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技術 光送受信装置および光通信システム

出願人 ソニー株式会社
発明者 小日向真理子
出願日 2004年9月14日 (15年9ヶ月経過) 出願番号 2004-266934
公開日 2006年3月30日 (14年3ヶ月経過) 公開番号 2006-084546
状態 未査定
技術分野 ライトガイドの光学的結合 ライトガイドの光学的結合
主要キーワード 敷設環境 フッ素系プラスチック 送受装置 発生原理 心のずれ 受光範囲 一芯双方向通信 信号雑音比
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年3月30日)のものです。
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図面 (12)

課題

解決手段

光ファイバ6と接続され、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光装置1aにおいて、光ファイバ6の入出射端面6aの位置を、発光素子2から出射した送信光焦点の位置に対して光軸方向にずらして配置して、発光素子2から出射して光ファイバ6の入出射端面6aで反射した戻り光の焦点の位置を、光ファイバ6の入出射端面6aから出射される受信光の焦点の位置と異ならせ、戻り光が集光する位置から外れ、かつ、受信光の受光範囲内に受光素子3を配置する。

概要

背景

図8は一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光通信システム概略構成例を示す説明図である。この光通信システム100は、発光素子101と受光素子102を備えた光送受信装置103の間を一芯の光ファイバ104で接続したものである。

そして、一方の光送受信装置103Aから他方の光送受信装置103Bへデータを送信する場合は、光送受信装置103Aの発光素子101から送信光出射する。光送受信装置103Aの発光素子101から出射した送信光は光ファイバ104を伝送され、光送受信装置103Bの受光素子102で受光される。

他方の光送受信装置103Bから一方の光送受信装置103Aへデータを送信する場合は、光送受信装置103Bの発光素子101から送信光を出射する。光送受信装置103Bの発光素子101から出射した送信光は、光送受信装置103Aからデータを送信した際に用いた光ファイバ104を伝送され、光送受信装置103Aの受光素子102で受光される。

以上のように、一芯の光ファイバ104を用いて、一方の光送受信装置103Aと他方の光送受信装置103Bで同時に送受信を行う技術を、一芯双方向全二重光ファイバ通信等と呼んでいる。

さて、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行うため、発光素子101から出射した送信光を光ファイバ104へ導き、かつ、この光ファイバ104から出射した受信光を受光素子102へ導く機能を備えた光送受信装置103が必要である。このような機能を有する光送受信装置としては、ビームスプリッタを用いる構成のものがある(例えば、特許文献1参照)。

図9はビームスプリッタを備えた従来の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。光送受信装置103は、発光素子101からの送信光を透過率約50%、反射率約50%のビームスプリッタ107で立ち上げレンズ108で光ファイバ104の端面に集光させる。

そして、光ファイバ104からの受信光は、送信時に用いたレンズ108で集光させ、ビームスプリッタ107を透過させて、受光素子102へ結合させるものである。この図9では、送信光を実線で示し、受信光を破線で示している。

ビームスプリッタ107を用いた光送受信装置103では、送信光と受信光の光軸が同一であるので、光ファイバ104の端面近傍にレンズ108を配置して、送信光と受信光をともに集光できる。よって、発光素子101から光ファイバ104への入射光送信効率、および光ファイバ104から受光素子102への受信効率が高くなる。

特開平8−166527号公報

概要

一芯双方向全二重光ファイバ通信に特有クロストークの発生を低減させる。光ファイバ6と接続され、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光装置1aにおいて、光ファイバ6の入出射端面6aの位置を、発光素子2から出射した送信光の焦点の位置に対して光軸方向にずらして配置して、発光素子2から出射して光ファイバ6の入出射端面6aで反射した戻り光の焦点の位置を、光ファイバ6の入出射端面6aから出射される受信光の焦点の位置と異ならせ、戻り光が集光する位置から外れ、かつ、受信光の受光範囲内に受光素子3を配置する。

目的

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、クロストークを低減させた光送受信装置および光通信システムを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

光ファイバと接続され、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光送受信装置において、送信光出射する発光手段と、受信光入射する受光手段と、前記発光手段から出射した送信光を前記光ファイバの入出射端面に集光すると共に、前記光ファイバの入出射端面から出射された受信光を前記受光手段に集光する集光手段と、前記送信光を前記光ファイバの入出射端面へ導光すると共に、前記受信光を前記受光手段へ導光する光路分離手段と、前記発光手段から出射して前記光ファイバの入出射端面で反射した戻り光焦点の位置を、前記光ファイバの入出射端面から出射される受信光の焦点の位置と異ならせる戻り光反射手段とを備え、前記受光手段を、前記戻り光の焦点から外れた位置で、かつ、前記受信光の受光範囲内に配置したことを特徴とする光送受信装置。

請求項2

前記戻り光反射手段は、前記光ファイバの入出射端面の位置を、前記発光手段から出射した送信光の焦点の位置に対して光軸に沿ってずらして配置して構成されることを特徴とする請求項1記載の光送受信装置。

請求項3

前記発光手段から出射して前記光ファイバの入出射端面で反射した戻り光の前記入出射端面における中心と、前記光ファイバの入出射端面から出射される受信光の前記入出射端面における中心をずらし、前記集光手段で集光される前記受信光の中心と前記戻り光の中心を分離させたことを特徴とする請求項1記載の光送受信装置。

請求項4

前記発光手段から出射して前記光ファイバの入出射端面で反射した戻り光の光軸を、前記光ファイバの入出射端面から出射される受信光の光軸に対して傾斜させたことを特徴とする請求項1記載の光送受信装置。

請求項5

前記発光手段から出射して前記光ファイバの入出射端面に入射する送信光の光軸を、前記光ファイバの光軸に対して傾斜させて、前記光ファイバの入出射端面で反射した戻り光の光軸を、前記光ファイバの入出射端面から出射される受信光の光軸に対して傾斜させたことを特徴とする請求項4記載の光送受信装置。

請求項6

光送受信装置同士を光ファイバで接続し、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光通信システムにおいて、前記光送受信装置は、送信光を出射する発光手段と、受信光を入射する受光手段と、前記発光手段から出射した送信光を前記光ファイバの入出射端面に集光すると共に、前記光ファイバの入出射端面から出射された受信光を前記受光手段に集光する集光手段と、前記送信光を前記光ファイバの入出射端面へ導光すると共に、前記受信光を前記受光手段へ導光する光路分離手段と、前記発光手段から出射して前記光ファイバの入出射端面で反射した戻り光の焦点の位置を、前記光ファイバの入出射端面から出射される受信光の焦点の位置と異ならせる戻り光反射手段とを備え、前記受光手段を、前記戻り光の焦点から外れた位置で、かつ、前記受信光の受光範囲内に配置したことを特徴とする光通信システム。

請求項7

前記戻り光反射手段は、前記光ファイバの入出射端面の位置を、前記発光手段から出射した送信光の焦点の位置に対して光軸に沿ってずらして配置して構成されることを特徴とする請求項6記載の光通信システム。

請求項8

前記発光手段から出射して前記光ファイバの入出射端面で反射した戻り光の前記入出射端面における中心と、前記光ファイバの入出射端面から出射される受信光の前記入出射端面における中心をずらし、前記集光手段で集光される前記受信光の中心と前記戻り光の中心を分離させたことを特徴とする請求項6記載の光通信システム。

請求項9

前記発光手段から出射して前記光ファイバの入出射端面で反射した戻り光の光軸を、前記光ファイバの入出射端面から出射される受信光の光軸に対して傾斜させたことを特徴とする請求項6記載の光通信システム。

請求項10

前記発光手段から出射して前記光ファイバの入出射端面に入射する送信光の光軸を、前記光ファイバの光軸に対して傾斜させて、前記光ファイバの入出射端面で反射した戻り光の光軸を、前記光ファイバの入出射端面から出射される受信光の光軸に対して傾斜させたことを特徴とする請求項9記載の光通信システム。

技術分野

0001

本発明は、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光送受信装置および光通信システムに関する。詳しくは、発光手段から出射して、光ファイバ入出射端面で反射した光が受光手段へ集光しないようにすることで、クロストークの低減を図るものである。

背景技術

0002

図8は一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光通信システムの概略構成例を示す説明図である。この光通信システム100は、発光素子101と受光素子102を備えた光送受信装置103の間を一芯の光ファイバ104で接続したものである。

0003

そして、一方の光送受信装置103Aから他方の光送受信装置103Bへデータを送信する場合は、光送受信装置103Aの発光素子101から送信光を出射する。光送受信装置103Aの発光素子101から出射した送信光は光ファイバ104を伝送され、光送受信装置103Bの受光素子102で受光される。

0004

他方の光送受信装置103Bから一方の光送受信装置103Aへデータを送信する場合は、光送受信装置103Bの発光素子101から送信光を出射する。光送受信装置103Bの発光素子101から出射した送信光は、光送受信装置103Aからデータを送信した際に用いた光ファイバ104を伝送され、光送受信装置103Aの受光素子102で受光される。

0005

以上のように、一芯の光ファイバ104を用いて、一方の光送受信装置103Aと他方の光送受信装置103Bで同時に送受信を行う技術を、一芯双方向全二重光ファイバ通信等と呼んでいる。

0006

さて、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行うため、発光素子101から出射した送信光を光ファイバ104へ導き、かつ、この光ファイバ104から出射した受信光を受光素子102へ導く機能を備えた光送受信装置103が必要である。このような機能を有する光送受信装置としては、ビームスプリッタを用いる構成のものがある(例えば、特許文献1参照)。

0007

図9はビームスプリッタを備えた従来の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。光送受信装置103は、発光素子101からの送信光を透過率約50%、反射率約50%のビームスプリッタ107で立ち上げレンズ108で光ファイバ104の端面に集光させる。

0008

そして、光ファイバ104からの受信光は、送信時に用いたレンズ108で集光させ、ビームスプリッタ107を透過させて、受光素子102へ結合させるものである。この図9では、送信光を実線で示し、受信光を破線で示している。

0009

ビームスプリッタ107を用いた光送受信装置103では、送信光と受信光の光軸が同一であるので、光ファイバ104の端面近傍にレンズ108を配置して、送信光と受信光をともに集光できる。よって、発光素子101から光ファイバ104への入射光送信効率、および光ファイバ104から受光素子102への受信効率が高くなる。

0010

特開平8−166527号公報

発明が解決しようとする課題

0011

しかし、ビームスプリッタ107を用いた従来の光送受信装置103は、発光素子101から出射され、光ファイバ104の入出射端面で反射した光がレンズ108で集光されて受光素子102へ結合してしまうので、一芯双方向全二重光ファイバ通信特有の大きなクロストークが発生してしまう欠点がある。

0012

図10はクロストークの発生原理を示す説明図である。図10において、Sはここでは図示しない光送受信装置からの信号光(受信光)である。発光素子101から出射した送信光は、ビームスプリッタ107で反射され、レンズ108で集光されて光ファイバ104の入出射端面から入射する。

0013

この発光素子101から出射した送信光の一部は、光ファイバ104の入出射端面で反射するが、送信光と受信光の光軸が同一であるので、この反射した戻り光がレンズ108で集光され、受光素子102へ結合されてしまう。これがクロストーク(戻り光)Nである。

0014

図11は従来における受光素子の受光面と、受信光および戻り光の関係を示す説明図である。従来の光送受信装置103では、送信光と受信光の光軸が同一であるので、受信光が受光素子102の受光面102aに集光する構成では、送信光が光ファイバ104の入出射端面で反射した戻り光も受光素子102の受光面102aに集光する。

0015

以下、ビームスプリッタを用いた従来の光送受信装置のS/N(信号雑音比)の計算例を式(1)に示す。なお、以下の計算において、ビームスプリッタの透過率は0.5、ビームスプリッタの反射率は0.5とした。

0016

ここで、
P1:発光素子の強度
P2:ファイバ出射強度
a :受信光の受光素子との結合効率
b :ファイバ入出射端面の反射率
c :ファイバ入出射端面における戻り光の受光素子との結合効率
である。

0017

そして、受信光が受光素子に全て結合する場合は、a=1であり、また、光ファイバに屈折率が1.35程度のフッ素系プラスチックファイバを用いた場合は、b=0.023であり、更に、光ファイバの端面での戻り光が受光素子に全て結合する場合は、c=1である。

0018

これにより、受信光SとクロストークNは、
S=0.5aP2=0.5P2
N=0.5×0.5bcP1=5.8×10-3P1
となるので、
S/N=86P2/P1・・・(1)
である。

0019

ギガ帯域一芯双方向通信で、符号誤り率BER<10-12を達成するには、通常S/N>10が必要とされているため、許容される損失は、以下の式(2)で示される。
P2/P1>0.12(−9.2dB)・・・(2)

0020

式(2)によれば、発光素子からファイバ出射端までに9.2dBの損失しか許されない。ファイバ入射端までに、ビームスプリッタにより3dBの損失となるので、残る6.2dBがファイバに許される損失となる。

0021

例えば、伝送損失4dB/100m、曲げ損失0.2dB/90°、曲率許容半径R=20mmを有しているフッ素系プラスチックファイバを用いてファイバを敷設することを考えると、100mで11回の曲げしか許されない。これは、敷設上の大きな制約条件であり、例えば12回以上の曲げが要求される敷設環境では、S/N>10が確保できず、ギガ帯域の一芯双方向通信が困難であることがわかる。

0022

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、クロストークを低減させた光送受信装置および光通信システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0023

上述した課題を解決するため、本発明に係る光送受信装置は、光ファイバと接続され、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光送受信装置において、送信光を出射する発光手段と、受信光を入射する受光手段と、発光手段から出射した送信光を光ファイバの入出射端面に集光すると共に、光ファイバの入出射端面から出射された受信光を受光手段に集光する集光手段と、送信光を光ファイバの入出射端面へ導光すると共に、受信光を受光手段へ導光する光路分離手段と、発光手段から出射して光ファイバの入出射端面で反射した戻り光の焦点の位置を、光ファイバの入出射端面から出射される受信光の焦点の位置と異ならせる戻り光反射手段とを備え、受光手段を、戻り光の焦点から外れた位置で、かつ、受信光の受光範囲内に配置したものである。

0024

本発明に係る光通信システムは、上述した光送受信装置を備えたもので、光送受信装置同士を光ファイバで接続し、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光通信システムにおいて、光送受信装置は、送信光を出射する発光手段と、受信光を入射する受光手段と、発光手段から出射した送信光を光ファイバの入出射端面に集光すると共に、光ファイバの入出射端面から出射された受信光を受光手段に集光する集光手段と、送信光を光ファイバの入出射端面へ導光すると共に、受信光を受光手段へ導光する光路分離手段と、発光手段から出射して光ファイバの入出射端面で反射した戻り光の焦点の位置を、光ファイバの入出射端面から出射される受信光の焦点の位置と異ならせる戻り光反射手段とを備え、受光手段を、戻り光の焦点から外れた位置で、かつ、受信光の受光範囲内に配置したものである。

0025

本発明に係る光送受信装置および光通信システムによれば、発光手段から出射された信号光(送信光)は、光路分離手段によって光ファイバへと導光され、集光手段で集光されて光ファイバの入出射端面に入射する。

0026

光ファイバの入出射端面から入射した送信光は、光ファイバを伝搬され、他方入出射端面から出射する。光ファイバの入出射端面から出射した信号光(受信光)は、集光手段で集光され、光路分離手段によって受光手段へと導光される。

0027

そして、一芯双方向全二重光ファイバ通信では、一芯の光ファイバで接続された光送受信装置の間で送受信が同時に行われる。

0028

ここで、発光手段から出射された送信光の一部は、光ファイバの入出射端面で反射する。この入出射端面で反射する戻り光は、戻り光反射手段によって、受信光の焦点の位置と異なる位置に集光することで、戻り光の集光面上では、受信光のスポット径は戻り光のスポット径より大きくなる。

0029

これにより、戻り光の集光する位置を外して、受信光の受光範囲内となる位置に受光手段が配置されることで、受信光は受光手段で受信され、これに対して戻り光は受光手段に集光しないことから受光手段で受信されず、クロストークの低減が図られる。

発明の効果

0030

本発明の光送受信装置によれば、自装置の発光手段から出射した送信光が、光ファイバの入出射端面で反射することによる戻り光を受信しない位置に受光手段が配置されるので、クロストークの低減を図ることができる。

0031

これにより、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光送受信装置において高S/N比の達成が可能で、光ファイバに許容される損失を大幅に緩和できる。

0032

従って、このような光送受信装置を備えた光通信システムによれば、光ファイバの曲げや長さによる敷設上の制約条件が大幅に緩和され、設置条件を問わず、ギガ帯域の一芯双方向全二重光ファイバ通信を実現できる。

発明を実施するための最良の形態

0033

以下、図面を参照して本発明の光送受装置および光通信システムの実施の形態について説明する。

0034

図1は第1の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。第1の実施の形態の光送受信装置1aは、送信光を出射する発光素子2と、受信光を入射する受光素子3と、送信光および受信光を集光するレンズ4と、送信光と受信光を分離するビームスプリッタ5を備え、光ファイバ6と接続される。

0035

光送受信装置1aは、光ファイバ6の入出射端面6aから出射される受信光(S)の集光する位置と、光ファイバ6の入出射端面6aで反射した戻り光(N)の集光する位置を、光ファイバ6の光軸方向にずらす。これにより、戻り光を受信しない位置に受光素子3を調軸できるようにして、クロストークの低減の図るものである。

0036

発光素子2は発光手段の一例で、例えばレーザダイオードから構成される。受光素子3は受光手段の一例で、例えばフォトダイオードから構成される。レンズ4は集光手段の一例で、発光素子2から出射した送信光を光ファイバ6の入出射端面6aに集光すると共に、光ファイバ6の入出射端面6aから拡散して出射される受信光を受光素子3に集光して結合させる。

0037

ビームスプリッタ5は光路分離手段の一例で、例えば透過率約50%、反射率約50%のハーフミラーで構成される。ビームスプリッタ5は、レンズ4の光軸上に45度の傾斜角で設けられ、発光素子2から出射した送信光を反射して光ファイバ6の入出射端面6aへ導光すると共に、光ファイバ6の入出射端面6aから出射した受信光を透過して受光素子3へ導光する。

0038

光ファイバ6は例えばフッ素系プラスチックファイバで、図示しないコネクタ等によって光送受信装置1aに接続される。光送受信装置1aでは、レンズ4の光軸と光ファイバ6の光軸が一致するように、光ファイバ6が接続される。

0039

図2は光送受信装置1aを備えた光通信システムの実施の形態の一例を示す概略構成図である。光通信システム11は、光通信装置1a同士の間を一芯の光ファイバ6で接続したものである。

0040

光ファイバ6の一方の端部側に接続された第1の光送受信装置1aの発光素子2から出射した送信光は、ビームスプリッタ5で反射し、レンズ4によって光ファイバ6の一方の入出射端面6aに集光する。

0041

光ファイバ6の一方の入出射端面6aから入射した送信光は、光ファイバ6の図示しないコア内を伝搬され、光ファイバ6の他方の入出射端面6aから出射する。光ファイバ6の他方の端部側には第2の光送受信装置1aが接続され、光ファイバ6の他方の入出射端面6aから出射した受信光は、第2の光送受信装置1aにおいてレンズ4で集光され、ビームスプリッタ5を透過して受光素子3へ結合する。

0042

同様にして、第2の光送受信装置1aの発光素子2から出射した送信光は、ビームスプリッタ5で反射し、レンズ4によって光ファイバ6の他方の入出射端面6aに集光する。

0043

光ファイバ6の他方の入出射端面6aから入射した送信光は、光ファイバ6の図示しないコア内を伝搬され、光ファイバ6の一方の入出射端面6aから出射する。光ファイバ6の一方の入出射端面6aから出射した受信光は、第1の光送受信装置1aにおいてレンズ4で集光され、ビームスプリッタ5を透過して受光素子3へ結合する。

0044

一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光通信システム11では、第1の光送受信装置1aと第2の光送受信装置1aで同時に送受信が行われる。

0045

ここで、発光素子2から出射した送信光の一部は、光ファイバ6の入出射端面6aで反射する。光ファイバ6の入出射端面6aで反射した戻り光は、レンズ4で集光され、ビームスプリッタ5を透過して、受光素子3方向へ導光される。

0046

そして、接続相手の光送受信装置1aから出射され、光ファイバ6の入出射端面6aから出射した受信光は受信し、入出射端面6aで反射した自装置の送信光の戻り光は受信しない位置に受光素子3を調軸できるように戻り光を反射する戻り光反射手段を備えることで、受信光と戻り光との間のクロストークの低減を図る。

0047

すなわち、光送受信装置1aは、光ファイバ6が接続されると、図1に示すようにレンズ4から光ファイバ6の入出射端面6aまでの長さが、レンズ4で集光される送信光の焦点距離f1よりも短く、送信光の焦点位置F1が、光ファイバ6の入出射端面6aより光軸方向奥方入り込んだ位置となるように構成される。

0048

これにより、光ファイバ6の入出射端面6aから出射してレンズ4で集光される受信光の焦点距離f2に対して、光ファイバ6の入出射端面6aで反射してレンズ4で集光される戻り光の焦点距離f3が短くなる。

0049

よって、受光素子3側では、戻り光の焦点位置F3が、受信光の焦点位置F2よりレンズ4に対して光ファイバ6の光軸方向手前となり、光ファイバ6の光軸に垂直で、戻り光のスポット径が最も小さくなる戻り光集光面Mでは、受信光のスポット径は戻り光のスポット径より大きい。

0050

図3は受光素子の受光面と、受信光および戻り光のスポット径の関係を示す説明図である。図1に示すように、戻り光のスポット径が最も小さくなる戻り光集光面Mでは、受信光のスポット径は戻り光のスポット径より大きいので、図3に示すように、受光素子3の受光面3aが、戻り光は受信せず、受信光は受信する位置となるように、受光素子3を調軸することができる。

0051

光送受信装置1aでは、受光素子3の受光面3aに受信光を集光させないことから、受光素子3と受信光の結合効率は100%以下となるが、光ファイバ6の入出射端面6aにおける戻り光と受光素子3の結合効率は0%にすることができる。

0052

以下、第1の実施の形態の光送受信装置1aのS/N比の計算例を式(3)に示す。なお、以下の計算において、ビームスプリッタ5の透過率は0.5、ビームスプリッタ5の反射率は0.5とした。

0053

ここで、
P1:発光素子の強度
P2:ファイバ出射強度
a :受信光の受光素子との結合効率
b :ファイバ入出射端面の反射率
c :ファイバ入出射端面における戻り光の受光素子との結合効率
である。

0054

受光素子3の受光面3aに受信光を集光させないことから、a=0.12程度である。光ファイバ6として屈折率が1.35程度のフッ素系プラスチックファイバを用いた場合は、b=0.023である。更に、受光素子3を戻り光を受信しない位置に調軸することで、c=0である。

0055

これにより、受信光SとクロストークNは、
S=0.5aP2=0.15P2
N=0.5×0.5bcP1=0
となるので、
S/N=∞・・・(3)
である。

0056

ギガ帯域の一芯双方向通信で、符号誤り率BER<10-12を達成するには、通常S/N>10が必要とされているが、光送受信装置1aでは、発光素子2の強度P1に関係なく、常にS/N>10を確保できることが判る。

0057

従来方式では、光ファイバで許容される損失に約6dBという制約があったが、本例では、S/N=∞となるため、クロストークに起因する光ファイバでの損失の制約を設ける必要がない。

0058

よって、一芯双方向全二重光ファイバ通信においても、二芯双方向光ファイバ通信と同様のクロストークの緩和が見込まれ、曲げやファイバ長による敷設上の制約条件が大幅に緩和される。

0059

図4は第2の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。第2の実施の形態の光送受信装置1bは、光ファイバ6が接続されると、レンズ4から光ファイバ6の入出射端面6aまでの長さが、レンズ4で集光される送信光の焦点距離f1よりも長く、送信光の焦点位置F1が、光ファイバ6の入出射端面6aより光軸方向手前の位置となるように構成される。

0060

これにより、光ファイバ6の入出射端面6aから出射してレンズ4で集光される受信光の焦点距離f2に対して、光ファイバ6の入出射端面6aで反射してレンズ4で集光される戻り光の焦点距離f3が長くなる。

0061

よって、受光素子3側では、戻り光の焦点位置F3が、受信光の焦点位置F2よりレンズ4に対して光ファイバ6の光軸方向奥方となり、第1の実施の形態と同様に、光ファイバ6の光軸に垂直で、戻り光のスポット径が最も小さくなる戻り光集光面Mでは、受信光のスポット径は戻り光のスポット径より大きい。

0062

従って、図3に示すように、受光素子3の受光面3aが、戻り光は受信せず、受信光は受信する位置となるように、受光素子3を調軸することができ、光ファイバ6の入出射端面6aにおける戻り光と受光素子3の結合効率を0%にすることができる。

0063

図5は第3の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。第3の実施の形態の光送受信装置1cは、第1の実施の形態の光送受信装置1aと同様に、光ファイバ6が接続されると、レンズ4から光ファイバ6の入出射端面6aまでの長さが、レンズ4で集光される送信光の焦点距離f1よりも短く、送信光の焦点位置F1が、光ファイバ6の入出射端面6aより光軸方向奥方に入り込んだ位置となるように構成される。

0064

更に、レンズ4の光軸に対して、光ファイバ6の光軸が平行にずれて接続されるように構成される。

0065

レンズ4の光軸に対して光ファイバ6の光軸がずれていると、光ファイバ6の中心がレンズ4で集光される送信光の光軸からずれ、光ファイバ6の入出射端面6aにおいて中心からずれた位置に送信光が入射する。

0066

光ファイバ6から出射する受信光は、入出射端面6aの中心から出射するので、レンズ4には中心からずれて入射し、レンズ4で集光される受信光の光軸は、レンズ4の光軸に対して傾斜する。

0067

これにより、図示しない接続相手の光送受信装置から出射され、光ファイバ6の入出射端面6aから出射した受信光の中心と、入出射端面6aで反射した自装置の送信光の戻り光の中心がずれる。

0068

よって、戻り光のスポット径が最も小さくなる戻り光集光面Mでは、受信光のスポット径は戻り光のスポット径より大きく、かつ、戻り光のスポットの中心と、受信光のスポットの中心が分離される。

0069

図6は受信光のガウシアン分布と、受光素子の受光面における受信光と戻り光のスポットの関係を示す説明図である。光送受信装置1cでは、図6(a)に示すように、受光素子3の受光面3aが、戻り光は受信せず、受信光は受信する位置で、かつ、受信光の強度が強いガウシアン分布の中心部に位置するように、受光素子3を調軸することができる。

0070

これにより、第1の実施の形態および第2の実施の形態の光送受信装置と比較して、受光素子3と受信光の結合効率を大きくすることができる。

0071

また、送信光の光軸と、光ファイバ6の中心のずれの距離を調整することで、図6(b)に示すように、戻り光と受信光を完全に分離して、受信光の強度が強いガウシアン分布の中心部に受光面3aが位置するように、受光素子3を調軸することができる。

0072

図7は第4の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。第4の実施の形態の光送受信装置1dは、第1の実施の形態の光送受信装置1aと同様に、光ファイバ6が接続されると、レンズ4から光ファイバ6の入出射端面6aまでの長さが、レンズ4で集光される送信光の焦点距離f1よりも短く、送信光の焦点位置F1が、光ファイバ6の入出射端面6aより光軸方向奥方に入り込んだ位置となるように構成される。

0073

更に、光ファイバ6の入出射端面6aで反射した戻り光が、光ファイバ6の入出射端面6aから出射される受信光に対して傾斜するように、例えば、光ファイバ6の入出射端面6aに入射する送信光の光軸を傾斜させる。

0074

送信光の光軸を傾斜させるには、例えば、ビームスプリッタ5の光ファイバ6の光軸に対する傾斜を、45度より大きく、あるいは小さくする。

0075

送信光の光軸を傾斜させると、光ファイバ6の入出射端面6aで反射した戻り光の光軸が傾斜する。また、光ファイバ6の入出射端面6aにおいて中心からずれた位置に送信光が入射する。

0076

光ファイバ6の入出射端面6aから出射する受信光の光軸は、光ファイバ6の光軸と略平行であるので、図示しない接続相手の光送受信装置から出射され、光ファイバ6の入出射端面6aから出射した受信光の光軸に対して、入出射端面6aで反射した自装置の送信光の戻り光の光軸が傾斜する。

0077

これにより、戻り光のスポット径が最も小さくなる戻り光集光面Mでは、受信光の中心と戻り光の中心がずれ、かつ、受信光のスポット径は戻り光のスポット径より大きくなる。

0078

よって、光送受信装置1dでは、図6(a),(b)に示すように、受光素子3の受光面3aが、戻り光は受信せず、受信光は受信する位置で、かつ、受信光の強度が強いガウシアン分布の中心部に位置するように、受光素子3を調軸することができる。

0079

これにより、第1の実施の形態および第2の実施の形態の光送受信装置と比較して、受光素子3と受信光の結合効率を大きくすることができる。

0080

なお、戻り光の光軸を受信光の光軸に対して傾斜させるため、送信光の光軸を傾斜させるには、発光素子2あるいはレンズ4を傾斜させても良い。また、光ファイバ6の入出射端面6aを傾斜させることでも、戻り光の光軸を受信光の光軸に対して傾斜させることができる。この場合は、送信光の光軸は傾斜していなくても良い。

0081

本発明は、クロストークを低減させた光送受信装置を安価に提供できることから、家庭内オフィス内に構築される光通信ネットワークに適用される。

図面の簡単な説明

0082

第1の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。
光通信システムの実施の形態の一例を示す概略構成図である。
受光素子の受光面と、受信光および戻り光のスポット径の関係を示す説明図である。
第2の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。
第3の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。
受信光のガウシアン分布と、受光素子の受光面における受信光と戻り光のスポットの関係を示す説明図である。
第4の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。
一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光通信システムの概略構成例を示す説明図である。
従来の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。
クロストークの発生原理を示す説明図である。
従来における受光素子の受光面と、受信光および戻り光の関係を示す説明図である。

符号の説明

0083

1a・・・光送受信装置、2・・・発光素子、3・・・受光素子、3a・・・受光面、4・・・レンズ、5・・・ビームスプリッタ、6・・・光ファイバ、6a・・・入出射端面、11・・・光通信システム

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