フ
ァイバのいずれか１つに入射させる光反射手段と、該光反射手段を駆動する駆動手段と、該駆動手段の動作を制御する制御手段と、を備えて構成されたことを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】複数の送信側光ファイバのいずれか１つか
ら出射された光信号を受信側光ファイバに入射させる光
伝送装置において、駆動可能な反射面を有し、前記送信側光ファイバのいず
れか１つから出射された光信号を前記反射面で反射して
前記受信側光ファイバに入射させる光反射手段と、該光反射手段を駆動する駆動手段と、該駆動手段の動作を制御する制御手段と、を備えて構成されたことを特徴とする光伝送装置。
【請求項５】前記送信側光ファイバからの光信号を受光
して電気信号に変換し、再生処理して生成した光信号を
前記光反射手段に向けて出射する送信側光信号処理手段
と、前記光反射手段で反射した光信号を受光して電気信号に
変換し、再生処理して生成した光信号を前記受信側光フ
ァイバに送る受信側光信号処理手段と、を備えて構成されたことを特徴とする請求項３または４
記載の光伝送装置。
【請求項６】前記送信側光信号処理手段及び前記受信側
光信号処理手段が、アレイ構造に配置された光電子集積
回路であることを特徴とする請求項５記載の光伝送装
置。
【請求項７】前記光反射手段が、半導体製造技術を用い
て製造した半導体ガルバノミラーであることを特徴とす
る請求項１〜６のいずれか１つに記載の光伝送装置。
【請求項８】前記光反射手段で反射して光ファイバに入
射される光信号のレベルを基に、前記駆動手段の動作を
調整して光学系部品の位置ずれを補償する補償手段を備
えて構成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれ
か１つに記載の光伝送装置。