JP3065627B2 - 光信号伝送システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数の端局を相互に接続し、光を用いて信号
の伝送を行なう光信号伝送システムに関する。

〔従来の技術〕

現在ローカルエリアネットワーク等で光信号を互いに
伝送する光信号伝送システムが広く普及しつつある。光
信号伝送システムのトポロジーにはスター形、バス形、
ループ形などがあるが、この中で、ループ形は種々の利
点を有するために広く用いられている。ループ形は、第
15図に示されるように、複数のターミナル（局）39を光
ファイバ40で接続して環状の信号伝送路を構成したもの
である。このループ形の利点としては、各端局の伝送は
２点間の伝送であるので発信・受信モジュールの負荷が
軽く、簡単なものでよい、ということが挙げられる。

〔発明が解決しようとしている課題〕

しかしながら、ループ形の信号伝達システムにおいて
は、伝送線が閉じた円環を作る必要があるために、局の
設置の際にあらかじめ、このループを構成することを考
慮しておかねばならず、配置の自由度が少ないという問
題がある。この問題は、インテリジェントビル等の限ら
れたスペース内において、ネットワークを拡大し、より
複雑な信号伝送路を構築しようとする際等に特に問題と
なる。例えば、第16図に示されるように、複数の局39a
〜39fをニーズに応じて順次配置し、隣接局を光ファイ
バ40aで接続していく場合、閉ループを形成するために
は、最終的に終端局39fから始端局39aに信号を戻すため
の帰還用光ファイバ40bを設けなければならない。した
がって、単に局配置のニーズのみならず、常に、信号を
戻すための信号路を考慮しなければならず、このため
に、ループ形の信号伝送システムは機能的に優れている
ものの配置に関しては制約があるという問題点を有して
いた。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、各
端局の送受信器の負荷が軽く、且つ、端局及び伝送路の
配設が容易な光信号伝送システムを提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、 各々が光送信器及び光受信器を有する第１及び第２の
端局と、これら第１及び第２の端局を接続した単一の光
伝送路と、該光伝送路に各々接続子を介してバス形に接
続され、各々が光送信器及び光受信器を有する複数の第
３の端局とから成り、前記接続子が以下の機能、 （ａ）第１の端局より光伝送路を通って伝送された光信
号を最も第１の端局側に接続された第３の端局に入力さ
せる、 （ｂ）第３の端局の１つより発した光信号を、この第３
の端局に対し光伝送路の第２の端局側に隣接して接続さ
れた他の第３の端局に入力させる、 （ｃ）光伝送路の最も第２の端局側に接続された第３の
端局より発した光信号を第２の端局に入力させる、 （ｄ）第２の端局より発した光信号を、複数の第３の端
局のいずれも介することなく、光伝送路を介して第１の
端局に入力させる、 を有するように構成された光信号伝送システムによって
達成される。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例を示す模式図である。
ここで、1a,1b,1cは端局であり、2a,2b,2cはそれぞれ端
局1a,1b,1cの送受信部である。3a,3b,3cは光ファイバで
ありそれぞれ送受信部2a,2b,2cに接続されている。4a,4
b,4cはサーキュレータであり、例えば信学技法OQE83−2
P9（1983）に示されている。

第２図はサーキュレータの平面図である。11は基板で
ありガラス等が用いられる。12a,12b,12cは光導波路で
あり、イオン交換、高屈折率材料の拡散、あるいはリッ
ジ状の形状にするなどの方法で形成できる。13a,13b,13
cは光ファイバであり、光信号の入出力が行なわれるも
のである。光ファイバ13a,13b,13cの接続されている端
子をそれぞれポートA,ポートB,ポートＣと呼ぶことにす
る。光ファイバ13aを通って光信号が伝送されて来たと
するとこの光信号は、光ファイバ13aから光導波路12aに
結合され伝搬して行く。更に光導波路12aから光導波路1
2bに結合が行なわれ、この光信号は光ファイバ13bへと
導かれて行く。次に、光ファイバ13bから伝送されてく
る光信号は光導波路12b中を進行し、光ファイバ12cに結
合して伝搬した後、光ファイバ13cへと出射する。同様
に、光ファイバ13cから伝送されて来る光信号は光導波
路12cを伝搬し、光導波路12aに結合した後、光ファイバ
13aへ出射される。すなわち、ポートＡから入力された
信号はポートＢへ出力され、ポートＢから入力された信
号はポートＣへ、ポートＣから入力された信号はポート
Ａへ出力される。このように、サーキュレータにおいて
は、入出力のポートが隣接するポートの間で順次循環し
て行く。サーキュレータは磁気光学材料を用いても作製
できる。

第１図において5a,5b,5cは光ファイバであり、それぞ
れサーキュレータ4a,4b,4cに接続されている。6a,6bは
リピート局であり、7a,7bはそれぞれリピート局6a,6bの
送受信部である。８は光ファイバでありリピート局6bの
送受信部7bとサーキュレータ4aを接続するものである。
リピート局は、光ファイバ中を伝送されてきた光信号を
受けて、反対方向に送信するだけでなく、他の端局と同
様に、自ら信号を発したり、他から送られてきた信号を
取り出したりする機能を有している。

光ファイバの接続は第１図に示したように、光ファイ
バ3a,3b,3cがそれぞれ端局1a,1b,1cの送受信部2a,2b,2c
とサーキュレータ4a,4b,4cを接続し、光ファイバ5a,5b
が隣接する端局のサーキュレータを結び、光ファイバ5
c,8がそれぞれ端局1cのサーキュレータ4cとリピート局6
aの送受信部7a及び端局1aのサーキュレータ4aとリピー
ト局6bの送受信部7bとを接続するように行なわれてい
る。端局1aと送受信部2aから光ファイバ3aへ信号が送出
されたとする。端局1a,1b,1cの送受信部2a,2b,2c及びリ
ピート局6a,6bの送受信部7a,7bは同様の構成を持つ。

第３図は各端局及びリピート局の送受信部の具体的構
成例を示す概略図である。ここで、41は発光素子であ
り、これには半導体レーザ、発光ダイオード（LED）な
どを用いることが出来る。42a,42b,42cは集束性レンズ
である。43はビームスプリッタであり、44は光ファイバ
である。45は受光素子であり、これにはｐ−ｉ−ｎフォ
トダイオード、アバランシェフォトダイオードなどを用
いることが出来る。

送受信部は第３図に示したような構成を持っているた
めに光ファイバへの送信、光ファイバからの受信ができ
る。すなわち発光素子41は駆動信号に従って光を発光
し、光束は集束性レンズ42aで平行にされる。この平行
光束はビームスプリッタ43で一部反射され、集束性レン
ズ42bによって集光され、光ファイバ44に導かれる。こ
れにより、光ファイバ44への信号送出が行なわれる。逆
に、光ファイバ44から送られてくる信号の受信は、光フ
ァイバ44から射出した光束が集束性レンズ42bで平行に
され、ビームスプリッタ43を一部透過し集束性レンズ42
cで集光され受光素子45で検出されることによて行なわ
れる。

第１図において送受信部2aより光ファイバ3aへ送出さ
れた光信号はサーキュレータ4aへ入射する。先に述べた
サーキュレータの動作より光ファイバ3aからの光信号
は、サーキュレータ4aにより光ファイバ5aへ送られる。
光ファイバ5a中を伝搬する光信号はサーキュレータ4bに
入射し、光ファイバ3bへと送られる。光ファイバ3b中を
送信された光信号は送受信部2bで受信され、端局1cから
端局1bへ信号伝送が行なわれたことになる。端局1bでは
受信した信号をその内容によりあるいは端局1b自身の信
号の送出要求に従ってそのまま再送出するか、適当に加
工して送信を行なう。端局1bの送受信部2bは光ファイバ
3bへ信号を送出し、この信号はサーキュレータ4bを通っ
た後、光ファイバ5bへ送られる。このようにして、信号
は順次端局の間を第１図の右方向へ伝搬して行く。最右
端の端局1cにおいては１つ左隣りの端局から送られて来
た信号がサーキュレータ4cを介して光ファイバ3cに伝送
され、送受信部2cで受信される。次に端局1cは送受信部
2cから光ファイバ3c中へ信号を送る。この信号はサーキ
ュレータ4cによって光ファイバ5cへ進行して行き、リピ
ート局6aの送受信部7aで受信される。リピート局6aは受
信した信号をそのままか、あるいは波形整形、増幅する
などして送受信部7aより光ファイバ5cへ送出する。光フ
ァイバ5cからサーキュレータ4cへ入射した光信号はサー
キュレータ4cの働きにより、端局1cの方へは向わずに端
局間を結ぶ光ファイバの方へ向かう。更に、この信号は
光ファイバ5b中へと進んで行きサーキュレータ4bの動作
で光ファイバ5aへと向かいサーキュレータ4aを通った
後、光ファイバ８へと送られ、リピート局6bへの信号伝
送は端局1a,1b,1cを通らずに行なわれる。リピート局6b
は受信した信号をそのままかあるいは波形整形増幅等を
行なって送受信部7bより光ファイバ８中へ送出する。光
ファイバ８へ送出された光信号は、サーキュレータ4aに
よって光ファイバ3aへ送られ、端局1aの送受信部2aで受
信される。これで信号は一巡し、ループ状の信号伝送が
行なわれたことになる。

第４図は本発明の第２の実施例を示す模式図である。
ここで、51a,51b,51cは端局であり、52a,52b,52cはそれ
ぞれ端局51a,51b,51cの第１の送受信部である。53a,53
b,53cはそれぞれ光ファイバであり送受信部52a,52b,52c
に接続されている。54a,54b,54cは第１のサーキュレー
タである。55a,55b,55cは光ファイバでありサーキュレ
ータ54a,54b,54cに接続されている。56a,56bはリピート
局であり57a,57bはそれぞれリピート局56a,56bの第１の
送受信部である。58は光ファイバであり、リピート局56
bの送受信部57bとサーキュレータ54aを結ぶものであ
る。

59a,59b,59cは端局51a,51b,51cの第２の送受信部であ
る。60a,60b,60cは光ファイバであり端局51a,51b,51cの
第２の送受信部59a,59b,59cに接続されている。61a,61
b,61cは第２のサーキュレータである。62a,62b,62cは光
ファイバでありそれぞれサーキュレータ61a,61b,61cに
接続されている。63a,63bはそれぞれリピート局56a,56b
の第２の送受信部である。64は光ファイバであり、リピ
ート局56aとサーキュレータ61cを接続している。

第２の実施例においては２本のループが形成されてい
る。２本のループのそれぞれは第１の実施例において説
明したものと同様のものである。光ファイバの接続も従
って第１の実施例と同様であり、第４図において実線の
矢印及び点線の矢印で示すそれぞれのループについて見
れば第１の実施例における接続と同様であることは明ら
かである。端局51a,51b,51cの第１の送受信部52a,52b,5
2c及び第２の送受信部59a,59b,59c、更にリピート局56
a,56bの第１の送受信部57a,57b及び第２の送受信部63a,
63bは第１の実施例における送受信部2a,2b,2cあるいは
送受信部7a,7bと同様のものである。

また、第１のサーキュレータ54a,54b,54c、第２のサ
ーキュレータ61a,61b,61cはサーキュレータ4a,4b,4cと
同様である。第２の実施例の実線の矢印で示すループに
ついて見ると、端局51a,51b,51cの第１の送受信部52a,5
2b,52c、光ファイバ53a,53b,53c、第１のサーキュレー
タ54a,54b,54c、光ファイバ55a,55b,55c、リピート局55
a,55bの第１の送受信部57a,57bの構成は第１の実施例に
おけるループと同じであり、ループ状の信号伝送が行な
い得ることは明らかである。一方、点線の矢印で示すル
ープではリピート局間の信号伝送の方向がリピート局56
bからリピート局56aへ向かっており、実線の矢印のルー
プとは逆であるように、逆の順序で回っているという違
いがいあるだけで、やはり１つのループが形成されてい
る。すなわち、端局51a,51b,51cの第２の送受信部59a,5
9b,59c、光ファイバ60a,60b,60c、サーキュレータ61a,6
1b,61c、光ファイバ62a,62b,62c,64、リピート局56a,56
bの第２の送受信部63a,63bでループが作られている。

第２の実施例においては２つのループがあるので、光
ファイバが１ケ所破断した場合、例えば、光ファイバ55
aが破断し、実線の矢印で示すループがループ状の信号
伝送を行なえなくなったときでも、もう１つの点線の矢
印で示すループを用いて信号を伝送することができ、故
障に対して強くなる。また、局間を結ぶ２本の光ファイ
バが両方破断した場合、例えば、光ファイバ55a,62bが
破断したときなどは２つのループの両方を用いて１つの
ループを形成することができる。このときの信号伝送順
序は以下のようになる。

端局51bは実線の矢印で示すループを用いて右隣りの
端局に信号を送る。

この信号は順次右隣りの端局に伝送されて行き、端局
51cの送受信部52cからリピート局56aの第１の送受信部5
7aへ送られ受信される。次に、リピート局56aは受信し
た信号をそのままか、あるいは波形整形、増幅するなど
して第２の送受信部63aから光ファイバ64へ送出する。
信号は点線の矢印で示すループを通って端局51cから順
次左隣りの端局へ伝送され、端局51bの第２の送受信部5
9bに至り、受信される。端局51bは、次に、信号を第１
の送受信部52bから実線の矢印で示すループを利用して
右隣りの端局に送信し、これでループが完成されたこと
になる。

以上の実施例においては、接続子としてサーキュレー
タを用いたが、サーキュレータの代わりにビームスプリ
ッタを用いて本発明の光信号伝送システムを実施するこ
とも出来る。この例を以下に説明する。

第５図は本発明の光信号伝送システムの第３の実施例
の構成を示す模式図である。図中参照番号31a,31b,31c
は端局であり、32a,32b,32cはそれぞれ端局31a,31b,31c
の送信部である。33a,33b,33cは分光ビームスプリッ
タ、34a,34b,34cは光ファイバであり、分光ビームスプ
リッタ33a,33b,33cに接続されている。35a,35b,35cはそ
れぞれ端局31a,31b,31cの受信部である。36a,36bはリピ
ート局、37a,37bはリピート局36a,36bの送受信部であ
る。38は光ファイバであり、リピート局36bと端局31cを
接続するものである。

次に、光信号の伝送動作について説明する。

端局31aの送信部32aから光信号が送信されると、この
光信号は分光ビームスプリッタ33aで反射され、光ファ
イバ34aへ導かれる。

第６図は各端局における送信部及び受信部の具体的構
成例を示す概略図である。

21は発光素子であり、LED,半導体レーザ等が用いられ
る。22a,22bは集束性レンズであり、23は分光ビームス
プリッタである。24a,24bは光ファイバであり、端局な
いしはリピート局を接続するためのものである。25は受
光素子であり、ｐ−ｉ−ｎフォトダイオード、アバラン
シェフォトダイオードなどが用いられる。発光素子21よ
り出射した光束は集束性レンズ22aによってほぼ平行光
とされ、分光ビームスプリッタ23に入射する。分光ビー
ムスプリッタ23は入射した光束を光束の波長に従って反
射ないし透過させる。

第７図は上記分光ビームスプリッタの分光特性を示す
図である。

14は分光反射率、15は分光透過率を示す。第７図にお
いて、分光ビームスプリッタへの入射光束の波長をλ_１
に選べば大部分が反射し、λ_２に選べば大部分が透過す
ることが明らかである。分光反射率14、分光透過率15の
特性は分光ビームスプリッタ23の透電体多層膜の材料、
膜厚、層構成を変ることにより変化させることができ
る。

第６図において発光素子21の波長をλ_１としておけば
発光素子21から出射され、集束性レンズ22aを通って分
光ビームスプリッタ23に入射する光束は反射されて集束
性レンズ22bの方に向う。この光束は集束性レンズ22bで
集光され、光ファイバ24aへ結合され、伝送される。一
方、光ファイバ24aから伝送されて来る光の波長がλ_１
であるとするとこの光束は光ファイバ24bを出射後、集
束性レンズ22cでほぼ平行にされ分光ビームスプリッタ2
3で反射され、集束性レンズ22dの方に向う。更に、集束
性レンズ22dで集光され受光素子25で受信される。

また、光ファイバ24aから伝送されて来る光の波長が
λ_２であるとすると、光ファイバ24aから出射した後、
集束性レンズ22bで平行にされ、分光ビームスプリッタ2
3は透過し集束性レンズ22cに入射する。この光束は集束
性レンズ22cで集光され光ファイバ24bに結合され伝送さ
れる。

第５図において、端局31aの送信部32aからは、波長が
λ_１の光信号が出射される。この光信号は分光ビームス
プリッタ33aで反射され、光ファイバ34aの方へ向う。続
いて分光ビームスプリッタ33bに入射しそこで反射され
て端局31bの受信部35bで受信される。このようにして端
局31aから端局31bへの信号伝送が行なわれる。端局31b
は受信した信号をそのままかあるいは適当に加工して送
信部32bより送出する。この光信号も波長はλ_１であ
り、分光ビームスプリッタ33bで反射され光束は光ファ
イバ34bへ導かれる。同様にして信号は順次隣接する右
側の端局へ順次送られていく。端局31cにおいて、１つ
隣の端局から送られ分光ビームスプリッタ33cへ入射し
た光束は反射されて受信部35cで受信される。端局31cは
受信した信号に基づき送信部32cより波長λ_１の光信号
を送出し、この光信号は分光ビームスプリッタ33cで反
射されて、光ファイバ34cへ送られリピート局36aの送受
信部37aで受信される。

第８図はリピート局36aの送受信部7aの具体的構成例
を示す概略図である。参照番号121は発光素子であり、
半導体レーザ、LEDなどが用いられる。122a,122b,122c
は集束性レンズである。123は分光ビームスプリッタで
あり、その特性は第７図に示したものと同じである。参
照番号124は光ファイバであり、125は受光素子であり、
ｐ−ｉ−ｎフォトダイオード、アバランシェフォトダイ
オードなどが用いられる。

送受信部37aでは同一の光ファイバへの入出力が行な
われる。発光素子121は波長λ_２の光を発光する。出射
光束は集束性レンズ122cでほぼ平行にされた後、分光ビ
ームスプリッタ123を透過し、集束性レンズ122bで集光
され、光ファイバ124に結合されて伝送される。一方、
光ファイバ124から伝送されて来る波長λ_１の光は出射
後集束性レンズ122bで平行光にされ、分光ビームスプリ
ッタ123で反射される。反射光束は集束性レンズ122aで
集光され受光素子125で受信される。

第８図においてリピート局36aの送受信部37aでは、光
ファイバ34aから伝送されて来る光束が波長λ_１である
ので、信号の受信が行なわれる。リピート局36aは受信
した信号をそのままかあるいは波形整形、増幅するなど
して送受信部37aから波長λ_２の光で、光ファイバ34cへ
送出する。分光ビームスプリッタ33a,33b,33cは波長λ
_２の光は透過させるので、送受信部37cからの光は光フ
ァイバ34c,34b,34a及び分光ビームスプリッタ33c,33b,3
3aをそのまま透過し、光ファイバ38に至り、リピート局
36bの送受信部37bで受信される。

第９図はリピート局36bの送受信部37bの具体的構成例
を示す概略図である。

送受信部37bは第８図に示した送受信部37aと同様の構
成を有する。参照番号131は発光素子、132a,132b,132c
は集束性レンズ、133は分光ビームスプリッタであり、
その特性は第７図に示したものである。参照番号134は
光ファイバ、135は受光素子である。

発光素子131の発光波長をλ_１であり、発光素子131か
ら出射した光束は集束性レンズ132aで平行にされた後、
分光ビームスプリッタで反射される。そしてこの光束
は、集束性レンズ132bに向いこれにより集光されて光フ
ァイバ134に結合され伝送される。

一方、光ファイバ134より波長λ_２の光が伝送されて
来ると、この光は集束性レンズ132bで平行にされ、分光
ビームスプリッタ133を透過後、集束性レンズ132cへ向
う。この光束は集束性レンズ132cで集光され受光素子13
5で受信される。使用する波長λ₁,λ_２の選び方は様々
なものが考えられる。例えば、λ_１に0.8μｍ程度の帯
域を、λ_２に1.3μｍ程度の帯域を割り当てれば良い。
このときには波長λ_１用の発光素子としてはGaAlAs系の
LED或いは半導体レーザーが適している。波長λ_２用の
発光素子としてはInGaAsP系のLED或いは半導体レーザー
を用いることができる。また、波長λ_１用の受光素子と
してはSiを用いたｐ−ｉ−ｎフォトダイオード或いはSi
アバランシェフォトダイオードを用いることができる。
波長λ_２用の受光素子にはInGaAsあるいはGeのフォトダ
イオード或いはアバランシェフォトダイオードを用いれ
ば良い。

また、波長λ₁,λ_２は0.8μｍ付近の帯域で２波長選
んだり、1.3μｍ付近の帯域で２波長選ぶことで可能で
ある。また、更に、1.5μｍ付近の帯域なども用いるこ
とができる。

第５図において光ファイバ38からリピート局36の送受
信部37bへ入射する光の波長はλ_２であるから、第９図
を用いて先に説明したように、この光信号は送受信部37
bで受信することができる。リピート局36bは受信した信
号をそのままかあるいは波形整形、増幅するなどして送
受信部37bより波長λ_１の光で光ファイバ38へ送出す
る。この光信号は、分光ビームスプリッタ33aで反射さ
れ端局31aの受信部35aで受信される。これで信号が一巡
し、ループ状の信号伝送が行なわれたことになる。これ
までの説明から明らかなように第５図において光ファイ
バを右方向へ伝送されて行く光の波長はλ_１であり、左
方向へ伝送されて行くものの波長はλ_２である。

第12図は本発明の第４の実施例を示す模式図である。
81a,81b,81cは端局であり82a,82b,82cはそれぞれ端局81
a,81b,81cの第１の送信部である。83a,83b,83cは分光ビ
ームスプリッタ、64a,64b,64cは光ファイバであり、分
光ビームスプリッタ83a,83b,83cに接続されているもの
である。85a,85b,85cはそれぞれ端局81a,81b,81cの第１
の受信部である。86a,86bはリピート局であり、87a,87b
はそれぞれリピート局86a,86bの第１の送信部である。8
8は光ファイバであり、リピート局86bと端局81aをつな
いでいる。

89a,89b,89cは端局81a,81b,81cの第２の送信部であ
り、70a,70b,70cは光ファイバであり、それぞれ分光ビ
ームスプリッタ83a,83b,83cに接続されている。71a,71b
はそれぞれリピート局86a,86bの第２の送受信部であ
る。72は光ファイバであり、端局81cとリピート局86aを
接続するものである。73a,73b,73cは端局81a,81b,81cの
第２の受信部である。第12図において、第１及び第２の
送信部、第１及び第２の受信部、分光ビームスプリッタ
で構成される部分の詳細は第６図に示したものと同様で
ある。

すなわち、発光素子、受光素子、集束性レンズ、分光
ビームスプリッタ、光ファイバ等で構成され、分光ビー
ムスプリッタの反射面を２箇所独立に使うようになって
いる。分光ビームスプリッタ83a,83b,83cの特性は第７
図に示したものと同じである。また、リピート局86aの
第１の送受信部及びリピート局86bの第２の送受信部71b
の詳細は第８図に示したものと同じである。すなわち、
光ファイバから送られて来る波長λ_１の光信号を受信
し、波長λ_２の光信号を光ファイバ中へ送信する。

一方、リピート局86aの第２の送受信部71a及びリピー
ト局86bの第１の送受信部87bの詳細は第９図に示したも
のと同じであり光ファイバから送られて来る。波長λ_２
の光信号を受信して、波長λ_１の光信号を光ファイバ中
へ送信する。

第４の実施例においては２つのループが形成されてい
る。すなわち実線の矢印で示す第１のループと点線で示
す第２のループである。実線の矢印で示すループは第１
の実施例で示したループと同じである。端局81a,81b,81
cの第１の送信部82a,82b,82c第１の受信部85a,85b,85
c、分光ビームスプリッタ83a,83b,83c、光ファイバ84a,
84b,84c,88、リピート局86a,86bの第１の送受信部87a,8
7bで１つのループが形成されている。右方向へは順次波
長λ_１の光で伝送して行きリピート局86aは波長λ_２の
光で信号を一番左にあるリピート局86bへ送る。点線の
矢印で示す第２のループも同様であるが、このループに
おいては、端局間で順次信号を伝送するのは左方向に波
長λ_１の光を用いて行なわれ、右方向へ信号を戻すのは
波長λ_２の光を用いて行なわれる。第10図に明らかなよ
うに端局81a,81b,81cの第２の送信部89a,89b,89c、第２
の受信部73a,73b,73c、分光ビームスプリッタ83a,83b,8
3c、光ファイバ70a,70b,70c,72、リピート局86a,86bの
第２の送受信部71a,71bで第２のループが形成されてい
る。

第４の実施例においては２つのループがあるので、光
ファイバが１ケ所破断した場合、例えば光ファイバ84a
が破断し、実線の矢印で示すループがループ状の信号伝
送を行なえなくなったときでも、もう１つの点線の矢印
で示すループを用いて信号を伝送することができ故障に
対して強くなる。また、局間を結ぶ２本の光ファイバが
両方破断した場合、例えば光ファイバ84a,70bが破断し
たときなどは２つのループの両方を用いて１つのループ
を形成することができる。このときの信号伝送順序は以
下のようになる。

端局81bは実線の矢印で示すループを用いて右隣りの
端局に信号を送る。この信号は、順次右隣りの端局に伝
送されて行き、端局81cの第１の送信部82cからリピート
局86aの第１の送受信部87aへ送られ受信される。次に、
リピート局86aは受信した信号をそのままか、あるいは
波形整形、増幅するなどして第２の送受信部71aから光
ファイバ72へ送出する。信号は点線の矢印で示すループ
を通って端局81cから順次左隣りの端局へ伝送され、端
局81bの第２の受信部73bに至り受信される。端局81bは
次に信号を第１の送信部82bから実線の矢印で示すルー
プを利用して右隣りの端局に送信し、これでループが完
成されたことになる。

第11図は本発明の第３の実施例を示す模式図である。
ここで、111a,111b,111cは端局であり、112a,112b,112c
はそれぞれ端局111a,111b,111cの第１の送信部である。
113a,113b,113cは第１の分光ビームスプリッタであり、
その特性は第７図に示したものと同じである。114a,114
b,114cは光ファイバであり分光ビームスプリッタ113a,1
13b,113cに接続されている。115a,115b,115cは第１の受
信部である。116a.116bはリピート局、117a,117bは第１
の送受信部である。118は光ファイバであり、端局111a
とリピート局116bを結ぶものである。119a,119b,119cは
端局111a,111b,111cの第２の送受信部、90a,90b,90cは
第２の分光ビームスプリッタである。

第12図は第２の分光ビーススプリッタ90a,90b,90cの
分光特性を示す図である。

17は分光反射率、16は分光透過率である。第７図と比
較すると明らかなように第１の分光ビームスプリッタ11
3a,113b,113cと第２の分光ビーススプリッタ90a,90b,90
cの特性は使用波長λ₁,λ_２に関して相補的な関係にあ
る。すなわち第２の分光ビーススプリッタ90a,90b,90c
は波長λ_１の入射光束を透過させ、波長λ_２の入射光束
を反射する。第11図において91a,91b,91cは光ファイバ
でありそれぞれ第２の分光ビームスプリッタ90a,90b,90
cに接続されている。92a,92bはそれぞれリピート局116
a,116bの第２の送受信部である。93は光ファイバであり
リピート局116aと端局111cを接続している。端局の第
１、第２の送信部及び受信部、第１、第２の分光ビーム
スプリッタは詳しくは次のような構成になっている。

第13図は端局の第１、第２の送信部及び受信部、第
１、第２の分光ビームスプリッタ部の具体的構成例を示
す概略図である。

101a,101bは第１及び第２の発光素子、102a,102bは集
束性レンズである。103a,103bは第１、第２のプリズム
であり紙面垂直方向に移動できるようになっている。第
９図においては光路中に挿入されていない状態を示して
いる。104a,104bはそれぞれ第１、及び第２の分光ビー
ムスプリッタでありその特性はそれぞれ第７図、第12図
に示した特性を持つものである。105a,105dは光ファイ
バである。第13図で示した部材は第１、第２のプリズム
103a,103b等の分光ビームスプリッタ104bも除いて、第
３、第４の実施例の説明で示したものと同様である。た
だし、第１の発光素子101aは波長λ_１の光を第２の発光
素子101bは波長λ_２の光を発光し、第１の受光素子106a
は波長λ_１の光を、第２の受光素子106bは波長λ_２の光
を受光できるようにしたものである。第１の発光素子10
1aから発光された波長λ_１の光束は集束性レンズ102aで
ほぼ平行にされる。この光束は第１のプリズム103aが光
路中に無いので第１の分光ビームスプリッタ104aに入射
し、反射されて集束性レンズ102bに向かい、集束されて
光ファイバ105aへ導かれる。また光ファイバ105b中を送
られて来る波長λ_１の光は出射後、集束性レンズ102aで
ほぼ平行にされる。この光束は第２のプリズム103bが光
路中に無いためそのまま第１の分光ビームスプリッタ10
4aに入射し、反射されて集束性レンズ102dの方へ向う。
更に集束性レンズ102aにより集光されて第１の受光素子
106aへ受光される。一方、光ファイバ105a中を伝送され
て来る波長λ_２の光は出射後、集束性レンズ102bで平行
にされ、第１の分光ビームスプリッタ104aを透過した
後、集束性レンズ102cに入射する。この光束は集束性レ
ンズ102cで集光されて光ファイバ105bに結合され、光フ
ァイバ105b中を伝搬して行く。

第２の発光素子101bは波長λ_２の光を発光し、この光
束は集束性レンズ102aで平行にされた後、第２の分光ビ
ームスプリッタ104bで反射され、更に集束性レンズ102f
で集光されて光ファイバ105cに導かれる。光ファイバ10
5d中を伝送されて来る波長λ_２の光は出射後、集束性レ
ンズ102gで平行にされ第２の分光ビームスプリッタ104b
で反射される。この光束は集束性レンズ102bで集光され
第２の受光素子106bで受光される。また、光ファイバ10
5c中を伝送されて来る波長λ_１の光は出射後集束性レン
ズ102fで平行にされ、第２の分光ビームスプリッタ104b
を透過し集束性レンズ102gで集光された後光ファイバ10
5dに結合され伝搬して行く。

第11図において、端局111a,111b,111cは第13図に示す
ような構成部分を介して他の局と接続されている。ま
た、リピート局116aの第１の送受信部117a、リピート局
116bの第２の送受信部92bは第８図に示したものと同じ
である。すなわち、波長λ_１の光信号を受信して波長λ
_２の光信号を送出する。更に、リピート局116aの第２の
送受信部92aとリピート局116bの第１の送受信部117bは
第９図に示したものと同じであり、波長λ_２の光信号を
受信し、波長λ_１の光信号を送出する。

第11図に示した第５の実施例においても２つのループ
が形成されている。すなわち実線の矢印で示す第１のル
ープと点線の矢印で示す第２のループである。第１のル
ープは端局111a,111b,111cの第１の送信部112a,112b,11
2c、第１の分光ビームスプリッタ113a,113b,113c、第１
の受信部115a,115b,115c、光ファイバ114a,114b,114c,1
18、リピート局116a,116bの第１の送受信部117a,117bで
形成されている。このループは第１の実施例で説明した
ループと同じでありループ状の信号伝送が可能なことは
明らかである。端局間を順次信号を伝送して行くのは右
方向へ波長λ_１の光を用いて行なわれ、リピート局116a
からリピート局116bへ信号を戻すのは波長λ_２の光を左
方向へ伝送することによって行なわれる。第２のループ
は端局111a,111b,111cの第２の送信部119a,119b,119c、
第２の分光ビームスプリッタ90a,90b,90c、第２の受信
部94a,94b,94c、光ファイバ91a,91b,91c,93、リピート
局116a,116bの第２の送受信部92a,92bで形成されてい
る。端局間で順次信号を伝送するとき及びリピート局間
で信号を戻すときの信号伝送方向は第１のループと同じ
くそれぞれ右方向と左方向であるが、使用波長は逆であ
り、それぞれλ_２とλ_１である。

第５の実施例において２つのループがあるので、光フ
ァイバが１ケ所破断した場合、例えば光ファイバ114aが
破断したときは点線の矢印で示すループを用いて信号伝
送を継続することができる。また、局間を結ぶ２本の光
ファイバが両方破断した場合、すなわち光ファイバ114
a,91bの両方が破断したときなどあるいは光ファイバ114
c,93が破断したときなどは以下のようにして途中で折り
返して２つのループを使って１つのループを形成する。

第14図は故障が起きたときの送信部、受信部、分光ビ
ームスプリッタ部の概略図である。

第13図と異なるところは第１のプリズム103aと第２の
プリズム103bが光路中に挿入されていることである。第
14図に示すような第１のプリズム103aあるいは第２のプ
リズム103bの光路中への挿入は信号を折り返すところの
端局について行なわれその他の端局に関しては第１のプ
リズム103a、第２のプリズム103bは第13図に示す位置に
ある。第１のプリズム103aが光路に挿入されると、第１
の発光素子101aから発光される波長λ_１の光束の進行方
向が変えられる。集束性レンズ102aでほぼ平行にされた
光束は第１のプリズム103aの斜面で全反射され第２の分
光ビームスプリッタの方に向かいこれを透過し、集束性
レンズ102gで集光され、光ファイバ105dに結合、伝送さ
れて行く。また、第２のプリズム103bが光路に挿入され
たときは光ファイバ105aから伝送されて来る波長λ_２の
光の進行方向が変わる。すなわち光ファイバ105aから出
射した光束は光ファイバ102bで平行にされ、第１の分光
ビームスプリッタ104aに入射する。この平行光束は第１
のプリズム104aを透過し、第２のプリズム103bで全反射
される。更に、この光束は集束性レンズ102hで集光され
受光素子106bで受光される。実際は第１のプリズム103
a、第２のプリズム103bは同時に光路に挿入されるわけ
ではなく、故障の生じた箇所に応じてどちらかが移動し
光路中に入る。

第５の実施例においては第１及び第２のループの両方
とも左方向へ信号を戻すときにはリピート局116aからリ
ピート局116bへ信号伝送を行なうので局間が切断される
とリピート信号の送信あるいは受信ができなくなる。第
14図で説明したプリズムによる光路の変更は端局がリピ
ート信号の送信あるいは受信を代りに行なうために費さ
れるものである。例えば、光ファイバ114a,91bの両方が
破断したときには、端局111bに対応する第２のプリズム
103bが光路中に挿入される。これにより、端局111bから
リピート局116aまでの局でループが形成される。すなわ
ち、まず、端局111bの第２の送信部119bが光信号を送出
し、この信号は第２のループを点線の矢印に従って右方
向に順次伝送させて行き、リピート局116aの第２の送受
信部92aで受信される。

リピート局116aから左方向へ信号を戻すときは第１の
送受信部117aから光ファイバ114c中へ波長λ_２で光信号
を送出する。この光信号は実線の矢印に従って左方向に
伝送され、端局111c等の途中の端局では受信されず、第
16図を用いて説明したように、端局111bの第２の受信部
94bで受信される。この受信した信号に基づいて端局111
bの第２の光送信部119bがまた光信号を送出する。これ
によりループが完成されていることになる。右方向への
伝送は第２のループを用いて左方向への伝送は第１のル
ープを用いて行なうわけである。

一方、例えば光ファイバ114c,93の両方が破断したと
きは、右方向への伝送は第１のループを用いて左方向へ
の伝送は第２のループを用いて行ない、ループが形成さ
れる。ループの形成はリピート局116bから端局111cまで
の局で行なわれる。このときには端局111cに対応する第
１のプリズム103aが光路中に入る。これにより、端局11
1cは第１の受信部115cで受信した光信号に基づいて第１
の送信部112cから波長λ_１の光信号を光ファイバ91cの
方へ送出することができ、この光信号はそのままリピー
ト局116bの第２の送受信部92bで受信される。リピート
局116bは受信した信号をそのままかあるいは波形整形、
増幅するなどして第１の送信部117bから光ファイバ118
中へ送信する。これによりループが形成されていること
は明らかである。

故障としては光ファイバの破断の場合について説明し
たが送信部、受信部、送受信部の故障の場合も同じよう
に故障した送受信部等を持つ端局リピート局の手前の端
局で信号を折り返してループを作ってやれば良い。

本発明は、以上説明した実施例の他にも種々の応用が
可能である。本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない限
りにおいて、このような応用例を全て包含するものであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明においてはサーキュレータ
或いはそれと同様の働きをする接続子を介して各端局を
信号線に接続することにより、機能としてはループ形の
信号伝送システムと同等で、送信、受信モジュールが簡
単で障害対策が容易でありながら、トポロジーとしては
ループ形に形成するという制約がなく、任意の形にシス
テムを拡張でき、バス形に類似している信号伝送システ
ムを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光信号伝送システムの第１実施例を示
す模式図、第２図は第１図図示のサーキュレータの具体
的構成例を示す概略図、第３図は第１図図示の送受信部
の具体的構成例を示す概略図、第４図及び第５図は夫々
本発明の光信号伝送システムの第２及び第３実施例を示
す模式図、第６図は第５図図示の各端局における送信部
及び受信部の具体的構成例を示す概略図、第７図は第５
図図示の分光ビームスプリッタの分光特性を示す図、第
８図及び第９図は夫々第５図図示のリピート局における
送受信部の具体的構成例を示す概略図、第10図及び第11
図は夫々本発明の光信号伝送システムの第４及び第５実
施例を示す模式図、第12図は第11図図示の分光ビームス
プリッタの分光特性を示す図、第13図及び第14図は夫々
第11図図示の各端局における送信部及び受信部の具体的
構成例を示す概略図、第15図及び第16図は夫々従来のル
ープ形光信号伝送システムの例を示す模式図である。 1a,1b,1c……端局、 2a,2b,2c……送受信部、 4a,4b,4c……サーキュレータ、 6a,6b……リピート局、 7a,7b……送受信部、 11……基板、 12a,12b,12c……光導波路、 41……発光素子、 42a,42b,42c……集束性レンズ、 43……ビームスプリッタ、 45……受光素子。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−111340（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−97752（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−117124（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−30747（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−84046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−2141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−90839（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 G02B 6/28 H04L 12/28

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各々が光送信器及び光受信器を有する第１
   及び第２の端局と、これら第１及び第２の端局を接続し
   た単一の光伝送路と、該光伝送路に各々接続子を介して
   バス形に接続され、各々が光送信器及び光受信器を有す
   る複数の第３の端局とから成り、前記接続子が以下の機
   能、 （ａ）第１の端局より光伝送路を通って伝送された光信
   号を最も第１の端局側に接続された第３の端局に入力さ
   せる、 （ｂ）第３の端局の１つより発した光信号を、この第３
   の端局に対し光伝送路の第２の端局側に隣接して接続さ
   れた他の第３の端局に入力させる、 （ｃ）光伝送路の最も第２の端局側に接続された第３の
   端局より発した光信号を第２の端局に入力させる、 （ｄ）第２の端局より発した光信号を、複数の第３の端
   局のいずれも介することなく、光伝送路を介して第１の
   端局に入力させる、 を有するように構成された光信号伝送システム。
2. 【請求項２】前記第１及び第３の端局と第２の端局とが
   互いに波長の異なる光信号を発し、前記接続子が波長に
   よってその反射率および透過率が変化する分光ビームス
   プリッタから成る請求項１に記載の光信号伝送システ
   ム。
3. 【請求項３】前記接続子がサーキュレータから成る請求
   項１に記載の光信号伝送システム。
4. 【請求項４】各々が２つの光送信器及び光受信器を有す
   る第１及び第２の端局と、これら第１及び第２の端局に
   接続された第１及び第２の光伝送路と、これらの第１及
   び第２の光伝送路に各々接続子を介してバス型に接続さ
   れ、各々が２つの光送信器及び光受信器を有する複数の
   第３の端局とから成り、前記接続子が以下の機能、 （ａ）第１の端局の第１の光送信器より第１の光伝送路
   を通って伝送された光信号を最も第１の端局側に接続さ
   れた第３の端局の第１の光受信器に入力させる、 （ｂ）第３の端局の１つの第１の光送信器より発した光
   信号を、この第３の端局に対し第１の光伝送路の第２の
   端局側に隣接して接続された他の第３の端局の第１の光
   受信器に入力させる、 （ｃ）第１の光伝送路の最も第２の端局側に接続された
   第３の端局の第１の光送信器より発した光信号を第２の
   端局の第１の光受信器に入力させる、 （ｄ）第２の端局の第１の光送信器より発した光信号
   を、複数の第３の端局のいずれも介することなく、第１
   の光伝送路を介して第１の端局の第１の光受信器に入力
   させる、 （ｅ）第２の端局の第２の光受信器より第２の光伝送路
   を通って伝送された光信号を最も第２の端局側に接続さ
   れた第３の端局の第２の光受信器に入力させる、 （ｆ）第３の端局の１つの第２の光送信器より発した光
   信号を、この第３の端局に対し第２の光伝送路の第１の
   端局側に隣接して接続された他の第３の端局の第２の光
   受信器に入力させる、 （ｇ）第２の光伝送路の最も第１の端局側に接続された
   第３の端局の第２の光送信器より発した光信号を第１の
   端局の第２の光受信器に入力させる、 （ｈ）第１の端局の第２の光送信器より発した光信号
   を、複数の第３の端局のいずれも介することなく、第２
   の伝送路を介して第２の端局の第２の光受信器に入力さ
   せる、 を有する光信号伝送システム。
5. 【請求項５】前記第１の端局の第１の光送信器、第２の
   端局の第２の光送信器、第３の端局の第１及び第２の光
   送信器は第１の波長の光信号を発し、第１の端局の第２
   の光送信器及び第２の端局の第１の光送信器は前記第１
   の波長と異なる第２の波長の光信号を発し、前記接続子
   が波長によってその反射率及び透過率が変化する分光ビ
   ームスプリッタから成る請求項４に記載の光信号伝送シ
   ステム。
6. 【請求項６】前記第１の端局の第1,第２の光送信器及び
   第３の端局の第１の光送信器は第１の波長の光信号を発
   し、第２の端局の第1,第２の光送信器及び第３の端局の
   第２の光送信器は前記第１の波長と異なる第２の波長の
   光信号を発し、前記接続子が第１の波長の光をほとんど
   反射し、第２の波長の光をほとんど透過する第１の分光
   ビームスプリッタと、第２の波長の光をほとんど反射
   し、第１の波長の光をほとんど透過する第２の分光ビー
   ムスプリッタとから成る請求項４に記載の光信号伝送シ
   ステム。
7. 【請求項７】前記接続子が第１の光伝送路と複数の第３
   の端局とを接続する複数の第１のサーキュレータイと、
   第２の光伝送路と複数の第３の端局とを接続する複数の
   第２のサーキュレータとから成る請求項４に記載の光信
   号伝送システム。