JPH02219014A - 光カプラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光カプラに関し、特に詳細には、信号間の衝突
検知（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　）を
必要とするバス型光Ｌ　Ａ　Ｎ　（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅ
ａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムに端局を接続するのに適
した光カブラに関する。

【従来の技術〕

従来のバス型分岐光ＬＡＮシステムでは、第５図に示す
ように、個々の端局４１は光カブラ４２ａ、４２ｂを介
してバス光ファイバ４０に接続されている。そして端局
４１の送信部４１ｂからの光信号は光カブラ４２ａを介
してバス光ファイバ４０に入力され、また、バス光ファ
イバ４０を伝送されている光信号は光カブラ４２ｂを介
して、バス光ファイバ４０から分岐され端局４１の受信
部４１ａに入力される。

この光カブラ４２ａ、ｂとしては、従来より第６図（ａ
）に示すような誘電体多層膜フィルタを用いたものや、
また第６図（ｂ）に示すような融着延伸タイプのものが
用いられていた。

これらの光カブラの構造及び動作について簡単に説明す
る。

まず第６図（ａ）に示す光カブラ５０には、誘電体多層
膜５１が設けられ、バス光ファイバ５２より入射した光
信号の一部が、この誘電体多層膜５１により反射されて
、結合光ファイバ５３に伝送され、残りの光信号は誘電
多層膜５１を透過してバス光ファイバ５４に伝送される
。−力結合光ファイバ５５から入射した光信号は誘電体
多層膜５１の裏面５１ａで反射され、バス光ファイバ５
４に伝送される。ここで、結合光ファイバ５３．５５を
それぞれバス光ファイバに接続する端局４１の送信部４
１ａ１受信部４１ｂに接続しておけば、端局４１からバ
ス光ファイバ４０への光信号の入力、バス光ファイバ４
０を伝送される光信号を端局への取り出しを行うことが
できる。

また、第６図（ｂ）に示す光カブラは２本の光ファイバ
を互いに融着延伸させることにより構成され、その融着
延伸部５６で光信号の分岐結合が行われ、バス光ファイ
バ５２から結合光ファイバ５３へ、また結合光ファイバ
５５からバス光ファイバ４０への光信号の伝送を行うこ
とができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような光カブラを、光ＬＡＮシステムのバス光フ
ァイバと端局とを接続する光カプラとして使用すると、
端局の送信部から出力された光信号が、光ファイバを通
って該端局の受信部に受信され、またバス光ファイバか
らも他の端局が発した光信号が光ファイバを通って、端
局の受信部にも受信される。しかし、この端局の受信部
で受信される光信号のうち、送信部からのほうがバス光
ファイバからのものに比較して数十倍量上と大きいため
、バス光ファイバからの光信号が無視されてしまう。そ
のため、バス光ファイバから光信号を取り出し検知する
難しかった。

更に、このような光カプラでは、信号間の衝突検知が必
要なバス型光ＬＡＮシステム、例えばＣ５Ｍ　Ａ　／　
　ＣＤ　　（Ｃａｒｒｉｅｒ　　５ｅｎｓｅ　　Ｍｕｌ
ｔｌｐｌｅ　　Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏ１１ｌｓｌｏｎ　Ｄ
ｅｉｅｃｔｌｏｎ）方式の光ＬＡＮシステムを構築する
ことができなかった。

そこで、本発明は上記問題点を解決し、光ＬＡＮシステ
ムでのバス光ファイバと端局との接続に適した光カプラ
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〕

上記課題を達成するため、本発明の光カプラでは、入射
光を２方向に分岐する分岐部と、入射した光のうち第１
の方向の偏波面を有する光を選択し出力する第１の偏波
面選択部と、入射光のうち前記第１の方向とは異なる第
２の方向の偏波面を有する光を選択し出力する第２の偏
波面選択部とを、外部より入力された第１の光信号を分
岐部に導き、分岐した後、分岐された一方の光信号を第
１の偏波面選択部を介して出力し、他方を外部に出力さ
せ、外部より入力された第２の光信号を第２の偏波面選
択部に入射したのち分岐部に入射し、分岐された一方の
光信号を第１の偏波面選択部に入射するように構成して
いること特徴とする。

更に、上記分岐部及び第２の偏波面選択部を偏波保存フ
ァイバと偏波非保存ファイバとの融着接合により構成し
、この偏波保存ファイバと偏波非保存ファイバとの融着
部をテーパ構造上に形成し、このテーパ構造の最小径部
で偏波保存ファイバのクラッド部と偏波非保存ファイバ
のクラッド部とが共通化されていることを特徴とする。

〔作用〕

まず、バス光ファイバより入射した光信号が分岐部で２
方向に分岐され、一方がバス光ファイバに伝送される。

他方の光信号は、第１の偏波面選択部で所定の偏波面を
有する光信号のみが選択され、接続された端局の受信部
に伝送される。

一方接続された端局の送信部より入射した光信号は第２
の偏波面選択部で先の所定の方向とは異なる方向の偏波
面を有する光信号のみを選択し、第１の偏波面選択部に
入射する。したがって、端局の送信部より発した光信号
の一部は、第１及び第２の偏波面選択部を通って端局の
受信部に入射するため、この第１及び第１の偏波面選択
部の偏波面方向の角度を調節することにより、送信部か
らの光信号のみを所望のレベルの光信号にして、受信部
に入力させることができる。

〔実施例〕

以下図面そ参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。

同一符号を付した要素は同一機能を有するため重複する
説明は省略する。

第１図は本発明に従う第１の実施例の光カブラをバス型
光ＬＡＮシステムに組み込んだ状態の構成を示す。

第１図に示すように、本発明に従う光カブラ１０は、光
ＬＡＮシステムのバス光ファイバ１からの光信号を人力
するバス信号入力口１ａと、バス光ファイバ２へ光信号
を出力するバス信号出力口２ａとを備え、更に端局２０
の送信部２１からの光信号を結合光ファイバ３を介して
入力する端局信号入力口３ａと、結合光ファイバ４を介
して端局２０の受信部２２へ光信号を出力する端局信号
出力口４ａとを備えている。そして、この光カブラは、
その内部に誘電体多層膜より構成される光分岐部１１と
、分岐された光信号から単一偏波面を有する光信号を選
択出力する第１の偏波面選択部１２とが設けられている
。この光分岐部１１の誘電体多層膜はバス型光ＬＡＮシ
ステムのバス光ファイバ１からバス信号人力口１ａを通
して人力した光信号の入力方向Ｘに対して４５度傾けて
設けてあり、入力した光信号の一部を入力方向Ｘに対し
て直交する方向Ｙに反射する。この反射方向Ｙには第１
の偏波面選択部１２が設けられ、この第１の偏波面選択
部１２の出力側には端局信号出力口４ａが位置している
。なお、この誘電体多層膜の傾斜角はこの４５度に限定
されず、これ以外の角度であってもよい。この場合には
第１の偏波面選択部１２等を反射方向に設ける必要があ
る。

更に、この先カブラには、第２の偏波面選択部１３が設
けられ、この第２の偏波面選択部１３は端局信号入力口
３ａから人力した光信号のうち単一偏波面を有する光信
号のみを選択出力する。そして、この第２の偏波面選択
部１３は、光分岐部１１を挾んで先に説明した第１の偏
波面選択部１２に対向して設けられ、この第２の偏波面
選択部１３で選択出力された光信号は光分岐部１１に入
力し、その一部がＸ方向に反射され、バス信号出力口２
ａを通ってバス光ファイバ２に出力される。更に、この
第２偏波面選択部１３で選択出力された光信号の内、光
分岐部１１をＹ方向に透過した光信号は第１の偏波面選
択部１２に入力し、更に先の第１の偏波面選択部の単一
偏波面の方向とは異な方向の単一偏波面を有する光信号
のみが選択出力され、端局信号出力口４ａから出力され
る。

ここで、第１及び第２の偏波面選択部１２．１３の偏波
面方向は互いに異なり、例えばその偏波面の方向は、は
ぼ直角、例えば８９度で交わっている。

更にこの先カブラのバス信号入力口１ａと光分岐部１１
との間にはバス光ファイバ１の端部より発した光信号を
平行光束にするコリメータレンズ１４が設けられ、更に
端局信号入力口と第２の偏波面選択部１３との間にも結
合光ファイバ３の端面より発した光信号を平行光束にす
るコリメータレンズ１７が設けられている。一方、第１
の偏波面選択部１２と端局出力口との間には第１偏波面
選択部１２で変換された平行光束の光信号を結合光ファ
イバ４のコア部に集光させるレンズ１５が挿入されてお
り、また光分岐部１１とバス信号出力口との間にも光分
岐部１１で分岐された平行光束の光信号をバス光ファイ
バ２のコア部に集光させるレンズ１６が挿入されている
。このようにコリメータレンズ、集光レンズを配置して
おくことにより、光信号の伝送効率を高めている。

次に、上記実施例の光カブラの機能に付いて第２図を用
いて説明する。

第２図（ａ）は、バス光フアイバ１中を伝送されている
光信号を端局２０に取り込んでいる状態を示す。この図
において細い実線は無偏光状態の光信号を示し、−点鎖
線は偏波面が第１の方向である光信号を示す。

まず、バス光ファイバ１を伝送されてきた無偏光状態の
光信号は、バス光ファイバ１の端面から放射され、コリ
メータレンズ１４で平行光束にされて光分岐部１１に入
力する。この光分岐部１１では、入力した光信号を１０
＝１に分岐して、１１分の１０の光信号を透過させ、１
１分の１の光信号を直角方向に反射する。ここで透過し
た光信号は集光レンズ１６でバス光ファイバ２の端面コ
ア部に集光され、伝送される。一方反射した光信号は第
１の偏波面選択部１２で第１の方向の偏波面を有する光
信号のみが選択出力される。この際光信号の強度は２分
の１に減少する。そして選択出力された光信号は、集光
レンズ１５で結合光ファイバ４の端面コア部に集光され
、結合光ファイバ４を介して端局２０の受信部２２に入
力される。このようにして、光ＬＡＮシステムのバス光
ファイバを伝送されている光信号が端局に取り込まれる
。

次に第２図（ｂ）は、バス光ファイバ１に光信号を端局
２０から入力している状態を示す。この図において細い
実線は無偏光状態の光信号を示し、−点鎖線は偏波面が
第１の方向である光信号を示し、２点鎖線は偏波面が第
２の方向である光信号を示す。

まず、端局２０の送信部２１より発した無偏光状態の光
信号は結合光ファイバ３を伝送され、その端面より出力
する。このように出力された光信号はコリメータレンズ
１７にて平行光束にされ、第２の偏波面選択部１３に入
力する。この第２の偏波面選択部１３では入力した光信
号の内、第２の方向の偏波面を有する光信号のみが選択
され、光分岐部１１に入力する。この光分岐部１１では
、先に説明したように、入力した光信号を１０＝１に分
岐して、１１分の１０の光信号を透過させ、１１分の１
の光信号を直角方向に反射する。ここで反射された光信
号は集光レンズ１６でバス光ファイバ２の端面コア部に
集光され、バス光ファイバ２を伝送される。一方透過し
た光信号は第１の偏波面選択部１２で第１の方向の偏波
面を有する光信号のみが選択出力される。ここで、第１
の偏波面選択部１２に入力する光信号は既に第２の偏波
面選択部１３にて第１の方向とは異なる第２の方向の偏
波面を有する光信号のみが選択出力されるため、第１の
偏波面選択部１２を透過した後の光信号は、その光強度
が極端に弱められる。そしてこの弱められた光強度を有
する光信号は集光レンズ１５で結合光ファイバ４の端面
コア部に集光される。そしてこの集光された光信号は結
合光ファイバ４を介して端局の受信部２２に伝送される
。

このようにして、端局２０の送信部２１から光信号をバ
ス光ファイバ２に出力することができる。

ここで、第１の方向と第２の方向とを互いに直交した状
態にしておくと、送信部２１からの光信号は第１及び第
２の偏波面選択部の組み合わせにより完全に遮断され、
受信部２２には受信されない。

また、第１の及び第２の偏波面選択部の単一偏波変換の
偏波面の方向の組み合わせを選択することにより、送信
部２１からの光信号が受信部２２へ人力されるのを防止
したり、また送信部から人力される光信号を所望のレベ
ルまで減衰させて受信部に入力させることができる。

ここで、第１図に示す上記実施例において、バス光ファ
イバ１．２及び結合光ファイバ３．４として５０／１２
５ＧＩフアイバを、コリメータレンズ１４．１７、集光
レンズ１５．１６として円筒形自己集束型レンズを、光
分岐部１１として立方体１０：１ビームスプリツタ（反
射光１／透過光１０）また第１及び第２の偏波面選択部
１２．１３として立方体偏光ビームスプリッタを使用し
て光カブラを構成し、第１及び第２の偏波面選択部１２
．１３の偏波面の方向が互いに８９度を成すように傾け
た。

そしてバス光ファイバｌに−２８ｄＢｍ、結合光ファイ
バ３に一１３ｄＢｍの光パワーを入力したところ以下の
表１に示すように光信号が分岐された。

表　　１ この表１かられかるように、バス光ファイバ１から端局
２０の受信部２２へ入力する光信号の強度と端局２０の
送信部２１からの結合光ファイバ４を通って受信部２２
に入力する光信号の強度との差を約７ｄＢとし両方の信
号を識別できるようにすることができた。

このことより、この光カブラを光ＬＡＮシステムのバス
光ファイバと端局との接続部に使用することにより、自
己の送信部から送信した信号とバス光ファイバから受信
した信号とをほぼ同じレベルで受信でき、その結果、信
号の衝突検知が可能になった。

また、第１及び第２の偏波面選択部１２．１３の偏波面
の方向を調節することにより、自己の送信部２１から受
信部２２に信号を注入することができ、自己の端局の機
能診断を行うこともできる。

次に本発明に従う第２の実施例を第３図を用いて説明す
る。

第３図に示す第２の実施例の光カブラは、融着延伸型の
光カブラであり、偏波面非保存ファイバ３０に偏波保存
ファイバ３１を融着させ、延伸させたものである。この
延伸においてテーパ部３２が形成され、このテーパ部の
テーパ最小径部３３において、偏波面非保存ファイバ３
０のクラッド部と偏波面保存ファイバのクラッド部とが
共通になっている。このように構成することにより、こ
のテーパ部３２が光分岐機能を有し、偏波面非保存ファ
イバ３０の一端側３０ａから入力した光信号は偏波面非
保存ファイバ３０の他端側３０ｂばかりでなく、偏波面
保存ファイバ３１の出力側３１ａ側にも分岐伝送される
。また、偏波面保存ファイバの入力側３１ｂから入力し
た光信号も偏波面保存ファイバ３１の出力側３１ａばか
りでなく、偏波面非保存ファイバ３０の他端側３０ｂに
も分岐伝送される。

更に、この第２の実施例の光カブラには、偏波面保存フ
ァイバ３１ａの出力端部に偏波面選択部３４が設けられ
、この偏波面選択部３４の選択する光信号の偏波面方向
は偏波面保存ファイバ３１の主軸に対して傾斜している
。

このように構成された第２実施例の光カブラの機能につ
いて第５図を用いて説明する。

第５図（ａ）は、バス光ファイバに伝送されている光信
号を端局２０に取り込・んでいる状態を示す。この図に
おいて細い実線は無偏光状態の光信号を示し、−点鎖線
は第１の方向の偏波面を有する光信号を示す。

まず、偏光面非保存ファイバであるバス光ファイバ３０
を伝送されている光信号は、テーパ部３２に形成された
光分岐部によりその光信号の一部が分岐され偏波面保存
ファイバ３１ａに伝送される。この分岐された光信号は
、偏波面非保存ファイバ３０ａを伝搬中の偏波面を保持
し、無偏光な状態で偏波面保存ファイバ３０ｂ中を伝送
される。そして、偏波面保存ファイバ３０ａ中を伝搬さ
れた無偏光の光信号は偏波面選択部３４で第１の方向の
偏波面を有する光信号のみが選択され、その光強度が半
分となって端局２０の受信部２２に人力される。

次に第４図（ｂ）は、バス光ファイバに光信号を端局２
０から入力している状態を示す。この図において細い実
線は無偏光状態の光信号を示し、−点鎖線は第１の方向
の偏波面を有する光信号を示し、２点鎖線は第２の方向
の偏波面を有する光信号を示す。

まず、端局２０の送信部２１より出力された光信号は偏
波面保存ファイバ３１ｂに注入され、その中をその偏波
面保存ファイバの主軸に一致した方向の偏波面を保持し
た状態で伝送される。そしてテーパ部３２に形成された
光分岐部により分岐され、一方は偏波面非保存ファイバ
３０ｂに伝送される。これにより端局２０の送信部２１
から光信号をバス光ファイバに入力することができる。

一方分岐された他方の光信号は、偏波面保存ファイバ３
１ｂ内をその偏波面を保持した状態で伝送される。この
ように偏波面保存ファイバ３１ｂ中を伝送された光信号
は偏波面選択部３４で第２の方向の偏波面を有する光信
号のみが選択され、減衰されて端局２０の受信部２２に
出力される。

ここで、偏波面保存ファイバ３１で保存される光信号の
偏波面の方向と偏波面選択部３４の選択する光信号の偏
波面の方向とを互いに直交した状態にしておくと、送信
部２１からの光信号は偏波面保存ファイバと偏波面選択
部の組み合わせにより完全に遮断され、受信部２２には
受信されない。

また更に、偏波面保存ファイバ３１の偏波面方向及び偏
波面選択部の選択偏波面の方向の組み合わせを選択する
ことにより、送信部２１からの光信号が受信部２２へ入
力されるのを防止したり、送信部からの光信号のみを所
定のレベルまで減衰して受信部に入力することができる
。

第３図に示す光カプラにおいて、偏波面非保存ファイバ
３０として、波長１．３μｍ用の通常のシングルモード
ファイバを使用し、偏波面保存ファイバ３１としてパン
ダ（ＰＡＮＤＡ）型ファイバを、また、偏波面選択部３
４として立方体偏光ビームスプリッタを用いて光カブラ
を構成し、光分岐部を上記偏波面非保存ファイバ３０と
偏波面保存ファイバ３１とを融着延伸することにより作
成し、結合比１０：１（透過光１０、結合光１の割合）
とした。そして更に、偏波面保存ファイバ３１の主軸の
方向を偏波面選択部３４の選択偏波面の方向に対して８
９度傾けた。

上記光カブラにおいて、偏波面非保存ファイバ３０ａの
端部から一１５ｄＢｍの光信号を入力し、偏波面保存フ
ァイバ３１ａの端部から一３ｄＢｍの光を入力したとき
各出力端で以下に表２に示す結果を得ることができた。

表　　２ この表２かられかるように、第１図に示す光カブラの場
合と同様に、偏波面非保存光ファイバ３１ａから端局２
０の受信部２２へ入力する光信号の強度と端局２０の送
信部２１からの偏波面保存ファイバ３１を通って受信部
２２に入力する光信号の強度との差を約７ｄＢとし双方
の光信号を検知できるレベルにすることができた。

このことより、この光カブラを光ＬＡＮシステムのバス
光ファイバと端局との接続部に使用することにより、自
己の送信部から送信した信号とバス光ファイバから受信
した信号とを同時に受信でき、信号の衝突検知が可能に
なり、Ｃ３ＭＡ／ＣＤ方式を採用した光ＬＡＮシステム
を構築することができる。

本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種々の変
形例が考えられ得る。

具体的には、上記第１の実施例では、コリメータレンズ
等を設けているが、この様な集光光学部品を設けなくて
もよい。

〔発明の効果〕

本発明・の光カブラでは、先に説明したように、２方向
の偏光変換を組み合わせることにより、所望の光信号の
みを遮断したり、または所定のレベルまで減衰すること
ができる。そのため、特に光ＬＡＮシステムに用いたと
き、端局の送信部から発した信号が受信部に入力される
のを防止したり、または所定のレベルまで減衰させたり
することができる。その結果、この先カブラを用いるこ
とにより、バス型光システム、特に信号間の衝突検知を
必要とする光ＬＡＮシステムを構築が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う第１の実施例の光カブラを光ＬＡ
Ｎシステムに組み込んだ状態を示す図、第２図は第１図
に示す光カブラの機能説明図、第３図は本発明に従う第
２の実施例の光カブラを光ＬＡＮシステムに組み込んだ
状態を示す図、第４図は第３図に示す光カブラの機能説
明図、第５図は従来の光ＬＡＮシステムの概略構成図、
及び第６図は従来の光カブラを示す図である。 １．２・・・バス光ファイバ、３．４・・・結合光ファ
イバ、１０・・・光カブラ、１１・・・光分岐部、１２
・・・第１の偏波面選択部、１３・・・第２の偏波面選
択部、２０・・・端局、２１・・・送信部、２２・・・
受信部。 特許出願人　　住友電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入射光を２方向に分岐する分岐手段と、入射した光
   のうち第１の方向の偏波面を有する光を選択し出力する
   第１の偏波面選択手段と、入射光のうち前記第１の方向
   とは異なる第２の方向の偏波面を有する光を選択し出力
   する第２の偏波面選択手段とを含み、 外部より入力された第１の光信号を前記分岐手段に導き
   、分岐した後、分岐された一方の光信号を前記第１の偏
   波面選択手段を介して出力し、他方を外部に出力させ、 外部より入力された第２の光信号を前記第２の偏波面選
   択手段に入射したのち前記分岐手段に入射し、分岐され
   た一方の光信号を前記第１の偏波面選択手段に入射する
   光カプラ。 ２、前記第２の偏波面選択手段と前記光分岐手段とが偏
   波保存ファイバと偏波非保存ファイバとを融着接合する
   ことにより構成され、前記偏波保存ファイバと前記偏波
   非保存ファイバとがテーパ構造を有し、テーパ最小径部
   で前記偏波保存ファイバのクラッド部と前記偏波非保存
   ファイバのクラッド部とが共通化されている請求項１記
   載の光カプラ。