JPS62502649A - 光ネツトワ−ク - Google Patents

光ネツトワ−ク

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JPS62502649A
JPS62502649A JP61500567A JP50056786A JPS62502649A JP S62502649 A JPS62502649 A JP S62502649A JP 61500567 A JP61500567 A JP 61500567A JP 50056786 A JP50056786 A JP 50056786A JP S62502649 A JPS62502649 A JP S62502649A
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JP61500567A
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ヒル ゴドフレイ・リチヤード
スミス ダビツド・ウイリアム
スタンレイ イアン・ウイリアム
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ブリテイシユ・テレコミユニケ−シヨンズ・パブリツク・リミテツド・カンパニ
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    • H04B10/61Coherent receivers
    • H04B10/64Heterodyne, i.e. coherent receivers where, after the opto-electronic conversion, an electrical signal at an intermediate frequency [IF] is obtained
    • HELECTRICITY
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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】 光ネットワーク 〔技術分野〕 本発明は、複数の送信端末および受信端末と、これらの送信端末および受信端末 を光学的に結合し、送信端末が送信した被変調搬送波信号を受信端末に供給する クロスカップリング手段と、個々の受信端末について受信すべき被変調搬送波信 号を選択する選択手段と、送信端末に光学的に結合され、これらの送信端末に搬 送波信号を供給する複数の一次光源とを備えた光ネットワークに関する。
〔背景技術〕
この種の光ネットワークの単純な形態では、各送信端末に一つの光源(典型的に はレーザ)および変調器を備え、各受信端末にホモダインまたはヘテロゲイン検 出装置と共に二次光源を備える。送信端末の光源はそれぞれ異なる波長の搬送波 信号を出力し、この搬送波信号を情報信号により変調してクロスカップリング手 段に送出する。このクロスカップリング手段は、受は取った被変調搬送波信号を 均等にすべての受信端末に分配する。送信された信号を受け取るために、受信端 末の光源を適切に同調させておく。
この種の光ネットワークを構築する場合には、漏話による干渉を防ぐために、送 信機の各レーザを他と比較参照する必要があり、構築が実際上困難である。すな わち、一つの搬送波信号レーザにドリフトが生じた場合に、受信端末はこれに追 随しなければならず、ある制限のもとでは他のチャネルと干渉を生じてしまう、 多数の光源を参照することは非常に困難である。
〔発明の開示〕
本発明では、上述した構成の光ネットワークにおいて、送信端末と光学的に結合 された複数の一次光源がまとめて配置されている。
この構成では、光源が望ましくは中央位置に集められているので、−次光源の比 較参照が容易になる。また、送信端末には変調器だけが必要であり、端末装置が 簡単化、される。さらに、まとめて配置された構成要素を光集積回路に集積化す ることができる利点がある。
光ネットワークをブロードキャスト構成のみで使用する場合には、送信端末を一 次光源と一緒にまとめて配置することができる。また、これと異なる構成として 、−次光源を送信端末および受信端末から離れた位置にまとめて配置することも できる。
場合によっては、選択手段にグレーティング・デマルチプレクサ等の波長選択器 を設け、ダイレクト検出を行うようにすることもできる。この選択手段は、集め られた一次光源に隣接して配置することが便利である。
他の例として、選択手段が複数の二次光源を含み、この二次光源を受信端末から 離れた位置に集め、受信端末に同調信号を供給するように受信端末に光学的に結 合させる。
−例として、−次光源および二次光源をそれぞれ受信端末および送信端末に結合 する。この場合に、対応する受信端末で受信すべきチャネルを選択するために、 受信端末に結合されたそれぞれの光源は同調可能であることが望ましい。これは 、特定の受信端末だけが所定のチャネルを受信する有線テレビ網等に利用して特 に有用である。
他の例として、−次光源の一つを選択して、これを選択された送信端末に光学的 に結合するために、光ネットワークにスイッチ手段を設ける。
この場合には、二次光源を設け、スイッチ手段が、選択された二次光源を選択さ れた受信端末に光学的に結合する構成とすることが便利である。
さらに、個々の送信端末に対応して1個の一次光源を設け、これに合わせて、個 々の受信端末に対応して1個の二次光源を設ける。
しかし、ある場合には、光源の個数を端末の台数より少なくすることもできる。
この場合には、スイッチ手段がタイムシェアリングで動作することが望ましい。
スイッチ手段を設けることにより、それぞれの光源を固定波長で使用し、スイッ チ手段の適当な動作により受信端末および送信端末のいずれにも光信号を供給で きることにより、従来例に比較して多目的に利用できる構成となる。−次光源お よび二次光源を設ける場合には、中間周波数だけ波長が離れた2個1組の送信光 源および受信光源を設け、ヘテロゲイン検波を行うことができる構成とすること ができる。スイッチ手段は、光源のどの組が選択されたかだけでなく、これらを 送信端末および受信端末のどちらに接続するかを制御する。
スイッチ手段は変調されていない&送波信号上で動作するだけなので、どのよう な漏話が生じている場合でも、情報信号を切り替える構成に比較して問題が生じ にくい。スイッチ手段がその性能上偏向感受性がある場合(例えばL i N  b Osを使用した場合)には、光源およびスイッチ手段を同じ位置に配置して いるので、偏向を微細に制御できると考えられる。例えば、高価になることなく 光源とスイッチ手段とを偏波保持可能な光ファイバで接続することができる。
最も実際的な状況として、光ネットワークが一つ以上の送受信局を含み、それぞ れの送受信局が一組の送信端末および受信端末を含む構成とする。これは例えば 電話網として使用できる。
この場合には、通常は、それぞれの局に三つの光導波路を設ける必要がある。ひ とつは搬送波信号を送信端末に伝え、ひとつは変調された搬送波信号をクロスカ ップリング手段に伝搬し、ひとつはりロスカップリング手段から受信端末に信号 を伝搬する。
したがって、局を単一の双方向光導波路を経由して一次光源および二次光源に接 続し、光ネットワークに、多重化された搬送波および同調信号を一次光源および 二次光源から単一の先導波路に供給するための波長多重化手段を設けることが望 ましい、この構成により、通常の波長多重化装置を華純に付加するだけで、光導 波路の数を一つに削減することができ、ネットワークの構造を単純化することが できる。
上述の光ネットワークの唯一の欠点は多数の端末を収容する場合に住じる。これ は大きな損失が生じるからである。
これを解決するには光増幅器を使用する。または、一つの一次光源からすべての 送信端末に共通の光じ送波信号を供給し、互いにまとめて配置された複数の補助 受信端末を光ネツトワーク内に設け、この補助受信端末でそれぞれの送信端末か ら被変調共通搬送波を受信し、変調手段を制御し、受信した被変調共通搬送波に 応答して受信端末に対応した別の搬送波信号を変調し、この変調された搬送波信 号をクロスカップリング手段に供給する構成としてもよい。
光源(例えばレーザ)列の参照は、特にレーザ列を他の遠晴のレーザ列で参照す る必要がある場合に複雑になり光システムのコストを高める。したがって、中央 で参照するシステムが望ましい。光源がスタ一点(信号が分配されるネットワー ク内の位置)から離れて配置されている場合には、親交換機が参照信号を個々に スタ一点に伝搬するために多数の光導波路を必要とし、例えばL i N b  Osスンチの性能が偏向に依存することから、偏向の制御が困難になる。
また、単一の導波路で信号を伝送するため波長多重を行い、それぞれの搬送波を スイッチ手段(スイッチ手段が設けられている場合)に供給する前にデマルチプ レクサで分離する。しかし、搬送波の間隔が密である場合には、これは非常に困 難である。
光ネットワークにはさらに、−次光源からの光信号の波長を実質的に一定に保つ ためのロック手段を設けることが望ましい0例えば、半4体レーザの組をヘリウ ムネオン等の安定化された中央の参照光からオフセントした周波数でロックする 。波長のロックは、電気光学的位相ロフクルーブまたは光学的または電気的手段 により周波数シフトを行うインジェクション・ロッキング・レーザにより行うこ とができる。また、中央点で参照用の搬送波の組を生成し、これらをトリー構造 の導波路ネットワークで波長多重化してスタ一点に送信し、このスタ一点に配置 されたレーザの組をロックすることも可能である。
したがって、ロック手段は、それぞれ特有の識別子を含む参照搬送波信号を一次 光源に供給するために複数の遠隔の二次光源を含み、光ネットワークには、識別 された参照信号に対応して一次光源の出力を調整する同調制御手段を設けること が便利である。
識別子は、例えば、低周波数直交信号の組で光源を周波数変調することにより得 られる。スタ一点では、それぞれの−次光源が参照搬送波のひとつにロックされ 、識別子の印をつける。この識別子の印は読出し可能であり、返送が必要か否か をローカルの同調制御手段に指示するために使用できる。スイッチ手段(スイッ チ手段がある場合に)が動作する前に返送を実行することができるので、信号網 内にレーザ信号のスプリアスが生じることを防ぐことができる。
さらにこのタイプの構成から、 fil 到来した参照搬送波のいずれにも一次光源を同調させることが可能であ り、これによりネットワーク動作の柔軟性を高めることができ、 (2)識別子は直交セントを形成するので、これらを変調して例えば制御信号の ための付加的な情報チャネルを設けることができる利点がある。
原理的には端末と光源とを結合するために使用される光導波路は多モード光ファ イバでもよい、しかし、広帯域幅および低パワー損失の観点から、単一モード光 ファイバを使用することが望ましい。
さらに、原理的にはインコヒーレント光を光信号として使用できるが、少なくと も一時的にコヒーレントであることが望ましく、光信号の光源をレーザで構成す ることが便利である。
本明細書では、光という用語を電磁波の一部の意味で用い、一般には可視領域と その両側の赤外および紫外領域の部分で、光ファイバ等の誘電体光導波路により 伝送可能なt磁波の意味で用いる。
クロスカップリング手段は変調された搬送波信号を各送信端末から各受信端末に 供給する構成である。他の構成も可能であり、クロス力、プリング手段を付加的 に他のネットワークのクロスカップリング手段に接続することもできる。
公知の光ネ−/ )ワークの例および本発明実施例の光ネットワークについて添 付図面を参照して説明する。
(図面の簡単な説明〕 第1図は従来例光ネットワークを示す。
第2図は本発明第一実施例光ネ7)ワークを部分的に示す。
第3回は本発明第二実施例を部分的に示す。
第4図は本発明第三実施例光ネットワークを部分的に示す。
第6図は本発明第五実施例を部分的に示す。
第7図は第6図に示した位相ロックループのブロック回路図である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
第1図に示した光ネットワークは複数の送信機T、〜T、を備え、これらの送信 機T、〜T、、は、それぞれ単一モード光ファイバ1によりクロスカップラ!i !2に結合される。クロスカンプラ網2は、すべての入力に対してそれに比例し た信号を各出力端子に出力し、各出力が波長多重化される。クロスカンプラ網2 の各出力は、それぞれ単一モード光ファイバ3を経由して受信機R6〜Rnに供 給される。
各送信機はレーザ4を含み、このレーザ4はその送信機に特有の波長を有する一 時的にコヒーレントな光殿送波信号を生成する。搬送波信号は変調器5に供給さ れ、この変調器5は参照番号6で示された情報信号により制御され、情報信号の 情報により搬送波信号を変調する。各受信機はスペクトル線幅の狭いレーザ7を 備え、その出力はカップラ8内で光ファイバ3の低レベル入信号に印加される。
二つのレーザ4.7の波長は、同値(ホモダイン検波の場合)または電気的な中 間周波数に等しい小さい周波数差(ヘテロゲイン検波の場合)に制御される。こ の例ではヘテロゲイン検波を示す。ホトダイオード9は二乗特性をもち、電気的 出力端子に異なる周波数を生成するミクサとして動作する。通常の電気的中間周 波数プロセッサおよび検出器10が設けられ、元の情報信号6に関連する出力信 号を生成する。
各受信機のレーザ7は同調可能な構成であり、送信信号のどれにとでも周波数を 同調させることができる。チャネル間隔はホトダイオードの電気的な帯域幅より 太き(、一つのチャネルだけを受信で実際のシステムでは、一つの局内に一つの 送信機および一つの受1言機を設ける。
第1図に示した光ネットワークの困難は、漏話の干渉を防ぐために、各レーザ4 .7を他で参照しなければならないことである0本発明は、第2図に示すように レーザを互いにまとめて配置したことにより、上記の欠点を解決するものである 。第2図に示した構成は第1図に示した構成と同等であるが、各レーザ4.7を 中央位置11に移したことが異なる。この中央位置は、例えば、電話交換機等の クロスカップラ網2を収容する建物内に設ける。
この例では、各レーザ4は単一モード光ファイバ12を経由してそれぞれ変調器 5に接続される。各レーザ7は、単一モード光ファイバ14を経由して、中央に 配置されたカップラ13(カップラ8と同等)に接続される。
第2図に示したように、レーザ4.7を中央に配置したことにより端末装置が単 純化され、送信端末は変調器5だけで構成され、この一方で、各受信端末はホト ダイオード9および中間周波数フィルタ10を備える。レーザ7を中央にまとめ たことにより、中央位置で同調を行うことができる。
本発明第二実施例光ネットワークを第3図に部分的に示す。この実施例は第2図 に示した実施例の修正例である。この実施例では、レーザ4.7を特定の一つの 送信機および受信機に関連させるのではなく、同数(2n個)のレーザを光空間 スイッチ15を経由してネットワークに接続する。空間スイッチ15は図示して いない手段により制御され、送信機と受信機との組み合わせに対して2個IMi のレーザを接続する0例えばブロードキャスト通信を行うために、レーザの周波 数を調整可能とすることもできるが、この構成では固定波長とすることもできる 。ヘテロゲイン検出の場合には、各組のレーザを中間周波数だけ異なる波長に固 定する。ホモダイン検出の場合には、同じ組のレーザの波長を他のレーザの組と は異なる同じ波長にする。
レーザにより生成される信号の波長を実質的に一定に保つために、レーザを制御 するレーザロツタ装置16が設けられている。このような装置の例を第6図によ り詳しく示す。
典型的には、第3図に示した光ネットワークの実施例では、送信機および受信機 の組が、各送受信局および中央位置の間を完全に接続するために3本の光ファイ バが必要である。
第4図は、この問題点を除去した本発明第三実施例の光ネットワークを部分的に 示す。
第4図には送信機T7および受信機R7を含む送受信局17を示す。
送信機および受信機は、単一モード光ファイバ18.19を経由して、クロスカ ップラ2に接続された1本の双方向単一モード光ファイバ20に接続される。出 力ファイバ21(上述の実施例における光ファイバ3に対応する)は、クロスカ ップラ2から光ファイバ20に接続される。空間スイッチ15からそれぞれ対応 する同調信号および搬送波信号を伝送する一対の光ファイバ22.23は、点2 4で互いに接続され、点25で光ファイバ20に接続される。レーザに対する空 間スイッチ15の接続(図示せず)は第3図に示したとおりである。
使用時には、空間スイッチ15が適当なレーザ出力信号の組を選択して同調信号 および搬送波信号を構成し、これらの信号を光ファイバ22.23に沿って点2 4に供給し、ここで波長多重化され、点25で光ファイバ20に供給され、この 点25でさらに波長多重化が行われる。
搬送波信号は送信!T、に供給され、ここで上述したように変調され、変調され た搬送波信号が光ファイバ20に沿ってクロスカップラ2に返送される。クロス カップラ2から光ファイバ21に出力された信号は、波長多重化されて光ファイ バ20および光ファイバ19に沿って受信機Rnに供給され、受信機RRは同調 信号を使用することにより上述のように情報を受け取る。
第4図に示した構成は、非常に高い光強度をメ・要とすると考えられる。この問 題を削減するため、第5図に示すような別な光ネットワークを提案する。この実 施例では、多数の増設レーザ26が設けられ、それぞれ共通搬送波信号を生成す る。この共通搬送波信号は、関連するパワー分割器27を経由して各光ファイバ 2oに供給され、それぞれ送受信局17の組に導かれる。(第5図では増設レー ザ26をひとつだけ示す)、デマルチプレクサ28が光ファイバ18.19と光 ファイバ20との間に設けられる。共通搬送波信号は送信機T7内の変調器によ り外部的に変調され、変調された共通搬送波信号は、光ファイバ20に沿ってそ れぞれ中央位置の補助受信機29に返送される。各補助受信[29(R’、)は 信号線30に電気的出力を生成し、空間スイッチ15から信号線32に沿って供 給される主搬送波信号と共に変調器31に供給し、この変調器31を駆動する。
他の例(図示せず)として、変調器31を受信機29からの光信号により制御す ることもできる。上述の実施例のように、空間スイフチ15には、レーザ33の 列から一連の異なる波長の光信号が供給される。この実施例の他の事項は、第4 図に示した実施例と同じである。
この構成は、 (11クロスカップラ2へのパワー供給量がほぼ28dB増大して約35dBと なり、 (2) 選択されたレーザからλ1が例えばIQnm以上離れている場合には、 単純なフィルタまたはmux/demux技術を使用でき、(3)増設レーザし Tでパワー規準を配分でき、(4)空間スイッチ15および変調器31が同じ場 所に配置されているのでこれらの間の信号遅延を無視でき、空間スイッチは時間 的に制御することができ、ネットワークの波長時間切り替えを行うことができ、 この一方で、選択されたレーザをタイムシェアリングで使用して低速データ接続 を行うことができ、(5) 中央点の電気的インクフェイスが便利な制御アクセ ス点を提供する 利点がある。
上述のすべての実施例で示したように、クロスカップラ2の各出力は受信機に接 続される。これは必ずしも必要ではなく、損失量の余裕があるなら、クロスカッ プラ2のいくつかの出力を隣接する領域の他のクロスカップラまたは遠隔のゲー トウェイに接続することもできる。波長多重化は光フアイバ上で自動的に行われ 、これによりファイバで接続したネットワークを動作させることができる。この ような接続を行った場合には、漏話を防ぐために、異なる位置のレーザ列を互い にロックする必要がある。光ファイバを利用したネットワークの利点を保持する ために、単一のファイバに対してロック機構が理想的に動作する必要がある。
第3図ないし第5図に示した実施例のいずれでも使用できるロック装置を第6図 に示す、参照レーザ列35は、中央交換局等のレーザ列33とは離れた位置に設 けられている。各参照レーザ出力信号はロック装置34に供給される。参照レー ザ出力信号は数kHzのバイアス電流周波数の変化により周波数変調され、それ ぞれの信号に独特の周波数変調(識別子)が施される。これらの識別された参照 信号は足型カップラ36に供給され、ここで多重化されて、同一の多重化された 信号が、複数のファイバ37に沿ってそれぞれパワースプリンタ38に供給され る。レーザ33の各列に対して一つのパワースプリンタ38が設けられる。
各レーザ33は第7図に詳細に示す位相ロックループ39内に配置される。参照 信号が位相検出器40に供給され、この位相検出器40の出力は中間周波数フィ ルタ41に供給され、中間周波数フィルタ41はその出力をレーザ制御回路42 に送出する。レーザ制御回路42はレーザ33に印加するバイアス電流を制御す る。レーザ33からの出力信号は標本化され、光ファイバ43に沿って結合点4 4に戻り、ここで到来した参照信号に連結される。レーザ制御回路42の出力は 結合点45で標本化され、標本化された信号が比較器46(第6図)に供給され る。
比較器46に供給された信号は、実効的には参照信号で伝搬された識別子である 。マイクロプロセッサ47はすべての可能な識別子を蓄え、これらの識別子を順 番に比較器46に供給して位相ロックループ39がらの信号と比較する。このよ うにして、比較器46はどの参照信号でレーザ33がロックされているかを決定 する。レーザ33がインコヒーレントな参照信号にロックされている場合には、 マイクロプロセッサ47は、駆動回路48を制御し、レーザ周波数をコヒーレン トな参照周波数に再調整する。それぞれのレーザに対して分離位相ロックループ 39、比較器46および駆動回路48が設けられるが、マイクロプロセッサ47 はすべての比較器46に対して共通でよい。
レーザロフタ装置16および34はどのようなものでも使用することができる。
例としては、ヒルおよびスタンレイ、「アブリケーシヲン・オプ・コヒーレント ・オプティカル・テクニーク・ツー・ブロードバンド・ネットワーク」、第2回 インターナショナル・テクニカル・シンポジウム・オン・オプティカル・アンド ・エレクトロオプティカル・サイエンス・アンド・エンジニアリング・アト・カ ンノ、1985年11月(G、R,H41l and IJ、5tanley、 rThe AplicaLionof Coherent 0ptical T echniques to Broadband NetworksJ 、 2 ndInternational Technical Symposiua+  on 0ptical and Electroopti−cal 5cie nce and Engineering at Cannes+ Noven aver 1985)に述べられている。
上述の実施例は種々の変調技術を使用できる。
端末への接続において偏波保持光ファイバを用いない場合には、受信光信号の偏 波が固定されていても変化してもよい、光電界のASK、PSKおよびFSKの 標準変調方法を使用できる。これらはすべて、信転性を高めるために、ヘテロダ イン信号が情報信号に連結される前に偏向の修正を必要とする。
■ 国際調査報告 ANNEXτOTHE INTERNATIONAL 5EARCHREPOR T 0NDE−A−243626512102/76 None

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.複数の送信端末および受信端末と、上記送信端末および上記受信端末を光学 的に結合し、上記送信端末が送信した被変調搬送波信号を上記受信端末に供給す るクロスカップリング手段と、 上記受信端末にそれぞれ接続され、受信すべき被変調搬送波信号を選択する選択 手段と、 各送信端末に光学的に結合され、その送信端末に搬送波信号を供給する複数の一 次光源と を備え、 この復数の一次光源がまとめて配置されたことを特徴とする光ネットワーク。
  2. 2.一次光源は送信端末および受信端末から離れた位置にまとめて配置された請 求の範囲第1項に記載の光ネットワーク。
  3. 3.選択手段は複数の二次光源を含み、これらの二次光源は受信端末から離れた 位置にまとめて配置され、これらの受信端末に光学的に結合されてその受信端来 に同調信号を供給する構成である請求の範囲第1項または第2項に記載の光ネッ トワーク。
  4. 4.選択されたひとつの一次光源を選択された送信端末に光学的に結合するスイ ッチ手段を含む請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の光ネットワー ク。
  5. 5.スイッチ手段は、選択された一つの二次光源を選択された受信端末に光学的 に結合する構成である請求の範囲第3項に従属する請求の範囲第4項に記載の光 ネットワーク。
  6. 6.スイッチ手段はタイムシェアリングの原理で動作する構成である請求の範囲 第4項または第5項に記載の光ネットワーク。
  7. 7.一つ以上の送受信局を備え、 それぞれの送受信局は一対の送信端末および受信端末を含み、それぞれの送受信 局は単一の双方向光学導波路を経由して一次光源および二次光源に接続され、 光ネットワークはさらに、多重化された搬送波信号および同調信号を上記一次光 源および二次光源から上記光導波路に供給する波長多重化手段を備えた 請求の範囲第3項に記載の光ネットワーク。
  8. 8.一次光源の一つはすべての送信端末に共通光搬送波信号を供給する構成であ り、 光ネットワークはさらに、グループに集められた複数の補助受信手段を備え、 これらの補助受信手段は、それぞれの送信端末から変調された共通搬送波を受信 し、この受信した共通搬送波に応答して変調手段を制御し送信端末に関連する他 の搬送波信号を変調し、この変調された搬送波信号をクロスカップリング手段に 供給する構成である請求の範囲第1項ないし第6項のいずれかに記載の光ネット ワーク。
  9. 9.光ネットワークはさらに、光源からの光信号の波長を実質的に一定に保つロ ック手段を備えた請求の範囲第1項ないし第8項のいずれかに記載の光ネットワ ーク。
  10. 10.ロック手段は、一次光源から離れた位置に、特有の識別子を含む参照搬送 波信号を上記一次光源に供給する複数の二次光源を含み、光ネットワークはさら に、識別された参照信号に対応して一次光源の出力を調整する同調制御手段を備 えた請求の範囲第9項に記載の光ネットワーク。
  11. 11.端末と光源との光学的な結合のために単一モード光ファイバを用いた請求 の範囲第1項ないし第10項のいずれかに記載の光ネットワーク。
  12. 12.添付図面の第2図ないし第6図に示した例のいずれかを参照して実質的に 述べられた光ネットワーク。 発明の詳細な説■
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