JPS59114521A - 光通信ネツトワ−クのためのフエイルセ−フ音響光学ｔカプラ - 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】 Ｃ本発明が属する技術分野〕 本発明は光通信システム、更に詳しくは、光学放射エネ
ルギー（以下、光と言う）を光通信ネットワーク内にあ
るいは光通信ネットワークから結合するための音響光学
カプラに関する。

〔本発明の背景〕

光フアイバ導波路は、現在通信ネットワークにおいて広
く使用されている同軸ケーブル伝送ラインに対する比較
的広い帯域幅の代替手段として急成長を遂げている。周
知のようにこれらには、シングルモードとマルチモード
即ち、シングルファイバ先導波路とマルチファイバ光導
波路がある。

シングルモードファイバは優れた帯域幅／長、さ特性を
有しているが、コアの直径が比較的小さいために（典型
的には２〜２０μｍ）、継ぎ合わせや修理が困難である
。それらは比較的長距離の高速通信ネットワークに有利
に使用され得る。即ち、通信ネット−ワークが数ｋｍを
超える長さを有していたり、あるいはデータレイトが約
２００Ｍビット／秒よりも高速のときに有利に使用され
得る。しかし、これに対してマルチモードファイバはコ
アの直径が大きいため（典型的には４０〜４００μｍ）
、優れた光導波路である。

マルチモード光ファイバ束（即ち、マルチファイバ導波
路）は、特に比較的近距離の低速通信ネットワークに通
している。それらは、そのマルチファイバの構造に起因
する余分な特性を固有的に有しており、そして、それら
は比較的広い断面積を有するために、発光ダイオード（
ＬＥＤ）やレーザダイオードのような、使用する光源を
効果的に結合することが適度に容易である。しかし、そ
れらは以下の欠点による弊害を有している。（１）東向
のファイバの数に応じてコストが増加する。（２）比較
的断面積が大きいために本質的な空間を必要とする。（
３）幾つかのファイバ及びそれらの間の不活性面積を有
するクラッド構造のために、しばしば比較的大きなバッ
キング・インジェクション・ロスを有する。このバンキ
ング・インジェクション・ロスは、通常製造コストの増
加を犠牲にすればある程度少なくすることができる。し
かし、このコストの増大はしばしば償還することが困難
である。

幸゛いにも、現在においては、中継なしに数Ｋｍにも及
ぶ距離を伝送するためのマルチモードの素線（ｓｉｎｇ
ｌｅ　５ｔｒａｎｄ　）の光フアイバ導波路に充分な光
を結合することを簡単にしたより高出力のＬＥＤやレー
ザダイオードがある。このように、この導波路は高速の
ローカルエリアネットワークに使用される最も適した媒
体として、好適な光通信の媒体の主流になった。

リニアネソトワニクアーキテクチャーは、少なくとも幾
分かは分散処理の方に指向する結果として次第に一般化
してきている。例えばゼロＶ、クス・イーサネット・ロ
ーカルエリアネットワークは、同軸ケーブルの通信媒体
に分岐することによって、複数のターミナル（例えばワ
ークステーション；プリンターやファイルサーバなどの
分散された手段；あるいは他のタイプのプロセッサー）
を簡単にネットワークに加えることができるように、オ
ープンループのリニアアーキテクチャ−を有している。

標準のイーサネットネットワークの特徴の１つは、例え
ローカルパワー不足があってもネットワークに沿って確
実に伝送するために、そのフェイル−セーフ分岐装置が
使用できることである。

ローカルターミナルを素線あるいはシングルモード又は
マルチモードの光フアイバ導波路と結合するためには−
もし、このような導波路がリニア光通信ネットワークの
通信媒体として用いられるならば・−頑丈で信頼性の高
い光学Ｔカプラが求められている。事実、ゼロックス・
イーサネット・ネットワークのような、現存している同
軸ケーブルネットワークに対して完全に光学的な対応手
段を適用するためには、フェイルセーフなカプラが必要
である。勿論、このカプラには、確実に伝送するための
アクティブな中継器を持つ光学カプラは含まない。

ローカルターミナルを素線の光フアイバ導波路と結合す
るために好適なフェイル−セーフ光学Ｔカプラがほかに
提案されている。１９７６年の５月にカリフメルニア州
のサンジエゴで開催されたＣＬＥＯ３会議で、ウェノ氏
とオオギ氏が［光フアイバケーブルを用いたデータ・ハ
イウェイ（ＤａｔａＩＩｉｇ＋＋１ｙａｙ　ｌｌｓｉｎ
ｇ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　Ｃａｂｌｅ　）　Ｊ
と題する論文により発表したツインＴカプラは、特に適
切な例である。特にそのカプラは、ローカルターミナル
を、デュアルバス（ｄｕａｌ　ｂｕｓ）の双方向性ネッ
トワークに結合するために設けられる。そのため、その
カプラは、４つのセルフォック（商標）、コリメートレ
ンズと、１つのビームスプリント用プリズムとより構成
される。このプリズムは、それぞれのバスが前記セルフ
ォックレンズの２個によってこのプリズムに結合するよ
うに組立られる。

更にウエノ氏とオオギ氏が教示しているように、それぞ
れのターミナルは一対のレーザ又はＬＥＤ光源と、関連
するカプラのビームスプリント用プリズムの対向両面に
おいて同心的に配置された一対のフォトダイオードとを
有している。不幸にして、このようなカプラは、例え光
源がビームスブリ７）用プリズム上で結像しても、局部
的入射光（ｌｏｃａｌｌｙ　１ｎｊｅｃｔｅｄ　ｌｉｇ
ｈｔ）をバスに結合させるには充分ではない。その方法
は、もし比較的高出力で、良くコリメートされた光源や
比較的高感度のフォトダイオードを使用するならば、素
線のマルチモード導波路を用いての比較的近距離通信に
適するであろう。しかしながら、もっと充分なカプラが
必要とされることは明白である。

１９７５年１１月１８日に発行された米国特許Ｎｏ、３
，９２０゜９８２公報「連続光ファイバ送受信ターミナ
ル（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｆｉｂｅｒ　０ｐｔｉｃａ
ｌ　Ｔｒａｎｓｍｉｔ　ａｎｄＲｅｃｅｉｖｅＴｅｒｍ
ｉｎａｌ　　）　’Ｊにおいて示されている音響光学モ
ジュレータ／カプラもまた興味深い。それは、連続した
シングル又はマルチファイバ導波路によって導かれた光
を変調及び散乱するためのバルク音響エネルギーを用い
ることによるものである。しかし、その装置は、局部的
入射光を導波路内に結合する能力を有しないので、特に
関連はない。

〔本発明の概要〕

この発明によれば、少なくとも１つの光源と少すくトも
１つの光検出器とを備えたローカルターミナルを、セグ
メント化されたデータバスに結合するためのフ“エイル
セーフ光学Ｔカブラは、光学的に透明な音響光学セルと
、遠隔的入射光（ｒｅｍｏｔｅｌｙ　１ｎｊｅｃｔｅｄ
　ｌｉｇｈｔ　＞をバスの、あるセグメントから次のセ
グメントへ伝送するためのフェイルセーフ光路を形成す
るように、隣接したデータバスのセグメントをカプラの
光軸に対して対称に音響光学セルの対向端面に結合する
１対のコリメートレンズと、音響軸に沿って超音波格子
を選択的に確立し、あるいは強めるために、音響バルク
波を音響光学セル内に結合するための少なくとも１つの
音響ドライバとを備えている。ターミナルとデータバス
とを結合するために、超音波格子が局部的入射光をそれ
ぞれの光源からデータバス内にブラッグ反射するように
、コリメートレンズは、それぞれの光源とデータバスの
隣接したセグメントとを、カプラの音響軸に対して対称
に音響光学セルの対向端面に結合する。同様な関係は、
遠隔的入射光がそのデータバスセグメントから光検出器
へとブラッグ反射するように、それぞれの光検出器とデ
ータバスの該当するセグメントとの間で維持される。選
択的に、このカプラは、単一もしくは複数の光検出器に
対して遠隔的入射光を受動的に反射する手段を含ませる
こともできる。

リニア光学ネットワークについてこのカプラの応用が強
調される一方、そればワングネソトヮークにも有利に使
用できることが理解できるであろう。

この発明のそれ以上の目的及び特徴は、添付した図面を
参照して以下に述べる詳細な説明により明白にされるで
あろう。

〔図面の簡単な説明〕

第１Ａ、１８図は本発明のフェイルセーフ単一方向性光
学Ｔカプラの概念的側面図、第２図は本発明を具体化し
たフェイルセーフ双方向性光学Ｔカブラである単一駆動
源／１！−ドライバの概念的側面図、第３図は第２図に
示す双方向性カプラに代わるデュアル駆動源、単一ドラ
イムの概念的側面図、第４図は本発明に基づいて構成さ
れたデュアル駆動源、デュアルドライバ双方向性カプラ
の概念的側面図、第５Ａ及び５Ｂ図はそれぞれ第４図に
示すカプラの右方向拡大端面図及び左方向拡大端面図、
第５Ｃ図は第４図に示すカプラの５Ｏ−５Ｃ線矢視断面
図、第６図は第４図に示す双方向性カプラに代わるデュ
アル駆動源、単一ドライムの概念的側面図、第７Ａ及び
７Ｂ図は第６図に示すカプラの一実施例の対向端面図、
第８Ａ及び８Ｂ図は第６図に示すカプラの他の実施例の
対向端面図、第９Ａ及び９Ｂ図は第６図に示すカプラの
更に他の実施例の対向端面図、第１０図は本発明を具体
化したカプラのフェイルセーフ伝送特性を最適にするた
めに使用し得る傾斜バス／カプラの方向付けを図示した
概念的側面図である。

〔実施例に基づく詳細な説明〕

以下、本発明を図示した実施例によって詳細に説明する
が、それは、実施例に限定されるものでないことが理解
されよう。またその目的は、特許請求の範囲にて定義し
た発明の精神と意図の範囲内の全ての変形や選択、均等
手段を含むものである。

今、特に本発明の要点とする図面の第１図Ａと第１図Ｂ
に注目すると、ローカルターミナル（関連部分のみ示す
）を、いわゆる単一方向性のリニアあるいはリング状の
光通信ネットワークのセグメント化されたデータバス（
２２）に結合するための単一方向性光学Ｔカプラが示さ
れている。このハス（２２）は、典型的には一組の素線
のマルチモード光ファイバ導波路（２２Ａ）と（２２Ｂ
’）とを備えており、ネットワークデータの流れは、矢
印（２３Ａ）と（２３Ｂ　）によって示すように、導波
路（２２Ａ）から導波路（２２Ｂ）に向かう方向である
。

バス（２２）を伝ってデータを送信及び受信するために
、口′−カルターミナルは、レーザダイオードや発光ダ
イオード（ＬＰ、Ｄ）のよう−逍当な光源（２５）と、
フォトダイオードのような適当な光検出器（２６）とを
有している。認められるように、一方から他方へ、又は
遠隔のターミナル（図示せｉ゛）をネットワークデータ
バス（２２）に結合するために同様な手段が用いられる
。

ネットワーク通信プし１トコルは、本発明の目的を超え
るものである。しかし、ただ一つのターミナルが、いか
なる与えられた時間においてもバス（２２）を伝ってデ
ータを送信するために、通常のネットワークが制御（図
示しない手段によって）されることを理解すべきであろ
う。従って、データによって変調された光が、光源（２
５，）　　（局部的入射光）や、ある一つの遠隔の光源
または偽の遠隔の光源（遠隔的入射光）によって、互い
に排他的時間にカプラ（２１）に入射されると考えられ
る。

更に、遠隔的入射光（３１）　　＜第１Ａ図）は、ある
１つの遠隔のターミナルからローカルターミナルへ、ま
た他の１つもしくはそれ以上の遠隔のターミナルへ、デ
ータを送信するために、予め定められたパルスコードに
従って変調（図示しない手段によって）されることに注
意すべきである。同様に、局部的入射光（３２）　　（
第１Ｂ図）は、ローカルターミナルからある１つのもし
くは複数の遠隔のターミナルへデータを送信するために
、適当なパルスコードによって変調（図示しない手段に
よって）される。認められるように、カプラ（２１）の
利点の１つは、同一周波数や異なる周波数において、あ
るいは可変の周波数においても、遠隔的入射光（３１）
及び局部的入射光（３２）が変調され得ることである。

従って、適応できるパルスコードにはほとんど制限はな
い。

本発明では、遠隔的入射光（３１’）　　（第１Ａ図）
を導波路（２２Ａ）から導波路（２２Ｂ　）に送信する
ためのフェイルセーフ光路を与えるために、カプラ（２
１）は、導波路（２２Ａ）、　　（２２Ｂ）を、長方形
のガラスのブロックのような光学的に透明な音響光学セ
ル（４２）の対向端面にそれぞれ結合するための、円柱
状のセルフフォーカシングレンズ（一般にセルフォック
ロッドと言う）のよ−）　す、−対の十分にマツチング
をとったコリメートレンズ（，１ｌＡ）　及び（４１Ｂ
）を備えている。セルフォックレンズ（４１Ａ）、　　
（４１Ｂ）及び音響光学セル（４２）は、典型的には平
面で光学的に研磨された対の表面を有しており、そして
、レンズ（４１Ａ）及び（４１Ｂ　）番それぞれ導波路
（２２Ａ）及び（２２Ｂ）に、そして音響光学セル（４
２）に結合するためには、指数マツチング用接着剤（ｉ
ｎｄｅｘ　ｍａｔｃｈｉｒ＋Ｂｃｅｍｅｎｔ　）を使用
することが好ましい。

更に詳しくは、レンズ（４１Ａ）及び（４１Ｂ　＞の光
軸は、はぼ直線状の、カプラ（２１）の長平方向に伸び
る光軸（４３）を規定するために一直線上に配置される
。それは、この実施例において導波路（２２八）及び（
２２Ｂ）が光軸（４３）に対して、対称にラテラル方向
に片寄った関係でそれぞれレンズ（４１Ａ　）及び（４
１Ｂ　）に取り付けられ、もしくは結合されることに留
意すべきである。この片寄りの大きさは、音響光学セル
（４２）内で実質的にコリメートされた遠隔的入射光（
３１）が、音響光学セル（４２）内において、後で詳し
く述べるように、超音波格子（４９）に対するブラッグ
角と実質的に等しいところの、光軸（４３）に対する角
度で指向するよう選ばれる。更に、第１０図に示すよう
に、遠隔的入射光（３１）の主光線（４４）が、レンズ
（４１Ａ）と（４１Ｂ　）の間の中間で交差するように
、導波路（２２Ａ）及び（２２Ｂ）は光軸（４３）に対
してほぼ等しくかつ逆向きに傾けて設けられる。しかし
、一般的には、主光線（４４）が光軸（４３）に交差す
る点の長平方向の変位は、そのような理想的モデルと比
較しても極くわずかで影響も少ないので、そのような補
償は必要ではない。

ローカルターミナルをカプラ（２１）と結合するために
、導波路（２２Ａ）と光源（２５）は、互いにラテラル
方向に分岐されており、そして、レンズ（４１Ａ）によ
って音響光学セル（４２）の一端に結合されている。ま
た、この詳細な実施例においては、導波路（２２Ｂ）と
光検出器（２６）は、互いにラテラル方向に分岐し且つ
レンズ（４１Ｂ　）によって、音響光学セル（４２）の
対向側の端部に結合されている。典型的には、光源（２
５）と光検出器（２Ｇ）は、カプラク２１）の光軸（４
３）に対して対称にラテラル方向に分岐した関係で、そ
れぞれレンズ（４’ｌ　Ａ　）と（４１Ｂ　）に突出状
に結合されている。

この発明に沿って、ローカルターミナルをバス（２２）
に結合するために、カプラ（２１）は、カプラ（２１）
のラテラル方向に延びる音響軸（４７）を規定するため
に音響光学セル（４２）の対向端面に取り伺げられてい
る音響トランスデユーサ（４５）と音響アブゾーバ（４
６）’　　（ここでは、集合的に音響ドライバと言う）
とを備えている。図示されているように、カプラ（２１
）の音響軸（４７）は光軸（４３）に対してほぼ直角で
あるが、そのことは本質的な関係ではない。

動作を説明すると、トランスデユーサ（４５）はバルク
音響波を音響光学セル（４２）内に結合するために、適
当な駆動源（４８）によって、予め定められた周波数で
駆動される。音響波は、音響軸（４７）に沿い、音響光
学セル（４２）を通って音響アブゾーバ（４６）に着く
まで進行し、音響アブゾーハ（４６）では、音響エネル
ギーがそこからはとんど（たとえ有っても）反射されな
いように音響波を充分に吸収する。その結果、予め定め
られた格子周波数を有する超音波格子（４９）は、カプ
ラ（２１）の音響軸（４７）に沿って形成される。

わかるように、ローカルターミナルは超音波格子（４９
）からのブラッグ反射によって、バス（２２）に結合さ
れる。従って、導波路（２２Ａ）と光検出器（２６）と
の間且つ光源（２５）と導波路（２２Ｂ）との間は音響
軸（４７）に対して対称性を有する。

更に、導波路（２２Ａ）及び（２２Ｂ）のカプラ（２１
）の、光軸（４３）からのラテラル方向の変位を説明す
れば、光検出器（２６）と光源（２５）は、それぞれ導
波路（２２Ａ）と（２２Ｂ）に対して鏡像の関係で、光
軸（４３）から変位して設けられている。

いくつかの付加的な詳細によりバス／ターミナル結合を
考えると、この実施例の音響トランスデユーサ（４５）
は、ローカルターミナルが送信モードか受信モードのい
ずれか一方の動作をしている時に駆動されることが注目
される。格子（４９）が、ある遠隔的入射光（３１）　
　（第１Ａ図）の極く一部（例えば１％あるいはその程
度）を導波路（２２Δ）から光検出器（２６）にブラッ
グ反射するために、ローカルターミナルが受信モードで
動作している時に、駆動源（４８ンはトランスデユーサ
（４５）の音響出力を比較的ローレベルで保持する。遠
隔的入射光（３１）のほとんどは、格子（４９）によっ
て影響を受けず、従ってまた、ネットワークの遠隔のタ
ーミナルに送信するために導波路（２２Ｂ）内に焦点を
結ぶ。これに対して、ローカルターミナルが送信モード
で動作している時、駆動源（４８）は、トランスデユー
サ（４５）の音響出方を増加させ、それによって、光源
（２５）がら導波路（２２Ｂ）にブラッグ反射した局部
的入射光（３２）　　（第１Ｂ図）の総量を最大化する
よう格子（４９）を増強させる。明らかなように、ロー
カルターミナルは、バス（２２）をモニターするために
静止した状態にある場合に受信モードで動作し、そして
遠隔の一つ又は複数のターミナルにデータを送信するた
めに待機している時にのみ送信モードに゛切り換わる。

一つの例は更に本発明の実際的な有用性を説明するであ
ろう。この例のために以下のことを仮定する。

（ａｌ　　遠隔的入射光（３１）及び局部的入射光（３
２）は、共に５ｏｏｏ人の真空波長λを有している。

ｆｂｌ　　音客光学セル（４２）内の音の速度Ｖは、３
００Ｗｌ秒である。

ｆｃｌ　　セルフォックレンズ（４１Ａ　＞と（４１Ｂ
）は、共に２１１ＩＩ１１の直径ｄを有しており、また
７、３鰭のコリメータ長βを有している。

（ｄｌ　　導波路（２２Ａ）と（２２Ｂ）は共に、０．
１５１７）開口数Ｎ、Ａ、を有している。そして、ｔｅ
＋　　導波路（２２Ａ）及び（２２Ｂ）、光源（２５）
及び光検出器（２６）は、それぞれカプラ（２１）の光
軸（２３）からラテラル方向に７５μｍの距離Ｘで変位
している。

周知のように、もし、次の（１１式で計算されるいわゆ
るブラッグ角θＢで光が音波に入射すれば、その光は音
波から反射する。

Ｓｉｎ　θＢ−１λｏ　／　２　ｎΩ−・−−・、＋１
１ここで、λ０＝光の真空波長 ｎ　−音波を搬送する媒体の屈曲率 Ω　−前記媒体内での音波もしくは音 の波長 カプラ（２１）の中で、遠隔的入射光（３１）及び局部
的入射光（３２）が超音波格子（４９）に入射する角度
は、導波路（２２Ａ）と光源（２５）が音響光学セル（
４２）の内部でなす角度θによって定められる。その角
度は次の（２）式によって与えられる。

θ−＝　ｘ　／　ｆ・・・・・（２） ここで、ｆ−セルフォックレンズ（４１Ａ　）の内部集
点距離 定義によって ｒ＝−２β／π・・・・・（３） 前記の仮定に基いて代入によって（２）式と（３）式を
解くと、レンズ（４１Ａ）は約４．６５ｍ１１の内部集
点距ＩＭｌｔ　ｒを有しており、また、遠隔的入射光（
３１）及び局部的入射光（３２）は約０．０１６ラジア
ンもしくは０．９２４°の角度θで格子（４９）に入射
することがわかる。今、もし、ブラッグ角θＢが入射角
θと等しいと仮定すれば、光線（３１）及び（３２）が
格子（４９）からブラッグ反射するために１−ランスデ
ューザ（４５）が駆動される周波数Ｆを決定するために
、＋１１式を書き直すことができる。

Ｆ−０・Ｖ／λ・・・・・（４） ここで、θ−ラジアンで測定した光線（３１）と（３２
）の入射角度 トランスデユーサ（４５）の適切な駆動周波数がおおよ
そ６０ＭＩＩｚであることを示すために、（４）式を順
次代入によって解くことができる。更に、導波路（２２
Δ）と（２２Ｂ）の開口ｆｉ’　Ｎ、＾、が与えられる
と、遠隔的入射光（３１）が音響光学セル内で、約０．
８８ｍｍの直径を有することがわかり、そのことはセル
フォックレンズ（４１Δ）と（４１Ｂ）の２１１Ｗｌの
直径は、光線（３１）の拡がりを収容するのに十分であ
ることを意味する。

本発明の他の実施例は、類似の部分を同一とめなすこと
によって同様な基本符号を使用して以下に述べられる。

個別のアルファヘットのザフイソクスは、複数の実施例
における機能の相違を明確にするために一定の基本符号
に４１加しているが、新しい基本番号は個別の部分を機
能的に同一とみなすために拡張する場合にのみ導入して
いる。

第２図には、光検出器（２６）　　（第１Ａ図、第１Ｂ
図）の代りに、セルフォックレンズ（４１Ｂ　）に対し
て接着するかあるいは別の方法で結合されたミラー（５
１）を有することを特徴とする双方向性カプラ（２１Ａ
　）が示されている。導波路（２２Ｃ）あるいは（２２
Ｄ）を伝って受信したある遠隔的入射光の極く一部の光
が、それぞれ光検出器（２（ｉＡ）あるいは光検出器（
２６Ｂ）に受動的に反射するように、ビームスプリッタ
（５２）がカプラ（２１Δ）に含まれている。ビームス
プリッタ（５２）を形成する為、音響光学セル（４２Ａ
）は通常、２つの部分、即ち、弱い反射光学コーティン
グをそρ内部の対となる表面のうちの１か所に施すため
に適当な角度で切断された二つの部分から組み立てられ
る。このように光検出器（２６Ａ）と（２６Ｂ）は、音
響光学セル（４２Ａ）の対向端面に取り付けられたもの
として示される。ビームスプリッタ（５２）によって与
えられた受動的な反射のゆえに、音響トランスデユーサ
（４５Ａ）は、ローカルターミナルが送信モードで動作
している時にのみ駆動源（４８Δ）によって駆動される
。光検出器（’２６Ａ）及び（２６Ｂ）は、勿論、並列
に電気的に結合され、導波路（２２Ｃ）あるいは（２２
Ｄ）は、矢印（２３Ｃ）及び（２３Ｄ　）によって示す
ように、双方向性データバス（２２Ａ）のセグメントで
ある。

カプラ（２１Ａ　）の動作の瞬間に焦点を合わせると、
ローカルターミナルが送信モードで動作している時に、
ミラー（５１）は光源（２５）を導波路（２２Ｃ）に結
合することは明らかである。特に、超音波格子（４９Ａ
）によって導波路（２２Ｄ　）内にブラッグ反射しない
局部的入射光は、ミラー（５１）から反射され、そのた
め、導波路（２２Ｃ）へのブラッグ反射に用い得る。

第３図に転すると、ローカルターミナルからデータを送
信するために、より良く平衡がとられた結合特性を有す
る双方向性カプラ（２１Ｂ）は、ミラー（５１）を第２
の光源（２５Ａ）に置換することによって与えられるで
あろう。できれば、光源（２５）と（２５Ａ）は並行し
て駆動した方が望ましい。

選択的に、第４図及び第５Ａ〜５０図に示すように、双
方向性カプラ（２１Ｃ）は、導波路（２２Ｃ）及び（２
２Ｄ）、光源（２５）及び（２５Ａ’）そして光検出器
（２（ｉＡ）及び（２６Ｂ　）を、１２０°中心でそれ
ぞれコリノー１−レンズ（４１Ａ）及び（４１Ｂ）の外
面に接着あるいは他の方法で結合することによって構成
できる。導波路（２２Ｃ）及び（２２Ｄ）、光源（２５
）及び（２５八）、そして光検出器（２６Ａ）及び（２
６Ｂ）は、カプラ（２１Ｃ）の光ｉｊ＋ｌ＋　（４３）
から全てラテラル方向に変位して設けられるカベ遠隔的
入射光のフェイルセーフな送信を考慮して、導波路（２
２Ｃ）と（２２Ｄ）の間はその光軸に対して対称性を有
する。認められるように、１２９゛中心に有る導波路（
２２Ｇ）及び（２２Ｄ）、光源（２５）及び（２５八）
、そして光検出器（２６Ａ）及び（２６Ｂ）の方向付け
はカプラ（２１Ｃ）の組み立てを簡単化するが、本発明
から逸脱しない範囲で他の中心配；ξ角度を使用するこ
とができる。更に、導波路（２６・−ユ）及び（’２２
Ｄ）、光源（２５）及び（２５Ａ）、そして光検出器（
２６Δ）及び（２６Ｂ）が、カプラ（２Ｉ　Ｃ＞の光軸
（４３）から充分に間隔を置くように説明されているが
、結合能率を損しろ伸開にある光学波頭アヘレーション
（ｏｐｔｉｃａｌ　ＩＩＩａｖｃ−ｆｒｏｒ＋ｔ　ａｂ
ｂｅｒａｔｉｏｎ）を最小にするために、これらの素子
は光軸（４３）の周囲にできる限り接近して包み込まれ
ることが望ましいことが理解できよう。

本発明を実施するために、カプラ（２Ｉ　Ｃ）は、一対
の音響トランスデユーサ（４５Ｅ）及び（４５Ｆ　）そ
して一対の音゛響アブゾーハ（：４６Ｅ）及び（４６Ｆ
　）を有している。トランスデユーサ（４５Ｅ）及び（
４５Ｆ）は、互いに６０°て配置された中心上で（前に
述べたように、導波路（２２Ｃ）及び（２２Ｄ）、光源
（２５）及び（２５Δ）、そして光検出器（２６Ａ）及
び（２６Ｂ）は、１２０”中心に有ることを仮定してい
る）、導波路（２２Ｃ）及び（２２Ｄ）に対して対称に
音響光学セル（４２Ｃ）に取り付りられている。一方で
は、音響アブゾーハ（４６Ｅ　）及び（４６Ｆ）は、そ
れぞれトランスデユーサ（４５Ｂ）及び（４５Ｆ　）に
対して対向した関係で（即ち、トランスデューザ（４５
Ｅ　）及び（４５Ｆ　）の中心から、それぞれ１８０°
で配置された中心上で）音響光学セル（４２Ｃ）に取り
付けられる。このように、カプラ（２１Ｃ）は、（１）
互いに６０°で配置され、（２）導波ｌｉ！８’　（２
２Ｃ）及び（２２Ｄ）に対して対称であり、そして（３
）互いに光軸（４３）に対して交差した、一対の音響軸
（’４７’ｌＥ）と（４７Ｆ　）とを有している。適切
には、トランスデユーサ（４５Ｅ　）及び（４５Ｆ　＞
そしてアブゾーパ（４６Ｅ　）及び（４６Ｆ　）の取り
付ＬＪを簡単にするために、音響光学セル（４２Ｃ）は
六角形の断面を有する。

節Ｑｉにカプラ（２１Ｃ）の動作を振り返ると、導波路
（２２Ｇ　）と光検出器（２６Ｂ）との間及び導波路（
２！２Ｄ）と光検出器（２６Ａ）との間は音！軸（４７
Ｅ）に対して対称性を有することが認められよう。この
ように、ローカルターミナルが静止モードもしくは受信
モードで動作している時Ｇこ、ある遠隔的入射光の極（
一部が、導波路（２２Ｇ　）　、及び（２２Ｄ）から光
検出器（２６Ｂ　）及び（２６Ａ）にそれぞれブラッグ
反射するように、トランスデユーサ（４５Ｅ）は、光軸
（４７Ｅ）に沿って比較的弱い超音波格子を形成するよ
うに励起される。同様に、導波路（２２Ｃ）と光源（２
５Δ）の間及び導波路（２２Ｄ）と光源（２５）との間
は音響軸（４７Ｆ）に対して対称性を有する。従って、
ローカルターミナルが送信モードで動作している時、他
方のトランスデユーサ（４５Ｆ　）は、光軸（４７Ｆ　
）に沿って比較的強い超音波格子を形成するように励起
され、それによって、局部的入射光は、光源（２５Ａ）
及び（２５）から導波路（２２Ｃ）及び（２２Ｄ）にそ
れぞれブラッグ反射する。勿論、もしトランスデユーサ
（４５Ｅ　）もしくは（４５Ｆ　）のいずれも励起され
ないならば、導波路（２２Ｃ）と（２２Ｄ　）は、どん
な遠隔的入射光でもフェイル−セーフに確実送信するた
めに、お互いの導波路上に単純に結像される。

第６図に転すると、前記カプラ（２１Ｃ）と同様に、端
面に光源（２５）及び（２５Δ）そして光検出器（２６
Ａ）及び（２６Ｂ）を取り付けた双方向性カプラ（２１
，Ｄ）が示されているが、それは、１つの音響トランス
デユーサ（４５Ｇ）と１つの音響アブゾーハ（４６ＧＬ
（即ち単一音響ドライバ）しか必要としない。第２の音
響ドライバの必要を取り除くために、カプラ（２１Ｄ’
）は、ある遠隔的入射光の比較的少ない一部を導波路（
２２Ｃ）から光検出器（２ＯＡ）に、そして導波路（２
２Ｄ、）がら光検出器（２６Ｂ　）に受動的に反射する
ための手段を含んでいる。例えば、音響光学セル（４２
Ｄ）の対向端面（５４Ａ’）及び（５４Ｂ）は、導波路
（２２Ｇ）及び（２２Ｄ）をそれぞれ光検出器（２６Ａ
）及び（２６Ｂ　）に結合するために、適当な角度で切
断され且つ弱い反射被膜でコーティングされる。第７Δ
、７Ｂ図、第８八、８Ｂ図そして第９Ａ、９Ｂ図は第６
図におＬＪる単一ドライバ双方向性カプラの基礎概念の
詳細な履行を説明したものである。

更に特に、もし、音響光学セル（’４２Ｄ）の端面（５
／ＩＡ）と（，５４Ｂ）が、カプラ（２１Ｄ　＞の光軸
（４３）に対して垂直に切断しであるならば、第７Ａ。

７Ｂ図に示すように、導波路（２２Ｃ）と光検出器（２
６八）の間及び導波路（２２Ｄ）と光検出器（２６Ｂ）
の間は光軸（４３）に対して対称性を有しなければなら
ない。しかし、選択的に、音響光学セル（４２Ｄ）の端
面（５４Ａ）と（５４Ｂ　）は、第８八。

８Ｂ図と第９Ａ、９Ｂ図に示すように、非対称の関係で
適応するために、傾斜を付りられている。

どんなことがあっても、いかなる遠隔的入射光でもフェ
イルセーフに送信するために、導波路（２２Ｃ）と（２
２Ｄ）は光軸（４３’）　　（第７Ａ、７Ｂ図）から対
称に配置され、あるいはそれと共に同軸である（第８’
Ａ、８Ｂ図、第９Ａ、９Ｂ図）。更に、これらの具体例
の全てにおいて、光源（２５）と導波路（２２Ｄ）の間
及び光源（２５Ａ）と導波路（２２Ｃ）の間は音響軸（
４７Ｇ　）に対して対称性を有する。このように、ロー
カルターミナルが送信モードで動作している時に音響光
学セル（４２Ｄ）内部でトランスデユーサ（４５Ｇ）が
形成する超音波格子（４９’Ｇ）は、前述したように、
光源（２５）及び（２５Ａ）によって導波路（２２Ｄ）
及び（２２Ｃ）にそれぞれ与えられた局部的入射光をブ
ラッグ反４１する。

一方、第１０図における傾斜した導波路／カプラ結合は
、小一方向性カプラ（２１）に刻する詳に■を説明した
ものである一方、もし望むなら前記の双方向性カプラの
いずれにおいても、それは光軸（４３）に沿って測定し
た音響光学セル（４２）の有限の幅に補償を与えるため
に使用できることがわかるであろう。

〔むすび〕

以上説明したように、本発明は、シングルあるいはマル
チモー１゛′光フアイバ導波路の素線によって形成した
ハスを有するネットワークを含む、リニアもしくはリン
グ状の光通信ネットワークにターミナルを結合するため
の改良した単一方向性あるいは双方向性のフェイルセー
フ下カプラを１に供することが理解できるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ、１８図は本発明のフェイルセーフ単一方向性光
学′ｒカプラの概念的側面図、第２図は本発明を具体化
したフェイルセーフ双方向性光学Ｔカプラである単一駆
動源／単一ドライバの概念的側面図、第３図は第２図に
示す双方向性カブラに代わるデュアル駆動源、単一ドラ
イバの概念的側面図、第４図は本発明に基づいて構成さ
れたデュアル駆動源、デュアルドライバ双方１１月ηニ
カプラの概念的側面図、第５Ａ及び５Ｂ図はそれぞれ第
４図に示すカプラの右方向拡大端面図及び左方向拡大端
ｌ７ｉｉ図、第５Ｃ図は第４図に示すカプラの５Ｃ−５
Ｃ線欠視断面図、第６図は第４図に示す双方向性カプラ
に代わるデュアル駆動源、単一ドライバの概念的側面図
、第７Δ及び７Ｂ図は第６図に示すカプラの一実施例の
対向端面図、第８Ａ及び８Ｂ図は第６図に示すカプラの
他の実施例の対向端面図、第９Ａ及び９Ｂ図は第６図に
示すカプラの更に他の実施例の対向端面図、第１０図は
本発明を具体化したカプラのフェイルセーフ伝送特性を
最適にするために使用しｆＵる傾斜１パス／カプラの方
向伺けを図示した概念的側面図である。 （２１）　　：カプラ （２２）　　：セグメン１−データバス（２２Δ）〜（
２２Ｉ））　　：導波路（２３八）〜（２３Ｄ）：矢印 （２５）　、　　（２５Δ）：光源 （２ｆｉ）、　、　　（２（ｉΔ）、　　（２６Ｂ）：
光検出器（３１）　　：遠隔的入射光 （３２）　　：局部的入射光 （４１Δ）、　　（４１Ｂ）：コリメートレンズ（セル
フォックレンズ又はセルフメックロッド）＜４２）　、
　　＜ａ２Ａ＞　　：音響光学セル（４３）　　：光軸 （４１１）：主光線 （１５）　　：音￥−？）〜ランスデューナ（４６）　
　；音響アブヅーハ （４７）　　：音響軸 （４８）　　：駆動源 （４９）　　：超音波格子 （５１）：ミラー （５２）　：ビームスプリノク （５４Ａ）、　　（５４Ｂ）：端面 ’Ｉ？　ｆｉＹ　出願人　　　ゼロックスコーポレーシ
ョン代理人　手掘　益（ばか２名） ＦＩＧ、　　７４ １ ＦＩＧ、　８Ａ ＦＩＧ、８Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　少なくとも１つの光源を有するローカルターミナ
   ルを、セグメント化された光学データバスに結合するた
   めのフェイルセーフ下カプラであって、前記カプラは、 光学的に透明な音響光学セルと、 前記データバスの隣接したセグメントを前記音響光学セ
   ルの対向端面に結合する第１及び第２のコリメートレン
   ズと、 そして、前記ターミナルが送信モードで動作している時
   に、バルク音響波を前記音響光学セル、内に結合して音
   響軸に沿って前記セル内に超音波格子を形成する手段と
   を備えており、 前記第１及び第２のレンズは前記カプラについてほぼ直
   線の光軸を規定するものであり、且つ前記データバスセ
   グメントは前記光軸に対して対称に音響光学セルに結合
   されており、それによって、あでる１つのデータバスセ
   グメントから他のデータバスセグメントに、遠隔的入射
   光を送信するためのフェイルセーフ光路を与えるもので
   あり、前記光源及び前記のデータバスセグメントのうち
   第１のものは前記音響軸に対して対称に前記音響光学セ
   ルに結合され、それによって、前記ターミナルが前記の
   送信モードで動作している時に、局部的入射光が光源か
   ら少なくとも前記第１のデータバスセグメントにブラ・
   ノブ反射するものであること を特徴とする光通信ネットワークのためのフェイルセー
   フ音響光学Ｔカプラ。 ２、　前記第１及び第２のレンズは、それぞれ前記光源
   及び前記第１のデータバスセグメントを、音響光学セル
   の対向端面に結合するものである特許請求の範囲第１項
   記載の光通信ネ・ノドワークのためのフェイルセーフ音
   響光学Ｔカプラ。 ３、　前記ターミナルは更に、前記カプラに結合された
   少なくとも１つの光検出器を含み、前記カプラは、遠隔
   的入射光の一部を前記光検出器の方向に向は直す手段を
   含むものである特許請求の範囲第１項記載の光通信ネッ
   トワークのためのフェイルセーフ音響光学Ｔカプラ。 ４、前記向は直す手段は、前記光路内に設けられた受動
   的な手段である特許請求の範囲第３項記載の光通信ネッ
   トワークのためのフェイルセーフ音響光学Ｔカプラ。 ５、前記向は直す手段は、前記ターミナルが送信モード
   とは別のモードで動作している時に、比較的低いパワー
   のバルク音響波を前記音響光学セルに結合する手段を含
   むものであり、それによって、前記ターミナルが送信モ
   ードとは別のモードで動作している時に遠隔的入射光を
   前記データバスセグメントの内の少なくとも一つのデー
   タバスセグメントか゛ら前記光検出器にブラッグ反射す
   るために前記セル内に比較的弱い超音波格子を形成する
   ものである特許請求の範囲第３項記載の光通信ネットワ
   ークのためのフェイルセーフ音響光学Ｔカプラ。 ６、　前記遠隔的入射光及び局部的入射光の前記ブラッ
   グ反射は、前記音響軸に沿って形成された超音波格子か
   ら生じるものであり、 且つ、前記一つのデータバスセグメント及び光検出器は
   、前記音響軸に対して対称に音響光学セルに結合される
   ものである特許請求の範囲第５項記載の光通信ネットワ
   ークのためのフェイルセーフ音響光学′ｒカプラ。 ７、前記遠隔的入射光及び局部的入射光のブラッグ反射
   は、異なった音響軸に沿って形成された超音波格子から
   生じるものであり、 前記光源及び前記第１のデータバスセグメントは前記音
   響軸の内第１の音響軸に対して対称に前記音響光学、セ
   ルに結合されるものであり、それによって、前記ターミ
   ナルが前記送信モードで動作している時に、局部的入射
   光が前記光源から少なくとも前記第１のデータバスセグ
   メントにブラッグ反射するものであり、 且９、前記一つのデータバスセグメント及び前記光検出
   器は、前記音響軸の内他方の音響軸に対して対称に前記
   音響光学セルに結合されるものであり、それによって、
   前記ターミナルが送信モードとは別のモードで動作して
   いる時に、遠隔的入射光が少くとも前記一つのデータバ
   スセグメントから前記光検出器にブラッグ反射するもの
   である特許請求の範囲第５項記載の光通信ネッ１−ワー
   クのだめのフェイルセーフ音響光学Ｔカプラ。 ８、前記ターミナルは、一対の光源と一対の２光検出器
   とを有するものであり、 前記光源の内第１の光源、前記光検出器の内第１の光検
   出器及び前記データバスセグメントの内の一方のセグメ
   ントデータバスは約１２０°中心上に有り、また前記第
   １のレンズによって前記音響光学セルの端面の一つに結
   合されるものであり、前記光源の内第２の光源、前記光
   検出器の内第２の光検出器及び前記データバスセグメン
   トの内他方のデータバスセグメントは約１２０°中心上
   に有り、また前記第２のレンズによづて前記音響光学セ
   ルの対向端面に結合されるものであり、前記ターミナル
   から双方向送信をするために、。 前記第１の光源と前記他方のデータバスセグメントとの
   間及び前記第２の光源と前記一方のデータバスセグメン
   トとの間は前記第１の音響軸に対して）４称性を有する
   ものであり、 且つ、前記ターミナルによって双方向受信をするために
   、前記第１の光検出器と前記他方のデータバスセグメン
   トとの間及び前記第２の光検出器と前記一方のデータバ
   スセグメントとの間は前記第２の音響軸に対して対称性
   を有するものである特許請求の範囲第７項記載の光通信
   ネットワークのためのフェイルセーフ音響光学Ｔカプラ
   。 ９、前記セル内、に音響バルク波を結合する前記手段は
   、第１及び第２の音響トランスデユーサと、第１及び第
   ２の音響アブゾーパとを備え、前記第１及び第２の音響
   軸は、互いに約６０゜で配置され、 前記ターミナルが送信モードで動作している時に、局部
   的入射光を前記第１の光源から前記他方のデータバスセ
   グメントに、及び前記第２の光源から前記一方のデータ
   バスセグメントにブラッグ反射させるための超音波格子
   を形成するために、前記第１のトランスデユーサ及び前
   記第１のアブゾーバは、前記第１の音響軸に一致した状
   態で前記音響光学セルと対向関係で取り付けられ、且つ
   、前記ターミナルが送信モードとは別のモート”で動作
   している時に、遠隔的入射光を前記他方のデータバスセ
   グメントから前記第１の、光検出器に、及び前記一方の
   データバスセグメントから前記第２の光検出器にブラッ
   グ反射させるための超音波格子を形成するために、前記
   第２のトランスデユーサ及び前記第２のアブゾーバは、
   前記第２の音響軸に一致した状態で前記音響光学セルと
   対向関係で取りイ１けられた構成を特徴とする特許請求
   の範囲第８項記載の光通信ネットワークのためのフェイ
   ルセーフ音響光学Ｔカプラ。 １０、前記第１及び第２のレンズは、マツチングセルフ
   ォックロッドである特許請求の範囲第９項記載の光通信
   ネットワークのためのフェイルセーフ音響光学Ｔカプラ
   。 １１、前記ターミナルは、一対の光源と、一対の光検出
   器とを有し、 前記第１及び第２のレンズは、前記音響軸に対して対称
   に前記光源及び前記データバスセグメントを前記音響光
   学セルの対向端面に結合するものであり、それによって
   、前記ターミナルが送信モードで動作している時に、前
   記超音波格子は、局部的入射光を前記光源の一方及び他
   方から前記データバスセグメントの一方及び他方にそれ
   ぞれブラッグ反射するものであり、 且つ、前記カプラは、前記ターミナルが送信モードとは
   別のモードで動作している時に、前記遠隔的入射光の一
   部を前記データバスセグメントの一方及び他方から前記
   光検出器の一方及び他方の方向にそれぞれ受動的に向は
   直す手段を含むものである特許請求の範囲第１項記載の
   光通信ネットワークのだめのフェイルセーフ音響光学Ｔ
   カプラ。 １２、前記光検出器は、前記カプラの対向端面に取り付
   けられ、 且つ、前記向ａノ直す手段は、遠隔的入射光を前記光検
   出器に反射するために、前記第１及び第２のレンズの間
   にはいるビームスプリンタを含むものである特許請求の
   範囲第１１項記載の光通信ネットワークのだめのフェイ
   ルセーフ音響光学Ｔカプラ。 １３、前記第１及び第２のレンズは、マソチングセルフ
   パンクロンドである特許請求の範囲第１２項記載の光通
   信ネットワークのためのフェイルセーフ音響光学Ｔカプ
   ラ。 １４、前記光検出器は、前記第１及び第２のレンズによ
   ってそれぞれ前記音響光学セルの前記対向端面に結合さ
   れ、 且つ、前記向は直す手段は、遠隔的入射光を前記光検出
   器に反射するために、前記音響光学セルの前記対向端面
   に形成した部分的に反射する光学コーティングを含むも
   のである特許請求の範囲第１１項記載の光通信ネントワ
   ークのためのフェイルセーフ音響光学Ｔカプラ。 １５、前記第１及び第２のレンズは、マツチングセルフ
   ォックロッドである特許請求の範囲第１４項記載の光通
   信ネットワークのためのフェイルセーフ音響光学Ｔカプ
   ラ。