(57)【要約】【課題】構造が簡略であり、小型化および低価格化を図ることができる光送受信装置および光通信システムを提供する。【解決手段】光源１１および方向性結合器１２を有する送信部４と受信部５とを備えた第１送受信部１。光源１１は、基本モードと高次モードのうち少なくとも一方を発する発光部７を有する。方向性結合器１２は、光結合可能となる互いに間隔をおいて形成された第１コア２３および第２コア２４を有する。第１コア２３は、発光部７からの光Ｌ１が入射される。第２コア２４は、第１コア２３との間で基本モードおよび高次モードの一方が遷移可能である。受信部５は、分波器３１と受信部本体３２とを備える。分波器３１は、主コア３３と、基本モードおよび高次モードの一方を主コア３３から分離する分離用コア３４とを有する。受信部本体３２は、分離用コア３４から出射された、基本モードまたは高次モードが入射される受光部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源および方向性結合器を有する送信部と、前記方向性結合器に光結合された受信部とを備え、
前記光源は、基本モードと前記基本モードより次数が高い高次モードのうち少なくとも一方を発する発光部を有し、
前記方向性結合器は、光結合可能となる互いに間隔をおいて形成された第１コアおよび第２コアを有し、
前記第１コアは、前記発光部からの光が入射されるように配置され、
前記第２コアは、前記第１コアとの間で前記基本モードおよび前記高次モードの一方の少なくとも一部が遷移可能に配置され、
前記受信部は、分波器と、前記分波器に光結合された受信部本体とを備え、
前記分波器は、前記第１コアまたは前記第２コアに光結合された主コアと、前記基本モードおよび前記高次モードの一方の少なくとも一部を前記主コアから分離する分離用コアとを有し、
前記受信部本体は、前記分離用コアから出射された、前記基本モードまたは前記高次モードの少なくとも一部が入射される受光部を有する、光送受信装置。
【請求項２】
前記発光部は、第１の発光部であり、
前記光源は、少なくとも前記基本モードと前記高次モードのうち他方を発する第２の発光部をさらに有し、
前記分離用コアは、第１の分離用コアであり、
前記分波器は、前記基本モードおよび前記高次モードの他方の少なくとも一部を前記主コアから分離する第２の分離用コアをさらに有し、
前記受信部本体は、前記第２の分離用コアから出射された、前記基本モードまたは前記高次モードの少なくとも一部が入射される第２の受光部をさらに有する、請求項１に記載の光送受信装置。
【請求項３】
前記第１の発光部が発する光における基本モードに対する高次モードの比率は、前記第２の発光部が発する光における基本モードに対する高次モードの比率より低い、請求項２に記載の光送受信装置。
【請求項４】
前記光源は面発光レーザーである、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の光送受信装置。
【請求項５】
前記光伝送路は、グレーデッドインデックス型光ファイバである、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の光送受信装置。
【請求項６】
前記方向性結合器は、マルチコア光ファイバである、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の光送受信装置。
【請求項７】
一対の、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の光送受信装置と、前記一対の光送受信装置を互いに接続する光伝送路とを備えている、光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送受信装置および光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１本の光ファイバで双方向の通信を行うことができるー芯双方向光モジュールは、加入者系の通信であるＰａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＰＯＮ）で用いられてきた。一芯双方向光モジュールは、特許文献１に示すように、上りと下りでレーザー光の波長を違えて送受信し、長波長カットフィル夕、もしくは短波長カットフィルタを用いて光の合分波を行っている。フィルタとしては誘電体多層膜が光路に組み込まれて用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１９４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の光通信システムでは、フィルタなどの波長選択のための装置等を用いて上りと下りで光の波長を違える必要がある。そのため、フィルタなどの波長選択のための装置をレーザーもしくは受光素子と光ファイバとの間に入れることから、装置構成が複雑化または大型化するのは避けられなかった。
【０００５】
本発明の一態様は、構造が簡略であり、小型化および低価格化を図ることができる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】
【０００６】
本発明の一態様は、光源および方向性結合器を有する送信部と、前記方向性結合器に光結合された受信部とを備え、前記光源は、基本モードと前記基本モードより次数が高い高次モードのうち少なくとも一方を発する発光部を有し、前記方向性結合器は、光結合可能となる互いに間隔をおいて形成された第１コアおよび第２コアを有し、前記第１コアは、前記発光部からの光が入射されるように配置され、前記第２コアは、前記第１コアとの間で前記基本モードおよび前記高次モードの一方の少なくとも一部が遷移可能に配置され、前記受信部は、分波器と、前記分波器に光結合された受信部本体とを備え、前記分波器は、前記第１コアまたは前記第２コアに光結合された主コアと、前記基本モードおよび前記高次モードの一方の少なくとも一部を前記主コアから分離する分離用コアとを有し、前記受信部本体は、前記分離用コアから出射された、前記基本モードまたは前記高次モードの少なくとも一部が入射される受光部を有する、光送受信装置を提供する。
前記光送受信装置は、前記発光部が、第１の発光部であり、前記光源は、少なくとも前記基本モードと前記高次モードのうち他方を発する第２の発光部をさらに有し、前記分離用コアは、第１の分離用コアであり、前記分波器は、前記基本モードおよび前記高次モードの他方の少なくとも一部を前記主コアから分離する第２の分離用コアをさらに有し、前記受信部本体は、前記第２の分離用コアから出射された、前記基本モードまたは前記高次モードの少なくとも一部が入射される第２の受光部をさらに有する構成であってもよい。
前記第１の発光部が発する光における基本モードに対する高次モードの比率は、前記第２の発光部が発する光における基本モードに対する高次モードの比率より低くてもよい。
前記光源は面発光レーザーであることが好ましい。
前記光伝送路は、グレーデッドインデックス型光ファイバであることが好ましい。
前記方向性結合器は、マルチコア光ファイバであることが好ましい。
【０００７】
本発明の一態様は、一対の前記光送受信装置と、前記一対の光送受信装置を互いに接続する光伝送路とを備えている光通信システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、方向性結合器の第２コアが、第１コアとの間で基本モードまたは高次モードが遷移できるように配置されている。また、前記光通信システムは、基本モードおよび高次モードの２つの異なるモードを出射可能な発光部を上り方向および下り方向の２ヶ所に設けている。これにより、光の出射の際には、一方の発光部からの光においては基本モードの比率を高く設定して、他方の発光部からの光においては高次モードの比率を高く設定することができる。よって、上り方向および下り方向において、それぞれ基本モードおよび高次モードを用いた通信が可能である。
よって、上りと下りで光の波長を違えて送受信を行う従来の光送受信装置に比べてフィルタなどの波長選択のための装置等が不要となるため、装置構造を簡略にし、小型化および低価格化を図ることができる。
また、上り方向および下り方向において次数が異なる横モードを含む光を使用するため、上り方向および下り方向において同一の波長で双方向通信が可能である。そのため、前述の従来の光送受信装置に比べて一層の装置構造の簡略化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の光通信システムの構成図である。
【図２】図１の光通信システムの第１送受信部の構成図である。
【図３】図１の光通信システムに用いられる光源の断面図である。
【図４】図１の光通信システムに用いられる方向性結合器の断面図である。
【図５】図１の光通信システムの第２送受信部の構成図である。
【図６】光のスペクトルの例を示す図である。
【図７】方向性結合器の一対のコアの中心間距離と結合長との関係の例を示す図である。
【図８】方向性結合器の一対のコアの中心間距離と、第１コアにおけるＬＰ０１モードの残量との関係の例を示す図である。
【図９】第２実施形態の光通信システムの構成図である。
【図１０】前図の光通信システムに用いられる光源の断面図である。
【図１１】（Ａ）図９の光通信システムの送信部の平面図である。（Ｂ）送信部の一部の断面図である。
【図１２】図９の光通信システムにおける光路の説明図である。
【図１３】図９の光通信システムにおける光路の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態の光通信システムについて図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００１１】
＜光送受信装置および光通信システム（第１実施形態）＞
図１は、第１実施形態の光通信システム１０の構成図である。図２は、第１送受信部１の構成図である。図３は、光源１１の断面図である。図４は、方向性結合器１２の断面図である。図５は、第２送受信部３の構成図である。
【００１２】
図１、図２および図５に示すように、光通信システム１０は、第１送受信部１（光送受信装置）と、第１送受信部１に光結合された光伝送路２と、光伝送路２に光結合された第２送受信部３（光送受信装置）とを備えている。すなわち、光通信システム１０は、一対の送受信部１，３と、これらを互いに接続する光伝送路２とを備えている。
【００１３】
ここで、本発明において、光源（発光部、第１発光部もしくは第２発光部）と、第１コアもしくは第２コアとが光結合するとは、光源からの光が第１コアもしくは第２コアに入射することを言う。
例えば、（ｉ）光源と第１コアもしくは第２コアとが互いに離間され、光源から出射された光が第１コアもしくは第２コアに入射する、（ｉｉ）光源と第１コアもしくは第２コアとが互いに離間され、これらが互いに光ファイバなどの中継用光伝送路を通じて接続され、光源から出射された光が中継用光伝送路を通して第１コアもしくは第２コアに入射する、もしくは、（ｉｉｉ）光源と第１コアもしくは第２コアとが互いに接して設置され、光源から出射された光が第１コアもしくは第２コアに入射する、ことを言う。
また、２つのコア（第１コアと第２コア）が、光の少なくとも一部が遷移可能に光結合するとは、例えば、２つのコアのうち一方のコアを伝搬する光の少なくとも一部が他方のコアに遷移し得ることを言う。
また、第１コアもしくは第２コアと、分波器の主コアとが光結合するとは、例えば、第１コアもしくは第２コアから出射された光が分波器の主コアに入射すること、または、分波器の主コアから出射された光が第１コアもしくは第２コアに入射することを言う。
また、分波器の主コアと、光伝送路のコアとが光結合するとは、例えば、第１コアもしくは第２コアから出射された光が光伝送路のコアに入射すること、または、光伝送路のコアから出射された光が第１コアもしくは第２コアに入射することを言う。
また、モード分離器の分離用コアが、受光部（第１受光部または第２受光部）に光結合するとは、例えば、分離用コアから出射された光が受光部に入射することを言う。
【００１４】
図１および図２に示すように、第１送受信部１は、送信部４と、受信部５とを備えている。
送信部４は、光源１１と、方向性結合器１２と、を備えている。
図３に示すように、光源１１は、例えば面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）である。ＶＣＳＥＬの使用により、簡略な構造でありながら、基本モードと高次モードとを用いた通信を実現できる。
【００１５】
光源１１は、基台部６と、基台部６に設けられた発光部７を備えている。
基台部６は、カソード電極１３と、基板１４と、第１ミラー層１５とがこの順に積層されて構成されている。
カソード電極１３は、基板１４の外面（図３の下面）に設けられている。
基板１４としては、例えばｎ型のＧａＡｓ基板などが使用できる。なお、平面視とは基板１４の厚さ方向から見ることをいう。
第１ミラー層１５は、例えばｎ型の半導体層であり、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層した分布ブラッグ反射型（ＤＢＲミラー）である。
【００１６】
発光部７は、基台部６上に設けられている。
発光部７は、活性層１６と、電流狭窄層１７と、第２ミラー層１８と、パシベーション層１９と、アノード電極２０とがこの順に積層されて構成されている。
活性層１６は、例えば量子井戸層と障壁層とからなる量子井戸構造を複数備えた多重量子井戸構造を有する。
電流狭窄層１７は、例えばＡｌＡｓ層を酸化して得られ、開口部１７ａを有する。
第２ミラー層１８は、例えばｐ型の半導体層であり、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層した分布ブラッグ反射型（ＤＢＲミラー）である。
【００１７】
パシベーション層１９は、例えば第２ミラー層１８を包囲して形成されている。パシベーション層１９は、平面視において少なくとも電流狭窄層１７の開口部１７ａを囲む開口部１９ａを有する。
アノード電極２０は、パシベーション層１９および第２ミラー層１８を囲んで設けられている。アノード電極２０は、平面視において電流狭窄層１７の開口部１７ａを囲む開口部２０ａを有する。
発光部７では、開口部２０ａを通って光Ｌ１が出射される（図２参照）。
【００１８】
図６は、光のスペクトルの例を示す図である。図６に示すように、この光は、次数が異なる複数の横モードを含む。前記光は、最も波長が長い基本モード（ＬＰ０１モード）と、基本モードより次数が高い高次モード（ＬＰ１１モードおよびＬＰ１２モード）とを含む。ＬＰ１１モードはＬＰ０１モードよりも短波長側にピークを有し、ＬＰ１２モードはＬＰ１１モードよりも短波長側にピークを有する。
【００１９】
図３に示すように、電流狭窄層１７の開口部１７ａの内径Ｄ１は、発光部７からの出射光に含まれる基本モードと高次モードとの比率に影響する。例えば、開口部１７ａは、内径Ｄ１が小さいほど、全体に占める基本モードの比率が大きくなる傾向がある。また、開口部１７ａは、内径Ｄ１が大きいほど、全体に占める基本モードの比率が小さくなる傾向がある。そのため、開口部１７ａの内径Ｄ１の選択により基本モードと高次モードとの比率を調整することができる。
【００２０】
光源１１におけるバイアス電流は、出射光の基本モードと高次モードとの比率に影響する。例えば、閥値Ｉｔｈから３ｍＡ程度の低電流値では基本モードの比率が大きくなり、９ｍＡ程度の高電流値では、高次モードの比率が大きくなる。すなわち、光源１１におけるバイアス電流の電流値を上げていくと高次モードの比率が大きくなる。そのため、バイアス電流により基本モードと高次モードとの比率を調整することができる。
【００２１】
発光部７は、少なくとも基本モード（ＬＰ０１モード）を含む光Ｌ１を発する。光Ｌ１は、例えば基本モードと、高次モード（例えばＬＰ１１モードおよびＬＰ１２モード）とを含む。
光Ｌ１は、大部分が基本モードであることが好ましい。第１の光Ｌ１の大部分が基本モードであると、光伝送路２での光伝送時におけるノイズを低減できる。光Ｌ１の基本モードと高次モードとのパワー比率は例えば５０：５０であってもよい。
【００２２】
図２および図４に示すように、方向性結合器１２は、第１コア２３と、第２コア２４と、コア２３，２４を囲むクラッド２５とを有する。
第１コア２３および第２コア２４は、方向性結合器１２の長手方向に沿って延在している。第１コア２３と第２コア２４とは、互いに、光結合が可能となる間隔をおいて並列して形成されている。第１コア２３と第２コア２４とは、高次モードの少なくとも一部が遷移可能に光結合する間隔をおいて形成されている。
方向性結合器１２としては、マルチコア光ファイバを使用できる。マルチコア光ファイバは、ステップインデックス（ＳＩ）型であることが好ましい。
【００２３】
図７は、一対のコア（第１コアおよび第２コア）を有する方向性結合器において、第１コアと第２コアの中心間距離ｄ（横軸）と結合長（縦軸）との関係の例を示す図である。図８は、コアの中心間距離ｄ（横軸）と第１コアにおけるＬＰ０１モードのパワー残量（縦軸）との関係の例を示す図である。なお、コアの直径８μｍ、波長８５０ｎｍ、コアの比屈折率差０．３％とした。
【００２４】
図７および図８に示すように、コアの結合長は中心間距離ｄに応じて変化する。中心間距離ｄが１４μｍの場合には、コアの長さを１００ｍｍ以上とすると、９５％以上のＬＰ０１モードを第１コアに残しつつ、ＬＰ１１モードの大部分を第１コアから第２コアに遷移させることができる。
よって、図２および図４に示す方向性結合器１２では、例えば第１コア２３と第２コア２４との中心間距離１３〜１５μｍ、長さ１００ｍｍ以上（例えば１００〜１５０ｍｍ）とすることができる。
【００２５】
図２に示すように、第１コア２３は、第１端２３ａの少なくとも一部が平面視において光源１１の発光部７に重なる位置にある。第１コア２３の第２端２３ｂは、少なくとも一部が平面視において分波器３１の主コア３３の第１端３３ａに重なる位置にある。そのため、第１コア２３は、光源１１からの光Ｌ１が第１端２３ａから入射され、かつ分波器３１の主コア３３に光結合されるように配置されている。
【００２６】
第２コア２４の第１端２４ａは、平面視において発光部７を外れた位置にある。そのため、第２コア２４は、発光部７に光結合されていない。
第２端２４ｂは、平面視において受信部５の主コア３３の第１端３３ａを外れた位置にある。そのため、第２コア２４は、分波器３１の主コア３３に光結合されていない。
【００２７】
受信部５は、分波器３１（分波部）と、分波器３１に光結合された受信部本体３２とを備えている。
分波器３１は、例えば、主コア３３（第１主コア）と、分離用コア３４（第１分離用コア）と、コア３３，３４を囲むクラッド４０とを有する。主コア３３は、第１端３３ａから第２端３３ｂに向けて直線状に形成されている。
【００２８】
分離用コア３４は、受信部本体３２に光結合された第１端３４ａに向かって、前段部分３５と、結合部分３６と、後段部分３７と、延出部分３８をこの順に有する。
前段部分３５は、後述する受信時において、光の伝送方向に主コア３３に徐々に近づく部分である。結合部分３６は、光結合が可能となる間隔をおいて、概略、主コア３３に並行して形成された部分である。後段部分３７は、光の伝送方向に主コア３３から徐々に離間する部分である。延出部分３８は、後段部分３７から延出し、第１端３４ａに達する部分である。
【００２９】
分離用コア３４は、第１端３４ａの少なくとも一部が平面視において受信部本体３２の受光部３９に重なる位置にある。そのため、分離用コア３４は、分離用コア３４から出射された光が受光部３９に入射されるように配置されている。
分波器３１の第１端３１ａは、方向性結合器１２の第２端１２ｂと光軸がずれないように、例えば、接着剤などで固定される。
分波器３１の主コア３３の第２端３３ｂには、先端に光コネクタ２６を有する接続用光伝送路２７（図１参照）が接続されている。
【００３０】
受信部本体３２は、例えばフォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）である。ＰＤとしては、ＧａＡｓのＰＩＮ型フォトダイオード（ＰＩＮ−ＰＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などが挙げられる。受信部本体３２は、分離用コア３４からの光が入射される受光部３９を有する。
【００３１】
図１に示すように、光伝送路２は、例えば光ファイバである。光伝送路２は、グレーデッドインデックス（ＧＩ）型光ファイバであることが好ましい。ＧＩ型光ファイバを使用することによって、安定な信号が得られる。
光伝送路２の第１端２ａは、光コネクタ２６および接続用光伝送路２７を介して、第１送受信部１の受信部５の分波器３１に光結合されている。光伝送路２の第２端２ｂは、光コネクタ７６および接続用光伝送路７７を介して、第２送受信部３の受信部４５の分波器８１に光結合されている。光伝送路２は、第１送受信部１と第２送受信部３とを接続している。
【００３２】
図５に示すように、第２送受信部３は、送信部４４と、受信部４５とを備えている。以下、第１送受信部１と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
送信部４４は、光源５１と、光源５１に光結合された方向性結合器５２と、を備えている。光源５１は、図３に示す第１送受信部１の光源１１と同様の構成を採用できる。
光源５１の発光部５７では、光Ｌ２が出射される。
光Ｌ２は、少なくとも高次モード（例えばＬＰ１１モードおよびＬＰ１２モード）を含む。光Ｌ２は、例えば基本モード（例えばＬＰ０１モード）と、高次モードとを含む。光Ｌ２における高次モードの比率が大きいと、光伝送路２での光伝送時におけるノイズを低減できる。
光Ｌ２は、光Ｌ１と同じ波長であってもよい。
【００３３】
方向性結合器５２は、第３コア７３と、第４コア７４と、コア７３，７４を囲むクラッド２５とを有する。
第３コア７３および第４コア７４は、方向性結合器５２の長手方向に沿って延在している。第３コア７３と第４コア７４とは、互いに、光結合が可能となる間隔をおいて並列して形成されている。第３コア７３と第４コア７４とは、高次モードの少なくとも一部が遷移可能に光結合する間隔をおいて形成されている。
第３コア７３は、方向性結合器５２の第１のコアである。第４コア７４は、方向性結合器５２の第２のコアである。
【００３４】
第３コア７３は、第１端７３ａの少なくとも一部が平面視において光源５１の発光部５７に重なる位置にある。そのため、第３コア７３は、光源５１からの光Ｌ２が第１端７３ａから入射されるように配置されている。すなわち、第３コア７３は、光源５１に光結合されている。
第３コア７３の第２端７３ｂは、平面視において受信部４５の主コア８３の第１端８３ａを外れた位置にある。そのため、第３コア７３は、受信部４５の主コア８３に光結合されていない。
【００３５】
第４コア７４の第１端７４ａは、平面視において発光部５７を外れた位置にある。そのため、第４コア７４は、発光部５７に光結合されていない。
第４コア７４の第２端７４ｂは、少なくとも一部が平面視において受信部４５の主コア８３の第１端８３ａに重なる位置にある。そのため、第４コア７４は、受信部４５の主コア８３に光結合されるように配置されている。
【００３６】
第１コア２３、第２コア２４、第３コア７３および第４コア７４のうち２以上は、互いに同じ構成（例えば材質、外径等）であってもよいし、互いに異なる構成であってもよい。
主コア３３および主コア８３は、互いに同じ構成（例えば材質、外径等）であってもよいし、互いに異なる構成であってもよい。
【００３７】
受信部４５は、分波器８１と、分波器８１に光結合された受信部本体８２とを備えている。
分波器８１は、例えば、主コア８３（第２主コア）と、分離用コア８４（第２分離用コア）と、コア８３，８４を囲むクラッド４０とを有する。
分離用コア８４は、受信部本体８２に光結合された第１端８４ａに向かって、前段部分８５と、結合部分８６と、後段部分８７と、延出部分８８をこの順に有する。
前段部分８５は、後述する受信時において、光の伝送方向に主コア８３に徐々に近づく部分である。結合部分８６は、光結合が可能となる間隔をおいて、概略、主コア８３に並行して形成された部分である。後段部分８７は、光の伝送方向に主コア８３から徐々に離間する部分である。延出部分８８は、後段部分８７から延出し、第１端８４ａに達する部分である。
【００３８】
分離用コア８４は、第１端８４ａの少なくとも一部が平面視において受信部本体８２の受光部８９に重なる位置にある。そのため、分離用コア８４は、分離用コア８４から出射された光が受光部８９に入射されるように配置されている。
分波器８１の第１端８１ａは、方向性結合器５２の第２端５２ｂと接着剤で固定することができる。これによって、第４コア７４と主コア８３の光軸のずれを防ぐことができる。
受信部４５の分波器８１の主コア８３の第２端８３ｂには、先端に光コネクタ７６を有する接続用光伝送路７７（図１参照）が接続されている。
受信部本体８２は、分離用コア８４からの光が入射される受光部８９を有する。
【００３９】
次に、光通信システム１０を用いた通信方法の一例を説明する。
まず、第１送受信部１から第２送受信部３に向かう方向（以下、上り方向という）の通信について説明する。
図２に示すように、第１送受信部１の光源１１において変調されて信号が与えられた光Ｌ１は発光部７から発せられ、方向性結合器１２の第１コア２３に入射される。
【００４０】
第１コア２３に入射された光Ｌ１の基本モードの大部分は第１コア２３に残り、高次モードの少なくとも一部（例えば高次モードの大部分）は第２コア２４に遷移する。
第１コア２３に残った基本モードを含む光Ｌ１は、第２端２３ｂから出射され、受信部５の分波器３１の主コア３３に入射される。
なお、第２コア２４は、分波器３１の主コア３３には光結合されていないため、第２コア２４に移った高次モードは、主コア３３には入射されない。この高次モードは、分波器３１の主コア３３以外の部分に入射されたとしても漏洩により消失する。
【００４１】
分波器３１の主コア３３に入射された基本モードを含む光Ｌ１は、第２端３３ｂから出射され、接続用光伝送路２７を経て光伝送路２に出射され、光伝送路２を通じて第２送受信部３に向かう。光Ｌ１は、接続用光伝送路７７を経て、第２送受信部３の分波器８１の主コア３３に入射される（図１参照）。
図５に示すように、主コア３３に入射された基本モードの少なくとも一部は、結合部分８６において分離用コア８４に遷移し、後段部分８７および延出部分８８を経て、受信部本体８２の受光部８９に入射される。受光部８９に入射された光信号は光電変換され、電気信号が得られる。
【００４２】
次いで、第２送受信部３から第１送受信部１に向かう方向（以下、下り方向という）の通信について説明する。
図５に示すように、第２送受信部３の光源５１において変調されて信号が与えられた光Ｌ２は発光部５７から発せられ、方向性結合器５２の第３コア７３に入射される。
【００４３】
第３コア７３に入射された光Ｌ２の基本モードの大部分は第３コア７３に残り、高次モードの少なくとも一部（例えば高次モードの大部分）は第４コア７４に遷移する。
第４コア７４に移った高次モードを含む光Ｌ２は、第２端７４ｂから出射され、受信部４５の分波器８１の主コア８３に入射される。
なお、第３コア７３は、分波器８１の主コア８３には光結合されていないため、第３コア７３に残った基本モードは、主コア８３には入射されない。この基本モードは、分波器８１の主コア８３以外の部分に入射されたとしても漏洩により消失する。
【００４４】
分波器８１の主コア８３に入射された高次モードを含む光Ｌ２は第２端８３ｂから出射され、接続用光伝送路７７を経て光伝送路２に出射され、光伝送路２を通じて第１送受信部１に向かう。光Ｌ２は、接続用光伝送路２７を経て、第１送受信部１の分波器３１の主コア３３に入射される（図１参照）。
図２に示すように、主コア３３に入射された高次モードの少なくとも一部は、結合部分３６において分離用コア３４遷移し、後段部分３７および延出部分３８を経て、受信部本体３２の受光部３９に入射される。受光部３９に入射された光信号は光電変換され、電気信号が得られる。
【００４５】
図１〜図５に示す第１送受信部１および第２送受信部３は、方向性結合器１２，５２の第２コア２４および第４コア７４が、それぞれ第１コア２３および第３コア７３との間で高次モードが遷移できるように配置されている。また、光ファイバ補強構造１０は、基本モードおよび高次モードの２つの異なるモードを出射可能な発光部７、５７を上り方向および下り方向の２ヶ所に設けている。これにより、光の出射の際には、一方の発光部からの光においては基本モードの比率を高く設定して、他方の発光部からの光においては高次モードの比率を高く設定することができる。よって、上り方向および下り方向において、それぞれ基本モードおよび高次モードを用いた通信が可能である。
第１送受信部１および第２送受信部３は、上りと下りで光の波長を違えて送受信を行う従来の光送受信装置に比べてフィルタなどの波長選択のための装置等が不要であるため、装置構成を簡略にし、小型化および低価格化を図ることができる。
また、上り方向および下り方向において次数が異なる横モードを含む光を使用するため、上り方向および下り方向において同一の波長で双方向通信が可能である。そのため、前述の従来の光送受信装置に比べて一層の装置構造の簡略化が可能である。
【００４６】
第１送受信部１は、方向性結合器１２が第２コア２４を有するため、第１コア２３における光Ｌ１の高次モードを低減できる。よって、一層の低ノイズ化を図り、通信の高品質化を実現できる。
【００４７】
＜光送受信装置および光通信システム（第２実施形態）＞
図９は、第２実施形態の光通信システム６０の構成図である。図１０は、光通信システム６０に用いられる光源１１１の断面図である。図１１（Ａ）は、光通信システム６０の送信部１０４の平面図である。図１１（Ｂ）は送信部１０４の一部の断面図である。なお、第１実施形態と共通の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
図９に示すように、光通信システム６０は、第１送受信部１０１（光送受信装置）と、第１送受信部１０１に光結合された光伝送路２と、光伝送路２に光結合された第２送受信部１０３（光送受信装置）とを備えている。
光通信システム６０は、光源１１，５１を有する送信部４，４４に代えて、光源１１１を有する送信部１０４が用いられている点、および、分離用コア３４，８４を有する受信部５、４５に代えて、分離用コア３４Ａ，３４Ｂを有する受信部１０５が用いられている点で、図１に示す光通信システム１０と異なる。
【００４９】
第１送受信部１０１は、送信部１０４と、受信部１０５とを備えている。
送信部１０４は、光源１１１と、光源１１１に光結合された方向性結合器１２と、を備えている。光源１１１は、例えばＶＣＳＥＬである。
図１０に示すように、光源１１１は、基台部６と、基台部６に設けられた２つの発光部７，８とを備えている。発光部７，８をそれぞれ第１発光部７および第２発光部８という。
第１発光部７および第２発光部８は、基台部６上に、平面視において位置を違えて設けられている。
【００５０】
第１発光部７は、活性層１６Ａと、電流狭窄層１７Ａと、第２ミラー層１８Ａと、パシベーション層１９Ａと、アノード電極２０Ａとがこの順に積層されて構成されている。第２発光部８は、活性層１６Ｂと、電流狭窄層１７Ｂと、第２ミラー層１８Ｂと、パシベーション層１９Ｂと、アノード電極２０Ｂとがこの順に積層されて構成されている。電流狭窄層１７Ａ，１７Ｂは、それぞれ開口部１７Ａａ，１７Ｂａを有する。パシベーション層１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ開口部１９Ａａ，１９Ｂａを有する。アノード電極２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ開口部２０Ａａ，２０Ｂａを有する。
【００５１】
図１０および図１１（Ｂ）に示すように、第１発光部７では、開口部２０Ａａを通って第１の光Ｌ１１が出射される。第２発光部８では、開口部２０Ｂａを通って第２の光Ｌ１２が出射される。
第１の光Ｌ１１は、少なくとも基本モードを含む。第１の光Ｌ１１は、例えば基本モードと高次モードとを含む。第２の光Ｌ１２は、少なくとも高次モードを含む。第２の光Ｌ１２は、例えば基本モードと高次モードとを含む。
【００５２】
第１の光Ｌ１１における基本モードに対する高次モードの比率（高次モード／基本モード）（以下、高次モード比率という）と、第２の光Ｌ１２における高次モード比率とは、異なっていてもよい。
例えば、第１の光Ｌ１１における高次モード比率は、第２の光Ｌ１２における高次モード比率より低くすることができる。上り方向の通信に基本モードを用い、下り方向の通信に高次モードを用いる場合、第１の光Ｌ１１の基本モードの比率が比較的高く、第２の光Ｌ１２の高次モードの比率が比較的高いことによって、低ノイズ化が可能となる。
【００５３】
第１コア２３は、第１端の少なくとも一部が平面視において光源１１１の第１発光部７に重なる位置にあるため、第１発光部７からの光Ｌ１１が入射されるように配置されている。第１コア２３は、第２端の少なくとも一部が平面視において分波器１３１の主コア３３の第１端に重なる位置にあるため、分波器１３１の主コア３３に光結合されるように配置されている。
第２コア２４は、第１端の少なくとも一部が平面視において光源１１１の第２発光部８に重なる位置にあるため、第２発光部８からの光Ｌ１２が入射されるように配置されている。第２コア２４は、分波器１３１の主コア３３には光結合されていない。
図１１（Ａ）に示す符号２１はアノード電極２０Ａ，２０Ｂに接続されたアノード電極端子である。符号２２はカソード電極１３に接続されたカソード電極端子である。
【００５４】
図９に示すように、受信部１０５は、分波器１３１（分波部）と、分波器１３１に光結合された受信部本体１３２とを備えている。
分波器１３１は、例えば、主コア３３と、第１分離用コア３４Ａと、第２分離用コア３４Ｂと、コア３３，３４Ａ，３４Ｂを囲むクラッド４０とを有する。
第１分離用コア３４Ａと第２分離用コア３４Ｂとは、主コア３３の長さ方向に位置を違えて形成されている。符号３６Ａ，３６Ｂは、分離用コア３４Ａ，３４Ｂの結合部分である。
分離用コア３４Ａ，３４Ｂは、分離用コア３４Ａ，３４Ｂから出射された光の少なくとも一部がそれぞれ受信部本体１３２の受光部３９Ａ、３９Ｂに入射されるように配置されている。
受信部本体１３２は、平面視において位置を違えて設けられた第１受光部３９Ａおよび第２受光部３９Ｂを有する。
【００５５】
第２送受信部１０３は、第１送受信部１０１と同様に、送信部１０４と、受信部１０５とを備えている。
第２送受信部１０３における第１コア２３および第２コア２４は、それぞれ第３コアおよび第４コアともいう。第１送受信部１０１における主コア３３は第１主コアともいう。第２送受信部１０３における主コア３３は第２主コアともいう。第２送受信部１０３における第１分離用コア３４Ａおよび第２分離用コア３４Ｂは、それぞれ第３分離用コアおよび第４分離用コアともいう。第１送受信部１０１における光源１１１は第１光源ともいい、第２送受信部１０３における光源１１１は第２光源ともいう。第２送受信部１０３における第１発光部７および第２発光部８は、それぞれ第３発光部および第４発光部ともいう。
【００５６】
図１２に示すように、第１送受信部１０１および第２送受信部１０３のいずれにおいても、光源１１１の発光部７，８のうち第１発光部７から光Ｌ１１を出射させると、光Ｌ１１は、方向性結合器１２の第１コア２３に入射される。光Ｌ１１の基本モードの大部分は第１コア２３に残り、高次モードの大部分は第２コア２４に遷移する。
図１３に示すように、第１送受信部１０１および第２送受信部１０３のいずれにおいても、発光部７，８のうち第２発光部８から光Ｌ１２を出射させると、光Ｌ１２は、方向性結合器１２の第２コア２４に入射される。光Ｌ１２の基本モードの大部分は第２コア２４に残り、高次モードの大部分は第１コア２３に遷移する。
【００５７】
次に、光通信システム６０を用いた通信方法の一例を説明する。
（第１の通信方法）
まず、第１の通信方法として、上り方向の通信に基本モードを用い、下り方向の通信に高次モードを用いる方法を説明する。
図９に示すように、第１送受信部１０１から第２送受信部１０３に向かう方向（上り方向）の通信では、第１送受信部１０１の光源１１１において第１発光部７のみから光Ｌ１１を出射させる（図１２参照）。
光Ｌ１１は、方向性結合器１２の第１コア２３に入射される。光Ｌ１１の基本モードの大部分は第１コア２３に残り、高次モードの大部分は第２コア２４に遷移する。
第１コア２３に残った基本モードは、受信部１０５の分波器１３１の主コア３３、光伝送路２を経て、第２送受信部１０３の分波器１３１の主コア３３に入射される。
第２送受信部１０３の主コア３３に入射された基本モードの大部分は、結合部分３６Ａにおいて第１分離用コア３４Ａに遷移し、受信部本体１３２の第１受光部３９Ａに入射される。第１受光部３９Ａに入射された光信号は光電変換される。
【００５８】
第２送受信部１０３から第１送受信部１０１に向かう方向（下り方向）の通信では、第２送受信部１０３の光源１１１において第２発光部８のみから光Ｌ１２を出射させる（図１３参照）。
光Ｌ１２は、方向性結合器１２の第２コア２４に入射される。光Ｌ１２の基本モードの大部分は第２コア２４に残り、高次モードの大部分は第１コア２３に遷移する。
第１コア２３に移った高次モードは、受信部１０５の分波器１３１の主コア３３、光伝送路２を経て、第１送受信部１０１の分波器１３１の主コア３３に入射される。
第１送受信部１０１の主コア３３に入射された高次モードの大部分は、結合部分３６Ｂにおいて第２分離用コア３４Ｂに遷移し、受信部本体１３２の第２受光部３９Ｂに入射される。第２受光部３９Ｂに入射された光信号は光電変換される。
【００５９】
（第２の通信方法）
次に、第２の通信方法として、上り方向の通信に高次モードを用い、下り方向の通信に基本モードを用いる方法を説明する。
第１送受信部１０１から第２送受信部１０３に向かう方向（上り方向）の通信では、第１送受信部１０１の光源１１１において第２発光部８のみから光Ｌ１２を出射させる（図１３参照）。
光Ｌ１２は、方向性結合器１２の第２コア２４に入射される。光Ｌ１２の基本モードの大部分は第２コア２４に残り、高次モードの大部分は第１コア２３に遷移する。
第１コア２３に移った高次モードは、受信部１０５の分波器１３１の主コア３３、光伝送路２を経て、第２送受信部１０３の分波器１３１の主コア３３に入射される。
第２送受信部１０３の主コア３３に入射された高次モードの大部分は、結合部分３６Ｂにおいて第２分離用コア３４Ｂに遷移し、受信部本体１３２の第２受光部３９Ｂに入射される。第２受光部３９Ｂに入射された光信号は光電変換される。
【００６０】
第２送受信部１０３から第１送受信部１０１に向かう方向（下り方向）の通信では、第２送受信部１０３の光源１１１において第１発光部７のみから光Ｌ１１を出射させる（図１２参照）。
光Ｌ１１は、方向性結合器１２の第１コア２３に入射される。光Ｌ１１の基本モードの大部分は第１コア２３に残り、高次モードの大部分は第２コア２４に遷移する。
第１コア２３に残った基本モードは、受信部１０５の分波器１３１の主コア３３、光伝送路２を経て、第１送受信部１０１の分波器１３１の主コア３３に入射される。
第１送受信部１０１の主コア３３に入射された基本モードの大部分は、結合部分３６Ａにおいて第１分離用コア３４Ａに遷移し、受信部本体１３２の第１受光部３９Ａに入射される。第１受光部３９Ａに入射された光信号は光電変換される。
【００６１】
図９に示す光通信システム６０の第１送受信部１０１および第２送受信部１０３は、上り方向および下り方向において、それぞれ基本モードと高次モードの一方および他方を用いた通信が可能である。送信するモードとして基本モードと高次モードのいずれを用いることもできるため、各モードの特性に合わせた最適な通信方法を選択することができる。
【００６２】
光通信システム６０では、第１送受信部１０１および第２送受信部１０３に同じ構成を用いることができるため、比較的簡素な構成で、上り方向および下り方向において同一の波長で双方向通信が可能である。また、異なる２種類の送受信部を作製する必要がないため、コストを削減できる。
【００６３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における構成は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
図１等に示す分波器３１は、導波路型のモード分離器であるが、これに代えて、光ファイバカプラ型のモード分離器を用いてもよい。
また、実施形態の光通信システムでは、光源１１としてＶＣＳＥＬを例示したが、光源１１はこれに限らず、横モードが多モード発振する端面発光レーザーなどでもよい。
【００６４】
図１に示す第１実施形態の光通信システム１０では、第１送受信部１において方向性結合器１２の第２コア２４を分波器３１の主コア３３に光結合する配置とするとともに、第２送受信部３において方向性結合器５２の第１コア２３を分波器８１の主コア３３に光結合する配置とすることもできる。
このような構成の光通信システムでは、上り方向の通信に高次モードを用い、下り方向の通信に基本モードを用いることができる。
その場合、第２送受信部３からの光は、光伝送路２を経て分波器８１に入射され、基本モードの少なくとも一部が分波器３１で分離されて受信部本体３２に入射される。第１送受信部１からの光は、光伝送路２を経て分波器３１に入射され、高次モードの少なくとも一部が分波器８１で分離されて受信部本体８２に入射される。
【符号の説明】
【００６５】
１，１０１…第１送受信部（光送受信装置）、２…光伝送路、３，１０３…第２送受信部（光送受信装置）、４，４４，１０４，１４４…送信部、５，１０５…受信部、７…第１発光部（第１の発光部）、８…第２発光部（第２の発光部）、１０，６０…光通信システム、１１，４１，１１１，１４１…光源、１２，５２…方向性結合器、２３…第１コア、２４…第２コア、３１，１３１…分波器、３３，８３…主コア、３４，８４…分離用コア、３４Ａ…第１分離用コア（第１の分離用コア）、３４Ｂ…第２分離用コア（第２の分離用コア）、３９…受光部、３９Ａ…第１受光部、３９Ｂ…第２受光部、７３…第３コア、７４…第４コア、Ｌ１…光、Ｌ２…光、Ｌ１１…第１の光、Ｌ１２…第２の光。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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