(57)【要約】【課題】音声信号の分離が容易であり、且つ音声信号の通信品質を悪化させない光通話送受信器を提供する。【解決手段】所定の波長の第１光音声信号を送信する第１光音声送信部１０と、第１光音声信号α１の波長と異なる波長に最大利得を持ち相手側送受信器に電力を供給する給電信号βを送信する給電信号送信部１１と、第１光音声信号α１と給電信号βを合波する合波カプラ１２と、相手側送受信器から第２光音声信号α２を受信する第１光音声受信部１３と、合波カプラ１２で合波した合波信号を相手側送受信器に出力し、相手側送受信器から送信される第２光音声信号α２を第１光音声受信部１３に出力する光サーキュレータ１４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の第１光音声信号を送信する第１光音声送信部と、
前記第１光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち相手側送受信器に電力を供給する給電信号を送信する給電信号送信部と、
前記第１光音声信号と前記給電信号を合波する合波カプラと、
前記相手側送受信器から第２光音声信号を受信する第１光音声受信部と、
前記合波カプラで合波した合波信号を前記相手側送受信器に出力し、前記相手側送受信器から送信される前記第２光音声信号を前記第１光音声受信部に出力する光サーキュレータと
を備えることを特徴とする光通話送受信器。
【請求項２】
所定の波長の第２光音声信号を送信する第２光音声送信部と、
前記第２光音声信号を相手側送受信器へ出力し、前記相手側送受信器から送信される第１光音声信号と、該第１光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち自らを動作させる電力に変換される給電信号とを合波した合波信号を分波カプラに出力する光サーキュレータと、
前記第１光音声信号と前記給電信号を分波する分波カプラと、
前記第１光音声信号を受信する第２光音声受信部と、
前記給電信号を前記電力に変換する給電信号受光部と
を備えることを特徴とする光通話送受信器。
【請求項３】
所定の波長の第１光音声信号を送信する第１光音声送信部と、
前記第１光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち相手側送受信器に電力を供給する給電信号を送信する給電信号送信部と、
前記第１光音声信号と前記給電信号を合波する合波カプラと、
前記合波カプラで合波した合波信号を前記相手側送受信器に出力し、前記相手側送受信器から送信される前記所定の波長の第２光音声信号と該第２光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち自らを動作させる電源となる被給電信号とを合波した合波信号を分波カプラに出力する光サーキュレータと、
前記第２光音声信号と前記被給電信号を分波する分波カプラと、
前記第２光音声信号を受信する第１光音声受信部と、
前記被給電信号を電力に変換する給電信号受光部と
を備えることを特徴とする光通話送受信器。
【請求項４】
請求項１又は３に記載の光通話送受信器において、
前記第１光音声信号の波長は1570nmであり、
前記給電信号送信部は、1530nmの波長に最大利得を持つ前記給電信号を生成する光ファイバ増幅器で構成されることを特徴とする光通話送受信器。
【請求項５】
請求項４に記載の光通話送受信器において、
前記光通話送受信器は、伝送路の長さが20km以内の距離にある前記相手側送受信器と通信し、
前記給電信号の線幅を52nm以内に設定した場合の当該給電信号の出力は31.8dBm以下であることを特徴とする光通話送受信器。
【請求項６】
所定の波長の第１光音声信号を送信する第１光音声送信部と、
前記第１光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち第２光通話送受信器に電力を供給する給電信号を送信する給電信号送信部と、
前記第１光音声信号と前記給電信号を合波する合波カプラと、
前記第２光通話送受信器から第２光音声信号を受信する第１光音声受信部と、
前記合波カプラで合波した合波信号を前記第２光通話送受信器に出力し、前記第２光通話送受信器から送信される前記第２光音声信号を前記第１光音声受信部に出力する光サーキュレータとを備える第１光通話送受信器と、
所定の波長の前記第２光音声信号を送信する第２光音声送信部と、
前記第２光音声信号を前記第１光通話送受信器へ出力し、前記第１光通話送受信器から送信される前記第１光音声信号と前記給電信号を合波した合波信号を分波カプラに出力する光サーキュレータと、
前記第１光音声信号と前記給電信号を分波する分波カプラと、
前記第１光音声信号を受信する第２光音声受信部と、
前記給電信号を前記電力に変換する給電信号受光部と
を備える前記第２光通話送受信器と
を具備することを特徴とする光給電システム。
【請求項７】
所定の波長の第１光音声信号を送信する第１光音声送信部と、
前記第１光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち相手側送受信器に電力を供給する給電信号を送信する給電信号送信部と、
前記第１光音声信号と前記給電信号を合波する合波カプラと、
前記合波カプラで合波した合波信号を前記相手側送受信器に出力し、前記相手側送受信器から送信される前記所定の波長の第２光音声信号と該第２光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち自らを動作させる電源となる被給電信号とを合波した合波信号を分波カプラに出力する光サーキュレータと、
前記第２光音声信号と前記被給電信号を分波する分波カプラと、
前記第２光音声信号を受信する第１光音声受信部と、
前記被給電信号を電力に変換する給電信号受光部と
を備える光通話送受信器を複数具備し、
加入者収容局側に配置された前記光通話送受信器と、加入者宅側に配置された前記光通話送受信器とが光ファイバを介して接続されることを特徴とする光給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、停電時でも利用可能な光通話送受信器と光給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
加入者宅とネットワーク側装置との間を光アクセス回線を介して接続し、停電時でも動作可能な緊急通報システムが例えば特許文献１に開示されている。ただし、この緊急通報システムは、停電時にバッテリの電力を使い切ってしまうと動作できなくなる。
【０００３】
そこで、停電時に光ファイバを介して光エネルギーを送出し、その光エネルギーを電気エネルギーに変換し、ネットワークの終端側に配置される各装置に電力を供給する光給電方式が例えば特許文献２に開示されている。特許文献２の光給電方法は、１つの波長の光信号で電力とクロック信号を伝達するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６０２８５３号公報
【特許文献２】特開２００７−４９６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示された光給電方式のように、１つの波長で信号伝達と他の情報伝達を行おうとするとクロック信号を伝達する程度のことしかできない。つまり、電力供給と例えば音声通話（音声信号の伝送）を同時に行う場合を想定すると、１つの波長から音声信号を分離することが困難であり、音声信号の通信品質が悪化する課題がある。
【０００６】
本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、電力供給と音声通話を同時に行う場合に、音声信号の分離が容易であり、且つ音声信号の通信品質を悪化させない光通話送受信器と光給電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】
【０００７】
本実施形態の一態様に係る光通話送受信器は、所定の波長の第１光音声信号を送信する第１光音声送信部と、前記第１光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち相手側送受信器に電力を供給する給電信号を送信する給電信号送信部と、前記第１光音声信号と前記給電信号を合波する合波カプラと、前記相手側送受信器から第２光音声信号を受信する第１光音声受信部と、前記合波カプラで合波した合波信号を前記相手側送受信器に出力し、前記相手側送受信器から送信される前記第２光音声信号を前記第１光音声受信部に出力する光サーキュレータとを備えることを要旨とする。
【０００８】
また、本実施形態の他態様に係る光通話送受信器は、所定の波長の第２光音声信号を送信する第２光音声送信部と、前記第２光音声信号を相手側送受信器へ出力し、前記相手側送受信器から送信される第１光音声信号と、該第１光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち自らを動作させる電力に変換される給電信号とを合波した合波信号を分波カプラに出力する光サーキュレータと、前記第１光音声信号と前記給電信号を分波する分波カプラと、前記第１光音声信号を受信する第２光音声受信部と、前記給電信号を前記電力に変換する給電信号受光部とを備えることを要旨とする。
【０００９】
また、本実施形態の他態様に係る光通話送受信器は、所定の波長の第１光音声信号を送信する第１光音声送信部と、前記第１光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち相手側送受信器に電力を供給する給電信号を送信する給電信号送信部と、前記第１光音声信号と前記給電信号を合波する合波カプラと、前記合波カプラで合波した合波信号を前記相手側送受信器に出力し、前記相手側送受信器から送信される前記所定の波長の第２光音声信号と該第２光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち自らを動作させる電源となる被給電信号とを合波した合波信号を分波カプラに出力する光サーキュレータと、前記第２光音声信号と前記被給電信号を分波する分波カプラと、前記第２光音声信号を受信する第１光音声受信部と、前記被給電信号を電力に変換する給電信号受光部とを備えることを要旨とする。
【００１０】
また、本実施形態の一態様に係る光給電システムは、所定の波長の第１光音声信号を送信する第１光音声送信部と、前記第１光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち第２光通話送受信器に電力を供給する給電信号を送信する給電信号送信部と、前記第１光音声信号と前記給電信号を合波する合波カプラと、前記第２光通話送受信器から第２光音声信号を受信する第１光音声受信部と、前記合波カプラで合波した合波信号を前記第２光通話送受信器に出力し、前記第２光通話送受信器から送信される前記第２光音声信号を前記第１光音声受信部に出力する光サーキュレータとを備える第１光通話送受信器と、所定の波長の前記第２光音声信号を送信する第２光音声送信部と、前記第２光音声信号を前記第１光通話送受信器へ出力し、前記第１光通話送受信器から送信される前記第１光音声信号と、該第１光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち自らを動作させる電力に変換される前記給電信号とを合波した合波信号を分波カプラに出力する光サーキュレータと、前記第１光音声信号と前記給電信号を分波する分波カプラと、前記第１光音声信号を受信する第２光音声受信部と、前記給電信号を前記電力に変換する給電信号受光部とを備える前記第２光通話送受信器とを具備することを要旨とする。
【００１１】
また、本実施形態の他態様に係る光給電システムは、所定の波長の第１光音声信号を送信する第１光音声送信部と、前記第１光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち相手側送受信器に電力を供給する給電信号を送信する給電信号送信部と、前記第１光音声信号と前記給電信号を合波する合波カプラと、前記合波カプラで合波した合波信号を前記相手側送受信器に出力し、前記相手側送受信器から送信される前記所定の波長の第２光音声信号と該第２光音声信号の波長と異なる波長に最大利得を持ち自らを動作させる電源となる被給電信号とを合波した合波信号を分波カプラに出力する光サーキュレータと、前記第２光音声信号と前記被給電信号を分波する分波カプラと、前記第２光音声信号を受信する第１光音声受信部と、前記被給電信号を電力に変換する給電信号受光部とを備える光通話送受信器を複数具備し、加入者収容局側に配置された前記光通話送受信器と、加入者宅側に配置された前記光通話送受信器とが光ファイバを介して接続されることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電力供給と音声通話を同時に行う場合に、音声信号の分離が容易であり、且つ音声信号の通信品質を悪化させない光通話送受信器と光給電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光通話送受信器の機能構成例を示す図である。
【図２】光ファイバ増幅器の特性例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る光通話送受信器の機能構成例を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る光通話送受信器の機能構成例を示す図である。
【図５】本実施形態の光通話送受信器を用いた光給電システムの構成例を示す図である。
【図６】ＳＢＳ閾値とＳＲＳ閾値を、計算した結果を示す図である。
【図７】図１に示す光通話送受信器を２波長型に変形した機能構成例を示す図である。
【図８】図３に示す光通話送受信器を２波長型に変形した機能構成例を示す図である。
【図９】図４に示す光通話送受信器を２波長型に変形した機能構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。複数の図面中同一のものに
は同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１に、本発明の第１実施形態に係る光通話送受信器１の機能構成例を示す。光通話送受信器１は、例えば加入者収容局側に配置され、加入者側宅に配置される他の光通話送受信器と音声通話をする例えばＰＯＮ（Passive Optical Network）システムを構成する。また、光通話送受信器１は、加入者側宅に配置される他の光通話送受信器へ電力を供給する光給電システムを構成する。光給電システムについては後述する。
【００１６】
光通話送受信器１は、第１光音声送信部１０、給電信号送信部１１、合波カプラ１２、第１光音声受信部１３、及び光サーキュレータ１４を備える。光通話送受信器１は、加入者側宅に配置される他の光通話送受信器に、音声信号と給電信号を送信する。
【００１７】
第１光音声送信部１０は、所定の波長の第１光音声信号α１を送信する。第１光音声信号α１は、音声通話に用いる光信号であり、例えば1570nmの波長の光信号である。また。第１光音声信号α１は、音声信号の振幅を、時間軸方向で標本化し、更に量子化したディジタル信号である。
【００１８】
給電信号送信部１１は、第１光音声信号α１の波長と異なる波長に最大利得を持ち相手側送受信器に電力を供給する給電信号β１を送信する。給電信号β１の波長は、例えば1530nmとする。
【００１９】
給電信号送信部１１は、例えば1530nmに最大利得を持つＧｅコアシリカファイバの光ファイバ増幅器で構成できる。図２に、光ファイバ増幅器の特性例を示す。
【００２０】
図２の横軸は波長［μm］、縦軸は増幅利得［dB］である。実線で示す特性はＧｅコアシリカファイバ、破線はＡｌ/Ｇｅ添加コアファイバ、及び一点鎖線はフッ化物ファイバの利得特性を示す。
【００２１】
比較的に平坦な利得特性を示すＡｌ/Ｇｅ添加コアファイバとフッ化物ファイバに対して、Ｇｅコアシリカファイバは1530nmの波長にピークを持ち1570nmではほとんど利得がない特性を示す。第１光音声信号α１の波長1570nmでは、ほとんど利得がないため第１光音声信号α１に雑音を生じさせない。なお、ＡＳＥ雑音を生じる場合は、給電信号送信部１１と合波カプラ１２の間にフィルタを付加しても良い。
【００２２】
合波カプラ１２は、波長の異なる第１光音声信号α１と給電信号β１を１つ（合波信号（α１＋β１））に合波する。合波カプラ１２はＷＤＭカプラである。ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）とは、波長分割多重方式のことである。
【００２３】
第１光音声受信部１３は、加入者側宅に配置される他の光通話送受信器である相手側送受信器から第２光音声信号α２を受信する。第１光音声受信部１３は、受信したディジタル信号から音声信号の振幅を復調して外部に出力する。第２光音声信号の波長α２は、第１光音声信号α１の波長と同じで有っても良いし、異なっていても良い。なお、第２光音声信号の波長α２が、第１光音声信号α１の波長と異なる場合の光通話送受信器の構成については後述する。
【００２４】
光サーキュレータ１４は、合波カプラ１２で合波した合波信号を相手側送受信器に出力し、相手側送受信器から送信される第２光音声信号α２を第１光音声受信部１３に出力する。光通話送受信器１と図示しない相手側送受信器は、光ファイバで接続される。
【００２５】
以上説明した光通話送受信器１によれば、給電信号βと第１光音声信号α１のそれぞれ波長が異なる信号を合波カプラ１２で合波する。よって、第１光音声信号α１のＳＮ比を悪化させずに第１光音声信号α１と給電信号βを合成することができる。また、波長が異なる第１光音声信号α１と給電信号β１を分離することもＷＤＭカプラ（分波カプラ）で容易に行える。
【００２６】
したがって、光通話送受信器１は、音声信号（第１光音声信号α１）の分離が容易であり、且つ音声信号の通信品質を悪化させない効果を奏する。次に、相手側送受信器として用いるのに好適な光通話送受信器２を、第２実施形態として説明する。
【００２７】
〔第２実施形態〕
図３に、第２実施形態に係る光通話送受信器２の機能構成例を示す。光通話送受信器２は加入者側宅に配置する。この場合、加入者収容局側には、上記の光通話送受信器１が配置される。
【００２８】
光通話送受信器２は、第２光音声送信部２０、光サーキュレータ２１、分波カプラ２２、第２光音声受信部２３、給電信号受光部２４、及び蓄電池２５を備える。なお、第２光音声送信部２０と第２光音声受信部２３のそれぞれは、説明の便宜上その表記を変えているが、図１に示す第１光音声送信部１０と第１光音声受信部１３と同じものである
光通話送受信器２は、この例では加入者側の音声信号で変調した第２光音声信号α２を送信する。第２光音声信号α２の波長は、上記のように第１光音声信号の波長と同じで有っても良いし、異なっていても良い。
【００２９】
光サーキュレータ２１は、第２光音声信号α２を相手側送受信器へ出力し、相手側送受信器から送信される所定の波長の第１光音声信号α１と該第１光音声信号α１の波長と異なる波長に最大利得を持ち自らを動作させる電力に変換される給電信号β１とを合波した合波信号（α１＋β１）を分波カプラ２２に出力する。
【００３０】
分波カプラ２２は、第１光音声信号α１と給電信号β１を分波する。第２光音声受信部２３は、第１光音声信号α１を受信する。給電信号受光部２４は、光通話送受信器１から受信した給電信号β１を、自らを動作させる電力に変換する。給電信号β１を変換した電力は、蓄電池２５に蓄えても良いし、そのまま光通話送受信器２の各機能構成部を動作させる電力として使用しても良い。
【００３１】
以上説明した光通話送受信器２によれば、第２光音声信号α２のＳＮ比を悪化させずに光通話送受信器１に送信することができる。また、光通話送受信器１から送信される第１光音声信号α１のＳＮ比を悪化させずに受信することができ、給電信号βの光エネルギーを変換した電力で自ら動作することが可能である。つまり、停電時においても光通話送受信器１から供給される電力で、光通話送受信器１とＳＮ比の良い音声通話を行うことが可能である。
【００３２】
次に、上記の光通話送受信器１と光通話送受信器２の両者の機能構成部を全て備えた光通話送受信器３を第３実施形態として説明する。
【００３３】
〔第３実施形態〕
図４に、第３実施形態に係る光通話送受信器３の機能構成例を示す。光通話送受信器３は、第１光音声送信部１０、給電信号送信部１１、合波カプラ１２、第２光音声受信部２３、光サーキュレータ１４、分波カプラ２２、第２光音声受信部１３、給電信号受光部２４、及び蓄電池２５を備える。
【００３４】
光通話送受信器３は、参照符号から明らかなように光通話送受信器１と光通話送受信器２の全ての機能構成部を備える。つまり、光通話送受信器３は、所定の波長の第１光音声信号を送信する第１光音声送信部１０と、第１光音声信号α１の波長と異なる波長に最大利得を持ち相手側送受信器に電力を供給する給電信号β１を送信する給電信号送信部１１と、第１光音声信号α１と給電信号β１を合波する合波カプラ１２と、合波カプラ１２で合波した合波信号（α１＋β１）を相手側送受信器に出力し、相手側送受信器から送信される所定の波長の第２光音声信号α２と該第２光音声信号α２の波長と異なる波長に最大利得を持ち自らを動作させる電源となる被給電信号β２とを合波した合波信号（α２＋β２）を分波カプラ２２に出力する光サーキュレータ１４と、第２光音声信号α２と被給電信号を分波する分波カプラ２２と、第２光音声信号α２を受信する第２光音声受信部２３と、被給電信号β２を電力に変換する給電信号受光部２４とを備える。なお、本実施形態は、第１光音声信号α１と第２光音声信号α２の波長は同じである。また、給電信号β１と被給電信号β２の波長は同じである。
【００３５】
光通話送受信器３は、加入者側宅に配置しても良い。その場合、加入者側宅に配置された光通話送受信器３から、加入者収容局側に配置された光通話送受信器３に電力を供給することも可能である。
【００３６】
なお、光通話送受信器３は、光通話送受信器１と光通話送受信器２で得られる全ての効果を奏する。次に、本実施形態の光通話送受信器１と光通話送受信器２を用いた光給電システム１００について説明する。
【００３７】
（光給電システム）
図５に、本実施形態の光通話送受信器１,２を用いた光給電システム１００の構成例を示す。図５は、停電時に、加入者収容局側１１０に配置された光通話送受信器１から加入者宅側１２０に配置された光通話送受信器２に電力を供給し、光通話送受信器１と光通話送受信器２の間で音声通話ができるようにしたものである。
【００３８】
加入者収容局側１１０は、ＯＬＴ（光加入者線終端装置）１１１、４分岐スプリッタ１１２、及び光通話送受信器１を備える。４分岐スプリッタ１１２の１つのポート１１２ａは光ファイバ１１４を介して８分岐スプリッタ１１５に接続される。
【００３９】
加入者収容局側１１０に配置される光通話送受信器１は、ポート１１２ａと８分岐スプリッタ１１５を接続する光ファイバ１１４に、光ファイバ１１３と図示を省略しているカプラを介して接続される。なお、光通話送受信器１は、ＯＬＴ１１１と４分岐スプリッタ１１２の間の光ファイバに、図示を省略しているカプラを介して接続するようにしても良い。
【００４０】
ＯＬＴ１１１を、加入者宅側１２０に向けて通過する光信号は４分岐スプリッタ１１２と８分岐スプリッタ１１５によって３２分岐される。その３２分岐された８分岐スプリッタ１１５の１つのポート１１５ａは、ＯＮＵ（光回線終端装置）１２２で終端する。
【００４１】
加入者宅側１２０は、光切替スイッチ１２１、ＯＮＵ１２２、及び光通話送受信器２を備える。図５では、ＯＮＵ１２２に接続される加入者のパーソナルコンピュータ等の表記は省略している。
【００４２】
８分岐スプリッタ１１５のポート１１５ａとＯＮＵ１２２の間に、光切替スイッチ１２１が光ファイバを介して直列に接続される。光切替スイッチ１２１は、ＯＮＵ１２２と光通話送受信器２を切り替えて８分岐スプリッタ１１５のポート１１５ａに接続する。
【００４３】
光切替スイッチ１２１の切り替えは、例えば加入者が行う。通常時は、ポート１１５ａはＯＮＵ１２２に接続される。加入者は、停電時に光通話送受信器２をポート１１５ａに接続させるように光切替スイッチ１２１を切り替える。なお、光切替スイッチ１２１の切り替えは、停電時に自動的に行うようにしても良い。
【００４４】
停電時、光通話送受信器１は、光ファイバ１１３、カプラ、光ファイバ１１４、８分岐スプリッタ１１５、及び光切替スイッチ１２１を介して接続される光通話送受信器２に合波信号（給電信号β１と第１光音声信号α１）を送信する。給電信号β１は、停電時に光通話送受信器２が動作する電力を光（光パワー）で供給する。
【００４５】
光ファイバに大きな光パワーを入力する場合、光ファイバ非線形の誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering）と誘導ラマン散乱（ＳＲＳ：Stimulated Raman Scattering）による制限を受ける。ＳＢＳとＳＲＳの閾値は、それぞれ式（１）、式（２）により算出できる（参考文献１：Govind Agrawal, “Nonlinear Fiber Optics,” Academic Press）。
【００４６】
【数１】
2018174478.tif 000003
【００４７】
【数２】
2018174478.tif 000004
ＳＢＳは、光源の線幅によって閾値が変化することが知られている。式（１）中のΔνＢはブリルアン利得帯域幅を示し、ΔνＰは入力光の線幅を示している。ここで、Ｋは偏波の係数、Ａｅｆｆは光ファイバの実効断面積、ｇＢ０はブリルアン利得係数、ｇＲはラマン利得係数、Ｌｅｆｆは実効ファイバ長である。
【００４８】
Ｌｅｆｆは、光ファイバ長Ｌと損失係数αから式（３）で表せる。また、ブリルアン利得係数ｇＢ０は、式（４）で算出できることが知られている（参考文献２：M. Nikles, L. Thevenaz, P. A. Robert, “Brillouin gain spectrum characterization in single-mode optical fibers,” IEEE J. Lightwave Technol., vol. 15, no. 10, pp.1842-1851, 1997.）。
【００４９】
【数３】
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【００５０】
【数４】
2018174478.tif 000006
式（４）中のｎはファイバ中の屈折率、ｐ１２は光弾性定数、ｃは真空中の光速、λｐは入力光の波長、ρ０は密度、Ｖａは音響波の速度、及びΔνＢはブリルアン利得帯域幅である。
【００５１】
式（１）からＳＢＳは、光源の線幅を拡げることで閾値を向上させることができる。ＳＲＳの閾値に関しては式（２）から光ファイバのパラメータのみに依存することが分かる。光給電システム１００を構成する上では、ＳＢＳとＳＲＳの閾値以下に入力光のパワーを設定する必要がある。
【００５２】
給電信号（給電光）の光パワーのＳＢＳ閾値とＳＲＳ閾値について検討する。光ファイバ１１３,１１４から成る伝送線路を、標準的なＩＴＵ−ＴのG.652.D（参考文献３：ITU-T G.652, “Characteristics of a single-mode optical fibre and cable”）に準拠しているシングルモードファイバと仮定する。
【００５３】
表１に、シングルモードファイバの一般的なパラメータを示す。
【００５４】
【表１】
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表１に示すように、シングルモードファイバにおいては、波長1550nmにおける光ファイバの実効断面積Ａｅｆｆは80μm2、伝送損失は0.3dB/kmで規定されている。ブリルアン利得係数ｇＢ０は、式（４）から1.64×10-11m/Wと計算される。
【００５５】
図６に、ＳＢＳ閾値とＳＲＳ閾値を、式（１）と式（２）を用いて計算した結果を示す図６の横軸は伝送距離［km］、縦軸はＳＢＳとＳＲＳの閾値［dBm］である。
【００５６】
ＳＲＳ閾値は、光ファイバのパラメータのみで決定され、伝送距離20kmのＳＲＳ閾値は31.8dBm（1513.56mW）である。ＳＢＳ閾値は、線幅を拡げることで大きくすることができる。但し、線幅を52nm以上にするとＳＲＳ閾値によって制限される。つまり、線幅が52nm以下であれば、光パワーはＳＢＳ閾値で制限されることになる。
【００５７】
表２に、伝送距離を20kmに仮定した場合の線幅とＳＢＳ閾値の関係を、式（１）で計算した結果を示す。
【００５８】
【表２】
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図６において、線幅10nmの特性は細かい破線、線幅5nmの特性は破線、及び線幅1nmの特性は実線である。一点鎖線で示す特性はＳＲＳ閾値である。
【００５９】
給電信号の線幅を10nmと仮定すると、給電信号のパワーは24.7dBmに設定可能である。また、給電信号の線幅を5nmと仮定すると、給電信号のパワーは21.7dBmに設定可能である。また、給電信号の線幅を1nmと仮定すると、給電信号のパワーは14.7dBmに設定可能である。但し、伝送距離は20kmである。
【００６０】
つまり、伝送距離を20km以内とし、且つ給電信号の線幅を52nm以内に設定した場合の給電信号の出力は、31.8dBm（1513.56mW）以下にする。その条件であれば光学非線形効果（ＳＢＳ,ＳＲＳ）の影響を受けずに光パワーを伝送できる。
【００６１】
一方、通信光については、その線幅を0.04nm（約5.4GHz）とし、通信光の出力パワーを0dBm（1mW）に設定することでＳＢＳ閾値の影響を無視することができる。
【００６２】
本実施形態の光給電システム１００は、所定の波長の第１光音声信号α１を送信する第１光音声送信部１０と、第１光音声信号α１の波長と異なる波長に最大利得を持つ相手側送受信器の蓄電池を充電する給電信号β１を送信する給電信号送信部１１と、第１光音声信号α１と給電信号β１を合波する合波カプラ１２と、相手側送受信器から第２光音声信号α２を受信する第１光音声受信部１３と、合波カプラ１２で合波した合波信号を相手側送受信器に出力し、相手側送受信器からの第２光音声信号α２を第１光音声受信部１３に出力する光サーキュレータ１４とを備える第１光通話送受信器１と、所定の波長の第２光音声信号α２を送信する第２光音声送信部２０と、第２光音声信号α２を第１光通話送受信器１に出力し、第１光通話送受信器１から送信される第１光音声信号α１と給電信号β１を合波した合波信号を分波カプラ２２に出力する光サーキュレータ２１と、第１光音声信号α１と給電信号β１を分波する分波カプラ２２と、第１光音声信号α１を受信する第２光音声受信部２３と、給電信号β２を電力に変換する給電信号受光部２４とを備える第２光通話送受信器２とを具備する。
【００６３】
また、本実施形態の他の光給電システム１００は、所定の波長の第１光音声信号α１を送信する第１光音声送信部１０と、第１光音声信号α１の波長と異なる波長に最大利得を持ち相手側送受信器に電力を供給する給電信号β１を送信する給電信号送信部１１と、第１光音声信号α１と給電信号β１を合波する合波カプラ１２と、合波カプラ１２で合波した合波信号を相手側送受信器に出力し、相手側送受信器から送信される所定の波長の第２光音声信号α２と該第２光音声信号α２の波長と異なる波長に最大利得を持ち自らの電源となる被給電信号β２とを合波した合波信号を分波カプラ２２に出力する光サーキュレータ１４と、第２光音声信号α２と被給電信号β２を分波する分波カプラ２２と、第２光音声信号α２を受信する第１音声受信部２３と、被給電信号β２を電力に変換する給電信号受光部２４とを備える光通話送受信器３を複数具備し、加入者収容局側に配置された光通話送受信器３と、加入者宅側に配置された光通話送受信器３とが光ファイバを介して接続される。
【００６４】
以上説明したように本実施形態の光通話送受信器１によれば、音声信号（第１光音声信号α１）と給電信号β１との分離が容易であり、且つ音声信号の通信品質を悪化させない。また、本実施形態の光通話送受信器２によれば、給電信号による電力で自らを動作させながら音声信号を送受信することができる。また、本実施形態の光通話送受信器３によれば、加入者収容局側及び加入者宅側のどちらに配置しても、停電時に、給電信号（光パワー）によって電力供給を受けながら音声信号を送受信することができる。
【００６５】
ここで、第２光音声信号の波長α２が、第１光音声信号α１の波長と異なる場合（２波長型）の光通話送受信器の構成について簡単に説明する。図７に、光通話送受信器１（図１）を２波長型に変形した場合の構成例を示す。図８と図９に、光通話送受信器２（図３）と光通話送受信器３（図４）にそれぞれ対応する２波長型の光通話送受信器の構成例を示す。
【００６６】
図７に示す２波長型の光通話送受信器は、第１光音声送信部１０が送信する第１光音声信号α１の波長を例えば1570nm、第１光音声受信部１３で受信する第２光音声信号α２の波長を例えば1310nm、給電光β１の波長を例えば1530nmとしたものである。２波長型にしたため光通話送受信器１の合波カプラ１２と光サーキュレータ１４が、ＷＤＭカプラ７２と７４に置き換わっている。このように光通話送受信器１は、その合波カプラ１２と光サーキュレータ１４をＷＤＭカプラに置きかえることで、２波長型に変形することができる。図８と図９についても同様である。
【００６７】
本実施形態の光給電システム１００によれば、停電時においても加入者収容局側と加入者宅側の間で音声通話を行うことが可能である。なお、停電時に加入者宅側のＯＮＵ１２２と光通話送受信器２を切り替える光切替スイッチ１２１を、加入者が操作する例で説明を行ったがこの例に限定されない。光切替スイッチ１２１の切り替えは、加入者収容局側から行うようにしても良い。
【００６８】
また、加入者収容局側において、光通話送受信器１を４分岐スプリッタ１１２と８分岐スプリッタ１１５の間に配置する例で説明したが、ＯＬＴ１１１と４分岐スプリッタ１１２の間に光通話送受信器１を配置しても良い。このように本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の光通話送受信器１,２,３及び光給電システム１００は、光ファイバネットワークを用いて停電時にも利用できる光通話の方法として広く利用可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１、２、３：光通話送受信器
１０：第１光音声送信部
１１：給電信号送信部
１２：合波カプラ
１３：第１光音声受信部
１４、２１：光サーキュレータ
２０：第２光音声送信部
２２：分波カプラ
２３：第２光音声受信部
２４：給電信号受光部
２５：蓄電池
７２，７４，８１、８２、９２，９４、９５：ＷＤＭカプラ
１００：光給電システム
１１０：加入者収容局側
１１１：ＯＬＴ（光加入者線終端装置）
１１２：４分岐スプリッタ
１１２ａ、１１５ａ：ポート
１１３、１１４：光ファイバ
１１５：８分岐スプリッタ
１２０：加入者宅側
１２１：光切替スイッチ
１２２：ＯＮＵ（光回線終端装置）
【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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