(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号の伝送を担う光伝送媒体であって、該光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび該光伝送媒体からの光信号の出射を担う少なくとも１つの受信ノードを備えた光伝送媒体と、
前記複数の送信ノードそれぞれに対応して備えられた、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードから前記光伝送媒体内へ入射する複数の光信号送信部であって、前記複数の光信号送信部間で互いに波長の異なるパルス列光信号を生成する光信号送信部と、
前記受信ノードに対応して備えられた、該受信ノードに出射した光信号を受信して光信号の波長に応じてレベルの異なる受信信号を得るとともに、得られた受信信号に含まれる、前記複数の光信号送信部で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の信号成分を分離する分離手段を有する光信号受信部とを備えたことを特徴とする光信号伝送装置。
【請求項２】
前記光信号受信部が、波長の異なる光信号に対して分光透過率の異なるフィルタと、該フィルタを透過した光信号を受光する受光素子とを備えたものであり、前記分離手段が、前記受光素子により得られた受信信号の時系列的な信号レベルを複数のしきい値と比較することにより該受信信号の中から所望の信号成分を分離するものであることを特徴とする請求項１記載の光信号伝送装置。
【請求項３】
前記光信号受信部が、波長の異なる光信号に対して分光感度の異なる受光素子を備えたものであり、前記分離手段が、前記受光素子により得られた受信信号の時系列的な信号レベルを複数のしきい値と比較することにより該受信信号の中から所望の信号成分を分離するものであることを特徴とする請求項１記載の光信号伝送装置。
【請求項４】
前記光信号送信部が、該光信号送信部で生成される光信号の波長の変更が自在なものであって、
前記光信号送信部で生成される光信号の波長が相互に異なる波長となるように複数の光信号送信部の間の調停を行う調停部を備えたことを特徴とする請求項１記載の光信号伝送装置。
【請求項５】
前記光信号送信部による光信号の生成に先立って、該光信号送信部で生成される光信号の波長を前記光信号受信部に通知する波長通知手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の光信号伝送装置。
【請求項６】
前記光伝送媒体が、シート形状を有するものであり、前記光信号送信部から入射した光信号を該光伝送媒体のシート面に沿って拡散させる光拡散手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の光信号伝送装置。
【請求項７】
前記光伝送媒体が、それぞれが光信号の伝送を担う複数のシートが積層されてなるものであることを特徴とする請求項６記載の光信号伝送装置。
【請求項８】
信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、該光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび該光伝送媒体からの光信号の出射を担う少なくとも１つの受信ノードを備えた光伝送媒体と、
前記複数の送信ノードそれぞれに対応して備えられた、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードから前記光伝送媒体内へ入射する複数の光信号送信部であって、前記複数の光信号送信部間で互いに波長の異なるパルス列光信号を生成する光信号送信部を分担して搭載してなる複数枚の第１の回路基板と、前記受信ノードに対応して備えられた、該受信ノードに出射した光信号を受信して光信号の波長に応じてレベルの異なる受信信号を得るとともに、得られた受信信号に含まれる、前記複数の光信号送信部で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の信号成分を分離する分離手段を有する光信号受信部を搭載してなる少なくとも１枚の第２の回路基板と、
前記第１の回路基板に搭載された光信号発信部から出射した光信号が前記送信ノードから前記光伝送媒体内に入射し前記受信ノードに出射した信号光が前記第２の回路基板に搭載された光信号受信部に入射するように、前記第１の回路基板および前記第２の回路基板を前記光伝送媒体に対し位置決めされた状態に支持する支持体とを備えたことを特徴とする信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号の伝送を担う光信号伝送装置、および光信号の伝送を含む信号処理を行なう信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）の開発により、データ処理システムで使用する回路基板（ドーターボード）の回路機能が大幅に増大してきている。回路機能が増大するにつれて各回路基板に対する信号接続数が増大するため、各回路基板（ドーターボード）間をバス構造で接続するデータバスボード（マザーボード）には多数の接続コネクタと接続線を必要とする並列アーキテクチャが採用されてきている。接続線の多層化と微細化により並列化を進めることにより並列バスの動作速度の向上が図られてきたが、接続配線間容量や接続配線抵抗に起因する信号遅延により、システムの処理速度が並列バスの動作速度によって制限されることもある。また、並列バス接続配線の高密度化による電磁ノイズ（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ    Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の問題もシステムの処理速度向上に対しては大きな制約となる。
【０００３】
このような問題を解決し並列バスの動作速度の向上を図るために、光インターコネクションと呼ばれる、システム内光接続技術を用いることが検討されている。光インターコネクション技術の概要は、『内田禎二、回路実装学術講演大会１５Ｃ０１，ｐｐ．２０１〜２０２』や『富室    久他．，“光インタコネクション技術の現状と動向    ”，ＩＥＥＥ    Ｔｏｋｙｏ    Ｓｅｃｔｉｏｎ    ＤｅｎｓｈｉＴｏｋｙｏ    Ｎｏ．３３    ｐｐ．８１〜８６，１９９４』に記載されているように、システムの構成内容により様々な形態が提案されている
従来提案された様々な形態の光インターコネクション技術のうち、特開平２−４１０４２号公報には、高速、高感度の発光／受光デバイスを用いた光データ伝送方式をデータバスに適用した例が開示されており、そこには、各回路基板の表裏両面に発光／受光デバイスを配置し、システムフレームに組み込まれた隣接する回路基板上の発光／受光デバイス間を空間的に光で結合した、各回路基板相互間のループ伝送用の直列光データ・バスが提案されている。この方式では、ある１枚の回路基板から送られた光信号が隣接する回路基板で光／電気変換され、さらにその回路基板でもう一度電気／光変換されて、次に隣接する回路基板に光信号を送るというように、各回路基板が順次直列に配列され各回路基板上で光／電気変換、電気／光変換を繰り返しながらシステムフレームに組み込まれたすべての回路基板間に伝達される。
【０００４】
このため、信号伝達速度は各回路基板上に配置された受光／発光デバイスの光／電気変換・電気／光変換速度に依存すると同時にその制約を受ける。また、各回路基板相互間のデータ伝送には各回路基板上に配置された受光／発光デバイスによる、自由空間を介在させた光結合が用いられているため、隣接する回路基板表裏両面に配置されている発光／受光デバイスの光学的位置合わせが行なわれすべての回路基板が光学的に結合されている必要がある。また、各回路基板は自由空間を介して光結合されているため、隣接する光データ伝送路間に干渉（クロストーク）が発生しデータの伝送不良が起きることが予想される。また、システムフレーム内の環境、例えば埃などにより光信号が散乱することによりデータの伝送不良が起きることも予想される。さらに、各回路基板が直列に配置されているため、いずれかのボードが取り外された場合にはそこで接続が途切れてしまい、それを補うための余分な回路基板が必要となる。すなわち、回路基板を自由に抜き差しすることができず、回路基板の数が固定されてしまうという問題がある。
【０００５】
２次元アレイデバイスを利用し自由空間を介して回路基板相互間のデータ伝送を行う技術が特開昭６１−１９６２１０号公報に開示されている。ここに開示されている技術は、平行な２面を有する、光源に対置されたプレートを具備し、プレート表面に配置された回折格子、反射素子により構成された自由空間を利用した光路を介して回路基板間を光学的に結合する方式である。
しかし、この方式では、１点から発せられた光を固定された１点にしか接続できず電気バスのように全ての回路基板間を網羅的に接続することができないという問題がある。また、自由空間を利用しているので複雑な光学系が必要となり、位置合わせなども難しいため、光学素子の位置ずれに起因して、隣接する光データ伝送路間の干渉（クロストーク）が発生しデータの伝送不良が起きることが予想されるという問題もある。また、回路基板間の接続情報はプレート表面に配置された回折格子、反射素子により決定されるため、回路基板を自由に抜き差しすることができず装置の拡張性が低いという問題もある。
【０００６】
特開平４−１３４４１５号公報には、２次元アレイデバイスを利用した回路基板相互間のデータ伝送に関する他の技術が開示されている。この公報には、空気よりも屈折率の高い透明な物質の中に、負の曲率を有する複数個のレンズを上記物質の表面に形成したレンズアレイと、光源から出射した光を上記レンズアレイの側面から入射せしめるための光学系とを組み込んで構成した光信号伝送装置が開示されている。また、この公報には、負の曲率を有する複数個のレンズの代わりに屈折率の低い領域やホログラムを構成した光信号伝送方式も開示されている。
この方式では、側面から入射した光が上記負の曲率を有する複数個のレンズやこれに代わる屈折率の低い領域やホログラムの構成された部分から面上に分配されて出射する作用を利用している。従って、光の入射位置と複数個のレンズおよびこれに代わる屈折率の低い領域やホログラムの構成された面上の出射位置との位置関係により出射信号の強度がバラツクことが考えられる。また、側面から入射した光が、対向する側面から抜け出てしまう割合も高いと考えられ、信号伝搬に利用される光の利用効率は低いものと予想される。さらに、面上に構成される負の曲率を有する複数個のレンズやこれに代わる屈折率の低い領域やホログラムの構成された位置に回路基板の光入力素子を配置する必要があるため、回路基板を配置するための自由度が少なく装置の拡張性が低いという問題もある。
【０００７】
これらの諸問題を解決する手段として、信号光の入射ないし出射を担う複数の信号光入出力部と、これら複数の信号光入出力部のうちのいずれかの信号光入出力部から入射した信号光を拡散して伝播し他の信号光入出力部から出射する、これら複数の信号光入出力部相互間で伝達される光信号の共通信号路を形成してなる光バス本体を備えたシート状の光データバスが考えられる。このシート状光データバスは、共通信号路において入射した光信号を拡散して伝搬するものであるため、このシート状光データバスに、受発光部が配置された複数の回路基板を簡易な取付け方法で確実に光結合させることができるため、精密な光学的位置合わせを必要としないという利点がある。また、回路基板の数や取付け位置を自由に変えることができるので、拡張性に富んだ自由度の高いシステムを構築することができる。また、光信号の伝送は伝送路内でのみ行われるため埃などに対する耐環境性を有しており、光学的位置合わせを必要としないため温度変化などにも強いという長所をも備えている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のシート状光データバスにおいては、光データバス内のあらゆる方向に光が拡散されるため、光の大半は受光素子の存在しないところに放出されてしまう。従って、受光部における光強度が非常に弱くなってしまうため、信号伝送の高速化や低消費電力化を図る上で問題がある。
この問題を解決するために、シート状光データバスの任意の辺に設けられた光信号入射部より入射した光信号を、各光信号入射部に対応して設けた光拡散部において拡散させ、シート状光データバスで形成された光伝送路を介して、光光信号入射部に対向して配置された光信号出射部に伝搬する方式が考えられる。この方式では、光信号入射部と光信号出射部の配置により各光信号入射部に対応した光拡散部における光の拡散分布を制御することにより、光伝送路を介して光信号を光信号出射部方向に有効に導光することが可能となるため、シート状光データバスにおける伝送効率が向上し信号伝送速度の高速化や低消費電力化が可能となる。
【０００９】
このシート状光データバスの伝送速度をさらに高速化する方法として、多重化伝送方式を取り入れることが考えられる。多重化伝送方式の一つとして光波長多重化通信方式が知られている。従来の光波長多重化通信方式では、例えば、特開平９−９８１３７号公報に開示されているように、複数の光信号を互いに異なる波長の光信号に変換してこれら複数の光信号を多重化して伝送することにより伝送路の伝送速度を実質的に複数倍に向上させることができる。しかしながら、光波長多重化通信方式においては、複数の波長を受／発信するための装置、具体的には複数の発信素子および特定の波長を通過させる複数の波長フィルタを用意するか、あるいはそれらの素子を可変波長のものとすることが必要であり、また特定の波長に対応した複数の受信素子が必要となり、受信素子数の増加や構成の複雑化により装置のサイズが大きくなったり、コストの上昇を招いてしまうという問題がある。
本発明は、上記の事情に鑑み、信号伝送速度が高く小型で低コストの光信号伝送装置およびその光信号伝送装置を用いた信号処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の光信号伝送装置は、
光信号の伝送を担う光伝送媒体であって、光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび光伝送媒体からの光信号の出射を担う少なくとも１つの受信ノードを備えた光伝送媒体と、
上記複数の送信ノードそれぞれに対応して備えられた、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードから上記光伝送媒体内へ入射する複数の光信号送信部であって、上記複数の光信号送信部間で互いに波長の異なるパルス列光信号を生成する光信号送信部と、
上記受信ノードに対応して備えられた、受信ノードに出射した光信号を受信して光信号の波長に応じてレベルの異なる受信信号を得るとともに、得られた受信信号に含まれる、上記複数の光信号送信部で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の信号成分を分離する分離手段を有する光信号受信部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記の目的を達成する本発明の信号処理装置は、
信号光の伝送を担う光伝送媒体であって、光伝送媒体への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび光伝送媒体からの光信号の出射を担う少なくとも１つの受信ノードを備えた光伝送媒体と、
上記複数の送信ノードそれぞれに対応して備えられた、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードから上記光伝送媒体内へ入射する複数の光信号送信部であって、上記複数の光信号送信部間で互いに波長の異なるパルス列光信号を生成する光信号送信部を分担して搭載してなる複数枚の第１の回路基板と、上記受信ノードに対応して備えられた、受信ノードに出射した光信号を受信して光信号の波長に応じてレベルの異なる受信信号を得るとともに、得られた受信信号に含まれる、上記複数の光信号送信部で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の信号成分を分離する分離手段を有する光信号受信部を搭載してなる少なくとも１枚の第２の回路基板と、
上記第１の回路基板に搭載された光信号発信部から出射した光信号が上記送信ノードから上記光伝送媒体内に入射し上記受信ノードに出射した信号光が上記第２の回路基板に搭載された光信号受信部に入射するように、上記第１の回路基板および上記第２の回路基板を上記光伝送媒体に対し位置決めされた状態に支持する支持体とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の光信号伝送装置の第１の実施形態の概要構成図である。
図１に示すように、この光信号伝送装置１００は、光信号の伝送を担うシート状の光伝送媒体１０と、光信号を生成して光伝送媒体１０内へ入射する光信号送信部２０ａ，２０ｂ，…，２０ｆと、光伝送媒体１０からの光信号を受信する光信号受信部４０ａ，４０ｂ，…，４０ｆとを備えている。
光伝送媒体１０は、光伝送媒体１０への信号光の入射を担う６つの送信ノードＡ，Ｂ，…，Ｆおよび光伝送媒体１０からの光信号の出射を担う６つの受信ノードＡ，Ｂ，…，Ｆを備えている。なお、本実施形態では、各送信ノードは受信ノードをも兼ねたものとして構成されているが、送信ノードおよび受信ノードはそれぞれ専用のものとしてもよい。また、送信ノードは複数備える必要があるが、受信ノードは少なくとも１つ備えていればよい。
【００１３】
光信号送信部２０ａ，２０ｂ，…，２０ｆは、６つの送信ノードＡ，Ｂ，…，Ｆそれぞれに対応した回路基板５０ａ，５０ｂ，…，５０ｆ上に設けられており、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードＡ，Ｂ，…，Ｆから光伝送媒体１０内へ入射するものであって、６つの光信号送信部２０ａ，２０ｂ，…，２０ｆ間で互いに波長の異なるパルス列光信号を生成することができるように、各光信号送信部２０ａ，２０ｂ，…，２０ｆは、互いに波長の異なるパルス列光信号を出射する２種類の発光素子２１，２２をそれぞれ備えている。
光信号受信部４０ａ，４０ｂ，…，４０ｆは、各受信ノードＡ，Ｂ，…，Ｆに対応した回路基板５０ａ，５０ｂ，…，５０ｆ上に設けられており、送信ノードＡ，Ｂ，…，Ｆから出射した光信号を受信して光信号の波長に応じてレベルの異なる受信信号を得るとともに、得られた受信信号に含まれる、６つの光信号送信部２０ａ，２０ｂ，…，２０ｆで生成された６つの光信号に対応する信号成分の中から所望の信号成分を分離する分離手段（図示せず）を有している。
【００１４】
本実施形態では、各光信号受信部４０ａ，４０ｂ，…，４０ｆに、波長の異なる光信号に対して分光透過率の異なるフィルタ（図示せず）と、このフィルタを透過した光信号を受光する受光素子４１と、受光素子４１により得られた受信信号の時系列的な信号レベルを複数のしきい値と比較することにより受信信号の中から所望の信号成分を分離するための信号分離回路（図示せず）が備えられている。これらのフィルタおよび信号分離回路は、本発明にいう分離手段に相当するものである。
光伝送媒体１０は、光信号の伝送を担うシート形状の、いわゆる光データバスであり、本実施形態では、材料として、層厚０．５ｍｍの光透過率の高いＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）が用いられている。
このようなシート形状の光データバスは、予め型を用意しその型を加熱してＰＭＭＡが十分に溶ける温度にしておき、十分に加熱され溶融状態にあるＰＭＭＡをその型に流し込むことによって作製することができる。
【００１５】
光伝送媒体１０には、光信号送信部２０ａ，２０ｂ，…，２０ｆから入射した光信号を光伝送媒体１０のシート面に沿って拡散させる光拡散部３０ａ，３０ｂ，…，３０ｆが備えられている。本実施形態におけるこれら光拡散部３０ａ，３０ｂ，…，３０ｆは、本発明にいう光拡散手段に相当するものである。
本実施形態では、光拡散部３０ａ，３０ｂ，…，３０ｆは透過型の拡散体から形成されている。光拡散部３０ａ，３０ｂ，…，３０ｆに用いられる拡散体は、入射光線を効率よく拡散するものであればよく、シート形状あるいは任意の形状を持つものでもよい。光拡散部３０ａ，３０ｂ，…，３０ｆのシート厚み方向の厚みは、光伝送媒体１０のシート厚み全体を覆うものであることが望ましい。光拡散部３０ａ，３０ｂ，…，３０ｆの大きさは、位置ずれなどのばらつきが許容される数ｍｍ程度の大きさとすることが好ましい。
次に、本実施形態の光信号伝送装置１００の動作について説明する
いま、送信ノードＡの回路基板５０ａ上の発光素子２１から、あるデータに基づいて変調された第１の光信号２３ａが出射されるとともに、送信ノードＣの回路基板５０ｃ上の発光素子２２から、他のデータに基づいて変調された第２のパルス列光信号２３ｂが出射されるものとする。
【００１６】
図２は、図１に示した光信号伝送装置の光信号送信部に備えられた２つの発光素子から出力される光信号の強度を示すグラフである。
この光信号伝送装置１００の各光信号送信部２０ａ，２０ｂ，…，２０ｆには、発振波長がλ１である発光素子２１と、発振波長がλ２である発光素子２２が備えられている。図２に示すように、送信ノードＡの発光素子２１からは波長λ１のパルス列光信号２３ａ、送信ノードＣの発光素子２２からは波長λ２のパルス列光信号２３ｂが出射される。これら２種類のパルス列信号２３ａ，２３ｂは、それぞれ一定レベルの光信号強度で出射される。すなわち、図２に示すように、送信ノードＡから出射される波長λ１のパルス列光信号２３ａの“１”レベルの光信号強度は“Ｈ１”、“０”レベルの光信号強度は“Ｌ１”であり、送信ノードＣから出射される波長λ２のパルス列光信号２３ｂの“１”レベルの光信号強度は“Ｈ２”、“０”レベルの光信号強度は“Ｌ２”である。
【００１７】
送信ノードＡ，Ｃから出射されたパルス列光信号２３ａ，２３ｂは、光伝送媒体１０の端部に配置された光拡散部３０ａ，３０ｃにそれぞれ入射する。光拡散部３０ａ，３０ｃに入射したパルス列光信号２３ａ，２３ｂは光伝送媒体１０のシート面に沿って拡散し、光伝送媒体１０内を伝搬する。このとき、光信号の光伝送媒体１０の厚さ方向の広がりが全反射条件を満たすものが光伝送媒体１０内に伝搬される。
光拡散部３０ａ，３０ｂで拡散されたこれらの２種類のパルス列光信号２３ａ，２３ｂは光伝送媒体１０内で互いに重畳されパルス列光信号２４となって伝搬される。このパルス列光信号２４は光拡散部３０ａ，３０ｃに対向して設置された出射端より出射され、受信ノードＤおよび受信ノードＦのそれぞれの受光素子４１に入射する。このとき、光信号の光伝送媒体１０の厚さ方向の広がりが全反射条件以下であれば、すべての入射光を利用することができる。
【００１８】
パルス列光信号２４は、受信ノードＤ，Ｆの各受光素子４１の手前に備えられたフィルタを透過した後、受光素子４１で受光され受信信号が得られる。得られた受信信号は信号分離回路に入力される。信号分離回路は受信信号の時系列的な信号レベルを複数のしきい値と比較することにより、受信信号の中から所望の信号成分を分離する。
なお、ここでは、２つの発光素子から出射された２つのパルス列光信号が光伝送媒体に入射された場合の例について説明したが、光信号の数は２つに限られるものではなく任意の複数でよい。
図３は、図１に示した光信号伝送装置の各光信号受信部に備えられたフィルタの分光透過率特性を示すグラフである。
本実施形態の光信号伝送装置１００の各光信号受信部には、図３に示すような分光透過率特性を持つフィルタが備え付けられている。このフィルタは、波長λ１の光信号に対する透過率がＴ１であり、波長λ２の光信号に対する透過率がＴ２であるというように、波長の異なる光信号に対して分光透過率が異なる特性を有している。
【００１９】
このようなフィルタが備えられた各受信ノードの受光素子４１に、２種類のパルス列光信号２３ａ，２３ｂが重畳されてなるパルス列光信号２４が入射されると、ノードＡから出射された波長λ１のパルス列光信号２３ａの信号成分は、出射された時の光信号強度“Ｈ１”、“Ｌ１”が、フィルタ透過後各受光素子４１で受光された時にはそれぞれ“Ｈ１’”（＝“Ｈ１×Ｔ１”）、“Ｌ１’”（＝“Ｌ１×Ｔ１”）となり、ノードＣから出射された波長λ２のパルス列光信号２３ｂの信号成分は、出射された時の光信号強度“Ｈ２”、“Ｌ２”が、フィルタ透過後各受光素子４１で受光された時にはそれぞれ“Ｈ２’”（＝“Ｈ２×Ｔ２”）、“Ｌ２’”（＝“Ｌ２×Ｔ２”）となる。これらの、互いに波長の異なるパルス列光信号２３ａ，２３ｂは光伝送媒体１０内で重畳されてパルス列光信号２４となっているので、受光素子４１で受光して得られた受信信号の光強度レベルはこれら“Ｈ１’”、“Ｌ１’”、“Ｈ２’”、“Ｌ２’”の４レベルの信号成分が組み合わされて、次に示すような波形の受信信号が得られる。
【００２０】
図４は、第１の実施形態の光信号伝送装置の各受光素子により得られる受信信号の波形を示すグラフである。
本実施形態の光信号伝送装置１００の各受光素子により得られる受信信号の波形は、図４に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つの光強度レベルを有する。これら４つの光強度レベルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちの互いに隣り合う２つの光強度レベルの組合わせ、すなわちＡＢ，ＢＣ，ＣＤの３つの組合わせについて、例えば、各組合わせにおける光強度レベルの中央値をそれぞれのしきい値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３として予め設定しておくことにより、各光信号受信部に備えられた信号分離回路が、各受光素子４１により得られた受信信号の時系列的な信号レベルをこれら３つのしきい値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と比較することにより、受信信号の中から元の２つのパルス列光信号２３ａ，２３ｂを分離して取り出すことができる。
【００２１】
すなわち、図４に示した受信信号の波形における最も高いレベルＡの信号成分は“Ｈ１’＋Ｈ２’”であり、２番目に高いレベルＢの信号成分は“Ｈ２’＋Ｌ１’”であり、３番目に高いレベルＣの信号成分は“Ｈ１’＋Ｌ２’”であり、最も低いレベルＤの信号成分は“Ｌ１’＋Ｌ２’”である。従って、図４に示すように、受信信号レベルがレベルＤからレベルＡに変わったｔ１時点では、パルス列光信号２３ａが“Ｌ１”から“Ｈ１”に変わるとともにパルス列光信号２３ｂが“Ｌ２”から“Ｈ２”に変わったことを意味している。次に、受信信号レベルがレベルＡからレベルＢに変わったｔ２時点では、パルス列光信号２３ａが“Ｈ１”から“Ｌ１”に変わったことを意味している。次に、受信信号レベルがレベルＢからレベルＣに変わったｔ３時点では、パルス列光信号２３ａが“Ｌ１”から“Ｈ１”に変わるとともにパルス列光信号２３ｂが“Ｈ２”から“Ｌ２”に変わったことを意味している。以下同様にして、この受信信号レベルの時系列的な変化から元のパルス列光信号２３ａ，２３ｂを分離して取り出すことができる。
【００２２】
ただし、厳密には、受信信号の光強度レベルは、入射部での結合効率、伝送効率、出射部での結合効率などのファクタを掛け合わせたものとなるので、上記説明のように単純に中央値をしきい値とするわけにはいかない場合もあるが、ここでは、説明を簡単にするためにこれらのファクタの影響についての説明は省略する。
なお、本実施形態では、光信号受信部が、波長の異なる光信号に対して分光透過率の異なるフィルタと、そのフィルタを透過した光信号を受光する受光素子とを備えた方式の例について説明したが、上記の方式のほかに、次に説明する方式もまた本発明の光信号伝送装置の好ましい実施態様の一つである。すなわち、各光信号受信部が、波長の異なる光信号に対して分光感度の異なる受光素子を備えたものであり、分離手段が、上記受光素子により得られた受信信号の時系列的な信号レベルを複数のしきい値と比較することにより受信信号の中から所望の信号成分を分離する方式である。
【００２３】
この方式では、受光素子の、波長λ１の光信号に対する感度がα１であり、波長λ２の光信号に対する感度がα２であるとすると、波長λ１の光信号を受光して得られる受信信号の光強度は、“Ｈ１’＝Ｈ１×α１”、“Ｌ１’＝Ｌ１×α１”となり、波長λ２の光信号を受光して得られる受信信号の光強度は、“Ｈ２’＝Ｈ２×α２”、“Ｌ２’＝Ｌ２×α２”となる。前述のように、これら４つの光強度レベルのうちの互いに隣り合う２つの光強度レベルの組合わせ３組について、例えば各組合わせにおける光強度レベルの中央値をしきい値として予め設定しておくことにより、各光信号受信部に備えられた信号分離回路が、各受光素子により得られた受信信号の時系列的な信号レベルを上記３つのしきい値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と比較することにより受信信号の中から元の複数の光信号を分離して取り出すことができる。
【００２４】
次に、本発明の光信号伝送装置の第２の実施形態について説明する。
図５は、本発明の光信号伝送装置の第２の実施形態を示す模式図である。
この実施形態の光信号伝送装置２００には、図１に示したものと同様の光伝送媒体１０および回路基板５０ａ，５０ｂ，…，５０ｈが備えられているほかに、各回路基板に備えられた光信号送信部および光信号受信部（図示せず）で生成される光信号の波長が相互に異なる波長となるように各光信号送信部間の調停を行う調停部６０と、調停部６０と各光信号送信部および各光信号受信部との間の情報通知を担う信号線７０とが備えられている。
なお、本実施形態における信号線７０は、本発明にいう波長通知手段に相当するものであり、各光信号送信部による光信号の生成に先立って、各光信号送信部で生成される光信号の波長を各光信号受信部に通知する役割を果たす。
この実施形態では、各光信号送信部が、その光信号送信部で生成される光信号の波長を自在に変更することができるようになっている。各回路基板に対応する各送信ノードおよび各受信ノードは、調停部６０に対して光伝送媒体１０の使用権を獲得するだけでなく、複数の波長のうちどの波長が使用可能であるかについて問い合わせを行う。調停部６０は、各送信ノードおよび受信ノードからの問い合せに対して、現在どの送信ノードがどの波長の光信号を使用して送信中であり、どの受信ノードがどの波長の光信号を受信中であるかについての情報を発信する。このような調停部６０を設けることにより、複数の送信ノードおよび複数の受信ノードの間で同時に複数の光信号の送受信を円滑に行うことができる。
【００２５】
次に、本発明の光信号伝送装置の第３の実施形態について説明する。
図６は、本発明の光信号伝送装置の第３の実施形態を示す模式図である。
この実施形態の光信号伝送装置３００には、図１に示すようにシート１層のみからなる光伝送媒体１０とは異なり、シート状の光伝送層３１０および光伝送層３１０を両側から挟むクラッド層３２０からなる光伝送媒体層と光吸収層３３０とを複数層積層して形成した光伝送媒体３４０と、光伝送媒体３４０の両端面に形成された光拡散部３５０とが備えられている。
このように、それぞれが光信号の伝送を担う複数のシート状の光伝送層３１０が積層されてなる光伝送媒体３４０を備えることにより、光信号伝送装置３００の信号伝送速度を大幅に増加させることができる。
次に、本発明の信号処理装置の実施形態について説明する。
【００２６】
図７は、本発明の信号処理装置の一実施形態を示す模式図である。
この信号処理装置４００には、図６に示した光伝送装置と同様、光伝送層を複数層積層して形成された、信号光の伝送を担う光伝送媒体４１０と、パルス列光信号を生成する光信号送信部を分担して搭載してなる４枚の第１の回路基板４２０と、複数の信号成分の中から所望の信号成分を分離する分離手段を有する光信号受信部を搭載してなる４枚の第２の回路基板４３０と、第１の回路基板４２０および第２の回路基板４３０を支持する支持体４４０とが備えられている。
光伝送媒体４１０は、光伝送媒体４１０への信号光の入射を担う複数の送信ノードおよび光伝送媒体４１０からの光信号の出射を担う少なくとも１つの受信ノードを備えている。
第１の回路基板４２０には、複数の光信号送信部（図示せず）および各種のＶＬＳＩ４２０ａなどの素子が搭載されている。これら複数の光信号送信部は、上記複数の送信ノードそれぞれに対応して備えられており、光信号を生成して生成した光信号を対応する送信ノードから光伝送媒体４１０内へ入射するものである。これら光信号送信部は、上記複数の光信号送信部間で互いに波長の異なるパルス列光信号を生成する。
【００２７】
第２の回路基板４３０は、上記受信ノードに対応して備えられており、受信ノードから出射した光信号を受信して光信号の波長に応じてレベルの異なる受信信号を得るとともに、得られた受信信号に含まれる、上記複数の光信号送信部で生成された複数の光信号に対応する複数の信号成分の中から所望の信号成分を分離する分離手段を有する複数の光信号受信部（図示せず）および各種のＶＬＳＩ４３０ａなどの素子が搭載されている。
これらの光伝送媒体、光信号送信部、および光信号受信部の構成および動作は、図１から図６までを参照して説明した本発明の光伝送装置と同様であるので説明は省略する。
【００２８】
支持体４４０は、第１の回路基板４２０に搭載された光信号発信部から出射した光信号が上記送信ノードから光伝送媒体４１０内に入射し上記受信ノードから出射した信号光が第２の回路基板４３０に搭載された光信号受信部に入射するように、第１の回路基板４２０および第２の回路基板４３０を光伝送媒体４１０に対し位置決めされた状態に支持するものである。
このように、信号処理装置の中に、図１〜図６を参照して説明した光信号伝送装置を組み込むことにより、光信号の伝送速度を高速化することができるので、を信号処理装置の信号処理能力を向上させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、互いに波長の異なるパルス列光信号を送信することのできる複数の発光素子を備えた複数の光信号送信部と、パルス列光信号を受信して得られた受信信号に含まれる複数の信号成分の中から所望の信号成分を分離する分離手段を有する複数の光信号受信部とを備えたことにより、光信号送受信部相互間の送受信を複数組間で同時に行うことが可能となり、信号伝送速度が高く小型で低コストの光信号伝送装置および信号処理装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光信号伝送装置の第１の実施形態の概要構成図である。
【図２】図１に示した光信号伝送装置の光信号送信部に備えられた２つの発光素子から出力される光信号の強度を示すグラフである。
【図３】図１に示した光信号伝送装置の各光信号受信部に備えられたフィルタの分光透過率特性を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態の光信号伝送装置の各受光素子により得られる受信信号の波形を示すグラフである。
【図５】本発明の光信号伝送装置の第２の実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明の光信号伝送装置の第３の実施形態を示す模式図である。
【図７】本発明の信号処理装置の一実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０        光伝送媒体
２０ａ，２０ｂ，…，２０ｆ        光信号送信部
２１，２２        発光素子
２３ａ，２３ｂ，２４        パルス列光信号
３０ａ，３０ｂ，…，３０ｆ        光拡散部
４０ａ，４０ｂ，…，４０ｆ        光信号受信部
４１        受光素子
５０ａ，５０ｂ，…，５０ｈ        回路基板
６０        調停部
７０        信号線
１００，２００，３００        光信号伝送装置
３１０        光伝送層
３２０        クラッド層
３３０        光吸収層
３４０        光伝送媒体
３５０        光拡散部
４００        信号処理装置
４１０        光伝送媒体
４２０，４３０        回路基板
４２０ａ，４３０ａ        ＶＬＳＩ
４４０        支持体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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