JPH087296B2

JPH087296B2 - 受動型スターカプラー及び光通信ネットワーク

Info

Publication number: JPH087296B2
Application number: JP3150460A
Authority: JP
Inventors: 太田猛史
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-06-21
Filing date: 1991-06-21
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPH04372909A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、相互接続して利用でき
るスターカプラー及びそれを用いて構成した光通信ネッ
トワークに関する。

【０００２】

【従来の技術】ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）
は、比較的近距離に配置されたコンピュータ、ワークス
テーション等の間でのデータ通信網として近年とみに普
及してきているが、その一つとしてゼロックス社の開発
したイーサネット（登録商標）と呼ばれるものがある。
図１８はイーサネット（登録商標）のネットワークを示
す図である。

【０００３】図１８において２９は同軸ケーブル、２１
はタップ（分岐点）、３３はノード（端末、局）であ
る。各ノード３３は、タップ２１にて同軸ケーブル２９
へ接続されている。接続したいノード３３が増えてきた
ときには、新たにタップ２１を設け、それに新たなノー
ド３３を接続する。

【０００４】一方、近年光ファイバーを伝送媒体として
用いる光通信の発達が著しい。光ファイバーの持つ、広
帯域、低損失、高耐ノイズ性といった優れた特性は、Ｌ
ＡＮにも適している。しかしながら、光ファイバーでは
同軸ケーブルのように次々とタップを設けるということ
ができないので、イーサネット（登録商標）と同じよう
なネットワークを構成することは困難である。

【０００５】そこで、ノードの送信と受信とを別々の端
子に分け、全てのノードをスターカプラーで分配するよ
うにしたネットワークが提案されている。例えば、Ｅ．
Ｇ．Ｒａｗｓｏｎｅｔ．ａｌ．，ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓａｃｔｉｏｎｏｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｓ，Ｖｏｌ，ＣＯＭ−２６，Ｎｏ．７，Ｊｕｌ
ｙ１９７８，ｐ９８３−ｐ９９０ “Ｆｉｂｅｒｎｅ
ｔ：ＭｕｌｔｉｍｏｄｅＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅ
ｒｓｆｏｒＬｏｃａｌＣｏｍｐｕｔｅｒＮｅｔｏ
ｗｏｒｋｓ”等参照。

【０００６】図１９に、スターカプラーを用いた光通信
ネットワークの上記提案例を示す。図１９において、３
５ａ、３５ｂは光ファイバー、３３はノード、２４はミ
キシングロッド形式のスターカプラー、２５は端子であ
る。

【０００７】各ノード３３からの信号は、各発光素子２
２により光信号に変換され、各光ファイバー３５ａを介
してスターカプラー２４に供給される。これらの光信号
はスターカプラー２４によって一度全て混ぜ合わされた
後、各光ファイバー３５ｂを介して各受光素子２３に分
配されて再度電気信号に変換され、これらの電気信号が
各ノード３３に供給される。これによって、一つのノー
ドから送信された信号は全てのノードに伝達されるとい
う性質（同報性）を具備することが可能となり、イーサ
ネット（登録商標）と同様の通信ネットワークを構築す
ることができる。

【０００８】実際のスターカプラーは、図２０に示すよ
うに、ガラス基板上に光導波路を形成して構成したもの
が報告されている。例えば、和田、奥田、山崎、昭和６
０年度電子通信学会全国大会、９６３参照。

【０００９】図２０において、３５ａ、３５ｂは光ファ
イバー、２５は端子、２６はミキシング部、２７は光導
波路、２８はガラス基板である。光導波路２７及びミキ
シング部２６は、ガラス基板２８へのタリウムイオン
（Ｔｌ）の拡散によって形成されている。また、同様の
機能を有するものが、ポリカーボネート等のプラスチッ
ク基板上に、上記ガラス基板上に形成されたスターカプ
ラーと別の製法で実現された例もある。例えば、高戸、
黒川、「高分子材料における光導波路作成技術」、Ｏ
ｐｌｕｓＥ，１９８４年１１月、ｐ７８〜８３参
照。

【００１０】ところが、このようなスターカプラーを用
いた光通信ネットワークは、ネットワークを拡張するた
めにノードを増設しようとしても、スターカプラーが具
備する端子数までしか増設できないという欠点があっ
た。これは本出願人により出願された特願平２−９８３
７０号明細書にも記載されているように、スターカプラ
ー同志を接続すると閉ループが形成されてしまい、発振
や減衰振動のような現象が生じてしまうからである。

【００１１】例えば、図２１に示すように、一方のスタ
ーカプラーＡが３つの入出力端子対４０−４１、４２−
４３、４４−４５を有し、他方のスターカプラーＢが３
つの入出力端子対４６−４７、４８−４９、５０−５１
を有している場合、スターカプラー同志を接続するため
には、スターカプラーＡ、Ｂの入力端子４５、４６をス
ターカプラーＢ、Ａの出力端子４７、４４にそれぞれ接
続する必要があるため、同図に示すように交差して接続
しなければならない。なお、図中のＸ_k，Ｘ_nは入力端
子４５、４６への入力信号、Ｙ_k，Ｙ_nは出力端子４
４、４７からの出力信号である。

【００１２】一方のスターカプラーＡの入力端子４５へ
供給された入力信号Ｘ_kは、入力端子４５から出力端子
４４への伝達係数Ａ_kkで決定されるレベルに変更されて
出力端子４４から出力信号Ｙ_kとして出力される。この
出力信号Ｙ_kは、他方のスターカプラーＢの入力端子４
６へ入力信号Ｘ_nとして供給される。スターカプラーＢ
においてもスターカプラーＡと同様に、入力信号Ｘ
_nは、入力端子４６から出力端子４７への伝達係数Ｂ_nn
で決定されるレベルに変更されて出力端子４７から出力
信号Ｙ_nとして出力される。この出力信号Ｙ_nは、一方
のスターカプラーＡの入力端子４５へ入力信号Ｘ_kとし
て供給される。このため、実効的に図２２に示すように
閉ループが形成されてしまい、信号が循環してしまうこ
とになり、発振等の不都合を生じる。

【００１３】このような問題を解決するためには、先に
述べた特願平２ー９８３７０号明細書に記載されている
ように、スターカプラーの同一ノードへ接続されるべく
対を成している入力端子と出力端子との間の伝達係数を
ゼロとするような構成とすればよい。このようにすれ
ば、ネットワーク規模を拡張するためにスターカプラー
を次々接続していくことが可能となる。また、このよう
にして構成したネットワークに接続された二つのノード
の間では、双方向通信が可能であり、更に、この双方向
性を利用して容易に衝突検出ができる。さらに、本出願
人により出願された特願平２−４０９０７０号明細書に
記載されているように、入力端子と出力端子とを分けず
に一つの端子に入力と出力の機能を担わせることによ
り、光ファイバー、光コネクタ、中継増幅器の数を約半
分に減らすこともできる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特願平
２−４０９０７０号明細書に記載されているようなスタ
ーカプラーを互いに接続して構成した光通信ネットワー
クにおいて大規模なネットワークを構成しようとした場
合、スターカプラーの製造が困難であり、また光通信ネ
ットワークを構築するために多額の初期投資が必要にな
るという問題があった。

【００１５】すなわち、例えば３２のノードを有する光
通信ネットワークを構築する場合、３２端子のスターカ
プラーを用意する必要があるが、このような非常に端子
数が多いスターカプラーを単体で製造することは困難で
あり、また製造コストも高くなる。また、最終的には大
規模なネットワークを構築する必要があるが、最初は小
規模なネットワークでもよいような場合でも、最初から
３２端子のスターカプラーを用意しておく必要があり、
初期投資額が大となる。

【００１６】本発明は、上記課題を解決するため案出さ
れたものであって、スターカプラーの分配比を適当に設
計することにより、端子数の少ないスターカプラーを組
み合せて大規模なネットワークを容易に構築できるよう
にすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、３個以上の複
数の端子を有し、光信号の入出力が同一の端子から行わ
れ、自端子への入力信号が該自端子からの出力信号とし
ては分配されない特性を有する受動型スターカプラーに
おいて、前記端子の内の特定の一端子が他の受動型スタ
ーカプラに接続されるべき端子であり、該特定の一端子
から入力した光信号は前記特定の一端子以外の全ての端
子に実質的に均等に分配され、前記特定の一端子以外の
端子から入力した光信号の前記特定の一端子への分配比
が他の端子への分配比に比べて一番大きいことを特徴と
する。

【００１８】また本発明は、３個以上の複数の端子を有
し、光信号の入出力が同一の端子から行われ、自端子へ
の入力信号が該自端子からの出力信号としては分配され
ず、自端子以外の端子には全ての端子に実質的に均等に
分配される特性を有する受動型スターカプラーと、請求
項１に記載の受動型スターカプラーと、光ファイバーと
を備え、請求項１に記載の受動型スターカプラーの前記
特定の一端子と、前記自端子以外の端子には全ての端子
に実質的に均等に分配される特性を有する受動型スター
カプラの一つの端子を前記光ファイバを介して接続した
ことを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明の作用を具体例を挙げて説明する。

【００２０】本発明に基づくスターカプラー信号の分配
を模式的に示すと図１及び図２のようになる。この例は
特定一端子Ｐ₀と他の４端子Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ₄か
ら成っている。

【００２１】図１に示すように、端子Ｐ₁にＳなる信号
が入力した場合、特定一端子Ｐ₀へはｂＳの信号が分配
され、他の３端子Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ₄にはａＳ信号が分配
される。そして、自端子Ｐ₁には信号は分配されない。
ただし、ｂＳ＞＞ａＳ＞０である。Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ₄に
入力があった場合についても同様である。

【００２２】また、図２に示すように、特定一端子Ｐ₀
に入力があった場合は、信号Ｓは４端子Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ
₃、Ｐ₄に等分配され、自端子Ｐ₀には信号は分配され
ない。この関係を行列を用いて表すと次式のようにな
る。

【００２３】

【数２】ただし、Ｐ₀、Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ₄への入力信号を
それぞれ、ｘ₀、ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃、ｘ₄、出力信号を
それぞれ、ｙ₀、ｙ₁、ｙ₂、ｙ₃、ｙ₄とする。

【００２４】本発明に基づくスターカプラーは、Ｐ₀に
対応する端子は一つだけでなくてはならないが、他の端
子は２端子以上の任意の端子数が可能である。特定一端
子とＮ端子からなる本発明に基づくスターカプラー（し
たがって、全端子数はＮ＋１端子）の信号分配の関係を
行列を用いて表すと次式のようになる。

【００２５】

【数３】ただし、Ｐ₀、Ｐ₁、Ｐ₂、…、Ｐ_nへの入力信号をそ
れぞれ、ｘ₀、ｘ₁、ｘ₂、…、ｘ_n、出力信号をそれ
ぞれ、ｙ₀、ｙ₁、ｙ₂、…、ｙ_nとする。なお、
（２）式のｃは、損失や製造時の誤差がない理想状態を
仮定した場合、ｃ＝１／ｎとなる。また、ｂ＋（ｎ−
１）ａ＝１である。

【００２６】上述の伝達行列の対角成分が全て０である
が他の成分が全て等しくはないスターカプラー（以下ハ
ーフカプラーと呼ぶ）の特定一端子と、前記特願平２−
４０９０７０号明細書に記載されているような、伝達行
列の対角成分が全て０で他の成分は概ね等しい値となる
スターカプラー（以下フルカプラーと呼ぶ）の一端子と
を接続して構成した光通信ネットワークを模式的に示し
たのが図３である。なおここでは、フロントエンドカプ
ラー（図３の例ではハーフカプラー）の端子数を、以下
特定一端子を除いた端子数で表し、センターカプラー
（図３の例ではフルカプラー）の端子数を、その全端子
数で表すこととする。

【００２７】図３は、４端子のハーフカプラー２個（Ｈ
Ｃ１，ＨＣ２）と、４端子のセンターカプラー（フルカ
プラー）１個（ＦＣ）からなるネットワークである。ハ
ーフカプラーＨＣ１の一端子Ｐ_1aへの入力信号Ｓは、特
定一端子Ｐ_0aへ信号電力の大半の信号ｂＳが分配される
と同時に端子Ｐ_2a、Ｐ_3a、Ｐ_4aへも信号が分配される。
端子Ｐ_0aとフルカプラーＦＣの一端子とは接続されてい
るので、同図に示すようにフルカプラーＦＣの他の３端
子には（１／３）ｂＳなる信号が分配される。

【００２８】フルカプラーＦＣの一端子と接続されてい
る別のハーフカプラーＨＣ２の特定一端子Ｐ_0bからハー
フカプラーＨＣ２の他の端子Ｐ_1b、Ｐ_2b、Ｐ_3b、Ｐ_4bへ
は１／４×（１／３）ｂＳ＝ｂＳ／１２の信号ａＳが分
配される。ここで、ａ＝ｂ／１２とすれば、Ｐ_2a、
Ｐ_3a、Ｐ_4aへの分配比とＰ_1b、Ｐ_2b、Ｐ_3b、Ｐ_4bへの分
配比とを等しくすることができる。このような関係を一
般化すると次のようになる。

【００２９】フルカプラーの伝達行列の非対角成分が全
て等しいような場合を考えることとして、その非対角成
分の値をｄとする。すると、ｍ端子フルカプラーの伝達
行列は次式で表される。

【００３０】

【数４】ｄの値は損失やバラつきのない理想的な状態を考えると
ｄ＝１／（ｍ−１）となる。以上より、ｎ端子ハーフカ
プラーとｍ端子フルカプラーとを図３に示すように組み
合せた時に、ａとｂが次式の関係を満たせばハーフカプ
ラーの各端子への分配比は等しい値となる。

【００３１】ａ＝ｂｃｄ≒ｂ／ｎ（ｍ−１） …………………………（３）損失がない理想的な場合はａとｂは次式で表されること
になる。

【００３２】ａ＝１／（ｎｍ−１） ……………………………（４）ｂ＝（ｎｍ−ｎ）／（ｎｍ−１） ………………………（５）

【００３３】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００３４】図４は、本発明のスターカプラーの一実施
例である。前述のようにこれをハーフカプラーと呼ぶ。
このハーフカプラーは、図１及び図２に示した光信号の
分配を、基板２上に形成された１×２光等分波・合波器
３、１×２光不等分波・合波器４、２×２光不等分配器
５、光導波路１１〜１８を用いて実現した例である。な
お、図中のＲは、光導波路の曲率半径である。なお、例
えば１×２とは、一端側の光路が一つで他端側の光路が
二つあることを意味している。

【００３５】図４の端子Ｐ₁から光ファイバー６を介し
て入力した光信号１は、１×２光不等分波・合波器４を
通って端子Ｐ₂へ光信号の一部を分配した後、２×２光
不等分配器５を通って端子Ｐ₃、Ｐ₄へ光信号の一部を
分配し、また、１×２光等分波・合波器３を経て端子Ｐ
₀へと伝達される。なお、図中のｘ_n、ｙ_nは入出力成
分を表す。

【００３６】図５に１×２光不等分波・合波器４、図６
に２×２光不等分配器５、図７に１×２光等分波・合波
器３の構造を示す。

【００３７】図６に示す２×２光不等分配器５は、１×
２光等分波・合波器９及び１×２光不等分波・合波器１
０より成り立っている。

【００３８】いま、１×２光不等分波・合波器４の各端
子への光入力信号を、図５に示すようにそれぞれｕ_a1、
ｕ_a2、ｕ_a3とし、また、１×２光不等分波・合波器４の
各端子からの光出力信号をそれぞれｖ_a1、ｖ_a2、ｖ_a3と
すると次式が成り立つ。

【００３９】

【数５】なお、（６）式のＲａは光不等分波・合波器の分岐比で
ある。例えば、図５において、光信号ｕ_a1がｖ_a2とｖ_a3
とに分岐する時の比であって、ｖ_a3：ｖ_a2＝Ｒａ：１と
いうように定義する。特に断りのない限り分岐比は１よ
り大きい値とする。

【００４０】また、２×２光不等分配器５の各端子への
光入出力信号を、図６に示すようにそれぞれｕ_b1、
ｕ_b2、ｕ_b3、ｕ_b4、ｖ_b1、ｖ_b2、ｖ_b3、ｖ_b4とすると次
式が成り立つ。

【００４１】

【数６】なお、（７）式のＲｂは光不等分波・合波器の分岐比で
ある。

【００４２】また、１×２光等分波・合波器３の各端子
への光入出力信号を、図７に示すようにそれぞれｕ_c1、
ｕ_c2、ｕ_c3、ｖ_c1、ｖ_c2、ｖ_c3とすると次式が成り立
つ。

【００４３】

【数７】図８は、４端子フルカプラーの実施例であり、図５に示
した１×２光不等分波・合波器４と図９に示した２×２
光等分配器１９との組合せによって構成されている。２
×２光等分配器１９の各端子への光入出力信号を図９に
示すようにそれぞれｕ_d1、ｕ_d2、ｕ_d3、ｕ_d4、ｖ_d1、ｖ
_d2、ｖ_d3、ｖ_d4とすると次式が成り立つ。

【００４４】

【数８】図８の構成において、１×２光不等分波・合波器４の分
岐比Ｒａ＝２とすると４端子フルカプラーの伝達特性は
次式で表される。

【００４５】

【数９】ただし、ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃、ｘ₄は、図８の４端子フル
カプラーの各端子の入力信号、ｙ₁、ｙ₂、ｙ₃、ｙ₄
は各端子の出力信号である。

【００４６】４端子フルカプラーと同様にして８端子フ
ルカプラーを構成することができる。図１０は、８端子
フルカプラーの実施例であり、図５、図６及び図９に示
した構成要素、すなわち、１×２光不等分波・合波器
４、２×２光不等分配器５及び２×２光等分配器１９の
組合せによって成り立っている。

【００４７】図１０の構成において、１×２光不等分波
・合波器４の分岐比Ｒａ＝６、２×２光不等分配器５の
分岐比Ｒｂ＝２とすると、図１０の８端子フルカプラー
伝達特性は次式で表される。

【００４８】

【数１０】なお、ハーフカプラーの分配比は、組み合せるフルカプ
ラーによって変える必要がある。４端子フルカプラーと
の組合せを考えると、４端子ハーフカプラーの伝達行列
は（４）式及び（５）式から次式のように導かれる。

【００４９】

【数１１】（１２）式のような特性を得るためには、１×２光不等
分波・合波器４の分岐比Ｒａ＝１４、２×２光不等分配
器５の分岐比Ｒｂ＝６とすれば良いことが計算される。
同様にして、８端子フルカプラーとの組合せを考える
と、４端子ハーフカプラーの伝達行列は（４）式及び
（５）式から次式のように導かれる。

【００５０】

【数１２】（１３）式のような特性を得るためには、１×２光不等
分波・合波器４の分岐比Ｒａ＝３０、２×２光不等分配
器５の分岐比Ｒｂ＝１４とすれば良いことが計算され
る。

【００５１】図４、図８及び図１０に示すような４端子
ハーフカプラー、４端フルカプラー、８端子フルカプラ
ーの構造は、具体的には前記特願平２−４０９０７０号
明細書にも記載した通り、ガラス基板へのタリウム（Ｔ
ｌ）イオン等の拡散により光導波路を形成する方法、ポ
リカーボネートに紫外線を照射して選択的に重合させて
屈折率分布を作って光導波路を形成する方法、あるい
は、融着型カプラーの組合せによって構成する方法等に
よって実現することができる。

【００５２】以上のハーフカプラー及びフルカプラーの
構成要素の一部または全部を、方向性結合器を用いて構
成することもできる。すなわち、図５、図６、図９に示
す分配器の構成の代わりに、それぞれ図１１、図１２、
図１３に示すような方向性結合器の構成を用いても良
い。なお、図中のｕ_e1〜ｕ_e3、ｕ_f1〜ｕ_f4、ｕ_g1〜ｕ_g4
は光入力信号を示し、ｖ_e1〜ｖ_e3、ｖ_f1〜ｖ_f4、ｖ_g1〜
ｖ_g4は光出力信号を示す。

【００５３】ガラス基板へのタリウム（Ｔｌ）イオン等
の拡散により光導波路を形成する場合は、方向性結合器
を用いて構成する方が実現し易い。この製法では、異な
る径の光導波路を同一ガラス基板上に作ることが困難な
ので、不等分波・合波器を図５や図６に示すような構造
で作ることが困難だからである。

【００５４】また、ポリカーボネートを用いる場合でも
分岐比が２０を越えるような極端な不等分波・合波器の
製造は難しい。それに対して方向性結合器を用いるなら
ば、分岐比が５０とか１００というような値のものも製
造できる。これは実用的にも重要である。なぜなら、以
上の説明は、光導波路や光ファイバーの吸収損失や放射
損失、あるいは光コネクター等の接続損失を無視してい
たが、これらの損失を考慮に入れると（２）式に示した
ハーフカプラーの分配係数ａは、損失を考慮に入れない
時に比べて小さくなくてはならないはずだからである。
ただし、方向性結合器を用いた場合には、各構成要素の
光信号の分配比は、新たに設計し直さなくてはならな
い。これは、方向性結合器を用いた場合、光信号の合流
時に図５や図６に示す構造にはない原理的な損失がある
ためである。すなわち、図１４及び図１５に示されるよ
うに、入力光成分６０ａ、６０ｂに対して、有効出力光
成分６１ａ、６１ｂの他に、光信号の損失成分６２ａ、
６２ｂが存在するためである。

【００５５】図１６は、図４に示した構造を有する４端
子ハーフカプラー３１と図８に示した構造を有する４端
子フルカプラー３０の組合せによって構成された光通信
ネットワークの一実施例である。なお、ここでは４端子
ハーフカプラー３１の伝達特性は、（１２）式に示した
ものを用いている。ノード３３は、４端子ハーフカプラ
ー３１を介して４端子フルカプラー３０に接続される。
ノードとはワークステーション、ファイルサーバー、プ
リンター等を意味している。４端子フルカプラー３０同
志は、中継増幅器３２を介して互いに接続されている。
中継増幅器３２は、半導体レーザー増幅器あるいは希土
類ドープファイバー増幅器のような双方向性の光増幅
器、または再生中継増幅器である。なお、希土類ドープ
ファイバー増幅器については、堀口「光ファイバー増幅
器」、光学、第１９巻第５号、Ｐ２７６〜Ｐ２８２参
照。また、半導体レーザー増幅器については、島田、中
川「光通信システムに用いる半導体レーザー増幅器の研
究状況」、ＯｐｌｕｓＥ、１９８９年８月号、ｐ１
０６〜ｐ１１１参照。

【００５６】また、中継増幅器３４を介してハーフカプ
ラー３１と４端子フルカプラー３０とを接続することも
できる。この場合、中継増幅器３４は中継増幅器３２に
比べて高い利得を持つ必要がある。分配損失以外の損失
のない理想的な場合を考えると、中継増幅器３２に必要
な利得は（ｍ−１）倍、中継増幅器３４に必要な利得は
（ｎｍ−１）倍となる。約ｎ倍の利得差があることにな
る。なお、ネットワークを構成するに当たっては前記特
願平２−４０９０７０号明細書にも記載した通り、ネッ
トワーク中に閉ループを形成するような接続をおこなっ
てはならない。

【００５７】図１７は、図４に示した構造を有する４端
子ハーフカプラー３１と図１０に示した構造を有する８
端子フルカプラー３６の組合せによって構成された光通
信ネットワークの実施例である。４端子ハーフカプラー
３１の伝達特性は、図１６で示した例とは違って（１
３）式に示したものを用いている。中継増幅器３２は、
図１６の場合に比べて高い利得が必要である。他の構成
は図１６の構成と同じである。

【００５８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
不均一な伝達特性を有するスターカプラーと、均一な伝
達特性を有するスターカプラーとを組み合せて使用する
ことにより、スターカプラー単体としては端子数が少な
いものを使用できる。従って、製造が容易な少端子数の
スターカプラを使用して大規模なネットワークを容易に
構築することができる。また、スターカプラーの追加に
より容易にネットワークを拡大することができるので、
初期投資額を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスターカプラーにおいて、特定の一
端子以外の端子へ入力した信号の分配の様子を示す概念
図である。

【図２】本発明のスターカプラーにおいて、特定の一
端子から入力した信号の分配の様子を示す概念図であ
る。

【図３】本発明による５端子スターカプラー（４端子
ハーフカプラー）と、他端子への伝達特性が概略等しい
４端子スターカプラーを接続して構成したネットワーク
における信号の分配の様子を示す概念図である。

【図４】本発明の実施例である５端子スターカプラー
を基板上に光集積回路として実現した場合の平面図であ
る。

【図５】１×２光不等分波・合波器の平面図である。

【図６】２×２光不等分配器の平面図である。

【図７】１×２光等分波・合波器の平面図である。

【図８】本発明の光通信ネットワークに用いる４端子
スターカプラーの平面図である。

【図９】図８の４端子スターカプラーにおいて使用さ
れる２×２光等分配器の平面図である。

【図１０】本発明の光通信ネットワークに用いる８端
子スターカプラーの平面図である。

【図１１】方向性結合器を使用した１×２光不等分波
・合波器の平面図である。

【図１２】方向性結合器を使用した２×２光不等分配
器の平面図である。

【図１３】方向性結合器を使用した２×２光等分配器
の平面図である。

【図１４】方向性結合器を使用した光合波器におい
て、主光導波路からの入力光信号に対して光信号の損失
が生じることを示す図である。

【図１５】方向性結合器を使用した光合波器におい
て、副光導波路からの入力光信号に対して光信号の損失
が生じることを示す図である。

【図１６】本発明の４端子スターカプラーと他端子へ
の伝達特性が概略等しい４端子のスターカプラーを組み
合せて構成した光通信ネットワークの実施例を示す図で
ある。

【図１７】本発明の４端子スターカプラーと他端子へ
の伝達特性が概略等しい８端子のスターカプラーを組み
合せて構成した光通信ネットワークの実施例を示す図で
ある。

【図１８】一般的なネットワークの構成例を示す図で
ある。

【図１９】スターカプラーを使用して構成したネット
ワークの例を示す図である。

【図２０】ガラス基板上に実現されたスターカプラー
を示す平面図である。

【図２１】二つのスターカプラーを接続した場合の構
成を模式的に示した図である。

【図２２】二つのスターカプラーを接続した場合の信
号の循環を表す図である。

【符号の説明】

１光信号、２基板、３１×２光等分波・合波器、
４１×２光不等分波・合波器、５２×２光不等分配
器、６光ファイバー、９１×２光等分波・合波器、
１０１×２光不等分波・合波器、１１〜１８光導波
路、１９２×２光等分配器、２０光導波路、２１
タップ、２２発光素子、２３受光素子、２４スタ
ーカプラー、２５端子、２６ミキシング部、２７
光導波路、２８ガラス基板、２９同軸ケーブル、３
０４端子フルカプラー、３１４端子ハーフカプラ
ー、３２中継増幅器、３３ノード、３４中継増幅
器、３５ａ，３５ｂ光ファイバー、３６８端子フル
カプラー、４０〜５１スターカプラーの端子、６０
ａ，６０ｂ入力光成分、６１ａ，６１ｂ有効入力光
成分、６２ａ，６２ｂ損失成分、Ａ，Ｂスターカプ
ラー、ＦＣフルカプラーＨＣ１，ＨＣ２ハーフカプ
ラー、Ｐ₀〜Ｐ₄，Ｐ_1a〜Ｐ_4a，Ｐ_1b〜Ｐ_4b，Ｐ_0a〜Ｐ
_0b 端子、Ｒ光導波路の曲率半径、ｕ_a1〜ｕ_g4 光入
力信号、ｖ_a1〜ｖ_g4 光出力信号、Ｓ光信号、Ｘ_n
入力光信号、Ｙ_n 出力光信号、ａ〜ｃスターカプラー
の信号分配係数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｌ 12/44 Ｈ０４Ｌ 11/00 ３４０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３個以上の複数の端子を有し、光信号の
入出力が同一の端子から行われ、自端子への入力信号が
該自端子からの出力信号としては分配されない特性を有
する受動型スターカプラーにおいて、前記端子の内の特定の一端子が他の受動型スターカプラ
に接続されるべき端子であり、該特定の一端子から入力
した光信号は前記特定の一端子以外の全ての端子に実質
的に均等に分配され、前記特定の一端子以外の端子から
入力した光信号の前記特定の一端子への分配比が他の端
子への分配比に比べて一番大きいことを特徴とする受動
型スターカプラー。
【請求項２】請求項１記載の受動型スターカプラにお
いて、下記の式を満たす伝達特性を有する受動型スター
カプラ。【数１】ただし、ｘ ₀ とｙ ₀ はそれぞれ前記特定の一端子への入
力信号と前記特定の一端子からの出力信号、
ｘ ₁ ，．．．．，ｘ _n ，ｙ ₁ ，．．．．，ｙ _n はそれぞ
れ前記特定の一端子以外の端子への入力信号と前記特定
の一端子以外の端子からの出力信号である。
【請求項３】請求項１記載の受動型スターカプラーに
おいて、前記特定の一端子以外の端子に対応させて、光不等分配
器を設けることによって、前記特定の一端子以外の端子
から入力した光信号の前記特定の一端子への分配比が、
他の端子への分配比に比べて一番大きくなるように分配
比を定めたことを特徴とする受動型スターカプラー。
【請求項４】３個以上の複数の端子を有し、光信号の
入出力が同一の端子から行われ、自端子への入力信号が
該自端子からの出力信号としては分配されず、自端子以
外の端子には全ての端子に実質的に均等に分配される特
性を有する受動型スターカプラーと、請求項１記載の受
動型スターカプラーと、光ファイバーとを備え、請求項
１記載の受動型スターカプラーの前記特定の一端子と、
前記自端子以外の端子には全ての端子に実質的に均等に
分配される特性を有する受動型スターカプラの一つの端
子を前記光ファイバを介して接続したことを特徴とする
光通信ネットワーク。
【請求項５】請求項４記載の光通信ネットワークにお
いて、さらに少なくとも一つのノードを備え、請求項１記載の
受動型スターカプラの前記特定の一端子以外の端子と、
前記ノードとを光ファイバーを介して接続したことを特
徴とする光通信ネットワーク。