(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親ノードで強度変調された変調光信号を、前記親ノードに接続されかつ前記変調光信号を伝搬する光ファイバのクラッドが除去されている側面に発生するエバネッセント光を用いて受信する光受信器を備え、
前記光受信器は、
前記エバネッセント光を検出する近接場光学顕微鏡と、
前記近接場光学顕微鏡の検出したエバネッセント光を用いて、強度変調信号を復調する受光素子と、
を備える、子ノード装置。
【請求項２】
前記光受信器は、前記近接場光学顕微鏡に備わるプローブを、前記側面から前記変調光信号の波長に等しい距離の範囲内と当該範囲外とで移動させる制御部をさらに備える、
請求項１に記載の子ノード装置。
【請求項３】
親ノードで強度変調された変調光信号を、前記親ノードに接続されかつ前記変調光信号を伝搬する光ファイバのクラッドが除去されている側面に発生するエバネッセント光を用いて受信する光受信器を備え、
前記光受信器は、
前記エバネッセント光を用いて前記変調光信号を前記光ファイバから取り出す光部品と、
前記光部品で取り出された前記変調光信号を復調する受光素子と、
前記光部品を、前記側面から前記変調光信号の波長に等しい距離の範囲内と当該範囲外とで移動させる制御部と、
を備える、子ノード装置。
【請求項４】
前記変調光信号は、複数の波長を含み、
前記光受信器は、前記複数の波長のなかから予め定められた波長の変調光信号を選択する波長選択フィルタをさらに備える、
請求項１から３のいずれかに記載の子ノード装置。
【請求項５】
親ノードで強度変調された変調光信号を伝搬する光ファイバと、
前記光ファイバの側面に発生したエバネッセント光を用いて受信する、請求項１から４のいずれかに記載の子ノード装置と、
を備える光通信システム。
【請求項６】
子ノード装置の備える光受信器が、親ノードで強度変調された変調光信号を、前記親ノードに接続されかつ前記変調光信号を伝搬する光ファイバのクラッドが除去されている側面に発生するエバネッセント光を用いて受信する光通信方法において、
前記光受信器は、近接場光学顕微鏡と受光素子とを備え、
前記近接場光学顕微鏡が、前記エバネッセント光を検出し、
前記受光素子が、前記近接場光学顕微鏡の検出したエバネッセント光を用いて、強度変調信号を復調する、
光通信方法。
【請求項７】
子ノード装置の備える光受信器が、親ノードで強度変調された変調光信号を、前記親ノードに接続されかつ前記変調光信号を伝搬する光ファイバのクラッドが除去されている側面に発生するエバネッセント光を用いて受信する光通信方法において、
前記光受信器は、光部品と受光素子と制御部とを備え、
前記光部品が、前記エバネッセント光を用いて前記変調光信号を前記光ファイバから取り出し、
前記受光素子が、前記光部品で取り出された前記変調光信号を復調し、
前記制御部が、前記光部品を、前記側面から前記変調光信号の波長に等しい距離の範囲内と当該範囲外とで移動させる、
光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、子ノード装置、光通信システム及び光通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの爆発的な普及に伴い、高速通信サービスを提供するＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｈｏｍｅ）の加入者が急速に増加している。現行ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｈｏｍｅ）サービスでは、通信速度１Ｇｂｉｔ／ｓの１Ｇ−ＥＰＯＮ（ｇｉｇａｂｉｔ−ｅｔｈｅｒｎｅｔ(登録商標)  ｐａｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ）が利用されているが、今後、更なるインターネット普及による加入者増大や、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）／Ｍ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ  ｔｏ  Ｍａｃｈｉｎｅ）への適用、高精細映像の配信・利用サービスなどへの対応に向け、更なる高速化が求められている。現在、これら要求に対し、現行の１０倍のスループットを実現する１０Ｇｂｉｔ／ｓの高速通信が可能な１０Ｇ−ＥＰＯＮや更なる高速化・広帯域化に向けた次世代ＰＯＮシステムに関する検討がＩＥＥＥやＩＴＵ等の標準化団体で活発に議論されている。
【０００３】
一般的にＦＴＴＨサービスでは、時分割多重技術（ＴＤＭ：  Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）をベースとするＰＯＮシステムが導入されている。図１に典型的なＰＯＮシステムの構成を示す。図中、１Ａは親ノード、２Ａ−１〜２Ａ−ｎはｎ個の子ノード、３Ａはｎ対１のパワースプリッタ、４Ａは主加入者光ファイバ回線、５Ａ−１〜５Ａ−ｎはｎ本の分岐加入者光ファイバ回線を示す。ＰＯＮシステムは、パワースプリッタ３Ａと呼ばれる光強度を分配する光分岐デバイスを介して分岐した光ファイバ網を用いて、１つの局内装置に複数のユーザ装置を接続するスター型構成のため、装置やファイバを複数ユーザでシェアすることにより経済的なＦＴＴＨサービスを実現できる。
【０００４】
ＰＯＮシステムはシステムの特性上、主加入者光ファイバ回線４Ａと分岐加入者光ファイバ回線５Ａの接続点に設置されるパワースプリッタ３Ａにより、親ノード１Ａから子ノード２Ａへ伝送される光信号、即ち下り信号の光強度は均等に分割され、ユーザ装置まで伝送される。従って、パワースプリッタ３Ａの分岐数は、例えば、接続ユーザ数が３２では３２分岐光スプリッタ、６４ユーザでは６４分岐光スプリッタのように接続されるユーザ数によって決定される。このようにＰＯＮシステムはパワースプリッタ３Ａによる分岐損失、コネクタ接続による接続損失、及び光ファイバによる伝送損失により、親ノード１Ａ−子ノード２Ａ間で通信を確立させるためには上記損失を上回る光パワーバジェットが必要になる。一般的に、この光パワーバジェットが大きいほど多分岐化／長距離化が可能となり、近年では多分岐化によるＦＴＴＨの効率的なユーザ収容、長距離化によるエリア拡大や親局統合による電力削減などが望まれている。
【０００５】
上記、ＦＴＴＨの多分岐化／長距離化を実現すべく様々な提案がなされている（非特許文献１、非特許文献２）。例えば、非特許文献１では、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を利用することで、減衰した光強度を回復させ８０ｋｍ、１２８分岐の多分岐化／長距離化を実現している。例えば、非特許文献２では、波長分割多重技術（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）を適用したＰＯＮ方式（ＷＤＭ−ＰＯＮ）の収容形態が示されている。一般的にＷＤＭ−ＰＯＮでは主加入者光ファイバ回線と分岐加入者光ファイバ回線の接続点に波長選択性を有するパッシブデバイス（例えばＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）が設置され、パワースプリッタと比較して低損失で特定波長を透過させることが可能である。非特許文献２に依ると、パワースプリッタでは８分岐で１０ｄＢの分岐損失であるが、波長選択性を有するパッシブデバイスは１６分岐以上で５ｄＢ程度の分岐損失であることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３１００６９号公報
【特許文献２】特許３５８９８１９号公報
【特許文献３】特開２０１２−２４２３００号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｇ．Ｅ．  Ｒ．  ｄｅ  Ｐａｉｖａ，  Ｍ．  Ｍ．  Ｆｒｅｉｒｅ，  Ｕ．  Ｒ．  Ｄｕａｒｔｅ，  Ａ．  Ｂ．  Ｓａｓｓｉ，  Ａ．  Ｃ．  Ｂｉｚｅｔｔｉ，  Ｊ．  Ｆ．  Ｐｏｚｚｕｔｏ，  Ｊ．  Ｂ．  Ｒｏｓｏｌｅｍ，”  ８０  ｋｍ  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ，”  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ＆  Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  （ＩＭＯＣ）  ｏｎ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｙｅａｒ：２０１１，  Ｐａｇｅ（ｓ）：３５−３９
【非特許文献２】Ｋ．  Ｉｗａｔｓｕｋｉ，  Ｊｕｎ−ｉｃｈｉ  Ｋａｎｉ，  Ｈ．  Ｓｕｚｕｋｉ，  Ｍ．  Ｆｕｊｉｗａｒａ  “Ａｃｃｅｓｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｒｏ  ｎｅｔｗａｏｒｋｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ＷＤＭ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，”  Ｊ．  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，  ２００４，  ｖｏｌ．  ２２，  ｐｐ．  ２６２３−２６３０
【非特許文献３】Ｊ．  Ｗａｎｇ；  Ｚ．  Ｌｕｏ；  Ｍ．  Ｚｈｏｕ；  Ｃ．  Ｙｅ；  Ｈ．  Ｆｕ；  Ｚ．  Ｃａｉ；  Ｈ．  Ｃｈｅｎｇ；  Ｈ．  Ｘｕ；  Ｗ．  Ｑｉ，  “Ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ−Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｒａｐｈｅｎｅ  Ｏｎｔｏ  Ｔａｐｅｒｅｄ  Ｆｉｂｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｑ−Ｓｗｉｔｃｈ  ａｎｄ  Ｍｏｄｅ−Ｌｏｃｋｅｒ，”  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｊｏｕｒｎａｌ，  ２０１２  Ｖｏｌ，４，  Ｉｓｓｕｅ：５，  ｐｐ．１２９５  −  １３０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＰＯＮシステムは装置やファイバを複数ユーザでシェアすることにより経済的なＦＴＴＨサービスを実現できるが、ネットワークトポロジの観点から以下の２つの課題がある。
【０００９】
第一にＰＯＮシステムは、光分岐デバイスと光伝送路とを接続した箇所以外では信号光を取り出すことができず、柔軟性に欠けるという問題がある。例えば、図１の親ノード１Ａとパワースプリッタ３Ａの途中に新たな子ノード２Ａを接続したい場合、パワースプリッタ３Ａを介して、分岐加入者光ファイバ回線５Ａを子ノード２Ａまで接続するため、分岐加入者光ファイバ回線５Ａ全体が長くなりコスト増に繋がると共に光ファイバの配線形態上、非効率なファイバの取り回しとなる。
【００１０】
第二に、ＰＯＮシステムは主加入者光ファイバ回線４Ａと分岐加入者光ファイバ回線５Ａの接続点に光分岐デバイスが設置され光強度や波長を合分波するため、親ノード１Ａと子ノード２Ａ間でやりとりされる光エネルギーの効率が低いという問題が挙げられる。この理由について図２を用いて説明する。
【００１１】
図２は、パワースプリッタ３ＡをベースとしたＰＯＮシステム、及び親ノード１Ａ、子ノード２Ａ間での損失を考慮した下り方向レベルダイヤグラムを示している。一部、図中の符号は図１で示した符号と同一である。図中、１Ｂはパワースプリッタ３Ａの余剰ポート、２Ｂは親ノード１Ａから出力された光信号（光強度はＰｉｎ）、３Ｂは主加入者光ファイバ回線４Ａ伝送後の光強度、４Ｂはパワースプリッタ３Ａによる分岐後の光強度、５Ｂは子ノード２Ａ−２での受信光強度、６Ｂは子ノード２Ａ−１での受信光強度、７Ｂは子ノード２Ａに具備される光受信器の最小受信感度（Ｐｒｅｃｅｉｖｅ）を示す。一般的に子ノード２Ａはユーザ宅に設置されるものであり、親ノード１Ａが設置される親局と各子ノード２Ａ−１、２Ａ−２が設置されるユーザ宅間の距離は各々異なるため、受信光強度のレベルは各子ノード２Ａ−１、２Ａ−２で異なる。例えば、図２では、子ノード２Ａ−１が子ノード２Ａ−２より遠方に設置されていることを図示している。
【００１２】
親ノード１Ａから出力された光信号２Ｂ（光強度はＰｉｎ）は、主加入者光ファイバ回線４Ａの伝送路損失分の光強度減衰を受けパワースプリッタ３Ａに到着する。その後、パワースプリッタ３Ａの分岐損失分の光強度減衰を受け、分岐加入者光ファイバ回線５Ａを介して各子ノード２Ａ−１、２Ａ−２で受信される。主加入者線光ファイバ回線４Ａの伝送路損失は（Ｐｉｎ−３Ｂ）、パワースプリッタの分岐損失は（３Ｂ−４Ｂ）、子ノード２Ａ−１までの分岐加入者光ファイバ回線５Ａの伝送路損失は（４Ｂ−６Ｂ）、子ノード２Ａ−２までの分岐加入者光ファイバ回線５Ａの伝送路損失は（４Ｂ−５Ｂ）となる。従って、子ノード２Ａ−１、及び２Ａ−２の必要な光パワーバジェットは、
子ノード：２Ａ−１＝Ｐｉｎ−３Ｂ＋３Ｂ−４Ｂ＋４Ｂ−６Ｂ＝Ｐｉｎ−６Ｂ
子ノード：２Ａ−２＝Ｐｉｎ−３Ｂ＋３Ｂ−４Ｂ＋４Ｂ−５Ｂ＝Ｐｉｎ−５Ｂ
と記述できる。
【００１３】
ＰＯＮシステムは、前述したように親局−各子ノード２Ａ間の距離が異なることから最遠に設置される子ノード２Ａの受信光強度のレベルが最小受信感度７Ｂ＝Ｐｒｅｃｅｉｖｅ以上になるようにシステム設計がされている。そのため、子ノード２Ａ−２は、光パワーバジェット差５Ｂ−６Ｂ（分岐加入者光ファイバ回線の伝送路損失分）の余剰なエネルギーを受信していることになる。更に、パワースプリッタ３Ａの分岐点でも余剰なエネルギーの損失があると考えられる。パワースプリッタ３Ａの最適分岐数は接続される子ノード２Ａの数によって決定されるべきではあるが、設備点数の抑制や、開通リードタイムの短縮を目的に、これから新規に接続される子ノード２Ａを見越して、予め多くの分岐数を持つパワースプリッタ３Ａを設置する可能性が考えられる。例として、図中では、接続される子ノード数は２であるため最適な分岐比率は２分岐のパワースプリッタが設置されるべきではあるが、パワースプリッタ３Ａは４分岐のパワースプリッタが設置されると仮定した場合、余剰ポート１Ｂからも均等に光強度が分配された不要な光が出力される。４分岐スプリッタの理想的な分岐損失は６ｄＢ、２分岐スプリッタの分岐損失は３ｄＢであるため分岐損失差として３ｄＢ分の光エネルギーを損失していることになる。
【００１４】
上記、パワースプリッタ３Ａの余剰ポート３Ｂによる分岐損失を回避する方法として、トポロジーをバス型へ変更し、子ノード２Ａ毎に最適な分岐比率となる非対称パワースプリッタを設置する方法も考えられるが、特許文献１に示しているように子ノード２Ａ毎に分岐比率の異なる非対称パワースプリッタが必要となり、コスト増を招く恐れがあると共に、子ノード２Ａ数が増加するにつれ厳密な分岐比率を設定する必要があるため、パワースプリッタ３Ａの過剰損失（製造プロセスやファイバの位置ずれ等により０．１〜１ｄＢ程度のバラつきが生じる）まで含めた最適な分岐比率を設定することは非現実的である。
【００１５】
このように、関連するＰＯＮシステムはパワースプリッタ３Ａのような光分岐デバイスを主加入者線光ファイバ回線４Ａと分岐加入者光ファイバ回線５Ａの接続点に設置し、光強度を各子ノード２Ａへ分配するため、光分岐デバイスと光伝送路とを接続した箇所以外では信号光を取り出すことができずに柔軟性に欠ける。また、最遠に接続される子ノード２Ａの光パワーバジェットに合わせてネットワーク設計がされるため、親ノード１Ａにより近い子ノード２Ａは分岐加入者光ファイバ回線の距離差となる伝送路損失分の余剰なエネルギーを受信すると共に光分岐デバイスにより光信号強度が大幅に低下するため、親ノード１Ａと子ノード２Ａ間でやりとりされる光エネルギーの効率が低いと言える。
【００１６】
そこで、本開示の目的は、光伝送路から効率良く信号光を抽出し、伝送距離の拡大や子ノードの接続台数の増加を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本開示は、親ノードから送信された光信号を光伝送路を介して１以上の子ノードが受信する光通信システムにおいて、子ノードは、光伝送路からしみ出すエバネッセント光を検出することにより光信号を受信する。
【００１８】
具体的には、本開示に係る子ノード装置は、
親ノードで強度変調された変調光信号を、前記親ノードに接続されかつ前記変調光信号を伝搬する光ファイバのクラッドが除去されている側面に発生するエバネッセント光を用いて受信する光受信器を備える。
【００１９】
また、本開示に係る子ノード装置では、
前記光受信器は、
前記エバネッセント光を検出する近接場光学顕微鏡と、
前記近接場光学顕微鏡の検出したエバネッセント光を用いて、強度変調信号を復調する受光素子とを備えていてもよい。
【００２０】
また、本開示に係る子ノード装置では、
前記光受信器は、前記近接場光学顕微鏡に備わるプローブを、前記側面から前記信号光の波長に等しい距離の範囲内と当該範囲外とで移動させる制御部をさらに備えていてもよい。
【００２１】
また、本開示に係る子ノード装置では、
前記光受信器は、
前記エバネッセント光を用いて前記変調光信号を前記光ファイバから取り出す光部品と、
前記光部品で取り出された前記変調光信号を復調する受光素子と、
を備えていてもよい。
【００２２】
また、本開示に係る子ノード装置では、
前記光受信器は、前記光部品を、前記側面から前記信号光の波長に等しい距離の範囲内と当該範囲外とで移動させる制御部をさらに備えていてもよい。
【００２３】
また、本開示に係る子ノード装置では、
前記変調信号は、複数の波長を含み、
前記光受信器は、前記複数の波長のなかから予め定められた波長の変調光信号を選択する波長選択フィルタをさらに備えていてもよい。
【００２４】
具体的には、本開示に係る光通信システムは、
親ノードで強度変調された変調光信号を伝搬する光ファイバと、
前記光ファイバの側面に発生したエバネッセント光を用いて受信する前記子ノード装置と、を備える。
【００２５】
具体的には、本開示に係る光通信方法は、
子ノード装置が、親ノードで強度変調された変調光信号を、前記親ノードに接続されかつ前記変調信号を伝搬する光ファイバの側面に発生するエバネッセント光を用いて受信する。
【００２６】
なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本開示により、光伝送路から効率良く信号光を抽出することができ、伝送距離の拡大や子ノードの接続可能台数の増加を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】関連するＰＯＮシステムの構成の一例を示す。
【図２】関連するＰＯＮシステムにおけるレベルダイヤグラムの一例を示す。
【図３】第１の実施形態に係る光通信システムの構成の一例を示す。
【図４】エバネッセント光の浸み出し長。
【図５】第１の実施形態に係る光通信システムの構成の別例を示す。
【図６】第２の実施形態に係る光通信システムの構成の一例を示す。
【図７】第２の実施形態に係る光通信システムの構成の別例を示す。
【図８】第３の実施形態に係る光通信システムの構成の一例を示す。
【図９】第４の実施形態に係る光通信システムの構成の一例を示す。
【図１０】第５の実施形態に係る光通信システムの構成の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００３０】
（実施形態１）
図３に本開示の第１の実施形態を示す。一部、図中の符号は図１で示した符号と同一である。図中、１００は一般的なシングルモードの光ファイバ、１０は屈折率（ｎｌ）を有するクラッド、２０は屈折率（ｎ２）を有するコア、３０はエバネッセント光、４０は親ノード１Ａから出力された変調光信号、５０はエバネッセント光３０を検出するための近接場光学顕微鏡、６０は受光素子、７０は光ファイバ１００の側面の全反射境界面、８０は変調光信号４０を終端する光終端器、９０は子ノードに備わる光受信器を示す。ここで、コア２０とクラッド１０の屈折率ｎ２及びｎ１の関係はｎ２＞ｎ１である。
【００３１】
実施形態１に係る光通信システムは、親ノード１Ａと、光受信器９０を備える子ノードと、光終端器８０と、が光ファイバ１００で接続されている。光ファイバ１００は、親ノード１Ａから送信された変調光信号４０を伝搬する。光受信器９０は、光ファイバ１００の側面に発生したエバネッセント光３０を用いて変調光信号４０を受信する。本実施形態１は、図１に示すパワースプリッタ３Ａに代えて、光ファイバ１００沿いに子ノードが備わる。光終端器８０は、光ファイバ１００を終端する。光終端器８０に代えて、子ノードが配置されていてもよい。
【００３２】
本実施形態に係る光受信器９０は、近接場光学顕微鏡５０及び受光素子６０を備える。近接場光学顕微鏡５０は、光ファイバ１００の全反射境界面７０に発生するエバネッセント光３０を検出し、エバネッセント光３０を強度変調信号に変換する。受光素子６０は、近接場光学顕微鏡５０の変換した強度変調信号を復調する。これにより、光受信器９０は、変調光信号４０を受信することができる。
【００３３】
光ファイバ１００は、主に石英ガラスで形成され、中心部のコア２０とその周囲を覆うクラッド１０の二層構造になっている。コア２０は、クラッド１０と比較して屈折率が高く設計されており、変調光信号４０は全反射現象によりコア２０内に閉じこめられた状態で伝搬される。エバネッセント光３０は、前述した全反射条件下において、低屈折率媒質側に浸み出る光であり、一般的な光のように自由空間を伝搬することはなく、全反射鏡界面７０から波長程度の領域に局在する特性を有する。
【００３４】
また、一般的に光通信システムにおいて光信号を出力するデバイスは、半導体レーザが用いられており、電気信号を変調光信号４０に変換する方法には大きく分けて２通りある。一つは、半導体レーザを用いて変調信号の変化をそのまま光源の強度変化にする直接変調方式。二つ目は半導体レーザからの出力光に対し、外部から変調を加える外部変調方式である。光受信器９０は、強度変調された光信号であれば、これら変調方式の違いに依らず、エバネッセント光３０を用いた信号の受信が可能である。
【００３５】
親ノード１Ａから出力された変調光信号４０は、全反射を繰り返しながらコア２０中を伝搬する。クラッド１０が除去された全反射境界面７０からはエバネッセント光３０が発生しており、特許文献２、及び特許文献３に示されるような近接場光学顕微鏡５０により微細なプローブをエバネッセント光３０内に挿入することで、エバネッセント光３０を伝搬光に変換し、その伝搬光を受光素子６０で取得することで間接的に変調光信号４０を受信することが可能である。
【００３６】
受光素子６０は、例えば光電子増倍管、ＰＩＮ−ＰＤ（ＰＩＮ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）が挙げられる。また、エバネッセント光３０を受光するためにクラッド１０を除去する理由は以下の通りである。
【００３７】
図４は、波長１５５０ｎｍの光源、クラッド屈折率ｎ１＝１．４６、コア屈折率ｎ２＝１．４６７のシングルモード光ファイバ１００において、入射角を臨界角である８４．４°から９０°まで変化させた時のエバネッセント光３０の浸み出し長を計算した結果を示している。ここで、エバネッセント光３０の浸み出し長は、電場強度が１／ｅとなるときと定義している。上記計算結果から明らかなようにエバネッセント光３０の浸み出し長は、数μｍ程度であり、一般的なシングルモード光ファイバ１００のコア２０を含めたクラッド経は１２５μｍ程度である。従って、本実施形態で示された媒体にシングルモード光ファイバ１００を利用して、エバネッセント光３０を受光するためにはクラッド１０を除去する必要がある。クラッド１０を除去する方法としては、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）を用いてクラッドを削る方法や、機械的研磨、化学的溶解（エッチング）、熱延伸による光ファイバテーパ構造が提案されている。
【００３８】
前述したようにエバネッセント光３０は、全反射鏡界面７０（表面近傍）に波長程度の領域に局在する特性を持ち、近接場光学顕微鏡５０のような観測用プローブをエバネッセント光３０領域内に近接させ、伝搬光に変換させない限りエネルギー保存則に従い、全反射を繰り返しながらコア２０中を伝搬する。また、発生するエバネッセント光３０の光強度は、検出するプローブの位置にも依存するが、非特許文献３によると入力光強度に対して約３０〜４０ｄＢ低い光強度となる。これは、例えば１０ｄＢｍの光を入力した場合−３０ｄＢｍのエバネッセント光３０が発生することを意味し、変調速度１Ｇｂｐｓ程度であれば−３０ｄＢｍの光強度は、前記ＡＰＤで十分受信可能である。更にファイバ中を伝送する信号光のエネルギー損失は、１／１００００〜１／１０００程度（エバネッセント光３０の光強度は入力光強度に対して３０〜４０ｄＢであるため）であり、非常にエネルギー効率が高いと言える。
【００３９】
そこで、光受信器９０は、近接場光学顕微鏡５０に備わるプローブを、全反射境界面７０から変調光信号４０の波長に等しい距離の範囲内と当該範囲外とで移動させる制御部（不図示）を備える。このように本実施形態では、所望の信号を受信するときのみプローブを近接させるよう距離を制御することで、関連技術のように光分岐デバイスを設置せずともエバネッセント光３０を利用した変調光信号４０の一部を効率よく取り出すことが選択的に可能であると共に、光分岐デバイスによる分岐損失を考慮することなく伝送距離の拡大、及び接続可能な子ノード２Ａの総数の増加に有効である。
【００４０】
また、図５は本開示の第１の実施形態の別例を示している。近接場光学顕微鏡５０は、光ファイバ９１を用いたプローブを備え、変調光信号４０を伝搬する光ファイバ１００と受光素子６０とがプローブを用いて接続されている。光ファイバ１００より浸みだすエバネッセント光３０に、プローブの光ファイバ９１が挿入されることによって、エバネッセント光３０が伝搬光となって伝搬され、図３よりも遠くの光受信器９０で受信することができる。
【００４１】
（実施形態２）
図６に本開示の第２の実施形態の一例を示す。一部、図中の符号は図３で示した符号と同一である。実施形態１との相違点は、エバネッセント光３０を検出するため近接場光学顕微鏡５０からプリズム１１０に変更した点である。そして、プリズム１１０及び受光素子６０を合わせて光受信器９０とする。上記構成において、親ノード１Ａから出力された変調光信号４０は、コア２０中を全反射しながら繰り返し伝搬する。
【００４２】
本実施形態に係る光受信器９０は、光部品と、受光素子６０と、を備える。光部品は、エバネッセント光を用いて変調光信号４０を光ファイバ１００から取り出す。本実施形態では、光部品の一例として、プリズム１１０を用いている。受光素子６０は、プリズム１１０で取り出された変調光信号４０を強度変調信号に復調する。これにより、光受信器９０は、変調光信号４０を受信することができる。
【００４３】
クラッド１０が除去された全反射境界面７０からはエバネッセント光３０が発生している。本実施形態では、プリズム１１０をエバネッセント光３０内に近接させ、エバネッセント光３０を伝搬光に変換し、その伝搬光を受光素子６０で取得することで、間接的にエバネッセント光３０を受信することが可能である。
【００４４】
そこで、光受信器９０は、プリズム１１０を、全反射境界面７０から変調光信号４０の波長に等しい距離の範囲内と当該範囲外とで移動させる制御部（不図示）を備える。プリズム１１０の位置制御は、例えばピエゾ素子が挙げられ、精度の高い高圧電源をピエゾ素子に接続し、数十Ｖの電圧を制御することで、素子の位置を高精度に調節できる。
【００４５】
このように本実施形態では、所望の信号を受信するときのみプリズム１１０を近接させるよう距離を制御することで、関連技術のように光分岐デバイスを設置せずともエバネッセント光３０を利用した変調光信号４０の一部を効率よく取り出すことが選択的に可能であると共に、光分岐デバイスによる分岐損失を考慮することなく伝送距離の拡大、及び接続可能な子ノード２Ａの総数の増加に有効である。
【００４６】
また図７に、本開示の第２の実施形態の別例を示す。プリズム１１０と受光素子６０の間に、集光レンズ１１１と光ファイバ１１２を備える。集光レンズ１１１は、光ファイバ１００から取り出された変調光信号４０を光ファイバ１１２の入射面に集光する。光ファイバ１１２は、プリズム１１０の取り出した変調光信号４０を受光素子６０に伝搬する。プリズム１１０がエバネッセント光３０を伝搬光に変換した後、集光レンズ１１１によって伝搬光が１点に集められ、光ファイバ１１２で伝搬される。これにより図６よりも遠い場所で受光素子６０の受信が可能となる。
【００４７】
（実施形態３）
図８に本開示の第３の実施形態を示す。一部、図中の符号は図３で示した符号と同一である。図中、２００は波長λ１の光を出力する１番目の半導体レーザ、２０１は波長λ２の光を出力する２番目の半導体レーザ、２０２は波長λｋの光を出力するｋ番目の半導体レーザ、２０３は波長λ１、λ２、λｋの複数の波長を合波する波長合波器、２０４は半導体レーザ２００から出力された波長λ１の変調光信号、２０５は半導体レーザ２０１から出力された波長λ２の変調光信号、２０６は半導体レーザ２０２から出力された波長λｋの変調光信号、２０７は全反射境界面７０で発生したエバネッセント光、２０８は特定の波長の光信号のみを透過させるＷＤＭフィルタ、９０は実施形態１又は２で説明した光受信器を示す。図８では、光受信器９０の一例として、実施形態１で説明した光受信器９０を示す。実施形態１、及び実施形態２との相違点は、光ファイバ１００中に複数の波長の光信号がＷＤＭ伝送されている点である。
【００４８】
上記構成において、半導体レーザ２００から出力された波長λ１の変調光信号２０４、半導体レーザ２０１から出力された波長λ２の変調光信号２０５、半導体レーザ２０２から出力された波長λｋの変調光信号２０６は、波長合波器２０３によって合波され、全反射を繰り返しながらコア２０中を伝搬する。クラッド１０が除去された全反射境界面７０からはエバネッセント光２０７が発生しており、近接場光学顕微鏡５０により微細なプローブをエバネッセント光２０７内に挿入することで、エバネッセント光２０７を伝搬光に変換し、その伝搬光をＷＤＭフィルタによりλ１、λ２、λｋの何れかの光信号を抽出し、受光素子６０で取得することで間接的に特定の波長を有するエバネッセント光２０７を受信することが可能である。
【００４９】
ここで、ＷＤＭフィルタ２０８を利用する理由は、複数の波長を持つ光信号が伝送されている系において、所望の信号を高いＳＮ比で検出するためである。ＷＤＭフィルタ２０８は、特定の波長を透過させる波長固定のフィルタでも良いし、波長可変性を有する波長可変フィルタを用いても同様の効果が得られる。また、エバネッセント光２０７の検出方法は、実施形態２で示した方法でも同様の効果が得られる。
【００５０】
このように本実施形態では、大容量化を狙ったＷＤＭ伝送システムへの応用が可能であり、複数の波長を持つ変調光信号が伝送される系においても、所望の信号を受信するときのみプローブを近接させるよう距離を制御し、特定の波長を透過させるＷＤＭフィルタ２０８を用いることで、関連技術のように光分岐デバイスを設置せずとも特定の波長を有するエバネッセント光２０７を利用した何れかの変調光信号２０４、２０５及び２０６の一部を効率よく取り出すことが選択的に可能であると共に、光分岐デバイスによる分岐損失を考慮することなく伝送距離の拡大、及び接続可能な子ノード２Ａの総数の増加に有効である。
【００５１】
（実施形態４）
図９に本開示の第４の実施形態を示す。一部、図中の符号は図３で示した符号と同一である。図中、３００はクラッド１０が除去された１番目の全反射境界面、３０１は第１の全反射境界面で発生したエバネッセント光、３０２はエバネッセント光３０１を検出するための近接場光学顕微鏡、３０３は近接場光学顕微鏡３０２によって伝搬光に変換された光を受光するための受光素子、３０４はクラッド１０が除去された２番目の全反射境界面、３０５は第２の全反射境界面で発生したエバネッセント光、３０６はエバネッセント光３０５を検出するための近接場光学顕微鏡、３０７は近接場光学顕微鏡３０６によって伝搬光に変換された光を受光するための受光素子、３０８はクラッド１０が除去されたｍ番目の全反射境界面、３０９は第ｍの全反射境界面で発生したエバネッセント光、３１０はエバネッセント光３０９を検出するための近接場光学顕微鏡、３１１は近接場光学顕微鏡３１０によって伝搬光に変換された光を受光するための受光素子を示す。
【００５２】
９０−１、９０−２、９０−３は、実施形態１又は２で説明した光受信器を示す。実施形態１、及び実施形態２との相違点は、光ファイバ１００中にｍ個の複数のクラッドが除去された全反射境界面３００、３０４、３０８を有する開口が設けられている点である。９０−１、９０−２、９０−３は、共通の構成を備えていてもよいし、異なっていてもよい。
【００５３】
上記構成において、親ノード１Ａから出力された変調光信号４０は、コア２０中を全反射しながら繰り返し伝搬する。クラッド１０が除去された１番目の全反射境界面３００からはエバネッセント光３０１が発生しており近接場光学顕微鏡３０２により微細なプローブをエバネッセント光３０１内に挿入することで、エバネッセント光３０１を伝搬光に変換し、その伝搬光を受光素子３０３で取得することで間接的にエバネッセント光３０１を受信することが可能である。他の全反射境界面３０４、３０８を有する開口（２番目、３番目、・・・、ｍ番目）に関しても上記と同様の方法により、間接的にエバネッセント光３０５、３０９を受信することが可能である。また、エバネッセント光３０１、３０５、３０９の検出方法は、実施形態２で示した方法でも同様の効果が得られる。
【００５４】
このように本実施形態では、複数の全反射境界面３００、３０４、３０８を設けることで装置の多重化が可能となり、所望の信号を受信するときのみプローブを近接させるよう距離を制御することで、関連技術のように光分岐デバイスを設置せずともエバネッセント光３０１、３０５、３０９を利用した変調光信号４０の一部を効率よく取り出すことが選択的に可能であると共に、光分岐デバイスによる分岐損失を考慮することなく伝送距離の拡大、及び接続可能な子ノード２Ａの総数の増加に有効である。
【００５５】
（実施形態５）
図１０に本開示の第５の実施形態を示す。本実施形態では、９０−１、９０−２、９０−３が、実施形態３で説明した光受信器を示す。一部、図中の符号はこれまで示した符号と同一である。図中、４００はクラッド１０が除去された１番目の全反射境界面、４０１は第１の全反射境界面で発生したエバネッセント光、４０２はエバネッセント光４０１を検出するための近接場光学顕微鏡、４０３は特定の波長の光信号のみを透過させるＷＤＭフィルタ、４０４は近接場光学顕微鏡４０２によって伝搬光に変換されてＷＤＭフィルタ４０３によって特定の波長が透過された光を受光するための受光素子、４０５はクラッド１０が除去された２番目の全反射境界面、４０６は第２の全反射境界面で発生したエバネッセント光、４０７はエバネッセント光４０６を検出するための近接場光学顕微鏡、４０８は特定の波長の光信号のみを透過させるＷＤＭフィルタ、４０９は近接場光学顕微鏡４０７によって伝搬光に変換されてＷＤＭフィルタ４０８によって特定の波長が透過された光を受光するための受光素子、４１０はクラッド１０が除去されたｍ番目の全反射境界面、４１１は第ｍの全反射境界面で発生したエバネッセント光、４１２はエバネッセント光４１１を検出するための近接場光学顕微鏡、４１３は特定の光信号のみを透過させるＷＤＭフィルタ、４１４は近接場光学顕微鏡４１２によって伝搬光に変換されてＷＤＭフィルタ４１３によって特定の波長が透過された光を受光するための受光素子を示す。
【００５６】
上記構成において、半導体レーザ２００から出力された波長λ１の変調光信号２０４、半導体レーザ２０１から出力された波長λ２の変調光信号２０５、半導体レーザ２０２から出力された波長λｋの変調光信号２０６は、波長合波器２０３によって合波され、全反射を繰り返しながらコア２０中を伝搬する。クラッド１０が除去された１番目の全反射境界面４００からはエバネッセント光４０１が発生しており近接場光学顕微鏡４０２により微細なプローブをエバネッセント光４０１内に挿入することで、エバネッセント光４０１を伝搬光に変換し、その伝搬光をＷＤＭフィルタ４０３によりλ１、λ２、λｋの何れかの光信号を抽出し、受光素子４０４で取得することで間接的に特定の波長を有するエバネッセント光４０１を受信することが可能である。
【００５７】
他の全反射境界面４０５、４１０（２番目、・・・、ｍ番目）に関しても上記と同様の方法により、抽出したい波長のみを透過させるＷＤＭフィルタ４０８、４１３を用いることで、間接的に特定の波長を有するエバネッセント光４０６、４１１を受信することが可能である。また、エバネッセント光４０１、４０６、４１１の検出方法は、実施形態２で示した方法でも同様の効果が得られる。更にＷＤＭフィルタ４０３、４０８、４１３は、特定の波長を透過させる波長固定のフィルタでも良いし、波長可変性を有する波長可変フィルタを用いても同様の効果が得られる。
【００５８】
このように本実施形態では、大容量化を狙ったＷＤＭ伝送システムへの応用が可能、かつ複数の開口を設けることで装置の多重化が可能となり、所望の信号を受信するときのみプローブを近接させるよう距離を制御し、特定の波長を透過させるＷＤＭフィルタ４０３、４０８、４１３を用いることで、関連技術のように光分岐デバイスを設置せずとも特定の波長を有するエバネッセント光４０１、４０６、４１１を利用した何れかの変調光信号２０４、２０５、及び２０６の一部を効率よく取り出すことが選択的に可能であると共に、光分岐デバイスによる分岐損失を考慮することなく伝送距離の拡大、及び接続可能な子ノード２Ａの総数の増加に有効である。
【００５９】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、便宜上、光アクセス区間において、光ファイバ１００を用いて構成されるネットワークトポロジをバス型として記述しているが、これに制限されるものではない。例えば、リング構成、スター構成のトポロジーにおいても同様の効果を得ることができる。実施形態で記述した光伝送路である光ファイバ１００は、光を全反射条件下で伝送させることが可能で、エバネッセント光が発生すれば石英系光ファイバに限らずプラスチック光ファイバ等でも良く、構成や材料に依らない。また、エバネッセント光を定常的な条件下で如何なる時でも受信するようなシステムであれば、観測用プローブを近接させるようプローブの距離を受信ごとに制御する必要はない。更に本実施形態では、ファイバのクラッド層を除去しエバネッセント光を抽出していたが、エバネッセント光が受信できる領域内（図４によると数μｍオーダ）であればクラッド層が選択的に薄くなった光ファイバにおいても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本開示は、情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１Ａ：親ノード
２Ａ：子ノード
３Ａ：パワースプリッタ
４Ａ：主加入者光ファイバ回線
５Ａ：分岐加入者光ファイバ回線
１０：クラッド
２０：コア
３０、２０７、３０１、３０５、３０９、４０１、４０６、４１１：エバネッセント光
４０、２０４、２０５、２０６：変調光信号
５０、３０２、３０６、３１０、４０２、４０７、４１２：近接場光学顕微鏡
６０、３０３、３０７、３１１、４０４、４０９、４１４：受光素子
７０、３００、３０４、３０８、４００、４０５、４１０：全反射境界面
８０：光終端器
９０：光受信器
９１、１００、１１２：光ファイバ
１１０：プリズム
１１１：集光レンズ
２００、２０１、２０２：半導体レーザ
２０３：波長合波器
２０８、４０３、４０８、４１３：ＷＤＭフィルタ
【図１】
0006613208.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006613208.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006613208.tif 000008
【図８】
0006613208.tif 000009
【図９】
0006613208.tif 000010
【図１０】
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