(57)【要約】【課題】  同一波長の光信号を給電用と制御用の双方に使用できるようにして、システムの構築コストを低減できる光伝送方法を提供する。【解決手段】  光伝送路３，５に変調された光信号Ｓを送出し、この光信号Ｓを受光した受光素子２０が出力する電気信号を受信側において給電用と制御用の双方に用いる光伝送方法であって、光伝送路３，５に送出される光信号Ｓを、給電用の第１光信号Ｓ１と、これと同じ波長λ１の制御用の第２光信号Ｓ２とを含む時分割多重された光信号とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路に変調された光信号を送出し、この光信号を受光した受光素子が出力する電気信号を受信側において給電用と制御用の双方に用いる光伝送方法であって、
前記光伝送路に送出される前記光信号の変調期間が、給電用の第１光信号を送出する変調期間と制御用の第２光信号を送出する変調期間とを含むことを特徴とする光伝送方法。
【請求項２】
前記第２光信号が、２つの値の出現頻度がほぼ同じになるようにバランスさせたバランス符号よりなる請求項１に記載の光伝送方法。
【請求項３】
前記バランス符号がマンチェスタ符号よりなる請求項２に記載の光伝送方法。
【請求項４】
前記第２光信号のボーレートが前記第１光信号の繰り返し周波数に対して２以上の整数倍に設定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の光伝送方法。
【請求項５】
光伝送路に送出された光信号を給電用と制御用の双方の用途で受信することができる光受信装置であって、
前記光信号を受光して電気信号を出力する２端子の受光素子と、
前記受光素子の一方の端子の電気信号から電力を取り出す電源回路と、
前記受光素子の他方の端子の電気信号から制御信号を取り出す抽出回路と、
を備えていることを特徴とする光受信装置。
【請求項６】
前記電源回路は、前記受光素子の一方の端子の電気信号を昇圧する昇圧素子と、昇圧された前記電気信号を整流する整流素子と、整流された前記電気信号を蓄電する蓄電素子と、を備えている請求項５に記載の光受信装置。
【請求項７】
前記電源回路は、前記蓄電素子と負荷との間に介在された直流安定化電源と、前記蓄電素子の電圧が前記直流安定化電源を動作させるに足る所定値に達しているか否かを監視する監視部と、を備えている請求項６に記載の光受信装置。
【請求項８】
前記電源回路は、所定時間おきに動作トリガーを生成するタイマーを更に備え、
前記直流安定化電源は、前記蓄電素子の電圧が所定値に達したことに加えて、前記タイマーが前記動作トリガーを生成したことを条件として動作する請求項７に記載の光受信装置。
【請求項９】
前記負荷が実施する所定動作の完了後に前記直流安定化電源の動作を停止させる制御部を備えている請求項７又は８に記載の光受信装置。
【請求項１０】
前記受光素子がフォトダイオードであり、
前記電源回路は、前記フォトダイオードの一方の端子の電気信号を直流結合で受け取る整流素子を有するものであり、前記抽出回路は、前記フォトダイオードの他方の端子の電気信号を交流結合で受け取る請求項５〜９のいずれか１項に記載の光受信装置。
【請求項１１】
局側装置と、この局側装置と光スプリッタを介してＰ２ＭＰ形態で接続された複数の宅側装置とを備えたＰＯＮシステムであって、
複数の前記宅側装置が、前記光伝送路に送出された光信号を給電用と制御用の双方の用途で受信することができる光受信装置を備えており、
前記光受信装置が、前記光信号を受光して電気信号を出力する受光素子と、前記受光素子の一方の端子から電力を取り出す電源回路と、前記受光素子の他方の端子から制御信号を取り出す抽出回路と、を有することを特徴とするＰＯＮシステム。
【請求項１２】
前記光受信装置は、複数の前記宅側装置のうちで前記局側装置から最も遠い前記宅側装置に合わせて、前記電源回路を構成する直流安定化電源の動作周期を安定化させるためのタイマーを有する請求項１０に記載のＰＯＮシステム。
【請求項１３】
局側装置と、光スプリッタの分岐後に光信号の通過・遮断を制御する光スイッチ部を備える光スイッチ装置と、この光スイッチ装置を介して前記局側装置とＰ２ＭＰ形態で接続された複数の宅側装置とを備えた光通信システムであって、
前記光スイッチ装置が、前記光伝送路に送出された光信号を給電用と制御用の双方の用途で受信することができる光受信装置を備えており、
前記光受信装置が、前記光信号を受光して電気信号を出力する２端子の受光素子と、前記受光素子の一方の端子から電力を取り出す電源回路と、前記受光素子の他方の端子から制御信号を取り出す抽出回路と、を有することを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送路に送出されたパルス光を給電と制御信号の双方に利用することができる光伝送方法及び光受信装置と、その応用技術としてのＰＯＮシステム及び光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線が敷設されていない遠隔地や、電力線を使用できない場所に給電するための給電システムとして、光ファイバ等よりなる光伝送路を介して給電を行う光給電システムが既に知られている。
この光給電システムは、給電側で発生させた光信号（光パルス）を光伝送路に送出し、被給電側のフォトダイオードや太陽電池等の受光素子で光信号を光電変換し、これによって得られた電気信号（電気パルス）から電源回路を通じて電力を取り出すように構成されている。
【０００３】
上記光給電システムの一つとして、給電用のパルス光だけでなく制御信号の伝送を光伝送路に送出する、情報伝送機能を付加した光給電システムがある。
かかる光給電システムでは、例えば、特許文献１のように、給電用の光伝送と制御用の光伝送を別波長で行う波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）や、特許文献２のように、給電用の光伝送と制御用の光伝送を別系統の光ファイバで行うのが一般的である。
【０００４】
一方、光強度が周期的に変化する給電光を光伝送路に送出する給電装置と、この給電装置から送出された給電光の光エネルギーを受けて電力を出力するとともに、当該給電光の周期成分からクロック信号を出力する受電装置とを備えた光給電システムも知られている（特許文献３の請求項１）。
この光給電システムによれば、給電光の周期成分からクロック信号を取り出すので、被給電側の計測装置等の駆動に必要なクロック信号の発生手段が不要になるという利点があるとされている。
【０００５】
なお、かかる光給電システムにおいては、被給電側の受光素子の出力電圧が比較的低いため、その出力電圧を所望の回路動作に必要な電圧にまで昇圧するために、複数個の受光素子を直列に接続する回路構成にしたり（特許文献４の図６）、受光素子の後段にトランス（インダクタ）を接続したりすることも（特許文献４の図７）、被給電側の光受信部の回路構成として一般的に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６５６５１号公報（図１）
【特許文献２】特開平６−２７６７０２号公報（図１）
【特許文献３】特開２００７−４９６１２号公報（請求項１〜３、図１及び図２）
【特許文献４】特開平５−２６８１９１号公報（図７及び図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のＷＤＭによる光給電システムでは、給電用と制御用とで波長を分離するために高価な光合波器及び光分波器が必要となるので、情報伝達機能を有する光給電システムの構築コストが高騰化するという欠点がある。
また、特許文献２に記載の２系統の光ファイバを敷設する光給電システムでは、光ファイバを給電用と制御用の２系統に分離して敷設するので、この場合には、情報伝達機能を有する光給電システムの構築コストが更に高騰化する。
【０００８】
なお、特許文献３の光給電システムでは、給電光（光パルス）の周期成分からクロック信号を取り出すために、受光素子で変換された電気信号からクロック信号に整形する帯域通過フィルタよりなる波形整形部を設けているが（特許文献１の請求項２及び図２）、かかる回路構成では、クロック信号のような単純な信号は抽出できるが、それ以外の複雑な制御信号を再生することができない。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑み、同一波長の光信号を給電用と制御用の双方に使用できるようにして、システムの構築コストを低減できる光伝送方法を提供することを第１の目的とする。
【００１０】
ところで、図１０（ａ）及び（ｂ）は、光給電システムに一般的に用いられる被給電側における光受信回路の回路構成図である。
このうち、図１０（ａ）の光受信回路は、光ファイバＧ１よりなる光伝送路に送出された光信号を受光するフォトダイオードＰＤ１と、このフォトダイオードＰＤ１のカソード側の電気信号を昇圧するインダクタＬ１と、昇圧された電気信号を整流するショットキーダイオードＤ１と、整流された電気信号を蓄電するキャパシタＣ１とを備えている。
【００１１】
図１０（ａ）に示す光受光回路によれば、光ファイバＧ１に伝送されたパルス光（光信号）がパルス電流に変換され、このパルス電流によるエネルギーがインダクタＬ１に磁束として蓄えられて昇圧され、その後、整流されてキャパシタＣ１に電荷を蓄えることで必要な電圧を得ることができる。
しかし、この場合、パルス光の消光時におけるフォトダイオードＰＤ１のカソード側の端子電圧が、インダクタＬ１の昇圧動作とキャパシタＣ１の充電動作によってリンギング波形となるので、同一波長のパルス光に制御信号が含まれていても、その制御信号を適切に抽出することができない。
【００１２】
そこで、同一波長のパルス光を給電用と制御用の双方の用途に使用する光受信回路として、例えば、図１０（ｂ）に示す回路構成が考えられる。
この光受信回路では、光分岐器によって２つの光ファイバＧ１，Ｇ２に分岐させ、そのうちの一方のファイバＧ１を給電用回路に供給し、他方を制御信号用回路に供給する構成になっている。給電用回路は、図１０（ａ）の光受信回路と同じ回路構成であり、制御用回路は、給電用とは別個のフォトダイオードＰＤ２と、このフォトダイオードＰＤ２が出力する電気信号をそのまま増幅する増幅器とを有する。
【００１３】
しかし、この図１０（ｂ）の光受信回路では、制御用回路を構成するフォトダイオードＰＤ２と、光ファイバを分岐させる光分岐器が別途必要であり、部品点数が増加して製作コストが高くなるとともに、光分岐器におけるエネルギー損失のために、給電用回路におけるキャパシタＣ１の充電時間が増加するという欠点がある。
【００１４】
本発明は、このような実情に鑑み、同一波長の光信号を給電用と制御用の双方に使用可能な光受信装置において、受光素子が給電用と制御信号用の双方の機能を兼ね備えるようにして、光受信装置の製作コストを低減することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の光伝送方法（請求項１）は、光伝送路に変調された光信号を送出し、この光信号を受光した受光素子が出力する電気信号を受信側において給電用と制御用の双方に用いる光伝送方法であって、前記光伝送路に送出される前記光信号の変調期間が、給電用の第１光信号を送出する変調期間と制御用の第２光信号を送出する変調期間とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の光伝送方法によれば、光伝送路に送出される光信号の変調期間が、給電用の第１光信号を送出する変調期間と制御用の第２光信号を送出する変調期間とを含むので、それらの各光信号を１つの光伝送路に対して波長分割せずに時分割で送出することができ、同一波長の光信号を給電用と制御用の双方に使用することができる。
このため、波長分割多重の場合に必要となる光合波器及び光分波器や、波長ごとに光電変換を行う受光素子が不要であり、また、光伝送路も１系統で足りるので、システムの構築コストを低減することができる。これにより、前記第１の目的が達成される。
【００１７】
本発明の光伝送方法において、前記第２光信号は、２つの値の出現頻度がほぼ同じになるようにバランスさせたバランス符号よりなることが好ましい（請求項２）。
この場合、受信側において制御信号を増幅する増幅器の入力バイアスを安定化させることができるので、制御信号の１ビット目から安定した受信動作が期待できる。
また、この場合、上記バランス符号としてビット遷移数の多いマンチェスタ符号を採用すれば（請求項３）、第２光信号によっても充電効果を期待できるようになる。
【００１８】
本発明の光伝送方法において、給電用の第１光信号に対する受光素子の出力電流については、充電をできるだけ早期に行うためには動きが激しい方が好ましいが、その一方で、制御用の第２信号に対応する受光素子の出力電流については、そこから制御信号を抽出するためにできるだけ安定化した出力であることが好ましい。
そこで、本発明の光伝送方法において、前記第２光信号に対する前記受光素子の出力電流がビット判定可能な程度に安定化するように、当該第２光信号のボーレートが前記第１光信号の繰り返し周波数よりも高く設定されていることが好ましく、例えば、その周波数に対して２以上の整数倍に設定されていることが好ましい（請求項４）。
【００１９】
本発明の光受信装置（請求項５）は、光伝送路に送出された光信号を給電用と制御用の双方の用途で受信することができる光受信装置であって、前記光信号を受光して電気信号を出力する２端子の受光素子と、前記受光素子の一方の端子の電気信号から電力を取り出す電源回路と、前記受光素子の他方の端子の電気信号から制御信号を取り出す抽出回路と、を備えていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の光受信装置によれば、電源回路が、２端子の受光素子の一方の端子の電気信号が電力を取り出すとともに、抽出回路が、受光素子の他方の端子の電気信号から制御信号を取り出すので、受光素子の一方の端子から電力を取り出しつつ、制御信号については、リンギング波形の生じない受光素子の他方の端子から確実に取り出すことができる。
このように、本発明の光受信装置によれば、受光素子が給電用と制御信号用の双方の機能を兼ね備えるので、その用途ごとに受光素子を設ける場合に比べて、光受信装置の製作コストを低減することができる。これにより、前記第２の目的が達成される。
【００２１】
本発明の光受信装置において、前記電源回路は、具体的には、前記受光素子の一方の端子の電気信号を昇圧する昇圧素子と、昇圧された前記電気信号を整流する整流素子と、整流された前記電気信号を蓄電する蓄電素子とから構成することができる（請求項６）。
また、前記電源回路は、前記蓄電素子と負荷との間に介在された直流安定化電源と、前記蓄電素子の電圧が前記直流安定化電源を動作させるに足る所定値に達しているか否かを監視する監視部と、を備えているものを採用できる（請求項７）。
【００２２】
この場合、上記監視部により、蓄電素子の電圧が所定値に達している場合にのみ直流安定化電源が動作するので、その閾値を適切に設定することで、低電圧領域において生じ易い直流安定化電源による無駄な消費電力を抑えることができ、電源回路の電力効率を向上させることができる。
【００２３】
もっとも、直流安定化電源の動作タイミングを蓄電素子の電圧値のみで判定すると、受光素子の受光レベル、温度及び劣化状態等の原因により、直流安定化電源の動作間隔が安定しないことも考えられる。
そこで、本発明の光受信回路において、前記電源回路は、所定時間おきに動作トリガーを生成するタイマーを更に備えていてもよく、この場合、前記直流安定化電源は、前記蓄電素子の電圧が所定値に達したことに加えて、前記タイマーが前記動作トリガーを生成したことを条件として動作することが好ましい（請求項８）。
【００２４】
また、本発明の光受信装置において、前記負荷が実施する所定動作の完了後に前記直流安定化電源の動作を停止させる制御部を更に設けることが好ましい（請求項９）。
この場合、上記制御部が、負荷が実施する所定動作の完了後に直流安定化電源の動作を停止させるので、次回に所定動作に必要な充電時間を短縮することができる。
【００２５】
本発明の光受信装置において、前記受光素子はフォトダイオードで構成することができる。この場合において、前記電源回路が、前記フォトダイオードの一方の端子の電気信号を直流結合で受け取る整流素子を有するものであり、前記抽出回路が、前記フォトダイオードの他方の端子の電気信号を交流結合で受け取る回路構成（図９（ａ）及び（ｃ）参照）とすることが好ましい（請求項１０）。
【００２６】
上記の回路構成によれば、フォトダイオードにインダクタを直接接続した場合の、電流を蓄積する当該インダクタによる電圧の極性と電源回路の極性とが同じになり、電源回路への入力の部品点数を最小限にすることができる。
このため、回路構成が簡便で安価に製作でき、しかも、昇圧素子に対するエネルギーの蓄積や開放時に電流経路となる素子も最小限に抑えられるため、電源効率の低下を抑制できる。
【００２７】
本発明の光受信装置は、局側装置と、この局側装置と光スプリッタを介してＰ２ＭＰ形態で接続された複数の宅側装置とを備えたＰＯＮシステムに応用することができる。
具体的には、上記ＰＯＮシステムにおいて、複数の前記宅側装置に、前記光伝送路に送出された光信号を給電用と制御用の双方の用途で受信することができる前記光受信装置を搭載すれば（請求項１１）、局側装置が送出した光信号（下り信号）を各宅側装置が自装置の給電用と制御用の双方で使用できるようになる。
【００２８】
本発明のＰＯＮシステムにおいて、前記光受信装置は、複数の前記宅側装置のうちで前記局側装置から最も遠い前記宅側装置に合わせて、前記電源回路を構成する直流安定化電源の動作周期を安定化させるためのタイマーを有することが好ましい（請求項１２）。
この場合、局側装置から宅側装置までの伝送距離の大小に関係なく、各宅側装置の蓄電素子に対する充電時間を揃えることができるので、局側装置が送出する光信号により、すべての宅側装置に同じ処理動作を実行させることができる。
【００２９】
本発明の光受信装置は、局側装置と、光スプリッタの分岐後に光信号の通過・遮断を制御する光スイッチ部を備える光スイッチ装置と、この光スイッチ装置を介して前記局側装置とＰ２ＭＰ形態で接続された複数の宅側装置（ＰＯＮ通信のサービス部）とを備えた光通信システムに応用することもできる。
具体的には、上記光通信システムにおいて、前記光スイッチ装置に、前記光伝送路に送出された光信号を給電用と制御用の双方の用途で受信することができる前記光受信装置を搭載すれば（請求項１３）、局側装置が送出した光信号（下り信号）を、光スイッチ装置に対する給電と方路選択の制御用の双方で使用できるようになる。
【発明の効果】
【００３０】
以上の通り、本発明の光伝送方法によれば、同一波長の光信号を給電用と制御用の双方に使用することができるので、その各用途の光信号を波長分割多重や別系統で伝送する場合に比べて、システムの構築コストを低減することができる。
また、本発明の光受信装置によれば、同一波長を受光する受光素子が給電用及び制御用の両機能を兼ね備えるので、当該光受信装置の製作コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態に係るＰＯＮシステムの概略構成図である。
【図２】給電制御用の光信号の信号パターンを示す図である。
【図３】宅側装置に搭載された給電受信部の回路図である。
【図４】図３に示す電源回路における、キャパシタの充電電圧とＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の各波形の一例を示すグラフである。
【図５】フォトダイオードに対する光信号入力、フォトダイオードでの発生電流、図３における〔Ａ〕点及び〔Ｃ〕点での電圧の各波形を示すグラフである。
【図６】第２実施形態の宅側装置に搭載された給電受信部の回路図である。
【図７】図６に示す電源回路における、キャパシタの充電電圧、タイマトリガー及びＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の各波形の一例を示すグラフである。
【図８】第３実施形態に係る光通信システムの概略構成図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）はダイオードの方向違い等による回路構成のバリエーションを示す回路図であり、（ｅ）は各回路構成におけるＣ点電圧とＢ点電圧の極性を示す表である。
【図１０】光給電システムに用いられる被給電側における光受信回路の回路構成図であり、（ａ）はフォトダイオードが一つの場合、（ｂ）はフォトダイオードが二つの場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
〔第１実施形態〕
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明に係る光伝送方法及び光受信装置を用いたＰＯＮシステムの概略構成図である。
図１に示すように、ＰＯＮシステムは、局側装置１と、この局側装置１と光スプリッタ４を介してＰ２ＭＰ（Point To Multipoint）形態で接続された複数の宅側装置２，２……とを備えたものであり、局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）１は、複数の宅側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）２に対する集約局として設置され、各宅側装置２はそれぞれＰＯＮシステムの加入者宅に設置されている。
【００３３】
局側装置１に接続された１本の光ファイバ（幹線）３は、光スプリッタ４を介して複数の光ファイバ（支線）５に分岐しており、これによって光ファイバ網が構成されている。その光スプリッタ４から分岐した各光ファイバ５の終端にそれぞれ宅側装置２が接続されている。
局側装置１は、図示しない上位ネットワークと接続され、各宅側装置２はそれぞれのユーザネットワークと接続されている。
【００３４】
なお、図１のＰＯＮシステムでは、合計４個の宅側装置２を示しているが、１つの光スプリッタ４から例えば３２分岐して３２個の宅側装置を接続することが可能である。また、図１では、光スプリッタ４を１個だけ使用しているが、光スプリッタを縦列に複数段設けることにより、更に多くの宅側装置２を局側装置１と接続することができる。
【００３５】
図１においては、インターネット、映像配信及び光電話等の本来的な通信サービスを、例えば波長λ３（上り波長λ３ｕ、下り波長λ３ｄ）の光信号によって提供するＰＯＮシステムを示しており、局側装置１と各宅側装置２には、例えばＧＥ−ＰＯＮに準拠して当該通信サービスを実行するサービス部９，１２がそれぞれ設けられている。
もっとも、各サービス部９，１２で実行するＰＯＮ通信では、上り光信号の波長λ３ｕと下り光信号の波長λ３ｄは相違している。
【００３６】
局側装置１は、ＰＯＮ通信用の波長λ３とは異なる波長λ１の光信号によって給電及び制御信号（図例では、センサ設定及び光ＡＴＴ設定）を各宅側装置２に供給する給電制御部７と、上記各波長λ１，λ３とは異なる波長λ２の光信号によって局側装置からの制御信号に対する応答信号や、センサ計測の結果等の内部状態を各宅側装置２から受信する計測受信部８とを備えている。
局側装置１の給電制御部７、計測受信部８及びサービス部９は、異なる波長λ１〜λ３の光信号を合波及び分波する合波分波器１３を介して光ファイバ３に接続されている。
【００３７】
また、宅側装置２は、局側装置１の給電制御部７が送出した波長λ１の光信号を、給電用及び制御用の双方の用途で受信する給電受信部１０と、波長λ２の光信号によって応答信号やセンサ計測の結果等の内部状態を局側装置１に送出する計測送信部１１とを備えている。また、宅側装置２のサービス部１２のＰＯＮ側には光アッテネータ（光ＡＴＴ）１４が接続されている。
宅側装置２の給電受信部１０、計測送信部１１及び光アッテネータ１４は、異なる波長λ１〜λ３の光信号を合波及び分波する合波分波器１５を介して光ファイバ５に接続されている。
【００３８】
そして、宅側装置２の給電受信部１０は、波長λ１の光信号を利用して、自装置内の制御機器（図３の制御部２３）等に対する給電と制御を実行するものであり、局側装置１からの給電制御用の光信号Ｓ（波長λ１）に基づいて当該給電受信部１０が生成した制御信号により、計測送信部１１と光アッテネータ１４の動作制御が行われる。
【００３９】
〔給電制御用の光信号の信号パターン〕
図２は、給電制御用の光信号Ｓ（波長λ１）の信号パターンを示している。
図２に示すように、光ファイバ３に送出される光信号Ｓの変調期間は、給電用の第１光信号Ｓ１を送出する変調期間である給電期間Ｔ１と、制御用の第２光信号Ｓ２を送出する変調期間である制御期間Ｔ２とを含んでいる。
より具体的には、図２の信号パターンでは、局側装置１の給電制御部７が光伝送路である光ファイバ３に送出する変調された光信号Ｓは、給電用の第１光信号Ｓ１と、これと同じ波長λ１である制御用の第２光信号Ｓ２とを時分割多重された光信号よりなり、局側装置１の給電制御部７は、これらの第１及び第２光信号Ｓ１，Ｓ２を所定周期で繰り返して光ファイバ３に送出している。もっとも、光信号Ｓには、第１及び第２光信号Ｓ１，Ｓ２以外の第３の光信号が時分割で含まれていてもよい。
【００４０】
給電用のパルス光である上記各光信号Ｓ１，Ｓ２の消光比は、後述するフォトダイオード２０における電流のオンオフ比を大きくして高い充電電流を得られるように、例えば６ｄｂ以上の高い値に設定されている。
また、給電用の第１光信号Ｓ１のタイムスロット（給電期間）Ｔ１は、宅側装置２側での充電を早期に完了させるためにできるだけ長くすることが好ましい。そこで、本実施形態では、上記タイムスロット（給電期間）Ｔ１と制御用の第２光信号Ｓ２のタイムスロット（制御期間）Ｔ２との比が、９：１以上となるように設定されている。
【００４１】
第２光信号Ｓ２は、２つの値の出現頻度がほぼ同じになるようにバランスさせたバランス符号よりなり、これにより、宅側装置２の給電受信部１０において、制御信号を増幅する増幅器（図３のＡＣ増幅器３４）の入力バイアスを安定化させるようにしている。このため、制御信号の１ビット目から安定した受信動作が期待できる。
また、本実施形態では、バランス符号としてビット遷移数の多いマンチェスタ符号を採用しており、第２光信号Ｓ２によっても充電効果を得られるようにしている。
【００４２】
第２光信号Ｓ２のボーレートは、この第２光信号Ｓ２に対する受光素子（図３のフォトダイオード２０）の出力電流がビット判定可能な程度に安定化するように、第１光信号Ｓ１の繰り返し周波数の整数倍（例えば、２倍又は４倍）に設定されている。
その理由は、給電用の第１光信号Ｓ１に対する受光素子の出力電流については、充電を早期に行うためにでるだけ動きが激しい方が好ましいが、その一方で、制御用の第２信号Ｓ２に対応する受光素子の出力電流については、そこから制御信号を抽出するためにできるだけ安定化させる必要があるからである。
【００４３】
〔給電受信部（光受信装置）の回路構成〕
図３は、宅側装置２に搭載された給電受信部１０の回路図である。
宅側装置２の給電受信部１０は、光ファイバ５に伝送された光信号Ｓ（波長λ１）を給電用と制御用の双方の用途で受信する光受信装置として機能するものである。
図３に示すように、本実施形態の給電受信部１０は、光信号を受光して電気信号を出力するフォトダイオード２０よりなる受光素子と、この受光素子のカソード側の電気信号から電力を取り出す電源回路２１と、受光素子のアノード側の電気信号から制御信号を取り出す抽出回路２２と、電源回路２１によって駆動されかつ抽出回路２２で取り出された制御信号に基づいて各部を制御する制御部２３とを備えている。
【００４４】
〔電源回路〕
本実施形態の電源回路２１は、フォトダイオード２０のカソード側の電気信号を昇圧する昇圧素子であるインダクタ２４と、昇圧された電気信号を整流する整流素子であるショットキーダイオード２５と、整流された電気信号を蓄電する蓄電素子であるキャパシタ２６とを備えている。
より具体的な回路構成としては、フォトダイオード２０は、カソード側端子が電力抽出点（図３のＡ点）でかつアノード側端子が信号抽出点（図３のＢ点）になっており、電源回路２１を構成するインダクタ２４は、一端がフォトダイオード２０のカソード側端子に接続され、かつ、他端が接地されている。
【００４５】
一方、電源回路２１を構成するショットキーダイオード２５は、アノード側端子がフォトダイオード２０のカソード側端子に接続され、かつ、カソード側端子がキャパシタ２６の充電側に接続されている。
このように、電源回路２１は、フォトダイオード２０の一方の端子（図３ではカソード側端子）の電気信号を直流結合で受け取る整流素子として上記ショットキーダイオード２５を有しており、抽出回路２２は、フォトダイオード２０の他方の端子（図３ではアノード側端子）に接続されたコンデンサ３６を介して、当該端子の電気信号を交流結合で受け取るようになっている。
また、電源回路２１は、上記キャパシタ２６と負荷の一部である制御部２３との間に介在された、ＩＣ化されたＤＣ−ＤＣコンバータ２７よりなる直流安定化電源と、キャパシタ２６の電圧がコンバータ２７を動作させるに足る所定値に達しているか否かを監視するＩＣ化された監視部２８とを備えている。
【００４６】
なお、本実施形態のキャパシタ２６は、負荷回路の動作に十分な電力を蓄えられるように、リーク電流が小さく、かつ、１ｍＦ以上の大容量である電気二重層コンデンサが採用されている。
図３に示すように、フォトダイオード２０とその後段のショットキーダイオード２５とは直列に接続され、このダイオード２５のカソード側端子にキャパシタ２６の充電端子が接続されている。
【００４７】
キャパシタ２６の充電端子には、その後段のコンバータ２７の入力端子と監視部２８の入力端子とが接続されており、監視部２８の出力側は、ショットキーダイオード２９を介してＤＣ−ＤＣコンバータ２７のイネーブル端子に接続されている。
コンバータ２７の出力端子とイネーブル端子との間は抵抗３０を介して導通しており、これにより、いったんＤＣ−ＤＣコンバータ２７が起動すると、外部からシャットダウン信号をイネーブル端子に入力するまで動作を維持するようになっている。
【００４８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２７の出力端子には、このコンバータ２７の出力電圧を安定化させるためのコンデンサ３１が接続されており、当該コンデンサ３１の出力電圧は、制御部２３や抽出回路２２を構成する各ＩＣ３４，３５の電源端子にそれぞれ入力される。
ところで、電気二重層コンデンンサよりなるキャパシタ２６の充電電圧（図３の〔ｃ〕点の電圧）は、時間の経過とともに上昇し、電力が消費されるごとに低下するので安定しない。このため、本実施形態では、キャパシタ２６の後段に前記ＤＣ−ＤＣコンバータ２７を設けることによって消費電力を安定化している。
【００４９】
しかし、一般に入手可能なＤＣ−ＤＣコンバータ２７のＩＣは、内部制御回路の電源供給のために、比較的効率の悪い専用の昇圧回路を内部に設けており、自身の出力電圧が得られない状態では比較的大きな電流を消費する。
従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７を常に動作状態に保ったままでキャパシタ２６を充電しても、コンバータ２７の消費電力が大きい低電圧の領域に長く留まり、これを超えてキャパシタ２６の電圧が上昇しない恐れがある。
【００５０】
そこで、本実施形態では、ＩＣ化されたＤＣ−ＤＣコンバータ２７の上記特性に鑑み、監視部２８によってキャパシタ２６の充電端子の電圧を監視しておき、キャパシタ２６の充電電圧が低い領域ではコンバータ２７の動作を停止し、コンバータ２７の効率が良い電圧に上昇したところで動作を開始するようにしている。
図４は、それぞれ、図３に示す電源回路２１における、キャパシタ２６の充電電圧とＤＣ−ＤＣコンバータ２７の出力電圧の各波形の一例を示すグラフである。
【００５１】
すなわち、図４上段のグラフは、図３の〔Ｃ〕点の電圧の時間的変化を示し、図４下段のグラフは、図３の〔Ｄ〕点の電圧の時間的変化を示している。
このうち、〔Ｃ〕点電圧のグラフから明らかなように、キャパシタ２６の充電電圧は、監視部２８に設定した閾値Ｖｔｈになるまで上昇し続け、その充電電圧が閾値Ｖｔｈに到達した時点で監視部２８がＤＣ−ＤＣコンバータ２７のイネーブル端子にオン信号を出力する。これにより、〔Ｄ〕点電圧のグラフに示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７が間欠的な動作を開始する。
【００５２】
なお、市販のＤＣ−ＤＣコンバータ２７のＩＣには、ステップアップ及びステップダウンの双方の機能を持つものがあるが、このようなＩＣでは、一般にステップアップ動作の方が効率がよい。
従って、例えば、回路動作が３．３Ｖ電源で賄われる場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７として３．３Ｖのものを選択し、キャパシタ２６の充電電圧が約３．３Ｖになった時点でＤＣ−ＤＣコンバータ２７の動作を開始するのが好ましい。
【００５３】
図４に示すように、キャパシタ２６の充電期間をＴ３とし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７の動作期間をＴ４とすると、コンバータ２７が動作しない充電期間Ｔ３の間に制御用の第２光信号Ｓ２を受光しても、制御部２３や抽出回路２２に電源供給されないため、当該第２光信号Ｓ２に含まれる制御信号を受信できない。
そこで、本実施形態では、少なくとも、Ｔ４＞Ｔ１＋２×Ｔ２の不等式が成立する程度にＤＣ−ＤＣコンバータ２７の動作期間Ｔ４を設定しており、これにより、コンバータ２７の動作期間Ｔ４内に制御期間Ｔ２が必ず含まれるようにしている。
【００５４】
〔抽出回路〕
図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、上段から順に、フォトダイオード２０に対する光信号入力、フォトダイオード２０での発生電流、図３における〔Ａ〕点及び〔Ｃ〕点での電圧の各波形を示すグラフである。
なお、図５の（ａ）〜（ｄ）のグラフのうち、（ａ）〜（ｃ）は、給電用の第１光信号Ｓ１を受光した場合を示し、（ｄ）は制御用の第２光信号Ｓ２を受光した場合を示す。また、図５の（ａ）〜（ｄ）において、〔Ａ〕点の電圧が〔Ｃ〕点の電圧を超えているのは、ショットキーダイオード２５による電圧降下のためである。
【００５５】
図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、フォトダイオード２０のカソード側端子に接続されたインダクタ２４の誘導作用により、ＰＤ電流の立ち上がりはランプ波形となる。また、昇圧用インダクタの影響によりフォトダイオード２０のカソード側端子（図３の〔Ａ〕点）にリンギング電圧が現れてしまい、制御信号をカソード側端子から取り出すのは非常に困難である。
そこで、本実施形態では、そのようなリンギングの影響を受けないように、高インピーダンス素子でもあるフォトダイオード２０を挟んで、反対側のアノード側端子に前記抵抗３２を接続し、光電変換で生じる電流をその抵抗３２で電圧信号に変換し、電圧信号をアノード側から取り出すようにしている。
【００５６】
すなわち、図３に示すように、フォトダイオード２０のアノード側は上記抵抗３２を介してアースされており、このフォトダイオード２０のアノード側端子と抵抗３２の間（図３の〔Ｂ〕点）に前記抽出回路２２の入力端子が接続されている。
本実施形態の抽出回路２２は、オペアンプ等よりなるＡＣ増幅器３４と、この増幅器３４の後段に接続されたコンパレータ３５とを備えており、フォトダイオード２０のアノード側端子は、コンデンサ３６を介してＡＣ増幅器３４の入力端子に接続されている。
【００５７】
ＡＣ増幅器３４の出力端子は並列に分岐しており、抵抗３７を介してコンパレータ３５の各入力端子に接続されている。このコンパレータ３５は、入力端子に入力された電気信号の電圧を所定値と比較することによって最上位のビット判定を行い、この判定結果を前記制御部２３の信号入力端子に入力する。
なお、コンパレータ３５の負側の入力端子は、コンデンサ３８を介してアースされている。
【００５８】
〔制御部の構成と機能等〕
図３に示すように、本実施形態の制御部２３は、プログラマブルなマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）よりなり、電源回路２１の駆動電圧が入力される電源端子（Vcc）と、抽出回路２２の信号電圧が入力される信号入力端子（SIN）と、センサ（温度センサ等）４０の出力が入力されるセンサ入力端子とを備えている。
また、制御部２３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７に対するシャットダウン信号を出力する出力端子ｔ１と、光アッテネータ１４に対する制御信号を出力する制御端子ｔ２と、発光素子４１を発光させるための送信用端子ｔ３とを備えている。
【００５９】
前記した通り、電源回路２１（ＤＣ−ＤＣコンバータ２７）の出力端子は、制御部２３の電源端子と抽出回路２２のＡＣ増幅器３４及びコンパレータ３５の電源端子にそれぞれ接続されており、このコンバータ２７が供給する電力によって抽出回路２２と制御部２３が同じ動作タイミングで駆動される。
一方、第２光信号Ｓ２に基づいて抽出回路２２が取り出した制御信号には、光アッテネータ１４、センサ４０及び発光素子４１の動作に関する制御情報などが含まれており、制御部２３は、この制御情報に従ってそれら各部１４，４０，４１の動作を制御する。
【００６０】
例えば、ある宅側装置２が故障あるいは悪意により局側装置１の送信許可に従わず、波長λ３の上り光信号を継続して送出し続けることにより、他の宅側装置２の通信を阻害することがある。このような場合には、局側装置１の給電制御部７は、宅側装置２の光アッテネータ１４を作動させる情報を第２光信号Ｓ２に含めて送出する。
この第２光信号Ｓ２を宅側装置２が受信すると、当該宅側装置２の制御部２３が自身の光アッテネータ１４を作動し、波長λ３による光信号を遮断して他の宅側装置２への通信妨害を回避する。
【００６１】
また、局側装置１の給電制御部７が送出する第２光信号Ｓ２に含まれる制御情報に、センサ４０での測定値を要求する情報が含まれている場合には、制御部２３は、センサ４０での測定結果（温度センサの場合は温度情報）を含む送信データを生成し、この送信データを、波長λ２の上り光信号を発光する発光素子４１によって局側装置１に送出する。このように、制御部２３は、センサ４０と発光素子４１とからなる計測送信部１１を制御する機能も有する。
従って、局側装置１は、自身が統括するすべての宅側装置２から、センサ４０での測定結果を収集することができる。
【００６２】
一方、本実施形態の制御部２３は、上記光アッテネータ１４や発光素子４１の駆動を含む所定の動作を終えた後は、電源回路２１のＤＣ−ＤＣコンバータ２７のイネーブル端子にシャットダウン信号を送信するようにプログラミングされている。
このように、間欠的な動作を行う制御部２３の場合には、所定の動作を終了した後にＤＣ−ＤＣコンバータ２７の動作を停止させるようにすれば、キャパシタ２６の放電を必要最小限に留め、次回の動作に必要な電力の蓄積に要する時間を短縮することができる。
【００６３】
以上の通り、本実施形態のＰＯＮシステムによれば、局側装置１が光ファイバ３，５に送出する光信号Ｓを、給電用の第１光信号Ｓ１と制御用の第２光信号Ｓ２とを含む時分割多重の信号パターンにしたので、１つのファイバ経路３，５に対して、給電用の第１光信号Ｓ１と制御用の第２光信号Ｓ２とを同じ波長λ１で送出することができ、同一波長λ１の光信号Ｓを給電用と制御用の双方に使用することができる。
このため、波長分割多重の場合に必要となる光合波器及び光分波器や、波長ごとに光電変換を行う受光素子が不要となり、また、光ファイバ３，５も１系統で足りるので、システムの構築コストを低減することができる。
【００６４】
また、本実施形態の宅側装置２に搭載した給電受信部（光受信装置）１０によれば、電源回路２１がフォトダイオード２０のカソード側の電気信号から電力を取り出し、抽出回路２２がリンギング波形の生じないフォトダイオード２０のアノード側の電気信号から制御信号を取り出すようになっているので、同じフォトダイオード２０から電力と制御信号を確実に取り出すことができる。
従って、フォトダイオード２０が給電用と制御信号用の双方の機能を兼ね備えることができ、これらの用途ごとに別個にフォトダイオードを設ける場合に比べて、光受信装置の製作コストを低減することができる。
【００６５】
〔第２実施形態〕
図６は、第２実施形態の宅側装置２に搭載された給電受信部１０の回路図である。
第２実施形態の給電受信部１０が第１実施形態のそれと異なる点は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７の動作トリガーを所定時間おきに生成するタイマー４２が電源回路２１に設けられている点にあり、その他の構成は第１実施形態の場合と同様である。
そこで、以下、このタイマー４２に関する技術的事項を重点的に説明する。
【００６６】
図６に示すように、タイマー４２の後段にはＡＮＤ素子４３が設けられている。このＡＮＤ素子４３の入力端子には、タイマー４２と監視部２８の出力端子がそれぞれ接続されており、ＡＮＤ素子４３の出力端子は、ショットキーダイオード２９を介してＤＣ−ＤＣコンバータ２７のイネーブル端子に接続されている。
このため、第２実施形態の電源回路２１では、例えば図７の各波形に示すように、キャパシタ２６の電圧が所定値Ｖｔｈに達したことに加えて、タイマー４２が動作トリガーを生成したことを条件として、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７が動作するようになっている。
なお、タイマー４２は、別途用意された蓄電池により動作させても構わない。これにより、光信号Ｓが供給されない状態でもタイマー４２が正常に動作を継続する。また、複数の宅側装置２内のタイマー４２に対して、時間合わせを行う信号を第２光信号Ｓ２に含めるようにしても良い。
【００６７】
本実施形態の給電受信部１０の作用効果は次の通りである。
すなわち、第１実施形態（図３）の場合にように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７の動作タイミングをキャパシタ２６の電圧値のみで判定しても、フォトダイオード２０の受光レベル、温度及び劣化等の原因により、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７の動作間隔が予想通りには安定しないことがある。
これに対して、本実施形態（図６）の場合には、タイマー４２が動作トリガーを生成したことも動作条件となるので、動作トリガーの生成周期を、キャパシタ２６の充電電圧が閾値Ｖｔｈに達する時間よりも十分に長い時間に設定することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７の動作間隔を所望通りに安定化させることができる。
【００６８】
一方、図１に示すＰＯＮシステムにおいては、局側装置１から宅側装置２までの伝送距離によって、宅側装置２に届く下り光信号の強度が変化するので、キャパシタ２６を十分に充電するために要する時間もまちまちになる。
そこで、図１に示すＰＯＮシステムを構成する各宅側装置２に、上記タイマー４２を有する給電受信部１０（図６）を搭載し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７の動作周期を安定化するためのタイマー４２が生成する動作トリガーの生成周期を、複数の宅側装置２のうちで局側装置１から最も遠い宅側装置２に合わせるようにすればよい。
【００６９】
この場合、局側装置１から宅側装置２までの伝送距離の大小に関係なく、すべての宅側装置２のキャパシタ２６に対して十分な充電時間が確保され、各宅側装置２での充電時間を揃えることができる。
このため、局側装置１が送出する給電及び制御用の光信号Ｓによって、伝送距離の相違に関係なくすべての宅側装置２に同じ処理動作を実行させることができ、局側装置１が各宅側装置２を統一的に制御できるようになる。
【００７０】
〔ダイオードの方向違い等による回路バリエーション〕
図３及び図６に示す給電受信部１０の回路構成において、フォトダイオード２０とショットキーダイオード２５の向きおよび接続方法を変更することにより、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、４種類の回路構成を採用し得る。
図９（ａ）〜図９（ｄ）に示す回路のうち、図９（ａ）は、図３及び図６の給電受信部１０のフォトダイオード２０周辺の回路部分を示す図であり、図９（ｂ）の回路は、図９（ａ）の回路に対してショットキーダイオード２５の接続方法を変更し、コンデンサＣ１１を追加し、さらにインダクタ（Ｌ２）を追加することにより、Ｃ点電圧の極性を入れ替えたものである。
なお、図９（ｂ）の回路はＣｕｋコンバータの回路を応用したものであり、Ｌ１、Ｌ２を磁気的結合させていても構わない。
【００７１】
また、図９（ｃ）の回路は、図９（ａ）の回路に対してフォトダイオード２０とショットキーダイオード２５の向きを入れ替えることにより、Ｂ点及びＣ点電圧の極性を入れ替えたものであり、図９（ｄ）の回路は、図９（ａ）の回路に対してフォトダイオード２０の向きを入れ替え、ショットキーダイオード２５の接続方法を変更し、コンデンサＣ１１を追加しさらにインダクタ（Ｌ２）を追加することにより、Ｃ点電圧の極性を入れ替えたものである。
この図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示すように、フォトダイオード２０のアノード側の電気信号から電力を取り出し、カソード側の電気信号から制御信号を取り出す回路構成にすることも可能である。
【００７２】
図９（ｅ）は、図９（ａ）〜（ｄ）に示す回路における、電力抽出点であるＣ点電圧と信号抽出点であるＢ点電圧の極性を示す表である。この表に示すように、ダイオード２０，２５の向きを入れ替えると電力や信号の極性が逆転するが、この場合でも、各回路は問題なく作動する。
すなわち、ショットキーダイオード２５の接続方法を変更すると、Ｃ点電圧の極性を変更することができ、フォトダイオード２０の向きを入れ替えると、Ｂ点電圧の極性が入れ替わるが、いずれの場合でも、フォトダイオード２０の各端子側から電力の取り出しと信号抽出とをそれぞれ行うことができる。
【００７３】
もっとも、図９に示す４種類の回路のうち、図９（ａ）又は（ｃ）の回路を採用することが好ましい。その理由は次の通りである。
すなわち、図９（ｂ）及び（ｄ）の回路では、インダクタに蓄積された電流による電圧の極性を反転させるためＣ１１やＬ２を追加する必要があり部品点数が増加するだけでなく、追加された部品がそれぞれ電流の経路の一部となってしまい、これによってエネルギー損失が生じて電源効率を低下させるという欠点がある。
【００７４】
これに対して、図９（ａ）及び（ｃ）の回路では、フォトダイオード２０に直接接続され発生させた電流を蓄積するインダクタＬ１による電圧の極性と電源回路２１の極性とが同じになるように、フォトダイオード２０を電源回路２１及び抽出回路２２に接続する回路構成になっているから、Ｃ１１のコンデンサ及びＬ２のインダクタが不要である。
従って、電源回路２１の回路構成がより簡便になって安価に製作できるとともに、追加された部品が電流の経路になることに伴うエネルギー損失がなく、電源効率の低下を抑制できるという利点がある。
【００７５】
なお、図９（ｅ）の表において、Ｃ点電圧（電源）の極性は、Ｃ点の電位がグランドよりも高い場合を「正」、低い場合を「負」と定義している。
また、Ｂ点電圧（制御信号）の極性は、フォトダイオード２０への入力光レベルが高い時において、Ｂ点に高電圧が発生する場合を「正」、Ｂ点に低電圧が発生する場合を「負」と定義している。
上記各実施形態では、スイッチング電源として機能する電源回路２１の効率を上げるため、整流素子として、順方向の電圧降下が低くスイッチング速度が速い特長を有するショットキーダイオード（ショットキーバリアダイオードともいう。）を採用しているが、その他にも、通常のＰＮ接合のダイオードを用いてもよいことは勿論である。
【００７６】
〔第３実施形態〕
図８は、本発明を採用した別の光通信システム（第３実施形態）の概略構成図である。
図８に示す第３実施形態の光通信システムは、Ｐ２ＭＰ形態の光アクセスネットワークにおいて、受動的な光スプリッタ４の分岐後に光信号の通過・遮断を制御する光スイッチ部４６を備える光スイッチ装置４５を設けたシステム構成になっている。
【００７７】
すなわち、本実施形態の光通信システムは、光スイッチ装置４５と、この光スイッチ装置４５を介して局側装置１とＰ２ＭＰ形態で接続された複数の宅側装置２，２……とを備えている。なお、この場合の宅側装置２は、局側装置１とＰＯＮ通信を行うサービス部１２としての機能のみを有する。
図８に示すように、本実施形態の光スイッチ装置４５は、外部からの制御信号（電気信号）によって光信号の通過・遮断を制御する光スイッチ部４６と、局側装置１の給電制御部７からの光信号Ｓ（波長λ１）に基づいて光スイッチ部４６を制御する給電受信部４７とを備えている。
【００７８】
光スイッチ部４６は、光スプリッタで分岐させた支線毎に設けられた複数のＭＥＭＳミラーあるいは液晶スイッチなどの、透過・遮断の状態切り替え動作以外には殆ど電力を消費しない光スイッチ４６ａを内部に有しており、任意の支線に対する光信号を透過又は遮断できるようになっている。
一方、光スイッチ装置４６の給電受信部４７は、第１実施形態の給電受信部１０と同様に、波長λ１の光信号を利用して、自装置内の制御機器（図３の制御部２３）等に対する給電と制御を実行する。
【００７９】
すなわち、光スイッチ装置４５の給電受信部４７は、第１実施形態の給電受信部（図３）１０とほぼ同様の回路構成になっており、局側装置１からの給電制御用の光信号Ｓに基づいて生成した制御信号により、光スイッチ部４６に対する動作制御を行う。
【００８０】
このため、本実施形態の光通信システムによれば、局側装置１が送出した光信号（波長λ１）を、光スイッチ装置４５に対する給電と光信号の透過・遮断／経路選択の制御用の双方の用途で使用することができる。また、光スイッチ部４６を集約することにより、図１の構成に比べて部品の集積化による低コスト化が可能となるとともに、設置が容易になって保守コストの低減も可能となる。
なお、上記実施形態はすべて例示であり本発明の範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内での変更が含まれる。
【実施例】
【００８１】
以下、図３に示す給電受信部（光受信装置）１０に使用可能な回路部品の諸元及び動作パラメータの一例を示し、その場合の動作の有効性について検討する。
〔回路部品〕
Ｌ１，Ｌ２：５６０μＨ
Ｄ１：順方向電圧０．３Ｖ  ショットキーダイオード
Ｃ１：１５ｍＦ  電気二重層コンデンサ
Ｃ２：１０μＦ  セラミックコンデンサ
Ｃ３，Ｃ４，Ｃ１１：１μＦ  セラミックコンデンサ
【００８２】
ＩＣ１：電源監視（３．３Ｖ）
ＩＣ２：DC-DCコンバータIC  待機電流１μＡ以下、シャットダウン時出力ＯＦＦ）
ＩＣ３：オペアンプ等
ＩＣ４：コンパレータ等
Ｒ１：１００Ω
Ｒ２：１００ｋΩ
Ｒ３，Ｒ４：１０ｋΩ
【００８３】
Ｇ１，Ｇ２：光ファイバまたは光導波路
ＰＤ１：フォトダイオード
ＬＤ１：レーザダイオード
ＷＤＭ１：ＷＤＭカプラ
ＳＥＮＳ１：センサ（サーミスタ）
ＡＴＴ１：光減衰器
【００８４】
〔動作パラメータ〕
λ１：光給電用波長  １６２５ｎｍ
λ２：送信用波長    １６００ｎｍ
λ３：各種サービス用波長  １２６０〜１５８０ｎｍ
Ｔ１：給電期間  ０．０９秒
Ｔ２：制御期間  ０．０１秒（繰り返し周期：０．１秒）
【００８５】
制御信号バースト長：５００ｂｉｔ
Ｖｔｈ：電源監視の閾値  ３．３Ｖ
Ｖｃｃ：３．３Ｖ
回路電源：３．３Ｖ
回路電流：１００ｍＡ以下
回路の動作時間：０．２秒以内
充電時間：約３０分
【００８６】
〔動作の検証〕
以上の諸元の下で、キャパシタＣ１（１５ｍＦ）が閾値Ｖｔｈ（＝３．３Ｖ）まで充電された時点で蓄積されるエネルギーをＥ１とすると、Ｅ１は次のように計算される。
Ｅ１＝０．５×Ｃ１×Ｖｔｈ２＝０．０８１７（Ｊ）
【００８７】
一方、上記動作パラメータの回路動作（Ｖｃｃ＝３．３Ｖ、回路電流Ｉ：１００ｍＡ以下、動作時間Δｔ：０．２秒）を行うのに必要な電力をＥ２とすると、Ｅ２は次のように計算される。
Ｅ２＝Ｖｃｃ×Ｉ×Δｔ＝０．０６（Ｊ）
従って、この場合、充電による電気エネルギーＥ１が、回路動作に必要な消費電力Ｅ２より大きくなるので、光給電による回路動作が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、光ファイバを用いて機器を接続するシステムであって、電力線等による通常の給電が困難なシステムに有用であり、光ファイバを経由して供給された光信号により、電気・電子回路の動作に必要な電力を得る場合に適用可能である。
また、本発明は、間欠的に動作するために定常的には大きな電力の消費がない場合や、電力供給と合わせて何らかの制御信号を供給する必要がある場合に特に有効であり、部品点数を増加させることなく、経済的に目的を達成することを可能にする。
【００８９】
具体的には、遠隔地に置かれたセンサの測定値を収集するシステムや、遠隔地に設置された光スイッチをオンオフ制御するシステム等に有効である。
【符号の説明】
【００９０】
１      局側装置
２      宅側装置
３      光ファイバ（幹線）
４      光スプリッタ
５      光ファイバ（支線）
７      給電制御部
８      計測受信部
９      サービス部
１０      給電受信部（光受信装置）
１１      計測送信部
１２      サービス部
１３      合波分波器
１４      光アッテネータ
１５      合波分波器
２０      フォトダイオード（受光素子）
２１      電源回路
２２      抽出回路
２３      制御部
２４      インダクタ（昇圧素子）
２５      ショットキーダイオード（整流素子）
２６      キャパシタ（蓄電素子）
２７      ＤＣ−ＤＣコンバータ（直流安定化電源）
２８      監視部
４０      センサ
４１      発光素子
４２      タイマー
４３      ＡＮＤ素子
４５      光スイッチ装置
４６      光スイッチ部
４７      給電受信部（光受信装置）
Ｓ      光信号
Ｓ１    第１光信号（給電用）
Ｓ２    第２光信号（制御用）
【図１】
2010193374.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010193374.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010193374.tif 000009
【図８】
2010193374.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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