(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の光ファイバと、上記光ファイバの両端にそれぞれ設けられた第１および第２モジュールとを備え、上記第１および第２モジュールが上記光ファイバを介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な光通信システムの製造方法において、
上記第２モジュールからの出射光に関する上記第１モジュールと上記光ファイバの上記第１モジュール側端面とにおける反射率である遠端反射率をＦＲ＿、
上記第１モジュールの上記光ファイバへの結合光出力をＳ１＿、
上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最大値をＳｍａｘ、
上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最小値をＰＴｍｉｎ、
上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最大値をＰＴｍａｘ、
上記第２モジュールから、上記光ファイバへの結合光出力が上記Ｓｍａｘとなる出射光が出射されたときに、上記光ファイバの上記第２モジュール側端面および上記第２モジュール内で発生する上記出射光の迷光成分が上記第２モジュールで受光される光量の上記Ｓｍａｘに対する割合をＮＲ、
上記光ファイバからの出射光の上記第２モジュールへの最小受信効率をＲｍｉｎ、
上記第２モジュールで受信した光信号を電気信号に変換するためのアンプにおけるノイズの光量換算値をＮａｍｐ、
上記アンプにより変換された電気信号に求められるアイ開口率をＩＯ、
上記第２モジュールにおいて上記第２モジュールからの出射光による上記第２モジュールへの反射戻り光がないと仮定した場合に、上記光通信システムにおいてビットエラーレートが許容される上限値となるときに上記第２モジュールで受信する光信号の光量の上記Ｎａｍｐに対する比率をＸ、
としたときに、
上記光ファイバからの出射光の上記第１モジュールへの受信効率に基づいて上記光ファイバに対する上記第１モジュールの配置を決定し、その配置における上記ＦＲ＿の値に応じて、
【数１】
0004112260.tif 000019
を満たすように上記Ｓ１＿を設定することを特徴とする光通信システムの製造方法。
【請求項２】
１本の光ファイバと、上記光ファイバの両端にそれぞれ設けられた第１および第２モジュールとを備え、上記第１および第２モジュールが上記光ファイバを介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な光通信システムの製造方法において、
上記第２モジュールからの出射光に関する上記第１モジュールと上記光ファイバの上記第１モジュール側端面とにおける反射率である遠端反射率をＦＲ＿、
上記第１モジュールに採用し得る同一種類のモジュールの群における各モジュールの上記光ファイバへの結合光出力のバラツキの最小値をＳ１ｍｉｎ＿、
上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最大値をＳｍａｘ、
上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最小値をＰＴｍｉｎ、
上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最大値をＰＴｍａｘ、
上記第２モジュールから、上記光ファイバへの結合光出力が上記Ｓｍａｘとなる出射光が出射されたときに、上記光ファイバの上記第２モジュール側端面および上記第２モジュール内で発生する上記出射光の迷光成分が上記第２モジュールで受光される光量の上記Ｓｍａｘに対する割合をＮＲ、
上記光ファイバからの出射光の上記第２モジュールへの最小受信効率をＲｍｉｎ、
上記第２モジュールで受信した光信号を電気信号に変換するためのアンプにおけるノイズの光量換算値をＮａｍｐ、
上記アンプにより変換された電気信号に求められるアイ開口率をＩＯ、
上記第２モジュールにおいて上記第２モジュールからの出射光による上記第２モジュールへの反射戻り光がないと仮定した場合に、上記光通信システムにおいてビットエラーレートが許容される上限値となるときに上記第２モジュールで受信する光信号の光量の上記Ｎａｍｐに対する比率をＸ、
としたときに、
上記光ファイバからの出射光の上記第１モジュールへの受信効率に基づいて上記光ファイバに対する上記第１モジュールの配置を決定し、その配置における上記ＦＲ＿の値に応じて、互いに異なる種類のモジュールからなる複数の上記群の中から、
【数２】
0004112260.tif 000020
を満たす群を選択し、選択した群に含まれるモジュールを上記第１モジュールとして用いることを特徴とする光通信システムの製造方法。
【請求項３】
１本の光ファイバと、上記光ファイバの両端にそれぞれ設けられた第１および第２モジュールとを備え、上記第１および第２モジュールが上記光ファイバを介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な光通信システムの製造方法において、
上記第２モジュールからの出射光に関する上記第１モジュールと上記光ファイバの上記第１モジュール側端面とにおける反射率である遠端反射率をＦＲ＿、
上記第１モジュールからの出射光に関する上記光ファイバでの透過効率をＰＴ１＿、
上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最小値をＳｍｉｎ、
上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最大値をＳｍａｘ、
上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最大値をＰＴｍａｘ、
上記第２モジュールから、上記光ファイバへの結合光出力が上記Ｓｍａｘとなる出射光が出射されたときに、上記光ファイバの上記第２モジュール側端面および上記第２モジュール内で発生する上記出射光の迷光成分が上記第２モジュールで受光される光量の上記Ｓｍａｘに対する割合をＮＲ、
上記光ファイバからの出射光の上記第２モジュールへの最小受信効率をＲｍｉｎ、
上記第２モジュールで受信した光信号を電気信号に変換するためのアンプにおけるノイズの光量換算値をＮａｍｐ、
上記アンプにより変換された電気信号に求められるアイ開口率をＩＯ、
上記第２モジュールにおいて上記第２モジュールからの出射光による上記第２モジュールへの反射戻り光がないと仮定した場合に、上記光通信システムにおいてビットエラーレートが許容される上限値となるときに上記第２モジュールで受信する光信号の光量の上記Ｎａｍｐに対する比率をＸ、
としたときに、
上記光ファイバからの出射光の上記第１モジュールへの受信効率に基づいて上記光ファイバに対する上記第１モジュールの配置を決定し、その配置における上記ＦＲ＿の値に応じて、
【数３】
0004112260.tif 000021
を満たすように上記ＰＴ１＿を設定することを特徴とする光通信システムの製造方法。
【請求項４】
１本の光ファイバと、上記光ファイバの両端にそれぞれ設けられた第１および第２モジュールとを備え、上記第１および第２モジュールが上記光ファイバを介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な光通信システムの製造方法において、
上記第２モジュールからの出射光に関する上記第１モジュールと上記光ファイバの上記第１モジュール側端面とにおける反射率である遠端反射率をＦＲ＿、
上記第１モジュールに採用し得る同一種類のモジュールの群における各モジュールからの出射光に関する上記光ファイバでの透過効率のバラツキの最小値をＰＴ１ｍｉｎ＿、
上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最小値をＳｍｉｎ、
上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最大値をＳｍａｘ、
上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最大値をＰＴｍａｘ、
上記第２モジュールから、上記光ファイバへの結合光出力が上記Ｓｍａｘとなる出射光が出射されたときに、上記光ファイバの上記第２モジュール側端面および上記第２モジュール内で発生する上記出射光の迷光成分が上記第２モジュールで受光される光量の上記Ｓｍａｘに対する割合をＮＲ、
上記光ファイバからの出射光の上記第２モジュールへの最小受信効率をＲｍｉｎ、
上記第２モジュールで受信した光信号を電気信号に変換するためのアンプにおけるノイズの光量換算値をＮａｍｐ、
上記アンプにより変換された電気信号に求められるアイ開口率をＩＯ、
上記第２モジュールにおいて上記第２モジュールからの出射光による上記第２モジュールへの反射戻り光がないと仮定した場合に、上記光通信システムにおいてビットエラーレートが許容される上限値となるときに上記第２モジュールで受信する光信号の光量の上記Ｎａｍｐに対する比率をＸ、
としたときに、
上記光ファイバからの出射光の上記第１モジュールへの受信効率に基づいて上記光ファイバに対する上記第１モジュールの配置を決定し、その配置における上記ＦＲ＿の値に応じて、互いに異なる種類のモジュールからなる複数の上記群の中から、
【数４】
0004112260.tif 000022
を満たす群を選択し、選択した群に含まれるモジュールを上記第１モジュールとして用いることを特徴とする光通信システムの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の光通信システムの製造方法において、
上記光ファイバがプラスチック光ファイバであることを特徴とする光通信システムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１本の光ファイバと、この光ファイバの両端にそれぞれ設けられたモジュールを備え、各モジュールが光ファイバを介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な光通信システムの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一芯全二重双方向通信の家庭内での応用が提案されている。
図１０は、家庭における一芯全二重双方向通信の応用例を示す概念図である。この応用例では、ＴＶ、ＰＣ等の電化製品が一芯全二重双方向通信可能な光ファイバ１０を利用して互いに接続されており、これにより家庭内マルチメディアネットワークが構築されている。また、家庭内マルチメディアネットワークは、ゲートウェイ等を介して外部のネットワークと接続されている。
【０００３】
２０００年度にはデジタル放送が開始され、さらにあと数年するとＦＴＴＨ（ファイバツーザホーム）が一般家庭へ接続されることがごく普通になる。ＦＴＴＨに対応するためには、上記家庭内の光ファイバに最大１００Ｍｂｐｓの伝送容量が要求される。また、デジタル放送に対応するためにも、ほぼ同程度の容量が要求される。さらに、ネットワーク型ゲーム機やデジタル動画編集機等による通信も上記家庭内の光ファイバを介して行われるようになる。
【０００４】
このように、高画質の動画伝送を中心とした通信を実現するために、家庭内の通信には数１００Ｍｂｐｓの伝送容量を有し、誤りの少ない高品質の伝送方式が要求される。
【０００５】
このような伝送方式の１つとしてＩＥＥＥ１３９４による家庭内ネットワークが注目されてきている。ＩＥＥＥ１３９４は、長距離伝送および非常に低い誤り率（ＢＥＲ（ビット誤り率、ビットエラーレート）で１０-12未満）をサポートしており、家庭内マルチメディアネットワークにとって非常に優れた方式であると考えられている。長距離伝送の媒体としては、マルチモードの石英ファイバとＰＯＦ（Plastic Optical Fiber）が考えられているが、中でもＰＯＦは口径が大きい故に接続が容易で使いやすい特徴を備えている。
【０００６】
ところで、一芯全二重双方向通信の実現のために、それに用いられる各部材の様々な構造が提案されている。例えば、特開平１１−２３７５３５号公報（文献１）には、光送受信を行う場合の光クロストークの発生を防ぐことができる光送受信装置の構造が開示されている。
【０００７】
図１１は、上記公報に開示されている光送受信装置１００の概略構成を示す斜視図である。この光送受信装置１００は、第１信号光（レーザ光）ｓ１を出射するレーザ発光源１０１と、光ファイバ１１１の端面１１１ａから出射する第２信号光ｓ２の出射方向とは異なる方向から第１信号光ｓ１を光ファイバ１１１の端面１１１ａに対して入射させる光学装置１０２と、光ファイバ１１１の端面１１１ａから出射する第２信号光ｓ２を受光するフォトダイオード１０３とを有している。そして、この光送受信装置１００では、第１信号光ｓ１を光ファイバ１１１の端面１１１ａに入射させた際に第１信号光ｓ１が光ファイバ１１１の端面１１１ａで反射することで生じる反射光ｓ３が到達する領域外に、フォトダイオード１０３を配置する構造を採用し、これによって近端反射光雑音による光クロストークの防止を図っている。
【０００８】
また、ＩＥＥＥ１３９４のサポートする長距離伝送および低誤り率を実現するための、受信光と光クロストークとの比（光クロストーク比）に関する条件の検証もなされている。例えば、日経エレクトロニクス２０００．１２．４（ｎｏ．７８４）号の１６７頁〜１７６頁「１０ｍをＩＥＥＥ１３９４でつなぐ光伝送技術『ＯＰ ｉ．ＬＩＮＫ』」（文献２）には、一芯のＰＯＦによる全二重通信を行う場合の光クロストークの規定がモデル化されている。
【０００９】
これによると、上記ＢＥＲ＜１０-12を満足するためには、受信光の振幅がガウシアン雑音の分散に対して１９倍以上であることが必要であり、この関係をもとにシミュレーションや実験のデータ解析を行った結果、光クロストークの振幅が受信光の振幅に対して１／４以下、すなわち、光クロストーク比が６．０ｄＢ以上となることが必要であるとされている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一芯全二重双方向通信方式では、上記文献１にて考慮されている近端反射による光クロストークだけではなく、遠端反射による光クロストークもノイズ（光クロストークノイズ）となって現れる。したがって、遠端反射による光クロストークノイズをも抑える必要がある。これは、一芯全二重双方向通信方式に特有の課題であり、二芯ファイバを用いて全二重双方向通信を行った場合には考慮しなくてもよい課題である。
【００１１】
しかし、上記文献１では、光ファイバ１１１の端面１１１ａにおいて発生する第１信号光ｓ１の光クロストークに関しては記載されているが、光ファイバ１１１の出射端や相手モジュールで発生する反射戻り光による光クロストークに関しては考慮されていない。
【００１２】
したがって、上記文献１に開示された技術に基づいたとしても、必ずしも所望とする範囲までビット誤り率を低減することはできない。
【００１３】
また、上記文献２では、光ファイバの出射端や相手モジュールで発生する反射戻り光による光クロストークに関しても記載されているが、各種パラメータに対する許容光クロストーク量が一律に規定されているのみである。
【００１４】
したがって、上記文献２に開示された条件に基づいて光通信システムを構成しようとした場合、各部材の光学系等の設計に要求される条件が厳しくなり、その結果、光通信システムのコストアップを招来することになる。
【００１５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造上の自由度を上げて低コストの光通信システムを製造することができる、光通信システムの製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光通信システムの製造方法は、１本の光ファイバと、上記光ファイバの両端にそれぞれ設けられた第１および第２モジュールとを備え、上記第１および第２モジュールが上記光ファイバを介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な光通信システムの製造方法であって、上記第２モジュールからの出射光に関する上記第１モジュールと上記光ファイバの上記第１モジュール側端面とにおける反射率である遠端反射率をＦＲ＿、上記第１モジュールの上記光ファイバへの結合光出力をＳ１＿、上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最大値をＳｍａｘ、上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最小値をＰＴｍｉｎ、上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最大値をＰＴｍａｘ、上記第２モジュールから、上記光ファイバへの結合光出力が上記Ｓｍａｘとなる出射光が出射されたときに、上記光ファイバの上記第２モジュール側端面および上記第２モジュール内で発生する上記出射光の迷光成分が上記第２モジュールで受光される光量の上記Ｓｍａｘに対する割合をＮＲ、上記光ファイバからの出射光の上記第２モジュールへの最小受信効率をＲｍｉｎ、上記第２モジュールで受信した光信号を電気信号に変換するためのアンプにおけるノイズの光量換算値をＮａｍｐ、上記アンプにより変換された電気信号に求められるアイ開口率をＩＯ、上記第２モジュールにおいて上記第２モジュールからの出射光による上記第２モジュールへの反射戻り光がないと仮定した場合に、上記光通信システムにおいてビットエラーレートが許容される上限値となるときに上記第２モジュールで受信する光信号の光量の上記Ｎａｍｐに対する比率をＸとしたときに、上記光ファイバからの出射光の上記第１モジュールへの受信効率に基づいて上記光ファイバに対する上記第１モジュールの配置を決定し、その配置における上記ＦＲ＿の値に応じて、数式５を満たすように上記Ｓ１＿を設定することを特徴としている。
【００１７】
【数５】
0004112260.tif 000002
【００１８】
上記の方法では、光ファイバからの出射光の第１モジュールへの受信効率を優先的に考えて光ファイバに対する第１モジュールの配置を決定することができる。したがって、第１モジュールでの受信効率が悪化することを避けることができる。ここで、第１モジュール側における受信効率と遠端反射率ＦＲ＿とはトレードオフの関係にあり、受信効率を向上させると遠端反射率ＦＲ＿が高くなる傾向にある。そして、第１モジュール側における遠端反射率ＦＲ＿が高くなると、第２モジュールでのアイ開口率に悪影響を与えることになる。
【００１９】
そこで、上記の方法では、遠端反射率ＦＲ＿に応じて数式５を満たすように第１モジュールの光ファイバへの結合光出力Ｓ１＿を設定する。これにより、第２モジュールのアンプにより変換された電気信号に求められるアイ開口率を満たすようにできる。
【００２０】
ここで、第１モジュール側における受信効率を優先的に考えたのは次の理由による。すなわち、本願出願人は、受信側のアイ開口率を向上するためには、受信側の受信効率の方が送信側の遠端反射率より大きく影響することを見出した。したがって、第１モジュール側における受信効率を優先的に考えてこれを高くするように第１モジュールを配置しておくと、第１モジュール側のアイ開口率の向上を図る際の条件がより緩やかになる。このことから、送信側（ここでは第１モジュール側）における受信効率を優先的に考えて送信側の配置を決定する方が全体としてより緩やかな条件で光通信システムを製造することができるようになる。
【００２１】
このように、アイ開口率の向上に大きく影響する条件を優先的に決定していくことで、製造上の自由度を上げて低コストの光通信システムを製造することができるようになる。
【００２２】
本発明に係る光通信システムの製造方法は、１本の光ファイバと、上記光ファイバの両端にそれぞれ設けられた第１および第２モジュールとを備え、上記第１および第２モジュールが上記光ファイバを介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な光通信システムの製造方法であって、上記第２モジュールからの出射光に関する上記第１モジュールと上記光ファイバの上記第１モジュール側端面とにおける反射率である遠端反射率をＦＲ＿、上記第１モジュールに採用し得る同一種類のモジュールの群における各モジュールの上記光ファイバへの結合光出力のバラツキの最小値をＳ１ｍｉｎ＿、上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最大値をＳｍａｘ、上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最小値をＰＴｍｉｎ、上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最大値をＰＴｍａｘ、上記第２モジュールから、上記光ファイバへの結合光出力が上記Ｓｍａｘとなる出射光が出射されたときに、上記光ファイバの上記第２モジュール側端面および上記第２モジュール内で発生する上記出射光の迷光成分が上記第２モジュールで受光される光量の上記Ｓｍａｘに対する割合をＮＲ、上記光ファイバからの出射光の上記第２モジュールへの最小受信効率をＲｍｉｎ、上記第２モジュールで受信した光信号を電気信号に変換するためのアンプにおけるノイズの光量換算値をＮａｍｐ、上記アンプにより変換された電気信号に求められるアイ開口率をＩＯ、上記第２モジュールにおいて上記第２モジュールからの出射光による上記第２モジュールへの反射戻り光がないと仮定した場合に、上記光通信システムにおいてビットエラーレートが許容される上限値となるときに上記第２モジュールで受信する光信号の光量の上記Ｎａｍｐに対する比率をＸとしたときに、上記光ファイバからの出射光の上記第１モジュールへの受信効率に基づいて上記光ファイバに対する上記第１モジュールの配置を決定し、その配置における上記ＦＲ＿の値に応じて、互いに異なる種類のモジュールからなる複数の上記群の中から、数式６を満たす群を選択し、選択した群に含まれるモジュールを上記第１モジュールとして用いることを特徴としている。
【００２３】
【数６】
0004112260.tif 000003
【００２４】
上記の方法では、第１モジュールとして用いるモジュールの特性を個別に設定するのではなく、同一種類のモジュールでの特性のバラツキを考慮して、何れの種類のモジュールを第１モジュールとして採用するかを決定することができる。これにより、モジュールの特性を個別に設定する手間を省くことができる。
【００２５】
本発明に係る光通信システムの製造方法は、１本の光ファイバと、上記光ファイバの両端にそれぞれ設けられた第１および第２モジュールとを備え、上記第１および第２モジュールが上記光ファイバを介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な光通信システムの製造方法であって、上記第２モジュールからの出射光に関する上記第１モジュールと上記光ファイバの上記第１モジュール側端面とにおける反射率である遠端反射率をＦＲ＿、上記第１モジュールからの出射光に関する上記光ファイバでの透過効率をＰＴ１＿、上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最小値をＳｍｉｎ、上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最大値をＳｍａｘ、上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最大値をＰＴｍａｘ、上記第２モジュールから、上記光ファイバへの結合光出力が上記Ｓｍａｘとなる出射光が出射されたときに、上記光ファイバの上記第２モジュール側端面および上記第２モジュール内で発生する上記出射光の迷光成分が上記第２モジュールで受光される光量の上記Ｓｍａｘに対する割合をＮＲ、上記光ファイバからの出射光の上記第２モジュールへの最小受信効率をＲｍｉｎ、上記第２モジュールで受信した光信号を電気信号に変換するためのアンプにおけるノイズの光量換算値をＮａｍｐ、上記アンプにより変換された電気信号に求められるアイ開口率をＩＯ、上記第２モジュールにおいて上記第２モジュールからの出射光による上記第２モジュールへの反射戻り光がないと仮定した場合に、上記光通信システムにおいてビットエラーレートが許容される上限値となるときに上記第２モジュールで受信する光信号の光量の上記Ｎａｍｐに対する比率をＸとしたときに、上記光ファイバからの出射光の上記第１モジュールへの受信効率に基づいて上記光ファイバに対する上記第１モジュールの配置を決定し、その配置における上記ＦＲ＿の値に応じて、数式７を満たすように上記ＰＴ１＿を設定することを特徴としている。
【００２６】
【数７】
0004112260.tif 000004
【００２７】
上記の方法では、第１モジュールの光ファイバへの結合光出力Ｓ１＿の代わりに、第１モジュールからの出射光に関する光ファイバでの透過効率ＰＴ１＿によって、第２モジュールのアンプにより変換された電気信号に求められるアイ開口率を満たすようにできる。
【００２８】
本発明に係る光通信システムの製造方法は、１本の光ファイバと、上記光ファイバの両端にそれぞれ設けられた第１および第２モジュールとを備え、上記第１および第２モジュールが上記光ファイバを介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な光通信システムの製造方法であって、上記第２モジュールからの出射光に関する上記第１モジュールと上記光ファイバの上記第１モジュール側端面とにおける反射率である遠端反射率をＦＲ＿、上記第１モジュールに採用し得る同一種類のモジュールの群における各モジュールからの出射光に関する上記光ファイバでの透過効率のバラツキの最小値をＰＴ１ｍｉｎ＿、上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最小値をＳｍｉｎ、上記光通信システムにおいて上記光ファイバへの結合光出力として許容されている値の最大値をＳｍａｘ、上記光通信システムにおいて上記光信号の上記光ファイバでの透過効率として許容されている値の最大値をＰＴｍａｘ、上記第２モジュールから、上記光ファイバへの結合光出力が上記Ｓｍａｘとなる出射光が出射されたときに、上記光ファイバの上記第２モジュール側端面および上記第２モジュール内で発生する上記出射光の迷光成分が上記第２モジュールで受光される光量の上記Ｓｍａｘに対する割合をＮＲ、上記光ファイバからの出射光の上記第２モジュールへの最小受信効率をＲｍｉｎ、上記第２モジュールで受信した光信号を電気信号に変換するためのアンプにおけるノイズの光量換算値をＮａｍｐ、上記アンプにより変換された電気信号に求められるアイ開口率をＩＯ、上記第２モジュールにおいて上記第２モジュールからの出射光による上記第２モジュールへの反射戻り光がないと仮定した場合に、上記光通信システムにおいてビットエラーレートが許容される上限値となるときに上記第２モジュールで受信する光信号の光量の上記Ｎａｍｐに対する比率をＸとしたときに、上記光ファイバからの出射光の上記第１モジュールへの受信効率に基づいて上記光ファイバに対する上記第１モジュールの配置を決定し、その配置における上記ＦＲ＿の値に応じて、互いに異なる種類のモジュールからなる複数の上記群の中から、数式８を満たす群を選択し、選択した群に含まれるモジュールを上記第１モジュールとして用いることを特徴としている。
【００２９】
【数８】
0004112260.tif 000005
【００３０】
上記の方法では、第１モジュールとして用いるモジュールの特性を個別に設定するのではなく、同一種類のモジュールでの特性のバラツキを考慮して、何れの種類のモジュールを第１モジュールとして採用するかを決定することができる。これにより、モジュールの特性を個別に設定する手間を省くことができる。
【００３１】
なお、上記の光通信システムの製造方法において、上記光ファイバとして一般に口径の大きいプラスチック光ファイバを用いる場合により適している。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１から図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３３】
図１は、一芯全二重双方向通信における信号光と反射戻り光（雑音光）との関係を示す概念図である。
【００３４】
本実施形態における一芯全二重双方向光通信システム１０（光通信システム）は、ＰＯＦ等のマルチモード光ファイバを伝送媒体として、家庭内通信や電子機器間通信、ＬＡＮ（Local Area Network）等に使用することのできるものである。
【００３５】
図１に基づいて、光ファイバの端面や相手モジュールで発生する反射戻り光による光クロストークについて具体的に説明する。
【００３６】
一芯全二重双方向通信には、光ファイバ１１（例えばＰＯＦ）と、光ファイバ１１の両端面１１ａ・１１ｂにそれぞれ設けられた第１および第２モジュール１２ａ・１２ｂ（光通信モジュール）とが備えられ、第１および第２モジュール１２ａ・１２ｂが光ファイバ１１を介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な一芯全二重双方向光通信システム１０が用いられる。第１モジュール１２ａは、送信部１３ａおよび受信部１４ａを備えており、送信部１３ａにより第２モジュール１２ｂに対して信号光ｓ１を送信（出射）するとともに、受信部１４ａにより第２モジュール１２ｂからの信号光ｓ２を受信（受光）する。同様に、第２モジュール１２ｂは、送信部１３ｂおよび受信部１４ｂを備えており、送信部１３ｂにより第１モジュール１２ａに対して信号光ｓ２を送信するとともに、受信部１４ｂにより第１モジュール１２ａからの信号光ｓ１を受信する。
【００３７】
このように、一芯全二重双方向光通信システム１０では、第１モジュール１２ａでも第２モジュール１２ｂでも信号光の送受信が可能であるが、ここでは説明の便宜上、第１モジュール１２ａから送信された信号光ｓ１の、第２モジュール１２ｂによる受信における光クロストークの影響に注目することにする。
【００３８】
信号光ｓ１は第１モジュール１２ａの送信部１３ａより発せられ、光ファイバ１１を透過した後、第２モジュール１２ｂの受信部１４ｂに到達する。このとき、全二重通信を行うには第２モジュール１２ｂでも、信号光ｓ１を受信しつつ第１モジュール１２ａへ信号光ｓ２を発している。この信号光ｓ２は、第２モジュール１２ｂにて受信すべき信号光ｓ１に対する雑音である光クロストークを生じさせることになる。この光クロストークは、第１モジュール１２ａと第２モジュール１２ｂとの間の各界面での反射戻り光として発生する。
【００３９】
具体的には、第２モジュール１２ｂの受信部１４ｂでの光クロストークとして、信号光ｓ２の光ファイバ１１入射側の端面１１ｂにおける反射戻り光ｎ１、信号光ｓ２の光ファイバ１１出射側の端面１１ａからの反射戻り光ｎ２、および信号光ｓ２の第１モジュール１２ａでの反射戻り光ｎ３の３種類の反射戻り光が存在することになる。ここで、反射戻り光ｎ１が近端反射、反射戻り光ｎ２・ｎ３が遠端反射と呼ばれ、反射戻り光ｎ１〜ｎ３の合計が信号光ｓ１に対する光クロストークとなる。
【００４０】
一芯全二重双方向通信において、上述したＢＥＲ＜１０-12を満足するためには、信号光ｓ１による信号成分に対し、相手側の信号光ｓ２による反射戻り光ｎ１〜ｎ３の合計を所定の値未満に抑える必要がある。
【００４１】
従来の技術の項で説明した文献２では、遠端反射による光クロストークの最大値を一律に規定して考えている。しかし、遠端反射として一律に規定した値を実現するように一芯全二重双方向光通信システム１０を構成しようとすると、第１および第２モジュール１２ａ・１２ｂの設計マージンが小さくなり、光学設計の自由度が小さくなってしまう。このように光学設計の自由度が小さくなると、量産設計時に制約が多くなり、その結果として一芯全二重双方向光通信システム１０のコストの増大を招来する。また、遠端反射による光クロストークの最大値を一律に規定した規格を定めると、上記のような問題が当該規格への他企業の参入への障害となり、普及を促進することが難しくなってしまう。
【００４２】
そこで、光学設計の自由度を確保しつつ一芯全二重双方向光通信システム１０においてＢＥＲ＜１０-12を実現するための条件について以下に説明する。
【００４３】
まず、反射戻り光ｎ１〜ｎ３がない場合を考える。反射戻り光ｎ１〜ｎ３による光クロストークがない場合、ＢＥＲ＜１０-12を満足するためには、第２モジュール１２ｂの受信部１４ｂに備えられたフォトダイオード（ＰＤ）に結合する信号光の光量である信号光量Ｓと、初段のプリアンプによる雑音電流のｒｍｓ値を光量に換算した値であるアンプ雑音Ｎａｍｐとが数式９を満たす必要がある。
【００４４】
【数９】
0004112260.tif 000006
【００４５】
数式９では、一芯全二重双方向光通信システム１０がＢＥＲ＜１０-12を満足する場合を想定している。ここで、光信号と電気信号とを等価的に考え（つまり、受光した光の振幅と、受光した光をフォトダイオードで電気信号に変換したときの電気信号の振幅とを等価的に考え）、光信号が２値信号の「０」を意味しているのか「１」を意味しているのかを、光信号に対応する電気信号の振幅の１／２のレベルを基準に判定するものとすると、光信号のＢＥＲは一般的に数式１０のように表すことができる。なお、本明細書において「＊」は乗算を意味する。
【００４６】
【数１０】
0004112260.tif 000007
【００４７】
ここで信号雑音比ＳＮは、上記信号光量Ｓと、上記アンプ雑音Ｎａｍｐとの比率Ｓ／Ｎａｍｐである。数式１０よりＢＥＲ＜１０-12を満足するのは信号雑音比ＳＮが１４．１倍(１１．５ｄＢ)のときとなる。ちなみに信号雑音比ＳＮが１４．１倍であることを電気パワー比で表すと、１４．１2＝約２００倍、すなわち約２３ｄＢとなる。
【００４８】
本発明はＢＥＲ＜１０-12以外の場合にも適用することができる。ＢＥＲの値を一般化して表すと数式１１で表され、ＢＥＲが１０-8，１０-10，１０-11，１０-12，１０-13の場合に関して、Ｘはそれぞれ１１．１，１２．０，１２．８，１３．５，１４．１，１４．７となる。
【００４９】
【数１１】
0004112260.tif 000008
【００５０】
実際には、信号光量Ｓが全ユニットインターバル（ＵＩ）の間一定の値をとれるわけではない。現在、光ファイバ通信用の符号化方式としてよく使用されるＮＲＺ符号化方式を使用した場合、最低でもビットレートの倍の−３ｄＢ帯域幅を持つシステムが必要とされる。例えば、２５０Ｍｂｐｓの伝送レートのシステムでは１２５ＭＨｚの帯域幅が必要とされる。１２５ＭＨｚのシステムのアイパターンをみるとその立上り立下り速度は０．３５／１２５ＭＨｚで２．８ｎｓｅｃとなる。また、光トランシーバから後段の物理層ＬＳＩに伝える位相余裕としては、０．４ＵＩ程度は最低必要とされる。上記２５０ＭｂｐｓのＵＩは４ｎｓｅｃであるので、０．４ＵＩの部分すべてにおいて最大の信号振幅を確保できるわけでなく、図２に示すように一般的に位相余裕すなわちアイ開口の最も厳しいエッジ部分は立上り立下りのテーパーの影響を受ける部分となる。基本的にはアイ開口エッジ部で実質的な振幅Ａは必要アイ開口率ＩＯを用いて（１−ＩＯ）／２／０．３５＊Ｓと表され、上記例のように必要アイ開口率ＩＯが０．４ＵＩの場合におけるアイ開口エッジ部の振幅Ａは信号光量Ｓの６／７の値となる。
【００５１】
よって必要アイ開口率ＩＯが０．３以上の場合に関して数式１１は数式１２のように表される。
【００５２】
【数１２】
0004112260.tif 000009
【００５３】
次に、反射戻り光ｎ１〜ｎ３がある場合を考える。反射戻り光ｎ１〜ｎ３による光クロストークがある場合、反射戻り光による雑音は光信号の光量が反射戻り光量の分だけ低減すると考えることができる。そこで、反射戻り光ｎ１〜ｎ３の光量をそれぞれＮ１，Ｎ２，Ｎ３とすると、最終的に数式１３を満足する必要がある。
【００５４】
【数１３】
0004112260.tif 000010
【００５５】
信号雑音比ＳＮが最悪の状態は、通常、信号光量Ｓが最も小さいときに発生し、電気的な雑音の中では上記プリアンプによるアンプ雑音Ｎａｍｐが支配的となる。この雑音電流に対し、上述のようにシステムの立上り立下り時間を考慮した上で、信号光量Ｓから反射戻り光ｎ１〜ｎ３に対応する光量Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を差し引いた値をある一定値以上に維持する必要があることになる。
【００５６】
なお、本明細書で用いる記号の意味をまとめると次のようになる。
アンプ雑音Ｎａｍｐは、第２モジュール１２ｂの受信部１４ｂにおける初段のプリアンプによる雑音電流のｒｍｓ値を光量に換算した値を意味する。
信号雑音比限界値Ｘは、反射戻り光がない場合に所定のＢＥＲを実現する信号雑音比ＳＮの限界値を意味する。
信号光量Ｓは、光ファイバ１１から出射され、第２モジュール１２ｂにおける受信部１４ｂのフォトダイオードに結合する信号光の光量を意味する。信号光量Ｓは、出射される放射光の全光束を光パワーメータ等で受光して測定することができる。
許容最小ファイバ結合光出力Ｓｍｉｎは、一芯全二重双方向光通信システム１０において光ファイバ１１への結合光出力として許容される値の最小値を意味する。
許容最大ファイバ結合光出力Ｓｍａｘは、一芯全二重双方向光通信システム１０において光ファイバ１１への結合光出力として許容される値の最大値を意味する。
送信側ファイバ結合光出力Ｓ１は、第１モジュール１２ａ（送信側）の送信部１３ａから送信される信号光ｓ１のうち光ファイバ１１へ結合する光量を意味する。送信側ファイバ結合光出力Ｓ１は、減衰の無視できる短い（例えば１ｍ）光ファイバの一端へ信号光ｓ１を結合させ、他端から出射される光の光量を測定することにより測定することができる。
送信側最小ファイバ結合光出力Ｓ１ｍｉｎは、同一の光源および同一の光学系を使用した第１モジュール１２ａの群において、光源や光学系の特性のバラツキによる上記送信側ファイバ結合光出力Ｓ１のバラツキ範囲の最小値を意味する。
許容最小透過効率ＰＴｍｉｎは、一芯全二重双方向光通信システム１０で許容される光ファイバ１１の最小透過効率を意味する。
許容最大透過効率ＰＴｍａｘは、一芯全二重双方向光通信システム１０で許容される光ファイバ１１の最大透過効率を意味する。
送信光透過効率ＰＴ１は、第１モジュール１２ａ（送信側）の送信部１３ａから送信され、光ファイバ１１へ結合した光量のうちどれだけの光量が光ファイバ１１を透過するかを示す効率を意味する。送信光透過効率ＰＴ１は、長さの異なる光ファイバに対して同一のファイバ結合光出力で光を入射させ、それぞれの光ファイバからの出射光量を測定することにより算出することができる。
送信光最小透過効率ＰＴ１ｍｉｎは、同一の光源および同一の光学系を使用した第１モジュール１２ａの群からの送信光（信号光ｓ１）に関して、光源や光学系の特性のバラツキによる上記送信光透過効率ＰＴ１のバラツキ範囲の最小値を意味する。
近端反射率ＮＲは、第２モジュール１２ｂから送信された信号光ｓ２のうち、端面１１ｂおよび第２モジュール１２ｂ内での漏れ散乱等の内乱光（迷光成分）として第２モジュール１２ｂ自身の受信部１４ｂで受信される光量を表すための値であって、そのように受信される光量の上記許容最大ファイバ結合光出力Ｓｍａｘに対する割合を意味する。
遠端反射率ＦＲは、第２モジュール１２ｂから送信された信号光ｓ２のうち、第１モジュール１２ａ側の端面１１ａでの反射率ＰＦＲと、相手側モジュールである第１モジュール１２ａでの反射率ＭＦＲとを合わせた反射率を意味する。
最小受信効率Ｒｍｉｎは、光ファイバ１１から出射される光量のうち第２モジュール１２ｂにおける受信部１４ｂのフォトダイオードに結合する光量の割合の最小値を意味する。
全ユニットインターバルＵＩ（Unit Interval）は、システムの単位周期を意味する。
必要アイ開口率ＩＯは、上記全ユニットインターバルＵＩを１としたときの必要アイ開口率を意味する。
アイ開口エッジ部振幅Ａは、アイパターンの位相余裕エッジ部での信号振幅を意味する。
【００５７】
なお、「一芯全二重双方向光通信システム１０で許容される」とは、一芯全二重双方向光通信システム１０の規格等によって許容されていることを意味する。
【００５８】
〔実施形態１〕
部屋の中、または隣接する部屋にある機器間を光ファイバで結ぶ場合、１０ｍの配線長があれば十分である。ここでは、一芯全二重双方向光通信システム１０における光ファイバ１１として長さ１０ｍの三菱レイヨン製ＳＩ（ステップインデックス）型プラスチック光ファイバＭＨ４００１を使用し、伝送容量１２５Ｍｂｐｓの比較的低速の第１モジュール１２ａと、伝送容量２５０Ｍｂｐｓの比較的高速の第２モジュール１２ｂとが混在している場合を想定する。また、後段の物理層のＬＳＩが要求する位相余裕は一般的な０．４ＵＩとする。
【００５９】
主要な構成部品は次の通りである。まず、第１モジュール１２ａ（伝送容量１２５Ｍｂｐｓ側）では、受信部１４ａのフォトダイオードとしてシャープ製の受光部径φ４４０μｍ高速ＰＩＮ−ＰＤ、プリアンプとしてシャープ製ｆｃ１２５ＭＨｚ品(アンプノイズ５５ｎＡ)、送信部１３ａの送信器としてシャープ製赤色ＬＥＤ、ＬＥＤドライバとしてシャープ製ｆｃ１２５ＭＨｚのものを使用した。また、第２モジュール１２ｂ（伝送容量２５０Ｍｂｐｓ側）では、受信部１４ｂのフォトダイオードとしてシャープ製の受光部径φ３５０μｍ高速ＰＩＮ−ＰＤ、プリアンプとしてシャープ製ｆｃ２５０ＭＨｚ品(アンプノイズ９８ｎＡ)、送信部１３ｂの送信器としてシャープ製赤色ＬＤ（ＲＩＮ−１２０ｄＢ）、ＬＤドライバとしてマキシム社製Ｍａｘ３７６６を使用した。
【００６０】
また、信号雑音比ＳＮを決定する主要なパラメータの値は次の通りである。光ファイバ１１における単位長さ当たりの最小透過効率は−０．５１ｄＢ／ｍ（送信器がＬＥＤの場合）、最大透過効率は−０．１５ｄＢ／ｍ（送信器がＬＤの場合）である。この一芯全二重双方向光通信システム１０で許容される許容最大ファイバ結合光出力Ｓｍａｘは−２．７ｄＢｍ、許容最小ファイバ結合光出力Ｓｍｉｎは−１０．９ｄＢｍである。光ファイバ１１と受信部１４ａ・１４ｂのフォトダイオードとの受信結合効率の最悪値が−８ｄＢである。反射戻り光ｎ１による近端反射率ＮＲは０．１％（Ｓｍａｘ比）、反射戻り光ｎ２・ｎ３による遠端反射率ＦＲは１．４％である。また、この一芯全二重双方向光通信システム１０の最小消光比を１０とした。
【００６１】
信号雑音比ＳＮが最悪となるのは、最小透過効率が−０．５１ｄＢ／ｍとなるＬＥＤを使用した１２５Ｍｂｐｓの第１モジュール１２ａから、最大透過効率が−０．１５ｄＢ／ｍとなるＬＤを使用した２５０Ｍｂｐｓの第２モジュール１２ｂへ光信号を送信する場合である。そこで、この最悪の組み合わせにおける信号雑音比ＳＮを光ファイバ１１のファイバ長ごとに求めた結果を図３に示す。光ファイバ１１のファイバ長が１０ｍのとき信号雑音比ＳＮが最悪となるが、それでも目標である２３ｄＢ以上を満足している。
【００６２】
信号雑音比ＳＮは、ＬＤまたはＬＥＤの光出力を上げる、すなわちファイバ結合光出力を相対的に底上げすることで向上させることが可能である。しかし、一芯全二重双方向光通信システム１０を一般家庭で使用することを考えると、目への安全性や消費電力、発光素子の寿命等を考慮し、平均値表示で−２．７ｄＢｍ程度が限界となる。ちなみに、ファイバ結合光出力の最小値は、ＬＥＤの場合ＡＰＣ等がかけられないことや光ファイバへの結合バラツキを考慮すると−１０．９ｄＢｍ程度となる。
【００６３】
また、光ファイバ１１の口径が１ｍｍとフォトダイオードの受光部径に対して大きいこと、送信光にＬＥＤ光を使用した場合には光ファイバ１１からの出射ＮＡが大きいこと等を考慮し、さらに送受信を波面分割若しくは偏光分割する際のロス等を考慮すると受信結合効率の最悪値は−８ｄＢ程度になる。
【００６４】
遠端反射率ＦＲは、例えば、光ファイバ１１がＳＩ型プラスチック光ファイバの場合、端面斜め加工や球加工によりある程度減らすことが可能であり、光ファイバ１１自体の遠端反射率ＰＦＲを０．７％程度に抑えることができる。また、相手モジュールによる遠端反射率に関しても、素子の傾斜等の対策を施すことにより実験上０．７％程度に抑えることができることを確認した。そこで、反射戻り光ｎ２・ｎ３による遠端反射率ＦＲは１．４％とした。
【００６５】
近端反射率ＮＲは、光ファイバ１１の入射端での散乱等を考慮すると許容最大ファイバ結合光出力Ｓｍａｘの１／１０００が妥当な値となる。
【００６６】
この場合、図３に示すように１０ｍ伝送した後も電気パワー換算した信号雑音比ＳＮは２３ｄＢ以上得られ、ＢＥＲ＜１０-12の非常に優れた伝送品質を得ることができる。
【００６７】
一方、遠端反射率ＦＲが仮に２．４％になってしまうと、信号雑音比ＳＮは図４に示すように１０ｍ伝送すると２０．５ｄＢとなり、目標となる２３ｄＢを満足することができなくなる。
【００６８】
ここで、一芯全二重双方向光通信システム１０において、第１モジュール１２ａから第２モジュール１２ｂへ信号を伝送する場合を考える。
【００６９】
上記数式１３（ａ）は数式１４に変形することができる。ここで、第２モジュール１２ｂの受信部１４ｂに備えられたフォトダイオードに結合する信号光の光量である信号光量Ｓとしては、信号雑音比ＳＮが最悪となる条件を想定する必要があり、このとき信号光量Ｓは数式１５のように表すことができる。
【００７０】
【数１４】
0004112260.tif 000011
【００７１】
【数１５】
0004112260.tif 000012
【００７２】
ここで、許容最小透過効率ＰＴｍｉｎは一芯全二重双方向光通信システム１０で許容される光ファイバ１１の最小透過効率であり、上記単位長さ当たりの最小透過効率に光ファイバ１１の長さを乗じたものである。また、最小受信効率Ｒｍｉｎは光ファイバ１１から出射される光量のうちフォトダイオードに結合する光量の割合であり、（フォトダイオードに結合する光量）／（光ファイバから出射される光量）の値で表される。
【００７３】
また、光クロストークとなる反射戻り光ｎ１〜ｎ３の光量の合計Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３は、図１より光クロストークとなる自分自身の信号光量が最も強いときを想定して数式１６のように表すことができる。
【００７４】
【数１６】
0004112260.tif 000013
【００７５】
ここで、許容最大透過効率ＰＴｍａｘは一芯全二重双方向光通信システム１０で許容される光ファイバ１１の最大透過効率であり、上記単位長さ当たりの最大透過効率に光ファイバ１１の長さを乗じたものである。
【００７６】
これらを数式１４に代入して整理すると数式１７（ａ）が得られる。同様に、数式１３（ｂ）を変形することにより数式１７（ｂ）が得られる。ＢＥＲを所定値未満とするためには数式１７を満足する必要がある。
【００７７】
【数１７】
0004112260.tif 000014
【００７８】
なお、数式１７（ａ）（ｂ）の各右辺における分母と遠端反射率ＦＲとが主に第１モジュール１２ａによって決定され、遠端反射率ＦＲ以外の分子が主に第２モジュール１２ｂによって決定されることになる。
【００７９】
ここで、一般に、許容最大ファイバ結合光出力Ｓｍａｘや許容最小ファイバ結合光出力Ｓｍｉｎは、一芯全二重双方向光通信システム１０の規格により定められる。また、許容最大透過効率ＰＴｍａｘおよび許容最小透過効率ＰＴｍｉｎは、使用する光源の波長と励振ＮＡに依存し、通常はこの波長および励振ＮＡも規格で定められる。したがって、規格を満たす一芯全二重双方向光通信システム１０は、ファイバ結合光出力が許容最小ファイバ結合光出力Ｓｍｉｎ〜許容最大ファイバ結合光出力Ｓｍａｘの範囲で、光ファイバ１１の透過効率が許容最小透過効率ＰＴｍｉｎ〜許容最大透過効率ＰＴｍａｘの範囲のものとなる。
【００８０】
信号雑音比ＳＮを所定値以上とするためには、受信側、つまり第２モジュール１２ｂ側で近端反射率ＮＲと最小受信効率Ｒｍｉｎとの比率ＮＲ／Ｒｍｉｎ、およびアンプ雑音Ｎａｍｐと最小受信効率Ｒｍｉｎとの比率Ｎａｍｐ／Ｒｍｉｎを一定値未満にするか、送信側、つまり第１モジュール１２ａ側で遠端反射率ＦＲを一定値未満にする必要がある。
【００８１】
ここで、一芯全二重双方向光通信システム１０全体を考えると、受信時は相手側モジュール、すなわち送信側モジュールの遠端反射率ＦＲの値さえ決まっていれば、一芯全二重双方向光通信システム１０で許容されるファイバ結合光出力Ｓｍｉｎ〜Ｓｍａｘの範囲で、光ファイバ１１の許容透過効率ＰＴｍｉｎ〜ＰＴｍａｘの範囲を考慮して、ＮＲ／Ｒｍｉｎの値を数式１７を満足するように設定すればよいことになる。すなわち、ＮＲ／Ｒｍｉｎの値は条件を満たす範囲で任意に調整可能であるが、遠端反射率ＦＲは受信側では調整できないので送信側で一定値未満にしておく必要がある。
【００８２】
本実施形態における一芯全二重双方向光通信システム１０の場合、近端反射率ＮＲは光ファイバ１１への信号光ｓ２の入射時の散乱等により約０．１％、最小受信効率Ｒｍｉｎは受信部１４ｂのフォトダイオードと光ファイバ１１のファイバ径の差や、送受信の分割効率、ファイバ放射光の広がり等のため下限は最悪２０％程度となり、ＮＲ／Ｒｍｉｎの値は０．００５になる。
【００８３】
上述のように遠端反射率ＦＲは送信側で一定値未満にする必要があるが、例えば短距離で、かつ、光ファイバ１１の透過効率が大きい上述した一芯全二重双方向光通信システム１０の場合、送信側の遠端反射率ＦＲを非常に小さい値にする必要がある。その結果、モジュールの設計の自由度が下がってしまう。
【００８４】
そこで本実施形態では、次のようにして各条件を定めることとする。
数式１７において遠端反射率ＦＲを所定値未満にできない場合、この遠端反射率ＦＲを変数と考える。遠端反射は送信側（ここでは第１モジュール１２ａ側）で発生する反射であるので、送信信号自体にノイズが加算されていると考えてもよい。
【００８５】
そして、そのノイズ分、送信側ファイバ結合光出力Ｓ１を上げておくと、遠端反射で増大したノイズ分をキャンセルすることが可能になる。数式１７における「Ｓｍｉｎ」の部分はこの一芯全二重双方向光通信システム１０で許容されるファイバ結合光出力Ｓｍｉｎ〜Ｓｍａｘの範囲を逸脱しなければ送信側で任意に設定することができる値である。したがって、数式１７における「Ｓｍｉｎ」の部分を調整可能な変数である送信側ファイバ結合光出力Ｓ１＿と考えることができる。
【００８６】
その結果、数式１７を数式１８のように表すことができる。なお、記号の後に付した「＿」は、その記号が変数であることを示している。
【００８７】
【数１８】
0004112260.tif 000015
【００８８】
したがって、遠端反射率ＦＲの値によって、送信側ファイバ結合光出力Ｓ１を調整すれば比較的大きな遠端反射も許容されることになる。上記具体例の場合、例えば送信側ファイバ結合光出力Ｓ１を−１０．５ｄＢｍとするだけで、遠端反射率ＦＲを２％まで許容できるようになる。
【００８９】
また、送信側ファイバ結合光出力Ｓ１でなく、数式１７における許容最小透過効率ＰＴｍｉｎは、送信側である第１モジュール１２ａにおける送信部１３ａから送信される送信光（信号光ｓ１）の励振ＮＡを変更する、あるいは波長を管理することで向上させることができる。そこで、数式１７における「ＰＴｍｉｎ」の部分を調整可能な変数である送信光透過効率ＰＴ１＿として考えると、数式１７を数式１９のように表すことができる。
【００９０】
【数１９】
0004112260.tif 000016
【００９１】
このように送信側ファイバ結合光出力Ｓ１＿または送信光透過効率ＰＴ１＿を変化させたときに、信号雑音比ＳＮが１４．１倍（光パワー比、電気パワー比では２００倍）を満たす遠端反射率ＦＲを求めたグラフをそれぞれ図５および図６に示す。送信側ファイバ結合光出力Ｓ１＿または送信光透過効率ＰＴ１＿が大きいほど、許容できる遠端反射率が大きくなることがわかる。
【００９２】
そこで、本実施形態における一芯全二重双方向光通信システム１０の製造方法では、数式１８に基づいて、第１モジュール１２ａ側における遠端反射率ＦＲ＿に応じて、第１モジュール１２ａの光ファイバ１１への結合光出力である送信側ファイバ結合光出力Ｓ１＿を調節する。
【００９３】
あるいは、本実施形態における一芯全二重双方向光通信システム１０の製造方法では、数式１９に基づいて、第１モジュール１２ａ側における遠端反射率ＦＲ＿に応じて、第１モジュール１２ａから出射される第１信号光ｓ１に関する光ファイバ１１での透過効率である送信光透過効率ＰＴ１＿を調節する。
【００９４】
これらの製造方法では、まず、実際に一芯全二重双方向光通信システム１０を構成する部材を用いて、第１モジュール１２ａ側における遠端反射率ＦＲ＿を把握する。そして、把握した遠端反射率ＦＲ＿に基づいて送信側ファイバ結合光出力Ｓ１＿あるいは送信光透過効率ＰＴ１＿を調節する。
【００９５】
ここで、遠端反射率ＦＲ＿に応じて送信側ファイバ結合光出力Ｓ１＿あるいは送信光透過効率ＰＴ１＿を調節することの利点についてさらに説明する。
【００９６】
一般に、各種光学系において光ファイバから出射される光の受信器への受信効率と遠端反射率とはトレードオフの関係にあることが確認されている。このことは、受信効率と遠端反射率との関係の一例を示す図７に現れている。図７は、直径１ｍｍのＰＯＦを使用し、光ファイバ端の光線におけるピーク強度の半値となる角度で表現した出射ＮＡが０．３５となる光量分布のときの受信効率と、受信器からの遠端反射率との関係を求めたものである。
【００９７】
この理由を図８に基づいて説明する。図８は、光ファイバ２１から出射される光の受信器２２への受信効率と遠端反射率とがトレードオフの関係にあることを説明するための図面である。
【００９８】
遠端反射率を小さくするために、出射光ｓ２１の反射光ｓ２２を光ファイバ２１へ幾何学的に戻さないようにするには、図８（ｂ）に示すように受信器２２の受光面２２ａを傾斜させるのがよい。しかし、受光面２２ａを傾斜させると、出射光ｓ２１に対する受信器２２の実質的な受光面積が低下する、つまり出射光ｓ２１の受信器２２上での投影面積が広がることになる。このことから、光ファイバから出射される光の受信器への受信効率と遠端反射率とはトレードオフの関係にあることがわかる。
【００９９】
次に、受信効率と遠端反射率とが信号雑音比ＳＮ（アイ開口率ＩＯ）に対してどのように影響するかを考える。上記数式１８からわかるように、遠端反射率ＦＲ＿は１項に影響を及ぼすのみであるが、受信効率（数式１８における最小受信効率Ｒｍｉｎ）は２項にわたって影響を及ぼす。したがって、受信効率の方が信号雑音比ＳＮに与える影響が大きいと予想される。
【０１００】
このことは、図９により確認することができる。図９は、５００Ｍｂｓで伝送する試作品において受信効率と遠端反射率とがアイ開口率ＩＯにどのような影響を及ぼすかを調べた結果を表すグラフである。図９（ａ）は、遠端反射率１．４％（受信器の反射率０．７％、受信器側光ファイバ端面の反射率０．７％)、図９（ｂ）は、遠端反射率２．１％（受信器の反射率１．４％、受信器側光ファイバ端面の反射率０．７％）の場合を示している。図９（ａ）と図９（ｂ）とを比較すると、図９（ａ）の場合に対して図９（ｂ）の場合では遠端反射率が１．５倍になっているが、双方で同一のアイ開口０．８ｎｓを得るためには、受信効率を−５．９ｄＢから−５．７ｄＢへと僅か０．２ｄＢ（０．１％）改善すればよいことがわかる。
【０１０１】
このことから、受信器側において遠端反射率を犠牲にしてでも受信効率がよい光学系を作成したほうが性能の良い（信号雑音比ＳＮがよい、アイ開口率ＩＯが大きい、ＢＥＲが低い）受信器が得られることがわかる。
【０１０２】
ここで、図１に示した一芯全二重双方向光通信システム１０について考える。注意しなければならないことは、第２モジュール１２ｂが受信効率を上げることにより第２モジュール１２ｂ自体の信号雑音比ＳＮを改善することができるが、第２モジュール１２ｂにおける遠端反射率（第１モジュール１２ａからみた第２モジュール１２ｂの遠端反射率）を上げようが下げようが第２モジュール１２ｂ自体の信号雑音比ＳＮには影響しない。第２モジュール１２ｂにおける遠端反射率は第２モジュール１２ｂでの受信ではなく第１モジュール１２ａでの受信に影響を及ぼす。つまり、第２モジュール１２ｂの信号雑音比ＳＮには第２モジュール１２ｂの受信効率と第１モジュール１２ａにおける遠端反射率とが影響を及ぼす。
【０１０３】
このような関係から、第１モジュール１２ａと第２モジュール１２ｂとの間で遠端反射率を予め定められた値に調節するようにすると、遠端反射率によって拘束されることにより信号雑音比ＳＮに影響が大きい受信効率が犠牲になり、結果的に信号雑音比ＳＮの向上を阻害することがある。このことは、遠端反射率と送信光透過効率との関係においてもほぼ同様に成り立つ。
【０１０４】
そこで、本実施形態の製造方法では、光ファイバ１１からの出射光の第１モジュール１２ａへの受信効率を優先的に考え、この受信効率に基づいて光ファイバ１１に対する第１モジュール１２ａの配置を決定する。具体的には、例えば受信効率が最も高くなるように光ファイバ１１に対する第１モジュール１２ａ（特に受信部１４ａ）の配置を決定する。これは、例えば図８（ａ）のような配置になる。そして、その配置における遠端反射率ＦＲ＿の値を把握し、その遠端反射率ＦＲ＿の値に応じて、数式１８あるいは数式１９を満たすように送信側ファイバ結合光出力Ｓ１＿あるいは送信光透過効率ＰＴ１＿を設定する。
【０１０５】
つまり、送信側における受信効率を優先させたことによる送信側における遠端反射率の増大を、送信側自体の送信側ファイバ結合光出力を調節する、あるいは送信側自体から送信される信号光の特性を調節するなどして信号光の光ファイバ透過効率を調節することで、受信側にて受信される信号光の品質を補償することができる。その結果、要求される信号雑音比ＳＮ（アイ開口率ＩＯ、ＢＥＲ）の条件を満たした一芯全二重双方向光通信システム１０を製造することが可能になる。
【０１０６】
また、図８（ａ）の構成のように図８（ｂ）の構成と比較してシンプルな構成をとりつつ信号雑音比ＳＮの向上を図ることができるため、製造コスト面で有利な一芯全二重双方向光通信システム１０を製造することができる。
【０１０７】
なお、ここでは第１モジュール１２ａを送信側、第２モジュール１２ｂを受信側と考えた場合について説明したが、第２モジュール１２ｂを送信側、第１モジュール１２ａを受信側と考えて上記と同様の設定を行うことで、全体として要求される信号雑音比ＳＮの条件を満たした一芯全二重双方向光通信システム１０を製造することが可能になる。
【０１０８】
〔実施形態２〕
実施形態１では、数式１８に基づいて、第１モジュール１２ａ側における遠端反射率ＦＲ＿に応じて、数式１８に基づいて第１モジュール１２ａの光ファイバ１１への結合光出力である送信側ファイバ結合光出力Ｓ１＿を調節する、あるいは数式１９に基づいて第１モジュール１２ａから出射される第１信号光ｓ１に関する光ファイバ１１での透過効率である送信光透過効率ＰＴ１＿を調節するようにした。
【０１０９】
この場合、各モジュールについて遠端反射率を把握した上で送信側ファイバ結合光出力や信号光の光ファイバ透過効率を個々に調節する必要がある。
【０１１０】
しかし、送信側ファイバ結合光出力や信号光の光ファイバ透過効率は、送信側である第１モジュール１２ａの送信部１３ａ自体の光学系や光源の種類が決まれば自ずとそのバラツキ範囲が決まることになる。そして、そのバラツキ範囲が一芯全二重双方向光通信システム１０で許容される許容最小ファイバ結合光出力Ｓｍｉｎまたは許容最小透過効率ＰＴｍｉｎ内に収まっていれば問題ないことになる。
【０１１１】
例えば、上記の例では、第１モジュール１２ａの送信部１３ａの光源としてＬＥＤを用いた場合の最小ファイバ透過効率は１０ｍで−５．１ｄＢであるのに対し、ＬＤを用いた場合は−３．１ｄＢとなる。また、ＬＥＤを用いた場合の最小ファイバ結合光出力は−１０．９ｄＢであるのに対し、ＬＤを用いた場合−７ｄＢ〜−１０ｄＢとなる。これらは上述のように使用する光源の種類およびその仕様、光学系によって定まる。
【０１１２】
そこで、本実施形態における一芯全二重双方向光通信システム１０の製造方法では、遠端反射率と、同一種類のモジュール群の中でとりうる送信側最小ファイバ結合光出力Ｓ１ｍｉｎあるいは送信光最小透過効率ＰＴ１ｍｉｎとに基づいて、第１モジュール１２ａとして採用するモジュール群を決定する。
【０１１３】
ここで、送信側最小ファイバ結合光出力Ｓ１ｍｉｎとは、同一種類のモジュールの群における各モジュールの光ファイバ１１への結合光出力のバラツキの最小値を意味し、送信光最小透過効率ＰＴ１ｍｉｎとは、同一種類のモジュールの群における各モジュールから出射される信号光に関する光ファイバ１１での透過効率のバラツキの最小値を意味する。また、同一種類のモジュールとは、注目する特性（ここでは結合光出力に関係する光出力特性や、透過効率に関係する波長特性等）に関して互いに同一の特性を有するように形成されたモジュールを意味する。
【０１１４】
ここで、数式１７における「Ｓｍｉｎ」の部分を変数である送信側最小ファイバ結合光出力Ｓ１ｍｉｎ＿として考えると、数式１７を数式２０のように表すことができる。また、数式１７における「ＰＴｍｉｎ」の部分を変数である送信光最小透過効率ＰＴ１ｍｉｎ＿として考えると、数式１７を数式２１のように表すことができる。
【０１１５】
【数２０】
0004112260.tif 000017
【０１１６】
【数２１】
0004112260.tif 000018
【０１１７】
そして、第１モジュール１２ａとして採用の可能性のあるモジュールの群であって、互いに異なる種類のモジュールからなる複数の群について、各群における送信側最小ファイバ結合光出力Ｓ１ｍｉｎあるいは送信光最小透過効率ＰＴ１ｍｉｎを各群ごとに予め求めておき、第１モジュール１２ａ側における遠端反射率ＦＲ＿に応じて、それぞれ数式２０あるいは数式２１を満たす群を選択する。この選択した群に含まれるモジュールを第１モジュール１２ａとして採用することで、要求される信号雑音比ＳＮの条件を満たした一芯全二重双方向光通信システム１０を製造することが可能になる。
【０１１８】
なお、光ファイバ１１からの出射光の第１モジュール１２ａへの受信効率を優先的に考えて、光ファイバ１１に対する第１モジュール１２ａの配置を決定する点は実施形態と同様である。
【０１１９】
数式２０または数式２１によると、数式１８または数式１９と比較して許容できる遠端反射率の範囲は狭くなるが、モジュールの特性を個別に調節する手間が省けることになる。
【０１２０】
なお、上記実施形態１または２では、送信側ファイバ結合光出力Ｓ１＿または送信側最小ファイバ結合光出力Ｓ１ｍｉｎ＿と、送信光透過効率ＰＴ１＿または送信光最小透過効率ＰＴ１ｍｉｎ＿とを、それぞれ単独で変数と考えているが、これに限らず、数式１７の分母として考え得る値、すなわち、
（送信側ファイバ結合光出力Ｓ１＿）×（送信光透過効率ＰＴ１＿）、
（送信側最小ファイバ結合光出力Ｓ１ｍｉｎ＿）×（送信光最小透過効率ＰＴ１ｍｉｎ＿）、
（送信側ファイバ結合光出力Ｓ１＿）×（送信光最小透過効率ＰＴ１ｍｉｎ＿）、または
（送信側最小ファイバ結合光出力Ｓ１ｍｉｎ＿）×（送信光透過効率ＰＴ１＿）それぞれを変数と考えることもできる。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明の光通信システムの製造方法は、１本の光ファイバと、上記光ファイバの両端にそれぞれ設けられた第１および第２モジュールとを備え、上記第１および第２モジュールが上記光ファイバを介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な光通信システムの製造方法であって、上記ＦＲ＿の値に応じて、数式１８あるいは数式１９を満たすようにＳ１＿あるいはＰＴ１＿を設定する方法である。
【０１２２】
上記の方法では、アイ開口率の向上に大きく影響する条件を優先的に決定していくことで、製造上の自由度を上げて低コストの光通信システムを製造することができるようになる。
【０１２３】
本発明の光通信システムの製造方法は、１本の光ファイバと、上記光ファイバの両端にそれぞれ設けられた第１および第２モジュールとを備え、上記第１および第２モジュールが上記光ファイバを介してそれぞれ同時に光信号の送受信可能な光通信システムの製造方法であって、上記ＦＲ＿の値に応じて、数式２０あるいは数式２１を満たすような群に含まれるモジュールを第１モジュールとして用いる方法である。
【０１２４】
上記の方法では、第１モジュールとして用いるモジュールの特性を個別に設定する手間を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一芯全二重双方向通信における信号光と反射戻り光（雑音光）との関係を示す概念図である。
【図２】必要アイ開口率を説明するためのアイパターンを表した図面である。
【図３】信号雑音比ＳＮと光ファイバのファイバ長との関係を表すグラフである。
【図４】信号雑音比ＳＮと光ファイバのファイバ長との関係を表すグラフである。
【図５】送信側ファイバ結合光出力と許容遠端反射率との関係を示すグラフである。
【図６】送信光透過効率と許容遠端反射率との関係を示すグラフである。
【図７】受信効率と、受信器からの遠端反射率との関係を表すグラフである。
【図８】光ファイバから出射される光の受信器への受信効率と遠端反射率とがトレードオフの関係にあることを説明するための図面である。
【図９】受信効率と遠端反射率とがアイ開口率ＩＯにどのような影響を及ぼすかを調べた結果を表すグラフである。
【図１０】家庭における一芯全二重双方向通信の応用例を示す概念図である。
【図１１】従来の光送受信装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０      一芯全二重双方向光通信システム（光通信システム）
１１      光ファイバ
１１ａ    端面
１１ｂ    端面
１２ａ    第１モジュール
１２ｂ    第２モジュール
１３ａ    送信部
１３ｂ    送信部
１４ａ    受信部
１４ｂ    受信部
【図１】
0004112260.tif 000023
【図２】
0004112260.tif 000024
【図３】
0004112260.tif 000025
【図４】
0004112260.tif 000026
【図５】
0004112260.tif 000027
【図６】
0004112260.tif 000028
【図７】
0004112260.tif 000029
【図８】
0004112260.tif 000030
【図９】
0004112260.tif 000031
【図１０】
0004112260.tif 000032
【図１１】
0004112260.tif 000033