(57)【要約】【課題】発光素子と受光素子を備えた光送受信装置で、簡単な構成でクロストークを抑える。【解決手段】発光素子２から出射した送信光をビームスプリッタ７で反射して光ファイバ３へ入射させるとともに、光ファイバ３から出射した受信光はビームスプリッタ７を透過させて受光素子５へ入射させる。発光素子２から出射した送信光を光ファイバ３の端面に集光するとともに、光ファイバ３から拡散して出射してくる受信光を集光するため、レンズ６が設けられる。そして、光ファイバ３の端面より手前に反射面を形成するため光学プレート４を備える。光学プレート４はファイバ密着面４ａとファイバ密着対面４ｂを備え、ファイバ密着面４ａを光ファイバ３の端面に接触させる。【選択図】        図１
2005010309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一芯の光ファイバと接続される光送受信装置において、
送信光を出射する発光手段と、
受信光を入射する受光手段と、
前記光ファイバへの送信光を集光するとともに、前記受光手段への受信光を集光する集光手段と、
前記発光手段から出射した送信光を前記光ファイバへ導くとともに、前記光ファイバから出射された受信光を前記受光手段へ導く光路分離手段と、
前記光ファイバの端面と接触するファイバ密着面およびこのファイバ密着面に対向したファイバ密着対面を有する戻り光反射手段と
を備えたことを特徴とする光送受信装置。
【請求項２】
前記光ファイバを着脱自在に接続する着脱手段を備え、
前記着脱手段は、前記光ファイバの端面を前記戻り光反射手段の前記ファイバ密着面に接触させる位置で前記光ファイバを支持する
ことを特徴とする請求項１記載の光送受信装置。
【請求項３】
前記戻り光反射手段は、前記光ファイバの屈折率に近い屈折率を有する材質で構成される
ことを特徴とする請求項１記載の光送受信装置。
【請求項４】
前記戻り光反射手段は合成石英ガラスで構成され、前記光ファイバはフッ素系プラスチックファイバで構成される
ことを特徴とする請求項３記載の光送受信装置。
【請求項５】
前記戻り光反射手段の前記ファイバ密着面と前記光ファイバの端面はともに平面で構成される
ことを特徴とする請求項１記載の光送受信装置。
【請求項６】
前記戻り光反射手段の前記ファイバ密着面は平面で構成され、前記光ファイバの端面は凸状の球面で構成される
ことを特徴とする請求項１記載の光送受信装置。
【請求項７】
前記戻り光反射手段の前記ファイバ密着面は凸状の球面で構成され、前記光ファイバの端面は平面で構成される
ことを特徴とする請求項１記載の光送受信装置。
【請求項８】
前記戻り光反射手段の前記ファイバ密着面と前記光ファイバの端面との間に、前記ファイバ密着面および前記光ファイバの端面と密着するとともに、前記戻り光反射手段および前記光ファイバと同等の屈折率を有する樹脂の接合手段を挿入した
ことを特徴とする請求項１記載の光送受信装置。
【請求項９】
前記着脱手段は、前記光ファイバを支持するガイド手段を備え、
前記ガイド手段と前記戻り光反射手段が一体に構成され、前記ガイド手段に支持される前記光ファイバの端面と接触する位置に前記ファイバ密着面を設けた
ことを特徴とする請求項２記載の光送受信装置。
【請求項１０】
前記戻り光反射手段の前記ファイバ密着対面に反射防止膜を設けた
ことを特徴とする請求項１記載の光送受信装置。
【請求項１１】
前記戻り光反射手段のファイバ密着対面を、光軸に直交する面に対して傾斜させた
ことを特徴とする請求項１記載の光送受信装置。
【請求項１２】
前記戻り光反射手段のファイバ密着対面を、凹状の球面とした
ことを特徴とする請求項１記載の光送受信装置。
【請求項１３】
光信号の送受信を行う光送受信装置に接続される光ファイバにおいて、
ファイバ密着面およびこのファイバ密着面に対向したファイバ密着対面を有する戻り光反射手段を備え、
前記戻り光反射手段は、前記光送受信装置からの送信光が集光するファイバ端面に、前記ファイバ密着面を接触させて取り付けられた
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項１４】
前記光送受信装置に対して着脱自在に接続する着脱手段を備え、
前記戻り光反射手段を前記着脱手段に備えた
ことを特徴とする請求項１３記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光送受信装置および光ファイバに関する。詳しくは、発光手段から出射した光が、光ファイバの端面で反射して受光手段へ入射しないようにすることで、クロストークの低減を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は一芯双方向光ファイバ通信を行う光通信システムの概略構成例を示す説明図である。この光通信システム１００は、発光素子１０１と受光素子１０２を備えた光送受信装置１０３の間を一芯の光ファイバ１０４で接続したものである。そして、一方の光送受信装置１０３Ａから他方の光送受信装置１０３Ｂへデータを送信する場合は、光送受信装置１０３Ａの発光素子１０１から送信光を出射する。光送受信装置１０３Ａの発光素子１０１から出射した送信光は光ファイバ１０４を伝送され、光送受信装置１０３Ｂの受光素子１０２で受光される。
【０００３】
他方の光送受信装置１０３Ｂから一方の光送受信装置１０３Ａへデータを送信する場合は、光送受信装置１０３Ｂの発光素子１０１から送信光を出射する。光送受信装置１０３Ｂの発光素子１０１から出射した送信光は、光送受信装置１０３Ａからデータを送信した際に用いた光ファイバ１０４を伝送され、光送受信装置１０３Ａの受光素子１０２で受光される。
【０００４】
以上のように、一芯の光ファイバ１０４を用いて、一方の光送受信装置１０３Ａと他方の光送受信装置１０３Ｂで同時に送受信を行う技術を、一芯双方向全二重光ファイバ通信等と呼んでいる。
【０００５】
さて、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行うため、発光素子１０１から出射した送信光を光ファイバ１０４へ導き、かつ、この光ファイバ１０４から出射した受信光を受光素子１０２へ導く機能を備えた光送受信装置１０３が必要である。このような機能を有する光送受信装置としては、ビームスプリッタを用いる構成のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
図１５はビームスプリッタを備えた従来の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。光送受信装置１０３は、発光素子１０１からの送信光を透過率約５０％、反射率約５０％のビームスプリッタ１０７で立ち上げ、レンズ１０８で光ファイバ１０４の端面に集光させる。そして、光ファイバ１０４からの受信光は、送信時に用いたレンズ１０８で集光させ、ビームスプリッタ１０７を透過させて、受光素子１０２へ結合させるものである。この図１５では、送信光を実線で示し、受信光を破線で示している。
【０００７】
ビームスプリッタ１０７を用いた光送受信装置１０３では、送信光と受信光の光軸が同一であるので、光ファイバ１０４の端面近傍にレンズ１０８を配置して、送信光と受信光をともに集光できる。よって、発光素子１０１から光ファイバ１０４への入射光の送信効率、および光ファイバ１０４から受光素子１０２への受信効率が高くなる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１６６５２７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらビームスプリッタ１０７を用いた光送受信装置は、発光素子１０１から光ファイバ１０４の端面に反射した光がレンズ１０８で集光されて受光素子１０２へ結合してしまうので、一芯双方向光ファイバ通信特有の大きなクロストークが発生してしまう欠点がある。
【００１０】
図１６はクロストークの発生原理を示す説明図である。図１６において、Ｓはここでは図示しない光送受信装置からの信号光である。発光素子１０１から出射した送信光は、ビームスプリッタ１０７で反射され、レンズ１０８で集光されて光ファイバ１０４の端面から入射する。この発光素子１０１から出射した送信光の一部は、光ファイバ１０４の端面で反射するが、送信光と受信光の光軸が同一であるので、この反射光がレンズ１０８で集光され、受光素子１０２へ結合されてしまう。これがクロストークＮである。
【００１１】
以下、ビームスプリッタを用いた従来の光送受信装置のＳ／Ｎ比の計算例を式（１）に示す。なお、以下の計算において、ビームスプリッタ透過率は０．５、ビームスプリッタ反射率は０．５とした。
【００１２】
ここで、
Ｐ１：発光素子の強度
Ｐ２：ファイバ出射強度
ａ：信号光の受光素子との結合効率
ｂ：ファイバ端面反射率
ｃ：ファイバ端面における戻り光の受光素子との結合効率
である。
【００１３】
そして、信号光が受光素子に全て結合する場合は、ａ＝１であり、また、光ファイバに屈折率が１．３５程度のフッ素系プラスチックファイバを用いた場合は、ｂ＝０．０２であり、さらに、光ファイバの端面での戻り光が受光素子に全て結合する場合は、ｃ＝１である。
【００１４】
これにより、信号光ＳとクロストークＮは、
Ｓ＝０．５ａＰ２＝０．５Ｐ２
Ｎ＝０．５×０．５ｂｃＰ１＝５．０×１０−３Ｐ１
となるので、
Ｓ／Ｎ＝１００Ｐ２／Ｐ１・・・（１）
である。
【００１５】
ギガ帯域の一芯双方向通信で、符号誤り率ＢＥＲ＜１０−１２を達成するには、通常Ｓ／Ｎ＞１０が必要とされているため、許容される損失は、以下の式（２）で示される。
Ｐ１／Ｐ２＞０．１・・・（２）
【００１６】
式（２）によれば、発光素子からファイバ出射端までに−１０ｄＢの損失しか許されない。ファイバ入射端までに、ビームスプリッタにより−３ｄＢの損失となるので、残る−７ｄＢがファイバに許される損失となる。
【００１７】
例えば、伝送損失−４ｄＢ／１００ｍ、曲げ損失０．２ｄＢ／９０°、曲率許容半径Ｒ＝２０ｍｍを有しているフッ素系プラスチックファイバを用いてファイバを敷設することを考えると、１００ｍで１５回の曲げしか許されない。これは、敷設上の大きな制約条件であり、例えば１６回以上の曲げが要求される敷設環境では、Ｓ／Ｎ＞１０が確保できず、ギガ帯域の一芯双方向通信が困難であることがわかる。
【００１８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、クロストークを抑えた光送受信装置および光ファイバを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る光送受信装置は、一芯の光ファイバと接続される光送受信装置において、送信光を出射する発光手段と、受信光を入射する受光手段と、光ファイバへの送信光を集光するとともに、受光手段への受信光を集光する集光手段と、発光手段から出射した送信光を光ファイバへ導くとともに、光ファイバから出射された受信光を受光手段へ導く光路分離手段と、光ファイバの端面と接触するファイバ密着面およびこのファイバ密着面に対向したファイバ密着対面を有する戻り光反射手段とを備えたものである。
【００２０】
本発明に係る光送受信装置によれば、送信時は発光手段から送信光を出射する。発光手段から出射された送信光は、光路分離手段によって光ファイバへと導かれ、集光手段で集光されて光ファイバの端面から入射する。受信時は光ファイバから受信光が出射される。光ファイバから出射された受信光は、集光手段で集光され、光路分離手段によって受光手段へと導かれる。
【００２１】
ここで、発光手段から出射された送信光の一部は、光ファイバの端面より手前に位置する戻り光反射手段のファイバ密着対面で反射する。このファイバ密着対面で反射した戻り光は受光手段へ集光しないので、クロストークの低減を図ることができる。
【００２２】
例えば、戻り光反射手段を光ファイバの屈折率に近い屈折率を有する材質で構成すれば、ファイバ密着面と光ファイバの端面との境界面における反射率が低減する。よって、クロストークの低減を図ることができる。
【００２３】
本発明に係る光ファイバは、光信号の送受信を行う光送受信装置に接続される光ファイバにおいて、ファイバ密着面およびこのファイバ密着面に対向したファイバ密着対面を有する戻り光反射手段を備え、この戻り光反射手段は、光送受信装置からの送信光が集光するファイバ端面に、ファイバ密着面を接触させて取り付けられたものである。
【００２４】
本発明に係る光ファイバによれば、光送受信装置から出射された送信光はファイバ端面へ集光される。この送信光の一部は、ファイバ端面より手前に位置する戻り光反射手段のファイバ密着対面で反射する。このファイバ密着対面で反射した戻り光は集光しない。したがって、本発明に係る光ファイバによれば、クロストークを低減できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の光送受信装置の実施の形態を説明する。図１は第１の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。第１の実施の形態の光送受信装置１ａは、発光素子２から出射した送信光が入射する光ファイバ３の端面に光学プレート４を設けることで、光ファイバ３の端面に反射して受光素子５へ至る戻り光を低減させるものである。
【００２６】
発光手段としての発光素子２は、例えばレーザダイオードから構成され、受光手段としての受光素子５は、例えばフォトダイオードから構成される。レンズ６は集光手段の一例で、発光素子２から出射した送信光を光ファイバ３の端面へと集光するとともに、光ファイバ３から拡散して出射してくる受信光を受光素子５に集光して結合させる。なお、発光素子２と受光素子５の配置は逆でもよい。
【００２７】
ビームスプリッタ７は、透過率約５０％、反射率約５０％のハーフミラーで、レンズ６の光軸上に設けられ、発光素子２から出射した送信光を反射して光ファイバ３へ導くとともに、光ファイバ３から出射した受信光を透過して受光素子５へ導く光路分離手段を構成する。
【００２８】
光学プレート４は戻り光反射手段の一例で、一方の面にファイバ密着面４ａを備えるとともに、このファイバ密着面４ａに対向する他方の面にファイバ密着対面４ｂを備える。光学プレート４は、例えば、このファイバ密着面４ａおよびファイバ密着対面４ｂが円形の円柱状、あるいはファイバ密着面４ａおよびファイバ密着対面４ｂが四角形の角柱状の透明なブロックである。この光学プレート４は、光ファイバ３の屈折率に近い屈折率を有する透明な材質で構成される。
【００２９】
光学プレート４はレンズ６の光軸上に設けられ、ファイバ密着対面４ｂがレンズ６と所定の距離を開けて対向している。また、ファイバ密着面４ａが光ファイバ３の端面と密着する。
【００３０】
ここで、発光素子２から出射した送信光は、レンズ６により光ファイバ３の端面で集光するように設定されるので、光ファイバ３の端面より所定の距離だけレンズ６の近くに位置するファイバ密着対面４ｂに入射するスポット径は大きい。このため、ファイバ密着対面４ｂの位置におけるスポット径よりファイバ密着対面４ｂの面積が大きくなるように、光学プレート４のサイズが設定される。
【００３１】
次に、第１の実施の形態の光送受信装置１ａの動作を説明する。ここで、図１においては、送信光を実線で示し、受信光を破線で示している。光送受信装置１ａから送信を行う場合は、発光素子２から送信光を出射する。発光素子２から出射した送信光は、ビームスプリッタ７で反射し、レンズ６に導入される。
【００３２】
レンズ６で集光される送信光は光学プレート４を透過し、光ファイバ３の端面から入射する。これにより、光ファイバ３の一方に接続された光送受信装置１ａの発光素子２から出射した送信光が光ファイバ３を伝搬され、光ファイバ３の他方に接続された同構成の図示しない光送受信装置へ送信される。
【００３３】
光送受信装置１ａで受信を行う場合は、光ファイバ３から拡散して出射してくる受信光をレンズ６で集光し、ビームスプリッタ７を透過させて、受光素子５に結合させる。
【００３４】
図２は第１の実施の形態の光送受信装置における戻り光の光路例を示す説明図である。ここで、図２においては、送信光を実線で示し、戻り光を破線で示している。
【００３５】
発光素子２から出射され、ビームスプリッタ７で反射しレンズ６で集光されて光ファイバ３へ入射する送信光の一部は、図２（ａ）に示すように、光学プレート４のファイバ密着対面４ｂで反射して戻り光となる。
【００３６】
ここで、発光素子２から出射された送信光は、レンズ６により光ファイバ３の端面で集光するように設定されるので、光ファイバ３の端面より所定の距離だけレンズ６の近くに位置するファイバ密着対面４ｂで反射した戻り光は、レンズ６へ入射しても受光素子５の位置では集光しない。これにより、クロストークを低減できる。
【００３７】
例えば、光学プレート４に合成石英ガラスを用いた場合のファイバ密着対面４ｂにおける戻り光ＮＰを式（３）に示す。なお、以下の計算において、ビームスプリッタ７の透過率は０．５、反射率は０．５とした。
【００３８】
ここで、
Ｐ１：発光素子２の強度
ｄ：光学プレート４のファイバ密着対面４ｂの反射率
ｅ：光学プレート４のファイバ密着対面４ｂにおける戻り光の受光素子５との結合効率
である。
【００３９】
そして、光学プレート４に屈折率１．４５程度の合成石英ガラスを用いた場合は、ｄ＝０．０３である。また、光学プレート４を設けることにより、受光素子５の受光位置における戻り光のスポット径が７００μｍになったとする。受光素子５の受光径が１２０μｍである場合には、ｅ＝０．０５である。
【００４０】
これにより、ファイバ密着対面４ｂにおける戻り光Ｎｐは、
Ｎｐ＝０．５×０．５ｄｅＰ１＝３．８×１０−４Ｐ１・・・（３）
である。
【００４１】
さて、発光素子２から出射され、レンズ６で集光されて光ファイバ３へ入射する送信光の一部は、図２（ｂ）に示すように、光ファイバ３の端面で反射して戻り光となる。しかしながら、光学プレート４を光ファイバ３の屈折率に近い屈折率を有する材質で構成することにより、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面との境界面における反射率が低減する。
【００４２】
これにより、光ファイバ３の端面で反射して受光素子５へ至る戻り光、すなわちクロストークを低減できる。例えば光ファイバ３にフッ素系プラスチックファイバを用いた場合の光ファイバ３の端面における戻り光Ｎｆを式（４）に示す。
【００４３】
ここで、
ｆ：光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面との境界面での反射率
ｇ：光ファイバ３の端面における戻り光の受光素子５との結合効率
である。
【００４４】
そして、光学プレート４に屈折率１．４５程度の合成石英ガラスを用い、光ファイバ３に屈折率１．３５程度のフッ素系プラスチックファイバを用いた場合は、ｆ＝０．００１であり、また、光ファイバ３の端面での戻り光が受光素子５に全て結合する場合は、ｇ＝１である。
【００４５】
これにより、光ファイバ３の端面における戻り光Ｎｆは、
Ｎｆ＝０．５×０．５（１−ｄ）２ｆｇＰ１＝２．４×１０−４Ｐ１・・・（４）
である。
【００４６】
信号光Ｓは式（５）で示される。
ここで、
Ｐ２：ファイバ出射強度
ａ：信号光の受光素子との結合強度
である。
そして、信号光が受光素子５に全て結合する場合は、ａ＝１であるので、信号光Ｓは、
Ｓ＝０．５ａ（１−ｄ）Ｐ２＝０．４９Ｐ２・・・（５）
である。
【００４７】
これにより、光学プレート４のファイバ密着対面４ｂにおける戻り光Ｎｐと、光ファイバ３の端面における戻り光Ｎｆとを考慮したＳ／Ｎは、式（６）で示される。
Ｓ／Ｎ＝Ｓ／（Ｎｐ＋Ｎｆ）＝７９０Ｐ２／Ｐ１・・・（６）
【００４８】
ギガ帯域の一芯双方向通信で、符号誤り率ＢＥＲ＜１０−１２を達成するには、通常Ｓ／Ｎ＞１０が必要とされているため、許容される損失は、以下の式（７）で示される。
Ｐ１／Ｐ２＞０．０１３・・・（７）
【００４９】
式（７）によれば、−１９ｄＢの損失が許される。これにより、光学プレート４を備えていない従来の光送受信装置で式（２）により求めた許容損失と比較して、光ファイバ３で許される損失が９ｄＢも増加したことが判る。
【００５０】
上述した第１の実施の形態の光送受信装置１ａは、光ファイバ３が着脱自在な構成でもよいし、着脱不可に固定された構成でも良い。以下に、光ファイバ３を着脱自在とした構成の一例について説明する。図３は光ファイバ３を着脱自在とした光送受信装置１ａの構成例を示す平面図で、図３（ａ）は光ファイバ３が接続された状態を示し、図３（ｂ）は光ファイバ３を取り外した状態を示す。
【００５１】
光送受信装置１ａはパッケージ２０の内部に発光素子２、受光素子５、光学プレート４、レンズ６およびビームスプリッタ７を備える。また、光送受信装置１ａは着脱手段の一例としてコネクタ８を備える。光ファイバ３には、コネクタ８に接続されるプラグ９が備えられ、光送受信装置１ａに対して光ファイバ３が着脱自在な構成となっている。
【００５２】
プラグ９はフェルール９ａを備え、このフェルール９ａの先端に光ファイバ３の端面が露出している。コネクタ８は、プラグ９のフェルール９ａが挿入されるスリーブ８ａを備える。スリーブ８ａはガイド手段の一例で、コネクタ８にプラグ９を接続すると、スリーブ８ａにフェルール９ａが挿入され、光ファイバ３の光軸がレンズ６の光軸と一致するように位置決めが行われる。
【００５３】
光学プレート４は、図３（ｂ）に示すように、例えばコネクタ８のスリーブ８ａの内部に取り付けられる。そして、図３（ａ）に示すように、コネクタ８にプラグ９を接続すると、スリーブ８ａで支持される光ファイバ３の端面が光学プレート４のファイバ密着面４ａに押し付けられて接触し、両者が密着するように構成されている。
【００５４】
図３（ａ）において送信光を実線で示すが、コネクタ８にプラグ９を接続したときに、発光素子２から出射した送信光が、レンズ６により光ファイバ３の端面で集光するように設定される。よって、光学プレート４のファイバ密着対面４ｂは光ファイバ３の端面より手前に位置するので、このファイバ密着対面４ｂで反射した光は集光しない戻り光となり、クロストークを低減できる。
【００５５】
次に、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面を密着させる理由について説明する。ここで、図４は光学プレート４と光ファイバ３が離れている場合の戻り光の光路例を示す説明図である。なお、図４では送信光を実線で示し、各面で反射した戻り光を破線で示す。
【００５６】
光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面との間に空気の層が存在すると、図１に示す発光素子２からの送信光の一部は、光学プレート４のファイバ密着面４ａで反射して戻り光となる。また、発光素子２からの送信光の一部は、光ファイバ３の端面で反射して戻り光となる。このように、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面との間に隙間があると、戻り光が増えて大きなクロストークとなる。
【００５７】
そこで、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面を密着させる構成を備える。以下に、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面を密着させて接合する構成について説明する。
【００５８】
図５は光学プレートと光ファイバの第１の接合構成例を示す説明図である。図５（ａ）に示すように、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面を、互いに平行となる平面で構成する。そして、図５（ｂ）に示すように、ファイバ密着面４ａに光ファイバ３の端面を押し付けて固定できるようにする。なお、光ファイバ３は、図３に示すように光送受信装置１に対して着脱自在な構成でもよいし、光送受信装置１に着脱不可に固定される構成でも良い。光ファイバ３を着脱自在とする構成では、図３に示すフェルール９ａの端面を平面で構成する。
【００５９】
これにより、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面が密着し、光学プレート４を光ファイバ３の屈折率に近い屈折率を有する材質で構成することにより、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面との境界面における反射率が低減して、クロストークが低減する。
【００６０】
図６は光学プレートと光ファイバの第２の接合構成例を示す説明図である。図６（ａ）に示すように、光学プレート４のファイバ密着面４ａを平面で構成するとともに、光ファイバ３の端面を凸状の球面で構成する。そして、図６（ｂ）に示すように、ファイバ密着面４ａに光ファイバ３の端面を押し付けて固定できるようにする。なお、光ファイバ３は、図３に示すように光送受信装置１に対して着脱自在な構成でもよいし、光送受信装置１に着脱不可に固定される構成でも良い。光ファイバ３を着脱自在とする構成では、図３に示すフェルール９ａの端面を凸状の球面で構成し、光ファイバ３の端面が球面の頂点に位置する構成とする。
【００６１】
これにより、平面である光学プレート４のファイバ密着面４ａに対して、球面である光ファイバ３の端面の頂点が接触することで、ファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面が密着する。よって、光学プレート４を光ファイバ３の屈折率に近い屈折率を有する材質で構成することにより、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面との境界面における反射率が低減して、クロストークが低減する。
【００６２】
図７は光学プレートと光ファイバの第３の接合構成例を示す説明図である。図７（ａ）に示すように、光学プレート４のファイバ密着面４ａを凸状の球面で構成するとともに、光ファイバ３の端面を平面で構成する。そして、図７（ｂ）に示すように、ファイバ密着面４ａに光ファイバ３の端面を押し付けて固定できるようにする。なお、光ファイバ３は、図３に示すように光送受信装置１に対して着脱自在な構成でもよいし、光送受信装置１に着脱不可に固定される構成でも良い。
【００６３】
これにより、球面である光学プレート４のファイバ密着面４ａの頂点に対して、平面である光ファイバ３の端面が接触することで、ファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面が密着する。よって、光学プレート４を光ファイバ３の屈折率に近い屈折率を有する材質で構成することにより、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面との境界面における反射率が低減して、クロストークが低減する。
【００６４】
図８は光学プレートと光ファイバの第４の接合構成例を示す説明図である。図８に示す例では、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面とを例えばともに平面で構成する。このファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面の間に、光学プレート４および光ファイバ３と同等の屈折率を有する樹脂から構成される整合剤４ｃを備える。なお、図８に示す例では、光ファイバ３は光送受信装置１に着脱不可に固定される構成である。
【００６５】
整合剤４ｃは接合手段の一例で、例えば、ファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面との間に整合剤４ｃを構成する樹脂を挿入し、ファイバ密着面４ａに光ファイバ３を押し付けて固定する。これにより、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面がともに整合剤４ｃと密着し、整合剤４ｃおよび光学プレート４を光ファイバ３の屈折率に近い屈折率を有する材質で構成することにより、光学プレート４のファイバ密着面４ａと光ファイバ３の端面との境界面における反射率が低減して、クロストークが低減する。
【００６６】
次に、第２の実施の形態の光送受信装置について説明する。図９は第２の実施の形態の光送受信装置の構成例を示す平面図である。図９に示す光送受信装置１ｂは、光学プレート一体型スリーブ１０を備える。光学プレート一体型スリーブ１０は、光ファイバ３のプラグ９が接続されるコネクタ１１に備えられ、プラグ９のフェルール９ａが挿入されるガイド手段の一例としてのスリーブ部１０ａと、光学プレート部１０ｂを一体に構成したものである。
【００６７】
光学プレート一体型スリーブ１０は、光ファイバ３の屈折率に近い屈折率を有する材質で構成され、光学プレート部１０ｂは、スリーブ部１０ａの内部にファイバ密着面１０ｃが形成され、このファイバ密着面１０ｃに対向してファイバ密着対面１０ｄが形成される。
【００６８】
そして、コネクタ１１にプラグ９を接続すると、スリーブ部１０ａにフェルール９ａが挿入され、光ファイバ３の光軸がレンズ６の光軸と一致するように構成されている。また、コネクタ１１にプラグ９を接続すると、スリーブ部１０ａで支持されるファイバ３の端面が光学プレート部１０ｂのファイバ密着面１０ｃに突き当たり、両者が密着するように構成されている。
【００６９】
図９において発光素子２から出射した送信光を実線で示すが、コネクタ１１にプラグ９を接続したときに、発光素子２から出射した送信光が、レンズ６により光ファイバ３の端面で集光するように設定される。よって、光学プレート一体型スリーブ１０のファイバ密着対面１０ｂは光ファイバ３の端面より手前に位置するので、このファイバ密着対面１０ｂで反射した光は集光しない戻り光となり、クロストークを低減できる。また、光学プレート部１０ｂのファイバ密着面１０ｃと光ファイバ３の端面との境界面における反射率が低減して、クロストークが低減する。
【００７０】
この図９に示す光送受信装置１ｂでは、光学プレートとコネクタを構成するスリーブを一体の部品で構成することで、部品点数の削減を図ることができる。また、光ファイバ３の端面を光学プレートのファイバ密着面に密着させるために必要な組み立て精度を容易に出すことができる。なお、図９の構成においては、光ファイバ３の端面を球面で構成してもよい。
【００７１】
上述した第１および第２の実施の形態の光送受信装置では、光学プレートを自身の装置側に設ける構成としたが、光学プレートを光ファイバ側に設ける構成も実現できる。以下に、光学プレートを有する光ファイバの構成例およびこの光ファイバが接続される光送受信装置について説明する。図１０は光ファイバの構成例を示す平面図で、図１０（ａ）は光送受信装置から取り外した状態、図１０（ｂ）は光送受信装置に接続した状態を示す。
【００７２】
光ファイバ３はプラグ１２を備える。プラグ１２は着脱手段の一例で、フェルール１２ａにより光ファイバ３を支持する。そして、フェルール１２ａの先端に光学プレート１３を備える。この光学プレート１３は戻り光反射手段の一例で、ファイバ密着面１３ａとファイバ密着対面１３ｂを備え、ファイバ密着面１３ａを光ファイバ３の端面に密着させて取り付けられる。
【００７３】
光送受信装置１ｃは、プラグ１２が接続されるコネクタ１４を備える。コネクタ１４には、プラグ１２のフェルール１２ａが挿入されるスリーブ１４ａを備える。このスリーブ１４ａは、フェルール１２ａの先端の光学プレート１３を支持する構成を有する。図１０（ｂ）において、発光素子２から出射される送信光を実線で示すが、コネクタ１４にプラグ１２を接続したとき、発光素子２から出射された送信光が、レンズ６により光ファイバ３の端面で集光するように設定される。
【００７４】
以上の構成では、発光素子２から出射され、レンズ６を介して光ファイバ３へ入射する送信光の一部は、光学プレート１３のファイバ密着対面１３ｂで反射して戻り光となる。
【００７５】
上述したように、発光素子２から出射された送信光は、レンズ６により光ファイバ３の端面で集光するように設定されるので、光ファイバ３の端面より所定の距離だけレンズ６の近くに位置するファイバ密着対面１３ｂで反射した戻り光は、レンズ６へ入射しても受光素子６の位置では集光しない。これにより、クロストークを低減できる。また、光学プレート１３を光ファイバ３の屈折率に近い屈折率を有する材質で構成すれば、光学プレート１３のファイバ密着面１３ａと光ファイバ３の端面との境界における反射率が低下するので、やはりクロストークを低減できる。
【００７６】
次に、光学プレートに加工を施してクロストークをより低減させた光送受信装置の構成例について説明する。図１１は第３の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。第３の実施の形態の光送受信装置１ｄは、光学プレート４のファイバ密着対面４ｂに反射防止膜１５を設けることで、ファイバ密着対面４ｂで反射する光によるクロストークを低減したものである。図１１では、送信光を実線で示し、ファイバ密着対面４ｂでの戻り光を破線で示す。なお、反射防止膜１５を設けた以外の構成は、図１で説明した光送受信装置と同じである。
【００７７】
以下に、反射防止膜１５としてファイバ密着対面４ｂにＡＲコート（Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）を施した場合のファイバ密着対面４ｂにおける戻り光Ｎｐを式（８）に示し、Ｓ／Ｎを式（９）に示す。
【００７８】
ここで、光学プレート４のファイバ密着対面４ｂにＡＲコートを施すことで、光学プレート４のファイバ密着対面４ｂの反射率ｄは、ｄ＝０．００５と式（３）の場合と比較して大幅に低減する。
【００７９】
なお、光学プレート４のファイバ密着対面４ｂにおける戻り光の受光素子５との結合効率ｅは、受光素子５の受光径が１２０μｍである場合に戻り光のスポット径が７００μｍであった場合として、ｅ＝０．０５である。
【００８０】
これにより、ファイバ密着対面４ｂにおける戻り光Ｎｐは、
Ｎｐ＝０．５×０．５ｄｅＰ１＝６．３×１０−５Ｐ１・・・（８）
である。
【００８１】
なお、信号光Ｓは式（５）で求めた値を用いる。よって、
Ｓ／Ｎ＝Ｓ／（Ｎｐ＋Ｎｆ）＝１６１７Ｐ２／Ｐ１・・・（９）
である。
【００８２】
上述したように、Ｓ／Ｎ＞１０が必要とされている場合、許容される損失は、以下の式（１０）で示される。
Ｐ１／Ｐ２＞６．２×１０−３・・・（１０）
【００８３】
式（１０）によれば、−２２ｄＢの損失が許される。これにより、反射防止膜１５を設けていない第１の実施の形態の光送受信装置で式（７）により求めた許容損失と比較して、光ファイバ３で許される損失にさらに３ｄＢの余裕があることが判る。
【００８４】
図１２は第４の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。第４の実施の形態の光送受信装置１ｅは、光学プレート４のファイバ密着対面４ｂを、光軸に直交する面に対して傾斜させたものである。図１２では、送信光を実線で示し、ファイバ密着対面４ｂでの戻り光を破線で示す。なお、ファイバ密着対面４ｂを傾斜させた以外の構成は、図１で説明した光送受信装置と同じである。
【００８５】
以下に、ファイバ密着対面４ｂを傾斜させた場合のＳ／Ｎを式（１１）に示す。なお、信号光Ｓは式（５）で求めた値を用いる。ここで、光学プレート４のファイバ密着対面４ｂを傾斜させることで、ファイバ密着対面４ｂにおける戻り光は受光素子５には結合しないので、ｄ＝０である。
【００８６】
これにより、ファイバ密着対面４ｂにおける戻り光Ｎｐは、Ｎｐ＝０であり、
Ｓ／Ｎ＝Ｓ／（Ｎｐ＋Ｎｆ）＝２０４２Ｐ２／Ｐ１・・・（１１）
となる。
【００８７】
上述したように、Ｓ／Ｎ＞１０が必要とされている場合、許容される損失は、以下の式（１２）で示される。
Ｐ１／Ｐ２＞５．０×１０−３・・・（１２）
【００８８】
式（１２）によれば、−２３ｄＢの損失が許される。これにより、ファイバ密着対面４ｂを傾斜させていない第１の実施の形態の光送受信装置で式（７）により求めた許容損失と比較して、光ファイバ３で許される損失にさらに４ｄＢの余裕があることが判る。
【００８９】
図１３は第５の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。第５の実施の形態の光送受信装置１ｆは、光学プレート４のファイバ密着対面４ｂを、凹状の球面としたものである。図１３では、送信光を実線で示し、ファイバ密着対面４ｂでの戻り光を破線で示す。なお、ファイバ密着対面４ｂを凹状の球面とした以外の構成は、図１で説明した光送受信装置と同じである。
【００９０】
以下に、ファイバ密着対面４ｂを凹状の球面とした場合のファイバ密着対面４ｂにおける戻り光Ｎｐを式（１３）に示し、Ｓ／Ｎを式（１４）に示す。ここで、光学プレート４に屈折率１．４５程度の合成石英ガラスを用いた場合は、ｄ＝０．０３である。また、ファイバ密着対面４ｂを凹状の球面とすることで、戻り光のスポット径が３ｍｍと大きくなり、受光素子５の受光径が１２０μｍである場合には、ｅ＝０．０４となる。
【００９１】
これにより、ファイバ密着対面４ｂにおける戻り光Ｎｐは、
Ｎｐ＝０．５×０．５ｄｅＰ１＝３．０×１０−４Ｐ１・・・（１３）
である。
【００９２】
なお、信号光Ｓは式（５）で求めた値を用いる。よって、
Ｓ／Ｎ＝Ｓ／（Ｎｐ＋Ｎｆ）＝９０７Ｐ２／Ｐ１・・・（１４）
である。
【００９３】
上述したように、Ｓ／Ｎ＞１０が必要とされている場合、許容される損失は、以下の式（１５）で示される。
Ｐ１／Ｐ２＞０．０１１・・・（１５）
【００９４】
式（１５）によれば、−２０ｄＢの損失が許される。これにより、ファイバ密着対面４ｂを球面としていない第１の実施の形態の光送受信装置で式（７）により求めた許容損失と比較して、光ファイバ３で許される損失にさらに１ｄＢの余裕があることが判る。
【００９５】
以上説明したように、光ファイバ３の端面に光学プレート４を備えることで、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光送受信装置において、高Ｓ／Ｎが達成できる。従来の式（２）と、ファイバ密着対面４ｂを傾斜させた光学プレート４を設けた場合の式（１２）を比較すると、光ファイバ３で許される損失に１３ｄＢの余裕が生じる。
【００９６】
すなわち、曲げ損失０．２ｄＢ／９０°、曲率半径Ｒの許容値としてＲ＝２０ｍｍを有しているフッ素系プラスチックファイバを用いてファイバを敷設することを考えると、光ファイバ３の曲げに換算した場合６５回分曲げの箇所を増やすことができる。また、ファイバの長さに換算した場合は、伝送損失−４ｄＢ／１００ｍの場合、敷設長を３２５ｍ延ばすことが可能である。
【００９７】
これにより、一芯双方向通信において、光ファイバ３の曲げやファイバ長による敷設上の制約条件が大幅に緩和される。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、一芯の光ファイバと接続される光送受信装置において、送信光を出射する発光手段と、受信光を入射する受光手段と、光ファイバへの送信光を集光するとともに、受光手段への受信光を集光する集光手段と、発光手段から出射された送信光を光ファイバへ導くとともに、光ファイバから出射した受信光を受光手段へ導く光路分離手段と、光ファイバの端面と接触するファイバ密着面およびこのファイバ密着面に対向したファイバ密着対面を有する戻り光反射手段とを備えたものである。
【００９９】
したがって、発光手段から出射された送信光の一部は、光ファイバの端面より手間に位置する戻り光反射手段のファイバ密着対面で反射し、受光手段へ集光しない戻り光となるので、クロストークを低減できる。
【０１００】
また、戻り光反射手段を光ファイバの屈折率に近い屈折率を有する材質で構成すれば、ファイバ密着面と光ファイバの端面との境界面における反射率が低減する。よって、クロストークの低減を図ることができる。
【０１０１】
このように、例えば光学プレートで構成される戻り光反射手段を追加するだけでクロストークの低減を図ることができるので、一芯双方向全二重光ファイバ通信を行う光送受信装置を安価に提供できる。
【０１０２】
また、本発明は、光信号の送受信を行う光送受信装置に接続される光ファイバにおいて、ファイバ密着面およびこのファイバ密着面に対向したファイバ密着対面を有する戻り光反射手段を備え、この戻り光反射手段は、光送受信装置からの送信光が集光するファイバ端面に、ファイバ密着面を接触させて取り付けられたものである。
【０１０３】
したがって、クロストークの原因となる戻り光は、ファイバ端面より手間に位置する戻り光反射手段のファイバ密着対面で反射することで、集光しない戻り光となる。よって、この光ファイバが接続された光送受信装置ではクロストークが低減され、一芯双方向全二重光ファイバ通信を実現できる光通信システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。
【図２】第１の実施の形態の光送受信装置における戻り光の光路例を示す説明図である。
【図３】光ファイバを着脱自在とした光送受信装置の構成例を示す平面図である。
【図４】光学プレートと光ファイバが離れている場合の戻り光の光路例を示す説明図である。
【図５】光学プレートと光ファイバの第１の接合構成例を示す説明図である。
【図６】光学プレートと光ファイバの第２の接合構成例を示す説明図である。
【図７】光学プレートと光ファイバの第３の接合構成例を示す説明図である。
【図８】光学プレートと光ファイバの第４の接合構成例を示す説明図である。
【図９】第２の実施の形態の光送受信装置の構成例を示す平面図である。
【図１０】光ファイバの構成例を示す平面図である。
【図１１】第３の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。
【図１２】第４の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。
【図１３】第５の実施の形態の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。
【図１４】一芯双方向光ファイバ通信を行う光通信システムの概略構成例を示す説明図である。
【図１５】従来の光送受信装置の概略構成例を示す平面図である。
【図１６】クロストークの発生原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・光送受信装置、２・・・発光素子、３・・・光ファイバ、４・・・光学プレート、４ａ・・・ファイバ密着面、４ｂ・・・ファイバ密着対面、５・・・受光素子、６・・・レンズ、７・・・ビームスプリッタ、８・・・コネクタ、８ａ・・・スリーブ、９・・・プラグ、９ａ・・・フェルール
【図１】
2005010309.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005010309.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005010309.tif 000009
【図８】
2005010309.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005010309.tif 000012
【図１１】
2005010309.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005010309.tif 000017
【図１６】
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