JPS62115413A - 光フアイバネツトワ−ク - Google Patents

光フアイバネツトワ−ク

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JPS62115413A
JPS62115413A JP61261757A JP26175786A JPS62115413A JP S62115413 A JPS62115413 A JP S62115413A JP 61261757 A JP61261757 A JP 61261757A JP 26175786 A JP26175786 A JP 26175786A JP S62115413 A JPS62115413 A JP S62115413A
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JP
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fiber
network
modulation
mode
optical
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JP61261757A
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リチャード エドワード エプワース
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STC PLC
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Publication date
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2852Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using tapping light guides arranged sidewardly, e.g. in a non-parallel relationship with respect to the bus light guides (light extraction or launching through cladding, with or without surface discontinuities, bent structures)

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は光ファイバネットワークに関する。
従来の技術及びその問題点 今日使用されている光ファイバネットワークは従来のポ
イントッーポイントシステムでは生じなかった様々な問
題点を有する。例えば、新たにノード(端末)を導入し
たり古いノードを撤去するのはシステムをディスエーブ
ル化して行なうのでなければ困難である。また、ノード
あるいは結合器が失われると、あるいはこれらが動作状
態にないと利用者数が著しく制限される。またノードあ
るいは結合器が動作状態にあってもネットワークの信頼
性の問題点があって、このためノードは高価なものにな
る。さらに、ダイナミックレンジの大きい受信信号を処
理するには特別な設計の受信器が必要になる。また、パ
ケット化システムではネットワーク自体では高いビット
伝送速度が必要であるが、各利用者は比較的少ない容量
しか使用できないので利用者当りの容酊を大ぎくするこ
とが困難である。
ローカルエリアネットワーク(し八N)に関する興味が
増大してくるにつれ、新たな部品、すなわち複数端末フ
ァイバネッ1〜ワーク内で端末を接゛続したり外したり
する安価で便利な手段の必要性が生じてきた。従来提案
されている技術では、端末を挿入づるにあたってファイ
バを切断することが必要である。この結果、上記の変更
作業を行なっている間は必然的にネットワークがディス
エーブルされざるを得ない。勿論、最初にネットワーク
を設置する際に将来端末が必要になりそうな場所にあら
かじめ光結合器をスプライスしたりあるいは電子光学端
末を挿入しておくことは可能である。しかし、この方法
ではシステム中の予期しなかった場所に端末を挿入しよ
うとすると制限があったり高価についたりする問題点を
有する。さらに、この方法は光パワ一の使用にあたって
ら非常に不効率である。複数の利用者が使用するネット
ワークの設置費用は理想的にはそのネットワークで究極
的に可能な利用者数より6設置時点での利用者数を基に
決められるのが望ましい。すなわち、システムは設置し
た当日における費用が安い方が良い。
問題点を解決するための手段 従って、本発明は一定長の光ファイバと、連続波光パワ
ーをファイバ中に該ファイバの−Ga;又は両端から伝
達する手段と、ファイバを切l!l′Tづることなくフ
ァイバ中に挿入されファイバと協働するノード手段とよ
りなり、該ノード手段はノード手段を通って伝送される
光パワーを変調することによって情報をファイバ中に導
入する変換器手段と、ファイバから情報を抽出するタッ
プ手段を含むことを特徴とする光ファイバネットワーク
を提供する。
実施例 以下、本発明を実施例について図面を参照しながら説明
する。
一般に、光ネットワークはネットワークを介して情報を
伝送しまた受信するために端末を必要とする。一の例外
はデータ収集ハイウェイであり、個々に離間した感知器
からのデータが共通のファイバ上を一の目的地へ伝送さ
れる。ファイバは各々の感知器に対応したデータ入力端
子を有している。
ファイバへ情報を入力する場合、普通は変調光光源から
の光をファイバへ結合する。各々の端末にはかかる光源
がそれぞれ設けられている。一方、本発明では以下詳細
に説明するように、情報はファイバ中に既に存在してい
る光を変調することで光ネツトワーク中に入力される。
光ネットワークからの情報の受信(タップ)は必然的に
ファイバからパワーを一部取除くことになる。しかし、
光受信器(検出器)が必要とするパワーレベルの最小値
は光源からファイバへ発射される光パワーに比べると通
常極くわずかである。
例えばレーザによりファイバ中へOJ3+11のパワー
を発射できるが、受信器で誤差のない再生をするのには
一50+13mのパワーがあれば十分である。
ファイバ自身ある程度の減衰を生じるが、これは10K
Ilのファイバにおける1、55μmの波長の光の損失
が3dB以下であることからもわかるように極くわずで
、大部分のネットワーク(含まれるファイバの長さが短
い)ではさらに少ない。そこで他に損失が生じなければ
何万個もの受信器に同時に供給しても余るパワーがファ
イバ中に存在することになる。しかし、実際にはパワ一
の大部分はファイバカプラにおける損失により、あるい
は受信用光ダイオードに過剰に光を結合してしまうこと
などにより失われる。従来の光ファイバネットワークの
受信器は通常30.[3以上のダイナミックレンジを有
することが必要とされている。これは従来の方法が本質
的に非能率的であることに起因しており、場合、よって
は検出器に必要なパワ一の何千倍ものパワーが余j1に
照射されることがある。
上記の高い損失に関する議論はスターカブラについても
当てはまる。一方、リング状のネットワーク構成はこれ
らの問題を生じないので有利であるが、そのかわり信頼
性に問題が生じる。リング状をした光ローカルエリアネ
ットワークでは端末は一方向伝送装置によって接続され
、単一の閉路構造を形成する。このリング状ネットワー
ク中の信号は端末から端末へと伝送され、その際各端末
を通過する度に再生されるのが普通である。
一方、本発明は非侵入形ファイバ接続を使用する。すな
わち、ファイバは端末が挿入される際に切断されなくて
もよい。第1a図は非侵入形端末を使用した複数端末ネ
ットワークを概略的に示し、第1b図はかかる端末の一
の概略を拡大して示している。ネットワークは光源2な
どによる連続波光出力が一の端から又は両端から(図示
のように)入射される光ファイバ1よりなる。光源はコ
ヒーレント光源でもインコヒーレント光源でもよい。
ファイバ1に沿って多数の非侵入形端末3が存在する。
各々の端末はファイバからデータをタップしまたデータ
をファイバ中に既に存在している光の変調によって入力
する。この様子を第1b図に概略的に示す。ファイバ中
を伝播している光の一部はファイバの屈折率の変動を変
調することにより変調される。
ファイバが大きく変形されると光はファイバコアから失
われる。そこで、データを入力する際ファイバを意図的
に変形さV、この変形を変調してやるとファイバを介し
たパワ一の伝送が変調を受ける。このように、変調(デ
ータ入力)及びタッピング(データ出力)のいずれにJ
3いても意図的にファイバに変形を加えることがなされ
る。かかる手段により、情報を、各々の端末(送信器)
が局所変調光光源を設けられていなくともファイバ中へ
ま入Jることが可能になる。データ出力する場合は意図
的にファイバを変形させ、これによりコア中の光のわず
かな部分を光受信器へ振り向()る。このように、情報
はファイバ損失の局部的な変調により、システムを構成
するファイバ中へ導入される。その際結合は制御可能で
あり、変調された損失が変調の間だけ切換えられる。
本発明によるファイバ及び結合の秤類を以下に列挙する
。第1の例は複屈折ファイバを使用し、結合は2つの偏
光波の間でなされ、一の偏光波の除去が偏光波に選択的
に作用する損失によってなさ机る。第2の例はニモード
ファイバ、すなわち高次モードが伝播できるような波長
で動作するファイバを使用し、結合は基本モードから高
次モードへなされる。この高次モードは例えばファイバ
の曲げによって除去寸゛ることができる。第3の例は「
単一モード」ファイバ(同一次数ニードの直交偏光状態
は単一モードと考えられる)であり、結合は基本モード
からクラッドモード組合わせへ向ってなされる。
光ファイバのコアを伝播する光はファイバの変形部分に
加えられる圧力を変調することにより変調される。最も
単純な形状の場合は変形は単一モードファイバを十分に
曲げることによりなされ、その際曲げ半径を変調するこ
とにより曲げ損失が生成される。最も簡単には、この変
形は単一モードファイバを十分に屈曲させて曲げ損失を
生成させ、またその曲げ半径を変調することで簡単に得
られる。単にファイバコアを一回だけ屈曲させるかわり
にファイバの一部を機械的な格子状部に押し付けたりあ
るいは一対の格子間に挾持して圧迫Jることにより、変
形させてもよい。ただし、かかる格子は一部の隣接ファ
イバモードを互いに結合するためには正しい波長及び相
互作用長のものでなければならない。かかる格子は方向
性結合器及び光フアイバ感知器で既に使われている。格
子結合器は多モードファイバとの組合わせで広く使用さ
れており、またマイクロペンドセンサでも広く使われて
いる。ファイバ中の1j本導彼モードから非導波(散逸
)モードへのコヒーレントモード結合は単純なファイバ
の曲げよりも好ましい。コヒーレントモード結合では格
子はファイバに圧迫されており、格子のピッチは結合さ
れる2つのモードの間のビー1〜長に適合されている。
この原理を用いた可変同調自在タップを第2図に示す。
このタップは出願人による英国特許出願第841766
3号において同調自在光フアイバ波長デマルチプレクサ
を提供するのに使われているものである。この場合、フ
ァイバは単一モードファイバである。
第2図のタップは一様なピッチを有する剛性の格子11
に対して圧迫されて変形されるファイバ10よりなり、
その際圧迫は荷重が加えられる圧力板12によって加え
られる。このようにして加えられろ九ファイバ100周
期的な変形は導波(コア)モードと非導波クラッドモー
ドとの強い結合を、変形の空間的周期ないしビッヂが導
波モードとクラッドモードの間のビー1〜艮と一致した
場合にのみ生じる。すなわち、導波モードとクラッドモ
ードとの間の結合はモード間でのビート長がファイバの
変形ピッチと整合するような光波の周波数でのみ生じる
。かかるコアから出てくる光の共鳴結合は装置が同調さ
れている光波長でのみ生じる。第2図において、クラッ
ドモードタップ13はクラツド光を抽出し、これが次い
で光検出器14で検出される。第3図は格子に加えられ
た一定値の荷・F1=に対して1【1られた実験結末を
示す。
本す法による波長選択性は第3図より明瞭である。
第4図tまコア4とクラッド5とを(’T′tJるファ
イバ17を示す。ファイバコア4中の光パワ一の変調は
格子16をフッ・イバ17にり・1して押しつりる広帯
域圧“重度換器15を用いて行なわれ、格子は波長選択
的変調が生じるような信号周波数で変調される。機械的
な格子形成のかわりに電気&響変換器により励起されて
伝播する音波によって周期的格子を形成するようにして
もにい。上記のようにして結合が制御される。通常の状
(ぷでは格子の予荷重によって例えば05%の10失が
生じ、格子に変調が加わることで損失がOと1%の間を
振動する。その結果ビークビーク値の間が最大1%の変
調が生じる。また、予荷重を調整してやって初期損失を
低下させることもでき、その場合でも対応して変調の深
さを減少させる必要はない。予荷重の動的制御はqlに
段階状駆動電圧を加えて変換器を変調することによって
も、あるいは2次荷重変換器を追加することによっても
可能である。
グレーデッドインデクス多モードファイバでは有効な結
合を生じるのに必東なピッチはコア中で振動している光
線路と整合するものでなければならない。グレーデッド
インデクス多モードファイバ中で結合を生じるのに必要
なピッチ(すなわちビート長)は波長によっては変化せ
ず、このため波長選択性を1するのには使えない。
上記の変調は振幅変調であって簡単な光検出器によって
復調できる利点を有する。非侵入形ネットワークでは別
の構成として周波数及び移相変調を使用することもでき
る。しかし、この場合は必要な検出機構がやや複雑にな
る。各々の受信器にFMあるいはPMをAMに変換する
干渉計を用いることもできる。しかし、この場合は干渉
計遅延時間の間はコヒーレントでなければならない。
光を光ファイバからファイバを破壊することなくタップ
するには様々な技術が可能である。これらは伝送された
パワ一の極く一部をファイバ中のパワーに著しい損失を
生じることなくタップすることを目的としている。この
タップされた部分は例えば電子的に0%〜100%の間
の任意の値にプリセットないし制御可能なことが望まし
い。ファイバは損失を生じるような機構を最少に抑制す
るように設計されているため連続的な低損失光ファイバ
から光をタラプリーるのは容易でない。提案されている
一の方法は光を2段階にねったって抽出する。第1段階
では光はコア中に強く導波されたモードからアクセスの
より容易な別の導波モードに結合される。第2段階でこ
の光が第2のファイバに結合される。第1の段階は単一
モードを曲げることで、あるいはこれに格子を押しつ(
プることで十分な大きさの曲げ損失を、変調に使われる
のと同一のあるいは類似の装置中で生じさせることによ
り実行される。格子は変調に使われるのと同一のもので
もよい。しかし、コアから失われた光はクラッドがそれ
よりも低い屈折率の材料によって囲まれている場合のみ
クラッド中を導波される。
普通、ファイバはシリコーン−次被覆によって保護され
ているため通常は上記のクラッド中での光の導波が生じ
る。しかし、光がクラッド中に入ると適当なクラッドモ
ードタップによる抽出が可能になる。第5図においてク
ラッドモードタップはタップファイバ20と主ネットワ
ークファイバ21とよりなる。タップファイバ20はシ
リカコア22とシリコーンクラッド23とを有する。ま
たネットワークファイバ21はシリカコア24、シリカ
クラッド25及びシリコーンクラッド被覆26を有する
。ただファイバ20と21とが接触づる領域にはシリコ
ーンクラッド23及び26は存在しない。このためコア
24からファイバ21のクラッド25へ結合された光は
矢印で示したようにタップファイバ20のコアへ結合さ
れる。格子結合を使用した場合にはクラッドモードタッ
プは波長に対して選択的になる。タップは上記の如ぎ中
程度の長さのファイバを使用しても、あるいは短いプラ
スデック「導波路」によって直接に光検出器に結合して
もJ:い。受信器用にタップされた部分も上記の変調に
関する場合と同様に制御され、このため使用しない端末
の損失はなくなる。
この制御は光AGCに対しても使用できる。
コヒーレントモード結合(共鳴モード結合)は格子が第
4図に示すようにファイバのビート長と同一のピッチに
同調している場合にのみ生じるので、従来のファイバ伝
送を同一のファイバ上にオーバーレイすることができる
。こ机を第6図に概略的に示す。従来のリング状LAN
はフッフィバ路30で結合された端末A〜Gよりなり、
ここで矢印の方向はリングを巡る伝送の方向を示してい
る。
上記の非侵入形ネットワーク37は端末C及びBの間に
存在し、Cと8の間でファイバ30に結合される非侵入
形端末31〜36を含む。非侵入形ネットワークに必要
な連続波光源は位置Cにあるので、このネットワークは
反時計回りに通信し、通常のLANが帰路を提供する。
連続波光源は変調される際一又は複数の非破壊ノード手
段(その受信部)への情報の伝送手段としC作用する。
上記重ね合わせシステムにおいてこの方式が従来のネッ
トワークノードにおいてr刀剣へ通信する最良の方法で
あると考えられる。
すなわり、この場合光源へのアクセスが存在しても音響
的に変調をする必要がない。
タップ及び変調器は同調自在であるため、非侵入形ネッ
トワークの様々41端末を区別することができる。しか
し、このためにはファイバセードの厳密な制御が必要で
あり、これは屈折率プロファイルによって決定さ机る。
非侵入形ネットワークの別々の端末を区別する別の手段
とて変調波形を使用することが可能である。デジタル符
号化を使用することもできるがFDM(すなわち各々の
端末について異なった変調搬送波)は周波数特性が情報
帯域にわたって平坦であることしか必要でないため有利
である。これは変調用変換器構造における望ましくない
共鳴を防止するのを容易にする。
従来のLANに非侵入形ネットワークをオーバーレイす
るかわりにこれを第7図に示した如きゲートウェイを介
して従来のネットワークに結合することもでき、第7図
中にはかかる非侵入形ネットワークに結合される様々な
要素を示す。
本発明による非侵入形ネッ1−ワークは光パワーが一端
又は両端から供給される)!I!続ファイバであり、パ
ワーは情報によって局所的に変調される。
その際変調は例えばファイバの格子による変形などによ
ってなされる振幅変調などであり、ファイバを変調に際
して切断する必要はない。情報をタップする場合も変調
の場合と同様な技術を用いて光を抽出することでなされ
る。ファイバは端末を導入するに当って切断する必要が
ないため、端末はファイバに沿った任意の場所に設ける
ことができ、必要に応じて取付1ノたり取外したりでき
る。
共鳴モード結合ではファイバは格子の位置で少なくとも
2つのモードを支持できなければならない。
この格子位置におけるUまい帯域の結合は従来のネット
ワークに対するオーバーレイを可能にする。
本発明による光ファイバネットワークは新たな端末(ノ
ード)(3)を導入するのにファイバ(1)を切断する
必要がない。情報はファイバへ変調によって導入され、
特にモード結合した、光源によりファイバ中に一端から
、あるいは両端から伝送される光パワーが変調される。
ノードは情報を抽出覆るタップ手段を含む。共鳴モード
結合を用いる場合は情報を導入し抽出するのに共通の格
子を使用する。かかる非侵入形ネットワークは従来のロ
ーカルエリアネットワークの2つのノード間にオーバー
レイすることができ、その場合フ7・イバは両ネッ1〜
ワークで共通になる。従来のネッ1〜ワークはファイバ
に沿って一方向へ通信するが、非侵入形ネットワークは
ファイバに沿って逆方向へ通信する。
【図面の簡単な説明】
第1a図は非侵入形ノードを使用した複数端末(ノード
)ネットワークの概略図、第1b図は非侵入形ノードの
拡大図、第2図は可変同調自在光タップを示す図、第3
図は様々な格子間1rJ1における共鳴結合と波長の関
係を示す図、第4図は変調自在格子により形成されたフ
ァイバコアからクラッドへの光の結合の様子を示す図、
第5図はクラッドモードタップの一実施例を示す図、第
6図は従来のLANネットワークに対してオーバーレイ
された第1図の形式のネッ1〜ワークを示す図、第7図
は第1a図ネットワークを使用例を示り一図である。 1・・・光ファイバ、2・・・光源、3.31〜36゜
A〜G・・・端末、4,22.24・・・コア、5.2
3゜25・・・クラッド、10.17・・・ファイバ、
11゜16・・・格子、12・・・圧力板、13・・・
タップ、1/I・・・光検出器、15・・・圧電変換器
、20・・・タップファイバ、21・・・ネットワーク
ファイバ、26・・・被覆、30・・・フフイバ路、3
7・・・非侵入形ネットワーク。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一定長の光ファイバと、連続波光パワーをファイ
    バ中に該ファイバの一端又は両端から伝達する手段と、
    ファイバを切断することなくファイバ中に導入されファ
    イバと協働するノード手段とよりなり、該ノード手段は
    ノード手段を通って伝送される光パワーを変調すること
    によって情報をファイバ中に導入する変換器手段と、フ
    ァイバから情報を抽出するタップ手段を含むことを特徴
    とする光ファイバネットワーク。
  2. (2)該変換器手段はモード結合変換器よりなる特許請
    求の範囲第1項記載のネットワーク。
  3. (3)該モード結合変換器は周期的格子を含む特許請求
    の範囲第2項記載のネットワーク。
  4. (4)該周期的格子は機械的格子である特許請求の範囲
    第3項記載のネットワーク。
  5. (5)該周期的格子は進行波又は定在波によって音響学
    的に形成される格子である特許請求の範囲第3項記載の
    ネットワーク。
  6. (6)該変調にはファイバ損失の局部的変調が含まれる
    特許請求の範囲第1項記載のネットワーク。
  7. (7)該ノード手段は波長依存共鳴モード結合器であり
    、ノードにおける変調及び/又はタッピングは波長に対
    して選択的である特許請求の範囲第2項記載のネットワ
    ーク。
  8. (8)少なくとも一の該ノード手段は共通の構造中に結
    合された一の該変換器手段と一の該タップ手段とを含み
    、該モード結合器は周期的格子を含む共鳴モード結合器
    であり、該少なくとも一のノードにおいて共通の格子が
    変調及びタッピングの両方に使われる特許請求の範囲第
    1項記載のネットワーク。
  9. (9)該変調にはファイバ損失の局部的変調が含まれ、
    結合が制御可能であって損失は変調の間だけ変調される
    特許請求の範囲第2項記載のネットワーク。
  10. (10)光ファイバは複屈折ファイバよりなる特許請求
    の範囲第2項記載のネットワーク。
  11. (11)光ファイバは二モードファイバよりなる特許請
    求の範囲第2項記載のネットワーク。
  12. (12)光ファイバは単一モードファイバよりなる特許
    請求の範囲第2項記載のネットワーク。
  13. (13)連続波光パワーが変調を受けた光源によって発
    生され、その際情報が一又は複数の該ファイバを切断す
    ることなくファイバ中に導入されるノード手段へ伝送さ
    れる特許請求の範囲第1項記載の光ファイバネットワー
    ク。
  14. (14)光パワーが各々のノードにおいて注入された情
    報によって変調されている第2の光ファイバネットワー
    クに対してオーバーレイされ、その際第2のネットワー
    クの2つのノードの間の別な長さの光ファイバが該一定
    長の光ファイバに相当する作用をなし、該第2のネット
    ワークのノードはファイバに沿って一の方向へ通信をし
    、一方該ファイバを切断することなくファイバ中に導入
    されるノード手段はファイバに沿って逆の方向へ通信を
    する特許請求の範囲第1項記載の光ファイバ。
JP61261757A 1985-11-01 1986-10-31 光フアイバネツトワ−ク Pending JPS62115413A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8526942 1985-11-01
GB08526942A GB2182516A (en) 1985-11-01 1985-11-01 Optical fibre network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62115413A true JPS62115413A (ja) 1987-05-27

Family

ID=10587586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61261757A Pending JPS62115413A (ja) 1985-11-01 1986-10-31 光フアイバネツトワ−ク

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4761833A (ja)
EP (1) EP0221695A3 (ja)
JP (1) JPS62115413A (ja)
KR (1) KR870005259A (ja)
AU (1) AU580897B2 (ja)
CA (1) CA1257651A (ja)
GB (1) GB2182516A (ja)

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