(57)【要約】【課題】加入者側装置から局側装置への上り方向の通信を効率良く行わせる光通信システム、光受信装置及び光中継装置を提供する。【解決手段】局側装置１１の発光素子１５から発光された信号光３１ａは、分岐素子１３ａによって分岐され、統合・分離手段１７ａ、１７ｂ・・・を経て加入者側装置１２ａ、１２ｂ・・・へ伝送される。複数の加入者側装置１２ａ、１２ｂ・・・夫々の発光素子２９ａ、２９ｂ・・・から発光された複数の信号光３７ａ、３７ｂ・・・は夫々、複数の光ファイバ３５ａ、３５ｂ・・・を伝送されて、分岐素子１３ｂを介して複数の光ファイバ３４ａ、３４ｂ・・・の途中に接続された複数の統合・分離手段１７ａ、１７ｂ・・・によって複数の光ファイバ３６ａ、３６ｂ・・・に送られ、分岐素子１３ａを介さずに、局側装置１１の受光素子１６で受光される。【選択図】図１
2008072628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の信号光を発光する第１の発光素子及び第１の信号光を複数の第１の導光体に分岐する第１の分岐素子を備える局側装置と、
複数の加入者宅夫々に設置され、第２の信号光を発光する第２の発光素子及び第１の信号光を受光する第１の受光素子を備える加入者側装置と、
前記局側装置及び複数の加入者側装置の間に配置され、前記複数の第１の導光体によって前記第１の分岐素子と接続され、複数の第２の導光体によって前記複数の加入者側装置と接続された複数の第２の分岐素子と
を備え、
前記局側装置は、
前記複数の第２の信号光を受光する第２の受光素子をさらに備え、
前記局側装置及び複数の加入者側装置の間で双方向通信を行う光通信システムにおいて、
前記局側装置は、
前記複数の第１の導光体夫々の伝送路途中に接続され、複数の第３の導光体によって前記第２の受光素子に接続された複数の統合・分離手段を備え、
該複数の統合・分離手段は、
前記第１の信号光及び第２の信号光を統合・分離して、
前記第１の信号光を前記複数の第２の分岐素子に送り、
前記複数の第２の分岐素子を介して伝送された前記第２の信号光を前記複数の第３の導光体に導くようにしてあること
を特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記複数の第３の導光体の出射部及び第２の受光素子の間にレンズ又は光導波路を備えることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
一部の光経路を共用する双方向の光通信システムにおいて、一方向への通信に係る経路中に介在する分岐素子の段数が、他方向への通信に係る経路中に介在する分岐素子の段数よりも少ないことを特徴とする光通信システム。
【請求項４】
第１の信号光を発光する発光素子、第１の信号光を複数の第４の導光体に分岐する分岐素子及び複数の第２の信号光を受光する受光素子を備える光通信装置であって、
前記複数の第４の導光体夫々の伝送路途中に接続され、複数の第５の導光体によって前記受光素子に接続された複数の統合・分離手段を備え、
該複数の統合・分離手段は、
前記第１の信号光及び第２の信号光を統合・分離して、
前記第１の信号光を外部に送出し、
外部から前記複数の第２の信号光を前記複数の第５の導光体に導くようにしてあること
を特徴とする光通信装置。
【請求項５】
導光体の出射部から出射される信号光をレンズで収束して受光素子によって受光する光受信装置において、
複数の導光体夫々の出射部から出射される信号光をレンズで収束して一の受光素子で受光するようにしたことを特徴とする光受信装置。
【請求項６】
前記複数の導光体の前記出射部夫々が近接配置されており、
前記レンズは、前記複数の導光体の前記出射部夫々から出射された前記複数の信号光を前記受光素子に向けて収束する非球面レンズであることを特徴とする請求項５に記載の光受信装置。
【請求項７】
複数の導光体夫々の出射部と各一端が光学的に結合された複数の光導波路を備え、該複数の光導波路の他端は収束されて各光導波路から出射される信号光を一の受光素子で受光するようにしたことを特徴とする光受信装置。
【請求項８】
前記複数の光導波路を伝送された前記複数の信号光の前記受光素子による反射光が、前記複数の光導波路のいずれにも入射しないように、前記受光素子が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の光受信装置。
【請求項９】
それぞれに信号光が入力される複数の導光体の出射部と光学的に結合された光増幅素子を含み、該光増幅素子が増幅した信号光を出力するようにしてあることを特徴とする光中継装置。
【請求項１０】
相互に逆方向に伝送すべき第１，第２の信号光を中継する装置において、  
第１の信号光を複数の第６の導光体に分岐する分岐素子と、
複数の第６の導光体夫々の伝送路途中に接続され、第１の信号光を出力すると共に、複数の第２の信号光をそれぞれに入力する複数の統合・分離手段と、
該複数の統合・分離手段それぞれから出力される第２の信号光を複数の第７の導光体を介して入力するように光学的に結合された光増幅素子と
を備え、該光増幅素子によって増幅された第２の信号光を出力するようにしてあること
を特徴とする光中継装置。
【請求項１１】
第１の信号光及び前記光増幅素子によって増幅された第２の信号光を入力とし、第１の信号光を前記分岐素子へ与えるとともに、増幅された第２の信号光を第１の信号光の入力側へ出力する統合・分離手段を備えることを特徴とする請求項１０に記載の光中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システム及び該光通信システムを構成する光通信装置、光受信装置及び光中継装置に関し、特に、光通信システムを利用する複数の加入者宅に設置された加入者側装置の夫々が発光する信号光の局側装置による受信感度を良好にする光通信システム及び該光通信システムを構成する光通信装置、光受信装置、及び光中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インターネット通信の方法として、電話回線を利用したＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）、同軸ケーブルを利用したＣＡＴＶ（Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）、光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）などがある。近年、ホームユースにおけるインターネット通信の急激な普及により、加入者が従来のメタル通信から光通信へ移行するケースが多い。
【０００３】
インターネット通信のネットワーク構成として、電話局に設置された局側装置と各加入
者宅に設置される加入者側装置の夫々とが１対１で接続されるＳｉｎｇｌｅ  Ｓｔａｒ型（以下ＳＳ型という）と、局側装置と複数の加入者側装置とが接続されるＤｏｕｂｌｅ  Ｓｔａｒ型（以下、ＤＳ型という）とがある。ＤＳ型では、１本のケーブルが経路の途中で加入者の数だけ分岐する。ＤＳ型において、分岐部に能動素子を使う形態がＡｃｔｉｖｅ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｔａｒ（以下、ＡＤＳという）であり、分岐部に分岐素子を使う形態がＰａｓｓｉｖｅ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｔａｒ（以下、ＰＤＳという）である。
【０００４】
近年、ＦＴＴＨを実現する方法として、ＰＤＳ型の光通信技術であるＰａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋシステム（以下、ＰＯＮシステムという）が提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【０００５】
ＰＯＮシステムでは、局側装置から複数の加入者側装置への下り方向において、局側装置から発光された信号光が、局側装置と複数の加入者側装置との伝送路途中に配置された分岐素子によって複数の光ファイバに分岐されて、複数の加入者側装置夫々で受光される。また、複数の加入者側装置から局側装置への上り方向において、複数の加入者側装置から発光された信号光夫々が、複数の加入者側装置に接続された光ファイバ夫々を伝送されて、局側装置と複数の加入者側装置との伝送路途中に配置された分岐素子を介して、局側装置で受光される。ＰＯＮシステムでは、加入者側装置が増えた場合でも、局側装置と分岐素子との間における信号光の伝送路として、１本の光ファイバを用いて局側装置と加入者側装置との間で信号光を送受信することができるので、ＳＳ型と比べて、経済的にＦＴＴＨを構築できるという利点がある。
【０００６】
一般的には、下り方向及び上り方向夫々の信号光の波長を、波長多重フィルタ（以下、ＷＤＭフィルタという）を用いて分割し、下り方向では時分割多重（以下、ＴＤＭという）を用い、上り方向では時分割多元接続（以下、ＴＤＭＡという）を用いて、下り方向及び上り方向で、１本の光ファイバを共有する。ＦＴＴＨでは、局側装置として、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ（以下、ＯＬＴという）を備える。また、加入者側装置として、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ（以下、ＯＮＵという）を備える。上り方向の複数の信号光は、局側装置のＯＬＴによって、割り当てられた時間内のみ局側装置に到達するように制御され、同時に局側装置に到達しない。
【０００７】
光通信に利用する波長帯域としては、下り方向の信号光として１４９０ｎｍ帯の波長が用いられ、上り方向の信号光として１３１０ｎｍ帯の波長が用いられている。以下に、従来用いられているＰＯＮシステムの構成を示す。
【０００８】
図５は、従来の典型的なＰＯＮシステム５０の全体構成を示す模式図である。
【０００９】
ＰＯＮシステム５０は、局側装置５１と、加入者側装置５２ａ、５２ｂ・・・と、局側装置５１及び加入者側装置５２ａ、５２ｂ・・・の間に設置された分岐素子５５ｃ、５５ｃ・・・とで構成されている。
【００１０】
局側装置５１は、ＷＤＭフィルタ５８を含むＯＬＴ受発光部５３と、分岐素子５５ｂとを備える。ＯＬＴ受発光部５３は、信号光６０ａを発光する発光素子５５と、複数の加入者側装置５２ａ、５２ｂ・・・から発光された信号光６４ａ、６４ｂ・・・を受光する受光素子５６とを含む。信号光６０ａ及び信号光６４ａ、６４ｂ・・・は、異なる波長を有する。発光素子５５及び受光素子５６は夫々、光ファイバまたは光学系５９ａ及び５９ｂによってＷＤＭフィルタ５８に接続されている。ＷＤＭフィルタ５８と、分岐素子５５ｂとは、光ファイバ５９によって接続されている。分岐素子５５ｂに分岐接続された複数の光ファイバ６１、６１・・・の他端が、分岐素子５５ｃ、５５ｃ・・・に接続されている。
【００１１】
複数の加入者側装置５２ａ、５２ｂ・・・は夫々、複数のＯＮＵ受発光部５４ａ、５４ｂ・・・を備える。複数のＯＮＵ受発光部５４ａ、５４ｂ・・・は夫々、信号光６４ａ、６４ｂ・・・を発光する発光素子６５ａ、６５ｂ・・・及び局側装置５１から発光された信号光６０ａを受光する受光素子６６ａ、６６ｂ・・・を備える。複数のＯＮＵ受発光部５４ａ、５４ｂ・・・と分岐素子５５ｃ、５５ｃ・・・とは夫々、光ファイバ６２ａ、６２ｂ・・・によって分岐接続されている。
【００１２】
ＷＤＭフィルタ５８は、誘電体多層膜からなり、波長の異なる複数の信号光を分離する機能を有している。誘電体多層膜の屈折率及び膜厚の組み合わせを変えることによって、反射係数と透過係数とに、波長依存性を持たせている。一般的には、屈折率の高い材料と、屈折率の低い材料とを交互に積層することによって、所望の波長の異なる複数の信号光を分離することが可能である。
【００１３】
ＷＤＭフィルタ５８は、ＯＬＴ受発光部５３の発光素子５５から発光された信号光６０ａ及び複数の加入者側装置５２ａ、５２ｂ・・・夫々の発光素子６５ａ、６５ｂ・・・から発光された信号光６４ａ、６４ｂ・・・を、波長の違いによって分離し、信号光６０ａを光ファイバ５９に伝送させ、信号光６４ａ、６４ｂ・・・を受光素子５６側に伝送させることが可能である。
【００１４】
下り方向において、ＯＬＴ受発光部５３の発光素子５５から発光された信号光６０ａは、ＴＤＭによって連続的に伝送されている。信号光６０ａは、発光素子５５に接続された光ファイバまたは光学系５９ａを伝送される。光ファイバまたは光学系５９ａ及び光ファイバまたは光学系５９ｂに接続されたＷＤＭフィルタ５８は、信号光６０ａ及び複数の加入者側装置５２ａ、５２ｂ・・・夫々から発光され光ファイバ５９を伝送されてきた信号光６４ａ、６４ｂ・・・を波長の違いによって分離し、信号光６０ａを光ファイバ５９に伝送し、信号光６４ａ、６４ｂ・・・を光ファイバまたは光学系５９ｂに伝送する。信号光６０ａは、光ファイバ５９に接続された分岐素子５５ｂによって、光ファイバ６１、６１・・・に分岐される。分岐素子５５ｂに接続された光ファイバ６１、６１・・・を伝送された信号光６１ａ、６１ｂ・・・は、光ファイバ６１、６１・・・夫々に接続された分岐素子５５ｃ、５５ｃ・・・によって、加入者数分だけ分岐される。信号光６１ａ、６１ｂ・・・は、分岐素子５５ｃ、５５ｃ・・・に接続された複数の光ファイバ６２ａ、６２ｂ・・・を、信号光６３ａ、６３ｂ・・・として伝送されて、複数の光ファイバ６２ａ、６２ｂ・・・夫々に接続された加入者側装置５２ａ、５２ｂ・・・夫々のＯＮＵ受発光部５４ａ、５４ｂ・・・の受光素子６６ａ、６６ｂ・・・によって受光される。
【００１５】
上り方向において、複数のＯＮＵ受発光部５４ａ、５４ｂ・・・夫々の発光素子６５ａ、６５ｂ・・・から発光された信号光６４ａ、６４ｂ・・・は、複数のＯＮＵ受発光部５４ａ、５４ｂ・・・夫々に接続された複数の光ファイバ６２ａ、６２ｂ・・・を伝送され、複数の光ファイバ６２ａ、６２ｂ・・・に接続された分岐素子５５ｃ、５５ｃ・・・を介して、分岐素子５５ｃ、５５ｃ・・・に接続された光ファイバ６１、６１・・・を伝送される。信号光６４ａ、６４ｂ・・・は、光ファイバ６１、６１・・・に接続された分岐素子５５ｂによって、光ファイバ５９に集められて伝送される。光ファイバ５９に接続されたＷＤＭフィルタ５８は、光ファイバ５９を伝送されてきた信号光６４ａ、６４ｂ・・・を光ファイバまたは光学系５９ｂに伝送する。信号光６４ａ、６４ｂ・・・は、光ファイバまたは光学系５９ｂに接続されたＯＬＴ受発光部５３の受光素子５６によって受光される。上り方向では、局側装置５１のＯＬＴ受発光部５３が、ＴＤＭＡによって、複数の加入者側装置５２ａ、５２ｂ・・・のＯＮＵ受発光部５４ａ、５４ｂ・・・夫々の発光素子６５ａ、６５ｂ・・・から発光された信号光６４ａ、６４ｂ・・・の送信タイミングを制御して、信号光６４ａ、６４ｂ・・・が同時にＯＬＴ受発光部５３に到達しないように制御されている。
【００１６】
このような従来の光通信システムでは、１本の光ファイバを伝送された信号光６０ａが分岐素子５５ｂ及び５５ｃ、５５ｃ・・・によって分岐接続された光ファイバ６１、６１・・・及び６２ａ、６２ｂ・・・の夫々を伝送された場合、分岐素子５５ｂ及び５５ｃ、５５ｃ・・・の分岐数に応じて、分岐による信号光の損失が生じるという問題があった。理論的には、下り方向及び上り方向共に、２分配の場合３ｄＢの損失が生じ、４分配の場合は６ｄＢの損失が生じる。
【００１７】
ＰＯＮシステム５０において、加入者増加に伴う分岐素子５５ｂ及び５５ｃ、５５ｃ・・・による分岐数の増加、伝送距離の延長又は通信速度の高速化などを図る場合、局側装置と加入者側装置との間の許容損失を拡大しなければならないという問題があった。具体的には、局側装置の送信パワーの増大、加入者側装置の受信感度の向上、光伝送路上への光増幅器の設置などが考えられる。下り方向については、局側装置が発光する信号光パワーが高く、１４９０／１５５０ｎｍ帯の波長を使用していることもあり、特性劣化もあまりない。また、光増幅器などの設置も容易である。ところが、上り方向については、加入者側装置が発光する信号光は、局側装置が発光する信号光よりもパワーが低く、特性劣化の影響を考慮する必要があった。パワーが低い信号光を光増幅器を用いて増幅する場合、信号光は増幅されるが、信号光以外に発生する雑音光（ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｉｏｎ、以下、ＡＳＥという）が影響する。下り方向の場合、通常はコスト的にメリットがある局側に設置されるので、増幅前の信号光パワーも大きく、雑音の発生はわずかである。
【特許文献１】特開平９−１９１１２５号公報
【特許文献２】特開平１１−８３６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図６は、ＰＯＮシステム５０において局側装置５１から発光される信号光の伝送路の途中に光増幅器を用いた場合にＡＳＥが発生している状態図である。
【００１９】
図６（ａ）は、上り方向において、受信特性が良好な状態を示す図であり、図６（ｂ）は、上り方向において、ＡＳＥが発生している状態を示す図である。図６（ａ）、図６（ｂ）において、横軸は波長λを示し、縦軸は信号強度を示す。図６（ｂ）において、信号光の波長の両側に、雑音光（図中の矢印部分）が発生している。波長幅が１ｎｍあるいは０．１ｎｍといった狭帯域のフィルタなどを用いてＡＳＥ部分をカットすれば、受信特性が向上する。しかし、上り方向の信号光６４ａ、６４ｂ・・・は、波長が１００ｎｍの範囲で異なることが考えられるため、信号光６４ａ、６４ｂ・・・の夫々に対応すると１００ｎｍの広帯域が必要で受信特性の向上に有効なフィルタは使用できない。狭帯域のフィルタを使用するためには発光される波長を制御する必要がありシステムコストが増大するという問題があった。従って、複数の加入者側装置５２ａ、５２ｂ・・・から発光される信号光６４ａ、６４ｂ・・・の局側装置５１の受光素子５６による良好な受信感度を得るためには、ＡＳＥの影響を考慮しなければならないという問題があった。
【００２０】
さらに、上り方向において複数の加入者側装置５２ａ、５２ｂ・・・付近に光増幅器を設置する場合、システムコストの増大を招くという問題があった。
【００２１】
さらに、上り方向において伝送路の分岐素子５５ｃ、５５ｃ・・・付近夫々に光増幅器を設置する場合、光伝送路に電源が必要になり、システムコストの増大を招くという問題があった。従って、光増幅器を用いることなく、複数の加入者側装置５２ａ、５２ｂ・・・から伝送される信号光６４ａ、６４ｂ・・・の局側装置５１による受信感度を良好にする光受信装置の開発が望まれていた。
【００２２】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、局側装置及び複数の加入者側装置の間に設置された複数の第２の分岐素子及び局側装置の第１の分岐素子を接続する複数の第１の導光体の伝送路途中夫々に複数の統合・分離手段を設け、複数の統合・分離手段及び局側装置の受光素子を複数の第３の導光体によって接続することにより、複数の加入者側装置夫々の第２の発光素子から発光された第２の信号光が、局側装置の第１の分岐素子を介さずに、局側装置の第２の受光素子によって受光される光通信システム及び該システムを構成する局側の光通信装置を提供することを目的とする。
なお、統合とは波長または伝送方向が異なる光信号を混合すること、分離とは１芯の導光体で伝送される波長または伝送方向が異なる光信号を別々の導光体に分割することを示す。統合・分離手段としては、例えばＷＤＭフィルタまたはサーキュレータなどで実施できる。
【００２３】
また、本発明は、複数の第３の導光体の出射部及び第２の受光素子の間にレンズ又は光導波路を備えることにより、複数の第３の導光体から出射された複数の信号光が第２の受光素子によって効率良く受光される光通信システムを提供することを目的とする。
【００２４】
さらにまた、本発明は一方向への通信に関連する分岐素子を低減することで、同方向での損失が少ない双方向の光通信システムを提供することを目的とする。
【００２５】
また、本発明は、複数の導光体夫々の出射部から出射される複数の信号光を受光するレンズ又は光導波路で収束して光電変換素子又は光増幅素子などの受光素子に受光させる構成とすることにより、複数の信号光を効率良く受光する光受信装置を提供することを目的とする。
【００２６】
また、本発明は、非球面レンズを使用することにより、複数の導光体から出射された複数の信号光が効率良く受光される光受信装置を提供することを目的とする。
【００２７】
また、本発明は、複数の光導波路を伝送された複数の信号光の、光電変換素子又は光増幅素子などの受光素子による反射光が、いずれの光導波路にも入射しないように配置することにより、各信号光が効率良く受光される光受信装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は光増幅素子を利用することで信号光を増幅して中継できる光中継装置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】
【００２８】
本発明の光通信システムは、第１の信号光を発光する第１の発光素子及び第１の信号光を複数の第１の導光体に分岐する第１の分岐素子を備える局側装置と、複数の加入者宅夫々に設置され、第２の信号光を発光する第２の発光素子及び第１の信号光を受光する第１の受光素子を備える加入者側装置と、前記局側装置及び複数の加入者側装置の間に配置され、前記複数の第１の導光体によって前記第１の分岐素子と接続され、複数の第２の導光体によって前記複数の加入者側装置と接続された複数の第２の分岐素子とを備え、前記局側装置は、前記複数の第２の信号光を受光する第２の受光素子をさらに備え、前記局側装置及び複数の加入者側装置の間で双方向通信を行う光通信システムにおいて、前記局側装置は、前記複数の第１の導光体夫々の伝送路途中に接続され、複数の第３の導光体によって前記第２の受光素子に接続された複数の統合・分離手段を備え、該複数の統合・分離手段は、前記第１の信号光及び第２の信号光を統合・分離して、前記第１の信号光を前記複数の第２の分岐素子に送り、前記複数の第２の分岐素子を介して伝送された前記第２の信号光を前記複数の第３の導光体に導くようにしてあることを特徴とする。
【００２９】
本発明の光通信装置は、第１の信号光を発光する発光素子、第１の信号光を複数の第４の導光体に分岐する分岐素子及び複数の第２の信号光を受光する受光素子を備える光通信装置であって、前記複数の第４の導光体夫々の伝送路途中に接続され、複数の第５の導光体によって前記受光素子に接続された複数の統合・分離手段を備え、該複数の統合・分離手段は、前記第１の信号光及び第２の信号光を統合・分離して、前記第１の信号光を外部に送出し、外部から前記複数の第２の信号光を前記複数の第５の導光体に導くようにしてあることを特徴とする。
【００３０】
本発明の光通信システムでは、下り方向において、本発明の光通信装置で構成される局側装置の第１の発光素子から発光され第１の発光素子に接続された導光体を伝送された第１の信号光が、導光体に接続された第１の分岐素子によって複数の第１の導光体に分岐される。複数の第１の導光体の伝送路途中に接続された複数の統合・分離手段は、第１の信号光及び複数の加入者側装置から発光された第２の信号光を波長の違いによって分離し、第１の信号光を複数の第１の導光体に伝送させ、上り方向の第２の信号光を複数の第３の導光体に伝送させる。第１の信号光は、複数の第１の導光体に接続された複数の第２の分岐素子によって分岐され、複数の第２の導光体夫々に接続された複数の加入者側装置夫々の第１の受光素子によって受光される。
【００３１】
また、本発明の光通信システムでは、上り方向において、複数の加入者側装置夫々の第２の発光素子から発光された第２の信号光が、第２の発光素子夫々に接続された複数の第２の導光体を伝送されて、複数の第２の導光体に接続された複数の第２の分岐素子を介して、複数の第２の分岐素子に接続された複数の第１の導光体を伝送される。複数の第１の導光体の伝送路途中に接続された複数の統合・分離手段は、第２の信号光を局側装置の第１の分岐素子を介さずに、複数の統合・分離手段に接続された複数の第３の導光体を伝送させる。第２の信号光は、複数の第３の導光体に接続された局側装置の第２の受光素子によって受光される。
【００３２】
本発明の光通信システムは、前記複数の第３の導光体の出射部及び第２の受光素子の間にレンズ又は光導波路を備えることを特徴とする。
本発明の光通信システムでは、複数の第３の導光体から出射された複数の信号光が、レンズ又は光導波路によって収束され、収束された複数の信号光が、受光素子によって受光される。
【００３３】
本発明の光通信システムは、一部の光経路を共用する双方向の光通信システムにおいて、一方向への通信に係る経路中に介在する分岐素子の段数が、他方向への通信に係る経路中に介在する分岐素子の段数よりも少ないことを特徴とする。
【００３４】
本発明による光通信システムでは、受光素子で複数の導光体から出射された複数の信号光を受信するので、光が分岐する方向への通信にかかわる分岐素子の段数よりも、光が混合される方向への通信にかかわる分岐素子の段数を少なくできる。
受光素子で光の統合・分離が１段分行われるので、本発明による光通信システムでは、光が分岐する方向への通信にかかわる分岐素子の段数よりも、光が統合・分離される方向への通信にかかわる分岐素子の段数が１段分少ない。
【００３５】
本発明の光受信装置は、導光体の出射部から出射される信号光をレンズで収束して受光素子によって受光する光受信装置において、複数の導光体夫々の出射部から出射される信号光をレンズで収束して一の受光素子で受光するようにしたことを特徴とする。
【００３６】
本発明の光受信装置では、複数の導光体夫々の出射部から出射される複数の信号光を受光するレンズを備えることにより、複数の導光体を伝送された複数の信号光が収束されて受光素子によって効率良く受光される。
【００３７】
本発明の光受信装置は、前記複数の導光体の前記出射部夫々が近接配置されており、前記レンズは、前記複数の導光体の前記出射部夫々から出射された前記複数の信号光を前記受光素子に向けて収束する非球面レンズであることを特徴とする。
【００３８】
本発明の光受信装置では、非球面レンズによって各導光体からの信号光が受光素子に効率良く集光され受光される。
【００３９】
本発明の光受信装置は、複数の導光体夫々の出射部と各一端が光学的に結合された複数の光導波路を備え、該複数の光導波路の他端は収束されて各光導波路から出射される信号光を一の受光素子で受光するようにしたことを特徴とする。
【００４０】
本発明の光受信装置では、複数の導光体夫々の出射部から出射される複数の信号光を光導波路が受光し、各光導波路を伝送された複数の信号光が収束されて受光素子によって効率良く受光される。
【００４１】
本発明の光受信装置は、前記複数の光導波路を伝送された前記複数の信号光の前記受光素子による反射光が、前記複数の光導波路のいずれにも入射しないように、前記受光素子が配置されていることを特徴とする。
【００４２】
本発明の光受信装置では、複数の信号光の受光素子による反射光が複数の光導波路のいずれにも入射せず、無用の干渉なしに受光される。
【００４３】
上述の受光素子は光電変換素子であっても、光増幅素子であっても良い。
【００４４】
光電変換素子である場合は電気信号の出力が得られる。光増幅素子の場合は増幅された信号光が出力となるので、光中継装置としての利用が可能となる。
【００４５】
本発明の光中継装置は、それぞれに信号光が入力される複数の導光体の出射部と光学的に結合された光増幅素子を含み、該光増幅素子が増幅した信号光を出力するようにしてあることを特徴とする。
【００４６】
本発明の光中継装置では、複数の導光体それぞれを伝送されてきた信号光が光増幅素子で増幅されて中継出力される。
【００４７】
本発明の光中継装置は、相互に逆方向に伝送すべき第１，第２の信号光を中継する装置において、第１の信号光を複数の第６の導光体に分岐する分岐素子と、複数の第６の導光体夫々の伝送路途中に接続され、第１の信号光を出力すると共に、複数の第２の信号光をそれぞれに入力する複数の統合・分離手段と、該複数の統合・分離手段それぞれから出力される第２の信号光を複数の第７の導光体を介して入力するように光学的に結合された光増幅素子とを備え、該光増幅素子によって増幅された第２の信号光を出力するようにしてあることを特徴とする。  
【００４８】
本発明の光中継装置では、第１の信号光は分岐素子及び統合・分離手段経由で出力されていく。一方、複数の第２の信号光は、統合・分離手段のそれぞれを経て、光増幅素子に入り、該光増幅素子で増幅されて出力される。
【００４９】
本発明の光中継装置は、第１の信号光及び前記光増幅素子によって増幅された第２の信号光を入力とし、第１の信号光を前記分岐素子へ与えるとともに、増幅された第２の信号光を第１の信号光の入力側へ出力する統合・分離手段を備えることを特徴とする。
【００５０】
本発明の光中継装置では、第１の信号光は統合・分離手段を経て前記分岐素子に入る。一方増幅された第２の信号光は前記統合・分離手段を経て第１の信号光の入力側へ出力されていく。
【発明の効果】
【００５１】
本発明にあっては、上り方向において、分岐素子による損失が低減されるため、従来であれば必要になる光増幅器及び光増幅器に起因する雑音光を除去するためのフィルタが不要になる場合が考えられる。複数の加入者側装置の発光素子から発光された複数の信号光が、局側装置の第１の分岐素子を介さずに、局側装置の受光素子によって効率良く受光される。
そして一方向又は上り方向において分岐素子が少ないことにより、損失が他方向又は下り方向より少なく、前記一方向又は上り方向側の装置の負担が軽減される。
【００５２】
また、本発明にあっては、複数の導光体を伝送された複数の信号光が、レンズ又は光導波路によって収束され、収束された信号光が、受光素子によって効率良く受光される。
【００５３】
また、本発明にあっては、複数の導光体の出射部夫々から出射された複数の信号光が、レンズによって収束されて受光素子によって効率良く受光される。
【００５４】
また、本発明にあっては、非球面レンズにより複数の導光体の出射部夫々から出射された複数の信号光が、効率的に受光素子によって効率良く受光されるようにすることが可能である。
【００５５】
また、本発明にあっては、複数の導光体の出射部夫々から出射された複数の信号光が、光導波路によって収束されて受光素子によって効率良く受光される。
また、本発明にあっては、複数の光導波路を出た複数の信号光の受光素子への入射光と受光素子からの反射光とが干渉せず、正確な信号の受信が行われる。
【００５６】
本発明にあっては複数の信号光を増幅して中継出力することができる。また前記信号光と逆方向の信号光を複数に分岐して中継出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明に係る光通信システム及び光受信装置の構成をその実施の形態を示す図面を用いて説明する。
【００５８】
図１は、本発明の実施形態に係るＰＯＮシステム１の構成を示す模式図である。
【００５９】
ＰＯＮシステム１は、局側装置１１と、複数の加入者側装置１２ａ、１２ｂ・・・と、局側装置１１及び加入者側装置１２ａ、１２ｂ・・・の間に配置された分岐素子１３ｂ、１３ｂ・・・とで構成されている。
【００６０】
局側装置１１は、ＯＬＴ受発光部１３と、分岐素子１３ａと、ＷＤＭフィルタを用いてなる複数の統合・分離手段１７ａ、１７ｂ・・・とを備える。ＯＬＴ受発光部１３は、信号光３０ａを発光する発光素子１５と、複数の加入者側装置１２ａ、１２ｂ・・・から発光される複数の信号光３７ａ、３７ｂ・・・を受光する受光素子１６とを含む。発光素子１５及び分岐素子１３ａは、光ファイバ３３によって接続されている。分岐素子１３ａに分岐接続された複数の光ファイバ３４ａ、３４ｂ・・・の他端が、複数の分岐素子１３ｂ、１３ｂ・・・に接続されている。複数の分岐素子１３ｂ、１３ｂ・・・は、複数の光ファイバ３５ａ、３５ｂ・・・によって複数の加入者側装置１２ａ、１２ｂ・・・の複数のＯＮＵ受発光部１４ａ、１４ｂ・・・と接続されている。統合・分離手段１７ａ、１７ｂ・・・は、複数の光ファイバ３４ａ、３４ｂ・・・夫々の伝送路途中に接続されており、複数の光ファイバ３６ａ、３６ｂ・・・によって、受光素子１６に接続されている。
【００６１】
複数の加入者側装置１２ａ、１２ｂ・・・は夫々、複数のＯＮＵ受発光部１４ａ、１４ｂ・・・を備える。複数のＯＮＵ受発光部１４ａ、１４ｂ・・・は、複数の信号光３７ａ、３７ｂ・・・を発光する発光素子２９ａ、２９ｂ・・・と、複数の光ファイバ３５ａ、３５ｂ・・・を下り方向に伝送される信号光３２ａ、３２ｂ・・・を受光する受光素子４５ａ、４５ｂ・・・とを含む。
【００６２】
複数の光ファイバ３６ａ、３６ｂ・・・に連なる受光素子１６は、後述する図２に示す光受信装置２１を構成している。
【００６３】
下り方向において、ＯＬＴ受発光部１３の発光素子１５から発光された信号光３０ａは、ＴＤＭによって連続的に伝送されている。信号光３０ａは、発光素子１５に接続された光ファイバ３３を伝送され、光ファイバ３３に接続された分岐素子１３ａによって、信号光３１ａ、３１ｂ・・・として複数の光ファイバ３４ａ、３４ｂ・・・に分岐される。複数の光ファイバ３４ａ、３４ｂ・・・夫々の伝送路途中に接続された複数の統合・分離手段１７ａ、１７ｂ・・・は、信号光３１ａ、３１ｂ・・・及び複数の加入者側装置１２ａ、１２ｂ・・・から発光された上りの信号光３７ａ、３７ｂ・・・を波長の違いによって分離する。信号光３１ａ、３１ｂ・・・は、複数の光ファイバ３４ａ、３４ｂ・・・夫々に接続された複数の分岐素子１３ｂ、１３ｂ・・・によって加入者数分だけ分岐され、複数の分岐素子１３ｂ、１３ｂ・・・に接続された複数の光ファイバ３５ａ、３５ｂ・・・を信号光３２ａ、３２ｂ・・・として伝送され、ＯＮＵ受発光部１４ａ、１４ｂ・・・夫々の受光素子４５ａ、４５ｂ・・・に受光される。
【００６４】
上り方向において、複数のＯＮＵ受発光部１４ａ、１４ｂ・・・夫々の発光素子２９ａ，２９ｂ・・・から発光された信号光３７ａ、３７ｂ・・・は、複数のＯＮＵ受発光部１４ａ、１４ｂ・・・夫々の発光素子２９ａ，２９ｂ・・・に接続された複数の光ファイバ３５ａ、３５ｂ・・・を伝送されて、複数の光ファイバ３５ａ、３５ｂ・・・に接続された分岐素子１３ｂ、１３ｂ・・・を介して複数の光ファイバ３４ａ、３４ｂ・・・に集められて伝送される。複数の光ファイバ３４ａ、３４ｂ・・・夫々の伝送路途中に接続された複数の統合・分離手段１７ａ、１７ｂ・・・は、信号光３７ａ、３７ｂ・・・を、分岐素子１３ａを介さずに、接続された複数の光ファイバ３６ａ、３６ｂ・・・へ伝送させる。信号光３７ａ、３７ｂ・・・は、複数の光ファイバ３６ａ、３６ｂ・・・に接続された受光素子１６によって受光される。上り方向では、局側装置１１のＯＬＴ受発光部１３が、ＴＤＭＡによって、複数の加入者側装置１２ａ、１２ｂ・・・のＯＮＵ受発光部１４ａ、１４ｂ・・・夫々の発光素子２９ａ、２９ｂ・・・から発光された信号光３７ａ、３７ｂ・・・の送信タイミングを制御して、信号光３７ａ、３７ｂ・・・が同時にＯＬＴ受発光部１３に到達しないように制御されている。
【００６５】
図２は、光受信装置２１の模式図である。図示の例は４本の光ファイバを備える物であり、図７に示すように光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの出射部が、フェルール２２の中心軸周りに４等配されている。フェルール２２，レンズ２３及び受光素子１６は光軸を整合させて配置してあり、光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの出射部から出射された信号光３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄがレンズ２３によって受光素子１６に収束されるようにしてある。受光素子１６は基板２１ａ上に取り付けられ、光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、フェルール２２及びレンズ２３は基板２１ａを覆うように配したハウジング１９内に取り付けてある。受光素子１６が受光して光／電変換された信号は基板２１ａを貫通するピン２４から出力される。レンズ２３は適宜部材によって支持されている。
【００６６】
なお、本発明に係る光受信装置２１においては、副数本の光ファイバの位置が異なるため受光素子１６での受光を効率的にすることが望まれる。たとえば、受光素子１６の受光面１６ａを複数の光ファイバの出射方向それぞれに向けた多面構成にするのがよい。
【００６７】
また、レンズ２３として非球面レンズを使用するのも有効である。
光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの出射部から出射された信号光３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、各光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの開口率に従って拡散するために、必ずしも全ての光ファイバから出射された信号光がレンズ２３に集光されない。数１００Ｍｂｐｓ以上の高速通信においては受光素子１６の容量が問題になって受光面１６ａの面積が限られる上、低パワーの信号光でも誤りなく受信できるような感度が求められる。このような場合、非球面レンズを使用するのがよい。非球面レンズは、レンズの中央部と周辺部とで曲率を変えて非球面としたレンズである。全ての光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの出射部から出射された信号光３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄがレンズ２３に入り、かつ経路上の収差がほとんどないように設計した非球面レンズを使用して、出射部・レンズ・受光面の配置をする。出射された信号光３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄが非球面レンズをとおり、焦点付近にある受光面１６ａ内に集光させる。焦点付近ではビームの幅が小さいため、ビームの一部が受光面１６ａの外側に照射されず、狭い受光面積内に信号光を集光できる。これにより単一の光ファイバをレンズで受光素子に収束受光させる場合と同等の受光が可能となる。
【００６８】
図３は、本発明の光受信装置２０の他の実施の形態を示す模式図である。この光受信装置２０は光導波路を用いたものである。ＰＬＣ基板２０ａの内部又は上面には受光素子１６が形成されており、受光素子１６の受光面に一端部を位置させ、受光素子１６から最遠にある基板端面に他端部を位置させた複数本（ここでは４本）の光導波路３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄが形成されている。
【００６９】
光導波路３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの前記他端部には光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの出射部が正対されている。受光素子１６の受光面に対する光導波路３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの角度は、光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの出射光が受光面で反射して、他の光ファイバ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄに入射しないように定めてある。
【００７０】
なお、上述の実施形態では受光素子１６をＰＬＣ基板２０ａに形成したが、光導波路３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを一縁から対向する他縁まで形成し、受光素子１６を光導波路３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの光出射部に位置せしめる構成にしても良い。
また受光素子と光導波路との間にレンズを介装して集光効率を高めるのが好ましい。
【００７１】
本発明の光受信装置の受光素子は上述のごとき光電変換素子に限らず、入射した信号光を増幅する光増幅素子で構成しても良い。この場合は光受信装置は光増幅装置として機能することになる。
すなわち半導体光増幅素子の入力端に対して複数の導光体又は光導波路からの信号光を光増幅素子の活性層内に集光させることで単一の光ファイバをレンズで光増幅素子の活性層に収束受光させる場合と同等の受光が可能となる。このような光増幅装置を用いて構成した光中継装置を介在させることで送信装置から受信装置までの伝送距離を延長することが可能になる。
【００７２】
図４は、前述のような光増幅装置７０を用いてなる光中継装置１０を局側装置１１と加入者側装置１２ａ、１２ｂ・・・との間に介装した光通信システムの構成を示す模式図である。光中継装置１０は局側装置１１のＯＬＴ受発光部１３から出力された信号光を受光して公知の光増幅器７１へ与えると共に、本実施の形態に係る光増幅装置７０の出力光をＯＬＴ受発光部１３へ与えるＷＤＭフィルタからなる統合・分離手段１７を備えている。光増幅器７１の出力は分岐素子１３ａで分岐され、複数の光ファイバ３４ａ、３４ｂ・・・のそれぞれに介装したＷＤＭフィルタからなる統合・分離手段１７ａ、１７ｂ・・・を経て加入者側装置１２ａ、１２ｂ・・・へ向かう。
加入者側装置１２ａ、１２ｂからの信号光は、統合・分離手段１７ａ、１７ｂ・・・から、複数の光ファイバ３６ａ、３６ｂ・・・それぞれを介して光増幅装置７０に入力される。ここで効率の良い集光がなされ、増幅されて局側装置１１側へ送られる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の光通信装置を含む光通信システムの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の光受信装置の模式図である。
【図３】本発明の光受信装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図４】本発明の光中継装置を含む光通信システムの構成を示す模式図である。
【図５】従来の光通信システムの全体構成を示す模式図である。
【図６】ＡＳＥが発生している状態を示す説明図である。
【図７】図２におけるVII−VII線断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１１  局側装置
１２ａ、１２ｂ  加入者側装置（ＯＮＵ）
１３  ＯＬＴ受発光部
１３ａ、１３ｂ  分岐素子
１４ａ、１４ｂ  ＯＮＵ受発光部
１５、２９ａ、２９ｂ  発光素子
１６、４５ａ、４５ｂ  受光素子
１７ａ、１７ｂ  統合・分離手段
２０、２１  光受信装置
２３  レンズ
３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ  光ファイバ（導光体）
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ  光導波路
【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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