WO2005086389A1

WO2005086389A1 - 通信システム及び漏洩光ファイバ

Info

Publication number: WO2005086389A1
Application number: PCT/JP2005/003769
Authority: WO
Inventors: Shinichiro Haruyama; Yasuo Sugawara; Masao Nakagawa; Yasuhiro Koike; Takaaki Ishigure; Hiromasa Suzuki; Akihiro Shimura
Original assignee: Nakagawa Laboratories, Inc.
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2005-09-15
Also published as: EP1724952A4; KR20060132993A; TW200536291A; EP1724952A1; US20070274727A1; JP2005284250A

Abstract

［課題］　移動体などとの通信のように細長い通信範囲での高速、高品質の通信を実現した通信システムを提供するとともに、そのような通信システムで用いて好適な漏洩光ファイバを提供する。［解決手段］　光ファイバ２は、中心の屈折率が大きく、周辺に向かうに従って徐々に屈折率が低くなるようにコアが構成されたＧＩ型の光ファイバであり、散乱体を混入しておくことができる。送信器１から光ファイバ２へ変調光が入射すると、変調光は光ファイバ２内を進行するが、一部が光ファイバ２の側面から漏洩する。受信機３は、この漏洩光を受光し、復調して情報を得る。光ファイバ２がＧＩ型であることから、波形のなまりが少なく、高速、高品質の移動体通信が可能である。

Description

通信システム及び漏洩光ファイバ

技術分野

[0001] 本発明は、移動体との通信などのように、細長い領域において通信を行うための通信システムと、その通信システムに用いる光ファイバに関するものである。

背景技術

[0002] 移動体通信などのように細長!/、通信範囲にぉ、て情報を送信する技術として、従来より漏洩同軸ケーブル (LCX: Leaky Coaxial Cable)を用いて電波による通信を行う技術がある。漏洩同軸ケーブルは、同軸ケーブルの外部導体にスロットを周期的に設けて、ケーブルの内部を伝播する VHF帯の電波の一部を外部に輻射させるようにしたものである。輻射電界は、ほぼ円対称になっており、発生した電界を利用してケーブルの周囲で、道路、鉄道などの限られた範囲の通信に利用されている。

[0003] しかし、この技術は、高周波で減衰が大きくなると、う欠点や、通信速度が遅、と、う欠点がある。例えば新幹線で実用化されている技術では、 1チャンネルの通信速度は 64kbpsであり、 40チャンネルを用いて通信を行うので、合計 2. 56Mbps程度の通信速度である。この通信速度は、現在の地上の有線方式と比較するとはるかに遅い。

[0004] 一方、高速、大容量の通信を行うための伝送路として、光ファイバが多く用いられている。光ファイバの種類として大きくわけて二種類あり Step Index型（SI型）光フアイバと Graded Index型（GI型）光ファイバがある。図 11は、 SI型光ファイバの説明図である。 SI型光ファイバは、屈折率がコアとクラッド（図 11ではコアのみを示し、クラッドは省略してある）の境界面ではっきりと二分されており、光はコアの境界面でスネルの法則にしたがって全反射しながらファイバ内を進行する。光の軌跡が中心線沿ヽを通り、境界面に反射しないで進行した場合に、一番早い時間で出口にたどり着く。しかし、境界面で複数回反射しながら進行した場合、軌跡が中心線よりも長いため、出口にたどり着く時間が長くかかることになる。

[0005] このように様々の方向で進行した光が出口で混ざるので、図 11に示したように、せつ力べ入り口では短くてシャープだった光パルスも出口にたどり着くとその信号の立ち上がり速度、立下り速度が遅くなつてしまい、結果として高速なデータ通信を行うことが出来ない。

[0006] 図 12は、 GI型光ファイバの説明図である。 GI型光ファイバでは、図 12に示すように、中心の屈折率が大きぐ周辺に向かうに従って徐々に屈折率が低くなるように構成されている。このような構成によって、光の軌跡は屈折率の変化に応じて緩やかに蛇行する。しかも様々な方向をもった軌跡の光が同じタイミングで末端まで運ばれるとヽう特性を有している。つまり、光の軌跡が中心を通って進行した場合と、大きく蛇行して進行した場合とで、軌跡の長さは異なるが、伝播時間を同じにすることが出来る。従って、一端力も入射した短くてシャープな光ノルスは出口にたどり着いても、その波形はほとんどひずむことなく保存される。その結果、高速なデータ通信を行うことができ、また伝送距離を伸ばすこともできる。

[0007] このような光ファイバを用いた通信は、光を用いてデータを通信線の端力も端まで、光を漏洩させないで送信することを目的とするものである。光が漏洩すると、それは伝送損失となるため、いかに光を漏洩させないで端力も端まで光を届けるかが、光フアイバの中心的な技術であった。

[0008] 旧来の光ファイバ技術では、通信用としては端力端まで光を届けることが第一義であり、なるべく光が漏洩しないようにしている。逆に、光が漏洩してしまう光ファイバは通信用としては利用されることはなぐそのような漏洩光を照明やディスプレイなどに応用することが考えられて、るのみである。

[0009] 図 13は、照明用の光ファイバの一例の説明図である。図中、 41は SI型光ファイノく、 42は散乱体である。照明用の光ファイバとしては、例えば図 13に示すように、 SI型光ファイバ 41に散乱体 42を混入し、 SI型光ファイバ 41内で光を散乱させ、周囲から光を漏洩させている。これによつて漏洩する光量を増やすことができる。また、別の方法として、コアの側面に白色のペイントやフィルムを密着させ、コアの境界面で光を散乱させて外部に漏洩させる方法などもある。

[0010] これらの光を漏洩させる光ファイバにおいては、上述のように照明やディスプレイなどへの応用は考えられて、るものの、通信に使用することは考えられてヽなかった。また、上述のような光を漏洩する光ファイバを通信に利用しても、高速な通信を行うことができない。図 14は、照明用の光ファイバを通信に利用した場合の問題点の説明図である。上述のように照明用などの光を漏洩する従来の光ファイバでは、 SI型の光ファイバを用い、あるいはさらに散乱体を混入して構成されている。光ファイバに入射した光はファイバのコア内をさまざまな方向に直進して境界面で反射しながら進行し、散乱体で反射、屈折などがおこると進行方向を変える。変えられた進行方向がスネルの法則による全反射の角度よりも深い場合は全反射せずに境界面から外に光が漏洩する。光が散乱されずにファイバ内を長距離間境界面で反射を繰り返しながら進行した場合、従来の SI型光ファイバと同様に短、光パルスは波形がなまってしまい、より遅い立ち上がり時間と立ち下がり時間をもつパルスになる。この波形は、漏洩してファイバの外に出てきた光でも同様であり、立ち上がり、立ち下がりの遅い漏洩光パルスになる。以上のような理由から、 SI型漏洩光ファイバを高速通信用の漏洩光フアイバとして使うことは難しい。

[0011] 従来の GI型や SI型とは異なる構造では、散乱体を用いないで光を漏洩させる光フアイバも考案されており、例えば特許文献 1などに記載されている。図 15は、従来の漏洩光ファイバの一例の説明図である。図中、 51はセンターコア、 52はセカンドコアである。図 15に示した漏洩光ファイバでは、光ファイバのコアの外周にそのコアより屈折率の小さなクラッド（図示せず)を有する光ファイバであることは従来と変わりないが、そのコアを内側のセンターコア 51と外側のセカンドコア 52とで形成し、セカンドコア 52をその径方向の屈折率分布が外周面へ向けて放物線状に大きくなるように形成したものである。また、ファイバに沿って長手方向に長く漏洩させるために、コアの屈折率を長手方向に 0. 06%Zkm以上の変動率で増加させたり、コアの径を長手方向に 3%Zkm以上の変動率で減少させたりしている。し力しながら、このようなファイバを作成するには、センターコア 51の外にセカンドコア 52を作成しなければならず、また長手方向に屈折率を増減させたり径を変動させる必要があり、製造上、きわめて困難なものであった。

[0012] 以上のように、通信線の側面力通信情報を漏らす技術は電波用や光用に既に存在するが、性能や製造技術上様々な問題があり、高速な通信速度で通信でき、しかも容易に製造できる技術というのは今まで発明されていな力つた。

[0013] 特許文献 1 :特開 2001— 133652号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、移動体などとの通信のように細長い通信範囲での高速、高品質の通信を実現した通信システムを提供するとともに、そのような通信システムで用いて好適な漏洩光ファイバを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

[0015] 本発明は、通信システムにおいて、情報により変調された光を送通する光ファイバと、該光ファイバの側面から漏洩する光を受光して情報を取得する受信手段を有し、前記光ファイバは、中心の屈折率が大きぐ周辺に向力うに従って徐々に屈折率が低くなるようにコアが構成された GI型の光ファイバであることを特徴とするものである。 GI型の光ファイバには、散乱体を混入して漏洩する光の強度を増すことができる。また、光ファイバの中心部と周辺部の屈折率との関係により漏洩光強度及び伝送距離を調整することができる。

[0016] なお、通信を行う際には、受信手段を移動体に設け、光ファイバは移動しない構成としたり、あるいは逆に光ファイバを移動体に設け、受信手段は移動しない構成として、光ファイバから漏洩する光を受信手段で受光することにより情報の送受信を行うことができる。

[0017] また本発明は、例えば本発明の通信システムに用いられる漏洩光ファイバにおいて、中心の屈折率が大きぐ周辺に向力うに従って徐々に屈折率が低くなるようにコアが構成された GI型の光ファイバであって、内部に散乱体が混入されていることを特徴とするちのである。

発明の効果

[0018] 本発明によれば、移動体などとの通信のように細長い通信範囲での通信の際に、光を用いて行うので、従来の電波を用いた同様の通信に比べて、高速、高品質の通信を行うことができる。このとき、 GI型の光ファイバを用いるので、漏洩する光の波形が安定しており、より高速、高品質の通信を実現することができる。また、従来のような特殊な漏洩光ファイバを用いることはなぐ低コストで通信システムを構築することができるという効果がある。

[0019] さらに、 GI型光ファイバに散乱体を混入することによって、光ファイバから漏洩する光量を増加することができ、より確実な通信を実現することができるという効果がある。発明を実施するための最良の形態

[0020] 図 1は、本発明の通信システムの実施の一形態を示す概念図である。図中、 1は送信器、 2は光ファイノ、 3は受信器である。送信器 1は、送信する情報により変調された光を光ファイバ 2に放出する。例えばレーザ'ダイオード（LD :Laser Diode)などを用い、レーザ光を光ファイバ 2内に入射させるように構成することができる。もちろん光源はレーザ ·ダイオードに限られるものではなぐ LEDなど、高速に光量あるいは点滅を制御可能な光源であれば送信器 1の光源として用いることができる。

[0021] 光ファイバ 2は、中心の屈折率が大きぐ周辺に向力うに従って徐々に屈折率が低くなるようにコアが構成された GI型の光ファイバである。特に本発明の通信システムでは、 GI型の光ファイバに散乱体を混入して、漏洩する光の強度を増した本発明の漏洩光ファイバを光ファイバ 2として用いることができる。このような光ファイバ 2の製造には、すでに確立されている GI型光ファイバの製造方法をそのまま利用することができ、容易に製造することができる。

[0022] 光ファイバ 2の一端面に送信器 1から入射された光は、光ファイバ 2内を蛇行して進む力一部は光ファイバ 2の側面力も漏洩する。これによつて、光ファイバ 2が設けられている細長い領域に、情報により変調された光が放出されることになる。

[0023] 受信器 3は、光ファイバ 2の側面力漏洩してくる変調光を受光し、復調して情報を受信する。光ファイバ 2に沿った細長い領域では、同じ情報により変調された光が光ファイバ 2から漏洩している。そのため、例えば受信器 3と光ファイバ 2とが相対的に移動している場合でも、光ファイバ 2からの漏洩光を受信器 3で受光することによって通信を続けることができる。

[0024] なお、光ファイバ 2の送信器 1とは反対側の端面に受光器と発光器を有する中継器を設け、中継器の発光器カゝら放射される光を別の光ファイバに送ることによって、非常に長距離の通信が可能である。

[0025] 図 2は、本発明の通信システムで用いる光ファイバにおける光の漏洩原理の説明図である。 11は散乱体である。図 2 (A)には、 GI型の光ファイバに散乱体 11を混入した本発明の漏洩光ファイバを用いた場合を示し、図 2 (B)には、従来の GI型光ファイバを用いた場合を示している。

[0026] 本発明の通信システムでは光ファイバ 2として GI型の光ファイバを用いて!/、るので、その特性上、送信器 1から光ファイバ 2に入射した光は、光ファイバ 2内を蛇行して進む。光ファイバ 2として本発明の漏洩光ファイバを用いる場合には、図 2 (A)中、黒丸で示している散乱体 11に衝突すると反射、屈折が起こり、光の進路が変更される。進路が変更された光が、光ファイバ 2の境界面に臨界角以下の入射角で到達すると、外部へ漏洩することになる。この漏洩した光を受信器 3で受光すればょ、。

[0027] 光が光ファイバ 2内で散乱体による反射屈折を受けるまでは、従来の GI型光フアイノと同様に、同じタイミングで光ファイバ 2内を蛇行して進行する。そのため、もし散乱体 11に衝突して反射、屈折が起こり、その結果その進路が変更されて光ファイバ 2の外に漏洩した場合でも、その漏洩した光も同じタイミングで光ファイバ 2の外へ漏洩してくることになる。つまり、一端力も入射した短くてシャープな光パルスは、途中でファィバ外に漏洩しても、その波形はほとんどひずむことなく保存される。したがって、高速、高品質なデータ通信を行うことができる。また、光が光ファイバ 2内の散乱体 11で複数回の反射、屈折を受けても、光ファイバ 2外に漏洩せずに光ファイバ 2内に残る可能性はきわめて少ないので、複数回の反射、屈折による遅延広がり (delay sprea d)は大きくはならない。

[0028] このような特徴は従来の漏洩光ファイバでは得られな、特性である。また、 GI型光ファイバは、ファイバ内を光を送通させることのみを目的として開発されてきており、 G I型光ファイノから漏洩光を利用しょうとする試みは今まで行われたことはない。 GI型光ファイバを利用することによって、ギガビット級高速通信が可能になる。

[0029] 図 2 (A)に示した本発明の漏洩光ファイバにおいて、散乱体 11の濃度を変えることで様々な特性の漏洩光ファイバを作成することができる。具体的には、散乱体 11の濃度を濃くすると、より多くの光が漏洩することになり、漏洩光のパワーは強くなる。しかし、多くの光が漏洩する分だけ伝送距離は短くなる。また、散乱体 11の濃度を薄くすると、漏洩光のパワーは弱くなるが、伝送距離を延ばすことができる。その極端な例として、図 2 (B)に示すように散乱体 11をあえて混入しない場合にも、光ファイバ 2 内の不純物が散乱体の代わりとなり、あるいは製造時のムラなどによって、少量の光が光ファイバ 2から漏洩する。このことは実験的に確認されており、その微小な漏洩光を用いても通信を行うことができる。

[0030] 本発明の漏洩光ファイバの具体例について説明する。本発明の漏洩光ファイバとしては、例えばコアとして PMMA (Poly Methyl Methacrylate)というメタクリル榭脂を使用し、散乱体として直径 7. 3 111のトスパール(1；03 6&1：1)とぃぅ球状をしたシリコーン榭脂微粒子を使用することができる。これらの材料を用い、界面ゲル重合法によって、散乱体が混入した GI型の屈折率分布を持つ直径 lmmの光ファイバを作成することができた。トスパールは、撥水性、潤滑性、耐熱性が優れており、粒子径が良く揃い、粒径分布がシャープなので、光の散乱体として適している。このような本発明の漏洩光ファイバに可視光の 670nmの波長の可視光レーザーの赤い光を注入したところ、ファイバの表面から効率よく光が漏洩した。

[0031] 図 3は、本発明の漏洩光ファイバの一例における端面からの距離と漏洩光強度分布の具体例を示すグラフである。図 3では、本発明の漏洩光ファイバに lOOmWのレ一ザ一を注入し、そのときの入射端力の距離を横軸に取り、漏洩光の強度 (電力）を縦軸に取って、両者の関係を示している。また図 3では、トスパールと PMMAとを異なる重量混合比 (wt%)で混合して作成した複数の漏洩光ファイバにつ、て、その漏洩光強度を測定した。その結果、散乱体であるトスパールが最も多く混合された重量混合比か 0. lwt%の例では、入射端から 5メートル程度で 50dBmまで漏洩光強度が落ちた。しかし、重量混合比が 0. 0001wt%の例では 20メートル近くまで漏洩光がある程度出ていることがわかる。現在の APD (Avalanche Photo Diode)の感度カ 50dBm程度あるので、これを受信器 3に使用すれば 15メートル近くまで通信可能であることがわかる。逆に入射端に近い領域では、散乱体であるトスパールの混入量が多い方が漏洩光強度が大きいこともわかる。このように、散乱体の濃度を変えることによって、漏洩光の強度を制御できることがわかる。

[0032] 図 4は、散乱体を混入していない GI型の光ファイバの一例における端面力もの距離と漏洩光強度分布の具体例を示すグラフである。図 3に示した散乱体が混入されている本発明の光ファイバの場合と比較して、入射端に近い領域では漏洩光強度が小さいものの、より長距離まで光が漏洩しており、 15メートルの距離では、 0. OOOlw t%と比較して 15dBほど漏洩光強度が強ぐ 20メートル以上でも— 35dBm程度の漏洩光強度があるので通信が可能であることがわかる。

[0033] 図 5は、本発明の漏洩光ファイバにおける漏洩光の放射分布の一具体例の説明図である。図 5 (A)における角度 φ 1は、図 5 (B)に示しているように、光ファイバに垂直な方向力も光ファイバ中の光の進行方向への角度を示している。図 5に示したように角度 Φ 1が約 70° 、つまりファイバの進行方向から角度 20° の方向に最も強く光が漏洩していることがわかる。

[0034] 図 6は、本発明の漏洩光ファイバにおいて漏洩光ファイバ中を伝送される波形の一例の説明図である。漏洩光ファイバの入射端カゝら入射される光パルス波形が、入射端からの距離とともにどのように変化するかを図 6に示している。ここではパルス幅が 0 . 15nsecの光パルスを入射している。伝送距離とともにパルス幅は広がる力光が 2 5メートル程度進行しても 0. 5nsec程度にしか広がっておらず、ほとんど波形はなまつていないことがわ力る。

[0035] 図 7は、本発明の漏洩光ファイバにおける端面力の距離と帯域幅の具体例を示すグラフである。図 7では、図 6に示したような光パルス波形の測定結果をフーリエ変換し、 3dB帯域幅を求めた結果を示している。この結果によれば、 20メートルを超えても 1GHz程度の帯域を確保することができる。従って、本発明の漏洩光ファイバを用いると 20メートル程度の距離では 1GHz以上の通信が可能であることがわかる。

[0036] このように、本発明の漏洩光ファイバを用いることによって、パルス波形の広がりがほとんど起きずに、高速な通信を行うことが可能である。なお、上述の各測定結果は、試作したサンプルによるものであり、今後性能を改良する余地は十分に残されている。もちろん、光ファイバのコアの材質や、散乱体の材質及び径などは上述の具体例に限られるものでな、ことは言うまでもな、。 [0037] 図 4にも示したように、散乱体を混入して!/ヽなヽ GI型の光ファイバを用いても、その漏洩光を用いて通信を行うことができる。このとき、光ファイバの中心部と周辺部の屈折率の関係により、漏洩光の強度と、伝送距離を調整することができる。光ファイバは一般に、その中心部と周辺部の屈折率の違いにより、光を内部で屈折させて伝送する。しかし、両者の屈折率で決まる最大角度 (入射臨界角度 Θ max)以上の入射角度となると、光ファイバ内から外部への漏洩光として出射されることになる。

[0038] 図 8は、光ファイバへの入射角度とファイバ内での反射の関係の説明図である。本発明では GI型の光ファイバを用いているが、説明を簡単にするため、図 8では SI型の光ファイバにより説明している。また、光ファイバの中心部であるコアの屈折率を n2 とし、周辺部であるクラッドの屈折率を nlとしている。一般に nl <n2である。

[0039] 図 8 (A)に示すように、光ファイバへの入射角 Θが入射臨界角度 Θ maxより小さければ、コアとクラッドの屈折率の違いにより、コアとクラッドの境界において反射が起こり、入射光は光ファイバ内へと進む。光ファイバへの入射角が入射臨界角度 Θ max の場合には、図 8 (B)に示すように、コアとクラッドの境界において、その境界の方向に屈折して進むことになる。そして、光ファイバへの入射角 Θが入射臨界角度 Θ max よりも大きくなると、図 8 (C)に示すようにコアとクラッドの境界において屈折するものの、そのままクラッドを抜けて外部へ漏洩することになる。

[0040] 上述の入射臨界角度 Θ maxは、コアの屈折率 n2とクラッドの屈折率 nlで決まり、

Θ max=nl -^ (2- Δ )

で求めることができる。

[0041] この入射臨界角度 Θ maxの正弦、つまり sin( Θ max)を開口数（Numerical Ape rture、以下、 NAと略す）という。この開口数 NAが大きいほど、光ファイバの一端から他端へ到達する光の損失が小さいことが知られている。逆に考えれば、開口数 NA 力、さいと、漏洩する光が増加すると考えることができ、漏洩光を用いた通信においては、信号強度を強めることができることになる。この場合、光の漏洩が到達距離を縮めることになる。

[0042] このような関係は SI型の光ファイバに限られるものではなぐ GI型の光ファイバにおいても同様の関係がある。 GI型の光ファイバの場合は中心力も周辺に向けて徐々に屈折率が変化するが、その中心部の屈折率と周辺部の屈折率との関係において、上述のようなことが同様に言える。

[0043] 図 9は、開口数 NAの違いによる距離と漏洩光強度の関係の一例を示すグラフである。図 9に示した例では、開口数 NAが 0. 20と 0. 18の 2種類の GI型光ファイバを用いた場合について、 0— 20mの漏洩光強度の測定結果を示している。その結果、 N A=0. 18の場合は、 NA=0. 20の場合に比べて、 15mまでは、より多くの光が漏洩しており、逆に 15m以上では、漏洩光は少なくなつている。例えば強い漏洩光を必要とする場合には、開口数 NAが小さい光ファイバを用いるとよぐより長距離での通信を行う場合には、開口数 NAが大きい光ファイバを用いるとよいことが分かる。

[0044] このように、光ファイバの開口数 NA (または入射臨界角度 Θ max)を調整する、すなわち光ファイバの中心部の屈折率 n2と周辺部の屈折率 nlを調整することによって、より強い漏洩光を得たり、逆により長距離の通信を行うといった調整が可能になる。

[0045] なお、散乱体を混入する場合には、その散乱体の影響の方が大きくなるが、もちろん、散乱体を混入した場合であっても、上述のように光ファイバの中心部の屈折率 n2 と周辺部の屈折率 nlを調整することにより開口数 NA (または入射臨界角度 Θ max) を調整し、漏洩光強度及び伝送距離を調整しても良い。

[0046] 図 10は、本発明の漏洩光ファイバを用いた本発明の通信システムの応用例の説明図である。図中、 21は固定ネットワーク、 22は固定中継器、 23は固定送信器、 24は固定光フアイノ^ 25は固定受信器、 31は移動体受信器、 32は移動体中継器、 33は移動体ネットワーク、 34は移動体送信器、 35は移動体光ファイバである。上述のような本発明の漏洩光ファイバを用いることによって、例えば移動体と地上との通信を行う通信システムを構築することができる。その一例として、図 10には列車通信への応用例を示している。なお、図 10に示した例は、図 1に示すような一方向の通信システムを地上などの固定側と、列車などの移動体側にそれぞれ設け、双方向の通信を可能にしている。

[0047] 地上側には、固定ネットワーク 21に接続された固定中継器 22、及び、固定送信器 23と固定光ファイバ 24、固定受信器 25などが設けられる。固定中継器 22は固定ネットワーク 21から列車に送信すべき情報を取得し、その情報を固定送信器 23に渡す。固定送信器 23は、固定中継器 22から受け取った情報に従って変調された変調光を固定光ファイバ 24に入射させる。固定光ファイバ 24は本発明の漏洩光ファイバであり、例えば線路脇や架線脇など、走行する列車の周辺に敷設される。固定送信器 23から固定光ファイバ 24に入射した変調光は、そのまま固定光ファイバ 24内を進む力その間に漏洩光が固定光ファイバ 24の側面力も漏洩する。

[0048] 一方、移動体である列車には、車内の移動体ネットワーク 33に接続された移動体中継器 32と、移動体受信器 31、及び、移動体送信器 34と移動体光ファイバ 35などが設けられている。上述のように固定光ファイバ 24からの漏洩光は、移動体受信器 3 1によって受光することができる。これを移動体受信器 31で復調することによって、情報を得ることができる。得られた情報は移動体中継器 32に送られ、移動体ネットヮーク 33へと送出される。

[0049] このようにして、地上力も列車への情報の送信を行うことができる。列車は高速に移動して、るが、 1本の固定光ファイバ 24が設けられて!/、る区間にお!/、ては同じ情報が送信されて!ヽるので、列車が移動しても安定して固定光ファイバ 24からの漏洩光を受光し、情報を受信することができる。

[0050] なお、図 10に示すように固定光ファイノ 24を連続して配置しておくことによって、列車は走行するにつれて隣接して設けられてヽる固定光ファイバ 24から漏洩光を受光し、情報を受信することができる。 1本の固定光ファイバ 24から大きな漏洩光強度を得られるのは、現在のところは上述のように数十メートル程度であるため、図 10に示すようにある程度の長さの固定光ファイバ 24を並べて配置することによって、長距離の線路であっても途切れることなく通信を行うことができる。

[0051] 列車内で地上へ送信すべき情報は、移動体ネットワーク 33から移動体中継器 32を通じて移動体送信器 34へ送られる。移動体送信器 34は、移動体中継器 32から受け取った情報に従って変調された変調光を移動体光ファイバ 35に入射させる。移動体光ファイバ 35も本発明の漏洩光ファイバであり、列車の進行経路方向に設けられる。移動体送信器 34から移動体光ファイバ 35に入射した変調光は、そのまま移動体光ファイバ 35内を進む力その間に漏洩光が移動体光ファイバ 35の側面力漏洩する [0052] この列車に設けられた移動体光ファイバ 35からの漏洩光は、線路脇や架線脇などに設けられた固定受信器 25によって受光され、復調されて情報が受信される。受信された情報は、固定中継器 22を介し、固定ネットワーク 21を通じて送信される。

[0053] このようにして、列車から地上への情報の送信を行うことができる。列車は高速で移動しており、移動体光ファイバ 35も移動するが、地上の受信器 25上を移動体光ファィバ 35の端力も端まで通過するのにある程度の時間を要する。この時間の間においては安定した通信が可能である。地上側に移動体光ファイバ 35の長さ以内の間隔で受信器 25を設けておき、移動体光ファイバ 35からの漏洩光を受光する受信器 25を順次切り替えてゆくか、あるいはそれぞれの受信器 25が受信できた情報を後でつなぎ合わせることによって、列車からの情報を連続して受信することができる。

[0054] 上述のようにして、地上から列車への通信と、列車から地上への通信とにより、双方向の通信を実現することができる。この場合、地上力も列車への通信と、列車から地上への通信は、ほぼ同じギガビット以上の通信速度での高速通信を行うことができる。従来の新幹線における移動体通信の通信速度が全チャンネルの合計でも 2. 56M bps程度であつたのを考えれば、本発明の通信システムが格段に高速な通信が可能であることがわかる。これによつて、乗客に対して様々なサービスを提供することができるし、また、列車制御などにおいても大量のデータ通信を利用した制御が可能になる。このような高速通信を行うためのインフラの整備は、本発明の漏洩光ファイバあるいは従来力も用いられて、る GI型の光ファイバを敷設することになるが、本発明の漏洩光ファイバも GI型の光ファイバも、上述のように安価な材料で製造でき、し力も容易に製造可能であることから、インフラ整備に要するコストも抑えることができる。

[0055] もちろん、移動体は列車に限られたものではなぐ例えば自動車などにおいても、固定側として道路脇に光ファイバを敷設すれば同様に自動車と道路の間における高速通信を実現することができる。

図面の簡単な説明

[0056] [図 1]本発明の通信システムの実施の一形態を示す概念図である。

[図 2]本発明の通信システムで用いる光ファイバにおける光の漏洩原理の説明図である。

[図 3]本発明の漏洩光ファイバの一例における端面力の距離と漏洩光強度分布の具体例を示すグラフである。

[図 4]散乱体を混入していない GI型の光ファイバの一例における端面力もの距離と漏洩光強度分布の具体例を示すグラフである。

[図 5]本発明の漏洩光ファイバにおける漏洩光の放射分布の一具体例の説明図である。

[図 6]本発明の漏洩光ファイバにおいて漏洩光ファイバ中を伝送される波形の一例の説明図である。

[図 7]本発明の漏洩光ファイバにおける端面からの距離と帯域幅の具体例を示すダラフである。

[図 8]光ファイバへの入射角度とファイバ内での反射の関係の説明図である。

[図 9]開口数 NAの違いによる距離と漏洩光強度の関係の一例を示すグラフである。

[図 10]本発明の漏洩光ファイバを用いた本発明の通信システムの応用例の説明図である。

[図 11]SI型光ファイバの説明図である。

[図 12]GI型光ファイバの説明図である。

[図 13]照明用の光ファイバの一例の説明図である。

[図 14]照明用の光ファイバを通信に利用した場合の問題点の説明図である。

[図 15]従来の漏洩光ファイバの一例の説明図である。

符号の説明

1…送信器、 2…光ファイノく、 3…受信器、 11…散乱体、 21· ··固定ネットワーク、 22 …固定中継器、 23…固定送信器、 24…固定光ファイノく、 25…固定受信器、 31· ·· 移動体受信器、 32· ··移動体中継器、 33· ··移動体ネットワーク、 34· ··移動体送信器、 35· ··移動体光ファイノく、 41 - --SI型光ファイノく、 42· ··散舌 L体、 51· ··センターコア、 5 2· ··セカンドコア。

Claims

請求の範囲

[1] 情報により変調された光を送通する光ファイバと、該光ファイバの側面力漏洩する光を受光して情報を取得する受信手段を有し、前記光ファイバは、中心の屈折率が大きぐ周辺に向力うに従って徐々に屈折率が低くなるようにコアが構成された GI型の光ファイバであることを特徴とする通信システム。

[2] 前記光ファイバは、散乱体が混入されていることを特徴とする請求項 1に記載の通信システム。

[3] 前記光ファイバの中心部と周辺部の屈折率との関係により漏洩光強度及び伝送距離を調整することを特徴とする請求項 1に記載の通信システム。

[4] 前記受信手段が移動体に設けられ、前記光ファイバは移動しな、ことを特徴とする請求項 1な!、し請求項 3の、ずれ力 1項に記載の通信システム。

[5] 前記光ファイバが移動体に設けられ、前記受信手段は移動しな、ことを特徴とする請求項 1な!、し請求項 3の、ずれ力 1項に記載の通信システム。

[6] 中心の屈折率が大きぐ周辺に向力うに従って徐々に屈折率が低くなるようにコアが構成された GI型の光ファイバであって、内部に散乱体が混入されていることを特徴とする漏洩光ファイバ。