光ネットワークおよび光回路
【課題】 マルチコア光ファイバを用いた全２重光通信ならびにマルチキャスト光通信を、簡易に、かつ高信頼で行うための光ネットワークおよび光通信装置を提供すること。
【解決手段】 第１および第２の光送受信モジュール９と、各光送受信モジュール９とそれぞれ接続された第１および第２の積層光回路３と、第１の積層光回路３と第２の積層光回路３とを接続する、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する１本のマルチコア光ファイバ１とを備え、第１および第２の積層光回路３は、それぞれ第１および第２の光導波路コア２−ａ、２−ｂを有し、各光送受信モジュール９と接続される側の第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔を、マルチコア光ファイバ１と接続される側の第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔よりも広くする。
【解決手段】 第１および第２の光送受信モジュール９と、各光送受信モジュール９とそれぞれ接続された第１および第２の積層光回路３と、第１の積層光回路３と第２の積層光回路３とを接続する、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する１本のマルチコア光ファイバ１とを備え、第１および第２の積層光回路３は、それぞれ第１および第２の光導波路コア２−ａ、２−ｂを有し、各光送受信モジュール９と接続される側の第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔を、マルチコア光ファイバ１と接続される側の第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔よりも広くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ネットワークおよび光通信装置に関し、より詳細には、ホーム・オフィス等の小規模な同報型波長分割多重伝送ネットワークにおいて、全２重伝送がマルチコア光ファイバ１芯にて実現可能である光ネットワークおよび光回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＩ（Digital Visual Interface）規格に基づいた大画面ディスプレイの画像データとその制御コンピュータ間の光リンクの高速化により、家庭内で必要とされる情報量が１ギガビットクラスの伝送容量を超えるという予測は現実感を帯びてきている。これら光リンクには帯域的には高速で、長距離伝送が可能なシングルモード光ファイバが必要とはいい難く、集合住宅もしくは家庭内の伝送距離を考慮すると、伝送帯域としては安価で、折り曲げにも強いマルチモード光ファイバでも十分と考えられる。また、家計費に占める通信コストはほぼ横ばい傾向であることから、部品としての接続コストならびに配線工事のＤＩＹ化の可能性を考慮すれば、マルチモード光ファイバリンクは低廉化が期待でき、より一層のＦＴＴＨの普及を図ることが期待できる。
【０００３】
一方、ディスプレイ等家庭内で使用される白物家電に加えて、ホームセキュリティ、ファイルサーバなど、ネットワーク化の進行により、種々端末間相互の伝送トラフィックが増加することが予想されてきている。また、そのネットワークの実現のためには高い信頼性を有する光ネットワークが有望視されてきている。これら端末には光トランシーバが内蔵され、その信号伝送にはファイバを２芯として信号送受信を全２重化する手法が用いられてきた。
【０００４】
その後、高信頼化、高スループット化、ＤＩＹ化が益々要求されるホームネットワークにおいては、伝送媒体としてシングルモード光ファイバ、大口径単芯プラスチック光ファイバが検討されてきた。しかしながら、家庭内で想定される曲げ半径や省スペース性、ファイバ長あたりのコスト、モジュール化コストにより、従来のファイバでは家庭内に適合した光リンク実現のための仕様を満たすことは困難な状況であった。これら問題を解決する家庭内光リンクが渇望されていた。
【０００５】
そこで、優れた曲げ特性を有するなどの特徴が示されてきている、マルチコアを有するマルチコア光ファイバが検討されており（非特許文献１参照）、マルチコア光ファイバを用いた光トランシーバモジュールの提案も行われている（特許文献１参照）。
【０００６】
図５に、従来のマルチコアプラスチック光ファイバを用いた光トランシーバ１０の構成を示す。図５に示す光トランシーバ１０の基板１６上には、遮光板１５を挟んで発光素子１２および受光素子１３が配置されている。発光素子１２および受光素子１３は、それぞれ端子リード１４に繋がれており、透明樹脂１７等によって覆われている。これら発光素子１２と受光素子１３とは、透明樹脂１７を介してマルチコア光ファイバ１１と光結合されている。
【０００７】
発光素子１２から発せられる信号光は、マルチコア光ファイバ１１の一部コア群に入射してコア内部を伝播する。マルチコア光ファイバ１１の別の一部コア群を伝播してきた信号光は、受光素子１３によって検出される。発光素子１２と受光素子１３とは、発光素子１２から発せられた信号光が受光素子１３に入射しないように配置されるのが望ましい。しかし、発光素子１２と受光素子１３との間隔は、マルチコア光ファイバ１１のコア群の径に依存するため、十分に間隔を置くことができない。そこで、発光素子１２と受光素子１３との間に、発光素子１２から発せられた信号光が受光素子１３へ入射するのを防止するための遮光板１５が設けられている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２４２３４８号明細書
【非特許文献１】野口祥宏、江原克実、「ＰＯＦを用いた家庭内光ネットワーク」、高分子、２００４年、５３巻、６月号、ｐ．４０２−４０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の遮光板１５を用いても、マルチコア光ファイバ１１と光トランシーバ１０との間で多重反射を繰り返すことにより、発光素子１２から発せられた信号光の戻り光が受光素子１３に入射するため、ノイズレベルが高くなり、高速伝送が困難でるという問題があった。
【００１０】
また、発光素子ドライバ回路でスイッチングされる電流量が大きいのに対して、受光素子１３で取り扱う電流量が小さいため、マルチコア光ファイバ１１の径は１ｍｍしかなく、発光素子１２と受光素子１３との間の距離が非常に短いことからグランドバウンスの影響が大きくなり、受信段のパワーバジェットを狭めるなどの問題もあった。
【００１１】
本発明の目的は、マルチコア光ファイバ１１と光トランシーバ１０との多重反射によって発光素子１２から受光素子１３へ信号光が入射すること無く、かつ送信段から受信段へのグランドバウンスの影響が小さい、ユーザ端末間を一本のマルチコア光ファイバで繋いだ全２重光通信ならびにマルチキャスト光通信を、簡易に、かつ高信頼で行うための光ネットワークおよび光通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光ネットワークにおいて、第１および第２の光送受信モジュールと、各光送受信モジュールとそれぞれ接続された第１および第２の積層光回路と、第１の積層光回路と第２の積層光回路とを接続する、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する１本のマルチコア光ファイバとを備え、第１および第２の積層光回路は、それぞれ第１および第２の光導波路コアを有し、光送受信モジュールと接続される側の第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔の方が、マルチコア光ファイバと接続される側の第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔よりも広く、
第１および第２の積層光回路における第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔が狭い側の端面において、マルチコア光ファイバの第１のコア群と第１および第２の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、かつマルチコア光ファイバの第２のコア群と第１および第２の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、第１および第２の積層光回路における第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔が広い側の端面において、第１の光送受信モジュールの発光素子と第１の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、第１の光送受信モジュールの受光素子と第１の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、かつ第２の光送受信モジュールの受光素子と第２の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、第２の光送受信モジュールの発光素子と第２の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、光ネットワークにおいて、２以上の光送受信モジュールと、各光送受信モジュールとそれぞれ接続された２以上の積層光回路と、各積層光回路とそれぞれ１本ずつ接続された、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する２以上のマルチコア光ファイバと、各マルチコア光ファイバとそれぞれ接続された、一端面が反射面である光導波路から成り、反射面に対向する面内の光導波路クラッドの領域から入射した光を、反射面によって反射して光導波路の光導波路コアに集光し、反射面に対向する面内のコアの領域から出射するミキシング光回路とを備え、各積層光回路は、それぞれ第１および第２の光導波路コアを有し、光送受信モジュールと接続される側の光導波路コアの端面間の間隔の方が、マルチコア光ファイバと接続される側の光導波路コアの端面間の間隔よりも広く、各積層光回路における第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔が狭い側の端面において、各マルチコア光ファイバの一端の第１のコア群と各積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、かつマルチコア光ファイバの一端の第２のコア群と各積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、各積層光回路における第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔が広い側の端面において、各光送受信モジュールの発光素子と各積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、各光送受信モジュールの受光素子と各積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、ミキシング光回路の反射面と対向する面において、ミキシング光回路のクラッド部分と各マルチコア光ファイバの第１のコア群とが光結合され、ミキシング光回路のコア部分と各マルチコア光ファイバの第２のコア群とが光結合されることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、積層光回路において、分離された２以上のコア群を有するマルチコア光ファイバと、光送受信モジュールとを接続する、２以上の光導波路コアを有する積層光回路であって、マルチコア光ファイバと接続される側の各光導波路コアの端面間の間隔は、２以上のコア群を含む全コア群の直径未満であり、光送受信モジュールと接続される側の各光導波路コアの端面間の間隔の方が、マルチコア光ファイバと接続される側の各光導波路コアの端面間の間隔よりも広いことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、一端面が反射面である光導波路から成るミキシング光回路であって、反射面に対向する面内の光導波路クラッドの領域から入射した光が、反射面によって反射されて光導波路のコアに集光され、反射面に対向する面内の光導波路コアの領域から出射することを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のミキシング光回路であって、コアは、四角錐であり、コアの四角錐の底面に相当する面は、反射面に対向する面に位置し、コアの四角錐の頂点は、光導波路の内部に位置することを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載のミキシング光回路であって、反射面に対向する面は、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する、複数のマルチコア光ファイバが接続される接続面であり、各マルチコア光ファイバは、第１のコア群と接続面内の光導波路クラッドの領域とが光結合され、かつ第２のコア群と接続面内の光導波路コアの領域とが光結合されるようにそれぞれ接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発光素子と受光素子とを所定の間隔を置いて配置することを可能にする積層光回路と２以上の信号光を合波するミキシング光回路とを備えたので、高速伝送が可能なユーザ端末間を一本のマルチコア光ファイバで繋いだ全２重光通信およびマルチキャスト光通信を簡易かつ高信頼に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（実施形態１）
図１（ａ）〜（ｃ）に、本発明の一実施形態に係る信号光の分離を行う積層光回路３を示す。図１に示す積層光回路３は、第１の光導波路コア２−ａおよび第２の光導波路コア２−ｂを有する。一方の第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｆと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｆとの間隔は、他方の第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｄと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｄとの間隔に対して狭い。そこで、第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｆと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｆとが位置する側をコア間隔の狭い側とし、第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｄと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｄとが位置する側をコア間隔の広い側とする。
【００２０】
コア間隔の狭い側の第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｆと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｆとは、１本のマルチコア光ファイバ１内の異なるコア群とそれぞれ光結合できるように配置されている。つまり、第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｆと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｆとは、第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｆと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｆとの間隔がマルチコア光ファイバ１のコア群の直径未満であるように配置される。一方、コア間隔の広い側の第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｄと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｄとは、発光素子７から受光素子８へ信号光が入射すること無く、送信段から受信段へのグランドバウンスの影響が小さくなるように配置される。
【００２１】
本発明の実施形態において用いるマルチコア光ファイバ１は、そのコア群がファイバの内部および端面において混線することなく、接続を行う一方の端面から他方の端面に至るまで空間位置座標を維持された構成をとる。そのようなマルチコア光ファイバ１の構造上の性質を用いて双方向送受信を行うことができる。
【００２２】
図２に、本発明の一実施形態に係る積層光回路３、３′を用いた１本のマルチコア光ファイバ１による全２重光通信の様子を示す。光送受信モジュール９、９′は、それぞれ積層光回路３、３′を介してマルチコア光ファイバ１と光信号接続されている。発光素子７と光導波路コア２−ａのコア間隔の広い側の端面２−ａ−ｄとを光結合し、光導波路コア２−ａのコア間隔の狭い側の端面２−ａ−ｆとマルチコア光ファイバ１の一方の端面における第１のコア群とを光結合する。また、マルチコア光ファイバ１の他方の端面における第１のコア群と光導波路コア２−ａ′のコア間隔の狭い側の端面２−ａ′−ｆとを光結合し、光導波路コア２−ａ′のコア間隔の広い側の端面２−ａ′−ｄと光送受信モジュール９′の受光素子８′とを光結合する。その結果、光送受信モジュール９の発光素子７と光送受信モジュール９′の受光素子８′とは、光導波路コア２−ａ、マルチコア光ファイバ１の第１のコア群、および光導波路コア２−ａ′を介して光信号接続される。
【００２３】
同様に、光送受信モジュール９′の発光素子７′と光導波路コア２−ｂ′のコア間隔の広い側の端面２−ｂ′−ｄとを光結合し、光導波路コア２−ｂ′のコア間隔の狭い側の端面２−ｂ′−ｆとマルチコア光ファイバ１の一方の端面における第２のコア群とを光結合する。また、マルチコア光ファイバ１の他端における第２のコア群と光導波路コア２−ｂのコア間隔の狭い側の端面２−ｂ−ｆとを光結合し、光導波路コア２−ｂのコア間隔の広い側の端面２−ｂ−ｄと光送受信モジュール９の受光素子８とを光結合する。その結果、光送受信モジュール９′の発光素子７′と光送受信モジュール９の受光素子８とは、光導波路コア２−ｂ′、マルチコア光ファイバ１の第２のコア群、および光導波路コア２−ｂを介して光信号接続される。
【００２４】
実施形態１に係る積層光回路３と光送受信モジュール９を含む光トランシーバを接続した端末間の双方向通信では、光送受信モジュール９のプリント基板側において発光素子７と受光素子８とをそれぞれ所定の距離だけ分離することができる。迷光による受信段でのノイズの分離のみならず、発光素子制御用電流が基板グランドに帰還した際に生じるグランドバウンスによる受信側信号劣化問題も克服できるため、通信速度の高速化を可能にする光回路の製作を行うことができる。また、１芯にて全２重通信が可能になるため、高信頼ネットワークが省スペースで可能である。
【００２５】
（実施形態２）
図３（ａ）、（ｂ）に、本発明の一実施形態に係る波長多重のためのミキシング光回路４を示す。図３に示すミキシング光回路４は、四角錐の光導波路コア４−ａ、四角柱の光導波路クラッド４−ｂ、および光導波路クラッド４−ｂから入射した信号光を光導波路コア４−ａに集光させる放物面鏡等の反射面４−ｃとから成る。四角錐の光導波路コア４−ａを、反射面４−ｃと対向する面に四角錐の底面に相当する面が位置し、四角錐の頂点が光導波路クラッド４−ｂ内に位置するように配置する。反射面４−ｃに対向する面は、マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄと接続を行う面であるので、本明細書では、この面を接続面と呼ぶこととする。この接続面における光導波路コア４−ａ領域の対角線は、接続面全領域の対角線に対して４５度回転している。
【００２６】
ミキシング光回路４には、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有するマルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄが接続される。第１のコア群は光導波路クラッド４−ｂと光結合され、第２のコア群は光導波路コア４−ａと光結合される。光導波路クラッド４−ｂと光結合されるマルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの第１のコア群は、それぞれ送信用コア群１−ａ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔである。光導波路コア４−ａと光結合されるマルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの第２のコア群は、それぞれ受信用コア群１−ａ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒである。
【００２７】
各マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの送信用コア群１−ａ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔから出射される波長λ１〜λ４の信号光は、反射面４−ｃに対向する接続面内の光導波路クラッド４−ｂの領域からそれぞれ入射する。入射した各波長λ１〜λ４の信号光は、反射面４−ｃにおいて反射され、光導波路コア４−ａに集光される。集光されて合波された波長λ１〜λ４の混合光は、接続面内の光導波路コア４−ａの領域から各マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの受信用コア群１−ａ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒに入射する。
【００２８】
この実施形態２に係るミキシング光回路４を用いることにより、複数の端末間において容易に同報型光ネットワークを構築することが可能になる。
【００２９】
実施形態２では、光導波路コア４−ａとして四角錐のコアを用いたが、例えば５角錐、６角錐等を用いることもできる。また、ミキシング光回路４に接続するマルチコア光ファイバの数を増やすことも可能である。
【００３０】
（実施形態３）
図４に、本発明の一実施形態に係るミキシング光回路４を用いたユーザ端末間の光ネットワークを示す。各波長λ１〜λ４にアドレス設定されたユーザ端末６−ａ〜６−ｄに、積層光回路３と光送受信モジュール９とを内蔵した光トランシーバ５−ａ〜５−ｄをそれぞれ接続する。積層光回路３と光送受信モジュール９とは、実施形態１における構成と同じ構成をとる。但し、積層光回路３の受信用の光導波路コア２−ｂと受光素子８との間には、波長分割多重フィルタまたはチューナブルフィルタ（不図示）が設けられている。この各光トランシーバ５−ａ〜５−ｄに、マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの一端をそれぞれ接続し、各マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの他端をミキシング光回路４に接続する。
【００３１】
このとき、光トランシーバ５−ａに内蔵された積層光回路３の送信用光導波路コア２−ａと受信用光導波路コア２−ｂとが、マルチコア光ファイバ１−ａの一端の第１のコア群１−ａ−Ｔと第２のコア群１−ａ−Ｒとにそれぞれ光結合されている。すなわち、積層光回路３の送信用光導波路コア２−ａとマルチコア光ファイバ１−ａの第１のコア群１−ａ−Ｔとが光結合され、積層光回路３の受信用光導波路コア２−ｂとマルチコア光ファイバ１−ａの第２のコア群１−ａ−Ｒとが光結合されている。また、マルチコア光ファイバ１−ａの他端の第１のコア群１−ａ−Ｔと第２のコア群１−ａ−Ｒとが、それぞれミキシング光回路４の接続面における光導波路クラッド４−ｂと光導波路コア４−ａとにそれぞれ光結合されている。すなわち、マルチコア光ファイバ１−ａの第１のコア群１−ａ−Ｔとミキシング光回路４の接続面における光導波路クラッド４−ｂとが光結合され、マルチコア光ファイバ１−ａの第２のコア群１−ａ−Ｒとミキシング光回路４の接続面における光導波路コア４−ａとが光結合されている。
【００３２】
同様に、光トランシーバ５−ｂ〜５−ｄに内蔵された積層光回路３の送信用光導波路コアと受信用光導波路コアとが、マルチコア光ファイバ１−ｂ〜１−ｄの一端の第１のコア群と第２のコア群とにそれぞれ光結合されている。また、マルチコア光ファイバ１−ｂ〜１−ｄの他端の第１のコア群１−ｂ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔと第２のコア群１−ｂ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒとが、ミキシング光回路４の接続面における光導波路クラッド４−ｂと光導波路コア４−ａとにそれぞれ光結合されている。
【００３３】
ユーザ端末６−ａ〜６−ｄは、各ユーザ端末に割り振られた波長λ１〜λ４の信号光を各光トランシーバ５−ａ〜５−ｄの各発光素子７から積層光回路３の光導波路コア２−ａを介して各マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの第１のコア群１−ａ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔに出射する。出射された波長λ１〜λ４の各信号光は、各マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの第１のコア群１−ａ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔ中を伝播し、ミキシング光回路４の接続面内の光導波路クラッド４−ｂの領域に入射する。入射した波長λ１〜λ４の各信号光は、反射面４−ｃにおいて反射されて全信号光が光導波路コア４−ａに集光される。光導波路コア４−ａに集光されて合波された波長λ１〜λ４の混合光は、反射面４−ｃに対向する面内の光導波路コア４−ａの領域から４本の各マルチコア光ファイバの第２のコア群１−ａ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒに入射する。この各マルチコア光ファイバの第２のコア群１−ａ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒに入射した混合光は、この第２のコア群中を伝播し、積層光回路３の光導波路コア２−ｂ、および波長分割多重フィルタもしくはチューナブル波長フィルタ（不図示）を介して各光トランシーバ５−ａ〜５−ｄの受光素子８に入射する。
【００３４】
以下でユーザ端末６−ａを例に挙げてより詳細に説明する。ユーザ端末６−ａは、光トランシーバ５−ａに積層光回路３の光導波路コア２−ａを介してマルチコア光ファイバ１−ａの第１のコア群１−ａ−Ｔに入射させる。入射された波長λ１の信号光は、マルチコア光ファイバ１−ａの第１のコア群１−ａ−Ｔ中を伝播し、ミキシング回路４を介して、他の各マルチコア光ファイバ１−ｂ〜１−ｄの第２のコア群１−ｂ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒに分配される。分配された波長λ１の信号光は、各光トランシーバ５−ａ〜５−ｄの積層光回路３の光導波路コア２−ｂを介して、積層光回路３の後段に設けられた波長分割多重フィルタもしくはチューナブル波長フィルタ（不図示）に入射する。同様に、他のユーザ端末６−ｂ〜６−ｄにより各光トランシーバ５−ｂ〜５−ｄから出射された波長λ２〜λ４の信号光も、各光トランシーバ５−ａ〜５−ｄの積層光回路３の光導波路コア２−ｂを介して、積層光回路３の後段に設けられた波長分割多重フィルタもしくはチューナブル波長フィルタ（不図示）に入射する。よって、ユーザ端末６−ａは、波長分割多重フィルタもしくはチューナブル波長フィルタによって分配信号の弁別を行うことにより、特定波長の受信が可能となる。ユーザ端末６−ｂ〜６−ｄについても同様である。
【００３５】
このように本発明の実施形態に係る光ネットワークを用いることにより、各ユーザ端末間で相互に信号接続を行うことが可能となる。また、使用波長フィルタとして全帯域透過波長フィルタを設けることによって、同時に各波長チャネル信号が受信可能となり、参加型双方向リアルタイムゲームなどの協調型作業が実現可能となる。
【００３６】
本発明の実施形態に係る光ネットワークを用いることによって、これまで伝送速度の速い、高信頼の光ネットワークを実現するためには各端末で２本必要であった光ファイバが、１本の光ファイバで実施することが可能となり、省スペース化が可能となった。そのため、マルチコア光ファイバを用いることにより曲げに強く、低コストで、であることから、一般家庭において快適なネットワークを容易に構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る信号光の分離を行う積層光回路の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のａ−ａ′線切断断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のｂ−ｂ′線切断断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る積層光回路３を用いた１本のマルチコア光ファイバ１による全２重光通信の様子を示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る波長多重のためのミキシング光回路全体を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のマルチコア光ファイバと接続する面を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るミキシング光回路４を用いたユーザ端末ネットワークを示す図である。
【図５】従来のマルチコアプラスチック光ファイバを用いた光トランシーバ１０の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、１１ マルチコア光ファイバ
１−ａ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔ マルチコア光ファイバの第１のコア群
１−ａ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒ マルチコア光ファイバの第２のコア群
２−ａ、２−ａ′ 第１の光導波路コア
２−ｂ、２−ｂ′ 第２の光導波路コア
２−ａ−ｆ、２−ｂ−ｆ 光導波路コアのファイバ側の端面
２−ａ−ｄ、２−ｂ−ｄ 光導波路コアの送信デバイス側の端面
２−ａ′−ｆ、２−ｂ′−ｆ 光導波路コアのファイバ側の端面
２−ｂ′−ｄ、２−ａ′−ｄ 光導波路コアの送信デバイス側の端面
３、３′ 積層光回路
４ ミキシング光回路
４−ａ 光導波路コア
４−ｂ 光導波路クラッド
４−ｃ ミキシング光回路反射面
５−ａ〜５−ｄ、１０ 光トランシーバ
６−ａ〜６−ｄ 端末
７、７′、１２ 発光素子
８、８′、１３ 受光素子
９、９′ 光送受信モジュール
１４ 端子リード
１５ 遮光板
１６ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ネットワークおよび光通信装置に関し、より詳細には、ホーム・オフィス等の小規模な同報型波長分割多重伝送ネットワークにおいて、全２重伝送がマルチコア光ファイバ１芯にて実現可能である光ネットワークおよび光回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＩ（Digital Visual Interface）規格に基づいた大画面ディスプレイの画像データとその制御コンピュータ間の光リンクの高速化により、家庭内で必要とされる情報量が１ギガビットクラスの伝送容量を超えるという予測は現実感を帯びてきている。これら光リンクには帯域的には高速で、長距離伝送が可能なシングルモード光ファイバが必要とはいい難く、集合住宅もしくは家庭内の伝送距離を考慮すると、伝送帯域としては安価で、折り曲げにも強いマルチモード光ファイバでも十分と考えられる。また、家計費に占める通信コストはほぼ横ばい傾向であることから、部品としての接続コストならびに配線工事のＤＩＹ化の可能性を考慮すれば、マルチモード光ファイバリンクは低廉化が期待でき、より一層のＦＴＴＨの普及を図ることが期待できる。
【０００３】
一方、ディスプレイ等家庭内で使用される白物家電に加えて、ホームセキュリティ、ファイルサーバなど、ネットワーク化の進行により、種々端末間相互の伝送トラフィックが増加することが予想されてきている。また、そのネットワークの実現のためには高い信頼性を有する光ネットワークが有望視されてきている。これら端末には光トランシーバが内蔵され、その信号伝送にはファイバを２芯として信号送受信を全２重化する手法が用いられてきた。
【０００４】
その後、高信頼化、高スループット化、ＤＩＹ化が益々要求されるホームネットワークにおいては、伝送媒体としてシングルモード光ファイバ、大口径単芯プラスチック光ファイバが検討されてきた。しかしながら、家庭内で想定される曲げ半径や省スペース性、ファイバ長あたりのコスト、モジュール化コストにより、従来のファイバでは家庭内に適合した光リンク実現のための仕様を満たすことは困難な状況であった。これら問題を解決する家庭内光リンクが渇望されていた。
【０００５】
そこで、優れた曲げ特性を有するなどの特徴が示されてきている、マルチコアを有するマルチコア光ファイバが検討されており（非特許文献１参照）、マルチコア光ファイバを用いた光トランシーバモジュールの提案も行われている（特許文献１参照）。
【０００６】
図５に、従来のマルチコアプラスチック光ファイバを用いた光トランシーバ１０の構成を示す。図５に示す光トランシーバ１０の基板１６上には、遮光板１５を挟んで発光素子１２および受光素子１３が配置されている。発光素子１２および受光素子１３は、それぞれ端子リード１４に繋がれており、透明樹脂１７等によって覆われている。これら発光素子１２と受光素子１３とは、透明樹脂１７を介してマルチコア光ファイバ１１と光結合されている。
【０００７】
発光素子１２から発せられる信号光は、マルチコア光ファイバ１１の一部コア群に入射してコア内部を伝播する。マルチコア光ファイバ１１の別の一部コア群を伝播してきた信号光は、受光素子１３によって検出される。発光素子１２と受光素子１３とは、発光素子１２から発せられた信号光が受光素子１３に入射しないように配置されるのが望ましい。しかし、発光素子１２と受光素子１３との間隔は、マルチコア光ファイバ１１のコア群の径に依存するため、十分に間隔を置くことができない。そこで、発光素子１２と受光素子１３との間に、発光素子１２から発せられた信号光が受光素子１３へ入射するのを防止するための遮光板１５が設けられている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２４２３４８号明細書
【非特許文献１】野口祥宏、江原克実、「ＰＯＦを用いた家庭内光ネットワーク」、高分子、２００４年、５３巻、６月号、ｐ．４０２−４０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の遮光板１５を用いても、マルチコア光ファイバ１１と光トランシーバ１０との間で多重反射を繰り返すことにより、発光素子１２から発せられた信号光の戻り光が受光素子１３に入射するため、ノイズレベルが高くなり、高速伝送が困難でるという問題があった。
【００１０】
また、発光素子ドライバ回路でスイッチングされる電流量が大きいのに対して、受光素子１３で取り扱う電流量が小さいため、マルチコア光ファイバ１１の径は１ｍｍしかなく、発光素子１２と受光素子１３との間の距離が非常に短いことからグランドバウンスの影響が大きくなり、受信段のパワーバジェットを狭めるなどの問題もあった。
【００１１】
本発明の目的は、マルチコア光ファイバ１１と光トランシーバ１０との多重反射によって発光素子１２から受光素子１３へ信号光が入射すること無く、かつ送信段から受信段へのグランドバウンスの影響が小さい、ユーザ端末間を一本のマルチコア光ファイバで繋いだ全２重光通信ならびにマルチキャスト光通信を、簡易に、かつ高信頼で行うための光ネットワークおよび光通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光ネットワークにおいて、第１および第２の光送受信モジュールと、各光送受信モジュールとそれぞれ接続された第１および第２の積層光回路と、第１の積層光回路と第２の積層光回路とを接続する、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する１本のマルチコア光ファイバとを備え、第１および第２の積層光回路は、それぞれ第１および第２の光導波路コアを有し、光送受信モジュールと接続される側の第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔の方が、マルチコア光ファイバと接続される側の第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔よりも広く、
第１および第２の積層光回路における第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔が狭い側の端面において、マルチコア光ファイバの第１のコア群と第１および第２の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、かつマルチコア光ファイバの第２のコア群と第１および第２の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、第１および第２の積層光回路における第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔が広い側の端面において、第１の光送受信モジュールの発光素子と第１の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、第１の光送受信モジュールの受光素子と第１の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、かつ第２の光送受信モジュールの受光素子と第２の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、第２の光送受信モジュールの発光素子と第２の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、光ネットワークにおいて、２以上の光送受信モジュールと、各光送受信モジュールとそれぞれ接続された２以上の積層光回路と、各積層光回路とそれぞれ１本ずつ接続された、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する２以上のマルチコア光ファイバと、各マルチコア光ファイバとそれぞれ接続された、一端面が反射面である光導波路から成り、反射面に対向する面内の光導波路クラッドの領域から入射した光を、反射面によって反射して光導波路の光導波路コアに集光し、反射面に対向する面内のコアの領域から出射するミキシング光回路とを備え、各積層光回路は、それぞれ第１および第２の光導波路コアを有し、光送受信モジュールと接続される側の光導波路コアの端面間の間隔の方が、マルチコア光ファイバと接続される側の光導波路コアの端面間の間隔よりも広く、各積層光回路における第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔が狭い側の端面において、各マルチコア光ファイバの一端の第１のコア群と各積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、かつマルチコア光ファイバの一端の第２のコア群と各積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、各積層光回路における第１の光導波路コアの端面と第２の光導波路コアの端面との間隔が広い側の端面において、各光送受信モジュールの発光素子と各積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、各光送受信モジュールの受光素子と各積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、ミキシング光回路の反射面と対向する面において、ミキシング光回路のクラッド部分と各マルチコア光ファイバの第１のコア群とが光結合され、ミキシング光回路のコア部分と各マルチコア光ファイバの第２のコア群とが光結合されることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、積層光回路において、分離された２以上のコア群を有するマルチコア光ファイバと、光送受信モジュールとを接続する、２以上の光導波路コアを有する積層光回路であって、マルチコア光ファイバと接続される側の各光導波路コアの端面間の間隔は、２以上のコア群を含む全コア群の直径未満であり、光送受信モジュールと接続される側の各光導波路コアの端面間の間隔の方が、マルチコア光ファイバと接続される側の各光導波路コアの端面間の間隔よりも広いことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、一端面が反射面である光導波路から成るミキシング光回路であって、反射面に対向する面内の光導波路クラッドの領域から入射した光が、反射面によって反射されて光導波路のコアに集光され、反射面に対向する面内の光導波路コアの領域から出射することを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のミキシング光回路であって、コアは、四角錐であり、コアの四角錐の底面に相当する面は、反射面に対向する面に位置し、コアの四角錐の頂点は、光導波路の内部に位置することを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載のミキシング光回路であって、反射面に対向する面は、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する、複数のマルチコア光ファイバが接続される接続面であり、各マルチコア光ファイバは、第１のコア群と接続面内の光導波路クラッドの領域とが光結合され、かつ第２のコア群と接続面内の光導波路コアの領域とが光結合されるようにそれぞれ接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発光素子と受光素子とを所定の間隔を置いて配置することを可能にする積層光回路と２以上の信号光を合波するミキシング光回路とを備えたので、高速伝送が可能なユーザ端末間を一本のマルチコア光ファイバで繋いだ全２重光通信およびマルチキャスト光通信を簡易かつ高信頼に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（実施形態１）
図１（ａ）〜（ｃ）に、本発明の一実施形態に係る信号光の分離を行う積層光回路３を示す。図１に示す積層光回路３は、第１の光導波路コア２−ａおよび第２の光導波路コア２−ｂを有する。一方の第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｆと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｆとの間隔は、他方の第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｄと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｄとの間隔に対して狭い。そこで、第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｆと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｆとが位置する側をコア間隔の狭い側とし、第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｄと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｄとが位置する側をコア間隔の広い側とする。
【００２０】
コア間隔の狭い側の第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｆと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｆとは、１本のマルチコア光ファイバ１内の異なるコア群とそれぞれ光結合できるように配置されている。つまり、第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｆと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｆとは、第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｆと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｆとの間隔がマルチコア光ファイバ１のコア群の直径未満であるように配置される。一方、コア間隔の広い側の第１の光導波路コア２−ａ端面２−ａ−ｄと第２の光導波路コア２−ｂ端面２−ｂ−ｄとは、発光素子７から受光素子８へ信号光が入射すること無く、送信段から受信段へのグランドバウンスの影響が小さくなるように配置される。
【００２１】
本発明の実施形態において用いるマルチコア光ファイバ１は、そのコア群がファイバの内部および端面において混線することなく、接続を行う一方の端面から他方の端面に至るまで空間位置座標を維持された構成をとる。そのようなマルチコア光ファイバ１の構造上の性質を用いて双方向送受信を行うことができる。
【００２２】
図２に、本発明の一実施形態に係る積層光回路３、３′を用いた１本のマルチコア光ファイバ１による全２重光通信の様子を示す。光送受信モジュール９、９′は、それぞれ積層光回路３、３′を介してマルチコア光ファイバ１と光信号接続されている。発光素子７と光導波路コア２−ａのコア間隔の広い側の端面２−ａ−ｄとを光結合し、光導波路コア２−ａのコア間隔の狭い側の端面２−ａ−ｆとマルチコア光ファイバ１の一方の端面における第１のコア群とを光結合する。また、マルチコア光ファイバ１の他方の端面における第１のコア群と光導波路コア２−ａ′のコア間隔の狭い側の端面２−ａ′−ｆとを光結合し、光導波路コア２−ａ′のコア間隔の広い側の端面２−ａ′−ｄと光送受信モジュール９′の受光素子８′とを光結合する。その結果、光送受信モジュール９の発光素子７と光送受信モジュール９′の受光素子８′とは、光導波路コア２−ａ、マルチコア光ファイバ１の第１のコア群、および光導波路コア２−ａ′を介して光信号接続される。
【００２３】
同様に、光送受信モジュール９′の発光素子７′と光導波路コア２−ｂ′のコア間隔の広い側の端面２−ｂ′−ｄとを光結合し、光導波路コア２−ｂ′のコア間隔の狭い側の端面２−ｂ′−ｆとマルチコア光ファイバ１の一方の端面における第２のコア群とを光結合する。また、マルチコア光ファイバ１の他端における第２のコア群と光導波路コア２−ｂのコア間隔の狭い側の端面２−ｂ−ｆとを光結合し、光導波路コア２−ｂのコア間隔の広い側の端面２−ｂ−ｄと光送受信モジュール９の受光素子８とを光結合する。その結果、光送受信モジュール９′の発光素子７′と光送受信モジュール９の受光素子８とは、光導波路コア２−ｂ′、マルチコア光ファイバ１の第２のコア群、および光導波路コア２−ｂを介して光信号接続される。
【００２４】
実施形態１に係る積層光回路３と光送受信モジュール９を含む光トランシーバを接続した端末間の双方向通信では、光送受信モジュール９のプリント基板側において発光素子７と受光素子８とをそれぞれ所定の距離だけ分離することができる。迷光による受信段でのノイズの分離のみならず、発光素子制御用電流が基板グランドに帰還した際に生じるグランドバウンスによる受信側信号劣化問題も克服できるため、通信速度の高速化を可能にする光回路の製作を行うことができる。また、１芯にて全２重通信が可能になるため、高信頼ネットワークが省スペースで可能である。
【００２５】
（実施形態２）
図３（ａ）、（ｂ）に、本発明の一実施形態に係る波長多重のためのミキシング光回路４を示す。図３に示すミキシング光回路４は、四角錐の光導波路コア４−ａ、四角柱の光導波路クラッド４−ｂ、および光導波路クラッド４−ｂから入射した信号光を光導波路コア４−ａに集光させる放物面鏡等の反射面４−ｃとから成る。四角錐の光導波路コア４−ａを、反射面４−ｃと対向する面に四角錐の底面に相当する面が位置し、四角錐の頂点が光導波路クラッド４−ｂ内に位置するように配置する。反射面４−ｃに対向する面は、マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄと接続を行う面であるので、本明細書では、この面を接続面と呼ぶこととする。この接続面における光導波路コア４−ａ領域の対角線は、接続面全領域の対角線に対して４５度回転している。
【００２６】
ミキシング光回路４には、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有するマルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄが接続される。第１のコア群は光導波路クラッド４−ｂと光結合され、第２のコア群は光導波路コア４−ａと光結合される。光導波路クラッド４−ｂと光結合されるマルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの第１のコア群は、それぞれ送信用コア群１−ａ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔである。光導波路コア４−ａと光結合されるマルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの第２のコア群は、それぞれ受信用コア群１−ａ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒである。
【００２７】
各マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの送信用コア群１−ａ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔから出射される波長λ１〜λ４の信号光は、反射面４−ｃに対向する接続面内の光導波路クラッド４−ｂの領域からそれぞれ入射する。入射した各波長λ１〜λ４の信号光は、反射面４−ｃにおいて反射され、光導波路コア４−ａに集光される。集光されて合波された波長λ１〜λ４の混合光は、接続面内の光導波路コア４−ａの領域から各マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの受信用コア群１−ａ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒに入射する。
【００２８】
この実施形態２に係るミキシング光回路４を用いることにより、複数の端末間において容易に同報型光ネットワークを構築することが可能になる。
【００２９】
実施形態２では、光導波路コア４−ａとして四角錐のコアを用いたが、例えば５角錐、６角錐等を用いることもできる。また、ミキシング光回路４に接続するマルチコア光ファイバの数を増やすことも可能である。
【００３０】
（実施形態３）
図４に、本発明の一実施形態に係るミキシング光回路４を用いたユーザ端末間の光ネットワークを示す。各波長λ１〜λ４にアドレス設定されたユーザ端末６−ａ〜６−ｄに、積層光回路３と光送受信モジュール９とを内蔵した光トランシーバ５−ａ〜５−ｄをそれぞれ接続する。積層光回路３と光送受信モジュール９とは、実施形態１における構成と同じ構成をとる。但し、積層光回路３の受信用の光導波路コア２−ｂと受光素子８との間には、波長分割多重フィルタまたはチューナブルフィルタ（不図示）が設けられている。この各光トランシーバ５−ａ〜５−ｄに、マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの一端をそれぞれ接続し、各マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの他端をミキシング光回路４に接続する。
【００３１】
このとき、光トランシーバ５−ａに内蔵された積層光回路３の送信用光導波路コア２−ａと受信用光導波路コア２−ｂとが、マルチコア光ファイバ１−ａの一端の第１のコア群１−ａ−Ｔと第２のコア群１−ａ−Ｒとにそれぞれ光結合されている。すなわち、積層光回路３の送信用光導波路コア２−ａとマルチコア光ファイバ１−ａの第１のコア群１−ａ−Ｔとが光結合され、積層光回路３の受信用光導波路コア２−ｂとマルチコア光ファイバ１−ａの第２のコア群１−ａ−Ｒとが光結合されている。また、マルチコア光ファイバ１−ａの他端の第１のコア群１−ａ−Ｔと第２のコア群１−ａ−Ｒとが、それぞれミキシング光回路４の接続面における光導波路クラッド４−ｂと光導波路コア４−ａとにそれぞれ光結合されている。すなわち、マルチコア光ファイバ１−ａの第１のコア群１−ａ−Ｔとミキシング光回路４の接続面における光導波路クラッド４−ｂとが光結合され、マルチコア光ファイバ１−ａの第２のコア群１−ａ−Ｒとミキシング光回路４の接続面における光導波路コア４−ａとが光結合されている。
【００３２】
同様に、光トランシーバ５−ｂ〜５−ｄに内蔵された積層光回路３の送信用光導波路コアと受信用光導波路コアとが、マルチコア光ファイバ１−ｂ〜１−ｄの一端の第１のコア群と第２のコア群とにそれぞれ光結合されている。また、マルチコア光ファイバ１−ｂ〜１−ｄの他端の第１のコア群１−ｂ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔと第２のコア群１−ｂ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒとが、ミキシング光回路４の接続面における光導波路クラッド４−ｂと光導波路コア４−ａとにそれぞれ光結合されている。
【００３３】
ユーザ端末６−ａ〜６−ｄは、各ユーザ端末に割り振られた波長λ１〜λ４の信号光を各光トランシーバ５−ａ〜５−ｄの各発光素子７から積層光回路３の光導波路コア２−ａを介して各マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの第１のコア群１−ａ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔに出射する。出射された波長λ１〜λ４の各信号光は、各マルチコア光ファイバ１−ａ〜１−ｄの第１のコア群１−ａ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔ中を伝播し、ミキシング光回路４の接続面内の光導波路クラッド４−ｂの領域に入射する。入射した波長λ１〜λ４の各信号光は、反射面４−ｃにおいて反射されて全信号光が光導波路コア４−ａに集光される。光導波路コア４−ａに集光されて合波された波長λ１〜λ４の混合光は、反射面４−ｃに対向する面内の光導波路コア４−ａの領域から４本の各マルチコア光ファイバの第２のコア群１−ａ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒに入射する。この各マルチコア光ファイバの第２のコア群１−ａ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒに入射した混合光は、この第２のコア群中を伝播し、積層光回路３の光導波路コア２−ｂ、および波長分割多重フィルタもしくはチューナブル波長フィルタ（不図示）を介して各光トランシーバ５−ａ〜５−ｄの受光素子８に入射する。
【００３４】
以下でユーザ端末６−ａを例に挙げてより詳細に説明する。ユーザ端末６−ａは、光トランシーバ５−ａに積層光回路３の光導波路コア２−ａを介してマルチコア光ファイバ１−ａの第１のコア群１−ａ−Ｔに入射させる。入射された波長λ１の信号光は、マルチコア光ファイバ１−ａの第１のコア群１−ａ−Ｔ中を伝播し、ミキシング回路４を介して、他の各マルチコア光ファイバ１−ｂ〜１−ｄの第２のコア群１−ｂ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒに分配される。分配された波長λ１の信号光は、各光トランシーバ５−ａ〜５−ｄの積層光回路３の光導波路コア２−ｂを介して、積層光回路３の後段に設けられた波長分割多重フィルタもしくはチューナブル波長フィルタ（不図示）に入射する。同様に、他のユーザ端末６−ｂ〜６−ｄにより各光トランシーバ５−ｂ〜５−ｄから出射された波長λ２〜λ４の信号光も、各光トランシーバ５−ａ〜５−ｄの積層光回路３の光導波路コア２−ｂを介して、積層光回路３の後段に設けられた波長分割多重フィルタもしくはチューナブル波長フィルタ（不図示）に入射する。よって、ユーザ端末６−ａは、波長分割多重フィルタもしくはチューナブル波長フィルタによって分配信号の弁別を行うことにより、特定波長の受信が可能となる。ユーザ端末６−ｂ〜６−ｄについても同様である。
【００３５】
このように本発明の実施形態に係る光ネットワークを用いることにより、各ユーザ端末間で相互に信号接続を行うことが可能となる。また、使用波長フィルタとして全帯域透過波長フィルタを設けることによって、同時に各波長チャネル信号が受信可能となり、参加型双方向リアルタイムゲームなどの協調型作業が実現可能となる。
【００３６】
本発明の実施形態に係る光ネットワークを用いることによって、これまで伝送速度の速い、高信頼の光ネットワークを実現するためには各端末で２本必要であった光ファイバが、１本の光ファイバで実施することが可能となり、省スペース化が可能となった。そのため、マルチコア光ファイバを用いることにより曲げに強く、低コストで、であることから、一般家庭において快適なネットワークを容易に構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る信号光の分離を行う積層光回路の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のａ−ａ′線切断断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のｂ−ｂ′線切断断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る積層光回路３を用いた１本のマルチコア光ファイバ１による全２重光通信の様子を示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る波長多重のためのミキシング光回路全体を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のマルチコア光ファイバと接続する面を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るミキシング光回路４を用いたユーザ端末ネットワークを示す図である。
【図５】従来のマルチコアプラスチック光ファイバを用いた光トランシーバ１０の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、１１ マルチコア光ファイバ
１−ａ−Ｔ〜１−ｄ−Ｔ マルチコア光ファイバの第１のコア群
１−ａ−Ｒ〜１−ｄ−Ｒ マルチコア光ファイバの第２のコア群
２−ａ、２−ａ′ 第１の光導波路コア
２−ｂ、２−ｂ′ 第２の光導波路コア
２−ａ−ｆ、２−ｂ−ｆ 光導波路コアのファイバ側の端面
２−ａ−ｄ、２−ｂ−ｄ 光導波路コアの送信デバイス側の端面
２−ａ′−ｆ、２−ｂ′−ｆ 光導波路コアのファイバ側の端面
２−ｂ′−ｄ、２−ａ′−ｄ 光導波路コアの送信デバイス側の端面
３、３′ 積層光回路
４ ミキシング光回路
４−ａ 光導波路コア
４−ｂ 光導波路クラッド
４−ｃ ミキシング光回路反射面
５−ａ〜５−ｄ、１０ 光トランシーバ
６−ａ〜６−ｄ 端末
７、７′、１２ 発光素子
８、８′、１３ 受光素子
９、９′ 光送受信モジュール
１４ 端子リード
１５ 遮光板
１６ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の光送受信モジュールと、
前記各光送受信モジュールとそれぞれ接続された第１および第２の積層光回路と、
前記第１の積層光回路と第２の積層光回路とを接続する、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する１本のマルチコア光ファイバとを備え、
前記第１および第２の積層光回路は、それぞれ第１および第２の光導波路コアを有し、前記光送受信モジュールと接続される側の前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔の方が、前記マルチコア光ファイバと接続される側の前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔よりも広く、
前記第１および第２の積層光回路における前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔が狭い側の端面において、前記マルチコア光ファイバの第１のコア群と前記第１および第２の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、かつ前記マルチコア光ファイバの第２のコア群と前記第１および第２の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、
前記第１および第２の積層光回路における前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔が広い側の端面において、前記第１の光送受信モジュールの発光素子と前記第１の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、前記第１の光送受信モジュールの受光素子と前記第１の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、かつ前記第２の光送受信モジュールの受光素子と前記第２の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、前記第２の光送受信モジュールの発光素子と前記第２の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合されていることを特徴とする光ネットワーク。
【請求項２】
２以上の光送受信モジュールと、
前記各光送受信モジュールとそれぞれ接続された２以上の積層光回路と、
前記各積層光回路とそれぞれ１本ずつ接続された、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する２以上のマルチコア光ファイバと、
前記各マルチコア光ファイバとそれぞれ接続された、一端面が反射面である光導波路から成り、前記反射面に対向する面内の光導波路クラッドの領域から入射した光を、前記反射面によって反射して前記光導波路の光導波路コアに集光し、前記反射面に対向する面内のコアの領域から出射するミキシング光回路とを備え、
前記各積層光回路は、それぞれ第１および第２の光導波路コアを有し、前記光送受信モジュールと接続される側の前記光導波路コアの端面間の間隔の方が、前記マルチコア光ファイバと接続される側の前記光導波路コアの端面間の間隔よりも広く、
前記各積層光回路における前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔が狭い側の端面において、前記各マルチコア光ファイバの一端の第１のコア群と前記各積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、かつ前記マルチコア光ファイバの一端の第２のコア群と前記各積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、
前記各積層光回路における前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔が広い側の端面において、前記各光送受信モジュールの発光素子と前記各積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、前記各光送受信モジュールの受光素子と前記各積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、
前記ミキシング光回路の反射面と対向する面において、前記ミキシング光回路のクラッド部分と前記各マルチコア光ファイバの第１のコア群とが光結合され、前記ミキシング光回路のコア部分と前記各マルチコア光ファイバの第２のコア群とが光結合されることを特徴とする光ネットワーク。
【請求項３】
分離された２以上のコア群を有するマルチコア光ファイバと、光送受信モジュールとを接続する、２以上の光導波路コアを有する積層光回路であって、
前記マルチコア光ファイバと接続される側の前記各光導波路コアの端面間の間隔は、前記２以上のコア群を含む全コア群の直径未満であり、
前記光送受信モジュールと接続される側の前記各光導波路コアの端面間の間隔の方が、前記マルチコア光ファイバと接続される側の前記各光導波路コアの端面間の間隔よりも広いことを特徴とする積層光回路。
【請求項４】
一端面が反射面である光導波路から成るミキシング光回路であって、
前記反射面に対向する面内の光導波路クラッドの領域から入射した光が、前記反射面によって反射されて前記光導波路のコアに集光され、前記反射面に対向する面内の光導波路コアの領域から出射することを特徴とするミキシング光回路。
【請求項５】
請求項４に記載のミキシング光回路であって、前記コアは、四角錐であり、前記コアの四角錐の底面に相当する面は、前記反射面に対向する面に位置し、前記コアの四角錐の頂点は、前記光導波路の内部に位置することを特徴とするミキシング光回路。
【請求項６】
請求項４または５に記載のミキシング光回路であって、前記反射面に対向する面は、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する、複数のマルチコア光ファイバが接続される接続面であり、前記各マルチコア光ファイバは、前記第１のコア群と前記接続面内の光導波路クラッドの領域とが光結合され、かつ前記第２のコア群と前記接続面内の光導波路コアの領域とが光結合されるようにそれぞれ接続されることを特徴とするミキシング光回路。
【請求項１】
第１および第２の光送受信モジュールと、
前記各光送受信モジュールとそれぞれ接続された第１および第２の積層光回路と、
前記第１の積層光回路と第２の積層光回路とを接続する、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する１本のマルチコア光ファイバとを備え、
前記第１および第２の積層光回路は、それぞれ第１および第２の光導波路コアを有し、前記光送受信モジュールと接続される側の前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔の方が、前記マルチコア光ファイバと接続される側の前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔よりも広く、
前記第１および第２の積層光回路における前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔が狭い側の端面において、前記マルチコア光ファイバの第１のコア群と前記第１および第２の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、かつ前記マルチコア光ファイバの第２のコア群と前記第１および第２の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、
前記第１および第２の積層光回路における前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔が広い側の端面において、前記第１の光送受信モジュールの発光素子と前記第１の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、前記第１の光送受信モジュールの受光素子と前記第１の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、かつ前記第２の光送受信モジュールの受光素子と前記第２の積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、前記第２の光送受信モジュールの発光素子と前記第２の積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合されていることを特徴とする光ネットワーク。
【請求項２】
２以上の光送受信モジュールと、
前記各光送受信モジュールとそれぞれ接続された２以上の積層光回路と、
前記各積層光回路とそれぞれ１本ずつ接続された、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する２以上のマルチコア光ファイバと、
前記各マルチコア光ファイバとそれぞれ接続された、一端面が反射面である光導波路から成り、前記反射面に対向する面内の光導波路クラッドの領域から入射した光を、前記反射面によって反射して前記光導波路の光導波路コアに集光し、前記反射面に対向する面内のコアの領域から出射するミキシング光回路とを備え、
前記各積層光回路は、それぞれ第１および第２の光導波路コアを有し、前記光送受信モジュールと接続される側の前記光導波路コアの端面間の間隔の方が、前記マルチコア光ファイバと接続される側の前記光導波路コアの端面間の間隔よりも広く、
前記各積層光回路における前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔が狭い側の端面において、前記各マルチコア光ファイバの一端の第１のコア群と前記各積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、かつ前記マルチコア光ファイバの一端の第２のコア群と前記各積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、
前記各積層光回路における前記第１の光導波路コアの端面と前記第２の光導波路コアの端面との間隔が広い側の端面において、前記各光送受信モジュールの発光素子と前記各積層光回路の第１の光導波路コアとが光結合され、前記各光送受信モジュールの受光素子と前記各積層光回路の第２の光導波路コアとが光結合され、
前記ミキシング光回路の反射面と対向する面において、前記ミキシング光回路のクラッド部分と前記各マルチコア光ファイバの第１のコア群とが光結合され、前記ミキシング光回路のコア部分と前記各マルチコア光ファイバの第２のコア群とが光結合されることを特徴とする光ネットワーク。
【請求項３】
分離された２以上のコア群を有するマルチコア光ファイバと、光送受信モジュールとを接続する、２以上の光導波路コアを有する積層光回路であって、
前記マルチコア光ファイバと接続される側の前記各光導波路コアの端面間の間隔は、前記２以上のコア群を含む全コア群の直径未満であり、
前記光送受信モジュールと接続される側の前記各光導波路コアの端面間の間隔の方が、前記マルチコア光ファイバと接続される側の前記各光導波路コアの端面間の間隔よりも広いことを特徴とする積層光回路。
【請求項４】
一端面が反射面である光導波路から成るミキシング光回路であって、
前記反射面に対向する面内の光導波路クラッドの領域から入射した光が、前記反射面によって反射されて前記光導波路のコアに集光され、前記反射面に対向する面内の光導波路コアの領域から出射することを特徴とするミキシング光回路。
【請求項５】
請求項４に記載のミキシング光回路であって、前記コアは、四角錐であり、前記コアの四角錐の底面に相当する面は、前記反射面に対向する面に位置し、前記コアの四角錐の頂点は、前記光導波路の内部に位置することを特徴とするミキシング光回路。
【請求項６】
請求項４または５に記載のミキシング光回路であって、前記反射面に対向する面は、分離された第１のコア群と第２のコア群とを有する、複数のマルチコア光ファイバが接続される接続面であり、前記各マルチコア光ファイバは、前記第１のコア群と前記接続面内の光導波路クラッドの領域とが光結合され、かつ前記第２のコア群と前記接続面内の光導波路コアの領域とが光結合されるようにそれぞれ接続されることを特徴とするミキシング光回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−８６２１２（Ｐ２００７−８６２１２Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７２６７６（Ｐ２００５−２７２６７６）
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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