(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の光伝送媒体と、
前記第一の光伝送媒体に接続する第一の光分岐枝と第二の光分岐枝とを有し、
前記第一の光伝送媒体に光を結合・分岐する光分岐結合器において、
前記第一の光分岐枝が第二の光伝送媒体で構成され、
前記第二の光分岐枝が第三の光伝送媒体で構成され、
前記第一の光伝送媒体端面において、前記第二の光伝送媒体と前記第三の光伝送媒体とが接続され、
前記第三の光伝送媒体の本数が前記第二の光伝送媒体の本数より少なく、
前記第三の光伝送媒体が前記第一の光伝送媒体の中心部から外周部にかけて配されていることを特徴とする光分岐結合器。
【請求項２】
請求項１記載の光分岐結合器において、
前記光分岐結合器と前記第一の光伝送媒体とを光コネクタを用いて接続し、前記光コネクタにより、前記光分岐結合器と前記第一の光伝送媒体とを分離可能としたことを特徴とする光分岐結合器。
【請求項３】
請求項１記載の光分岐結合器において、
前記第一の光伝送媒体の外径が１.２４mm以上，１.６mm以下であることを特徴とする光分岐結合器。
【請求項４】
第一の光伝送媒体と、
前記第一の光伝送媒体に接続する第一の光分岐枝と第二の光分岐枝とを有し、
光信号の送信と受信を行う光伝送装置に接続して、前記光信号を前記第一の光伝送媒体を用いて伝送する分岐光ファイバであって、
前記第一の光分岐枝が第二の光伝送媒体で構成され、
前記第二の光分岐枝が第三の光伝送媒体で構成され、
前記第一の光伝送媒体端面において、前記第二の光伝送媒体と前記第三の光伝送媒体と接続され、
前記第一の光伝送媒体端面において、前記第二の光伝送媒体断面の総断面積が、前記第三の光伝送媒体断面の総断面積よりも大きく、
前記第三の光伝送媒体が前記第一の光伝送媒体の中心部から外周部にかけて配されていることを特徴とする分岐光ファイバ。
【請求項５】
請求項４記載の分岐光ファイバにおいて、
前記光伝送装置に接続する光ファイバ径ｄに対し、前記第一の光伝送媒体の外径Ｄが、
１.２４ｄ≦Ｄ≦１.６ｄ
を満たすことを特徴とする分岐光ファイバ。
【請求項６】
請求項４記載の分岐光ファイバにおいて、
前記第一の光伝送媒体と前記第二の光伝送媒体及び前記第三の光伝送媒体の接合部に光学部材を充填し、固定したことを特徴とする分岐光ファイバ。
【請求項７】
請求項４記載の分岐光ファイバにおいて、
前記第一の光伝送媒体と前記第二の光伝送媒体及び前記第三の光伝送媒体とを光コネクタを用いて接続し、前記光コネクタにより、前記第一の光伝送媒体と前記第二の光伝送媒体及び前記第三の光伝送媒体とを分離可能としたことを特徴とする分岐光ファイバ。
【請求項８】
請求項７記載の分岐光ファイバにおいて、
前記第三の光伝送媒体に入射した光量に対し、前記第二の光伝送媒体から出射される光量が、−２５ｄＢ以下であることを特徴とする分岐光ファイバ。
【請求項９】
請求項４および５記載の分岐光ファイバにおいて、
前記第一の光伝送媒体がプラスチック光ファイバであり、１３０℃において３０００時間保持したときの光透過率の増加が１.０ｄＢ以下であることを特徴とする分岐光ファイバ。
【請求項１０】
光信号を第一の光伝送媒体に送出する光源と、
前記第一の光伝送媒体からの前記光信号を検出する光検出器と、
前記第一の光伝送媒体を接続する光コネクタとを有する単芯双方向光伝送装置において、
前記光検出器と前記第一の光伝送媒体とを二本以上の第二の光伝送媒体で接続し、
前記光源と前記第一の光伝送媒体とを第三の光伝送媒体で接続し、
前記第三の光伝送媒体が前記第一の光伝送媒体の中心部から外周部にかけて配されていることを特徴とする単芯双方向光伝送装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の単芯双方向光伝送装置において、
全二重光通信を行うことを特徴とする単芯双方向光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信、特にプラスチック光ファイバを用いた単芯双方向光通信に用いる光ファイバに接続する光分岐結合器，光分岐結合器を接続した光ファイバ及び光通信を行う光伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平６−３４８３３号公報に、高分子光導波路からなり、光信号を分岐・合流させるための光回路に、光ファイバと、発光素子または受光素子を接続した光送受信部品が開示されている。
【０００３】
また、特開平１１−３５２３６４号公報に、光ファイバに接続されて、送信しようとする第１光信号を光ファイバに入射させるとともに、光ファイバを介して送られてくる第２光信号を受けるための光送受信装置であり、第１光信号を光ファイバ端面から出射する第２光信号とは重ならない領域に入射させる一芯双方向の光送受信装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光送受信部品に用いられている高分子光導波路からなる光回路においては、表面の凹凸等、作製時の誤差により過剰損失と称される光損失が生じる。光分岐結合器における過剰損失は、光ファイバにおける損失よりも大きく、光分岐結合器を用いる場合の問題点となっていた。特に、発光素子から光回路に入射した光は、理想的には損失なく光ファイバに結合されるが、現実には上記の光回路作製上の誤差により光損失が生じ問題であった。また、従来の光回路を光ファイバに結合した場合、光回路内での光散乱や光回路・光ファイバ端面での反射により、送信した光信号が同じ光分回路に結合された受光素子で検出され、大きなクロストークが生じる。光信号を送信するとともに、相手側から送られてきた光信号の受信を同時に行う全二重光通信を行う場合には、このクロストークにより伝送誤りが増加するとともに、クロストークが大きい場合には通信そのものが行えなくなるという問題点があった。
【０００５】
また、従来の光送受信装置は、光ファイバと光検出器が離れているため、光ファイバからの受信光信号が広がり効率よく光信号を受信するには面積の大きな光検出器が必要となる。しかし、高速な光信号を受信する場合には受光面積を大きくすることができず、特にプラスチック光ファイバのように径の大きな光ファイバの場合には特に問題となる。また、クロストークを低減するために光ファイバへの光入射部と光受光部を分離しているが、それぞれの光路については物理的に分離されておらず、光ファイバ端面の凹凸により送信光の反射方向が変化し、クロストークを生じ易いという問題点があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、簡易な構成で損失の少ない光分岐結合器を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、クロストークが少なく単芯双方向光通信可能な光分岐結合器，分岐光ファイバ，単芯双方向光伝送装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、二つ以上の光分岐枝を有し、第一の光伝送媒体に光を結合・分岐する光分岐結合器であって、前記光伝送媒体との接続部において、複数本の第二の光伝送媒体を接続し、前記光分岐結合器の少なくとも一つの前記光分岐枝は、二本以上の前記第二の光伝送媒体で構成され、少なくとも一つの前記光分岐枝を構成する前記第二の光伝送媒体の本数が他の前記光分岐枝を構成する前記第二の光伝送媒体の本数と異なることを特徴とする光分岐結合器を提供する。
【０００９】
本発明の目的を達成するためには、第一の光伝送媒体の外径は、１.２４mm以上，１.６mm 以下乃至は、１.２４mm以上，１.３９mm以下であることが望ましい。
【００１０】
また本発明は、第一の光伝送媒体と第一の光伝送媒体に接続する送信用と受信用の光分岐枝とを有し、光信号の送信と受信を行う光伝送装置に接続して、前記光信号を第一の光伝送媒体を用いて伝送する分岐光ファイバであって、前記受信用光分岐枝が二本以上の第二の光伝送媒体で構成され、前記送信用光分岐枝が第三の光伝送媒体で構成され、前記第一の光伝送媒体端面において、前記第二の光伝送媒体と前記第三の光伝送媒体と接続され、前記第一の光伝送媒体の前記端面において、第二の光伝送媒体断面の総断面積が、前記第三の光伝送媒体断面の総断面積よりも大きいことを特徴とする分岐光ファイバを提供する。
【００１１】
本発明の目的を達成するためには、光伝送装置に接続する光ファイバ径ｄに対し、前記第一の光伝送媒体の外径Ｄが、１.２４ｄ≦Ｄ≦１.６ｄを満たすことが望ましく、特に１.２４ｄ≦Ｄ≦１.３９ｄを満たすことが望ましい。
【００１２】
さらに本発明は、光信号を第一の光伝送媒体に送出する光源と前記第一の光伝送媒体からの光信号を検出する光検出器と前記第一の光伝送媒体を接続する光コネクタとを有する光伝送装置において、前記光検出器と前記第一の光伝送媒体とを二本以上の第二の光伝送媒体で接続し、前記光源と前記第一の光伝送媒体とを第三の光伝送媒体で接続したことを特徴とする光伝送装置を提供する。
【００１３】
またさらに本発明は、光信号を第一の光伝送媒体に送出する光源と第一の光伝送媒体からの光信号を検出する光検出器と第一の光伝送媒体を接続する光コネクタとを有する光伝送装置において、前記光源と前記第一の光伝送媒体とを第二の光伝送媒体で接続し、前記光検出器と前記第一の光伝送媒体とを光学部材を用いて接続し、前記第二の光伝送媒体を前記光伝送媒体に設けた孔部を通して配したことを特徴とする光伝送装置を提供する。
【００１４】
発明の光分離結合器，分岐光ファイバ，単芯双方向光伝送装置において、全二重光通信を行うことが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の第１の実施形態を図１から図３を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係わる二分岐光ファイバの光分岐結合器部を示す。図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面断面図である。伝送用光ファイバ４０は、フェルール２０に固定され、送信用光ファイバ４４と受信用光ファイバ４６はフェルール２２に固定されている。フェルール２０とフェルール２２は、スリーブ２４を用いて光ファイバ端面を突き合わせるように接続されている。フェルール２０とフェルール２２との接合面は、光学接着剤または紫外線硬化樹脂を用いて接着・固定した。スリーブ２４は割りスリーブとなっており、隙間より接着剤を注入し固着した。このように伝送用光ファイバと送信用光ファイバ，受信用光ファイバの間に光学接着剤または紫外線硬化樹脂等の光学部材を挿入することにより、端面での反射損失を大幅に低減できる。光学接着剤または紫外線硬化樹脂等の固体の光学部材以外にも、光ファイバコアに屈折率の近い液体を用いることもできる。
【００１７】
本実施例においては、伝送用光ファイバ４０，送信用光ファイバ４４及び受信用光ファイバ４６にプラスチック光ファイバ（以下、ＰＯＦと記す）を用いた。伝送用光ファイバ４０には、コア径１.３１mm，開口数０.５のものを用いた。伝送用光ファイバ４０に用いたＰＯＦには、コア材として熱硬化性シリコーンゴム，クラッド材としてテトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン／ビニリデンフルオライド共重合体を用いている。このＰＯＦは耐熱性が高く、１５０℃において３０００時間保持しても伝送損失の増加は１.０ｄＢ 以下である。また、コア材に架橋アクリル樹脂を用いた場合には、１３０℃において３０００時間保持した場合の伝送損失の増加が１.０ｄＢ 以下であるＰＯＦとすることができる。このような耐熱性ＰＯＦは、例えば車のエンジンルーム，電子レンジといった高温になる箇所に用いることに適している。このような機器の内部では小さな隙間を通して光ファイバを配置する必要もあり、単芯とすることで二芯の場合に比べて光ファイバの配線が容易となる。自動車においては、単芯とすることで通信システムを軽量化できるというメリットもある。また、この耐熱性ＰＯＦは通常光通信に用いられるＰＭＭＡコアのＰＯＦに比べて製造に手間がかかり、単芯とすることによる光ファイバ使用量低減の効果は大きい。またさらに、この耐熱性ＰＯＦは柔軟性があるため、コア径１.５mm 以上の太いＰＯＦとしても柔軟性を確保できるという特徴がある。但し、本発明において伝送用光ファイバの種類を限定するものではなく、径，開口数，伝送損失，伝送帯域等、所望の仕様を満足するものであればよい。
【００１８】
また、本実施例においては、送信用光ファイバ４４と受信用光ファイバ４６にはファイバを束ねたファイバアレイを用いた。送信用光ファイバ４４と受信用光ファイバ４６により光分岐結合器の光分岐枝を構成する。送信用光ファイバ４２には、コア径（直径）０.４４mm，開口数０.５のＰＭＭＡコアＰＯＦを３本用いてファイバアレイとし、受信用光ファイバ４４は、同じＰＯＦを４本用いてファイバアレイとした。
【００１９】
本実施例においては、ＰＯＦを用いておりファイバの径が太いため接合部での位置合わせに裕度があるので、フェルール２０，２２、スリーブ２４にはプラスチックを用いてもよく、フェルール２０，２２、スリーブ２４を容易に透明にすることができる。フェルール２０，２２、スリーブ２４を透明にすることにより、フェルール２０，２２の接着・固定に紫外線硬化樹脂を用いることができる。また、フェルール，スリーブを射出成形によっても作製でき、大量に作製することも可能である。
【００２０】
本発明における光分岐結合器は光ファイバ同士を接続すればよく、従来の光分岐結合器分岐を用いる場合よりも接続個所が少なく接続に伴う損失が少ない。さらに、光ファイバを用いるため、従来の光分岐結合器のように作製誤差による損失の影響が小さく、過剰損失を少なくできる。また、作製が容易であり製作時の不良率を低減できる。
【００２１】
図２に光コネクタを接続した二分岐光ファイバの側面図を示す。接合部及び光コネクタ端部での光ファイバアレイの配置も合わせて示した。光分岐結合器部３０の接合部において、送信用光ファイバ４４と受信用光ファイバ４６は、伝送用光ファイバ４２の外径に納まるように配置されている。送信用光ファイバ４４に３本、受信用光ファイバ４６に４本、計７本のＰＯＦを用いている。このように、伝送用光ファイバ４２との接合端面において、受信用光ファイバ４６の本数を送信用光ファイバ４４よりも多くすることにより、伝送用光ファイバ４２からの受信光の分岐損失を小さくすることができる。本実施例においては、送信用光ファイバ４４と受信用光ファイバ４６に同じ光ファイバを用いているが、機能に応じて仕様の異なるものを用いることもできる。例えば、送信用光ファイバ４４には、伝送用光ファイバ４２よりも開口数の小さなものを用いることで、送信用光ファイバ４４からの光信号を効率良く伝送用光ファイバ４２に結合できる。また、受信用光ファイバ４６には、伝送用光ファイバ４２よりも開口数の大きなものを用いることで、伝送用光ファイバ４２からの光信号を効率良く受信用光ファイバ４６に結合できる。ファイバ径についても送信用光ファイバ４４と受信用光ファイバ４６で異なってもよい。ファイバ径を異なるようにする場合においても、伝送用光ファイバ４２との接合端面において、受信用光ファイバ４６の総断面積を送信用光ファイバ４４の総断面積よりも大きくすることにより、伝送用光ファイバ４２からの受信光の分岐損失を小さくすることができる。本実施例においては、受信用光ファイバ４６の総断面積が送信用光ファイバ４４の総断面積の１.３３倍となっている。受信用光ファイバ４６の総断面積が送信用光ファイバ４４の総断面積の１.２５ 倍以上とすると、総断面積を同じにする場合よりも、１.０ｄＢ の受信光量向上が見込めるため望ましい。
【００２２】
本実施例においては、送信用光ファイバ４４と受信用光ファイバ４６の７本の光ファイバを、中心の光ファイバを６本の光ファイバで取り囲むように配置した。中心の光ファイバを送信用とすることにより、光分岐結合器部３０の接合部において多少の芯ずれが起きても入射光の光損失を少なくできる。さらに、送信用のファイバアレイは固めて配置し、受信用ファイバアレイと接する個所を少なくすることで、送信用光ファイバから受信用光ファイバに回り込むクロストークを少なくすることができる。またさらに、送信用光ファイバ４４の本数よりも受信用光ファイバ４６の本数を多くすることにより、接合部において送信用光ファイバ４４側に入射して生じる損失を少なくできるので望ましい。二芯用光コネクタ４８においては、送信用光ファイバ４４の３本は三角形，受信用光ファイバ４６の４本は四角形となるように配置されている。
【００２３】
二芯用光コネクタ４８には、ＰＮコネクタを用いた。このＰＮコネクタは、
ＡＴＭフォーラムにおけるＰＯＦ用コネクタに採用されており、用いるＰＯＦは、コア径９８０±４９μｍ，外径１０００±５０μｍと規定されている。本実施例に用いたＰＮコネクタを、従来の二芯用光伝送装置に接続するためには、送信用光ファイバと受信用光ファイバの最外周における径が上記の外径に近いことが望ましい。本実施例においては、送信用光ファイバの外周径を０.９４mm ，受信用光ファイバを１.０６mmとした。
【００２４】
本実施形態において、送信用光ファイバ４４あるいは受信用光ファイバ４６の最外周径は、二芯用光コネクタ４８を接続する光伝送装置に通常用いられる光ファイバ径ｄ内に納まるように定めることが望ましい。送信用光ファイバ４４の最外周をｄとした場合には、伝送用光ファイバ径Ｄは、１.３９ｄ とすることが望ましく、受信用光ファイバ４６の最外周をｄとした場合には、伝送用光ファイバ径Ｄは、１.２４ｄ とすることが望ましい。ただし、送信用光ファイバ４４の最外周径を１.３９ｄ より大きくしても送信用光ファイバ４４のファイバアレイ間に入射して生じる損失が低減し、全体としても損失がほとんど変化せず、送信用光ファイバ４４の最外周径を１.６ｄ 以下とすればよいことを見出した。送信用光ファイバ４４の最外周径を１.６ｄ より大きくすると、受信時に光検出器に入射する光量が少なくなり望ましくない。したがって、伝送用光ファイバ径Ｄは、
１.２４ｄ≦Ｄ≦１.６ｄ
とすることが望ましく、その中でも特に
１.２４ｄ≦Ｄ≦１.３９ｄ
とすることが望ましい。本実施例に用いたＰＮコネクタ等、通信用に一般的に用いられているファイバ外形１mmのＰＯＦの場合には、伝送用光ファイバ径Ｄは、１.２４mm以上，１.６mm以下が望ましく、そのなかでも１.２４mm以上，１.３９mm以下が望ましい。また、本実施例においては、送信用光ファイバあるいは受信用光ファイバに用いる光ファイバの径ａは、ａ＝Ｄ／３となるようにすることが望ましく、上記の場合には、送信用光ファイバあるいは受信用光ファイバに用いる光ファイバの径ａとして、０.４１mm以上，０.５３mm以下が望ましく、その中でも０.４１mm以上，０.４７mm以下が望ましい。
【００２５】
本実施例においては、送信用光ファイバ４４及び受信用光ファイバ４６に円形の光ファイバを用いたが、このファイバアレイのファイバの断面形状を正六角形とすると隙間なく配列することができ、伝送用光ファイバ４０との接合部での光損失を低減することができる。あるいは、丸いＰＯＦを整列・配置後、加熱・加圧して変形させ、隙間をなくすこともできる。ファイバアレイの配列の仕方によっては、断面形状が正三角形、あるいは正方形のものを用いても隙間なく配列することができる。
【００２６】
図３は、単芯双方向光伝送装置と二芯用光伝送装置を接続する二分岐光ファイバの正面図を示す。本実施例においては、二芯用光コネクタにＰＮコネクタ，一芯用光コネクタには光ミニジャック（ＯＭＪ）コネクタを用いた。一芯用光コネクタ５０を単芯双方向光伝送装置８２に接続し、二芯用光コネクタ４８の受信用光ファイバからの光出力を測定したところ、−１４.２ｄＢｍ であった。また、二芯用光コネクタ４８を二芯用光伝送装置８０に接続した場合、一芯用光コネクタ５０からの光出力は−１１.９ｄＢｍ であり、二芯用光コネクタ４８の送信用光ファイバからの光出力は、−３６.７ｄＢｍであった。なお、開口数０.３，コア径９８０μｍのＰＯＦ１ｍをそれぞれの光伝送装置に接続したときの光出力は、ともに−３.９ｄＢｍ であった。二芯用光コネクタにおける受信光パワーに対するクロストークは−２２.５ｄＢ と小さい。このクロストークが−２０ｄＢ以下であれば、クロストークによって生じるエラーレートは、１０-9以下となり、単芯の光ファイバを用いても全二重での双方向光通信が可能である。長さ１０ｍの伝送用光ファイバ４０単体での光損失は、６.７ｄＢ である。本実施例の配列において、送信用光ファイバへの光入射における光損失は、理論的には１.２５ｄＢであり、光分岐結合器部での光損失は、３.５２ｄＢ であり、合計４.７７ｄＢの損失が生じる。したがって、ファイバ同士を接合することによる損失は、０.４ｄＢ となり、非常に低損失で接合できることが示される。伝送損失の小さいＰＭＭＡ系コアを用いたＰＯＦを伝送用光ファイバに用いれば、全体の損失をさらに小さくでき、伝送距離を長くすることができる。
【００２７】
また、伝送用光ファイバの両端に光分岐結合器部を設け、二芯用光伝送装置間を一芯の光ファイバで接続することもできる。この場合の伝送光パワーは、
−１６.１ｄＢｍ であった。また、受信光パワーに対するクロストークは、
−２０.８ｄＢ であり、十分に小さいなエラーレートで全二重光通信が可能である。このように、本発明の二分岐光ファイバは、光分岐結合器部での接続に伴う光損失が少なくかつクロストークが少ないため、単芯双方向光伝送装置あるいは二芯用光伝送装置と二芯用光伝送装置間において全二重での双方向光通信が可能である。
【００２８】
本発明の第２の実施形態を図４を用いて説明する。
【００２９】
図４は、本実施形態に係わる光分岐結合器の斜視図である。伝送用光ファイバ４０と送信用光ファイバ４４，受信用光ファイバ４６とは、ファイバ接続管２６を用いて接続されている。ファイバ接続管２６には、スリット部２８が設けられており、スリット部２８より、光学接着剤又は紫外線硬化樹脂を注入して、伝送用光ファイバ４０と送信用光ファイバ４４，受信用光ファイバ４６との接続部を固定する。伝送用光ファイバ４０と送信用光ファイバ４４，受信用光ファイバ４６との間に光学接着剤又は紫外線硬化樹脂を充填することにより光学的に接続することができる。スリット部より注入することで、泡等が混入することなく光ファイバ間の良好な光接続が得られる。本実施例においては、ファイバ接続管２６に伝送用光ファイバ４０と送信用光ファイバ４４，受信用光ファイバ４６を差込み、突き合わせて位置合わせすることができるので、部品点数，作業工数が少なくてすむ。
【００３０】
本発明の第３の実施形態を図５を用いて説明する。
【００３１】
図５は、本実施形態に係わる二分岐光ファイバの側面図を示す。本実施形態においては、光分岐結合器部を光コネクタとし、取り外し可能とした。また、伝送用光ファイバ４０には、長さ１０ｍのＰＭＭＡコアＰＯＦを用いた。これら以外の仕様については、第一の実施形態と同じとした。伝送用光ファイバ４０には、接続用一芯光コネクタ５２ａが取り付けられ、送信用光ファイバ４４及び受信用光ファイバ４６は接続用一芯光コネクタ５２ｂに固定されている。接続用一芯光コネクタ５２ａと接続用一芯光コネクタ５２ｂとは、中継用コネクタ５４を用いて接続した。中継用コネクタ５４には、割スリーブが入っており、接続用一芯光コネクタ５２ａ，５２ｂのフェルールを芯ずれなく接合できる。
【００３２】
開口数０.３ ，コア径９８０μｍのＰＯＦ１ｍを光伝送装置に接続したときの光出力の測定値は、−３.９ｄＢｍ であるのに対し、受信用光ファイバ４６からの光出力は−１５.０ｄＢｍ であった。また、送信側と同じ側の受信用光ファイバ４６からのクロストークは、−３１.９ｄＢｍ であった。したがって、送信用光ファイバ４４への入射光量に対するクロストークは−２８ｄＢ であり、受信光パワーに対するクロストークは−１６.９ｄＢ である。このクロストーク量においては、クロストークにより生じるエラーが増加するが、エラー補正やエラー発生時のデータの再送等の対策により全二重光通信可能な範囲にある。クロストーク量を変えて光通信を行ったところ、受信光パワーに対するクロストークが−１２ｄＢ以下において全二重光通信可能であった。プラスチック光ファイバを用いた光通信において、エラーレートを１０-9以下とするためには、光ファイバによる損失を１３ｄＢ以下とする必要がある。したがって、送信用光ファイバに入射する光量に対してクロストーク量を−２５ｄＢ以下とすれば、受信光量に対するクロストークを−１２ｄＢ以下とすることができる。また、受信光量に対するクロストークを−２０ｄＢ以下とするためには、送信用光ファイバに入射する光量に対してクロストーク量を−３３ｄＢ以下とする必要がある。
【００３３】
本実施形態においては、光分岐結合器部において伝送用光ファイバ４０と送信用光ファイバ４４，受信用光ファイバ４６とを接触させ接続している。伝送用光ファイバ４０と送信用光ファイバ４４との間隔が狭く、さらに、送信用光ファイバ４４からの光信号が伝送用光ファイバ４０の端面にほぼ垂直に入射するため、光分岐結合器部での伝送用光ファイバから反射光はほとんど送信用光ファイバに戻り、受信用光ファイバへの漏れ込みは少ない。そのため、光コネクタを用いて接続してもクロストークは少なく、全二重光通信が可能となる。
【００３４】
本発明の第４の実施形態を図６を用いて説明する。
【００３５】
図６は、本実施形態に係わる光分岐結合器における光ファイバ配置図及び二芯用光コネクタにおける光ファイバの配置図である。本実施例では、光分岐結合器部において伝送用光ファイバに相対して１９本の光ファイバを配し、７本を送信用光ファイバ４４，１２本を受信用光ファイバ４６とした。光分岐結合器部において光ファイバは蜂の巣状に配置されており、中心の光ファイバを送信用光ファイバ４４とした。また、送信用光ファイバ４４は固めて配置されており、中心から外周部にかけて配されている。このように配することにより効率よく伝送用光ファイバ４０に光結合できるとともに、受信用光ファイバ４６に回り込むクロストークを少なくすることが出来る。７本の送信用光ファイバ４４と１２本の受信用光ファイバ４６は、図のように左右上下に対して対称に配置することができ、円形の光コネクタ挿入口に効率よく配置することができる。伝送用光ファイバ４０は、送信用光ファイバ４４，受信用光ファイバ４６を配置した場合の最外周よりも小さくした。このようにすることで、送信時には光損失が生じるが、受信時の光損失を少なくでき、全体としての損失を低減できる。本実施例においては、送信用光ファイバ４４，受信用光ファイバ４６の光ファイバ径ｄに対して、伝送用光ファイバの径Ｄは、
４.４６ｄ≦Ｄ≦５ｄ
が望ましい。本実施例においては、ｄ＝０.３３mm，Ｄ＝１.４７mmとした。
【００３６】
本発明の光分岐結合器における光ファイバの本数・配列は、上記実施例に限定するものではなく、さらに本数を増やしてもよい。本数を増やすことにより、送信用光ファイバ，受信用光ファイバを円形に近く配列することができ、光伝送装置との光結合効率を向上することができる。また、二分岐光ファイバを光の合波、分岐に用いてもよい。また、これまで、送信・受信用の二分岐の実施例により本発明の実施形態を説明してきたが、さらに多くの分岐を形成してもよい。
【００３７】
次に、本発明の第５の実施形態を図７及び図８を用いて説明する。
【００３８】
図７は、本実施形態に係わる単芯双方向光伝送装置の上方断面図を示す。単芯双方向光伝送装置８２のコネクタ差込口７０に、一芯用光コネクタ５０を差込み、光ファイバを接続する。本実施例においては、一芯用光コネクタ５０にＯＭＪコネクタを用いた。一芯用光コネクタ５０は、バネ７６で押されたコネクタ押え７４でコネクタ固定部材７２に押さえつけられ、所定の位置に固定される。コネクタ固定部材７２には、短尺な送信用光ファイバ４４と受信用光ファイバ４６が固定されており、一芯用光コネクタの光入射端に相対するように配されている。送信用光ファイバ４４のもう一端には光源素子１０が接続されている。光源としては、半導体レーザあるいは発光ダイオードを用いる。また、受信用光ファイバ４６の一端には光検出器素子１６が接続されている。駆動回路（図示せず）により変調駆動された光源素子１０からの光信号は、送信用光ファイバ４４を通して伝送用光ファイバ４０に結合される。伝送用光ファイバ４０を伝送してきた光信号は、受信用光ファイバ４６を通り光検出器素子１６により検出される。光検出器素子１６で検出された信号は、検出回路（図示せず）により電気信号として出力される。光源素子１０と光検出器素子１６は離して配置しており、光源素子１０からの光信号が直接光検出器に入射しないようにしている。
【００３９】
図８に光コネクタとの接合部における送信用光ファイバ４４と受信用光ファイバ４６の配置を示す。送信用光ファイバ４４として１本、受信用光ファイバ４６として６本の光ファイバを配しており、送信用光ファイバ４４は外周部に配置している。送信用光ファイバ４４を外周部に設けることにより、中心部に設けた場合よりもクロストークを低減できる。また、受信用光ファイバ４６の本数を送信用光ファイバ４４よりも多くすることにより受信時の光損失を少なくすることができる。本実施例においては、伝送用光ファイバ４０に外径１mmのＰＭＭＡコアＰＯＦを用いたため、送信用光ファイバ４４，受信用光ファイバ４６には、外径０.３３mm のＰＯＦを用いた。このように径が大きいため、光源素子１０，光検出器素子１６との位置合わせは容易に行うことができる。送信用光ファイバ４４，受信用光ファイバ４６と伝送用光ファイバ４０の端面は平行となるため、送信用光ファイバ４４からの光信号のうち伝送用光ファイバ４０の端面で反射した光は、そのほとんどが送信用光ファイバ４４へ戻るため、受信用光ファイバ４６に漏込むクロストークは少なく、単芯の光ファイバを用いて全二重光通信を行うことができる。また、光ファイバを用いて光源からの光信号を伝送用光ファイバに入射し、伝送用光ファイバからの光信号を光ファイバを用いて光検出器に結合するため、光結合時に信号光が広がらないため、レンズ等の精密な光学部品が必要なく、また受光径の小さな光検出器を用いることができる。さらに、光源・光検出器と接続する光伝送媒体に光損失の少ない光ファイバを用いることができるので、光源，光検出器と伝送用光ファイバ間を光損失を少なく結合することができる。ただし、低損失な光導波路を光ファイバに代わる光伝送媒体として用いることができる。
【００４０】
本発明の第６の実施形態を図９及び図１０を用いて説明する。図９は、本実施形態に係わる単芯双方向光伝送装置の光学系を示す斜視図である。光源素子用台座１２上に設けられた光源素子１０には、送信用光ファイバ４４が接合されている。送信用光ファイバ４４は、プリズム６０に形成されたファイバ固定用孔を通して固定され、その一端は伝送用光ファイバ４０に相対している。光源素子１０からの光信号は、送信用光ファイバ４４を通して伝送用光ファイバ４０に結合される。伝送用光ファイバ４０からの光信号は、プリズム６０に入射し、反射膜６６で反射して基板６８に形成された光検出器素子１６で検出される。
【００４１】
図１０に伝送用光ファイバ４０側から見た単芯双方向光伝送装置の光学系の正面図を示す。送信用光ファイバ４４の回りには遮光部６４が設けられており、送信用光ファイバ４０の端面で反射して戻ってきた光がプリズムに入らないようにしており、クロストークを抑えることができる。プリズムといった平面で構成される光学部材においては平面を平坦に研磨できるため、反射に伴う損失を非常に小さくすることができる。
【００４２】
本発明の単芯双方向光伝送装置の光学系をフローティングとし、挿入された光コネクタに押し付けるようにしてもよい。このようにすることで、伝送用光ファイバと送信用光ファイバとを接触させ、クロストークを少なくすることができる。送信用光ファイバを用いることにより、光源と光検出器を離して設置できるため、光学的・電気的なクロストークを抑制することができる。また、プリズム６０を用いることにより伝送用光ファイバからの光信号の光検出器への結合が容易となる。
【００４３】
本発明の第７の実施形態を図１１を用いて説明する。
【００４４】
図１１は、本実施形態に係わる光通信装置の回路ブロック図である。光源素子１０，光源素子１０を駆動する駆動回路９２，光検出器素子１６，光検出器素子１６からの電気信号を増幅・波形整形する検出回路９４，光コネクタ部３０及び一芯用光コネクタ５０を含む単芯双方向光伝送装置８２は、相手側の光伝送装置との間で光通信を行う。光通信装置９０は、単芯双方向光伝送装置８２，物理層回路９６，リンク層回路９８等で構成されている。物理層回路９６は、入力信号を変調する変調回路，単芯双方向光伝送装置８２で検出した信号を復調し出力する復調回路を含み、光通信に適した符号化，複数のノードが繋がったときに信号を送信するノードを決める調停，単芯双方向光伝送装置８２に相手側の光伝送装置が接続されたかどうかを管理する接続管理、等を行う。符号化は具体的には、クロック信号を再生できるように符号を付加した４Ｂ／５Ｂまたは８Ｂ／１０Ｂ符号に変換する。また、リンク層回路９８では、光通信装置を接続するホストと物理層回路とをインターフェースし、パケットの送受信を行う。本発明においては、単芯双方向光伝送装置８２においてクロストークを低減したため、単芯の光ファイバを用いて全二重光通信を行うことができる。本発明の第一の実施形態に示した単芯双方向光伝送装置と二芯用光伝送装置を接続する二分岐光ファイバを用いれば、光通信装置９０を二芯用光通信装置と接続し、全二重で光通信をすることができる。この場合に、相手の光通信装置と通信プロトコルが異なる場合には、物理層回路９６によりプロトコルを変換するようにすればよい。
【００４５】
【発明の効果】
上記のごとく、本発明の光分岐結合器は、構成が簡単であり、損失を小さくすることができる。また、分岐光ファイバ，単芯双方向光伝送装置の光学的なクロストークを小さくすることができ、全二重で単芯双方向光通信可能な光分岐結合器，分岐光ファイバ，単芯双方向光伝送装置を提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる二分岐光ファイバの光分岐結合器部を示す斜視図及び平面断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係わる二分岐光ファイバの斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係わる単芯双方向光伝送装置と二芯用光伝送装置を接続する二分岐光ファイバの正面図の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係わる光分岐結合器の斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係わる二分岐光ファイバの側面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係わる光分岐結合器における光ファイバ配置図及び二芯用光コネクタにおける光ファイバの配置図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係わる単芯双方向光伝送装置の上方断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係わる光コネクタとの接合部における送信用光ファイバと受信用光ファイバの配置図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係わる単芯双方向光伝送装置の光学系を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係わる単芯双方向光伝送装置の光学系の正面図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係わる光通信装置の回路ブロック図である。
【符号の説明】
１０…光源素子、１２…光源素子用台座、１６…光検出器素子、１８…光検出器パッケージ、２０，２２…フェルール、２４…スリーブ、２６…ファイバ接続管、２８…スリット部、３０…光分岐結合器部、４０…伝送用光ファイバ、４４…送信用光ファイバ、４６…受信用光ファイバ、４８…二芯用光コネクタ、５０…一芯用光コネクタ、５２ａ，５２ｂ…接続用一芯光コネクタ、５４…中継用コネクタ、６０…プリズム、６２…ファイバ固定用孔、６４…遮光部、６６…反射膜、６８…基板、７０…コネクタ挿込口、７２…コネクタ固定部材、７４…コネクタ押え、７６…バネ、８０…二芯用光伝送装置、８２…単芯双方向光伝送装置、９０…光通信装置、９２…駆動回路、９４…検出回路、９６…物理層回路、９８…リンク層回路。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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