TWI416237B - 光路切換型光訊號收發裝置及光訊號收發方法 - Google Patents

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Ichiro Ueno
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Description

光路切換型光訊號收發裝置及光訊號收發方法
本發明係有關活用在光通訊或光資訊處理等光電或光子學(photonics)的各個領域中，利用熱透鏡方式光控制式光路切換開關而進行光路的切換之光路切換型光訊號收發裝置、以及光訊號收發方法之相關技術。
本案發明人等先前已發明根據新原理的光路切換裝置及方法(參照專利文獻1)。該光路切換裝置等係具有對熱透鏡形成元件內之控制光吸收區域，以使各光軸趨於一致的方式會聚控制光吸收區域吸收之波長頻帶的控制光、以及控制光吸收區域未吸收之波長頻帶的訊號光而得以照射之構成。根據該構成，對於傳往熱透鏡形成元件內之控制光吸收區域之訊號光的照射，能選擇性地進行控制光之照射。當控制光之照射和訊號光之照射未同時進行時，則訊號光係通過有孔反射鏡的孔而直線前進，另一方面，當控制光之照射和訊號光之照射同時進行時，則以對訊號光的進行方向傾斜設置之有孔反射鏡予以反射而變更其光路。專利文獻1係揭示能藉由一種波長的控制光將訊號光的進行方向切換成2個方向之光控制式光路切換裝置。
此外，本案發明人等已發明組合使用複數個熱透鏡形成元件和有孔反射鏡而構成之光控制式的光路切換型光訊號傳送裝置及光訊號光路切換方法(參照專利文獻2)。在該光路切換型光訊號傳送裝置等中，揭示有使控制光吸收區域吸收之波長頻帶和控制光的波長作1對1的對應，並且，例如組合使用合計7個使用吸收不同的波長頻帶的色素之3種控制光吸收區域之熱透鏡形成元件，並且藉由控制3種波長之各個控制光的明滅，而以光控制方式將例如傳訊伺服器的資料切換於8個處所而予以送出之系統。
此外，如專利文獻3至6所揭示，本案發明人等在之後，提案了光路變更方法以及光路切換裝置。根據此等光路變更方法以及光路切換裝置，即能使控制光吸收區域吸收之波長頻帶的控制光和控制光吸收區域未吸收之波長頻帶的訊號光射入於熱透鏡形成元件中之控制光吸收區域，而控制光和訊號光係以會聚於控制光吸收區域之方式照射，且以各個光之會聚點的位置不同之方式予以照射。因此，控制光和訊號光係於光的進行方向，在控制光吸收區域之射入面或其附近予以會聚，之後則進行擴散。據此，可在控制光吸收區域內吸收控制光的區域及其週邊區域，產生溫度上升之情形，且由於該溫度上升而可逆性地使熱透鏡的構造產生變化、折射率改變、且使訊號光之進行方向產生變化。
專利文獻4、5係揭示藉1種波長的控制光將控制光的進行方向切換成2個方向之1對2型對應光控制式光路切換裝置。此外，專利文獻6係揭示藉自設置於中心光纖的週邊之6條光纖所射出的控制光而將例如自接近端面7芯光纖的中心光纖所射出的訊號光之光路予以切換成7個方向之光控制式光路切換裝置。以下，將該光控制式光路切換裝置記載為「1對7型對應光控制式光路切換裝置」。此外，專利文獻7係揭示1對7型對應光控制式光路切換裝置所使用之接近端面多芯光纖及其製造方法。
專利文獻8之第5圖係記載將複數條光纖或光導波路予以匯集成由光纖或光導波路所組成的1條光路，並設置全反射式之反射鏡於前述所匯集之1條光路的端面而組構成的「反射型星狀耦合器」。藉由使用該反射型星狀耦合器即能建構「反射型星狀耦合器方式光LAN」，該反射型星狀耦合器方式光LAN係能將由分別連接於複數條光纖或光導波路之光收發裝置所傳送的光訊號均等地分配於複數個光收發裝置而進行接收。惟，在該方式的光LAN中，為了避免複數個光收發裝置所送出之光訊號的衝突，必須併用時間分割多工或波長分割多工控制技術。
以對根據通訊規格「TCP/IP通訊協定」之網際網路的普及和通訊資料的大容量化之對應、以及老朽化的既設電話線路網之替代等為目的，架設、運用適合於波長多工光通訊規格之光纖至各個一般住宅的運動，即所謂的「光纖進入家庭(FTTH)(Fiber To The Home)」之普及正在推動中。活用FTTH之系統，提供「網際網路通訊」、「IP封包電話」、以及「音頻-視頻(以下簡稱為AV)傳訊」之3種服務的推動，亦即所謂的「三合一服務(Tripleplay)」的普及正在推動中。其中，使藉由1條光纖傳送3種光通訊訊號之波長分割多工光通訊技術正趨於實用化。亦即，如第8圖所示，自「網際網路通訊」和「IP封包電話」之使用者側裝置傳往局舍裝置之「上傳光訊號」係使用波長1260至1360nm(中心波長1310nm)之訊號光、同樣地，自局舍裝置傳往使用者側裝置之「下傳光訊號」係使用波長1480至1500nm(中心波長1490nm)之訊號光、以及自局舍裝置傳往使用者側裝置之AV傳訊係使用波長1550nm之訊號光。
專利文獻1：日本專利第3809908號公報
專利文獻2：日本專利第3972066號公報
專利文獻3：日本特開2007-225825號公報
專利文獻4：日本特開2007-225826號公報
專利文獻5：日本特開2007-225827號公報
專利文獻6：日本特開2008-083095號公報
專利文獻7：日本特開2008-076685號公報
專利文獻8：日本特開2000-121865號公報
本發明之目的係在藉由光纖連接於網際網路之使用者宅內中，對用以進行光訊號和電訊號的變換之宅內光訊號收發裝置等不管有否通訊均消耗的電力之中，藉由將未進行通訊之期間卻仍消耗之電力，亦即所謂的「待機電力」事實上設成零的狀態，而實現節省能源之功能。宅內光訊號收發裝置、集線器、路由器、以及無線LAN裝置等所消耗之電力的合計，雖為每1戶為7至40W左右，但當FTTH的普及戶數達於2千萬戶時，則為14萬kW至80萬kW，對1天24小時中之實際使用時間4小時，假設待機時間為20小時之情形時的待機電力亦達到280萬kWh/日至1600萬kWh/日。亦即，本發明之目的係藉由利用光技術之方式而使如此龐大的待機電力浪費實質上達成零的狀態。
為了達成上述之目的，本發明之光路切換型光訊號收發裝置以及光訊號之光路切換方法係以如下之方式構成。
(1)　本發明之光路切換型光訊號收發裝置係具備：上階光訊號收發裝置；1對N對應光控制式光路切換裝置，係經由由光纖或光導波路所組成之第1光路而連接於前述上階光訊號收發裝置；N台之下階光通訊接合器(adaptor)，係經由由光纖或光導波路所組成之第2光路而連接於1對N對應光控制式光路切換裝置，且經由前述第2光路而針對1對N對應光控制式光路切換裝置進行訊號光的收發；使用者側裝置，係藉由電路而連接於前述N台之各個下階光通訊接合器；光收發控制電路，係設置於N台之各個下階光通訊接合器，且至少具備：上階光訊號傳送機構、下階光訊號接收機構、以及產生和用以驅動前述1對N對應光控制式光路切換裝置的前述訊號光波長具有不同的波長之控制光的控制光光源；第3光路，係用以連接前述1對N對應光控制式光路切換裝置和前述N台之下階光通訊接合器之控制光而由光纖或光導波路所組成；以及下階資料收發裝置間之雙方向通訊手段，係將用以開設1個下階光通訊接合器和前述上階光訊號收發裝置之間的第2光路的控制光，自1個下階光通訊接合器之光收發控制電路所傳送之狀態，傳達至其他的下階光通訊接合器，且控制成該控制光不會擁塞在一起，其中，前述N為2以上之整數。
(2)在上述(1)所記載之光路切換型光訊號收發裝置中，該光路切換型光訊號收發裝置係：其下階資料收發裝置間之雙方向通訊手段係由下述構件所構成：光通訊之收發機構，係設置於N台之各個下階光通訊接合器，且使用來自前述控制光光源之前述控制光的波長；複數個分配器，係設置於由傳送用以連接前述1對N對應光控制式光路切換裝置和前述N台之下階光通訊接合器之控制光的光纖或光導波路所組成之各個光路上；合波器，係匯集來自前述各分配器之由光纖或光導波路所組成之N條光路中的第4光路；以及反射鏡，係設置於前述合波器所匯集之輸出端且由反射型星狀耦合器方式光LAN所組成。
(3)在上述(1)所記載之光路切換型光訊號收發裝置中，光路切換型光訊號收發裝置係使用1對7對應之熱透鏡方式光控制式光路切換裝置，其係當前述N為7時，藉由自設置於中心光纖的週邊之6條光纖所射出的控制光而 將自接近端面7芯光纖的中心光纖所射出的訊號光之光路切換成7個方向。
(4)在上述(2)所記載之光路切換型光訊號收發裝置中，光路切換型光訊號收發裝置係使用1對7對應之熱透鏡方式光控制式光路切換裝置，其係當N為7時，藉由自設置於中心光纖的週邊之6條光纖所射出的控制光而將自接近端面7芯光纖的中心光纖所射出的訊號光之光路切換成7個方向。
(5)在上述(3)或(4)所記載之光路切換型光訊號收發裝置中，1對7對應之光控制式光路切換裝置係包含具有訊號光穿透/控制光吸收層的熱透鏡形成元件，而控制光射出側和訊號光收光側的光路為7芯光纖。
(6)在上述(1)至(5)中之任意一項所記載之光路切換型光訊號收發裝置中，光路切換型光訊號收發裝置係：自1對N對應光控制式光路切換裝置或1對7對應光控制式光路切換裝置傳往上階光訊號收發裝置之上傳訊號光係包含於波長1260至1360nm的範圍之波長的光，自上階光訊號收發裝置傳往1對N對應光控制式光路切換裝置或1對7對應光控制式光路切換裝置之下傳訊號光係包含於波長1480至1500nm的範圍之波長的光，控制光係包含於波長980至1250nm的範圍之波長的光。
(7)本發明之另一形態之光路切換型光訊號收發裝置，係為組合有光控制式光路切換型光訊號收發裝置、以 及使用光控制式光路切換裝置驅動用之控制光的一部份之反射型星狀耦合器方式雙方向光通訊裝置之裝置，係具備：上階光訊號收發裝置；1對7對應光控制式光路切換裝置，係經由由光纖或光導波路所組成之第1光路而連接於前述上階光訊號收發裝置；7台之下階光通訊接合器，係經由由光纖或光導波路所組成之第2光路而連接於前述1對7對應光控制式光路切換裝置，且經由前述第2光路而針對1對7對應光控制式光路切換裝置進行訊號光的收發；使用者側裝置，係藉由電路而連接於前述7台之各個下階光通訊接合器；光收發控制電路，係設置於7台之各個下階光通訊接合器，且至少具備：上階光訊號傳送機構、下階光訊號接收機構、產生具有和用以驅動前述1對7對應光控制式光路切換裝置的前述訊號光具有不同的波長之控制光的控制光光源、以及使用前述控制光光源的波長之光通訊的收發機構；第3光路，係連接前述1對7對應光控制式光路切換裝置以及前述7台之使用者側光通訊接合器之控制光而由光纖或光導波路所組成；複數個分配器，係設置於前述控制光的各個第3光路之途中；以及反射型星狀耦合器，係由將來自前述分配器之光纖或 光導波路所組成之第4光路予以匯聚的合波器、以及設置於前述合波器的經匯聚之射出端的反射鏡所組成。
(8)在上述(2)至(7)中任意一項所記載之光路切換型光訊號收發裝置中，光路切換型光訊號收發裝置係：完全未照射控制光於前述1對N對應光控制式光路切換裝置或前述1對7對應光控制式光路切換裝置時，則於來自連接於射出訊號光的第2光路之下階光通訊接合器的控制光之第3光路上並未設置分配器，來自前述下階光通訊接合器的控制光為直接連結於前述反射型星狀耦合器。
(9)本發明之光訊號收發方法之特徵在於：組合使用和訊號光的波長不同的控制光，藉由光控制方式而將和控制光的波長不同的1種以上的波長之訊號光的光路切換於N個不同的方向之方法、以及將光通訊的訊號重疊於前述控制光，且於分配前述訊號光的一部份之後進行合波，且在合波之後，以反射鏡予以反射回去，藉此而進行控制光的波長之光雙方向通訊之方法之光訊號收發方法，且將前述N作成2以上之整數時，連接於期望經由上階光訊號收發裝置的光通訊之使用者側裝置之下階光通訊接合器係：首先以反射型星狀耦合器方式光LAN來監視其他之使用者的通訊狀況，進行時間分割多工收發用之同步動作，此外，掌握用以傳送至上階光訊號收發裝置的上傳訊號之時間分割多工之時槽，因應分配給本身的時間分割多工之時槽而驅動載裝於前述下階光通訊接合器之控制光光源，將和控制光的波長不同的1種以上的波長之訊號光的光路切換於N個不同的方向之光控制式光路切換裝置的光路以連接於本身之方式進行切換，將傳往其他的下階光通訊接合器之同步訊號予以送出，將傳往上階光訊號收發裝置的上傳訊號予以送出，前述上傳訊號係賦予對應之回復/下傳訊號用之辨識代碼，同時，接收來自上階光訊號收發裝置的下傳訊號，解讀下傳訊號的密碼，並判斷傳送給使用者住宅訊號和宅內使用者側裝置之辨識代碼，將傳送給本身之訊號傳送至本身所連接之使用者側裝置，傳送給宅內之其他使用者側裝置之訊號則經由控制光光源而傳訊至以反射型星狀耦合器方式光LAN連接之該使用者側裝置。
本發明之光路切換型光訊號收發裝置以及光訊號收發方法係可達成如下之功效。
第1，僅為使用者側裝置中之任意1台進行光通訊時，則於該下階光通訊接合器裝置之E/O變換裝置/O/E變換裝置/雷射光源等進行通電，而在未進行光通訊之時間帶，光通訊用之電力則一概不予消耗，亦即，能建構零待機電力之宅內光通訊系統。
第2，即使因為使用者側裝置中之任意1台之傳送上傳光通訊而切換、占有傳往上階的光路，而亦能恆常接收下傳光訊號，且透過控制光波長之光LAN而再度傳送下傳訊號給其他的使用者，藉此而能迴避特定的使用者占有下傳光通訊之情形。
第3，藉由監視其他的使用者側裝置之控制訊號送出狀況，而在和他人同步之時間分割多工之本身的時槽中，傳送控制光和傳往上階裝置之上傳訊號，故能迴避控制光和傳往上階裝置之上傳訊號的衝突。
以下，根據附圖說明本發明之較佳實施形態(實施例)。
[第1實施形態]
茲參照第1圖至第8圖說明本發明第1實施形態的光路切換型光訊號收發裝置，並說明光訊號收發方法。又，在以下的說明中，係將「由光纖或光導波路所組成之光路」簡稱為「光路」。由於傳送之「光」本身無法圖示，故以圖示「傳送於光纖的芯之光路」來表示傳送於該光路之「光」，且表示為「光及其光路」。此外，將上階光訊號收發裝置稱為「局舍側光訊號收發裝置」。
以下之實施形態係以「N=7」為例而說明。當「N=7」時，則光控制式光路切換裝置100即為專利文獻6所記載之1對7對應之光控制式光路切換裝置。此處，如專利文獻6所記載，雖使訊號光傳送至第4圖所示之7芯光纖的中心光纖芯400，且分別使控制光傳送至6條之週邊光纖芯401至406，但並非使控制光傳送至全部的6條週邊光纖芯中之任意一條，而是僅使控制光傳送至週邊光纖芯中之任意特定之1、2、3、4、5條中之任意條數，即能分別作為1對2、1對3、1對4、1對5、以及1對6的對應光控制式光路切換裝置而動作。
在第1圖中，使用者側光路切換型光訊號收發裝置11係相當於使用者側宅內裝置，且由分配器5所分出之下傳訊號和上傳訊號光之中，連接於使用者側光路切換型光訊號收發裝置11之1001以外的1002、1003、1004等則連接於另外的使用者住宅。分配器5係以光路1000而連接於局舍側光訊號收發裝置1，連接於局舍側光訊號收發裝置1之1台的使用者宅內之使用者側光路切換型光訊號收發裝置11通常為32台乃至64台。分配器5通常係使用於多段連接，例如，藉由將1組第1段4分配和第2段8分配組合4組，而合計成為32分配。
局舍側光訊號收發裝置1係以能進行收發之方式連接於網際網路2、以及AV伺服器3。
由分配器5所分出之下傳訊號和上傳訊號光1001之中，下傳訊號係藉由分波器10而分波成為波長頻帶1550nm之經分波的數位影像、音響資料訊號光1031和中心波長1490nm之下傳訊號。又，中心波長1310nm之上傳光訊號係透過分波器10而朝向局舍側光訊號收發裝置1進入光路1001，通過分配器5而和來自其他的使用者之上傳訊號合波而進入光路1000。數位影像、音響資料訊號光1031係藉由AV接收裝置而進行O/E變換以及密碼解讀，並作為數位影像音響資料之電信號1032、1033而傳送至使用者側裝置160中之地面波數位TV或AV錄影機。
另一方面，和數位影像、音響資料訊號光1031分波之上傳和下傳訊號光1011為了在光訊號之狀態下，於光控制式光路切換裝置100未照射有控制光1211至1216中之任意一個時，即切換至使用者側裝置160之例如IP電話收發裝置；而於照射有控制光1211至1216中之任意一個時，則切換成光路1111至1116，而將光路切換連接於自第1圖的上方算起第2個以下之下階光通訊接合器110之6台中之任意一台。當切換連接光路時，即能同時進行自第1圖的上方算起第2個以下之下階光通訊接合器110之6台中之任意一台傳往局舍側光訊號收發裝置1之「上傳」、以及自局舍側光訊號收發裝置1傳往下階光通訊接合器110之7台「下傳」的光通訊。
第2圖係詳細表示以自第1圖的上方算起第2個以下之下階光通訊接合器110之中，照射有控制光1211時，以於光控制式光路切換裝置100連接有傳往局舍側光訊號收發裝置1的光路之下階光通訊接合器111為代表例之方塊圖。
第3圖係詳細表示下階光通訊接合器111內部的雷射二極體(以下，簡稱為LD)電源、以及光收發控制電路301之方塊圖。
第4圖係表示第1實施形態中所使用之圓型光束方式1對7對應之光控制式光路切換裝置100之概略構成圖。
第5圖係第4圖之A-A’線截面圖，式意性地表示控制光射出側7芯光纖440之光射出側端面之圖示。
第6圖係第4圖之B-B’線截面圖，式意性地表示訊號光收光側7芯光纖450之收光側端面之圖示。
第7圖係表示分配局舍側光訊號收發裝置1之波長1310nm上傳訊號的時槽(time slot)和使用者側宅內光LAN控制系統分配於使用者側裝置160至166之時槽的關係之概念圖。
第8圖係表示光控制式光路切換裝置100之控制光的波長頻帶(980至1250nm)和光寬頻通訊的波長頻帶的用途區分之圖示。亦即，作為傳往局舍側光訊號收發裝置1的「上傳」光訊號而使用波長1260至1360nm、中心波長1310nm之光，相同地，作為「下傳」光訊號而使用波長1480至1500nm、中心波長1490nm之光。此外，AV資料之傳訊係使用中心波長1550nm之光。
以下，依序詳細說明有關於構成使用者側光路切換型光訊號收發裝置11的零件。
第1圖所示之分波器10若為有效率地將中心波長1310nm之上傳光訊號穿透於光路1001，且分別有效率地選擇中心波長1490nm和1550nm之下傳光訊號的波長，而分別穿透於光路1031和1011，即能使用任意之習知的方式的分波器。具體而言，可適當地使用例如，分別選擇性地反射中心波長1490nm和1550nm之光訊號，並選擇性地穿透中心波長1310nm之光訊號的2個雙色反射鏡的組合、或光循環器和布拉格式光纖光柵(以下，簡稱為FBG)的組合等。
如第1圖以及第4至6圖所示，在第1實施形態所使用的光控制式光路切換裝置100中，訊號光1011(中心波長1310nm之上傳光訊號、以及中心波長1490nm之下傳光訊號)係當無控制光1211至1216的照射時，則自控制光射出側之7芯光纖440之中心芯400(第5圖)射出，第4圖所示之直線前進訊號光4200則射入至訊號光收光側7芯光纖450之中心芯420(第6圖)，且經由光路1110作光路切換而連接於下階光通訊接合器110。
如第1圖以及第4至6圖所示，在第1實施形態所使用的光控制式光路切換裝置100中，訊號光1011(中心波長1310nm之上傳光訊號、以及中心波長1490nm之下傳光訊號)在當照射有控制光1211至1216中之任意一個時，係自控制光射出側之7芯光纖440之中心芯400(第5圖)射出，第4圖所示之光路經變更的訊號光4201、4202等則射入至訊號光收光側7芯光纖450之週邊芯421至426(第6圖)中之任意一個，且經由光路1111至1116的任一者作光路切換而連接於自第1圖的上方算起第2個以下之下階光通訊接合器110的6台內之任意1台。本實施形態中，例如，第1圖的最上段之下階光通訊接合器110係連接於第4圖之訊號光收光側7芯光纖450之中心芯420，另一方面，自第1圖的上方算起第2段以下之下階光通訊接合器110的6台係連接於第4圖之訊號光收光側7芯光纖450之週邊芯421至426。
如第2圖所示，在作為自第1圖的上方算起第2個以下之下階光通訊接合器110的代表例之下階光通訊接合器111中，訊號光1111(中心波長1310nm之上傳光訊號、以及中心波長1490nm之下傳光訊號)係經由光連接器21，且經過光路2001而連接於合波器23。
如第2圖所示，合波器23係將由內建於「波長1310nm之上傳光訊號E/O變換器202」(以下稱為E/O變換器202))之LD而震盪之中心波長1310nm之上傳光訊號2003、以及自局舍側光訊號收發裝置1所送出之中心波長1490nm之下傳訊號2002進行合波，具體而言，可適當地使用例如使2條單模光纖的芯部熔接之構造的光纖耦合器、或使用選擇性地反射中心波長1310nm之光，且使中心波長1490nm之光選擇性地通過的雙色反射鏡。射出合波器23之中心波長1490nm之下傳訊號2002係藉由「中心波長1490nm之下傳光訊號O/E變換器201」(以下稱為O/E變換器201))而變換成電訊號2011，且連接於LD電源以及光收發控制電路301。此外，傳往內建於中心波長1310nm之上傳光訊號E/O變換器202之LD(未圖示)的驅動電力、以及上傳訊號係作為電訊號2012自LD電源以及光收發控制電路301送出，且作為所對應的中心波長1310nm之上傳光訊號2003朝向上階的局舍側光訊號收發裝置1而送出。
如第2圖所示，在下階光通訊接合器的代表例111中， 控制光1201(例如波長980nm之控制光兼下階光通訊接合器間雙方向連接光LAN之訊號光)係經由光連接器22，並通過光路2201而連接於光訊號分離分配器24。
如第2圖所示，光訊號分離分配器24係將自內建於波長980nm之控制光兼內部上傳光訊號E/O變換器204之LD所震盪之中心波長980nm之內部上傳光訊號2202、以及自包含自己本身之下階光通訊接合器而送出之反射型星狀耦合器方式光LAN之中心波長980nm之內部下傳訊號2003予以分離。
具體而言，光訊號分離分配器24係適當地使用為下列的手段中任意一個。
(1)光循環器：
一般而言，作為僅使光通過一個方向的裝置「光隔離器」係使用利用偏光者。此處，當環狀連接3個以上的光隔離器時，則能作成一方的旋轉方向為通過，而反方向則為不通過之狀態，如此之光功能元件稱為「光循環器」。藉由使用光循環器，即能將相同波長的訊號完全分離於正方向和反方向。但，由於使用3個光隔離器，故成本偏高。
(2)光隔離器2個和1對2光纖耦合器之併用：
將1對2光纖耦合器之結合側直接連接於光路2201，且將2條相同分離側設為光隔離器「正方向」和「反方向」，而以使第2圖所示之光的行進方向趨於一致的方式分別和光路2202或2203相連接。
(3)1對2光纖耦合器和電氣處理之併用：
將1對2光纖耦合器之結合側直接連接於光路2201，且分別將2條相同分離側連接於「內部上傳光訊號E/O變換器204」(以下稱為「E/O變換器204」)、以及「內部下傳光訊號O/E變換器203」，並從「內部下傳光訊號O/E變換器203」(以下稱為「O/E變換器203」)所接收之電訊號，以電子處理而將「內部上傳光訊號E/O變換器204」所送出之訊號予以否定並消除。當能順利實施電子處理時，則該手段之成本最低。
在第2圖中，從光訊號分離分配器24射出之中心波長980nm的內部下傳訊號2203係藉由O/E變換器203而變換成電訊號2211，且傳送到LD電源和光收發控制電路301。此外，傳往內建於「中心波長980nm之內部上傳光訊號E/O變換器204」之LD(未圖示)的控制光驅動電力、以及內部上傳訊號係自LD電源和光收發控制電路301作為電訊號2212而送出，且作為中心波長980nm之控制光兼內部上階光訊號2002而送出。又，LD電源和光收發控制電路301之雷射二極體(LD)電源係一種控制光光源，其係產生具有和訊號光的波長不同的波長之控制光。
如第2圖以及第3圖所示，下階光通訊接合器的代表例111內部之LD電源和光收發控制電路301係經由第3圖所示之「TCP/IP、USB、PCI、PC卡片匯流排等介面341至344中之任意一個，並通過傳往電訊號連接器之電氣配線2111至2114、以及第2圖所示之TCP/IP、USB、PCI、PC卡片匯流排等之連接器211至314中之任意一個，且自電訊號連接器而傳導傳往使用者側裝置之電氣電纜或電路2221至2224，而連接於使用者側裝置221(個人電腦、地面波數位TV、AV錄影機、遊戲機等；相當於第1圖之使用者側裝置160之各機器)。
各種介面之中，PCI連接係特化於桌上型個人電腦方面，另一方面，PC卡片匯流排連接則特化於筆記型個人電腦方面，且互相為排他性。此等2個中之任意1個和TCP/IP、以及USB係可混合連接。
第2圖所示之電源接合器220、電源電纜2220、電源連接器210、以及電源配線2110於下階光通訊接合器為PCI連接或PC卡片匯流排連接時，則不需要。另一方面，當UBS連接之電源供應能力不足時、以及進行TCP/IP連接時，則需要經由電源接合器220、電源電纜2220、電源連接器210、以及電源配線2110往LD電源和光收發控制電路301進行電力供應。當然，此等之電力係僅於該使用者側裝置160至166期望進行光通訊時才被消耗，而不進行光通訊時，則可一概設成不產生「待機電力」。
又，第1圖所示之下階光通訊接合器110的大小，於試作階段雖為和「便當盒」同等以上之尺寸，但藉由光零件之光纖元件化和模組化、以及電子電路的LSI化，則最後係可期待由PCI卡片的尺寸而小型化至筆記型個人電腦用PC卡片的尺寸。
如第3圖所示，在LD電源和光收發控制電路301的內部中，通訊控制軟體可如以下所示地控制諸功能。
將和LD電源及光收發控制電路301的I/O電路整理如下。又，LD電源和光收發控制電路301的電源電路302係能因應於需求，而經由電源配線2110和電源連接器210而自外部接受電力的供應。
LD電源和光收發控制電路301的外部、內部光LAN、以及和使用者側裝置連接的I/O電路係如下述。
當第2圖最下方所圖示之使用者側裝置221(個人電腦、地面波數位TV、DVD錄影機、遊戲機等)之使用者期望經由上階之局舍側光訊號收發裝置1而連接於網際網路時，則「請求訊號」係經由電路2221至2224中之任意一條，經由TCP/IP、USB、PCI、PC卡片匯流排等之連接器211至214中之任意一個、以及電氣配線2111至2114中之任意一條，繼而經由第3圖所示之介面341至344中之任意一個，而如第3圖所示地，當到達「來自宅內使用者側裝置的上傳電訊號介面332」時，則送出[1]傳往局舍側光訊號收發裝置1之上傳訊號3324、以及[2]自宅內/使用者側裝置160傳往外部之上傳訊號送出用之「光控制光開關控制光照射之要求訊號3325」。[1]傳往局舍側光訊號收發裝置1之上傳訊號3324、以及[2]自宅內/使用者側裝置160傳往外部之上傳訊號送出用之光控制光開關控制光照射之要求訊號3325則分別暫時儲存於中心波長1310nm上傳光訊號送出緩衝器322、以及「中心波長980nm控制光兼內部上傳光訊號送出緩衝器323」。
第7圖係表示1310nm上傳訊號的時槽和光LAN控制光所分配之時槽的關係。如第7圖所示，來自中心波長1310nm上傳光訊號送出緩衝器322、以及中心波長980nm控制光兼內部上傳光訊號送出緩衝器323之光訊號送出之時序係依照如下所示之控制順序，使避免內部上傳光訊號的衝突用之內部時間分割多工通訊之時槽(第7圖之ch.0至ch.6)、以及避免自複數個使用者傳往局舍側光訊號收發裝置1之上傳訊號的衝突用之外部時間分割多工通訊之時槽(第7圖之No.01、No.02)趨於同步而進行控制。
首先，如將內部時間分割多工通訊之時槽ch.0至6重疊於第7圖之外部時間分割多工通訊之時槽之1的No.01所示，設為「等時間長」時，則設外部時槽No.01的開始時刻為Ts，結束時刻為Te，設內部時間分割多工通訊之7個時槽(第7圖之ch.0至ch.6)的開始時刻分別為t0、t2、t4、t6、t8、t10、t12，結束時刻分別為t1、t3、t5、t7、t9、t11、t13時，此等時槽的開始時刻和結束時刻的大小關係則如以下的不等式[1]所示。
[數學式1]
TS<t0<t1<t2<t3<t4<t5<t6<t7<t8<t9<t10<t11<t12<t13<Te　…[1]
此外，將前述複數個時槽的開始時刻和結束時刻之為了滿足前述不等式[1]而設之「保護頻帶Tg」定義為下述之式[2]的形式，此外，將內部時間分割多工通訊之7個時槽的「時間寬度tw」定義為下述之式[3]的形式。
[數學式2]
Tg=t0-Ts=t2-t1=t4-t3=t6-t5=t8-t7=t10-t9=t12-t11=Te-t13　…[2]
[數學式3]
tw=t1-t0=t3-t2=t5-t4=t7-t6=t9-t8=t11-t10=t13-t12　…[3]
此處，外部時間分割多工通訊之時槽之一個(例如，第7圖之No.01)的時間寬度(Te-Ts)，當連接於局舍側光訊號收發裝置1之使用者數量為32時，係為31.25毫秒。每1個外部時間分割多工通訊之時槽必須設置8個保護頻帶Tg，當將1個保護頻帶Tg設成1.5毫秒時，則可分配於內部時間分割多工通訊之7個時槽的時間合計為19.5亳秒(31.25-1.5×8)，1個內部時間分割多工通訊時槽之時間寬度tw即成為2785.7微秒。中心波長1310nm上傳光訊號、以及中心波長1490nm之下傳光訊號之通訊速度為每秒1Gbit時，則於1個內部時間分割多工通訊時槽，可於宅內/使用者側裝置1台和局舍側光訊號收發裝置1之間收發2.79Mbit的資訊。
又，光控制式光路切換裝置100之光路切換係於上述之保護頻帶Tg(1.5毫秒)的時間內實施。
繼之，如將內部時間分割多工通訊之時槽ch.A、B、C、以及D至G中之任意一個重疊於第7圖之外部時間分割多工通訊之時槽之1個的No.02所示，而作成「不等時間長」時，則設外部時槽No.02的開始時刻為Ts’，結束時刻為Te’，不等時間長/內部時間分割多工通訊之4個時槽(第7圖之ch.A、B、C、以及D至G中之任意一個)的開始時刻分別為t14、t16、t18、t20，結束時刻分別為t15、t17、t19、t21時，此等時槽的開始時刻和結束時刻的大小關係則如以下的不等式[4]所示。
[數學式4]
Ts’<t14<t15<t16<t17<t18<t19<t20<t21<Te’　…[4]
此外，將前述複數個時槽的開始時刻和結束時刻之為了滿足前述不等式[4]而設之「保護頻帶Tg’」定義為下述之式[5]的形式，此外，將不等時間長/內部時間分割多工通訊之4個時槽的「時間寬度twA、twB、twC、twD至twG」定義為下述之式[6至9]的形式。
[數學式5]
Tg’=t14-Ts’=t16-t15=t18-t17=t20-t19=Te’-t21　…[5]
[數學式6]
twA=t15-t14　…[6]
[數學式7]
twB=t17-t16　…[7]
[數學式8]
twC=t19-t18　…[8]
[數學式9]
twD=twE=twF=twG=t21-t20　…[9]
此處，外部時間分割多工通訊之時槽之1個(例如，第7圖之No.02)的時間寬度(Te’-Ts’)，係當連接於局舍側光訊號收發裝置1之使用者數量為32時，則為31.25毫秒。重疊於第7圖之No.02並予以圖示之不等時間長/內部時間分割多工通訊之4個時槽，其每1個外部時間分割多工通訊之時槽必須設置5個保護頻帶Tg’，當將1個保護頻帶Tg’設為1.5毫秒時，則可分配於不等時間長/內部時間分割多工通訊之前述4個時槽的時間合計為23.75亳秒(31.25-1.5×5)，不等時間長/內部時間分割多工通訊時槽之時間寬度twA、twB、twC、twD至twG即分別成為10.18、6.79、3.39、3.39毫秒等。中心波長1310nm之上傳光訊號、以及中心波長1490nm之下傳光訊號之通訊速度為每秒1Gbit時，則於不等時間長/內部時間分割多工通訊時槽可分別於宅內/使用者側裝置1台和局舍側光訊號收發裝置1之間收發10.2、6.8、3.4、3.4Mbit的資訊。
此處，不等時間長/內部時間分割多工通訊的4個時槽往使用者側裝置160之分配係例如將最長的ch.A分配於「IP電話收發裝置」，其次長度的ch.B分配於使用頻度高之「電腦(1)」，繼次之ch.C分配於使用頻度低之「電腦(2)」，至於使用頻度特別低之「電腦(3)」、「地面波數位TV(1天接收數次節目表)、「AV錄影機(1天接收數次節目表)、以及「遊戲機」之4台使用者側裝置，則依次將不等時間長/內部時間分割多工通訊之其中1個的ch.D至G中之任意一個分配於外部時槽No.02、03、04、05中之任意一個來使用。亦即，時槽ch.A、B、C雖以1秒鐘1次的比例進行光通訊，但，時槽ch.D、E、F、G則以4秒鐘1次的比例進行光通訊。
以上說明之「不等時間長/內部時間分割多工通訊之時槽的數量」雖為4之情形，但將此設為3或2，且延長優先時槽之分配時間，另一方面，降低使用頻度低之使用者側裝置進行光通訊之頻度，藉此即能有效利用光線路。如此之時槽之分配時間的調整係設為使用組入於LD電源和光收發控制電路301之「時槽設定應用軟體(utility soft)」來進行。
如第3圖所示，首先，來自上階/局舍側光訊號收發裝置1之中心波長1490nm之下傳光訊號係在O/E變換器201中進行變換，將變換該中心波長1490nm之下傳光訊號的電訊號2011透過「下傳訊號密碼解讀裝置、兼上傳線路時槽同步訊號分離器」311，而分離成「傳送給本身之經密碼解讀的電訊號3111」、以及「表示中心波長1310nm上傳光訊號送出時序之『外部同步訊號』3112」。
此外，藉由「中心波長1490nm之下傳光訊號變換電訊號是否為傳送給本身？」之條件判斷電路3030而將「傳送給本身之經密碼解讀的電訊號3031」、以及「傳送給宅內其他者之電訊號3032」予以分離。傳送給「本身之經密碼解讀的電訊號3031」係經由「傳往宅內使用者側裝置的下傳電訊號介面」331、「TCP/IP介面」341、「USB介面」342、「PCI介面」343、或「PC卡片匯流排介面」344、以及各種連接器211至214而導入至第2圖所示之使用者側裝置221(個人電腦、地面波數位TV、DVD錄影機、遊戲機等)。
「傳送給宅內其他者之電訊號3032」並不被廢棄，而 被傳送至「中心波長980nm之控制光兼內部上傳光訊號送出緩衝器323」，且在送出的時槽中，轉送至宅內之其他者」。
表示由「下傳訊號密碼解讀裝置、兼上傳線路時槽同步訊號分離器311」予以分離之中心波長1310nm上傳光訊號送出時序之『外部同步訊號』3112係傳送至「時槽同步訊號收發器321」。「時槽同步訊號收發器321」係將使內部時間分割多工通訊時槽(ch.0至ch.6或ch.A至ch.G)、以及外部時間分割多工通訊時槽(第7圖之No.01、No.02等)趨於同步之送出命令3211和3210送出至「中心波長1310nm上傳光訊號送出緩衝器322」、以及「中心波長980nm控制光兼內部上傳光訊號送出緩衝器323」。接收到送出命令3211之「中心波長1310nm之上傳光訊號送出緩衝器322」係經由根據「通知開啟波長1310nm的上傳光訊號光路的時間帶(時槽)之外部同步訊號」3110之「波長1310nm之上傳光訊號光路是否已開啟？」之條件判斷電路3010之最後判斷，當光路為開啟時，則傳送電訊號2012至波長1310nm的上傳光訊號E/O變換器(雷射二極體)202。當光路為關閉時，則傳送待機命令3012至波長1310nm的上傳光訊號送出緩衝器322。
另一方面，來自中心波長980nm的內部下傳訊號O/E變換器203的電訊號2211於藉由條件判斷電路3020來判斷「波長980nm之光訊號有否給其他者？」，而有其他者的光訊號時，即送出訊號3021係傳送至內部時槽同步訊號分 離器312，被分離之內部時槽同步訊號3120(第7圖之ch.0至ch.6或ch.A至ch.G)則傳送至時槽同步訊號收發器321。根據條件判斷電路3020而判斷為無給其他者的光訊號時，則送出許可命令3022係傳送至波長980nm的控制光兼內部上傳光訊號送出緩衝器323(其中，送出時序係根據來自時槽同步訊號收發器321的送出命令3210)。自接收到送出命令3210和3022之中心波長980nm的控制光兼內部上傳光訊號送出緩衝器323而傳送屬於電訊號之「控制光控制電流兼內部上傳訊號2212」至中心波長980nm的控制光兼內部上傳光訊號E/O變換器(雷射二極體)204。
當通過內部時槽同步訊號分離器312之中心波長980nm的下傳光訊號變換電訊號3121在經「波長980nm的下傳光訊號變換電訊號是否為傳送給本身？」之條件判斷電路3040判斷為傳送給本身時，傳送給本身下傳訊號3041即傳送至傳往宅內使用者側裝置的下傳電訊號介面331，若非傳送給本身之訊號3042則被廢棄。
具有如上述之高度的光通訊功能(與外部通訊之中心波長1310nm上傳光訊號、同樣之中心波長1490nm之下傳光訊號、以及中心波長980nm的內部雙方向光通訊)之七台下傳光通訊接合器110係如第1圖所示，將傳往光控制式光路切換裝置100之中心波長980nm的控制光兼用為下階光通訊接合器相互間的光LAN之內部通訊光。為了實現如此之系統，則使用分配器120至126而以1/10至1/100(光功率為0.1mW至數mW)的強度將控制光1200至1206的一部份予以分離，並使用合波器130進行合波之後，以設置於經匯集的光路之射出端之反射鏡140進行反射。作為分配器120至126可使用熔接2條單模光纖的芯而構成之1對2型光纖耦合器方式之分配器。此外，作為合波器130可使用熔接7條單模光纖的芯而構成之1對7對應之光纖耦合器。通過分配器120之較強一方的光係導入至光束止檔器135。另一方面，通過分配器121至126之較強一方的光係作為控制光1211至1216而連接於光控制式光路切換裝置100之控制光射出側7芯光纖440之周邊芯401至406(第4圖)。作為反射鏡140係可適宜地使用設置於1對7對應之光纖耦合器型合波器130所匯集之光路的射出端面且由電介質多層膜所組成之全反射膜。作為電介質多層膜係可適宜地使用氧化鈦和氧化矽之相互多層積層膜。
如專利文獻8(日本特開2000-121865號公報)之第5圖所記載，藉由設置於第1圖所示之光纖耦合器型合波器130所匯集之光路的射出端面之反射鏡，而將自連接於合波器130之光收發裝置(相當於第1圖之分配器120至126)中之任意一個所傳送之訊號傳送至包含自己本身之全部的光收發裝置(相當於第1圖之分配器120至126)。亦即，藉由如上之構成，即可建構反射型星狀耦合器方式光LAN。
本發明的獨特點在於並非僅單純地使第1圖所示之光控制式光路切換裝置100之控制光ON-OFF，而是藉由中心波長980nm之控制光兼內部上傳光訊號E/O變換器204等而進行強度調變，藉以能兼用於反射型星狀耦合器方式光LAN之相互資訊傳送。為了避免中心波長980nm之控制光的衝突，在本身送出控制光之前，首先接收並確認他者是否照射有中心波長980nm之控制光，若他者未照射中心波長980nm之控制光時，則在分配於本身的時槽中，將用以將光控制式光路切換裝置100切換成本身的光路之控制光兼作為傳往他者之通訊光(將同步訊號以及中心波長1490nm之下傳光訊號變換成中心波長980nm之訊號光的訊號)而送出。另一方面，當他者有照射中心波長980nm之控制光時，則在接收同步訊號而待機至本身的射出時序的同時，亦從經變換成中心波長980nm之訊號光的訊號選擇並接收來自外部的傳送給本身之下傳訊號。藉由如此之方式，即可將待機電力予以實質地作成零之狀態，而避免中心波長1310nm之上傳訊號和波長980nm之控制光的衝突，而且可避免中心波長1490nm之下傳訊號被特定的使用者所占有。
如上所述，由於本發明並非僅單純地ON-OFF第1圖所示之光控制式光路切換裝置100之控制光，而是藉由中心波長980nm之控制光兼內部上傳光訊號E/O變換器204等而進行強度調變，藉以能兼用於反射型星狀耦合器方式光LAN之相互資訊傳送，故需要將中心波長980nm之控制光兼內部上傳光訊號之光源的輸出，設為大於單純地使控制光ON-OFF之情形。亦即，本發明之控制光1201至1206、1211至1216，由於係進行傳送光訊號用之ON-OFF調變，故用以驅動熱透鏡方式光控制光開關的「控制光功率」，相較於「未進行ON-OFF調變」之情形時，大概減少一半。因此，以將載裝於中心波長980nm之控制光兼內部上傳光訊號E/O變換器204等之雷射二極體之實效輸出設成未進行傳送光訊號用之ON-OFF調變之情形時的2倍程度為佳。
在第4圖中，箭頭4001係表示控制光在光控制式光路切換裝置100之進行方向。控制光4010或4020等以及訊號光4100係會聚於熱透鏡形成元件47的訊號光穿透/控制光吸收層40或其近邊，而且控制光4010或4020等以及訊號光4200之各個會聚點之位置係相對於光軸於垂直方向不同的方式進行照射。控制光4010或4020等之波長係自訊號光穿透/控制光吸收層40吸收之波長頻帶作選擇。訊號光4200的波長係自訊號光穿透/控制光吸收層40未吸收之波長頻帶作選擇。控制光4010或控制光4020等以及訊號光4200係分別會聚於訊號光穿透/控制光吸收層40或其近邊而射入，且因應於1個以上之控制光4010或控制光4020等之有無照射、以及各個的照射強度，並藉由在訊號光穿透/控制光吸收層40內因為吸收控制光的區域及其週邊區域所產生之溫度上升引起之折射率變化而改變訊號光之進行方向。經改變進行方向之訊號光4201或訊號光4202等係因應於光路切換需求而選擇性地射入至收光側之光纖芯420至426。
在第4圖中，熱透鏡形成元件47的訊號光穿透/控制光吸收層40的分光穿透特性係以減少漏失之方式而穿透中心波長1310nm之上傳光訊號以及中心波長1490nm之下傳光訊號，且不致於浪費地吸收中心波長980nm之控制光為佳。亦即，可將於波長980nm附近具有極大吸收之功效，且在波長1300至1600nm的區域中，未顯示光吸收的有機色素溶解於高沸點且低粘度的有機溶劑之溶液(色素溶液)適宜地使用為熱透鏡形成元件47的訊號光穿透/控制光吸收層40。熱透鏡形成元件47的訊號光穿透/控制光吸收層40以外的部份係由例如厚度0.5mm之石英玻璃所構成。熱透鏡形成元件47的訊號光穿透/控制光吸收層40的形狀係以例如厚度0.2至0.5mm、直徑3至8mm之薄圓柱狀，且配置成於垂直方向使訊號光1011射入至圓柱的底面之狀態。
於波長980nm附近具有極大吸收率，且在波長1300至1600nm的區域中未顯示光吸收，且作為易於溶解於芳香族系有機溶劑之色素，係可使用例如山本化成股份有限公司之YKR-3081。溶解該色素之有機溶劑則推薦如下所示之構造異性體4成份(分子量為相同)之混合溶劑。各成份的混合比率係任意而分別為5乃至50%的範圍。
‧第1成份：1-苯基-1-(2,5-二甲苯基)乙烷
‧第2成份：1-苯基-1-(2,4-二甲苯基)乙烷
‧第3成份：1-苯基-1-(3,4-二甲苯基)乙烷
‧第4成份：1-苯基-1-(4-乙基苯基)乙烷
本發明所使用之光纖或光導波路之必要特性係要求以盡可能減少中心波長980nm至1600nm的光的傳送漏失，且能以單模之方式傳送。下階光通訊接合器110之7台雖係分別透過光連接器21和22而連接訊號光的光路1110至1116、以及控制光的光路1200至1206，但，若考量到前述傳送特性時，則以其他規格之光纖來構成訊號光的光路和控制光的光路為佳。此外，為了形成無連接上的漏失之狀態，則推薦將訊號光用之光連接器21和控制光用之光連接器22作成不同的形狀之規格品。此外，由於一般家庭較不容易進行單模光纖的連接器的加工，故以提供預先使長度一致，且將訊號光用光纖和控制光用光纖予以匯集而作成一體化之「光LAN電纜(附光連接器)」作為例如1、2、3、4、5、7、10、15、20、25、30、40、50m之標準長度規格品為佳。
在第1圖、以及第6圖中，來自下階光通訊接合器的控制光完全不會照射到，而連接於訊號光會直接前進射入之「中心芯420」之訊號光的光路1110所連接之第1圖的最上段之下階光通訊接合器110，其功能和規格方面均具特殊性。亦即，在功能方面，第1圖的最上段之下階光通訊接合器110係被要求「以零待機電力對應於IP電話的接收」。換言之，作為使用者側裝置而連接IP電話收發裝置之下階光通訊接合器必須連接至完全不會被照射控制光，而訊號光係直線前進之光路。要在IP電話收發裝置將待機電力作成零之狀態，係只要藉由接收/光訊號而在第1圖的最上段之下階光通訊接合器110上的O/E變換器中，設置以光二極體所產生之電訊號作為觸發器而啟動之電路即可。最初的接收/光訊號係使用於用以啟動電路。有關最初的接收訊號的內容，係為依照送出側之「接收失敗→再傳送」之順序將再傳送之光訊號予以解讀之內容。如此之「光喚醒光LAN功能」係在第1圖的最上段之下階光通訊接合器110以外亦可具有第1圖之自上算起的第2個以下之6台下階光通訊接合器110，藉由如此之處理方式，即能將下階光通訊接合器的規格予以統一。
另一方面，在規格方面，完全未被照射控制光時，直線前進的訊號光所連接之第1圖的最上段之下階光通訊接合器110，和第1圖之自上算起的其他第2個以下之6台下階光通訊接合器110係有以下不相同之點。
[1]來自第1圖的最上段之下階光通訊接合器110的控制光1200以分配器120所分配之光束1210無須連接於光控制式光路切換裝置100，而僅需要連接於反射型星狀耦合器方式光LAN之控制光1220。
[2]如第9圖所示，第2實施形態係採取於來自第9圖的最上段之下階光通訊接合器110的控制光1200的中途不設置分配器120之構成。該情形時，需要將來自第9圖的最上段之下階光通訊接合器110的控制光1200的送出功率設成其他第9圖之從上算起的其他第2個以下之6台下階光通訊接合器110時之1/10至1/100，而具有與由分配器121等所分歧時同等的強度，將1套最大使用7台之下階光通訊接合器中之1台作成特殊規格。特別是，當使用者側裝置160之中未使用IP電話收發裝置之情形時，則下階光通訊接合器110之7台係作成相同規格，且提高互換性之方式為上策。
[3]如第1圖所示，第1實施形態係採取將分配器120所分配之光束1210連接於光束止檔器135之構成，藉此能使第1圖的最上段之下階光通訊接合器110和第1圖之自上算起第2個以下之6台下階光通訊接合器110的規格達成共通化。經由如此處理，當使用者側裝置160之中未使用IP電話收發裝置之情形時，則無須區分下階光通訊接合器110之7台的規格，且能將任意之下階光通訊接合器110連接於光控制式光路切換裝置100之任意的連接埠來使用。
連接於第1實施形態之反射型星狀耦合器方式光LAN的使用者側光路切換型光訊號收發裝置11在最初設置之情形中、以及以未達7台的下階光通訊接合器110之構成而開始使用之後，最多增設下階光通訊接合器110至7台為止之情形中，則設成相互聯絡各個下階光通訊接合器之個體辨識代碼，並進行儲存於載裝於LD電源和光收發控制電路301等之非揮發記憶體(未圖示)之「初始設定順序」。具體而言，例如，僅對第1圖之從上算起第2個之下階光通訊接合器110、以及第1圖的從上算起作為第2個之使用者側裝置160的電腦(1)進行通電，以起動前述「初始設定順序」之軟體，並根據軟體的指示，導通第1圖的最上段之下階光通訊接合器110和第1圖的自上算起第3個以下之5台下階光通訊接合器110、以及第1圖的最上段之使用者側裝置160和第1圖的自上算起第3個以下之5台使用者側裝置160之電源，並相互聯絡個體辨識代碼。
[第2實施形態]
茲參照第9圖說明本發明第2實施形態之光路切換型光訊號收發裝置。
除了以下說明之構成要素之外，第2實施形態，係和第1實施形態相同，故相同的構成要素均賦予相同的符號，並省略其說明。
(a)　未照射控制光時之直線前進訊號光所連接之第9圖的最上段之下階光通訊接合器110係專門設成用以連接於使用者側裝置160中之IP電話收發裝置之規格。亦即，設成搭載有於IP電話接收用之前述「光喚醒光LAN功能」，且未設置分配器120於控制光的光路上，而送出相當於藉由分配器減弱至1/10乃至於1/100之光功率之控制光1240之規格。
(b)　在自第9圖的最上段之下階光通訊接合器110至控制光的光路1240上，並未設置第1圖所示之第1實施形態所使用之分配器120、以及光束止檔器135。
(c)　自第9圖的最上段之下階光通訊接合器110至控制光的光路1240係直接連接於合波器130。
除了上述(a)至(c)的部份，第2實施形態係和第1實施形態為相同。
又，雖已詳細說明本發明，但本發明之範圍並不限於如上所記載者。
此外，2009年4月16日提出申請之日本特願2009-099526號案所揭示之說明書內之發明之詳細說明、申請專利範圍、圖式、以及摘要，均全部併入本案中。
[產業上利用之可能性]
利用本發明之熱透鏡方式光控制光路切換開關之光路切換型光訊號收發裝置、以及光訊號收發方法，係在例如透過光纖而和資料傳送局進行IP電話、網際網路通訊、有線放送等通訊服務的的光訊號收發系統中，將使用者側裝置的待機電力作成極小化之狀態，且僅於各個使用者進行資料光收發時，連接於光路切換型光訊號收發裝置的光路係形成作動狀態，且被利用於實質上能使複數個使用者同時利用之省能源型光資訊傳送系統等。
1．．．上階(局舍側)光訊號收發裝置
2．．．網際網路
3．．．數位影像/音響(AV)伺服器
5．．．分配器
10．．．分波器
11、12．．．使用者側光路切換型光訊號收發裝置
100．．．光控制式光路切換裝置
101．．．數位影像/音響(AV)接收裝置
110．．．下階光通訊接合器
120至126．．．分配器
130．．．合波器
135．．．光束止檔器
140．．．反射鏡
150．．．反射型星狀耦合器方式光LAN
160．．．使用者側裝置
1000．．．上傳和下傳訊號光及其光路
1001至1004．．．所分配之其中1個下傳訊號和上傳訊號光及其光路
1011．．．數位影像/音響資料訊號光和經分波之上傳和下傳訊號光
1031．．．經分波之數位影像/音響資料光訊號
1032、1033．．．數位影像/音響資料的電訊號
1110．．．未照射控制光時之直線前進訊號光及其光路
1111至1116．．．光路切換於各個使用者側裝置之上傳和下傳訊號光及其光路
1200至1206．．．自下階光通訊接合器傳往光控制式光路切換裝置的控制光和內部訊號光(上傳和下傳)及其光路
1210至1216．．．自所分配之下階光通訊接合器傳往光控制式光路切換裝置的控制光及其光路
1220至1226．．．下傳內部訊號光和分配之上傳內部訊號光及其光路
1230．．．下傳內部訊號光和經合波之上傳內部訊號光及其光路
1240．．．未照射控制光時之來自直線前進訊號光所連接之下階光通訊接合器的內部訊號光(上傳和下傳)及其光路
第1圖係表示本發明第1實施形態的光路切換型光訊號收發裝置之方塊構成圖。
第2圖係表示本發明第1實施形態的光路切換型光訊號收發裝置中，和光控制光路切換裝置作選擇性連接且使用複數台中的1台連接於使用者側裝置之下階光通訊接合器之方塊構成圖。
第3圖係表示本發明第1實施形態的光路切換型光訊號收發裝置中，和光控制光路切換裝置作選擇性連接且使用複數台中的1台連接於使用者側裝置之光通訊接合器內部之O/E和E/O變換器以及光訊號收發裝控制電路之方塊構成圖。
第4圖係表示第1實施形態中所使用之圓型光束方式1對7對應光路切換裝置之一例之概略構成圖。
第5圖係第4圖之A-A’線剖面圖，示意性地揭示7芯光纖之光射出側端面之圖示。
第6圖係第4圖之B-B’線剖面圖，示意性地揭示7芯光纖之受光側端面之圖示。
第7圖係表示波長1310nm上傳訊號的時槽和分配光LAN控制光之時槽的關係之概念圖。
第8圖係表示光控制式光路切換裝置之控制光的波長頻帶和光寬頻通訊的波長頻帶的用途區分之圖示。
第9圖係表示本發明第2實施形態的光路切換型光訊號收發裝置之方塊構成圖。
1．．．上階(局舍側)光訊號收發裝置
2．．．網際網路
3．．．數位影像/音響(AV)伺服器
5．．．分配器
10．．．分波器
11．．．使用者側光路切換型光訊號收發裝置
100．．．光控制式光路切換裝置
101．．．數位影像/音響(AV)接收裝置
110．．．下階光通訊接合器
120至126．．．分配器
130．．．合波器
135．．．光束止檔器
140．．．反射鏡
150．．．反射型星狀耦合器方式光LAN
160．．．使用者側裝置
1000．．．上傳和下傳訊號光及其光路
1001至1004．．．所分配之其中1個下傳訊號和上傳訊號光及其光路
1011．．．數位影像/音響資料訊號光和經分波之上傳和下傳訊號光
1031．．．經分波之數位影像/音響資料光訊號
1032、1033．．．數位影像/音響資料的電訊號
1110．．．未照射控制光時之直線前進訊號光及其光路
1111至1116．．．光路切換於各個使用者側裝置之上傳和下傳訊號光及其光路
1200至1206．．．自下階光通訊接合器傳往光控制式光路切換裝置的控制光和內部訊號光(上傳和下傳)及其光路
1211至1216．．．自所分配之下階光通訊接合器傳往光控制式光路切換裝置的控制光及其光路
1220至1226．．．下傳內部訊號光和分配之上傳內部訊號光及其光路

Claims (21)

  1. 一種光路切換型光訊號收發裝置，其特徵在於具備：上階光訊號收發裝置；1對N對應光控制式光路切換裝置，係經由由光纖或光導波路所組成之第1光路而連接至前述上階光訊號收發裝置；N台之下階光通訊接合器，係經由由光纖或光導波路所組成之第2光路而連接於1對N對應光控制式光路切換裝置，且經由前述第2光路而針對1對N對應光控制式光路切換裝置進行訊號光的收發；使用者側裝置，係藉由電路而連接於前述N台之各個下階光通訊接合器；光收發控制電路，係設於N台之各個下階光通訊接合器，且至少具備：上階光訊號傳送機構、下階光訊號接收機構、以及產生和用以驅動前述1對N對應光控制式光路切換裝置的前述訊號光波長具有不同的波長之控制光的控制光光源；第3光路，係用以連接前述1對N對應光控制式光路切換裝置和前述N台之下階光通訊接合器之控制光而由光纖或光導波路所組成；以及下階資料收發裝置間之雙方向通訊手段，係將用以開設1個下階光通訊接合器和前述上階光訊號收發裝置之間的第2光路的控制光，自1個下階光通訊接合器之光收發控制電路所傳送之狀態，傳達至其他的下階光 通訊接合器，且控制成該控制光不會擁塞在一起，其中，前述N為2以上之整數。
  2. 如申請專利範圍第1項之光路切換型光訊號收發裝置，其中下階資料收發裝置間之雙方向通訊手段係由下述構件所構成：光通訊之收發機構，係設置於N台之各個下階光通訊接合器，且使用來自前述控制光光源之前述控制光的波長；複數個分配器，係設置於由傳送用以連接前述1對N對應光控制式光路切換裝置和前述N台之下階光通訊接合器之控制光的光纖或光導波路所組成之各個光路上；合波器，係匯集來自前述各分配器之由光纖或光導波路所組成之N條光路中的第4光路；以及反射鏡，係設置於前述合波器所匯聚之輸出端，且由反射型星狀耦合器方式光LAN所組成。
  3. 如申請專利範圍第1項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，係使用1對7對應之熱透鏡方式光控制式光路切換裝置，其係當前述N為7時，藉由自設置於中心光纖的週邊之6條光纖所射出的控制光而將自接近端面7芯光纖的中心光纖所射出的訊號光之光路切換成7個方向。
  4. 如申請專利範圍第2項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，係使用1對7對應之熱透鏡方式光控制式光 路切換裝置，其係當N為7時，藉由自設置於中心光纖的週邊之6條光纖所射出的控制光而將自接近端面7芯光纖的中心光纖所射出的訊號光之光路切換成7個方向。
  5. 如申請專利範圍第3項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，1對7對應之光控制式光路切換裝置係包含具有訊號光穿透/控制光吸收層的熱透鏡形成元件，而控制光射出側和訊號光收光側的光路為7芯光纖。
  6. 如申請專利範圍第4項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，1對7對應之光控制式光路切換裝置係包含具有訊號光穿透/控制光吸收層的熱透鏡形成元件，而控制光射出側和訊號光收光側的光路為7芯光纖。
  7. 如申請專利範圍第1項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，自1對N對應光控制式光路切換裝置傳往上階光訊號收發裝置之上傳訊號光係包含於波長1260至1360nm的範圍之波長的光，自上階光訊號收發裝置傳往1對N對應光控制式光路切換裝置之下傳訊號光係包含於波長1480至1500nm的範圍之波長的光，控制光係包含於波長980至1250nm的範圍之波長的光。
  8. 如申請專利範圍第2項之光路切換型光訊號收發裝置，其中， 自1對N對應光控制式光路切換裝置傳往上階光訊號收發裝置之上傳訊號光係包含於波長1260至1360nm的範圍之波長的光，自上階光訊號收發裝置傳往1對N對應光控制式光路切換裝置之下傳訊號光係包含於波長1480至1500nm的範圍之波長的光，控制光係包含於波長980至1250nm的範圍之波長的光。
  9. 如申請專利範圍第3項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，自1對7對應光控制式光路切換裝置傳往上階光訊號收發裝置之上傳訊號光係包含於波長1260至1360nm的範圍之波長的光，自上階光訊號收發裝置傳往1對7對應光控制式光路切換裝置之下傳訊號光係包含於波長1480至1500nm的範圍之波長的光，控制光係包含於波長980至1250nm的範圍之波長的光。
  10. 如申請專利範圍第4項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，自1對7對應光控制式光路切換裝置傳往上階光訊號收發裝置之上傳訊號光係包含於波長1260至1360nm的範圍之波長的光，自上階光訊號收發裝置傳往1對7對應光控制式光 路切換裝置之下傳訊號光係包含於波長1480至1500nm的範圍之波長的光，控制光係包含於波長980至1250nm的範圍之波長的光。
  11. 如申請專利範圍第5項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，自1對7對應光控制式光路切換裝置傳往上階光訊號收發裝置之上傳訊號光係包含於波長1260至1360nm的範圍之波長的光，自上階光訊號收發裝置傳往1對7對應光控制式光路切換裝置之下傳訊號光係包含於波長1480至1500nm的範圍之波長的光，控制光係包含於波長980至1250nm的範圍之波長的光。
  12. 如申請專利範圍第6項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，自1對7對應光控制式光路切換裝置傳往上階光訊號收發裝置之上傳訊號光係包含於波長1260至1360nm的範圍之波長的光，自上階光訊號收發裝置傳往1對7對應光控制式光路切換裝置之下傳訊號光係包含於波長1480至1500nm的範圍之波長的光，控制光係包含於波長980至1250nm的範圍之波長的光。
  13. 一種光路切換型光訊號收發裝置，係組合有光控制式光路切換型光訊號收發裝置和使用光控制式光路切換裝置驅動用之控制光的一部份之反射型星狀耦合器方式雙方向光通訊裝置之裝置，係具備：上階光訊號收發裝置；1對7對應光控制式光路切換裝置，其係經由由光纖或光導波路所組成之第1光路而連接於前述上階光訊號收發裝置；7台之下階光通訊接合器，係經由由光纖或光導波路所組成之第2光路而連接於前述1對7對應光控制式光路切換裝置，且經由前述第2光路而針對1對7對應光控制式光路切換裝置進行訊號光的收發；使用者側裝置，係藉由電路而連接於前述7台之各個下階光通訊接合器；光收發控制電路，係設置於7台之各個下階使用者側光通訊接合器，至少具備：上階光訊號傳送機構、下階光訊號接收機構、產生具有和用以驅動前述1對7對應光控制式光路切換裝置的前述訊號光具有不同的波長之控制光的控制光光源、以及使用前述控制光光源的波長之光通訊的收發機構；第3光路，係連接前述1對7對應光控制式光路切換裝置以及前述7台之下階的使用者側光通訊接合器的控制光而由光纖或光導波路所組成；複數個分配器，設置於前述控制光的各個第3光路 之途中；以及反射型星狀耦合器，係由將來自前述分配器之光纖或光導波路所組成之第4光路予以匯聚的合波器和設置於前述合波器的經匯聚之射出端的反射鏡所組成。
  14. 如申請專利範圍第2項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，完全未照射控制光於前述1對N對應光控制式光路切換裝置時，則於來自連接於射出訊號光的第2光路之下階光通訊接合器的控制光之第3光路上並未設置分配器，來自前述下階光通訊接合器的控制光係直接連結於前述反射型星狀耦合器。
  15. 如申請專利範圍第3項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，完全未照射控制光於前述1對7對應光控制式光路切換裝置時，則於來自連接於射出訊號光的第2光路之下階光通訊接合器的控制光之第3光路上並未設置分配器，來自前述下階光通訊接合器的控制光係直接連結於反射型星狀耦合器。
  16. 如申請專利範圍第4項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，完全未照射控制光於前述1對7對應光控制式光路切換裝置時，則於來自連接於射出訊號光的第2光路之 下階光通訊接合器的控制光之第3光路上並未設置分配器，來自前述下階光通訊接合器的控制光係直接連結於前述反射型星狀耦合器。
  17. 如申請專利範圍第5項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，完全未照射控制光於前述1對7對應光控制式光路切換裝置時，則於來自連接於射出訊號光的第2光路之下階光通訊接合器的控制光之第3光路上並未設置分配器，來自前述下階光通訊接合器的控制光係直接連結於反射型星狀耦合器。
  18. 如申請專利範圍第6項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，完全未照射控制光於前述1對7對應光控制式光路切換裝置時，則於來自連接於射出訊號光的第2光路之下階光通訊接合器的控制光之第3光路上並未設置分配器，來自前述下階光通訊接合器的控制光係直接連結於前述反射型星狀耦合器。
  19. 如申請專利範圍第7項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，完全未照射控制光於前述1對N對應光控制式光路切換裝置時，則於來自連接於射出訊號光的第2光路之 下階光通訊接合器的控制光之第3光路上並未設置分配器，來自前述下階光通訊接合器的控制光係直接連結於反射型星狀耦合器。
  20. 如申請專利範圍第13項之光路切換型光訊號收發裝置，其中，完全未照射控制光於前述1對7對應光控制式光路切換裝置時，則於來自連接於射出訊號光的第2光路之下階光通訊接合器的控制光之第3光路上並未設置分配器，來自前述下階光通訊接合器的控制光係直接連結於前述反射型星狀耦合器。
  21. 一種光訊號收發方法，其特徵在於：組合使用和訊號光的波長不同的控制光，藉由光控制方式將和控制光的波長不同的1種以上的波長之訊號光的光路切換於N個不同的方向之方法、以及將光通訊的訊號予以重疊於前述控制光，並於分配前述訊號光的一部份之後進行合波，在合波之後，以反射鏡予以反射回去，藉此而進行控制光的波長之光雙方向通訊之方法之光訊號收發方法，且將前述N設為2以上之整數時，連接於期望經由上階光訊號收發裝置的光通訊之使用者側裝置之下階光通訊接合器係：首先以反射型星狀耦合器方式光LAN來監視其他之使用者的通訊狀況， 進行時間分割多工收發用之同步動作，此外，掌握用以送出傳往上階光訊號收發裝置的上傳訊號之時間分割多工之時槽，因應分配給本身的時間分割多工之時槽而驅動載裝於前述下階光通訊接合器之控制光光源，將和控制光的波長不同的1種以上的波長之訊號光的光路切換於N個不同的方向之光控制式光路切換裝置的光路以連接於本身之方式進行切換，將傳往其他的下階光通訊接合器之同步訊號予以送出，將傳往上階光訊號收發裝置的上傳訊號予以送出，前述上傳訊號係賦予對應之回復/下傳訊號用之辨識代碼，同時，接收來自上階光訊號收發裝置的下傳訊號，解讀下傳訊號的密碼，並判斷傳送給使用者住宅訊號和宅內使用者側裝置之辨識代碼，將傳送給本身之訊號傳送至本身所連接之使用者側裝置，傳送給宅內之其他使用者側裝置之訊號則經由控制光光源而傳訊至以反射型星狀耦合器方式光LAN連接之該使用者側裝置。
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