JPS6214609A - 光フアイバ分配ネツトワ−ク - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光ファイバシステム、ネットワーク及びそれ
らとともに使用可能なシステムの性能を向上させる方法
及び装置に関する。

［従来の技術とその問題点］ 近年、光ファイバのきわめて高い帯域幅容量及び電磁干
渉（以下、ＥＭＩという。）に対する免疫性が広範囲に
わたって向上され、また急速に池の形の通信メディアか
ら光ファイバに置きかえられている。特に近年、光ファ
イバ技術のすべての概念に対する広範囲な研究及び発展
が計画の段階から研究所及び商用装置における分野にま
で急速に行われている。

分配光リンクは基本的には長距離固定リンク（ｐｏｉｒ
＋ｔ　−ｔｏ　−ｐａｉｎｔ−１ｔｎｋｓ）とは異なる
。なぜなら、後者において信号発生器、受信器及び中継
器を含む全体のリンクのコストが、リンクによって取扱
われる多重信号によってサービスを受ける多数の加入者
にわたって分配されるが、このことを多数の分配リンク
を用いて行うことは不可能である。例えば、第３図に示
すような分配光ファイバリング・アーキテクチュア・ネ
ットワークが、提案されている。第３図において、その
ネットワークは各局を結ぶことによって閉じたループを
形成するように設けられる光ファイバ５１を用いること
により、複数の局５０に対してサービスを行うためのネ
ットワークであり、各局においてはそのループから情報
を読み出すための光受信器５２、並びに読み出された情
報又はとって代わって新しい情報をループ上に送信する
ための光発生器を含んでいる。そのループ上の情報の行
き先を示すために複数のプロトコルが用いられ、一般に
その情報が意図された指定先に到着する前に多くの局５
０が同じ情報を読み出し送信する。そのようなアーキテ
クチュアの大きな欠点は、そのアーキテクチュアがルー
プを迂回するためにその情報が多くの回数で再度発生さ
せる必要がある複数の固定接続を備えていることであり
、なぜなら、そのループは複数の縦続接続を備えており
、任意の１局が当然のことながらその動作を停止したと
き全体のシステムが機能しなくなることを防止するため
に用いられる独特のバック・アップ・システムが必要と
される。光固定分配リンクにおいて、示された光発生器
、受信器及びファイバのコストは、一般にそれらと同一
機能を有する電気通信装置のコストを超え、従って電気
通信メディアが固定分配の応用において光システムより
も好まれ続けている。

もし固定分配リンクを取り換えるために固定通信でない
分配リンク又はネットワークが経済的に製造することが
できるならば、潜在するばく大なコストの節約を行うこ
とができるということが長い間公知となっており、いく
つかの商用的に実行可能な固定通信でないアーキテクチ
ュア・ネットワークが電気通信メディアのために発達し
ている。

そのようなネットワークは一般に“バス”アーキテクチ
ュア又はネットワークとして参照され、−例がビバによ
る米国特許第４，３６５，３３１号において開示されて
いる。

以下で用いられる“バス・アーキテクチュア”及び“バ
ス・ネットワーク”という用語は、任意の多数の局の固
定通信でないシステム（ｎｏｎｐｏｉｎｔ　−ｔ。

−ｐａｉｎｔ　　ｓｙｓｔｅｍ）を備えており、このシ
ステムにおいて、情報がある局を通過する毎にその情報
が再び発生することなしに、情報が通常そのシステムを
通過する。しかしながら、固定通信でない分配ネットワ
ークは経済的に製造することができるにもかかわらず、
またたとえ光ファイバが通信メディアとして電線よりも
多くの重要な利点を提供することができることが認識さ
れるとしても、これらのネットワークの大部分は光ファ
イバよりもむしろ電線を使用している。

そのようなネットワークにおいて電線が用いられるとこ
ろに光ファイバが広く用いられていないことの大きな理
由は、固定有線分配ネットワークと比較されるとき固定
でない光ファイバ分配ネットワークを発達させるための
広範囲な打力にもかかわらず、固定通信でない光ファイ
バ分配ネットワークが固定通信でない有線分配ネットワ
ークに比較して、十分にコストが有効的に用いられてい
ないからである。むしろ、多くの固定通信でない光ファ
イバ通信ネットワークが従来技術において提案され発展
されてきており、固定通信でない各光ファイバ通信ネッ
トワークが、その技術を計画の段階から研究所へ、さら
に研究所から商用設置の現場へと移動させるとき、その
結果ばく大な費用を要するという問題があるという１つ
又はそれ以上の重大な欠点を有している。現在まで、当
該技術分野のすべてのレベルの技術を有する者に対する
共通の問題点は、ネットワークの全体のコストの中に加
入着出たりのコストを十分に減少させるために、中継距
離当たりの十分に多くの数の加入者をサービスすること
ができるネットワークを発達させることが不足している
ことである。

ｌ中継器当たりの任意に支えられたネットワークによっ
てサービスを受けることができる加入者数は、（１）使
用可能な電力と固有の電力損失、又は（２）帯域幅、の
いずれかによって制限されることが可能であり、詳細後
述されるように、これらの制限は独立ではない。

第１の制限に関しては、光送信器、受信器及びファイバ
が、ただ有限の最大電力量が光ファイバに送信され光フ
ァイバによって伝送され、ある有限の最小の光電力量が
情報を検出するために必要とされるという有限の動作範
囲を有しているので、各ネットワークはある固有の電力
に関するダイナミック・レンジを有する。例えば、もし
ネットワークがｌｏｍＷの光電力と同量の光電力を発生
し伝送することができ、ネットワークの受信器がある与
えられた帯域幅及びある与えられたビット誤り率で、ｌ
μＷの最小光電力の情報を検出することができるならば
、ネットワークの電力のダイナミック・レンジは４０ｄ
Ｂである。すべての公知の従来技術のバス・アーキテク
チュアのために、各付加的なタップを設定することによ
って、有限の電力減衰量が当該ネットワークに加えられ
る。

この例においては、各タップはそれぞれ１．ＯｄＢの減
衰を加え、当該ネットワークが１中継器当たり最大４０
個のタップをサービスすることができるということを容
易に決定することができる。複数本の光ファイバ等を接
続する光ファイバの接続点における損失を補償するため
に、いくらかの電力を設計配分せずにとっておく必要が
あるために、このタップの実際の数は少なくなる。

次に第２の制限に関しては、たとえネットワークが１中
継器当たり４０個のタップのサービスを行うために十分
な電力を有するとしても、もしタップによってサービス
される加入者によって必要とされる全体の帯域幅がネッ
トワークの利用可能な帯域幅を超えるならば、そのネッ
トワークにおいて十分大きな光電力が存在していたとし
ても、加入者数又はタップ数を減少させるか、又は中継
器の数を減少させる必要がある。例えば、もし各タップ
がサービスされる加入者のために１．０ＭＩ（ｚの帯域
幅を連続的に必要としそれによって、らし３０ＭＩ（ｚ
の帯域幅を取り扱うことができるある固定された時間多
重化技術（ｓｃｈｅｍｅ）が利用されるならば、おそら
く１中継器当たりおそらくただ３０ａ／７ＶＩ々、、ゴ
４４４−−７−２−））−Ｘ　−Ｊ−Ｊｓ４−ｙｓ　Ａ
　１さらに、第１の制限（電力）が第２の制限（帯域幅
）に依存する。特に、光受信器の感度はネットワークの
動作帯域幅に対して逆比例して変化し、従ってもしネッ
トワークの帯域幅がレベルＡからレベルＢまで増加する
ならば、帯域幅Ａにおけるある与えられたビット誤り率
において（１，０ｍＷよりも３０ｄＢだけ低い）−３０
ｄＢｍと同電力の小さい光信号を検出することによって
情報を決定することかできる受信器は、より広い帯域幅
Ｂにおける同じ誤り率を達成するためには一３０ｄＢｍ
よりも大きい光信号を必要とする。このことは、受信器
の受信雑音は帯域幅の平方根に比例して増加するという
事実によるためである。従って、ネッ□ ）　”　−’）＊＊“＃（Ｈｊｘｔｎ“９−ｔ　１９ｊ
ＪＯＡ＠’ｅ”　　　　　１容するために広くされるの
で、電力のダイナミック・レンジはタップ数及び加入者
数に関する限り減少され、従ってネットワークはより少
ないタップ数及び加入者数を収容することができる。従
って、上述の第１及び第２の両方の制限は、相互に共に
考慮されるとともにその条件を満足する必要がある。

さらにまた、上述の制限がない無条件の場合、一般に任
意に与えられたネットワークを電力のダイナミック・レ
ンジ又は帯域幅を広くするために変形させることができ
るが、そのような変形を行うことはネットワークに対す
るコストが付加されるとともに、しばしば他の欠点を生
じさせる。例えば、ネットワークの電力のダイナミック
・レンジを、適当なコストの光ファイバをより高いコス
トであって最高の機能を実行する光ファイバに置き換え
ることによって、容易に広くすることができる。しかし
ながら、コストの上昇が生じ、それによって得られた利
益を正当化できないかもしれない。また、単一モードの
光ファイバのために設計されたネットワークは、より大
きな光電力を伝送できるグレーデッド・インデックス形
マルチモード光ファイバを利用するために変形すること
ができるが、それによってネットワークの電力のダイナ
ミック・レンジを広くする。まただとえ各光ファイバの
形の間のコストの差が重要でない場合てあっても、単一
モードの光ファイバがグレーデッド・インデックス形光
ファイバよりもより広い帯域幅で情報を送信することが
できるので、上述の変形はネットワークの帯域幅を減少
させるであろう。従って、種々の考察において、任意の
種類の適当な光ファイバ分配ネットワークを発明するだ
めの解析を必要とする。

多くの努力が光ファイバの帯域幅を改善することに向け
られてきたが、これらの努力の大きな欠点は多くの解が
ネットワークの光電力を減衰させ、それによってはなは
だしい量及び／又は付加的な大きなコストを必要とした
ことである。

帯域幅における重要な制限は、モードのばらつきによる
ためであり、すなわち、光ファイバの軸方向に異なった
群速度で伝搬するために異なった光モードで単一の光信
号が伝送される傾向によるためである。モードの分散は
、結果的には、ステップ及びグレーデッド・インデック
ス形マルチモード・ファイバに対して利用できる帯域幅
においてより厳しい制限となる、パルスの広がりが生じ
る。

従来技術においては、多くのアプローチがモードの分散
の効果を最小限にし、又は、除去させるために、従って
これらのアプローチの考え方を組み入れ光ファイバ及び
ネットワークの帯域幅を広くさせるためになされてきた
。ファイバによって伝送される最も外側又は最も遅いモ
ードを除去する種々のタイプのモード・スクランブラ、
モード・ストリッパ又はモード・フィルタを用いる共通
のアプローチがなされてきた。この除去は、最も外側の
モードをより低い次数のモードに下方向に結合させるこ
とによって、もしくは最も外側のモードを簡単に除去す
ることによって実行される。そのようなアプローチの例
は、次の文献において議論されている。すなわち、米国
特許第３，７７７゜１４９号においてマーカティリイに
よって、米国特許第３，９６９，０１６号においてカイ
ザーによって、米国特許第３，７８５，７１８号におい
てグローブによって、また、米国特許第３，９４４，８
１１号においてミツドウインタによって、英国特許ウイ
ツクによって、英国特許第１．４２０．４５８号におい
てドイットによって、さらに、１９８１年２月２４日、
エレクトロニクスの１６３〜１６６ページ（１６６ペー
ジ参照）に掲載された“モード・スクランプリングが光
ファイバシステムの性能を改善できる”においてストロ
ズムによって、日本国特開昭５５−２９８４７号公報に
おいてサカグヂによって、並びに日本国特開昭５２−３
２３４１号公報においてヤナセによって議論されている
。

また多くの他のアプローチがなされ、その例として、米
国特許第３，６１７，１０９号においてティーンによっ
て、米国特許第４，１２５，７６８号においてジャクソ
ンによって、また、米国特許第４゜４４７．１２４号に
おいてコーヘンによって、米国特許第３，９０９，１１
０号においてマーキューズによって、米国特許第４，２
０５，９００号においてイブによって、さらに、日本国
特開昭５２−４９０４０号公報においてウエノによって
、システム（■）、セーＩシロンＡＹＴＴＩこ場齢六わ
、ｔ−“判定帰還を用いた長波長マルチモード光ファイ
バ伝送の範囲の拡張”においてベネットによってなされ
ている。しかしながら、これらすべてのアプローチは、
はなはだしく複雑であって非常に大きな光電力を吸収す
るか、もしくは他の困難性が存在している。

帯域幅を広くすることは光ファイバ分配ネットワークを
発展させるためには重要な考察の一項目であり、特にバ
スネットワークにおいては、より基本的な問題は、ネッ
トワークに情報を送信しく例えば“書き込み゛）及び／
又はネットワークから情報を受信する（例えば“読み出
し”）ことができるように、ある受動的方法でいかに光
ファイバにアクセス、又は“タップＱａｐ）”を接続す
るかということである。従って、情報を代表する光が１
中継器当たりネットワークに接続されるべき十分に多い
数の局を有することによってそのネットワークを経済的
に魅力的にさせるために十分な量だけネットワークに残
存する。従来技術による多くの努力が、例えばバス・ネ
ットワークのような固定通信でない分配ネットワークの
ために適用することが適当なタップを発展させることに
注がれてきた。

それらの努力を行う中で、（例えば高いコストのような
）これらに実施される構成部分の複雑さによる非常に制
限された商用への受諾性、並びに、結果的に１中継器当
たりのネットワークにアクセスすることができる局数が
比較的少数になるというそのような実施例によって生じ
る動作上の制限が生じる。

例えば、ラブによる米国特許第４，０７２，３９９号に
おいて、複数のタップ１７−２２を利用するリング又は
バス・アーキテクチュアのために利用可能な分配ネット
ワークが開示されている。しかしながら、ネットワーク
、特にタップは構造が複雑であって、備えつけるのに技
能を有する。また別の欠点は各タップがたいへん大きな
付加損失を生じることである。ここで用いられる“付加
損失“という用語は、通常パーセント又はｄＢで表され
る電力の分数で表され、その電力の分数は１つのタップ
で減衰される量であり、その量は実際には測定されない
が、そのタップに通過させることによって生じる量であ
る。

ポルフライスキ（Ｐ　ｏｌｃｚｙｎｓｋｉ）による米国
特許？４，０８９，５８４号において、光ファイバ・バ
ス・アーキテクチュア・ネットワークが開示されており
、ここにおいて、複数の加入者が連続的に光を光ファイ
バのある第１の部分に入射し、光ファイバｉ４の隣接す
る他の部分から光を取り出している。このネットワーク
はプリズム形カップラ２０を有するとともに、少なくと
も１つの平側面を有するコア１４を含む光ファイバケー
ブルを使用することが必要とされている。このプリズム
形カップラ２０は各カップラに近接するクラツディング
１２の一部分を取り除くことによって、コア１４の平側
面と接触するように設けられる。従って、このネットワ
ークは、円形のコアを有する通常の光ファイバではなく
、例えば１つの長方形状の側面を有する光ファイバのよ
うな特別な形の光ファイバを必要とするとともに、タッ
プ接続する前に光ファイバのクラツディングの一部分を
取り除くことを必要とし、また、クラプディングが取り
除かれたコアの部分に隣接してプリズムを設けることが
必要とされる。従って、ネットワークを形成するコンポ
ーネントの部分を組み立てる時間が必要となり、そのコ
ンポーネントの部分が高価なものとなる。また、このネ
ットワークは次のような別の欠点を有している。すなわ
ち、光ファイバのクラツディングを取り除くことが工場
の製造工程の中で行なわれるので、その結果タップの各
面上でスプライス接続する必要があり、従って、非常に
高い付加損失を生じる。

ビアードによる米国特許第４．４００，０５４号におい
ては、バス・アーキテクチュア・ネットワークについて
開示されており、そのネットワークにおいて、複数の加
入者が８本の矩形光−ファイバ３１−３８を介して矩形
スクランブラ・ロッド２０と放射状に接続され、またさ
らに矩形スクランブラ・ロッド２０はプリズム３１ｂ−
３８ｂを介して別の先ファイバ・アーム３１ａ−３８ａ
に接続される。さらに、ビアードによって開示された種
々の先導波管の独特な形状、並びにそれによって作られ
た比較的複雑で内部接続された構造によってそのコスト
が高いために広範囲の使用には採用できないネットワー
クとなっている。

ンング（Ｓｉｎｇｈ）による米国特許第４．２３４，９
６９号は、複雑な構造であってそれ数比較的高価な光タ
ップ１８を利用する光ファイバ・バス・アーキテクチュ
アのもう１つの例である。参照図の第４図に示されたタ
ップは、その中に設けられた多重反射面を備えており、
結果として比較的高い付加損失を有する。

パーマ−による米国特許第４，３１７，６１４号は、光
タップ１８，２４．３４等を利用するバス・アーキテク
チュアを開示しており、その各光タップは第１の曲がっ
たファイバ＋２６及び第２の曲がったファイバ１２８を
備えており、その第１と第２のファイバ１２６，１２８
は、それらの間に光結合を行うために外側を巻かれるか
、もしくはアースされ連続的に内部接続された向かい合
う面を有する。開示されたように巻かれている光ファイ
バの表面はきわめて繊細な技能を要する手順を必要とし
、それ故高価であり、さらに、ファイバのクラツディン
グ（ｃｌａｄｄｉｎｇ）を事実上除去する際に生じるそ
の付加損失は、そのスプライス接続の損失のために著し
く大きい。

オゼキによるヨーロッパ特許出願公開第０．０８０．８
２９号においては、ネットワークによってサービスされ
る加入者数を増加させることを目的とした、いくつかの
独特なアーキテクチュアのネットワーク・デザインが開
示されている。しかしながら、これら各デザインはネッ
トワークによってサービスされることが可能な加入者数
を増加させるという利点を有しているが、また各設計は
必要とされるカップラが著しく複雑であって高価である
ということにおいて共通の欠点を有している。

さらに、ネットワークにおいて使用されるタップの比較
的大きな付加損失という関点において、各ネットワーク
・デザインによってサービスされることが可能な加入者
数は、比較的少ない。

スティーンズマによる米国特許第４，４５０．５５４号
は、星形カップラを利用したバス・アーキテクチュアを
開示しており、この星形カップラを利用するネットワー
クの共通の欠点は公知の通り、星形カップラによって生
じる付加損失が、２ｄＢのオーダーであって比較的大き
く、その電力は加入者数によって分割される。そのこと
がネットワークによってサービスを受けることができる
加入者数を必然的に制限する。

次のことが長い間公知となっている。すなわち、Ｎ、Ｓ
、アパニイによる“ファイバ光学；原理と応用”、アカ
デミツク・プレス、サンフランシスコ（１９６７年）に
よって明らかとなったように、光をある曲線部でクラツ
ディングで被覆されている光ファイバから取り出すこと
ができること、また、フジムラによる米国特許第３，８
０１，３８９号、ゴールほかによる米国特許第３，９８
２，１２３号及びミラーによる米国特許第３，９３１，
５１８号によって明らかとなったように、クラツディン
グからの光の取り出し装置がファイバと接続される光カ
ップラを用いることによって備えられること、さらに、
マスロウスキによる西ドイツ国特許出願公開第２，０６
４．５０３号公報（第４図）において明らかとなったよ
うに、光カップラを用いることによって光を光ファイバ
の曲線部で光ファイバに送信することができることであ
る。曲線部における光ファイバのクラツディング上で動
作する光タップの欠点は、しばしば曲線部で発生される
圧力によって光ファイバを割ることがあるということで
あり、クラツディングと光学的に結合させるためのバッ
ファの除去によって、ファイバの強度を速く昔しく劣化
させるとともに曲線部に圧力がかかったときにそのまま
で保持しようとする能力をも劣化させる湿気にそのクラ
ツディングをさらしてしまうために、その問題をさらに
悪化させる。

キャンプベルほかによるヨーロッパ特許公開第０．０６
３，９５４号において、一時的な局所的発光を行わせス
プライス接続より前に光ファイバを整合させるために用
いられる検出技術を用いることができるように、バッフ
ァを除去することなしに曲線部において光を光ファイバ
に送信するとともに光ファイバから取り出すための方法
及び手段を開示している。この方法及び手段は、光ファ
イバの曲線部を光カップラに対して配置することを含み
、これによってファイバのコアに入射された光が光カッ
プラ及びファイバ・バッファを通過するとともに、光が
ファイバ・コアから取り出されたとき取り出された光が
光ファイバのバッファを通過し光カップラに入射される
。緩衝された光ファイバは一直線上であってスプライス
接続して動作させている間のみ一時的に曲げられるので
ファイバの破壊の可能性は最小になる。

現在まで、分配ネットワークの応用のための好ましいタ
ップは、複数の星形カップラと反射性でかつ双円錐形状
のカップラとを備えている。これらの各カップラは分離
素子として用いることができ、星形カップラを用いるこ
とによっである光信号を１２８個のより小さい信号に分
割させることができる。なお、そのような星形カップラ
の付加損失は１ないし３ｄＢの範囲にある。第４図にお
いてミ星形カップラ８０は、ある屯央領域８２において
共に溶解されて結合された複数の光ファイバ８１を備え
、これによって第４図の矢印で図示されるように、中央
領域の片側の光ファイバのうち任意の１木の光ファイバ
から中央領域に伝搬する光信号８４は、中央領域によっ
て複数のより小さい信号８５に分割され、中央領域のも
う一つの側から延在している各光ファイバに伝搬する。

そのような星形カップラによる１ないし３ｄＢの付加損
失は矢印８３で表わされる。

第５図で示される双円錐形カップラ８６は星形カップラ
に類似しており、ある信号分割中央領域８７で共に溶解
されて結合された２本の光ファイバを備えており、その
中央領域は一般に、入射する大きな信号８８が一般に信
号８８の強度の１ないし１０％の強度を有する比較的小
さなドロップ信号９０と、比較的大きい残りの電力を有
する信号８９に分割するように設けられる。双円錐形カ
ップラは０．５ｄＢを超える付加損失を有する。

［発明の目的］ 本発明の第１の目的は、光信号で表わされる情報が検出
されるように光ファイバから取り出され−る光信号の一
部分が十分に大きく、また光ファイバにおける光信号の
減衰が最小にされるように、光ファイバから光信号の一
部分を取り出す方法及び手段を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は第１のいくつかの信号の下
流側にある別の信号を入射し多重化するために用いられ
る装置によって光ファイバに入射される第１のいくつか
の信号に対する減衰が最小になるように、複数の光信号
を連続して光ファイバに多重化するための方法及び手段
を提供することにある。

本発明の第３の目的は、読み出し及び書き込みの両方を
行うことができる光ファイバ分配ネットワークを形成で
きるように上述の第１の目的及び第２の目的を実現でき
る方法及び手段を提供することにある。

本発明の第４の目的は、光ファイバの一部分を半永久的
に曲げ、その光ファイバの一部分をあるｄｈ　＋−Ｐふ
バナー技能プ！５！、践十スー井？−トープ　卑！廿興
の一部分を光ファイバから取り出すための方法及び手段
を提供することにある。

さらに本発明の第５の目的は光ファイバのある連続する
複数のセクションがある曲げられた状態で保持され、複
数の位置で複数の光ファイバのセクションに複数の光信
号を入射して多重化するための方法及び手段を提供する
ことにある。

本発明の第６の目的はもし光ファイバ内の光信号が光フ
ァイバから取り出される光信号の一部分の電力レベルと
同じ電力レベルで光ファイバの終端部で検出されるなら
ば、光ファイバから取り出される光信号の一部分の帯域
幅が米ファイバ内の光信号の帯域幅よりも広くなるよう
に、光ファイバから光信号の一部分を取り出すための方
法及び手段を提供することにある。

［発明の摺成］ 本発明は、光ファイバ内の光の付加損失が驚くべきかつ
意外に低くなるように光読み出しタップを用いて光ファ
イバから光を取り出すための方法及び手段と、光ファイ
バ内の光に対して驚くべきかつ意外に低い付加損失で光
ファイバ内のきわめて小さい割合の光を検出するように
光読み出しタップを用いて光ファイバから光を取り出す
ための方法及び手段と、光ファイバの帯域幅を驚くべき
かつ意外に広くさせるように光ファイバから光を取り出
すための方法及び手段と、光ファイバ内にすでに存在し
ている信号に対して驚くべきかつ意外に小さい減衰で光
ファイバに光を入射するための方法及び手段と、光ファ
イバが割れる可能性を驚くべきかつ意外に低くさせるよ
うに連続的な方法で光ファイバの曲線部で光を光ファイ
バのバッファに通過させることによって光を光ファイバ
に入射させ、及び／又は、光ファイバから光を取り出す
ための方法及び手段を備えている。これらの発明は、多
くのネットワークやシステム設計を含む大きな配列の実
施例において有用である。

本発明の好ましい実施例は、好ましくは光ファイバのバ
ッファを介して、好ましくは光カップラを用いて、光フ
ァイバの側面から光を取り出すための方法及び手段を含
み、その結果驚くべきがっ予測らしない光信号の低い付
加損失がその手段のタップによって生じる。この付加損
失はパーセント又はデシベル（ｄＢ）を用いて対数的に
表わされる、実際に検出されない光の量である。驚くべ
きかつ予測らしなかった低い付加損失は、好ましくは側
面の光読み出しタップの上流側における光ファイバのコ
アを横切る積分されたエネルギー分布を変更することに
よって得られ、そのエネルギー分布は好ましくは第１の
側面の光読み出しタップから上流側において、複数の同
様に構成される付加的な側面の光の読み出しタップを設
けることによって変更される。

本発明はさらに、光の入射点における光ファイバにおけ
る予め存在している光信号の減衰が最小にして信号を多
重化するように光ファイバに光を入射するための方法及
び手段を含み、光の入射は好ましくは光カップラを用い
て光ファイバのバラ　　　　　　　　　　　　１フアを
介して信号を多重化させて通過させることによって行い
、予め存在している信号の驚くべきかつ予測しなかった
低い付加損失が、光の入射点の上流で光ファイバのコア
を横切る予め存在して−いる光信号の積分されたエネル
ギー分布を変更することによって最適に実行され、エネ
ルギー強度を変更する手段は好ましくは複数の付加的な
側面の光の入射タップである。

本発明はさらに、光ファイバの帯域幅を広くさせるため
の方法及び手段を含み、その帯域幅は光信号を表わすす
べてのモードよりも少ないモードを検出することによっ
て広くされ、上記検出は検出されたモード間の時間の分
散を減少させるようにただ最も外側のモードを原理的に
検出するように光ファイバの側面から光を取り出すこと
によって行なわれ、側面の光の取り出しタップはまた光
読み出しタップで不相応な高い割合の最も外側のモード
が取り出されるため、光読み出しタップの下流で光ファ
イバ内で依然存在している光信号の帯域幅を広くさせる
。

本発明はさらに、上述の種々の方法及び手段を用いるこ
とが可能なネットワーク及びシステム、特に１方向又は
２方向の情Ｉｇ転送で＞Ｍｔｌｌの加入者にサービスを
行うことができるネットワーク及び・システムを含み、
上記情報は音声、映像、データの情報の任意の組み合わ
せを含み、ある好ましい実施例はたとえばライン形、分
岐形及び星形等の多くのタイプの形態Ｑｏｐｏｌｏｇｉ
ｅｓ）のうちの１つにおけるバス・アーキテクチュアを
用いている。上記バス・アーキテクチュアは、上述され
た光を入射するための方法および手段を用いて複数の光
信号が共通の光ファイバに多重化され、制御手段が情報
をネットワーク又はシステムに入力し一方情報をネット
ワーク又はシステムから取り出すのに適当である種々の
ときに種々の加入者に命令する制御手段を用いて、複数
の多重化された光信号が上記光の入射手段から下流の点
で光ファイバから読み出すことを特徴とする。

［実施例］ 以下において、“光ファイバという用語はコアとクラツ
ディングを有する先導波管をいい、そのコアは好ましく
はガラスにてなる。クラツディングはコアの屈折率より
もわずかに小さい屈折率を有する。クラツディングをガ
ラス又はポリマー材料にて形成することができ、ガラス
・コアとクラツディングを有する光ファイバはポリマー
・クラツディングを有する光ファイバよりも全体として
より低い減衰を有するので、好ましい実施例は、ガラス
・コアとガラス・クラツディングを有する光ファイバを
用いるが、本発明はいずれのタイプの光ファイバに対し
ても適用することができる。クラツディングがガラスに
てなるとき、光ファイバはさらに、湿気及び張力からガ
ラス・コア及びガラス・クラツディングを保護するクラ
ツディングをとり巻く保護膜層を含んでいる。この保護
膜層は当該技術において、バッファとして公知である。

保護膜層は一般にポリマーで構成され、シリコン層又は
アクリル層のような単一の材料にてなる層であってもよ
く、もしくは例えばアクリル層又はシリコン層を取り巻
く水素化物層、又はアクリル層又はシリコン層を取り巻
くナイロン層のような、連続的に層が形成される複数の
材料であってもよい。ここで用いられる“バッファ”と
いう用語はガラス・クラツディングを取り巻くポリマ一
層のような任意の数及びすべての数の組み合せで構成さ
れた物を含み、光が光カップラ３２から光ファイバのコ
アに入射されるように、もしくは光が光ファイバ・コア
から光カップラ１３２に取り出されるように、光がその
ガラス・クラツディングを通過する。

クラツディングがガラスではなくポリマー材料にてなる
とき、そのクラツディングは、そのガラス・コアのため
の保護膜層として機能し、それ故タラッディングは、ク
ラツディングとバッファの両方として考えられる。ポリ
マー・クラツディングをさらに付加的なポリマ一層によ
って取り巻いてもよいし、この付加的なポリマ一層は本
発明の目的のために、光の入射又は、光の検出のいずれ
かのために光が光カップラとガラス・コアとの間を伝搬
するように光がその付加的なポリマ一層を通過するとき
のバッファの一部分となる。

光ファイバは単一モード又はマルチモードとして分類さ
れ、マルチモード光ファイバは、多くの種類の屈折率の
プロファイルを有することができ、以下ステップ・イン
デックス形及びグレーデッド・インデックス形の２つの
形に共通した記述を行う。本発明は、マルチモード光フ
ァイバが好ましいが、これらすべてのタイプの光ファイ
バを用いて使用することに対して適用できる。

第１図は本発明の好ましい一実施例を示しており、第１
図において、局１０、副局６及び／又は加入者６′は、
光書き込みタップ２２を用いて光を光ファイバ１１に入
射させるとともに、光読み出しタップ２３を用いて光を
光ファイバ１２．１３から取り出すことによって、ネッ
トワーク２゜５にアクセスする。光読み出しタップ２３
及び光書き込みタップ２２は、当該技術分野において基
本的な改善部分を構成しており、ネットワーク２゜５の
重要な部分を形成している。これらのタップの機能及び
構造についてまず説明する。

光取り出し方法及び手段 第２図は読み出しタップ２３の動作原理を図示１プ１１
１　ノ山小１ｉ’７１Ｌ日操１−竺１’ｌ　１ｉｆ７１
１−　ｈ・ｐｌ−相合↓飴な寸法が図示及び明確化のた
めに大きく誇りｄｈでいる。例えば、第２図における光
ファイバＩ２の大きさは大きく拡大され、第２図に図示
された他の部分に対しては拡大されていない。

第２図において、矢印３１で示された光信号を含む光フ
ァイバ１２は領域４６で曲げられ、その領域４６におい
て光信号３１の一部分２５を、光ファイバのクラツディ
ング及びバッファの中を通過させることによって光ファ
イバのコアから取り出して光カップラ３２へ送り、また
検出器３４によって検出されるようにレンズ３５によっ
て光信号３１の一部分２５を検出器３４に合焦させる。

このレンズ３５及び検出器３４は好ましくは、タップ２
３の付加損失３ビの損失量が最小になるように光カップ
ラ３２と接続されて保持される。このとき検出された信
号は電線４４のような任意の適当な手段によって中継さ
れる。その検出器３４及びレンズ３５は好ましい一実施
例であるカップラ３２の中に埋設されるように図示され
ているが、検出器３４及びレンズ３５はカップラ３２の
外側に設けることができる。また、検出器３４が図示さ
れているが、もし電磁波干渉が存在する場合、検出器３
４をタップ２３から取りはずし、もう１つの光ファイバ
を介してレンズ３５に遠隔的に接続してらよく、この変
形例においてはいくらかの付加的な付加損失が生じるで
あろう。さらに、好ましくはもしある十分に大きな検出
器３４が取り出す光を集めるために光ファイバに比較的
近接して置かれるならば、レンズ３５は必要としない。

元の光信号３１の一部分は矢印３１′によって示される
ように光ファイバを連続的に伝搬する。

光ファイバを曲げることによって以下において付加損失
と表現する損失奄で減衰される光、即ち検出器３４によ
って検出されない元の光信号３１の一部分は矢印３１″
によって示されている。付加損失３ビは曲線領域４６に
おいて生じるように図示されているが、曲線領域によっ
て生じる比較的高い次数の不安定なコア・モード、クラ
ツディング・モード及びバッファ・モードが光ファイバ
を下って伝搬するときそれらのモードが連続的に減衰さ
れるので、実際には付加損失３１″のいくらかが、（曲
線領域の左側に向って）曲線領域４６の下流部分の位置
において生じる。

光カップラ３２の目的及び機能はカップラとバッファの
インターフェイスにおける反射及び屈折の効果を最適化
することにある。カップラ３２を用いないとき、結合領
域４１に向って伝搬する曲線領域４６によって光ファイ
バ・コアから取り出される重要な量の光はバッファと空
気のインターフェイスで反射され、その光がバッファと
空気の各屈折率間の比較的大きな違いのために、バッフ
ァ・モードとして光ファイバの中に残存する。光カップ
ラ３２は光信号３１を構成する光波長において透明であ
る材料、好ましくはその減衰量ができるたけ低くかつ検
出器３４によって検出される光の量を最適化する屈折率
を有する材料にてなるべきである。　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１光カツ
プラ３２の材料は液体、固体又は液体と固体の混合物で
あって、固体材料の場合変形可能なもの又は変形不可能
なもののいずれかであってらよく、また変形可能な固体
材料の場合、弾性のある変形可能なもの又は弾性のない
変形可能なものであってもよい。カップラ３２との光結
合を最適化するために、カップラ３２はバッファ結合領
域４１と良好な表面接触を作ることができることが所望
される。ある好ましい実施例はボリンロキシンのような
弾力のある変形可能な材料である。

バッファの外側の層はまた一般に弾性があり変形可能で
あることが多いので、結合領域４１において良好な表面
接触が得られろ。また明らかに液体は良好な表面接触を
形成することができるが、その液体を封じ込めるための
手段が必要であるという欠点がある。また変形不可能な
固体材料を用いることが可能であるが、その利点はガラ
スのような変形不可能な材料がきわめて低い減衰量を有
し、バッファの外側の層が比較的軟らかい場合バッファ
との良好な表面の接触が形成可能であるということであ
る。また表面結合との接触を改善するために液体薄膜を
ガラスの表面上に設けることができ、まれる。

曲線領域の扇形の角度αは曲線領域４６を含む円弧とし
て定義され、その曲線領域４６は第１と第２の点線４７
．４８の交差部分で決定され光ファイバ１２の点線３６
によって示されている曲線の中心軸は、曲線領域４６の
反対側において光ファイバ１２の第１と第２の非曲線部
分の中心軸２８゜２９と併合される。

点４９の近傍における比較的鋭い角度の曲線部分は図示
の明確化のために誇張されている。第２図で図示されて
いるように、曲線部分４６は必ずしら全体を通して均一
な半径で曲げられる必要はなく、事実、曲線部分４６の
湾曲の半径を不均一にすることができる。曲線部分の半
径が不均一であるとき、もしレンズ３５の上流にある位
置２４で曲線部分４６の曲率半径ｒが最小となるならば
、最適の結果を得ることができる。例えば、点２６の下
流部分のようなレンズの見通し線の光ファイバの下流部
分を理論的に曲げることによって、付部分を取り出す傾
向があるが、点２６の下流部分を曲げることによって、
レンズ３５をより光ファイバに近い場所に位置させるこ
とができ、このことは利点であり好ましいことである。

均一であるプロファイルと変化するプロファイルの両方
を含む曲線領域４６にわたってのすべてのタイプの曲率
半径のプロファイルは本発明の範囲内に含まれる。

本発明によれば、結果としてレンズ３５の前面３０上に
突き当たる光が最大の光取り出し強度となるように、領
域４１の位置と同様に光カップラ３２と光ファイバのバ
ッファとの間の接触領域４１を最小にすることによって
、付加損失３１″が著しく減少される。曲率半径のプロ
ファイル、最小の光ファイバの曲率半径ｒ及びその位置
、扇形の角度の大きさ、領域４１の大きさ、特に光カッ
プラ３２が曲線領域４６の外側部分と接触する部分にわ
たっての領域４１の直線長さを適当に最適化することに
よって、例えばきわめて低い付加損失３ビのような驚く
べきかつ予測しなかった良好な光の収束効率と関連した
驚くべき予測できなかった小さい割合の光３１を検出す
ることができる。

任意の与えられた最小の曲率半径ｒ１曲率半径のプロフ
ァイル及び扇形部分の角度αに対して、最適の光取り出
し強度が得られる点が存在する。

検出された光信号２５のレベルを連続的にモニタし取り
出し、信号２５が最大となる曲線部分における位置を得
るとき、光検出器３４、レンズ３５曲線部分の外側の弧
に沿ってレンズ３５に接続される光カップラ３２の小さ
な部分を移動させることによって、その最適の光取り出
し強度を決定することができる。そのとき、領域４１の
中央部、特にレンズ３５の中央部を、曲線領域４６の上
流に位置する光ファイバの非曲線部分の中心軸２８から
のその偏差角度θによって都合よく識別することができ
る。

好ましくは、領域４１の長さ及び幅は、できる限り小さ
く保持する必要があるが、レンズ３５によって光検出器
３４に合焦されるように適当な角度で光ファイバのバッ
ファ内を光カツプラ３２１三伝搬する光と同じ量の光を
取り出すために十分に大きくする必要がある。あるきわ
めて大きな領域４１は所望されない。なぜなら、レンズ
３５の前面が“見られ”ないようにして、もしくは、光
がレンズ３５に簡単に入射しない角度でレンズ３５の前
面３０から非常に遠く離れ曲線領域４６に沿った点にお
いて、いくらかの光が先カップラに入射し、この光が付
加損失を加えるからである。もしそうでなければその光
があるより小さな光カップラを用いることによって光検
出器により検出をすることができる可能性がある。一方
、きわめて小さい領域４１は所望されない。なぜなら、
光ファイバのバッファ内の光又はレンズ３５の前面３０
に向かって光カップラに取り出される光が、領域４１が
きわめて小さい大きさのためにこの光との光学的結合が
不足するために検出されないようになるためである。光
学的には、この領域４１の正確な形状は、レンズ３５の
前面３０の大きさ及び形状によって決定されるとと゛も
に、光カップラに取り出される光が結果として前面３０
に向って伝搬するような角度で突き当たるバッファの表
面上の臨界点によって決定される。非臨界点で最小の接
触量が生じる場合、好ましくは、領域４１の形状が、少
なくとも事実上すべての臨界のバッファの点が光カップ
ラによって接触されるようになるべきである。その非臨
界点は例えば光カップラへの光の取り出しによって光が
レンズ３５に入射しないバッファの点である。

さらに、取り出される光信号２５の所望の割合に対する
、最適であって最小の曲率半径ｒ、最適である曲率半径
のプロファイル、並びに最適の扇形の角度αをまた、実
験によって決定することができる。１μＷのオーダーの
小さな信号２５を検出するために、信号３１ｈ月μＷよ
りも十分大きい場合、θの最適値が５°から４５°まで
の間、特に５°から３０°までの間のどこかで生じると
いうことが決定され、その０の正確な値は、最小の曲率
半径ｒ、曲率半径のプロファイル、扇形部分の角度α、
並びに光カップラの屈折率に依存する。好ましい最適な
結果は、扇形の角度αを、２０°と９０°の間に、好ま
しくは２５ａと７０゜の間に、さらに好ましくは２５°
と６０°の間に、最も好ましくは３０°と５０’の間に
設定し、また最小の曲率半径ｒを、２ｍｍと６ｍｍの間
、好ましくは３ｎ＋ｍと５ｍｍの間、最も好ましくは３
．５ｍｍと４．５ｍｍの間の値に等しい値に設定するこ
とによって得られている。

上述のように比較的小さい光カップラの領域４１を用い
ろとともに、上述の範囲内の値に等しいｒ及びθを設定
することによって、１００μＷに等しい検出可能な光信
号、＋００μＷよりも電力が小さい検出可能な光信号、
並びに特に５０μＷ１２０μＷ、１０μＷ、５μＷ、２
μＷ、　　１μＷ、０．５μＷ及び０．００１μＷより
も電力が小さい検出可能な光信号が、０．３ｄＢ　、０
゜２ｄＢ１０．１ｄＢ　、０．０７ｄＢ　、０．０６ｄ
Ｂ。

０．０５ｄＢ　、０．０４ｄＢ　、０．０３ｄＢ　、０
゜０２ｄＢ、０．０１ｄＢ　よりも低く、また、０゜０
０６ｄＢ　より低い確実にかっくり返し得られるこれら
の取り出しレベルのいくつかと関連する付力旧員失で、
ある光ファイバから確実にかつくり返し取り出し検出さ
れている。（例えばＩμＷのような）小さい検出された
信号２５に対して光信号３Ｉの大きさが１μＷよりも十
分に大きい場合、そのような複数のタップによって作り
出す（付加損失３ビプラス検出された信号２５の）全体
の損失が、実用上の目的のために付加損失に等しい。検
出された信号２５の大きさがＩμＷであるとき、信号に
よって表される情報を、容易に決定することができるの
で、そのような大きさは好ましい実施例の１つである。

より感度が高い検出器３４は、１μＷよりも小さい電力
、例えばＯｌμＷ、０．０１μＷ及び０．００１μＷよ
りも小さい電力を有する信号２５を用いて情報を検出す
ることができ、そのような小さい検出電力はより感度が
高い受信器によって検出可能で　　　　　　　　　　　
）ある。しかしながら、より感度の高い受信器は、より
感度の低い受信器よりもより高価である。本発明は、１
００μＷよりも小さい、好ましくは５０μＷ、２０μＷ
、１０μＷ、５　μＷ及Ｕ　２１１Ｗより６小さい、よ
り好ましくはｌμＷよりも小さい、さらに、０、Ｉｔｌ
ＷＳ　０、０１μＷ及び０，００１μＷよりも小さい信
号を検出することができるタップを含んでいる。

そのような感度が高い検出能力と関連するそのような予
測をすることができず驚くべき低い付加損失で実行され
るという利点は、きわめて重要である。例えば、各読み
出しタップが０．０５ｄＢよりもいくらか小さい付加損
失を有し、０．０５ｄＢの適度な比較的高い全体の損失
を有する、光ファイバ上に直列に設けられた２０個のそ
のような読み出しタップは、１ｄＢ　の全体の損失を生
じる。言い換えれば、光ファイバ内の光のただ２０゜６
％の電力が、タップに接続された２０ドロツプによって
使用されている。言い換えれば、最善の低い電力又は高
い電力の従来技術のタップはそれぞれ、約０．５ｄＢよ
りも大きい付加損失を有し、従って、直列に設けられた
２０個のそのようなタップは−１０ｄＲの仝伏のａ渦泪
牢木右十ス　ヤムに言い換えれば、光の９０％が失われ
ることになる。さらに、これらの従来技術のタップによ
って、失われない１０％の光のいくらかの電力の光がま
た取り出され検出される。その結果、（そのタップの下
流の信号３１’である）光ファイバにおける光の量は実
際にその元の電力量の１０％よりも　少なくなる。本発
明の多くの実施例によれば、０゜０５ｄＢ　よりも小さ
い全体の損失が得られるということが認識され、この比
較によって注目すべきことであることがわかる。

実験例　１ １００μｍのコアの直径と、１４０μｍのクラツディン
グの直径と、５００μｍのバッファの直径を有するグレ
ーデッド・インデックス形光ファイバが、２．２ｋｍリ
ンクを作成できるようにスプライス接続され、その光フ
ァイバの一端に、レーザを取り付けた。光ファイバの他
端において、光検出器がその光ファイバに接続され、そ
の光ファイバの他端における光電力が光ファ゛イバの終
端部から検出された。

第２図に図示されているように、グレーデッド・インデ
ックス形レンズ３５及び光検出器３４を有する読み出し
タップが、レーザから１０ｍの地点の光ファイバに取り
付けられ、ｌμＷを検出することができるように調整し
た。光ファイバの反対側の第２の終端部における光電力
を再び記録し、その読み出しタップによって生じる全体
の損失及び付加損失を計算した。そのとき、その読み出
しタップが、その読み出しタップの半径と同様の半径で
円弧付近の光ファイバを曲げられたその光ファイバにお
いて同じ全体の損失を生じるシミュレータによって置き
換えられた。次いで、その読み出しタップを、ｌμＷの
電力を再び検出するようにシミュレータから１０ｎ＋た
け下流の光ファイバに再び取り付けた。光ファイバの反
対側の第２の終端部における光電力を再び記録しその読
み出しタップの再設置によって生じる全体の損失及び付
加損失を計算した。その後、読み出しタップが同一の全
体の損失を生じさせる第２のシミュレータによって置き
換えられた。１０ＩＩｌの間隔て同じ読み出しタップを
連続的に再設置した後、その読み出しタップを光信号３
１における読み出しタップの効果をシミュレートするシ
ミュレータに置き換えるというこの手順が、２１８個の
シミュレータと読み出しタップがそれぞれ１０ｍ毎の間
隔をおいて光ファイバ上に設けられるまで、繰り返され
た。光ファイバの第２の終端部において連続的に検出さ
れる光電力、全体の累積損失及び累積でない付加損失が
第１表に示されている。この全体の累積損失及び累積で
ない付加損失が第６図及び第７図に図示されている。

第１表並びに、第６表及び第７表に示されるように、（
例えば最初の５個又は１０個の）最初のいくつかのタッ
プは、平均して０．０５ｄＢ以下ときわめて低い付加損
失を有し、それよりも下流のタップの付加損失は幾分低
く、２１９個のシミュレータのタップの実験時の平均の
全体の損失は０゜０２１７ｄＢであった。タップ１０７
と１０８の間の明らかな３．８３ｄＢ　の電力低下はタ
ップによる損失ではなく、むしろ光ファイバの損失であ
る。そんなに多くのタップが一本のファイバ・リンクに
取り付けられ、またそこから下流側において電力を有す
ることを期待していなかったために、実験はただ１．１
ｋｎ＋の光ファイバ・リンクを用いて開始された。用い
られた光ファイバと同一のもう１つの１．１ｋｎ＋のグ
レーデッド・インデックス形ファイバ・リンクがその元
のリンクにスプライスで接続され、付加的なファイバ・
リンクとスプライス接続の全体の損失は、３．８２ｄＢ
であった。時々測定される明らかに負の全体の損失は、
前のシミュレータ又は読み出しタップの取り付けによっ
て光ファイバにおいて不注意にも曲げることによって生
じた少しの減衰を顕著でないと除去した結果であると信
じられる。この曲げによる減衰は、従来のタップに対す
る全体の損失をそのタップによって実際に生じた損失よ
りもより大きいように生じさせていた。本発明の光の取
り出しの方法及び手段はそのように効率的であるので、
曲線部によって生じたそのような少しの減衰を除ホオス
、′″〉じ上うてｔＪ：１バナー辻杏岳＋＜　　３のト
へすｒ曲線部を取り去った読み出しタップの再設置によ
って生じた減衰量を超えていることは驚くことではない
。そのような曲線部における減衰は、全体として実験の
結果における無視できる効果を有していたと信じられ、
同様に本発明の読み出しタップを用いて実際に設けたネ
ットワークは、そのようないくらかの曲線部を時々有す
るということは疑いない。最後に、付加損失と全体の損
失のすべてが、読み出しタップを取り付けた前と後にお
いてすぐに測定された実際の終端部の電力から計算され
た。しかしながら、実験コースにわたってのレーザ出力
における小さなゆらぎが結果として終端部で検出され測
定された電力において生じていた。

この小さなゆらぎは、作表された石火と矛盾して時々現
われ、そのようなすべての明らかな矛盾はレーザ出力の
ゆらぎによるものである。

さらに、上記の実験における下記のことを記すべきであ
る。すなわち、多重光カップラ３２、レンズ３５及び光
検出器３４によって生じた変動を最小限にするために、
各測定に対して、同じ読み出しタップが用いられ、読み
出しタップのそれぞれの位置において調整された読み出
しタップを用いることによって、各位置においである一
定の１μＷの光電力が検出された。

実験例　２ 実験例１の延長として、光の一定電力（１μＷ）の検出
可能な量が、本発明の光読み出しタップを用いて、光フ
ァイバから連続的に取り出し可能であることが確立され
、もう１つの実験が、ある一定の扇形の角度と一定の曲
率半径のプロファイルを用いることによって、連続的な
光ファイバの曲線部分から引き出すことができた。従っ
て上流の光ファイバの位置における光の強さが下流の位
置における光の強さを超えるために、上流のタップが、
下流のタップよりも少゛し大きな電力を有する光を取り
出し検出できることが期待された。実験例１のような一
定の量の光を検出することによる利点は、電気回路を簡
単にできることであり、欠点は均一でない曲率半径のプ
ロファイルを生じることと、実際上どうしても不均一な
タップの設計となることである。一定の曲率半径のプロ
ファイルを有することによって、均一なネットワークの
タップを設計できるという利点があり、欠点は回路を均
一にすることが必要となることである。

実験例１における最後の３０個のタップの扇形部分の角
度αと曲線部分の半径のプロファイルは、はとんど一定
であって約３０°であると解析されて理解され、また最
小の曲率半径ｒが約３．８４ｍｍであって事実上曲線領
域４６にわたって一定であると解析されて理解される。

従って、１００個のシミュレータが、それぞれ３０°の
扇形の角度にわたって、３．８４ｍｍのある一定の曲率
半径を有するように形成された。

実験例１で用いられた同じタイプのグレーデッド・イン
デックス形光ファイバを用いたもう１つの１．Ｉｋｍの
光ファイバ・リンクはレーザに接続されたー終端部と、
光検出器が取り付けられた　　　　　　　　　　１反対
側の第２の光ファイバの終端部とを有し、光検出器にお
いて光電力が測定される。次いで、シミュレータがレー
ザからＩｏｎの間隔で連続的に光ファイバに取り付けら
れ、各シミュレータを取り付けた後、反対側の第２の終
端部の光検出器における光電力が連続的に読み出され、
各シミュレータによって生じる全体の減衰量が計算され
た。

この実験例の結果が第２表に示され、累積の全体の損失
と累積でない全体の損失が第８図及び第９図に図示され
ている。

実験例の第８図及び第９図は、実験例Ｉの第６図及び第
７図によって明らかとなった傾向と驚くべき類似した傾
向を示している。すなイつち、各実験のコース中におい
て同じタップ及びシミュレータが使用されたにもかかわ
らず、最初のいくつかの読み出しタップは、後に設けら
れた読み出しタップよりもより高い全体の損失を生じる
。実験例２においては、最初のいくつかのシミュレータ
が約０．２ｄＢ　の全体の平均損失を生じ、その残りの
下流のシミュレータが約０．０３ｄＢの全体の平均損失
を生じさせ、これらの残りの下流のシミュレータが０．
０３ｄＢよりもより小さい全体の損とその残りの下流の
シミュレータとの間の平均的な全体の減衰量の差は、実
験例１における最初のいくつかの読み出しタップとその
残りの下流のタップとの間の平均的な全体の減衰量にお
ける差よりも大きい。実験例１においては、読み出しタ
ップがただｌμＷの電力を検出するように各位置におい
て調整され、それ放光ファイバがその最大の光電力を有
する上流の位置において比較的少数の曲率半径のプロフ
ァイルを生じたが、一方、実験例２の上流のシミュレー
タはおそらく、所定の最小の電力量を取り出すことが必
要とされるよりもより厳密な曲率半径のプロファイルを
生じさせ、従っておそらくその下流のシミュレータより
も検出された大きな電力量の光を有し、そこでシミュレ
ータは検出手段を含んでいた。

実験例２は、明らかにまったく同様に作成されたタップ
が、信号の連続的な検出ができるようにある光ファイバ
から光信号の十分な部分を連続的に取り出すことができ
ることと、その光ファイバ１謙＋ｌ＋＋伯館八ｌ−＋ｒ
ｌｔプ鉢山ゴ牝す一出爪乞−【−六一舗浦い果たす”こ
とがないということを実証している。

実験例１及び２は本発明の読み出しタップを利用するネ
ットワークが設計において均一であろうが不均一であろ
うが、ある低損失の状態で光ファイバにおける光信号の
一部分を連続的に検出するように意図され動作するであ
ろう。

光がある光ファイバからある曲線部分におけるその側面
を介して取り出されるとき、最も外側の光のモードはそ
れぞれ次第に減少する次数を有するモードに対して取り
出される可能性が減少するとき、おそらく取り出される
。また、もし、光ファイバが常に増加する扇形の角度に
わたって概略ある一定の半径で連続的に曲げられている
ならば、ある点に到達するまでに、取り出すことが可能
な最も外側のモードがすばやくなくなってしまい、それ
によって、さらに扇形部分の角度を増加させることによ
って、無視できる電力量の光又はモードを、取り出すこ
とができる。この現象は従来技術によって公知であり、
実験の目的のために光ファイバの巻き（ｔｕｒｎｓ）の
下流において安定な状態の光のモードの分配を行い、最
も外側のモードを取り出すために、上記の一例及び応用
が研究所において概略一定の半径で複数のターン数で光
ファイバを巻くということによって行われる。ある安定
な状態の光モードの分配を、約５ないし７ターンだけ巻
いた後行うことができ、例えば比較的損失の多い最も外
側のモードのすべてが事実上取り出され、さらにそれ以
上のターンの光ファイバの巻きは別の重要な量の光又は
モードを取り出すことができないことが公知である。こ
のことは実験例３によって図示されている。

実験例３ 実験例１及び実験例２において用いられた形のグレーデ
ッド・インデックス形光ファイバのその一端にレーザが
接続され、その他端に光検出器が接続されていた。この
とき、光ファイバは一定の半径的３．８４ｍｍで複数回
巻かれ、光検出器で検出される光の量がその光ファイバ
の１８０°の扇形の角度で、並びにその１８０°の角度
に３６０゜ずつ増加させた扇形の角度で測定された。そ
の結果は第３表及び第１０図に示されている。

実験例３の光の減衰の実験結果を示したのに加えて、第
１０図は実験２の光の減衰の実験結果を示しており、い
まこれを参照する。この光の減衰の実験において、実験
例３で用いられた曲率半径と等しい曲率半径で光ファイ
バを連続して曲げていた。すなわち、１０ｍ毎にそれぞ
れ前の３０゜の曲線部から分離している連続的な３０°
の曲線部を構成している。第２表から作図された第１０
図のデータ・ポイントは、シミュレータ番号６（曲線部
の全体の扇形角度１８０°（３０°×６））、シミュレ
ータ番号＋８（全体の扇形角度５４０°）、シミュレー
タ番号３０（全体の扇形角度９００°）、及びシミュレ
ータ番号４２（全体の扇形角度１２６０°）等に対応す
る。第１０図は、前に予測していたことよりも新しくか
つ期待していなかった方法で本発明の連続的な読み出し
タップが機能するということが発見されたということを
示しており、そのようになると長い間期待していた後、
検中面４１＋＋汁卑＾播ル己１迄中十マシ幇プシ１この
新しくかつ期待していなかった方法で本発明の連続的な
読み出しタップがなぜ機能するかを決定するために、別
の実験が光ファイバ上の読み出しタップの数を関数とし
て光ファイバのモードの分布を測定するため行われ、そ
の実験が実験例４で説明されている。

実験例４ 実験例Ｉないし３で用いられた形のグレーデッド・イン
デックス形光ファイバの一端にはレーザが接続され、そ
のレーザから１．１ｋｍｊｌれたその光ファイバの他端
には、ニア・フィールド・パターン・アナライザが接続
された。このニア・フィールド・パターン・アナライザ
は、光ファイバのコアを横切る光の強さを決定すること
ができる。

光ファイバに読み出しタップを接続しない場合、光ファ
イバの直径を横切る点光源の分布がアナライザによって
測定された。その後、第１の読み出しタップがレーザか
ら２０ｍ離れた光ファイバに接続されｌμＷの電力を検
出するように調整され、光ファイバの直径を横切る焦光
の強さの分布が再び測定された。その後、その第１の読
み出しタップの所定の位置に設けられ、第２の読み出し
タップが第１の読み出しタップから１０ｍ離れた光ファ
イバに接続され、焦光の強さの分布が再び測定された。

さらに、第３、第４、第５及び第６の読み出しタップが
連続的にｌＯｍの間隔で光ファイバに接続され、焦光の
強さの分布が連続的に測定された。その測定された焦光
の強さの分布が第１１図ないし第１７図にそれぞれ示さ
れている。さらに、その測定された焦光の強さの分布が
そのコアの中の各モードのエネルギーの強さの分布を測
定するために、そのコアの断面積にわたって積分され、
その計算されたエネルギーの強さの分布がそれぞれ第１
８図ないし第２４図に示されている。

第ｔｉ図ないし第２４図のそれぞれにおいて、そのコア
の中心の両側に相対してｌ対の垂直ラインが示されてお
り、それらのラインの間の領域は、第２５図で示されて
いるように、５０μｌの直径を有するコアの中心領域９
４を示しており、その中心領域９４のラインの外側の領
域に幅２５μｌの幅を有するコアの円周部９６が形成さ
れ光ファイバのバッファ部がそのコア円周部９６に接し
ている。第１１図ないし第１７図のそれぞれにおいて、
コアの中心領域９４の直径を横切る焦光の平均強度が計
算され、第１と第２の円周部の直径９７．９８の焦光の
平均強度が計算され、その平均強度が中心のコアの中心
領域の直径に沿って焦光の平均強さによって除算される
。この比が第１１図ないし第１７図の最左端の円周部に
おいて示され、コアの中心領域における数字“ビは、■
に規格化された中心領域における焦光の平均強度を表わ
す。この焦光の平均強度は第４表で示されている。第２
５図における直径９５．９７及び９８は共に、グレーデ
ッド・インデックス形光ファイバのコアの完全な直径を
形成し、これらの直径は図示の簡単化のため少しだけず
らして図示されている。第１８図ないし第２４図のそれ
ぞれにおいて、中心のコア領域と円周部における平均の
エネルギ・−が計算され、これらの値がこれらの図で図
示されるとともに、第４表に示されている。

実験例５ シミュレータの使用によって正確に実際の読み出しタッ
プの効果をシミュレータするかどうかを決めるために、
６個の読み出しタップを備えているときと同様に光の同
じ量を連続的に減衰できるように、実際の読み出しタッ
プが接続された場所と同一の、レーザ及びアナライザに
関係する位置におけるグレーデッド・インデックス形光
ファイバに、６個のシミュレータを連続的に接続するこ
とによって、実験例４が繰り返される。連続的に測定さ
れた焦光の強度の分布及びその規格化された平均値が第
２６図ないし第３１図に図示されるとともに、第４表に
示されている。そのシミュレータに対する積分されたモ
ードのエネルギーの強さの分布が第３２図ないし第３７
図において図示されるとともに、第４表に示されている
。その後、付加的な１００個のシミュレータが連続的に
ｌＯｍの間隔で光ファイバに接続され、その結果、接続
されるシミュレータの全体の数は１０６になる。

焦光の強電分布は、例えばシミュレータ番号１６゜２６
．３６等のように続く各１０個毎の付加的なシミュレー
タの接続に続いて測定され、コアの円周部とコアの中心
領域の間の焦光の平均の強度の比が計算され、第５表に
示されている。

第１２図ないし第１７図を第２６図ないし第３　１図と
、また第１９図ないし第２４図を第３２図ないし第３７
図と比較することによって、さらに、第４表を考察し実
験誤差の効果について考えることによって、シミュレー
タが実際の読み出しタップの効果、特に光ファイバ上の
予め存在する光源信号における読み出しタップの効果を
正確にシミュレートするということがわかった。

第５表において、コアの円周部と中心領域の間の焦光の
平均強度の分布が最初の５個のシミュレータを付加する
ことによって減衰していること、その後１０６個めのシ
ミュレータの接続まで比較的一定値のままとなっている
ことが明らかである。

この比は光ファイバにおけるタップ接続可能な最も外側
のモードのパーセント量を示しており、新しくかつ期待
していなかった発見は、光ファイバが一定の半径で連続
的に巻かれているときに対して、光ファイバにおける光
信号を繰り返し検出するのに十分なモードの再生が、タ
ップ間で生じるということ、また検出可能な電力量を光
信号を検出することなしに光を減衰する特別なモード混
合の方法（ｓｃｈｅｍｅｓ）を利用することなく取り出
すことが可能である。

従って、本発明の多くの光読み出しタップは光ファイバ
から光を連続的に取り出すために光ファイバに接続され
、本発明の光読み出しタップの付加損失がきわめて小さ
い。また、より高い付加損失を有する従来技術のタップ
に対して比較的多くの数のタップが先ファイバに縦続し
て設けることが可能である。

上述の実験例はすべてグレーデッド・インデックス形光
ファイバの特別な形で用いていたが、本発明は、光ファ
イバのコアとクラツディングを横切る種々の屈折率のプ
ロファイルを有する他の形の光ファイバに用いることが
でき、上記のプロファイルとしてはステップ・インデッ
クス形プロファイル又はグレーデッド・インデックス形
プロファイルを有するマルチモード形光ファイバ、並び
に種々の形の屈折率のクラツディングのプロファイルを
有する光ファイバを含んでいる。単一モード形光ファイ
バはマルチモード形光ファイバに比較してより小さい全
体の電力をサポートするが、本発明は同様に単一モード
形光ファイバに用いることができる。

第３８図及び第３９図は本発明の光の読み出しタップの
２つの好ましい実施例を示しており、第３８図は光ファ
イバ１２のバッファの外側の表面形状に一致する外形状
を有する丸形溝７０を有する読み出しタップ２３を示し
ている。その丸形溝７０の表面は好ましくは、溝７０に
入射する光を最小の量とゼロの量との間の量での結合を
形成するある材料にてなり、溝７０はその結合領域４１
に“窓”を有し、一方、光カップラ３２は、光ファイバ
１２の曲線領域４６に面するとともに接続されている。

＠７０は光学反射性を有する材料にてなり、かつ／又は
、曲線部分でバッファを有し導波管を形成するように十
分に低い屈折率を有する材料にてなる。その結果結合領
域４１の上流のバッファに入射する光が早期においてバ
ッファを離れることなく溝の部材に入射することはなく
、もしくは、光カップラ３２に到達する前に溝によって
散乱されることはない。また好ましくは、光ファイバＩ
２において生じる小さな曲がりによるストレスを最小に
するために、溝７０内の光ファイバのバッファに面する
光カップラ３２の表面の形状が、結合領域４１における
曲線部の光ファイバのバッファの形状と連続的に同一の
形状である。

第３９図の実施例においては、第２８図の丸形溝７０で
はなくＶ字形溝７１を利用しており、第３９図の結合領
域４１において７字形溝７１内から突出した光カップラ
３２を有している。■字形溝の底部７２は、約１の屈折
率を有する空気を含んでおり、最も外側のバッファのモ
ードは、結合領域４１に到達する前にバッファの最も外
側の曲線部分７３から外側に出ることはない。好ましく
は、１７４７１の側壁は、例えば光学反射性を有する材
料、又はバッファの最も外側の層の屈折率よりも連続的
に小さい屈折率を有する材料のような先非結合材料にて
なる。

第３９図において、タップは短い“おさげ”の光ファイ
バ７５を含んでおり、本明細書で記述された他のすべて
の実施例が、この短いおさげの光ファイバ７５を含んで
もよい。光ファイバ７５の第１の端部７６及び第２の端
部７７はタップ接続するための光ファイバ１２に接続す
ることができる。

このおさげの光ファイバを存する読み出しタップを用い
ることによって、例えば工場において結合手段３２．３
４．３５と光ファイバ７５のコアの間を接続しそれを最
適化することができるという利点があり、光ファイバ１
２が終端され光ファイバ７５の第１と第２の端部に接続
される場合があり、その結果いくらかの小さな減衰がそ
の接続部において生じるという欠点がある。読み出しタ
ップを、任意の方法で光ファイバを終端させることなく
又は“破壊させる”ことなくタップ接続される光ファイ
バ１２に直接に接続するという利点は、光ファイバの端
部に接続しなければならないというため必要性を回避す
ることであり、光ファイバの端部を接続するときいくら
かの問題点が生じるとともに、接続損失を生じる。また
欠点は、接続手段３２．３４．３５及び光ファイバＩ２
のコアとの間を接続する必要があることである。

第３８図及び第３９図のタップの実施例は、ただ模範例
であって、本発明は前述の図面を参照して示され記述さ
れる本発明を実施するそのタップのすべての機能的な変
形例を含んでいる。

さらに、本発明の読み出し又は書き込みタッグを用いた
光ファイバの最小の曲率半径によって驚くべきかつ期待
もしなかった光ファイバの破壊の低い可能性を実現する
という、ことがわかった。その結果、光ファイバのセク
ションのうちの１つが張力によって砕けて折れることに
よって故障が生じるという最小のリスクを有する曲線の
状態で、光ファイバの種々のセクションを実質上連続的
にまた永久的に維持することができるように光ファイバ
上の本発明の読み出し及び書き込みタップを利用するこ
とができる。事実、次のことが理論的にかつ実験的に決
定される。すなイつち、４５°の扇形の角度にわたって
３．５ｍｍに等しいかもしくはそれよりも大きい最小の
曲率半径を有する前述の実験例の形の光ファイバにおけ
る永久的な曲線部は、２０年にわたって光ファイバのセ
クションが砕けて折れる確率を１０％以下にし、また４
５゜の扇形の角度にわたって３．８ｍｍに等しいからし
くはそれよりも大きい曲線部は、２０年にわたりて光フ
ァイバのセクションが砕けて折れる確率を１．５ｘｌｏ
−２％以下にする。従って、ここで用いられた“ある曲
線部の状態で実質上連続的に維持される”という用語は
、光ファイバがある連続的な時間周期にイつたって、特
に１ケ月を超え、好ましくは１年を超え、また１０年を
超え、好ましくは曲線部分のセクションの故障の確率が
Ｏｌｌよりも小さい、より好ましくは、１．５Ｘ１０−
”よ　　　　　　　　　　　１′りも小さくなるように
連続的に曲線で維持されるということを意味する。その
結果、４．２＋＋＋ｍ及び４．５ｍｍに等しいか又は４
．２ｎ＋ｎ＋及び４．５ｎ＋ｍを超える最小の曲率半径
は、長くされた時間周期に−わたって光ファイバの破壊
の確率をより低くさせることができるとともに、本発明
の読み出し及び書き込みタップを用いて使用することに
適している。

従って、本発明は光ファイバ分配ネットワークを含み、
この光ファイバ分配ネットワークは、光ファイバと、光
信号の一部分がＮ個のセクションの曲線部の側面を通過
しそこに設けられたバッファを通過するように光ファイ
バ上のＮ個の位置におけるＮ個の光ファイバのセクショ
ンから光信号のＮ個の部分を取り出すためのＮ個の手段
とを備え、上記Ｎ個のセクションが光信号の一部分を連
続的に取り出すために十分に曲がった状態で事実上連続
的に保持され、その信号の一部分がそれぞれ光信号を表
わす情報を検出するために十分に大きな大きさである。

もう一つの概念において、本発明は光ファイバにおける
光信号によって表わされる情報を読むための装置を含み
、この装置が、０．３ｄＢより小さい、好ましくは０．
１ｄＢよりも小さい、最も好ましくは０．０２ｄＢ及び
０．０１ｄＢよりも小さい光信号の付加損失を有するよ
うに、光ファイバのセクションの側面を介して、好まし
くはそこに設けられるバッファを介して第１の位置で光
信号の第１の部分を取り出すための手段と、光信号の第
１の部分を検出するための検出器とを備えている。

本発明の別の概念は、光読み出しタップによって生じる
光信号の付加損失の大きさを減少させるだめの装置であ
って、その光読み出しタップはそのタップの側面を介し
て光ファイバから情報を表わす光信号の一部分を取り出
し、上記装置は、第１の位置の付近の先ファイバのコア
の最も外側のセクション及び最も内側のセクションの間
の積分されたエネルギーの比を減少させるように、第１
の位置の光ファイバの上流に光信号のエネルギー分布を
変更するためのＮ個の手段を備え、ここでＮは整数であ
り、 また、光ファイバのセクションの側面を介して第１の位
置における光信号の第１の部分を取り出すための第１の
光読み出しタップを備え、上記第１の光読み出しタップ
によって生じる光信号付加損失が、もし積分されたエネ
ルギー比が変更されていないならば生じる光信号の付加
損失よりも小さく、 さらに、光信号によって表わされる情報を検出するよう
に光信号の第１の部分を検出する＋９めの手段とを備え
る。

上述で明らかにされた実施例において、Ｎは、実験的に
確認される１、５．＋０．１５，２０，３０゜４０．５
０，１００，１５０，２００及び２＋９よりも大きい任
意の番号であり、もしそのようなネットワークが望まし
いと考えられるならば、Ｎは５００ないし１０００のよ
うな大きい値であり、ただ１個を供給することによって
、上述で明らかにされた実験例において用いられた光源
よりも電力が大きい光源が有用な電力量を検出するため
の最も遠い下流のタップに対して必要とされる。

さらに、タップ間の十分なモードの再生が任意の与えら
れたタップの１ｍの下流で生じるということがさらに発
見され、従って、本発明は、タップ間の最小の間隔が少
な（とら１ｍである任意のネットワークで使用すること
ができる。

改善された帯域幅 本発明の付加的な予想もしないかつ驚くべき発見は、光
ファイバの帯域幅を改善する新しくかつ改善された方法
及び手段を提供することである。

光ファイバの帯域幅は、光信号を予め決められた信号の
最小のオン対オフ比を実行するために変調することがで
きる最高周波数として参照する。もし光信号がこの最高
周波数を超えるある周波数で変調され他のすべての変数
が一定に維持されるならば、信号のオフ対オフ比はネッ
トワークに対する受容できる制限を超えるビット誤り率
を増加させる最小の比以下に減少する。第７５図は、変
調周波数の関数である信号のオン対オフ比の典型的なグ
ラフを示しており、この第７５図から、信号のオフ対オ
ン比がある臨界変調周波数５５まで比較的一定に維持さ
れ、その後、この点からその変調周波数を高くしてゆく
とき、信号のオン対オフ比は減少する。第７５図のグラ
フにおいては、種々の変調周波数において検出された光
電力が一定に維持される。明らかに、もし検出された光
電力量が増加するならば、雑音レベルが一定であると仮
定し、信号のオン対オフ比は同様に増加するであろう。

帯域幅が加入者の数を制限することができるので、実用
上の目的のため付加的な加入者を収容するためにネット
ワークの中で十分な光電力がたとえ存在するとしても、
あるネットワークがサービスをすることができ、また、
受容できる信号の最小のオン対オフの比によって制限さ
れる利用可能な帯域幅がネットワークの中におけるある
制限する要素であるということが容易にわかる。従って
、連続的でかつ広範囲な努力が、光ファイバの帯域幅を
広くするために従来技術によってなされてきた。

帯域幅を広くするために、従来技術の熟練技術者は、ス
テップ・インデックス形マルチモード光ファイバからグ
レーデッド・インデックス形マルチモード光ファイバに
、最後に単一モード光ファイバに取り替えてきた。しか
しながら、公知の通り、単一モード光ファイバは、５な
いし１０ミクロンのオーダーの比較的小さい光ファイバ
のコアを有し、帯域幅を広くするために単一モード光フ
ァイバを用いることによって、光ファイバがサポートす
る電力量が光ファイバのコアの大きさに比例して増大す
るので、タップ接続するために利用可能な小さな全体の
光電力を有ずろネットワークとなる。この欠点の間怠に
おいて、ステップ・インデックス形及びグレーデッド・
インデックス形の両方のマルチモード光ファイバの帯域
幅を広くするための広範囲な努力が、熟練の技術者によ
ってなされてきた。それらによって生じるこれらの努力
及び解がそれぞれ、問題点及び困難性を有する。

従来技術において認識されるように、光のモードが検出
器に到達するときその帯域幅は広くなる。

検出器に到達するモードの数を制限するための従来技術
の努力が、より低い次数のモードを得る試みを行うか、
及び／又はそのようなモードを寄生的かつ簡単にに減衰
させることによって、最も外側のモードを除去するため
の方法と手段に大きく焦点を当てていた。この要求は、
最も外側のモードはいずれも、最も内側のモードとは十
分に異なる時間で検出器に到達することはないというこ
とである。これらの努力は最も外側のモードのいくらか
を減衰させるために光電力を失うことを犠牲にして帯域
幅が広くするために、これらの努力がすべて欠点となり
、これらの努力の多くがまたそれを備えるために著しく
高価となる。事実、単一モードの発展の背後にあった単
一モードを発展させる初期の推進力によって、最も外側
のモードを除去するとともに最も内側のモードに比較し
てその到達時間の異なることをを解消させるための改善
された方法及び手段を提供していた。

採光孔（ｌｉｇｈｔ　　ｆｕｎｎｅｌｓ）を用いるか、
もしくは光ファイバからバッファ及びクラツディングを
取り除くというような他の精巧な構造（ｓｃｈｅｍｅｓ
）がまた、帯域幅を広くするために提案されているが、
その構造は複数のモードを別々に検出することを試みる
ために用いられ、好奇心をそそる構造であるが、生産性
が悪く、比較的複雑であって、比較的高価であり、従っ
て今日まで広範囲な使用に対して容易に採用されること
ができなかった。それ故、努力が１方向又は別の方向に
おける最も外側のモードを簡単に除去することに焦点を
あてつづけられており、その結果、マルチモード・光フ
ァイバを用いてより良い帯域幅を達成するための試みに
おいて、ただ最も内側のモードが依然存在している。

本発明によれば、従来技術で試みられたような最も内側
のモードのうちただ１つ又はいくつかのモードを検出す
ることなしに、むしろ光ファイバから光ファイバのバッ
ファを介して取り出されるｉ 最も外側のモードのうちただ１つのモードを検出　　　
　　　　　　　：することによって、帯域幅を広くする
。驚くべき発見は、上述されたすべての驚くべきかつ予
測しなかった利点を生み出すのに加えて、従来技術にお
いては帯域幅が比較的狭いと信じられていｔ＝ｉ、本発
明の側面の光読み出しタップが、光ファイバの帯域幅を
十分に広くすることができる。この帯域幅を、従来技術
の方法及び手段に比較して比較的安価な方法で広くする
ことができる。ステップ・インデックス形又はグレーデ
ッド・インデックス形のいずれかのマルチモード・光フ
ァイバの帯域幅を広くさせるための方法及び手段の効果
及び利点を示すために、次の実験が行われた。

実験例６ 従来技術で用いられた形の１．１ｋｍのグレーデッド・
インデックス形光ファイバが、終端の光源に接続され、
種々の帯域幅の測定が一３ｄＢ法を用いて測定された。

すなわち、どの点で信号のオン対オフ比の最大振幅５７
が３ｄＢ低下して第７５図で示された点５６になるかを
測定するために変調周波数が高くされた。光ファイバの
帯域幅がまず終端検出技術を用いて光ファイバリンクの
終端部で光を検出することによって測定され、再び帯定
された。この本発明の種々の読み出しタップは、曲線部
における光ファイバのセクションの側面から光を取り出
し、特に、光ファイバ内の光信号のそれぞれ５％、１０
％、１３％を取り出すために設計された読み出しタップ
である。この実験の結果は第６表に示されている。

実験例６の第６表に示されるように、グレーデッド・イ
ンデックス形光ファイバの帯域幅が本発明の読み出しタ
ップを用いることによって十分に広くされる。さらに、
実験例６において用いる側面の読み出しタップが、比較
的高電力が出力される読み出しタップであったというこ
とを認識すべきである。すなわち、この読み出しタップ
は光ファイバから比較的大きな光の量を取り出し、従っ
て到達時間の分散が比較的大きいという問題を生み出す
傾向がある比較的大きな量の光信号のモードを取り出す
ことができた。第６表のデータから推測することにより
、１％の光の読み出しタップを用いることによって７・
１／２の係数で終端部で検出器わス出ｔｔ　ｉｑ本ｍ？
１−スジいら姑思ｈ（訓宇太冶た。すなわち、より低い
電力を出力する読み出しタップを使用した場合でさえ、
より低い電力を出力する読み出しタップが上記の到達時
間の分散が少なくまたより少ないモードを取り出すこと
を必要としているため、より高い帯域幅になるというこ
とが容易に認識することができる。

さらに、グレーデッド・インデックス形光ファイバを用
いることが重要であるが、本発明の帯域幅の改善が、ス
テップ・インデックス形光ファイバを用いるときにきわ
めて重要である。なぜなら、グレーデッド・インデック
ス形光ファイバによって達成されるレンズの効果がステ
ップ・インデックス形光ファイバによって達成されない
ため、モード間の到達時間の分散の問題がそのようなフ
ァイバを用いるとき重要な問題であるからである。

ステップ・インデックス形光ファイバに対する帯域幅の
改善がその大きさの２桁又は３桁のオーダーであること
が示され、１桁のオーダーの改善が容易にできることが
、計算によって示される。このことは、放射の困難性又
は他の事項のためにグレーデッド・インデックス形光フ
ァイバよりもステップ・インデックス形光ファイバを必
要とするという状態における重要な利点である。さらに
、重要な改善は色収差の分散が例えば８２０ｎｍのよう
なより大きい光ファイバの波長で達成されるが、色収差
の分散が最小である、例えば二酸化シリコンの光ファイ
バに対して約１３００ｎｍであるような光の波長で動作
しているとき本発明の帯域幅の改善をより高める。

従って、帯域幅に関する本発明は、光ファイバの帯域幅
を改善しそれによって利用される発見及び方法を含み、
この方法は光ファイバに光パルスを入射させるステップ
と、非破壊的な光の読み出しタップを用いて最初の位置
において光ファイバのバッファを介して光パルスの一部
分を取り出すステップと、検出された第１の電力レベル
と第１の信号のオン対オフの比を得ることができるよう
に、検出器を用いて光の読み出しタップによって取り出
された光を検出するステップとを備え、本発明はさらに
、飽和の変調周波数５５よりも高い変調周波数５８で光
ファイバに光パルスを入射するステップをさらに含む。

この飽和の変調周波数は検出器が第２の信号のオン対オ
フ比５９を検出する周波数であり、らし光パルスが第１
の電力レベルで第Ｉの位置で光ファイバの終端部で検出
器によって検出されるならばその第２の信号のオン対オ
フ比５９は第１の信号のオン対オフ比５７よりも小さく
なる。この第２の信号のオン対オフ比は、第１の信号の
オン対オフ比に比べて０．３ｄＢ低いレベルよりも高く
、好ましくは第１の信号のオン対オフ比に比べて０．５
ｄＢ、０．８ｄＢ。

１．０ｄＢ、１．５ｄＢ、２ｄＢ、３ｄＢ、４ｄＢ。

５ｄＢ、１０ｄＢ及び２０ｄＢだけ低いレベルよりも高
い。

パルスが光ファイバの長さ方向に沿って広がるが、同一
条件で比較を行うため、帯域幅の比較測定が例えば“第
１の位置”のような共通の位置でなされ、また側面の検
出及び終端部での検出のような方法間において帯域幅の
比較がなされ、バックグラウンド雑音が一般に一定値よ
りも大きいかもしくは小さくなる傾向があるため、正確
な比較を行うために検出信号の同一電力レベルで帯域幅
の比較を必ず行うべきである。

従って、本発明はある非破壊的な方法で光ファイバの帯
域幅を改善する方法を含み、その非破壊的な方法は光フ
ァイバのバッファを介して光ファイバの側面から光を取
り出す。本発明の光の読み出しタップを用いることによ
りきわめて低い付加損失で光を取り出すことができ、そ
の帯域幅は最小の電力損失を犠牲にして改善される。そ
の結果光信号を表わす情報が検出されるという利点があ
る。さらに、第１「図ないし第２４図及び第２６図ない
し第３７図を考察することから、本発明の側面の光読み
出しタップが、最も外側のモードの密度を減少させるよ
うに光ファイバのコア内のエネルギー分布を変更すると
いう付加的な効果を有する。ここで、この外側のモード
においては到達時間の分散がタップから下流の光ファイ
バの終端部において最小になるので、そこにおける光フ
ァイバの帯域幅を必然的に広くさせる。従って、本発明
の側面の光の読み出しタップの下流において、側面の検
出又は終端での検出の技術を用いて帯域幅の改善を行う
ことができる。

光の入射方法及び手段 第４０図は書き込みタップ２２の動作原理を示す。第４
０図が第２図と類似した形で図示されているため、第４
０図において第２図で前述された一般のパラメータ及び
部材を示すために、１００だけ増加させた参照番号で示
されている。

第４０図において、光信号３７が光ファイバＩｌ内を左
から右へ伝搬する。光信号３７は光ファイバＩＩの側面
又は終端部を介して光ファイバＩｌに入射されている。

書き込みタップ２２は、光ファイバの曲線領域＋４６を
設けるために光ファイバ１１を曲げるための手段と、曲
線領域１４６の外側部分上の結合部分＋４１で光ファイ
バのバッファの最も外側の層に対して光カップラ！３２
を接続するだめの手段とを含んでいる。光ファイバＩＩ
に入射される光信号１３１が光源１３４、好ましくはレ
ーザ又は発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）によ
って発生され、光信号１３１が°ある角度で光カツプラ
１３２内を伝搬するように、レンズ１３５、好ましくは
グレーデッド・インデックス形レンズによって合焦され
る。それによって光信号１３１が光ファイバ１１の入射
可能角度内で光ファイバ１１に入射し、光ファイバのコ
ア内で反射をくり返ず。この反射をくり返す信号は、第
４０図の右側に矢印１３１で図示されている。

第４０図の右側にはさらに、光信号３７′が図示され、
この光信号３７゛は曲線領域＋４６の上流の光信号３７
の一部分に対応し、この光信号３７′は曲線領域の下流
の光ファイバのコアに依然存在している。信号３７は曲
線領域＋４６によっである角度で減衰され、それによっ
て減衰された信号３７′が生じる。信号３７の減衰され
た部分は減衰信号の矢印３７”によって図示され、減衰
　　　　　　　　　　　１′信号３７゛は先の取り出し
時に曲線領域１４６で明らかに生じるので示されている
。事実、いくらかの減衰信号３７”が曲線領域１４６の
右側である曲線領域１４６の下流の位置で生じる。なぜ
なら、この曲線領域１４６によって生じる比較的高いオ
ーダーのコアのモード、クラツディングのモード及びバ
ッファのモードがそれらが光ファイバを下って伝搬する
ときに連続的に減衰されるからである。

光カップラ１３２の目的と機能はカップラ３２のそれと
同様であり、すなイつち、カップラとバッファのインタ
ーフェイスにおける反射及び屈折の効果を最適化させる
ことにある。カップラ１３２を用いないとき、信号１３
１の実際の量がバッファの最も外側の表面で反射される
か、もしくは曲線領域１４６によって生じる光ファイバ
のコアの受光可能な円錐部分の外側の角度で光ファイバ
１１に屈折する。光カップラ１３２はカップラ３２と同
一の材料で構成され、同一の構造であってもよいし、異
なる材料及び異なる構造であってもよい。

カップラ３２を用いるとき、光カップラ１３２を形成す
る材料は、バッファの結合領域１４１に七ｌ’ｔプ）（
、、、、−７，＋ｂ白ｈヱナ、・（を番り石九罪づ虚士
１νｂ店ゼできる最適な透明度特性を有し、光の入射を
最適化する屈折率を有する。カップラ３２に対して適す
るように記述されたすべての材料は、カップラ１３２に
使用することができ、本発明の範囲内に含まれる。

曲線領域のセクションの角度ψは、曲線領域１４６を取
り囲む円弧で定義され、この円弧は第１と第２の点線＋
４７及び１４８の交差によって決定され、この第１と第
２の点線１４７及び＋４８は光ファイバ２２の中心軸に
対して垂直であってこの点１４３及び１４９から伸びて
いる。従って、点線＋４７及び＋４８はそれぞれ、点＋
４３及び１４９における光ファイバ２２の中心軸に対す
る垂線である。この点１４３及び＋４９はそれぞれ、光
ファイバ１１の点で１３６で示されている曲線部分の中
心軸が、曲線領域１４６の両方の反対側で光ファイバ１
１の第１と第２の非曲線軸１２８及び＋２９とマージさ
れている点である。

点１４９の付近において比較的鋭く曲げられた部分は図
示の明確化のために誇張されている。この曲線領域１４
６は必ずしらその領域にわたつτ略均−の半径で曲げら
れる必要はなく、事実、曲線領域１４６の曲率半径は不
均一であることが可能である。曲線部分の半径が不均一
であるとき、もし曲線領域１４６の最小の曲率半径Ｒが
レンズ＋３５の下流に設けられる位置１２４で生じるな
らば、最適の結果を得ることができる。理論的には例え
ば点１２４の上流のような、レンズ・ラインの見通し内
の上流の光ファイバを曲げることによって、信号３７を
減衰し、曲線領域によって生じる受光可能なコアの円錐
部分の大きさに付加されることはないが、点＋２６の上
流を曲げることによってレンズ１３５を光ファイバＩＩ
に近接して置くことができ、従ってそのことが利点であ
り、好ましいことである。均一のプロファイル及び変化
するプロファイルの両方を含む、曲線領域１４６を横切
る曲線部分の半径のプロファイルに関するすべてのタイ
プは、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、信号３７の上流に驚くべきかつ予測できなか
った小さい減衰３７”を生じるように、光ファイバに光
信号１３１を入射する方法及び手段を含み、この上流の
信号は、側面又は終端部の入射技術を用いて以前に光フ
ァイバに入射された乙のである。本発明によれば、入射
効率が１％、２％、５％、１０％、１５％、２０％、２
５％、３０％及び４０％さえら大きいとき、ｌ、ＯｄＢ
。

０．５ｄＢ、０．４ｄＢ、０．３ｄＢ、０．２ｄＢ。

０．１ｄＢ、０．０６ｄＢよりも小さく、また０゜０４
ｄＢよりもなお小さい減衰か繰り返し得られる。

複数の位置で発生され複数の位置で光ファイバに入射さ
れる複数の光信号を伝搬させる多重化された光ファイバ
・バス・アーキテクチュアに関する基本的な問題が長期
にわたって公知となっており、その問題は、光ファイバ
に予め存在する信号がすでに伝送しているある光ファイ
バに、複数の光信号のうち任意１つの信号を入射させる
手段が、予め存在する光信号に対して何％かの減衰を与
える七いう問題であり、また、もう１つの問題は入射手
段の入射効率が高くなるにつれてその減衰の割合が増加
するという問題である。当該技術における共通の経験法
によれば、入射効率と、光ファイバにすでに予め存在し
ている信号の減衰の割合との間に近接した関係が存在す
る。例えば、第１の信号を発生する発生源から９０％の
入射効率で入射させた場合、予め存在している信号の９
０％が減衰され、また５０％の入射効率では５０％の減
衰を生じさせ、さらに１０％の入射効率では１０％の減
衰を生じさせろ。例えば特別な光入射方法が用いられた
場合等において、予め存在ケる信号のモード分布に依存
して、この経験法からの偏差が存在する。しかしながら
、これらの偏差はこの比を改善することにおいてそんな
に重要ではなく、この経験法は非常に良い、概算の近似
を与え続けている。

本発明によれば、側面の光の書き込みタップは、もしタ
ップ２２が指定された方法で用いられるならば、光ファ
イバにおける予め存在する信号を生じさせる減衰の割合
よりもはるかに高い入射効率本２’Ａ　Ｘ　、−″）−
が−ｒ−１スジいろ一μｈ（七ｌべよ払っ予測しなかっ
たこととして発見された。特に、乙し第４０図で図示さ
れた書き込みタップ２２と構造が類似しているＮ個の付
加的な手段２２が、予め存在する光信号が光ファイバに
入射する上流の位置と、Ｎ＋１個目の書き込みタップが
そのＮ千１個目の信号を光ファイバに入射する下流の位
置との間に設けられる。ここでＮは整数であり、またＮ
は比較的小さな値であればなおよい。Ｎ＋１個目のタッ
プ２２に対する入射の効率と減衰の比を、劇的にも増加
することが可能であって、この比はおよそ１０ないし１
５より乙大きいＮの値を対してきわめて大きくなり、ま
たＮの値が１．２及び３のように小さいとき重要な改善
が生じる。

さらに、Ｎ個の挿入介在手段２２はいくらかの損失を生
じさせ、１個の手段２２当たりの全体の平均損失は、光
の入射のための他の従来技術の方法及び手段の適用する
ことによって得られる平均値よりもはるかに小さく、比
較的小さい値にすばやく低下する。この手段２２は縦続
した付加的な書き込みタップ２２を備えることができる
し、又はコア内でモード結合を生じさせるように書き込
みタップ２２に類似した方法で光ファイバが曲げられ縦
続接続された曲線部を備えることができ、もしくはその
ような書き込みタップと曲線部の組み合わせを備えるこ
とができる。もし曲線部が用いられるならば、曲線部の
上流に近接して直線のセクションで光ファイバの側面に
光を入射する付加的な側面の書き込みタップを用いるこ
とができる。

なぜならば、その曲線部は光ファイバのコアにクラツデ
ィング及び／又はバッファのモードを下方向に結合する
からである。付加的な書き込みタップの使用によって、
信号を多重化させることができる。また、Ｎ＋１番目の
タップは第４０図で図示するように側面の曲線部である
光ファイバに光を入射させるタップであることが可能で
あるし、もしくはモード結合を行うために直線の光ファ
イバのセクションのすぐ下流である光ファイバの曲線部
を有しその直線の光ファイバのセクションにおける側面
で光を入射することができる。

本発明はまた、光ファイバにもうすでに予め存在してい
る光信号の減衰を誠少さ仕るために、複数の信号を光フ
ァイバ内で多重化させる装置を含み、その装置は予め存
在している光信号がＮ個の光信号を入射するための光フ
ァイバに入射される点の下流のＮ個の光ファイバのセク
ションで直列に設けられるＮ個の光の書き込みタップを
備えている。ここで、Ｎは整数であり、Ｎ番目のタップ
はＮ個のタップのうちの他の（Ｎ−１）個のタップの下
流側に設けられ、第１のタップはＮ個のタップのうちの
他の（Ｎ−１）個のタップの上流側に設けられる。予め
存在している光信号の減衰量に対するＮ番目の入射され
た光信号の入射効率のＮ番目の比は、第１番目のタップ
によって生じた予め存在している光信号の減衰量に対す
る第１番目のタップによって入射される第１番目の光信
号の入射効率の第１番目の比の２倍よりも大きい。本発
吟 明はさらに、Ｎ番目の比が第１番目の比の３倍よ　　　
　　　　　　　　よりも大きい、また第１番目の比の５
倍よりも太きい、とって代わって第１番目の比の１０倍
よりも大きい、さらにとって代わって第１番目の比の１
５倍よりも大きい、さらになお第１番目の比の３０倍よ
りも大きい。またさらに、Ｎ個のタップはある光ファイ
バに曲線部分で光を入射することができ、又は曲線部分
の光ファイバに続く直線のセクションで光を入射するこ
とができ、もしくはそれらの曲線部分及び直線部分の組
み合わせの部分に光を入射することができる。

この発見の驚くべきかつ予測していなかった実施例にお
いては、入射効率と減衰の比の増大を任意の種類の予め
存在している光信号に適用することができるということ
である。この予め存在している光信号は、Ｎ個の付加的
な書き込みタップの任意の１個によって光ファイバの側
面に入射されるそれらの信号を含み、これらの信号はＮ
個の付加的な光信号として参照され、従って直列に複数
°の側面の書き込みタップを利用するバス・アーキテク
チュアは、実行可能であって実用可能である。

ここでＮの値は、５，１０，２０，３０，４０．５０゜
７０及び１００よりも大きいことが可能である。

予期された動作の点においてより驚くべきことである。

特に、もし光信号が光ファイバのバッファを介して光フ
ァイバのコアに直接に入射されているならば、その光フ
ァイバはそのようにするために曲げられた状態にあると
いうことが公知である。

その曲線部の曲がりの程度及び特性はここで光ファイバ
の曲線部の曲率半径のプロファイルとして参照される。

もし光ファイバが曲げられず光ファイバの側面を介して
光ファイバのコアに光信号を入射させる試みがなされる
ならば、その光信号は相互の状態において、コアの反対
側の側面で簡単に屈折されるであろう。従って、光信号
がコアの片側から入射しその反対側を介して出射し、た
だ無視できる量のランダムに散乱する光がこの方法でコ
アに入射するであろう。

より具体的には、第４１図を参照すると、もし光信号６
０が、コア６１及びクラツディング６２、並びに光カッ
プラ１３２を用いるバッファ６３を０がコアのクラツデ
ィングのインターフェイス６４で有限の角度６８を形成
し、そのインターフェイス６４の垂線６６に向かって屈
折される。反対の第２のコアとクラプディングのインタ
ーフェイス６５においてその信号がコアに入射し、その
信号が垂線６６に平行な垂線６７から離れて屈折され、
角度６８に等しい角度６９で反対側の第２の側面でクラ
ツディング６２に入射する。

第４２図に参照すると、さらに次のことが公知である。

すなわち、角度９２が角度９１よりも小さいので、信号
が光ファイバに入射する点に近接するところでもし光フ
ァイバが曲げられているならば、光信号９３を光ファイ
バの側面から光ファイバのコアに直接に入射することが
でき、またもし光ファイバの曲率半径が十分に小さくさ
せるならば、角度９２はコアに対して受光可能な角度よ
りも小さくなるであろう。従って、ここでは依然光信号
がある案内されたモードとして残る。事実、その曲線部
は入射される信号に対して受光可能な小さい円錐形部を
形成し、その結果この受光可能な円′錐形部内に入射す
る光が、コアに直接式射し、種々の受光される光のモー
ドの形で光がくり返し反射するであろう。しかしながら
、受は入れられたモードは主としてより高いオーダーの
モードである傾向がある。なぜならば、角度９１と角度
９２との間の値における違いが、光ファイバのコアとク
ラツディングのきわめて小さな大きさのためにより小さ
くなる傾向にある。

第４３図で図示されるように、光が相互関係によって曲
線部で光ファイバに入射することができ、その光がまた
取り出される。言い換えれば、コアとクラツディングの
インターフェイスにおけるくり返し角度９２′を形成す
ることができるように光ファイバのコア内で全部が反射
される比較的高いオーダーのモード９３°が、ある曲線
部で取り出される。なぜなら、曲線部の外側のセクショ
ンで形成される入射角度９１’が角度９２′よりも大き
く、また例えば受光される光ファイバの円錐形部の角度
よりも大きく、光ファイバの臨界角度よりも大きくする
ことが可能であるからである。

このモード解析から、もしあるモード９３が曲゛線部１
０１で光ファイバのコアに入射され、そのようなモード
が相互関係のために第１の曲線部ｌＯ１に相似または同
一である曲線部の半径のプロファイルを有する第２の曲
線部１０１”を通過するならば、そのようなモードが光
ファイバから取り出されることが期待されるであろうこ
とが、容易に明らかとなる。従って、もし１群のモード
９３を構成する光信号が、ある曲線部の半径のプロファ
イルを有する曲線部分１０１で光ファイバに入射される
ならばその信号を含むそれらのモード９３は、第２の相
似な曲線ｌ（＋０１°で光ファイバに第２の信号を多重
化するための光ファイバにおいて生じる第２の相似な曲
線部１０１°で光ファイバから取り出されることが期待
され、第１の信号の減衰量か上述された経験法からの偏
差が事実上止じることが期待され、その結果きわめて高
い割合の減衰が期待される。さらに、第１の信号が付加
信号を光ファイバに連続して多重化するための曲線部１
０１及び１０１°と相互な連続する曲線部を通過すると
き、減衰量はまたその大きさ一１′こおいては指数関数
的に増加すると考えられる。このとき、上述された形の
書き込みの側面のタップ２２を直列に用いたバス・書き
込みアーキテクチュアは実行不可能であると考えられる
。

実際に、次のようなことが発見された。すなわち、光フ
ァイバに入射する第１の光信号は付加的な曲線部１０■
°を通過するとき曲線部１０１′において事実上減衰さ
れるが、その光信号の減衰量は劇的に低下する。その結
果、入射効率と減衰量の比はきわめて高くなり、事実第
１の信号は何百の曲線部１０１°を通過することが可能
である。

実験例７ 実験例１ないし６において用いられたタイプのグレーデ
ッド・インデックス形光ファイバは、第４０図に図示さ
れるように、第１の側面の光の書き込みタップ２２に接
続される曲線部における光ファイバのバッファの側面を
有しており、そのタップはその信号の約３０ないし４０
％が案内されたモードとして光ファイバに入射すること
ができるように調節される。そのコアに入射される光電
力は、第１の書き込みタップから約２ｋｍ離れた光ファ
イバの終端部で測定された。続いて、第１のタップが所
定の位置に置かれ、第１のタップと同一の第２の書き込
みタップが第１の書き込みタップから１０ｍ離れた光フ
ァイバの側面上に設けられ、その信号の約３０ないし４
０％が光ファイバに入射できるように第１の書き込みタ
ップと同様に調節された。第２の書き込みタップの光源
がオフにされたとき、第２の書き込みタップによって生
じる第１の光信号の減衰が終端部の光検出によって測定
された。次に、第２の書き込みタップが取り除かれ、こ
の第２の書き込みタップが第２の書き込みタップの光フ
ァイバの曲率半径のプロファイルと同様の光ファイバの
曲率半径のプロファイルを有する第１の書き込みタップ
のシミュレータと交換された。その結果、所定の場所に
第１のシミュレータを有する光ファイバの終端部におい
て測定される第１の光信号の強度が、第２の書き込みタ
ップが設けられることによって正確に２倍にされる。

その後、第１のシミュレータが所定の場所に置かれ、第
２の書き込みタップが第１の書き込みタップから２０＋
Ｊすれた光ファイバに再び接続され上述のように調整さ
れてオフ状態とされた。

第１のシミュレータと第２の書き込みタップによって生
じる第１の光信号の結合された減衰量が再び測定された
。その後、第２のシミュレータが第１の書き込みタップ
から２０ｍ離れた位置で第２の書き込みタップと同じ方
法で第１の光信号を減衰させるように、第２の書き込み
タップが以前と同様に第２のシミュレータと置き換えら
れ、さらに第２の書き込みタップが第１の書き込みタッ
プから３０ｍＪｌｔＩれた光ファイバ３０に再び接続さ
れた。そして上述の手順を次のようにくり返した。

すなわち、光ファイバに沿って１０ｍずつ増加させて第
２の書き込みタップを順に移動させ、前にすべてのシミ
ュレータを通過した後それによって第１の光信号上に生
じる付加減衰量を記録し、さらに第２の書き込みタップ
を記録された減衰量を２倍にする新しいシミュレータと
取り換え、第１の書き込みタップからさらに１０ｍ＠れ
た位置に位置する付加的位置で光ファイバにこの第２の
書き込みタップを再び取り付けた。第１の光信号の測定
された強度と、第２の書き込みタップのそれぞれ連続的
に取り付けることによって生じる減衰量が第７表に作表
されており、その減衰量が第４４図及び第４５図に図示
されている。

実験例７の第７表に示すように、第１の光信号に対して
２．７５ｄＢ（４６，９％）の減衰が３０ないし４０％
の入射効率の能力を有する第２の書き込みタップの第１
の位置によって生じた。第２の書き込みタップを第２の
位置に設けることによって、第１の光信号の付加的な１
．９１ｄＢの減衰（３５，６％）が生じた。第２の書き
込みタップの位置を下流側にさらに前進させることによ
って生じる第１の光信号は、最初の２５個の第２の書き
込みタップの位置のあと０、ＩｄＩ３（２，２８％）よ
りも−小さい平均減衰量で減衰し、またその減衰量はし
ばしば０．０８ｄＢ（１，８３％）、０．０６ｄＢ（１
。

３７％）および０．０４ｄＢ（０，９７％）よりも小さ
くなった。さらに、第２の書き込みタップの下流の位置
で比較的遠いという有益な効果は、上流の位置によって
生じる比較的高い減衰よりもはるかに優れており、この
ことは０．＋　９９ｄＢ（４，４９％）の比較的低い平
均的な減衰量によって明らかである。

実験例７の結果を確認するためにさらに４つの実験が行
なわれた。その２つの実験はＬＥＤを用いて減衰される
第１の信号を入射する第１の書き込みタップを用いる場
合であり、また他の２つの実験はレーザを用いる場合で
ある。すべての実験結果が実験例７のそれと一致させる
ため、それぞれの実験は、第２の実際の書き込みタップ
を光ファイバに２４回再び取り付けた後終了した。

実験例８ 付加的な実験は、実験例７の結果をさらに確認するため
にただ１つのシミュレータを用いて行なわれた。実験例
７における光ファイバ上の最後の２０個又はその程度の
個数のシミュレータの曲率半径のプロファイルを評価し
た後、１００個の金属調のシミュレータが作られた。こ
の各シミュレータは、３０°の扇形の角度にわたって広
がっている３　、　８４　ｍｍの一定の曲率半径を有し
、従って互いに機能においてまったく安定であって同一
であると考えられる。実験例７で用いられた書き込みタ
ップと同様の第１の側面の光書き込みタップが、光ファ
イバのバブコアを介して信号を通過させることによって
光ファイバに第１の光信号を入射できるように、上述の
実験例のタイプであるグレーデッド・インデックス形光
ファイバに取り付けられ、信号強度が第１の光書き込み
タップから１　、１　ｋｍ離れた光ファイバの終端部で
測定された。

その後、シミュレータが第１の光書き込みタップから光
ファイバに１０ｍの間隔で取り付けられ第１の光信号の
強度が、終端部での検出技術によって各シミュレータを
取り付けた後測定された。その測定結果が第８表に示さ
れ、第４６図及び第４７図に図示されている。

実験例８のシミュレートされた結果は、従来の実験で得
られた結果を確証している。すなわち、きわめて高い入
射効率と減衰ｍとの比が本発明によって得ることが可能
である。

さらに、実際の書き込みタップとシミュレートされた書
き込みタップの数を関数として光ファイバのモードの量
を解析するために別の実験が行なわれた。その詳細を実
験例９及びｌＯに記述している。

実験例９ 光源のための側面の実際の書き込みタップが前の実験例
において用いられたタイプのグレーデッド・インデック
ス形光ファイバに取り付けられ、この光ファイバにはそ
の他の付加的な書き込みタップが取り付けられず、光フ
ァイバの直径を横切る焦光の強度分布が、光源のタップ
によって入射された光源の信号を解析するために光源の
書き込みタップから１　、１　ｋｎ＋離れた光ファイバ
の終端でニア・フィールド・パターン・アナライザを用
いて測定された。その後、“第１の”実際の書き込みタ
ップが、もう１つの光信号を入射するために適当な曲線
部の半径のプロファイルを生じるように、光源のタップ
から１０ｍｆｉれた光ファイバに取り付けられ、光源信
号（又は“予め存在している“信号）の黒光の強度分布
が再び測定された。さらに、第２、第３、第４、第５及
び第６の実際の書き込みタップが、別の信号を入射させ
るために適当な付加的な曲率半径のプロファイルを生じ
るように、１０ｍの間隔で光ファイバに順に取り付けら
れ、光源信号の焦光の強度分布が順に測定された。測定
された焦光の強度分布が第４８図ないし第５４図に図示
されている。続いて、これらの測定された焦光の強度分
布が光ファイバのコアにおけるモートのエネルギーの強
度分布を得るためにコアの断面積にわたって積分され、
計算されたエネルギーの強度分布がそれぞれ第５５図な
いし第６１図に図示されている。

第４８図ないし第６１図のそれぞれにおいて、コアの中
心の両側に相対する一対の垂直のラインが図示されてお
り、第２５図で図示されたように、この一対の垂直のラ
インの間のコアの領域が中心のコア領域９４を表わし、
これらのラインの外側のコア領域は外側のコアの円周部
９６を表わしている。これについては第１１図ないし第
２４図及び第２６図及び第３７図を参照して前述されて
いる。円周のコア領域９６と中心のコア領域９４におけ
る平均の黒光の強度の比は、ｌに正規化された中心のコ
ア領域９４の平均強度で第４８図ないし第５４図におい
て図示され、第９表に示されている。第５５図ないし第
６１図のそれぞれにおいて、中心のコア領域と円周部の
コア領域における平均エネルギーが計算され、これらの
値が第５５図ないし第６１図に図示され、第９表に示さ
れている。

実験例１０ 書き込みシミュレータを使用することによって、実際の
書き込みタップの効果を正確にシミュレートするか否か
を確かめるために、光源の光信号を前に使用されたタイ
プのグレーデッド・インデックス形光ファイバに、側面
から入射させる光源の実際の書き込みタップから下流側
に１０ｍの間隔で６個の書き込みシミュレータを連続的
に取り付けることによって、実験例９がくり返された。

この連続的に測定された黒光の強度分布とその黒光の強
度分布の正規化された平均値が第６２図ないし第６７図
に図示され、この正規化された平均値は第９表に示され
ている。また、これらの測定された黒光の強度分布がコ
アにおけるモードのエネルギーの強度分布を得るために
コアの断面積にわたって積分され、その積分されたエネ
ルギーの分布が第６８図ないし第７３図に図示されてい
る。

コアの中心領域と外側の円周部における正規化された平
均エネルギーがまた、第６８図ないし第７３図において
図示され、第９表に示されている。

第４９図ないし第５４図を第６２図ないし第６７図と比
較し、第９表について考察し実験による誤差の効果を考
察することによって、シミュレータは実際の書き込みタ
ップの効果、特に光ファイバにおいて予め存在している
光源の信号における実際の書き込みタップの効果を正確
にシミュレートしていることがわかった。第８表はさら
に実験例７及び８で実証された次のことを立証している
。

光源信号を発生させる光源の書き込みタップから下流側
にただ６個の実際の書き込みタップが設けられた後、元
来最も外側のモードの密度がきわめて高く従って側面の
光入射技術によって付加的な高い減衰を生じる傾向があ
る光源信号の最も外側のモードの密度が比較的低くなり
、その下流側において書き込みタップによる付加的な光
源信号の減衰を最小にしているのが立証された。

別の信号を光ファイバに入射させるとき予め存在してい
る光源信号の減衰を最小化する本発明を、光ファイバの
側面に入射される光源信号を参照して上述したが、本発
明は同様に光ファイバの終端部に入射する光源信号等に
適用することができる。

光を取り出すための曲線部の半径のプロファイル４６と
同一であるかもしくは類似する曲線部の半径のプロファ
イル１４６を用いて、光を光ファイバに入射させること
ができるために、第１１図ないし第３７図を参照して上
述された読み出しタップによってくり返しタップ接続さ
れている光ファイバを通過する終端部で入射され光信号
の減衰の記述は、連続する書き込みタップが側面で入射
された信号に対する減衰量よりも、終端部で入射された
信号上で向上したより少ない減衰量を生じさせることを
立証している。

従って、書き込みタップ２２が直列に設けられることに
よって、曲線部で十分に小さい値に減衰されやすい光フ
ァイバ中の最も外側のモードの量を減少させるように終
端部で入射された光源の信号のエネルギー分布を変更す
るであろう。その結果、付加的な読み出しタップ２２に
よって、驚くべきかつ予測しなかった、光源信号の小さ
な減衰を生じさせることができるであろう。従って、本
発明は、光ファイバにおいて予め存在している光信号の
第１の位置で書き込みタップによって生じる減衰を減少
させることができるように光ファイバに第１の位置で光
信号を多重化させるための方法及び手段を含んでいる。

第！の位置に近接して光ファイバのコアの最も′内側９
４と最も外側９６のセクションの間の積分されたエネル
ギーの比を減少させるように第１の位置の上流側に光フ
ァイバ内の予め存在している光信号のエネルギー分布を
変更するためのＮ個の手段を設けることによって上述の
減衰を減少させる。ここで、Ｎは整数であり、上記Ｎ個
の手段は好ましくは光ファイバに別の光信号を多重化す
るという付加的な利点を生じさせる本発明の側面の書き
込みタップであって、従って、第１の光の書き込みタッ
プはその光信号を第１の位置で光ファイバの側面を介し
て、好ましくは第１の光ファイバのセクションにおける
バッファを介して、光ファイバのセクションに入射し又
は多重化する。その結果、もし上記Ｎ個の手段が予め存
在している信号の積分化されたエネルギー分布を変更す
るために用いられないならば、上記光書き込みタップに
よって生じる予め存在する光信号の減衰が予め存在する
光信号の減衰よりも小さくなり、第１のタップによって
生じる予め存在している光信号の減衰の割合に対する第
１のタップによって生じる第１の入射された光信号の入
射効率の割合が１．０よりも大きく、また好ましくは、
１．５，２．０，２．５，３．０，４．０，５．０，６
．０゜１０、＋　５．２０．３０らしくは５０よりも大
きくなる。

本発明はさらに、光ファイバ内に予め存在している信号
の減衰を減少させるように光ファイバへの光信号を多重
化させるための方法及び手段を含み、上記方法及び手段
がある予め存在する光信号が光ファイバに入射するとこ
ろの位置の下流側にＮ個の光ファイバのセクションにお
いて縦続して設けられたＮ個の光の書き込みタップを使
用することを含んでおり、上記Ｎ個の光の書き込みタッ
プが第１から第Ｎの光信号を、光ファイバの側面を介し
て、好ましくは光ファイバのセクションのバッファを介
して、それぞれ光ファイバに入射させる。ここで、Ｎは
整数であり、上記Ｎ個の光書き込みタップのＮ番目のタ
ップが、第１の書き込みタップのＮ番目の光信号の入射
効率と予め存在している光信号の減衰量との比の２倍で
あるＮ番目の光信号の入射効率と予め存在している光信
号の減衰量の比を有する。言いかえれば、Ｎ番目の書き
込みタップによって実際に生じパーセントで測定された
、予め存在する光信号の減衰量に対するＮ番目の光信号
の入射効率のＮ番目の比が、パーセントで測定された予
め存在している光信号の減衰量に対する第１の光信号の
入射効率の第１の比の２倍よりも大きい。この発見及び
本発明は、本発明の側面の光書き込みタップが、而に期
待したよりも予め存在する信号に対して最小の減衰を生
じさせ、光信号を光ファイバに入射する際に驚くべきか
つ意外により効率的であるということ、また、２ｄＢ又
は３ｄＢと同じ大きさの減衰が第１の光書き込みタップ
によって最初に生じているが一方、第１の光書き込みタ
ップによって発生される予め存在する信号の驚くべき低
い減衰量が別の光書き込みタップによって劇的に改善さ
れ、第１の光書き込みタップと構造が同様の別の下流に
設けられる光書き込みタップが第１の光書き込みタップ
よりも小さい減衰量を有する。

第７３図及び第７４図において、本発明の光書き込みタ
ップ２２の２個の好ましい実施例が図示されている。こ
れらの図は第３８図及び第３９図と類似しているため、
第７３図及び第７４図は、第３８図及び第３９図におい
て前述されたパラメータ及び部材を図示するため、Ｉｏ
ｏだけ増加された参照番号を含んでいる。第７３図にお
いて、光ファイバＩ＋のバッファの外側の表面の形状に
一致している形状を有する丸形溝１７０を有する書き込
みタップ２２が示されている。好ましくはその丸形溝１
７０の表面は光ファイバのバッファから出力される予め
存在している光源信号の最小遣を結合する材料にてなり
、その結果曲線部１４６によって生じる任意のバッファ
のモードが案内されるモードとしてコアに結合して戻る
機会を有するであろう。この終端部まで、溝１７０は光
の反射材料にてなり、及び／又は曲線部でバッファを有
する導波管を形成することができるように十分に小さい
屈折率を有する材料にてなる。その結果予め存在してい
る信号が過度に減衰されない。

溝１７０はさらに結合領域１４１の溝１７０に窓を有し
、ここで光カップラ１３２が光ファイバｌ！の曲線領域
１４６に面して接触している。好ましくは７４　＋　７
０内で光ファイバのバッファと面している光カップラ１
３２の表面形状が光ファイバＩｆにおいて生じる、小さ
く曲げることによって生じるストレスを最小にするため
に、事実上結合領域１４１で曲線の光ファイバのバッフ
ァの形状と同じ形状である。

第７４図の実施例は、第７３図の丸形溝１７０ではなく
Ｖ字溝１７１を用いており、結合領域１４Ｉで７字Ｍ［
７１内から突出している光カップラ１３２を有している
。７字Ｍ　＋　７１の底部１７２は、約１の屈折率を有
する空気を含んでおり、特にもし溝＋７１の側壁が例え
ば小さい屈曲率を有するために光学的に反射性もしくは
屈折性を存する非結合材料にてなるとき、曲線部によっ
て予め存在している信号に生じる最も外側のバッファの
モードが光ファイバ内に残る傾向がある。従って、予め
存在している信号３７のこれらの最も外側のバッファの
モードが、実用可能に小さく最適に作るべき結合領域１
４１において原理的にただ光ファイバと原理的に結合さ
れるであろう。

第７４図において、タップ２２°は短いおさげの光ファ
イバ１７５を含み、他のタップの実施例が第７４図の実
施例を含んでもよい。光ファイバ＋７５の第１及び第２
の終端部はネットワーク２において光ファイバ１１と接
続することが可能である。読み出しタップを用いるとき
、このおさげの光ファイバの設計上の利点は例えば工場
で接続することが容易であることであり、その欠点はそ
れに関係して光ファイバを接続する必要があり損失が存
在することである。

第４０図に戻って参照すると、レンズ１３５の焦点は光
ファイバのコア内の最適な位置にあり、そのように調整
されている。しかしながら、他の好ましい実施例は、レ
ンズ１３５の焦点が光ファイバのコアの一方側又はもう
一方の側のある短い距離にある。これらの実施例を用い
るとき入射効率が悪い結果が得られるが、タップの感度
における変化がより小さくなり、従ってより安定になる
傾向がある。特に、もしレンズ１３５と光ファイ／＜Ｉ
Ｉが“合焦”状態にあるようにタップが設計されるなら
ば、レンズと光ファイバとの間の比較的□小さい動きが
非合焦状態にさせ、従って逆に検出装置に影響を与える
ような比較的大きな入射効率の変化をまねく結果になる
。しかしながら、らしタップがレンズ１３５と光ファイ
バ１１が通常“非合焦”状態になるように設計されるな
らば、その比較的小さな動きは、入射効率において劇的
な小さな変化となる。比較的小さな動きは温度の変化、
振動、材料の経年変化によって生じることがある。

システム 第４図において、通信分配バスネットワークｌが図示さ
れており、この通信分配パスネットワークｌは２方向通
信分配バスネットワーク２と１方向通信分配バスネット
ワーク５を含んでいる。この２方向ネツトワーク２は、
例えば２方向の音声、映像ｂＬ＜＋ｉ？−″０）伝送０
（壬意０組６合ｆ′″ｉ″１提供する電話システムのよ
うな、２方向の情報伝送を必要とする任意の使用に対し
て適している。

１方向ネツトワーク５は、例えばテレビジョン、特にケ
ーブル・テレビジョンであるビデオ受信等−のただ１方
向の情報伝送を必要とする任意の使用に対して適してい
る。第４図において図示されていないが、ネットワーク
５のように読み出しではなく、ただ書き込みを行う１方
向ネツトワークがまた本発明の範囲内に含まれる。この
ような実施例は複数の加入者が中央の端末に情報を人力
したい場合に有用であり、加入者がその中央の端末から
情報を得るときには必要がない。

第１図の実施例によれば、ネットワークｌは複数の局１
０に対してサービスを行っている。各局１０を近隣の場
所、プラント、オフィス及び家庭等に備えることが可能
であり、図示されるように任意の特定の局１０はさらに
、例えば再び近隣の場所、プラント、オフィス及び家庭
等の複数の副−局６にサービスを行うことができる。各
特定の局はまた、１つの通信加入者線７及び９よりも多
い伝送線を利用することができる。例えば、副局６は、
複数のユーザ６′をサービスするローカル・エリア・ネ
ットワーク２°を備えるか、もしくは単に１対又は数対
の電話線を必要とする家庭である。

ネットワーク２は、読み出し光ファイバ１３を含むネッ
トワーク５を含むとともに、書き込み先ファイバ１１と
読み出し光ファイバ１２を含んでいる。ネットワークｌ
の光ファイバ１２及びＩ３は、ネットワーク２のインタ
ーフェイス装置であるヘッド・エンド８に直接に接続さ
れるネットワーク５のためにヘッド・エンド１６ととも
に１本の光ファイバを備えることができるが、°そのよ
うな光ファイバは本発明の範囲内に含まれる。分離され
たネットワーク２及び５、関係しているヘッド・エンド
８及び１６、並びに光ファイバ１２及び１３が、本発明
の種々の概念の図示の簡単化のために図示されている。

また、ネットワーク２の先ファイバ１１及びＩ２は１本
の光ファイバを備えることが可能で、そのような光ファ
イバは本発明の範囲に含まれる。第４図の実施例におい
て、光ファイバ１１及びＩ２は、中央処理装置を備える
増幅器１４及び知能（ｉｎｔｅｌ　ｌｉｇｅｎｃｅ）手
段１７を含むヘッド・エンド８によって相互に接続され
た分離された光ファイバを備えるように図示されている
。ライン入力通信線Ｉ８及びライン出力通信線２０は、
ネットワーク２及び５の外側の他の加入者と通信を行う
ネットワーク２のための手段を提供している。通信線１
８及び２０は電気ケーブル又は光ファイバケーブルを備
えており、副局線７又は加入音線９に対しても同様であ
り、そのようなすべての変形例が本発明の範囲内に含ま
れる。

各局１０は、書き込みタップ２２及び読み出しタップ２
３を介して、書き込み光ファイバ１１及び読み出し光フ
ァイバ１２にアクセスし、ネットワーク５において各局
１０から光ファイバ１３に対するアクセスは、付加的な
読み出しタップ２３を介して行なわれる。この付加的な
読み出しタップ２３は最適化のために光読み出しタップ
２３の設計と同一であるかもしくは少し変形することが
可能である。

光ファイバの帯域幅は一般に、特に本発明の読み出しタ
ップ２３を用いるとき、任意の１対の加入音線７又は任
意の１つの局１０が必要とする連続ずろ帯域幅よりも非
常に広いので、本発明による種々のアクセス制御機構（
ｓｃｈｅｍｅｓ）が利用されるとき、ネットワーク２に
対して本質的に連続的にアクセスすることを提供するの
に十分な方法で、各通信線７によって、ネットワーク２
から情報が受信されまたネットワーク２に情報が供給さ
れる。

本発明の好ましいアクセス制御機構（ｓｃｈｅｍｅ）は
制御機構を多重化する種々の時間を備えている。

そのような機構によれば、ネットワーク２の帯域幅の能
力がその帯域幅が、連続的に使用されるとき任意の加入
者線９によって必要とされる連続する帯域幅の１０００
倍よりも広いと仮定すれば、任意の与えられた加入者線
９がネットワーク２にアクセスすることが必要であると
き、中央処理装置１７は、時間軸で連続して存在しクロ
ックパルスによって制御される１０００倍のタイム・ス
ロットのうち任意の１つのタイム・スロットにその加入
者線９を割り当てることができる。そのような制御機構
を用いるときに、■０００対の加入者線９が同時にネッ
トワーク２にアクセスすると仮定すれば、時間軸上で断
続させる方法で連続的に光ファイバにアクセスする各加
入者線９を用いるとき、非常に短い時間周期に対して各
加入者線９が連続的にネットワーク２に書き込み、また
ネットワーク２から読み出す。そのような制御機構を用
いるとき、多くのアプリケーションにおいてすべての加
入者線９が同時にネットワーク２にアクセスを要求する
という可能性はきわめて小さいので、１０００以上の加
入者線９がネットワーク２によって適切にサービスをう
けることが可能であり、従って１０，０００もしくは１
００，０００程度の加入者線がネットワーク２によって
サービスを適切に受けることができ、その正確な数は、
ネットワークの各加入者線９の推定される使用時間の割
合並びに例えばすべてのタイム・スロットが他の加入者
線９によって使用されたことによるビジー信号によって
、任意の与えられた加入者線９がアクセスできないとい
う臨界状態に依存している。

ｖ、４図において、副局６のうちの１局はネ・１トワー
ク２と類似しているかもしくは機能的に同一であるロー
カル・エリア・ネットワーク２″を実際上含んでおり、
本発明によって作られることができる可能なアーキテク
チュアは、ネットワーク２及び２°の種々の形の相互接
続によって限定されない。従って、全体のエリアらしく
はローカル的なエリアに対して本発明によってサービス
を行うことができる。もちろんネットワーク２゛は本発
明の任意の概念を含む必要はなく、ネットワーク２及び
２°間のインターフェイスをライン７によって容易に達
成することができるので、ネットワーク２°はネットワ
ーク２と互換性がある。

第７７図、第７８図、及び第７９図において、本発明を
用いるのに有用な種々の形態（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）につ
いての変形例を図示している。ここで、第７７図はライ
ン形の形態であり、第７８図は分岐形の形態、第７９図
は星形に含まれたライン形及び分岐形の形態である。

特に第７７図について参照すると、ネットワーク２及び
５は隣接地点及び都市を接続するように連続的なライン
形の形態におけるトポロジーの方法で設けられることが
可能である。一方、第７８図においては分岐形の形態が
図示され、ここで光ファイバ１１．＋２及び１３が分岐
カップラｌＯ１を用いて分岐されており、この分岐カッ
プラｌＯ１は、例えば双円錐形カップラもしくは側面光
取り出しカップラのような従来の任意の形のカップラで
あることが可能である。第７８図の実施例において、星
形カップラ＋０４が共通の星形カップラ１０４から拡張
している複数の分岐＋０３を作るために用いられ、この
星形カップラは当該技術において公知である。星形カッ
プラから拡張している種々の分岐１０３がさらに、図示
されているように、星形の形態、分岐形の形態、もしく
はライン形の形態を利用することができる。好ましく選
択された特定の形態は、あるエリアをサービスするのに
必要な光ファイバの全体の長さを最小化するために最適
化され、その形態はそのエリア内の局１０のレイアウト
に依存している。

第１表（続き） 第１表（続き） 第１表（続き） 第１表（続き） 第１表（続き） 第２表 第２表（続き） 第２表（続き） 第７表（続き） 第７表（続き） 第７表（続き） 第７表（続き） 箪８裏 第８表（続き） ［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば光ファイバの曲線部
で光ファイバの側面及び光ファイバのバッファを介して
光信号の一部分を取り出すようにしたので、光ファイバ
内の光信号に対してきわめて小さい付加損失しか与えな
い状態で光ファイバ内の光信号の情報を検出することが
できる。

また光ファイバの曲線部で光ファイバの側面及び光ファ
イバのバッファを介して少なくとも１つの光信号を光フ
ァイバに入射させ光ファイバ内に予め存在している光信
号と多重化させるようにしたので、入射される光信号を
極めて小さい減衰量で光ファイバ内に入射させ、光ファ
イバに予め存在している光信号と多重化させることがで
きる。

さらに、上述の光ファイバへの光信号の読み出し及び書
き込みの方法及び手段を用いてネットワークへの読み出
し及び書き込みの付加損失が極めて小さい光ファイバ分
配ネットワークを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるバス・アーキノテクチ
ュアを示すブロック図、 第２図は本発明による光ファイバから情報を読み出すた
めの方法及び手段の動作原理を示す平面図、 第３図は従来例のリング形分配アーキテクチュアを示す
ブロック図、 第４図は従来例の星形カップラを示す平面図、第５図は
従来例の分岐形及び双円錐形カップラを示す平面図、 第６図は直列に設けられる本発明による読み出しタップ
によって測定された全体の累積損失を示すグラフ、 第７図は直列に設けられる読み出しタップによって測定
された累積でない付加損失を示すグラフ、第８図及び第
９図は１０本発明によって構成された読み出し夕・プ″
′ミ゛−′−ト結果である累　　　　　　　　　　　　
１積及び累積でない全体の損失を示すグラフ、第１０図
は光ファイバの曲線部の扇形の角度に対する光ファイバ
の減衰量を示すグラフ、第１１図ないし第１７図は本発
明の０ないし６個の読み出しタップが光信号を有する光
ファイバに連続的に取り付けられたときの光ファイバの
コアを横切る黒光の強度分布を示すグラフ、第１８図な
いし第２４図はそれぞれ第２図ないし第１７図に対応し
ており、光ファイバのコアの断面積にわたって第ｔｉ図
ないし第１７図の黒光の強度分布を積分することによっ
て得られた光ファイバのコアにおける光信号の積分され
たエネルギー分布を示すグラフ、 第２５図は中心のコア領域がコアの円周部によって囲ま
れているコアの領域を示す光ファイバの断面図、 第２６図ないし第３１図は本発明による読み出しタップ
のシミュレーションから測定された黒光の強度分布を示
すグラフ、 第３２図ないし第３７図はそれぞれ第２６図ないし第３
１図の黒光の強度分布の積分されたエネルギー分布を示
すグラフ、 第３８図及び第３９図は本発明による読み出しタップの
第１及び第２の実施例を示す平面図、第４０図は本発明
による光を入射させる手段及び方法の動作原理を示す平
面図、 第４１図は光ファイバの非曲線部を介して光信号が通過
するパスを示す横断面図、 第４２図は光ファイバの曲線部で光ファイバの側面を介
して光ファイバのコアに光を入射させる原理を示す横断
面図、 第４３図は光ファイバの曲線部で光ファイバの側面を介
して光ファイバのコアから光を取り出す原理を示す横断
面図、 第４４図及び第４５図は直列に設けられた本発明による
複数の光書き込みタップによって生じる予め存在する光
信号の累積及び累積でない減衰量を示すグラフ、 第４６図及び第４７図は本発明による書き込みタップの
シミュレーションによって生じる光ファイバにおける予
め存在する光信号の累積及び累積でない減衰量を示すグ
ラフ、 第４８図ないし第５４図は予め存在する光信号が本発明
による０個ないし６個の実際の側面の光書き込みタップ
を連続的に通過する時の光ファイバのコアを横切る上記
予め存在する光信号の黒光の強度分布を示すグラフ、 第５５図ないし第６１図はそれぞれ第４８図ないし第５
４図の積分されたエネルギー分布を示すグラフ、 第６２図ないし第６７図は予め存在する光信号が本発明
による１個ないし６個の連続的に設けられシミュレート
された書き込みタップを通過するときの光ファイバのコ
アを横切る黒光の強度分布を示すグラフ、 第６８図ないし第７２図は第６２図ないし第６７図の積
分化されたエネルギー分布を示すグラフ、第７３図及び
第７４図は本発明による側面の光書き込みタップの第１
と第２の好ましい実施例を示す平面図、 第７５図は光ファイバの変調周波数に対する光信号のオ
ン対オフ比を示すグラフ、 第７６図ないし第７８図は第１図で図示されたバス・ア
ーキテクチュアのための種々のライン形、分岐形及び星
の形態を示すブロック図である。 ！・・・通信分配バスネットワーク、 ２・・・２方向通信分配バスネットワーク、２゛・・ロ
ーカルエリアネットワーク、５・・・１方向通信分配バ
スネットワーク、６・・・副局、 ７．９・・・通信加入者線、 ８・・・ヘッド・エンド、 １０・・・局、 １１・・・書き込み光ファイバ、 １２．１３・・・読み出し光ファイバ、１４・・・増幅
器、 Ｉ６・・・ヘッド・エンド、 Ｉ７・・・知能手段、 １８・・・ライン入力通信線、 ２０・・・ライン出力通信線、 ２２・・・書き込みタップ、 ２３・・・読み出しタップ、 ２５・・・光信号３１の一部分、 ３０．１３０・・・レンズ３５の前面、３１．１３１・
・・光信号を示す矢印、３１’・・・光信号を示す矢印
、 ３１−・・付加損失、 ３２．１３２・・・光カップラ、 ３４・・・光検出器、 ３５．１３５・・・グレーデッド・インデックス形レン
ズ、 ４１．１４１・・・結合領域、 ４４．１４４・・・電線、 ４６．１４６・・・曲線領域、 ６０・・・光信号、 ６１・・・コア、 ６２・・・グラフディング、 ６３・・・バッファ１ ６４・・・コアとグラフディングのインターフェイス、 ７０・・・丸形溝、 ７１・・・Ｖ字形溝、 ７２・・・７字形溝７１の底部、 ７３・・・光ファイバのバッファの最も外側の曲線部分
、 ７５・・・短いおさげの光ファイバ、 ７６・・・光ファイバ７５の第１の終端部、７７・・・
光ファイバ７５の第２の終端部、９４・・・コアの中心
領域、 ９６・・・コアの円周領域、 １３４・・・光源。 特許出願人　レイケム・コーポレイション代　理　人　
弁理士　青白　葆　外２名ＦＩＧ　　／ ＦＩＧ　　２ Ｆ／θ−３ ＦＩＧ　　４ ＦＩＧ　　５ タ・ソフ町４に号 ＦＩＧ−８ り・１７°珂に３ ＦＩＧ−９ ・〈ン７）′＄″ζ）ル９ｆ伸負２つζ（）１ＥンＦＩ
Ｇ、１０ Ｈθ−２６ＦＥ−２７ ｔ−ｔｃ＝、ｘど Ｓｉｔ込／ｌ＞？−一）ｑ中９Σ各にノ七紅Ｖ？−７°
メン■ＰＩＣｉ　　３６　　　　　　　　／−／α−ｊ
／ＦＩｏ　４０ ＦＩＧ　　４／ ス■１の對りの審ユｂ汁２ノア・ρイＪす１弗合３ｓ＠
ｒ＋１ノ’ｉｎ＠ｔし７−１′ｉｈｓ鋪　　　ｑ＜ｍｎ
’ｆｃ）＃ｃＮｘｔｂｈ？、ｙ・ｐ’；あ３舗Ｈθ−６
０ＦＩＧ−５／ ｌ〃デー６６　　　　　　　ｔ−／α−６−／ＦＩ６　
７１　　　　　　Ｆ／（５７２八で−７３ ＦＩＧ　　７４ １悟石爆亀Ｌ　（ＭＨｚ） ｂリーフ５ ＦＩｏ　　７６ ＦＩＧ　　？り

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）光信号によって表わされる情報を光ファイバの曲
   線部で読み出す方法であって、上記光ファイバがコア、
   クラッディング、バッファを含み、上記方法が、 ０．３ｄＢよりも小さい光信号の付加損失を生じるよう
   に光ファイバの曲線部で光ファイバの側面及び光ファイ
   バのバッファを介して光信号の第１の部分を取り出すス
   テップと 上記光信号の第１の部分を検出するステップとを備えた
   ことを特徴とする情報を読み出す方法。
2. （２）上記付加損失が０．２ｄＢよりも小さく、好まし
   くは０．１ｄＢよりも小さく、より好ましくは０．０６
   ｄＢよりも小さく、最も好ましくは０．０２ｄＢよりも
   小さいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の情
   報を読み出す方法。
3. （３）上記情報を読み出す方法がさらに、０．３ｄＢよ
   りも小さく、好ましくは０．２ｄＢよりも小さく、より
   好ましくは０．１ｄＢよりも小さく、最も好ましくは０
   ．０６ｄＢよりも小さい、光信号の平均付加損失を生じ
   るようにＮ個の付加的な光ファイバの曲線部で光ファイ
   バの側面及び光ファイバのバッファを介して光信号のＮ
   個の付加的な部分を取り出すステップを備え、Ｎが１よ
   りも大きい整数であり、Ｎが好ましくは１０よりも大き
   く、上記光信号の第１の部分とＮ個の付加的な部分が直
   列に配置された光ファイバから取り出され、上記方法が
   、上記光信号のＮ個の付加的な部分を検出するステップ
   を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の情報を読み出す方法。
4. （４）上記情報を読み出す方法がさらに、上記光信号の
   第１の部分が取り出される第１の位置において光ファイ
   バのコアの最も外側のセクションと最も内側のセクショ
   ンとの間の積分されたエネルギーの比を減少させるよう
   に、上記第１の位置の上流の光ファイバ内の光信号のエ
   ネルギー分布を変更するステップを備え、 上記エネルギー分布の変更は曲げた部分で行なわれると
   ともに上記光信号のＮ個の付加的な部分を取り出し、取
   り出された上記光信号のＮ個の付加的な部分を検出する
   ものであり、Ｎが１よりも大きい整数であり、Ｎが好ま
   しくは１０よりも大きいことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の情報を読み出す方法。
5. （５）Ｎが１０よりも大きく、好ましくはＮが２０より
   も大きく、より好ましくは３０、４０、５０、１００又
   は２００よりも大きいことを特徴とする特許請求の範囲
   第３項又は第４項記載の情報を読み出す方法。
6. （６）特許請求の範囲第１項ないし第５項のうちのいず
   れかの項の上記方法を実行するために構成される装置。
7. （７）上記装置が、光ファイバの終端を行う必要がなく
   、かつ光ファイバ及び光ファイバのバッファに損傷を与
   えずに、光ファイバのバッファを介して光信号のすべて
   の部分を取り出すことを特徴とする特許請求の範囲第６
   項記載の装置。
8. （８）光ファイバに予め存在している光信号の減衰を小
   さくするように光信号を光ファイバに入射して多重化す
   るための方法であって、上記方法が、上記予め存在して
   いる光信号が光ファイバに入射される点の下流のＮ個の
   光ファイバのセクションに直列にＮ個の光書き込みタッ
   プを設けるステップを備え、上記Ｎ個の書き込みタップ
   がＮ個の光信号を光ファイバに入射し、Ｎが整数であり
   、Ｎ番目の書き込みタップがＮ個の書き込みタップのう
   ちの他の書き込みタップの上流に設けられ、上記第１の
   書き込みタップがＮ個の書き込みタップのうちの他の書
   き込みタップの下流に設けられ、上記第１の書き込みタ
   ップによって生じる予め存在している光信号の減衰の割
   合に対する上記第１の書き込みタップによって生じる第
   １の入射光信号の入射効率の割合の比が１よりも大きく
   、好ましくは１．５よりも大きいことを特徴とする光信
   号を光ファイバに入射して多重化するための方法。
9. （９）上記比が２よりも大きく、好ましくは２．５、３
   ．０、４．０．５．０、又は６．０よりも大きく、より
   好ましくは１０よりも大きく、さらにより好ましくは１
   ５、２０又は３０よりも大きいことを特徴とする特許請
   求の範囲第８項記載の光信号を光ファイバに入射して多
   重化するための方法。
10. （１０）第１の書き込みタップによって生じる光ファイ
    バ内の予め存在している光信号の減衰を少なくするよう
    に、第１の書き込みタップを用いて第１の位置で第１の
    光信号を光ファイバに入射して多重化するための方法で
    あって、上記方法が、上記第１の位置に近接して光ファ
    イバのコアの最も外側のセクションと最も内側のセクシ
    ョンとの間の積分されたエネルギーの比を減少させるよ
    うに上記第１の位置の上流に光ファイバ内の予め存在し
    ている光信号のエネルギー分布を変更するステップと、 上記第１の位置で光ファイバの側面を介して上記第１の
    光信号を第１の光ファイバのセクションに入射するステ
    ップを備え、もし積分されたエネルギーの比が変更され
    ていなければ、上記第１の光書き込みタップによって生
    じる予め存在している光信号の減衰が予め存在している
    光信号の減衰に比べて小さいことを特徴とする多重化す
    るための方法。
11. （１１）上記第１の書き込みタップが第１の光信号を光
    ファイバのバッファを介して第１の光ファイバのセクシ
    ョンに入射し、Ｎ個の書き込みタップを用いてＮ個の付
    加的な光ファイバのセクションの側面を介してＮ個の付
    加的な位置でＮ個の付加的な光信号をＮ個の付加的な光
    ファイバのセクションに多重化して入射することによっ
    て上記エネルギーの比が変更され、上記Ｎ個の付加的な
    光信号が上記第１の書き込みタップの上流に光ファイバ
    のバッファを介して光ファイバの各セクションに入射さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の多
    重化するための方法。
12. （１２）Ｎが５よりも大きく、好ましくは１０よりも大
    きく、より好ましくは３０よりも大きく、最も好ましく
    は５０よりも大きいことを特徴とする特許請求の範囲第
    ８項、第９項及び第１１項のいずれかの項に記載の多重
    化するための方法。
13. （１３）上記第１の書き込みタップによって生じる予め
    存在している光信号の減衰が、０．３ｄＢよりも小さく
    、好ましくは０．１ｄＢよりも小さく、より好ましくは
    ０．０６ｄＢ又は０．０４ｄＢよりも小さいことを特徴
    とする特許請求の範囲第８項、第９項、第１１項及び第
    １２項のいずれかの項に記載の多重化するための方法。
14. （１４）Ｎ個のすべての書き込みタップが非破壊的であ
    つて光ファイバの終端を必要とせずかつ光ファイバ又は
    光ファイバのバッファが損傷を受けずＮ個の光信号を光
    ファイバのバッファを介してＮ個の光ファイバのセクシ
    ョンに入射することを特徴とする特許請求の範囲第８項
    、第９項、第１１項、第１２項及び第１３項のいずれか
    の項に記載の多重化するための方法。
15. （１５）特許請求の範囲第８項ないし第１４項のいずれ
    かの項に記載の多重化するための方法を利用する装置。
16. （１６）光ファイバ分配ネットワークが、Ｎ個の光信号
    がそれぞれ光ファイバのＮ個のセクションの曲線部の側
    面を通過するように、第１の光ファイバのリンクにおけ
    るＮ個の第１の位置において、Ｎ個の光信号をＮ個の光
    ファイバのセクションに入射して多重化するためのＮ個
    の手段を備え、上記Ｎ個の光信号を上記第１の光ファイ
    バリンクに連続的に入射するために上記Ｎ個の光ファイ
    バのセクションが十分な曲線部の状態で実質的に連続的
    に保持され、Ｎが第１の整数であって、 上記光ファイバ分配ネットワークが、付加的な光信号の
    Ｍ個の部分がそれぞれ光ファイバのＭ個のセクションの
    曲線部の側面を通過するように、第２の光ファイバ・リ
    ンクにおけるＭ個の第２の位置において上記付加的な光
    信号のＭ個の部分をＭ個の光ファイバのセクションから
    取り出すためのＭ個の手段を備え、上記Ｍ個の光ファイ
    バのセクションが上記付加的な光信号のＭ個の部分を連
    続的に取り出すために十分な曲線部の状態で実質的に連
    続的に保持され、Ｍが第２の整数であり、上記光ファイ
    バ分配ネットワークが、第１と第２の光ファイバ・リン
    クを相互接続するための手段とを設けたことを特徴とす
    る光ファイバ分配ネットワーク。
17. （１７）上記相互接続をするための手段がタイム・スロ
    ットにＮ個の入射手段とＭ個の取り出し手段を割り当て
    るための手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    １６項記載の光ファイバ分配ネットワーク。
18. （１８）複数のモードで光パルスをサポートすることに
    よって情報を伝送することができる光ファイバの帯域幅
    を広くする方法であって、上記光ファイバがコア、クラ
    ッディング及びバッファを含み、上記方法が、 光パルスを光ファイバに入射するステップと、非破壊的
    な光読み出しタップを用いて第１の位置で光ファイバの
    バッファを介して上記光パルスの一部分を取り出すステ
    ップと、 検出器を用いて光読み出しタップによって取り出される
    光を検出し、それによって検出された第１の電力レベル
    と第１の信号のオン対オフ比を得るステップとを備え、 上記光パルスが飽和変調周波数を超える変調周波数で光
    ファイバに入射され、もし上記光パルスが上記第１の電
    力レベルで上記第１の位置で光ファイバの終端部におい
    て検出器によって検出されるならば、上記飽和変調周波
    数が、上記第１の信号のオン対オフ比よりも小さい第２
    の信号のオン対オフ比で上記検出器が検出する周波数で
    あることを特徴とする光ファイバの帯域幅を広くする方
    法。
19. （１９）上記第２の信号のオン対オフ比が、上記第１の
    信号のオン対オフ比よりも、１ｄＢ小さいレベルよりも
    大きく、好ましくは２、３、４、５又は１０ｄＢ小さい
    レベルよりも大きいことを特徴とする特許請求の範囲第
    １８項記載の方法。
20. （２０）上記第１の信号のオン対オフ比から得られるビ
    ット誤り率が、上記第２の信号のオン対オフ比から得ら
    れるビット誤り率よりも小さいことを特徴とする特許請
    求の範囲第１８項又は第１９項記載の方法。