(57)【要約】      （修正有）【課題】反射及び後方散乱の影響を抑える双方向光トランシーバを提供する【解決手段】送信信号及び受信信号は単一チャネル内の異なる波長値を有する、光受信ユニット１３０と、光送信ユニット１１０から出力される送信信号の入射方向を基準にして傾斜するよう設置され、送信信号を外部に出力し、外部から入力される光信号を反射する、スプリッタ１２０と、スプリッタによって反射された光信号のうち、受信信号に割り当てられた波長値を含む予め設定された波長範囲内の光信号のみを受信する信号として通過させ、外部反射光を遮断するように構成された、反射光遮断光フィルタ１４０とを含む。本開示は光回線上の反射及び後方散乱による光通信ネットワーク間のリンク障害を防止することが可能な双方向光トランシーバモジュールを防止し得る。【選択図】図２
2018151641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を出力するように構成された光送信ユニットと、
受信信号の入力を受信するように構成された光受信ユニットであって、前記送信信号及び前記受信信号は単一チャネル内の異なる波長値を有する、光受信ユニットと、
前記光送信ユニットから出力される前記送信信号の入射方向を基準にして傾斜するように設置されて、前記送信信号を外部に出力し、前記外部から入力される光信号を反射する、スプリッタと、
前記スプリッタによって反射された光信号のうち、前記受信信号に割り当てられた波長値を含む予め設定された波長範囲内の光信号のみを、受信する信号として通過させて、外部反射光を遮断するように構成された、反射光遮断光フィルタユニットと
を備える、双方向光トランシーバモジュール。
【請求項２】
外部温度に応じて前記光送信ユニットの温度調節を実行するように構成された、熱電半導体素子
を更に備える、請求項１に記載の双方向光トランシーバモジュール。
【請求項３】
反射された光信号を変換して平行光の形態で出力するように構成された平行光レンズを更に備え、
前記反射光遮断光フィルタユニットは、前記平行光レンズを通して出力された光信号のうち、前記受信信号に割り当てられた波長を含む予め設定された波長範囲内の信号のみを前記受信信号として通過させて、前記外部反射光を遮断する、
請求項１に記載の双方向光トランシーバモジュール。
【請求項４】
前記平行光レンズは、入射面と、前記入射面の反対側の光放出面とを含み、
前記反射された光信号は前記入射面によって受信され、前記平行光は前記光放出面を通して放出され、
前記光放出面は平坦である、
請求項３に記載の双方向光トランシーバモジュール。
【請求項５】
前記反射光遮断光フィルタユニットは前記平行光レンズの前記光放出面に透明ＵＶエポキシ樹脂によって取り付けられる、請求項４に記載の双方向光トランシーバモジュール。
【請求項６】
前記反射光遮断光フィルタユニットは前記平行光レンズの前記光放出面の上にコーティングされる形態で構成され、前記平行光レンズと前記反射光遮断光フィルタユニットとは一体型の形態を取る、請求項４に記載の双方向光トランシーバモジュール。
【請求項７】
複数の送信信号及び受信信号が単一チャネル内の異なる波長値を有するように構成された、複数の双方向光トランシーバモジュールと、
異なる波長を有する前記複数の送信信号及び受信信号を多重化又は逆多重化するための、前記複数の双方向光トランシーバモジュールに接続された多重化器／逆多重化器と
を備える、光通信システム。
【請求項８】
前記双方向光トランシーバモジュールのそれぞれは、
送信信号を出力するように構成された光送信ユニットと、
受信信号の入力を受信するように構成された光受信ユニットであって、前記送信信号及び前記受信信号は単一チャネル内の異なる波長値を有する、光受信ユニットと、
前記受信信号に割り当てられた波長値を含む予め設定された波長範囲内の光信号のみを、受信する信号として通過させて、外部反射光を遮断するように構成された、反射光遮断光フィルタと
を含む、請求項７に記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は双方向光トランシーバモジュールに関し、特にＣＷＤＭ単一チャネル内で光受信／送信を実行する双方向光トランシーバモジュールに関し、ここで、双方向光トランシーバモジュールは、上り信号及び下り信号がＣＷＤＭ単一チャネル内の異なる波長値を有する状態で光送信／受信が実行されるように構成される。
【背景技術】
【０００２】
最近増加しつつあるデータトラフィックに対する需要を満たすために、既存の光通信ネットワークの容量拡大が必要とされている。
【０００３】
この理由により、波長分割多重（ＷＤＭ）は、これまでに提案された様々な光通信システム技術のうちの主要な選択肢であると認識されている。
【０００４】
ＷＤＭ技術は、様々な波長を有する光を束ねて、光ファイバの単一ストランドを通して送信する波長分割多重化方式である。ＷＤＭ技術では、各加入者に波長を独立に割り当てることによってポイントツーポイントの専用チャネルを提供し、波長のそれぞれは１つの加入者に固有であり、各加入者について固有の光波長を使用する。従って、ＷＤＭ技術は高速なサービスを提供することが可能である。
【０００５】
例えば、ＷＤＭ−ＰＯＮ（ＷＤＭ受動光ネットワーク）技術は以下の点で有利であり、すなわち、時分割方式であるＥ−ＰＯＮ（イーサネット（登録商標）−ＰＯＮ）又はＧ−ＰＯＮ（ギガビット−ＰＯＮ）などのＴＤＭ（時分割多重）−ＰＯＮと比較してＷＤＭ−ＰＯＮは多数の波長を使用するため、双方向対称サービスが保証され得る、かつ帯域幅が独立に割り当てられ得るという点で、及び、異なる波長の信号が、対応する加入者によってのみ受信されるため、セキュリティに優れているという点で有利である。
【０００６】
ＷＤＭ−ＰＯＮにおける最も重要な要件のうちの１つは、光端末装置が、使用される波長と無関係でなければならないということである。これが満たされない場合、使用される光波長の数に対応する様々な種類の光端末が必要となり、これは在庫問題（ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ  ｐｒｏｂｌｅｍ）と呼ばれる。そのような場合、光端末装置の製造、管理、及び設置において多大な困難がもたらされる。
【０００７】
ＣＷＤＭ方式において双方向光モジュールを適用するためには、各モジュールが、１８のＣＷＤＭチャネルのうちの９つのチャネルを使用した送信、及び受信に適用されなければならない。結果としてＣＷＤＭ方式は光回線の利用効率を半減させる。従って、上り（加入者→中央局）及び下り（中央局→加入者）の信号伝送に単一チャネルを使用する技術が提案されている。しかし、単一チャネルの使用により、光回線上の反射及び後方散乱による光通信ネットワーク間のリンク障害が発生する可能性があるという問題が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本開示は、ＣＷＤＭ単一チャネル内で光送信／受信を実行する双方向光トランシーバモジュールにおいて、光回線上の反射及び後方散乱による光通信ネットワーク間のリンク障害を防止するように構成された、双方向光トランシーバモジュールを提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本開示の一実施形態による双方向光トランシーバモジュールは、送信信号を出力するように構成された光送信ユニットと、受信信号の入力を受信するように構成された光受信ユニットであって、送信信号及び受信信号は単一チャネル内の異なる波長値を有する、光受信ユニットと、光送信ユニットから出力される送信信号の入射方向を基準にして傾斜するように設置されて、送信信号を外部に出力し、外部から入力される光信号を反射する、スプリッタと、スプリッタによって反射された光信号のうち、受信信号に割り当てられた波長値を含む予め設定された波長範囲内の光信号のみを、受信する信号として通過させて、外部反射光を遮断するように構成された、反射光遮断光フィルタとを含む。
【００１０】
双方向光トランシーバモジュールは、外部温度に応じて光送信ユニットの温度調節を実行するように構成された、熱電半導体素子を更に含んでもよい。
【００１１】
双方向光トランシーバモジュールは、反射された光信号を変換して平行光の形態で出力するように構成された平行光レンズを更に含んでもよい。反射光遮断光フィルタユニットは、平行光レンズを通して出力された光信号のうち、受信信号に割り当てられた波長を含む予め設定された波長範囲内の信号のみを受信信号として通過させて、外部反射光を遮断してもよい。
【００１２】
ここで、平行光レンズは、入射面と、入射面の反対側の光放出面とを含んでもよい。反射された光信号は入射面によって受信されてもよく、平行光は光放出面を通して放出され、光放出面は平坦であってもよい。
【００１３】
双方向光トランシーバモジュールでは、反射光遮断光フィルタユニットは平行光レンズの光放出面に透明ＵＶエポキシ樹脂によって取り付けられてもよい。この場合、反射光遮断光フィルタユニットは平行光レンズの光放出面上にコーティングされる形態で構成されてもよく、これにより平行光レンズと反射光遮断光フィルタユニットとは一体型の形態を取ってもよい。
【００１４】
本開示の別の実施形態によれば、光通信システムは、複数の送信信号及び受信信号が単一チャネル内の異なる波長値を有するように構成された、複数の双方向光トランシーバモジュールと、異なる波長を有する複数の送信信号及び受信信号を多重化又は逆多重化するための、複数の双方向光トランシーバモジュールに接続された多重化器／逆多重化器とを含んでもよい。
【００１５】
双方向光トランシーバモジュールのそれぞれは、送信信号を出力するように構成された光送信ユニットと、受信信号の入力を受信するように構成された光受信ユニットであって、送信信号及び受信信号は単一チャネル内の異なる波長値を有する、光受信ユニットと、受信信号に割り当てられた波長値を含む予め設定された波長範囲内の光信号のみを、受信する信号として通過させて、外部反射光を遮断するように構成された、反射光遮断光フィルタと、を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本開示の実施形態は、温度調節レーザ技術と、分離される波長値に従って動作する受信端反射遮断フィルタとを適用することによって波長分離が実行される光通信システムを提供することが可能であり、これにより光通信システムは反射及び後方散乱による影響を受けにくくなり得る。加えて、本開示の一実施形態によれば、大容量データが双方向高密度光トランシーバを使用して複数の波長に分離されて、単一の光回線に送信され、これにより、単一チャネル内の同じ波長が使用される場合と比較して光回線の伝送効率が向上し得る。結果として、光伝送容量を増加させるためのコストが最小化され得る。
【００１７】
加えて、本開示の一実施形態による双方向光トランシーバモジュールは、平行光を使用して通信チャネルの凝縮度を向上させることが可能であり、かつ、ＳＦＰ又はＳＦＰ＋規格によって要求される小型化されたケース内に取り付けられることが可能である。
【００１８】
更に、本開示の一実施形態が適用される場合、通常のＣＷＤＭ  ２チャネル光トランシーバを適用する場合と比較して、全体的な光ネットワーク構成が大幅に単純化され得る。従って、コスト、設置、保守、修理員などに関して有利な効果を達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】上り及び下りの信号送信及び受信において低密度波長分割多重（ＣＷＤＭ）単一チャネル内の同じ波長を使用する光通信を示す概略図である。
【図２】本開示の第１の実施形態による双方向光トランシーバモジュールの概略構成を示す図である。
【図３】本開示の実施形態による、ＣＷＤＭ通信における上り信号及び下り信号のそれぞれを受信するように設計された反射光遮断光フィルタユニットのフィルタ特性を示すグラフである。
【図４】図２に示す双方向光トランシーバモジュールから反射光遮断光フィルタユニットに入射する光の形態を示す図である。
【図５】平行光及び発散光についての、反射光遮断光フィルタユニットのフィルタ伝送特性を示すグラフである。
【図６】本開示の第２の実施形態による双方向光トランシーバモジュールの概略構成を示す図である。
【図７】本開示の第３の実施形態による双方向光トランシーバモジュールの概略構成を示す図である。
【図８】本開示の実施形態による双方向光トランシーバモジュールを使用した光通信を示す概略図である。
【図９】本開示の実施形態による光通信システムの構成を示す図である。
【図１０】本開示の別の実施形態による、双方向光トランシーバモジュールを使用した光通信システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本開示の実施形態についてより詳細に説明する。図面中の同じ構成要素はどこでも同じ参照番号によって示されることに留意されたい。更に、本明細書中に含まれる既知の機能及び構成の詳細な説明は、それが本発明の対象をむしろ不明確にする可能性がある場合は省略される。
【００２１】
図１は、上り及び下りの信号送信及び受信において低密度波長分割多重（ＣＷＤＭ）単一チャネル内の同じ波長を使用する光通信を示す概略図である。
【００２２】
ＣＷＤＭシステムでは、中心波長が１２７０ｎｍである最初のチャネルから中心波長が１６１０ｎｍである最後のチャネルまで２０ｎｍの間隔で１８のチャネルが構成されてもよい。
【００２３】
ここで、±７．５ｎｍの範囲の両側で２．５ｎｍの保護帯域が割り当てられる。この手法で割り当てられる２０ｎｍは１つの帯域を形成し、それぞれの２つの隣接する帯域の間に５ｎｍの差が配置され、これにより２０ｎｍの合計間隔を有するチャネルが形成される。
【００２４】
図１に示すように、中央局側光トランシーバモジュールの送信ユニットＴＸ１及び受信ユニットＲＸ１と、加入者側光トランシーバモジュールの送信ユニットＴＸ２及び受信ユニットＲＸ２とは、上り及び下りの信号送信及び受信を、１８のＣＷＤＭチャネルのうちの任意の１つのチャネルを通して行うように構成される。
【００２５】
上り及び下りの信号送信及び受信のために単一の波長λ１を使用する光通信は、多重化器／逆多重化器の構成が単純化され、従って各通信チャネルごとに１つのＷＤＭフィルタを使用することによってシステム全体の構成コストが削減され得るという利点を有する。しかしそのような利点を利用する前に解決されるべき技術的問題が存在する。
【００２６】
解決されるべき問題のうちの１つは、所定の方向から送信される信号による反射成分及び後方散乱λ’１と、反対方向から送信される信号とが干渉を引き起こし、それによりシステムの性能が低下するということである。そのような後方散乱の代表例はレイリー後方散乱である。レイリー後方散乱とは、光信号が光ファイバを通過する際に光ファイバ内の不純物によって生成されて戻される光信号成分を意味する。
【００２７】
加えて、反射成分は、例えば受動部品又は光ファイバの不完全な接続によって生成される可能性がある。双方向伝送の場合、反射成分及び後方散乱λ’１が、反対方向から送信される信号と干渉を引き起こす。
【００２８】
本開示は、光回線上の反射及び／又は後方散乱λ’１による光通信ネットワーク間のリンク障害を防止することが可能な、双方向光トランシーバモジュールに関する。
【００２９】
図２は、本開示の第１の実施形態による双方向光トランシーバモジュールの概略構成を示す図である。
【００３０】
図示されているように、双方向光トランシーバモジュールは、光送信ユニット１１０と、スプリッタ１２０と、光受信ユニット１３０と、反射光遮断光フィルタユニット１４０と、熱電冷却器（ＴＥＣ）１５０とを含んでもよい。
【００３１】
光送信ユニット１１０は送信信号を出力するように構成される。
【００３２】
光受信ユニット１３０は受信信号を入力するように構成され、そして、集光レンズ１３１と受光素子１３３とを含んでもよい。
【００３３】
本開示の一実施形態では、光送信ユニット１１０及び光受信ユニット１３０は、単一チャネル内の異なる波長値を有する送信信号及び受信信号を送信及び受信するように構成される。
【００３４】
ＣＷＤＭは、中心波長１２７０ｎｍから１６１０ｎｍまでの範囲内に２０ｎｍの間隔で１８のチャネルを有し、各チャネルの帯域幅は±７．５ｎｍである。従って、送信信号及び受信信号の波長は、各チャネルについての±７．５ｎｍの帯域幅内に割り当てられて存在しなければならない。
【００３５】
例えば、１３５０ｎｍのＣＷＤＭ中心波長を有するチャネルは、送信信号及び受信信号が、約２ｎｍにわたって互いに間隔をあけられたそれぞれ１３４６ｎｍ及び１３５２ｎｍの波長を有するように構成されてもよく、光送信ユニット１１０及び光受信ユニット１３０は、そのような波長値を有する送信信号及び受信信号を受信することが可能であるように構成されてもよい。言い換えると、光送信ユニット１１０は、１３４６ｎｍの波長値を有する送信信号を出力するように構成されてもよく、光受信ユニット１３０は、１３５２ｎｍの波長値を有する受信信号の入力を受信するように構成されてもよい。
【００３６】
スプリッタ１２０は、光送信ユニット１１０から出力される送信信号の入射方向を基準にして所定の角度だけ垂直方向に傾斜するように設置され、そして、送信信号がそこを通過して外部に出力されることを引き起こす機能と、外部から入力される光信号を反射する機能とを実行する。光送信ユニット１１０から出力される送信信号の入射方向を基準にしたスプリッタ１２０の傾斜角は、３０°〜６０°の範囲であってもよい。しかし傾斜角は、良好な送信及び受信効率を保証するために通常は４５°に決定される。
【００３７】
上述のように、スプリッタ１２０は、送信信号及び受信信号であってＣＷＤＭ単一チャネル内の波長値をそれぞれが有する送信信号及び受信信号が、単一の光ファイバフェルール１６０を通して双方向で送信及び受信され得るように構成される。
【００３８】
本開示の一実施形態によれば、双方向光トランシーバモジュールは、反射光遮断光フィルタユニット１４０を備える。
【００３９】
反射光遮断光フィルタユニット１４０は、スプリッタ１２０から反射された光信号のうち、受信信号に割り当てられた予め設定された波長範囲内の光信号のみを受信信号として通過させ、これにより外部反射光を遮断するように構成される。
【００４０】
光送信ユニット１１０から出力される送信信号は、光受信ユニット１３０に入力される受信信号と同じチャネル内に含まれる波長値を有するため、送信信号は受信信号の波長帯域幅に反射されてこれにより特性に影響を及ぼす可能性がある。
【００４１】
従って、反射光遮断光フィルタユニット１４０は、光受信ユニット１３０に入力される内部反射信号、及び外部反射（線路反射（ｌｉｎｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）又はレイリー後方散乱）信号の全てを遮断するように、かつ、受信信号に対応する光信号のみが光受信ユニット１３０に入射し得るよう単一チャネル内に存在する送信信号を分離するように構成される。
【００４２】
反射光遮断光フィルタユニット１４０は、受信信号の波長値を含む予め設定された波長範囲内の光信号のみを通過させる、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）特性を有する。
【００４３】
図２に示されているように、反射光遮断光フィルタユニット１４０は、双方向光トランシーバモジュールに対する組み込み型として備えられてもよい。加えて、反射光遮断光フィルタユニット１４０は、双方向光トランシーバモジュールに対する外部取り付け型として備えられてもよい。
【００４４】
反射光遮断光フィルタユニット１４０は、スプリッタ１２０から反射された、かつ反射光遮断光フィルタユニット１４０に入力される受信信号が、垂直に入射できるように構成されてもよい。
【００４５】
上述のように、本開示の第１の実施形態による双方向光トランシーバモジュールは、上り信号及び下り信号が単一チャネル内の異なる波長値を有するように、かつ双方向の光送信及び受信が実行され得るように構成される。結果として、本開示の実施形態によれば、上り信号及び下り信号が単一チャネルの同じ波長値を割り当てられる既存の構成の利点はそのまま維持されることが可能であり、かつ既存の構成の欠点である光通信ネットワーク間のリンク障害の問題は最小限にされることが可能である。
【００４６】
ＴＥＣ１５０は、外部温度に応じて光送信ユニット１１０の温度調節を実行するように構成される。ＴＥＣ１５０は、光送信ユニット１１０から出力される送信信号が外部温度変化によって影響を及ぼされるのを防止する一種の温度調節装置である。
【００４７】
光送信ユニット１１０が分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）を含む場合、光送信ユニット１１０から出力される送信信号の波長値は、外部温度変化によって単位温度当たり０．１ｎｍ／℃の割合で変化する。
【００４８】
ＴＥＣ１５０は、外部温度が変化した場合でも、光送信ユニット１１０から出力される送信信号が特定の範囲内の波長値に固定されることをもたらす。上り信号及び下り信号の波長値の変動の範囲は非常に小さい。
【００４９】
本開示の一実施形態によれば、双方向光トランシーバモジュールは、ＴＥＣ１５０又は加熱器などの温度調節装置を用いて、ＤＦＢ−ＬＤの単位温度当たりの波長変化（約０．１ｎｍ／℃）を考慮した安定的な波長固定を可能にし得る。
【００５０】
ＴＥＣ１５０などの温度調節装置が双方向光トランシーバモジュールの内部に備えられる場合、温度調節装置を制御することが可能な制御回路（図示せず）が含まれてもよい。
【００５１】
ＴＥＣ１５０は、−４０〜＋８５℃の外部温度範囲内で送信信号が単一チャネルの波長範囲を満たすことを可能にする。
【００５２】
図３は、本開示の一実施形態による、ＣＷＤＭ通信における上り信号及び下り信号のそれぞれを受信するように設計された反射光遮断光フィルタユニットのフィルタ特性を示すグラフである。
【００５３】
ＣＷＤＭ通信において、中央局側光トランシーバモジュールの下り信号は、加入者側光トランシーバモジュールに受信信号として入力され、加入者側光トランシーバモジュールの上り信号は、中央局側光トランシーバモジュールに受信信号として入力される。上り信号及び下り信号は、上り信号及び下り信号がＣＷＤＭ単一チャネル内の異なる波長値を有するように波長を割り当てられる。
【００５４】
結果として、２５℃の室温においてＣＷＤＭ単一チャネルの中央波長が１３５０ｎｍである場合、１３５２ｎｍの波長値が上り信号に割り当てられてもよく、１３４６ｎｍの波長値が下り信号に割り当てられてもよい。加えて、ＴＥＣ１５０などの温度調節装置が中央局側及び加入者側の光トランシーバモジュールのそれぞれの内部に備えられる場合、ＴＥＣ１５０の温度調節を介して所望のＬＤ波長を調節することが可能である。例えば、単一チャネル内で、下り信号は１３４８ｎｍの波長値を割り当てられてもよく、上り信号は１３５５ｎｍの波長値を割り当てられてもよい。
【００５５】
図３は、光トランシーバモジュールのそれぞれがＴＥＣ１５０を備え、１３４８ｎｍの波長値が下り信号に割り当てられ、１３５５ｎｍの波長値が上り信号に割り当てられる場合の、下り信号を受信する加入者側光トランシーバモジュール及び上り信号を受信する中央局側光トランシーバモジュール内にそれぞれ備えられた反射光遮断光フィルタユニット１４０のフィルタ特性を示す。
【００５６】
図３に示すように、下り信号を受信する加入者側光トランシーバモジュール内の反射光遮断光フィルタユニット１４０は、下り信号の１３４８ｎｍの波長値において約１９ｄＢのフィルタ遮断特性（Ｉｓｏ１）を有するように構成されてもよい。加えて、上り信号を受信する中央局側光トランシーバモジュール内の反射光遮断光フィルタユニット１４０は、上り信号の１３５５ｎｍの波長値において約２２ｄＢのフィルタ遮断特性（Ｉｓｏ２）を有するように構成されてもよい。
【００５７】
通信品質は、反射光遮断光フィルタユニット１４０がどのレベルのフィルタ遮断特性を有するように設計されるかに応じて異なる。本明細書の一実施形態では、反射光遮断光フィルタユニット１４０は少なくとも約９ｄＢのアイソレーション特性を有するように構成されてもよい。
【００５８】
反射光遮断光フィルタユニット１４０のフィルタ遮断特性を向上させるために、以下では、反射光遮断光フィルタユニット１４０に入射する光の形態に応じた特性について説明する。
【００５９】
図４は、図２に示す双方向光トランシーバモジュールから反射光遮断光フィルタユニットに入射する光の形態を示す図である。
【００６０】
光ファイバフェルール１６０を通してスプリッタ１２０に入射する光は、半値角において７〜８度発散する（通常入手可能なシングルモード光ファイバの場合）。７〜８度の半値角を有して発散した光が反射光遮断光フィルタユニット１４０に入射する場合、入射光の角度は「入射角」と呼ばれ、これは法線方向を基準にした入力光の傾斜角として定義される。
【００６１】
図４は、光ファイバフェルール１６０を通して入射した発散光がスプリッタ１２０を介して反射光遮断光フィルタユニット１４０に入射する場合の、発散光の中心から逸脱した位置に応じた光入射角の変化を示す図である。図４に示すように、発散光が反射光遮断光フィルタユニット１４０に入射する場合、外周に向かうほど入射角は増加する。
【００６２】
そのような発散光と比較して、入射角が０度である平行光が反射光遮断光フィルタユニット１４０に入射する場合の、フィルタ伝送特性に対する影響について、図５を参照して説明する。
【００６３】
図５は、平行光及び発散光についての、反射光遮断光フィルタユニットのフィルタ伝送特性を示すグラフである。
【００６４】
図示されているように、反射光遮断光フィルタユニット１４０が、光遮断レベルを表す光アイソレーション値として３０ｄＢを有するためには、１３５５ｎｍの基準波長において発散光は少なくとも１４ｎｍのガード帯域を必要とするのに対して、平行光は３ｎｍのガード帯域しか必要としない。
【００６５】
ここで、ガード帯域とは、光アイソレーション値を満たすために必要な最小波長間隔を意味する。光通信ネットワークにおいて光送信及び受信チャネルのための波長間隔を狭くすることによって情報量の集積度を増加させるためには、ガード帯域を狭くしなければならない。
【００６６】
従って、反射光遮断光フィルタユニット１４０に発散光が入射する場合と比較して平行光が入射する場合にガード帯域は狭くされ得るという事実を考慮して、本開示では、反射光遮断光フィルタ１４０に入射する入射光の形態が平行光となるように構成された、双方向光トランシーバモジュールを提案する。
【００６７】
以下、図６及び図７を参照して説明する。
【００６８】
図６は、本開示の第２の実施形態による双方向光トランシーバモジュールの概略構成を示す図である。
【００６９】
図６に示す本開示の第２の実施形態は、光送信ユニット（図示せず）と、スプリッタ２１０と、反射光遮断光フィルタユニット２３０とを、図２に示す第１の実施形態と同様に含み、それぞれの構成要素の機能は同じである。従って、構成要素についての説明は省略する。
【００７０】
本開示の第２の実施形態は、平行光レンズ２２０を含む。平行光レンズ２２０は、スプリッタ２１０によって反射された光信号の信号形態を変換して平行光として出力するように構成される。
【００７１】
平行光レンズ２２０を通して反射光遮断光フィルタユニット２３０に入射する光は平行光となるため、あらかじめ設定された光アイソレーション値を満たすために必要なガード帯域は、上述の発散光と比較して大幅に狭くなり得る。結果として、通信チャネルの凝縮度は大幅に向上し得る。
【００７２】
一方、通常の平行光レンズが使用される場合、平行光レンズは大きいため、光受信ユニット２５０までの受信端の長さが増加する。そのような場合、受信端の増加した長さにより、ＳＦＰ（スモールフォームプラガブル）又はＳＦＰ＋ＭＳＡ（マルチソースアグリーメント）規格で指定されたサイズを有する外部ケース内に平行光レンズを取り付けることは困難である。
【００７３】
従って、本開示の第２の実施形態による双方向光トランシーバモジュールは、ＳＦＰ又はＳＦＰ＋規格で要求される小型化されたサイズを有するケース内に取り付けられ得る受信端の長さを有し、同時に、光チャネルの凝縮度を向上させるために反射光遮断光フィルタユニット２３０の前段に平行レンズ２２０を備えるように構成される。
【００７４】
この目的のために、本開示の第２の実施形態では、平行光レンズ２２０は、（市販の平行光レンズとは異なって）金属鏡筒を有さず、かつ１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内の短い焦点距離を有することを特徴とする。加えて、平行光レンズ２２０は、入射面と、入射面の反対側の光放出面とを有し、光信号は入射面によって受信され、光放出面から出力される。ここで、光放出面は平坦である。
【００７５】
本開示の第２の実施形態では、受信端の長さを減らすために、反射光遮断光フィルタユニット２３０は、上述の形状を有する平行光レンズ２２０の光放出面に透明ＵＶエポキシ樹脂を介して取り付けられてもよい。
【００７６】
反射光遮断光フィルタユニット２３０が、平坦な平行光レンズ２２０の光放出面に透明ＵＶエポキシ樹脂を介して直接取り付けられる場合、平行光レンズ２２０と反射光遮断光フィルタユニット２３０とが互いに分離される構成と比較して受信端の長さは減少する。
【００７７】
加えて、図６に示すように、光受信ユニット２５０内に含まれる集光レンズ２５１が、外部取り付けレンズ形状ではなく非球面レンズ形状で、受光レンズ２５３を囲むキャップに取り付けられる場合、受信端の長さは減少し得る。
【００７８】
図７は、本開示の第３の実施形態による双方向光トランシーバモジュールの概略構成を示す図である。
【００７９】
図７に示すように、本開示の第３の実施形態による双方向光トランシーバモジュールは、やはり平行光レンズ２２０を含むことによって特徴付けられる。
【００８０】
加えて、図７に示す本開示の第３の実施形態では、光受信端の長さを減らすために、平行光レンズ２２０の光放出面は平坦であり、反射光遮断光フィルタユニット２３０は平行光レンズ２２０の光放出面上にコーティングされ、これにより平行光レンズ２２０と反射光遮断光フィルタユニット２３０とは一体型の形態で構成される。
【００８１】
平行光レンズ２２０の光放出面上に反射光遮断光フィルタユニット２３０をコーティングする実施形態では、反射光遮断光フィルタユニット２３０を薄膜の形態で構成し、平行光レンズ２２０の光放出面上に薄膜フィルタを付着させる。
【００８２】
そのような場合、光受信端の長さは反射光遮断光フィルタユニット２３０の厚さだけ減少し、これにより双方向光トランシーバモジュールの最小化のために最適された構造がもたらされ得る。
【００８３】
加えて、図６を参照して上述したように、平行光レンズ２２０は、既存の平行光レンズの焦点距離より短い１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内の焦点距離を有する。
【００８４】
図７に示す本開示の第３の実施形態は、図６に示す本開示の第２の実施形態と比較して双方向光トランシーバモジュールを更に小型化し得る形態を有する。
【００８５】
図８は、本開示の一実施形態による双方向光トランシーバモジュールを使用した光通信を示す概略図である。
【００８６】
図示されているように、中央局側光トランシーバモジュールと加入者側光トランシーバモジュールとは対を形成し、本開示の双方向光トランシーバモジュールが使用される。従って、中央局側への上り信号及び加入者側への下り信号は異なる波長値λ１及びλ２を有し、これらの波長値はＣＷＤＭ単一チャネル範囲内で所定の差分間隔（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｉｎ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）を有する。
【００８７】
言い換えると、上り信号及び下り信号は異なる波長値λ１及びλ２を有し、これは上り信号及び下り信号がＣＷＤＭ単一チャネルの同じ波長値λ１を有する図１に示す実施形態とは異なる。従って、線路反射又はレイリー後方散乱λ’１によって発生する通信状態の劣化を防止することが可能である。加えて、上り信号及び下り信号はＣＷＤＭ単一チャネル内の異なる波長値λ１及びλ２を有するようにされるため、光回線を通した伝送効率を向上させることが可能であり、光伝送量を増加させることが可能である。
【００８８】
図９は、本開示の一実施形態による光通信システムの構成を示す図である。図９は、上り信号及び下り信号が単一チャネル内の異なる波長値λ２ｎ−１及びλ２ｎ（ここで、ｎは１以上の自然数である）を有するように通信を実行するよう構成された、本開示の一実施形態による双方向光トランシーバモジュール１００を使用する、光通信システムを示す。
【００８９】
図示されているように、中央局側のｎ個の光トランシーバモジュール及び加入者側のｎ個の光トランシーバモジュールが互いに対になり、上り信号及び下り信号を送信及び受信し、光回線を通した通信の目的のために多重化器／逆多重化器３００−１及び３００−２がそれぞれ中央局側及び加入者側に備えられる。
【００９０】
図１０は、本開示の別の実施形態による、双方向光トランシーバモジュールを使用した光通信システムを示す図である。図示されているように、光通信システムは、中央局側及び加入者側が光回線を基準として対になる構成を有する。以下、この光通信システムについて、中央局側に関連して説明する。
【００９１】
図１０に示す光通信システムでは、双方向光トランシーバモジュールであってその中では上り信号及び下り信号が単一チャネル内の異なる波長値を有する、双方向光トランシーバモジュールが使用され、中央局側に備えられる各２つの光トランシーバモジュールが対になり、それらの間では２つの上り信号及び２つの下り信号が単一チャネル内の異なる波長値λ４ｎ−３、λ４ｎ−２、及びλ４ｎ−１、λ４ｎ（ここで、ｎは１以上の自然数である）を有する。言い換えると、図９に示す光通信システムでは、上り信号及び下り信号のそれぞれが１つの波長値を有しかつ上り信号及び下り信号の波長値が互いに異なるように、上り信号及び下り信号に波長を割り当てる。しかし、図１０に示す光通信システムでは、上り信号及び下り信号のそれぞれが２つの異なる波長値λ４ｎ−３、λ４ｎ−２、及びλ４ｎ−１、λ４ｎを有するように、上り信号及び下り信号に波長を割り当てる。
【００９２】
本開示の光通信システムは、本開示の一実施形態による双方向光トランシーバモジュールを使用して、異なる波長値を有する複数の上り信号と異なる波長値を有する複数の下り信号とを介して光通信が実行され得るように構成されてもよく、ここで、波長値は単一チャネル内で所定の差分間隔を有する。
【００９３】
多重化器／逆多重化器４００−１ａ、．．．、４００−ｎａが、既存の多重化器／逆多重化器３００−１とは別個に加えて含まれてもよい。加えて、多重化器／逆多重化器４００−１ａ、．．．、４００−ｎａは、複数の双方向光トランシーバモジュールに、それらの上り信号及び下り信号の多重化又は逆多重化を実行するために接続される。
【００９４】
図１０の加入者側に示す複数の双方向光トランシーバモジュール及び多重化器／逆多重化器４００−１ｂ、．．．、４００−ｎｂの構成は中央局側のものに一致するため、それらの説明は省略する。
【００９５】
本発明について例示的実施形態と組み合わせて説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されず、本発明に関連する当業者によって、本明細書中の記載からの様々な修正及び変更が行われ得る。
【００９６】
従って、本発明の概念は添付の特許請求の範囲によってのみ識別されるべきであり、その全ての等価物又は等価な修正は本発明の範囲内に入ると解釈されるべきである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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