JPS63161406A - 発受光素子併設形光合分波器 - 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、光通信における波長多重通信に用いられるハ
イブリッド光合分波器、特に発受光素子併設形光合分波
器に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、昭和５９年度電
子通信学会総合全国大会、（昭５９）　　ｒ２６５６発
光、受光素子内蔵型双方向伝送用合分波器ＪＰ、１０−
３５６に記載されるものがあった。以下、その構成を図
を用いて説明する。

第２図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は従来のハイブ
リッド光合分波器の構成例を説明するための図である。

第２図（＾）は同方向２波多重伝送に用いられハイブリ
ッド光合分波器１−１　、１−２を示すもので、そのう
ち送信側に設けられるハイブリッド光合分波器１−１は
ケース２を有し、そのケース２内の入力ポート側には各
入力電気信号Ｓｉｌ　、　Ｓｉ２を波長λ１．λ２の光
信号に変換するための発光素子３−１　、３−２がそれ
ぞれ設けられている。そしてケース２の共通ポート側に
光ファイバ４が接続され、発光素子３−１　、３−２で
変換した波長λ１．λ２の光信号をその光ファイバ４を
通して送信側へ伝送する構造になっている。

一方、受信側に設けられるハイブリッド光合分波器１−
２は、同じくケース２を有し、そのケース２の共通ポー
ト側が光ファイバ４に接続されると共に、各波長λ１．
λ２の光信号−を出力電気信号Ｓｏ１　、　Ｓｏ２にそ
れぞれ変換するための受光素子５−１　、５−２が前記
ケース２の出力ポート側に設けられている。光ファイバ
４で伝送された波長λ１゜λ２の光信号は、各受光素子
５−１　、５−２で異なる出力電気信号Ｓｏｌ　、　Ｓ
ｏ２にそれぞれ変換された後、出力される。

第２図（Ｂ）は双方向２波多重伝送に用いちれるハイブ
リ・ソド光合分波器１−３　、１−４を示すもので、光
ファイバ４の一方のハイブリ”／ド光合分波器°１−３
にはケース２内の人、出力ポート側に発光素子３−１及
び受光素子５−？が収容され、他方のハイブリッド光合
分波器１−４にはケース２内の人、出力ポート側に受光
素子５−１及び発光素子３−２が収容されている。同様
に第２図（Ｃ）は双方向２波多重伝送に用いられるもの
で、光ファイバ４の一方には第２図（Ｂ）のハイブリッ
ド光合分波器１−４が、他方には第２図（８）のハイブ
リッド光合分波器１−３がそれぞれ設けられている。こ
れら第２図（Ｂ）　、　（Ｃ）では、波長λ１．λ２の
光信号を光ファイバ４を通して双方向に伝送する構造に
なっている。

第２図において発光素子、受光素子及び波長に着目する
と、２波多重伝送を行うために４種類のハイブリ・ソド
光合分波器１−１〜１−４が使用されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の光合分波器では、それを用い
て各種の波長の多重伝送システムを構成しようとすると
、それに応じて各種のハイブリッド光合分波器を用意し
なければならず、互換性がないなめに不利不便であった
。

本発明は前記従来技術が持っていた問題点として、互換
性がないなめに不利不便をまぬがれない点について解決
した発受光素子併設形光合分波器を提供するものである
。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、電気信号を光信
号の形で送受する発受光素子併設形光合分波器において
、この光合分波器を少なくとも、電気信号を所定波長の
光信号に変換する受光素子、及び所定波長の光信号を電
気信号に変換する受光素子が併設された複数の入出力ポ
ートと、光ファイバに対して光信号の授受を行う共通ポ
ートと、前記各発光素子の出力光信号を前記共通ポート
へ送出し、かつ前記共通ポートを通して入光する前記光
ファイバ中の伝送光信号を前記各受光素子へ入射する光
学系とで構成したものである。

（作用） 本発明によれば、以上のように発受光素子併設形光合分
波器を構成したので、各入出力ポートに併設された発光
素子及び受光素子と光学系とは、各種の波長の光信号の
双方向伝送を可能にし、それにより光合分波器に互換性
を持たせる。従って前記問題点を除去できるのである。

（実施例） 第１図は本発明の実施例に係るＮ波条重用発受光素子併
設形光合分波器の構成を説明するためのＮ波多重伝送方
式図である。

Ｎ波多重伝送を行うために光ファイバ９の両端に接続さ
れる一対の発受光素子併設形光合分波器１０−１．１０
−２は同一の構造をなすもので、そのうち一方の光合分
波器１０−１は送信および受信機能を有するＮ個の入出
力ポート１ｌ−ＩＡと、１個の共通ポート１１−１８と
を有するケース１１−１を備えている。

Ｎ個の入出力ポート１ｌ−ＩＡにはそれぞれ発光素子１
２−１１〜１２−ＩＮ及び受光素子１３−１１〜１３−
ＩＮが対になって併設されている。発光素子１２−１１
は入力電気信号５ｉｌａを波長λ１の光信号に変換する
もの、これと併設された受光素子１３−１１は波長λ１
の光信号を出力電気信号６ｏ１ａに変換するものである
。

同様に各発光素子１２−１２〜１２−ＩＮは各入力電気
信号５ｉ２ａ〜５ｉＮａを波長λ２〜λＮの光信号にそ
れぞれ変換するもの、また各受光素子１３−１２〜１３
−ＩＮは波長λ２〜λＮの各光信号を出力電気信号５ｏ
２ａ〜５ｏＮａにそれぞれ変換するものである。そして
Ｎ個の入出力ポート１１−１八と１個の共通ポート１ｌ
−ｉａとの間には図示されていないが、各発光素子１２
−１１〜１２−ＩＮの出力光線を能率良く共通ポート１
ｌ−ＩＢに送出し、かつ共通ポート１１−１８から送ら
れてくる光信号を各受光素子１３−１１〜１３−ＩＮへ
能率良く入射させる光学系が設けられている。

同様に他方の光合分波器１−２は、Ｎ個の入出力ポート
１ｌ−２Ａと１個の共通ポート１ｌ−２Ｂとを有するケ
ース１１−２を備え、そのＮ個の入出力ポート１ｌ−２
Ａにはそれぞれ発光素子１２−２１〜１２−２Ｎ及び受
光素子１３−２１〜１３−２Ｎが（３Ｆ設され、さらに
その入出力ポート１１−２八と共通ポート１１−２８と
の間に図示されていないが光信号伝送用の光学系が設け
られている。ここで各発光素子１２−２１〜１２−２Ｎ
は各入力光信号５ｉｌｂ〜５ｉＮｂをそれぞれ波長λ１
〜λＮの光信号に変換するもの、また各受光素子１３−
２１〜１３−２Ｎは波長λ１〜λＮの各光信号を出力電
気信号５ｏｌｂ〜５ｏＮｂにそれぞれ変換するものであ
る。

以上の構成において、例えば入力電気信号Ｓｉ　ｌａを
一方の光合分波器１０−１から他方の光合分波器１０−
２へ伝送すると共に、入力電気信号５ｉ２ｂを他方の光
合分波器１０−２から一方の光合分波器１０−１へ伝送
する場合、入力電気信号５ｉｌａを入出力ポート１ｌ−
ＩＡの１つへ、入力電気信号５ｉ２ｂを入出カポ−）１
１−２Ａの１つへそれぞれ入力する。入出カポ−Ｍｌ−
ＩＡへ入力された入力電気信号Ｓｉ　ｌａは、発光素子
１２−１１で波長λ１の光信号に変換され、図示しない
光学系を通して共通ポート１ｌ−ＩＢから光ファイバ９
へ送出される。光ファイバ９で伝送された波長λ１の光
信号は、共通ポート１１−２８を通して光合分波器１０
−２内に入り、図示しない光学系を介して受光素子１３
−２１へ入射され、そこで出力電気信号５Ｏ１ｂに変換
されて出力される。同様に、入出力ポート１ｌ−２Ａへ
入力された入力電気信号５ｉ２ｂは、発光素子１２〜２
２で波長λ２の光信号に変換され、共通ポート１１−２
８及び光ファイバ９を通して光合分波器１０−１へ伝送
され、受光素子１３−１２で出力電気信号５ｏ２ａに変
換されて出力される。

第３図（Ａ）　、　（Ｂ）は第１−図に゛おける３波多
重用発受光素子併設形光合分波器の構成を説明するため
の３波多重伝送方式図であり、同図（Ａ）は同方向３波
多重伝送を、同図（Ｂ）は双方向３波多重伝送をそれぞ
れ示しており、第１図中の要素と共通の要素には同一の
符号が付されている。

第３図（八）では、一方の光合分波器１０−１に発光素
子１２−１１〜１２−１３及び受光素子１３−１１〜１
３−１３が併設され、他方の光合分波器１０−２に発光
素子１２−２１〜１２−２３及び受光素子１３−２１〜
１３−２３が併設されている。そして一方の光合分波器
１０−１の入出力ポート１ｌ−ＩＡに入力された各入力
電気信号５ｉｌａ、　５ｉ２ａ、　５ｉ３ａは、各発光
素子１２−１１〜１２−１３で波長λ１．λ２．λ３の
光信号にそれぞれ変換された後、光ファイバ９を通して
他方の光合分波器１０−２へ伝送され、その受光素子１
３−２１〜１３−２３で各出力電気信号５ｏｌｂ−３ｏ
３ｂに変換されて出力される。

第３図（８）は第３図（Ａ）と同一構造をなし、一方の
光合分波器１０−１の入出力ポート１ｌ−ＩＡに入力さ
れた入力電気信号５ｉｌａ、　５ｉ２ａが各発光素子１
２−１１　、１２−１２で波長λ１．λ２の光信号に変
換された後、光ファイバ９を通して他方の光合分波器１
０−２へ伝送され、その受光素子１３−２１　、１３−
２２で各出力電気信号５ｉｌｂ、　５ｉ２ｂに変換され
て出力される。さらに、他方の光合分波器１０−２の入
出力ポート１ｌ−２Ａに入力された入出力電気信号５ｉ
３ｂは、発光素子１２−２３で波長λ３の光信号に変換
された後、光ファイバ９を通して一方の光合分波器１０
−１へ伝送され、その受光素子１２−１３で出力電気信
号５ｏ３ａに変換されて出力される。

第４図は第１図における２波多重用発受光素子併設形光
合分波器の構成を説明するための１６双方向２波多重伝
送方式図であり、第１図中の要素と共通の要素には同一
の符号が吋されている。

一方の光合分波器１０−１の入出力ポート１ｌ−ＩＡに
は発光素子１２−１１　、１２−１２及び受光素子１３
−１１　。

１３−１２が併設され、他方の光合分波器１０−２の入
出力ポート１ｌ−２Ａには発光素子１２−２１　、１２
−２２及び受光素子１３−２１　、１３−２２が併設さ
れている。

第５図は第４図の真木的な構成例を示す図である。一方
の光合分波器１０−１は２個の入出力ポート１ｌ−ＩＡ
及び１個の共通ポート１１−１８を有するケース１１−
１を備え、その入出力ポート１ｌ−ＩＡには発光素子１
２−１１　、１２−１２及び受光素子１３−１１　、１
３−１２が併設され、さらに出力ポート１１−１８に光
コネクタ２０−１が取付けられその光コネクタ２０−１
により光ファイバ９が接続されている。発光素子１２−
１１　。

１２−１２及び受光素子１３−１１．　、１３−１２と
光コネクタ２０−１との間には光学系が設けられている
。光学系は各発光素子１２−１１　、１２−１２に対向
してそれぞれ配置された第１のレンズ２１−１．２２−
１と光コネクタ２０−１側に配置された第２のレンズ２
３−１とを有し、そのレンズ２１−１．２３−１間には
波長λ１の光信号のみを透過させ他の波長の光信号を反
射させる光フィルタ２４−１が設けられ、さらにレンズ
２２−１．２３−１間の光路中には波長λ２の光信号の
みを透過させ他の波長の光信号を反射させる光フィルタ
２５−１と全反射用のミラー２６−１とが設けられてい
る。

他方の光合分波器１０−２は一方の光合分波器１０−１
と同一の構造をしており、入出力ポート１ｌ−２Ａ　＆
び共通ポート１１−２８を有するケース１１−２を備え
、その入出力ポート１ｌ−２Ａには発光素子１２−２１
　。

１２−２２及び受光素子１３−２１　、１３−２２が併
設され、さらにその出力ポート１１−２８に光コネクタ
２０−２が取１寸けられている。各発光素子１２−２１
　、１２−２２に対向してレンズ２１−２．２２−２が
設けられると共に、光コネクタ２０−２側にレンズ２３
−２が設けられ、それらレンズ２１−２．２３−２間に
光フィルタ２４−２が、さらにそれらレンズ２２−２．
２３−２の光路中に光フィルタ２５−２及びミラー２Ｇ
−２がそれぞれ配設されている。

第６図（＾）　、　（Ｂ）は第５図中の発光素子１２−
１１　。

１２−１２　、１２−２１　、１２−２２及び受光素子
１３−１１　。

１３−１２　、１３−２１　、１３−２２の構成例を示
すもので、同図（＾）は正面図、同図（８）はその縦断
面図である。円板状の発光素子１２が中心に配置され、
そのまわりに受光素子１３が同心円状に配置されている
。

第７図（Ａ）　、　（８）は第６図の発光素子１２及び
受光素子１３と第５図のレンズ２１−１．２１−２．２
２−１゜２２−２の構成例を示す図である。

第７図（Ａ）では、ガラス窓等の光透過性の窓３０ａを
有するパッケージ３０を備え、そのパッケージ３０内に
発光素子１２及び受光素子１３が収容されると共に、そ
の発光素子１２に対向してレンズ２１．２２が窓３０ａ
に固着された構造例が示されている。また第７図（Ｂ）
では、パッケージ３０を使用しないで、レンズ２１．２
２を直接に発光素子１３に接着した構造例が示されてい
る。第７図において、入力光ＯＰＴ　ｉは受光素子１３
で電気信号に変換され、発光素子１２からの出力光０Ｐ
Ｔｏが入力光ＯＰＴ　ｉ方向へ放射される。

ここで、発光素子１２及びレンズ２１．２２の面積を受
光素子１３の面積に比較して小さくしておけば、入力光
０ＰＴｉはほとんど受光素子１３に入射することになる
。

次に、第４図〜第７図の動作を説明する。

第５図において、一方の光合分波器１０−１の入出力ポ
ート１ｌ−ＩＡに供給された入力電気信号５ｉｌａは、
発光素子１２−１１で波長λ１の光信号に変換され、そ
の光信号がレンズ２１−１で平行光線に変換された後、
波長λ１の光のみを透過させる光フィルタ２４−１を通
過する。光フィルタ２４−１を通過した光信号はレンズ
２３−１で収束され、共通ポート１１−１８に取付けら
れた光コネクタ２０−１を通して光ファイバ９へ送出さ
れ、その光ファイバ９で他方の光合分波器１０−２へ伝
送される。光ファイバ９で伝送された波長λ１の光信号
は、共通ポート１１−２８に取付けられた光コネクタ２
０を通してレンズ２３−２で平行光線に変換された後、
波長λ１の光を透過させる光フィルタ２４−２を透過し
て受光素子２１−２に到達し、そこで出力電気信号５ｏ
ｉｂに変換され入出力ポート１ｌ−２Ａから出力される
。

また、他方の光合分波器１０−２の入出力ポート１ｌ−
２Ａに供給された入力電気信号５ｉ２ｂは、発光素子１
２−２２で波長λ２の光信号に変換され、レンズ２２−
２で平行光線に変換された後、波長λ２の光のみ透過さ
せる光フィルタ２５−２を透過し、ミラー２６−２で全
反射される。ミラー２６−２で全反射した光線は、波長
λ２の光を全反射させる光フィルタ２４−２で全反射し
、レンズ２３−２で収束されて光コネクタ２０−２を通
して光ファイバ９へ送出され、第１の光合分波器１０−
１側へ伝送される。光ファイバ９中の波長λ２の光信号
は、共通ポー１−ＩＢ側の光コネクタ２０−１を通して
レンズ２３−１に入り、そこで平行光線に変換された陵
、波長＾２の光を全反射させる光フィルタ２４−１で全
反射し、さらにミラー２６−１で全反射し、波長λ２の
光のみを透過させる光フィルタ２５−１を通過する。光
フィルタ２５−１を通過した光信号は、受光素子１３−
１２で出力電気信号５ｏ２ａに変換され、入出力ホート
１ｌ−ＩＡから出力される。

このように本実施例によれば、光合分波器１０−１゜１
０−２の各入出力ポート１ｌ−ＩＡ　、　１ｔ−２Ａに
発光素子１２−１１　、１２−１２　、１２−２１　、
１２−２２及び受光素子１３−１１　、１３−１２　、
１３−２１　、１３−２２をそれぞれ第６図のように併
設し、さらにそれらと出力ポート１１−１８　、１１−
２８との間に双方向可能な光学系を設けたので、一方と
他方の光合分波器１０−１．１０−２を同一構造にでき
、さらにそれらを用いて例えば第８図（Ａ）　、　（Ｂ
）　、第９図及び第１０図に示すような他の２波多重伝
送も可能である。

第８図（Ａ）は１６双方向２波多重伝送例を示す図、第
８図（＆）は１心間方向２波多重伝送例を示す図であり
、さらに第９図は第８図（Ａ）の具体的な構成例を示す
図、第１０図は第８図（Ｂ）の具体的な構成例を示す図
である。

第８図（Ａ）では、入力電気信号５ｉ２ａを一方の光合
分波器１０−１の発光素子１３−１２で波長λ２の光信
号に変換し、それを他方の光合分波器１Ｇ−２の受光素
子１３−２２で出力電気信号Ｓｏ２　ｂに変換して出力
している。さらに、入力電気信号５ｉｌｂを他方の光合
分波器１０−２の発光素子１２−２１で波長λ１の光信
号に変換し、それを一方の光合分波器１０−１の受光素
子１３−１１で出力電気信号５ｏｉａに変換して出力し
ている。そして光合分波器１０−１．１０−２内の光信
号の伝送経路が第９図に示されている。

第８図（８）テは、入力電気信号５ｉｌａ、　５ｉ２ａ
を一方の光合分波器１Ｇ−１の各発光素子１３−１１　
、１３−１２で波長λ１．λ２の光信号にそれぞれ変換
し、それらを他方の光合分波器１０−２の各受光素子１
３−２１　。

１３−２２で出力電気信号５ｏｌｂ、　５ｏ２ｂにそれ
ぞれ変換して出力している。光分合波器１０−１．１０
−２内の光信号の伝送経路が第１０図に示されている。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。その変形例としては、例えば次のような
ものがある。

第５図、第９図及び第１０図では、２波多重用の発受光
素子併設形光合分波器１０−１．１０−２の具体的な構
成例を示したが、それらを構成する発光素子１２−１ｔ
　、　１２−１２　、１２−２１　、１２−２２及び受
光素子　１３−１１　、１３−１２　、１３−２１　、
１３−２２は、第６図以外の形状や構造に変形してもよ
い。この際、発光素子及び受光素子の大きさを使用する
光ファイバ９のコア径よりも相対的に小さくすれば、光
合分波器１０−１．１０−２を小形化できる。また、光
学系も伝送波長数に応じて種々の構造に変形できる。特
に、これらの光学系及び前記発受光素子を光電子集積回
路（ＯＥＩＣ）で構成すれば、光合分波器の小形化と高
精度化が期待できる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、各入出力
ポートの光波長に適合する発光素子及び受光素子を各入
出力ポートにそれぞれ併設したので、１稚類の光合分波
器で各種の波長多重伝送システムに適用でき、コストの
低減化と使い勝手の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すＮ波多重用発受光素子併
設形光合分波器の構成を説明するためのＮ波多重伝送方
式図、第２図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は従来の
ハイブリッド光合分波器の構成例を説明するための図、
第３図（Ａ）　、　（８）は第１図における３波多重用
発受光素子併設形光合分波器の構成を説明するための３
波多重伝送方式図、第４図は第１図における２波多重用
発受光素子併設形光合分波器の構成を説明するための２
波多重伝送方式図、第５図は第４図の具体的な構成例を
示す図、第６図（Ａ）　、　（Ｂ）は第５図中の発光素
子及び受光素子の構成例を示す図、第７図（Ａ）　、　
（Ｂ）は第６図の発光素子及び受光素子と第５図のレン
ズの構成例を示す図、第８図（Ａ）　、　（Ｂ）は第４
図の他の２波多重伝送例を示す図、第９図は第８図（＾
）の具体的な構成例を示す図、第１０図は第８図（Ｂ）
の具体的な構成例を示す図である。 ９・・・・・・光ファイバ、１０−１．１０−２・・・
・・・発受光素子併設形光合分波器、１ｌ−ＩＡ　、　
１ｌ−２Ａ・・・・°・・入出力ポート、１ｉ−ｉａ　
、　１１−２８・・・・・・共通ポート、１２゜１２−
１１〜１２−ＩＮ　、　１２−２１〜１２−２Ｎ・・・
・・・発光素子、１３、１３−１１〜１３−ＩＮ　、　
１３−２１〜１３−２Ｎ・・・・・・受光素子、２１−
１．２１−２〜２３−１．２３−２・・・・・・レンズ
、２４−１゜２４−２．２５−１．２５−２・・・・・
・光フィルタ、２６−１．２６−２・・・・・・ミラー
、３０・・・・・・パッケージ、３０ａ・・・・・・窓
、５ｉｌａ〜５ｉＮａ、　５ｉｌｂ〜５ｉＮｂ−・−・
入力電気信号、５ｏ１ａ〜５ｏＮａ、　５ｏｌｂ〜５ｏ
Ｎｂ・・・・・・出力電気信号、λ１〜λＮ・・・・・
・波長、０ＰＴｉ・・・・・・入力光、０ＰＴｏ・・・
・・・出力光。 出願人代理人　　柿　　本　　恭　　成端２図 （Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気信号を所定波長の光信号に変換する発光素子、
   及び所定波長の光信号を電気信号に変換する受光素子が
   併設された複数の入出力ポートと、光ファイバに対して
   光信号の授受を行う共通ポートと、 前記各発光素子の出力光信号を前記共通ポートへ送出し
   、かつ前記共通ポートを通して入光する前記光ファイバ
   中の伝送光信号を前記各受光素子へ入射する光学系とを
   、 備えたことを特徴とする発受光素子併設形光合分波器。 ２、前記発光素子、受光素子及び光学系を光電子集積回
   路で構成した特許請求の範囲第１項記載の発受光素子併
   設形光合分波器。 ３、前記発光素子及び受光素子の大きさを前記光ファイ
   バのコア径よりも相対的に小さくした特許請求の範囲第
   １項記載の発受光素子併設形光合分波器。 ４、前記発光素子を中心に配置してそのまわりに前記受
   光素子を同心円状に配置した特許請求の範囲第１項記載
   の発受光素子併設形光合分波器。 ５、前記光学系は、前記発光素子に対向して配置されそ
   の発光素子の出力光信号を平行光線に変換する第１のレ
   ンズと、前記共通ポートからの伝送光信号を平行光線に
   変換する第２のレンズとを備えた特許請求の範囲第１項
   記載の発受光素子併設形光合分波器。 ６、前記第１のレンズは、窓を有し内部に前記発光素子
   及び受光素子を収容するパッケージの該窓に取付けられ
   た特許請求の範囲第５項記載の発受光素子併設形光合分
   波器。 ７、前記第１のレンズは、前記発光素子上に取付けられ
   た特許請求の範囲第５項記載の発受光素子併設形光合分
   波器。