[發(fā)明專利]雙向光通信設(shè)備器件和雙向光通信裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 02140113.6
• 申請(qǐng)日: 2002-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN1387330A
• 公開（公告）日: 2002-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藤田英明;石井頼成;田村壽宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 夏普株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H04B10/12
• 分類號(hào): H04B10/12;G02B6/36
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 沈昭坤

發(fā)明的背景

本發(fā)明涉及一種用于進(jìn)行光信號(hào)的發(fā)射和接收的雙向光通信設(shè)備和雙向光通信裝置，特別是涉及一種用在民用通信、電子設(shè)備間的通信及帶有如塑料光纖的多模光纖作為傳輸介質(zhì)的LAN(局域網(wǎng))中的雙向光通信設(shè)備和雙向光通信裝置。

隨著信息化社會(huì)的發(fā)展，使用光纖的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也日益受到人們的注意。特別是隨著最近低損耗寬帶POF(塑料光纖)技術(shù)的發(fā)展，將光纖應(yīng)用于民用通信和LAN中的技術(shù)也正在進(jìn)行。在用光纖作為傳輸介質(zhì)而發(fā)射和接收具有相同波長信號(hào)光的光通信設(shè)備中，引導(dǎo)系統(tǒng)(the?leading?system)已成為一個(gè)使用雙光纖的全雙工系統(tǒng)。但是，使用兩根光纖帶來了難于縮小光學(xué)裝置的問題并使光纖的成本隨傳輸距離的增加而增大。因此，曾提出過一種進(jìn)行全雙工光通信的雙向光通信裝置。

在這種使用一條光纖的雙向光通信裝置中，發(fā)射和接收是在同一條光纖中進(jìn)行的，重要的是要避免發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的干擾。發(fā)射信號(hào)干擾接收信號(hào)的主要原因包括：

(1)當(dāng)發(fā)射信號(hào)進(jìn)入光纖時(shí)在該光纖的端面上進(jìn)行了反射(以下稱作“近端反射”)，

(2)當(dāng)經(jīng)光纖傳輸過的發(fā)射信號(hào)從光纖出來時(shí)在該光纖的端面上進(jìn)行了反射(以下稱作“遠(yuǎn)端反射”)，

(3)來自遠(yuǎn)程雙向光通信裝置的反射(以下稱作“遠(yuǎn)程模塊反射”)，及

(4)在雙向光通信裝置內(nèi)的內(nèi)部雜散光(以下稱作“雜散光”)。

在(1)到(4)的四種原因中，(2)的遠(yuǎn)端反射由光纖的端面形狀來確定，故而難以用雙向光通信裝置的結(jié)構(gòu)來控制遠(yuǎn)端反射。例如，在塑料光纖中，如果具有一垂直于光軸的平坦的端面，從光纖出來的光因纖芯和空氣之間的折射率的差異而使得遠(yuǎn)端反射增加了約4％。因此，眾所周知的一種方法是通過處理光纖的端面來減少遠(yuǎn)端反射。根據(jù)光纖端面的形狀減少遠(yuǎn)端反射，公知有效的是使用如在日本專利公開說明書平成11-72622中披露的如球面和橢球面的曲面。

傳統(tǒng)的能用一條光纖進(jìn)行全雙工通信的雙向光通信裝置采用了從光纖端面中心沿徑向方向移動(dòng)發(fā)射光的入射位置和在沒有光從光纖反射回來的(近端反射)入射位置處設(shè)置光接收元件的方法，如日本專利公開說明書平成11-27217、平成11-237535和平成11-352364中所披露的那樣。該方法將參照?qǐng)D14所示的雙向光通信裝置進(jìn)行說明。

在圖14中，從光發(fā)射元件304發(fā)出的發(fā)射光313由一透鏡306會(huì)聚，同時(shí)其光路由一豎板式反射鏡308改變，以便在偏離開光纖302的端面中心位置處入射。從光纖302射出的接收光309耦合到一設(shè)置在光纖302相對(duì)端的光接收元件305上。其光路由豎板式反射鏡308改變的發(fā)射光31在進(jìn)入光纖302時(shí)具有一個(gè)從周邊部分傾向光纖302中心的斜度。因此，被光纖302反射的反射光317指向光纖302的周邊部分，且照射在除了光接收元件305以外的區(qū)域，由此可避免因近端反射而產(chǎn)生的干擾。而且，減小發(fā)射光313的數(shù)值孔徑(NA)可以減少反射光317的傳播，從而確保不發(fā)生近端反射。

但是，將圖14所示的雙向光通信設(shè)備應(yīng)用于使用一根其端面為如球狀的曲面光纖的情況會(huì)出現(xiàn)以下的問題。

入射到光纖的發(fā)射光因光纖的纖芯與外界(空氣)之間的折射率不同而發(fā)生折射。例如，在具有球形端面的光纖中，其入射位置沿徑向方向移離光纖端面中心的發(fā)射光朝光纖的中心方向折射，且其折射角隨入射到光纖的發(fā)射光的位置越接近光纖的周邊部分而變得越大。在這種情況下，如圖15所示，光纖2內(nèi)的發(fā)射光8包括一個(gè)具有相對(duì)于光纖2光軸為一大角度的主(dominant)分量(高次模)和一個(gè)具有相對(duì)于光纖2的光軸為一小角度的小(fractional)分量(低次模)。通常，發(fā)射光8的模式在經(jīng)光纖2傳輸時(shí)被轉(zhuǎn)換，使得從光纖2而輸出的光的分布只取決于光纖2的特性而不會(huì)受入射光的狀態(tài)影響。因此，只需考慮將發(fā)射光8耦合到光纖2的條件就可以使發(fā)射光8進(jìn)入光纖2(根據(jù)光纖2的數(shù)值孔徑NA而減小發(fā)射光8的數(shù)值孔徑(NA))。但是，近年來，設(shè)備內(nèi)部傳輸中的所需傳輸容量增加了，且采用光纖的通信已開始應(yīng)用于傳輸距離為1米(m)的情況，從而帶來了新的問題。即，短的傳輸距離妨礙了模式的充分轉(zhuǎn)換，且其出射光受到了入射光狀態(tài)的影響極大。例如，如圖15所示，當(dāng)發(fā)射光8的入射位置沿徑向方向移離光纖2的球形端面的中心時(shí)，出射光的輻射強(qiáng)度如圖16的實(shí)線所示地為一環(huán)形分布，從光纖的中心部分輻射的光量小、而從光纖的周邊部分輻射的光量大。在具有多個(gè)如POF模式的大直徑光纖的情況下，該影響尤為明顯。