專利名稱：光通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用一根光導(dǎo)纖維，可對若干個不同的正弦波群信號(バス信號)實(shí)施傳送和雙方向通信的光導(dǎo)纖維傳送裝置，特別涉及可使用塑料纖維的光通信裝置。
近年來，為了取代傳送電氣信號的電氣通信系統(tǒng)，采用光導(dǎo)纖維的光通信系統(tǒng)(光學(xué)局域網(wǎng)絡(luò))目前正在逐步實(shí)用化。采用光導(dǎo)纖維有助于防止電磁噪音、擴(kuò)大傳送容量、使系統(tǒng)輕型化、工作簡單化。
圖9為表示使用在這種系統(tǒng)中的現(xiàn)有光通信裝置結(jié)構(gòu)用的示意性說明圖，這是一種可以通過對光發(fā)射部1實(shí)施電氣通/斷的方式，借助光導(dǎo)纖維將這種通/斷信息傳遞至光接收元件3處的光通信系統(tǒng)。光發(fā)射部1具有作為光源的、由可以將電氣信號轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(正弦波群信號)的LED等構(gòu)成的光發(fā)射元件1a，相對于信息“1”、“0”對光發(fā)射元件1a實(shí)施通/斷操作用的開關(guān)1b，以及將由光發(fā)射元件1a發(fā)射出的光束聚光至作為一根光導(dǎo)纖維的塑料纖維2的端面處用的透鏡1c，而且可以采用電氣開關(guān)作為這種開關(guān)1b。
具有這種結(jié)構(gòu)的光通信裝置，對于按照分時方式由一個光發(fā)射部1發(fā)出的光信號，相對于若干個光接收元件3實(shí)施光信號傳送的情況下，其中的開關(guān)1b需要實(shí)施高速開關(guān)操作。而且，對于按照一一對應(yīng)的方式，由若干個光發(fā)射部1相對于若干個光接收元件3實(shí)施光信號(正弦波群信號)傳送的情況下，由于波長具有多重性，所以還需要按照一一對應(yīng)的方式，將對波長λ1、...λn具有選擇性的若干個光發(fā)射部1和光接收元件3配置在塑料纖維2上。
這種光通信系統(tǒng)，可以作為對自動售貨機(jī)和成套設(shè)備等中使用的若干個開閉器，或是對汽車的門開關(guān)操作實(shí)施監(jiān)視的系統(tǒng)，以及在醫(yī)院等建筑物內(nèi)部實(shí)施引導(dǎo)自動化用的集中管理系統(tǒng)等使用。
而且，使用在這種光通信裝置中的塑料纖維2，與石英或玻璃纖維相比，具有價格便宜、其前端部容易加工、安裝容易且可見光能夠通過等優(yōu)點(diǎn)。
然而，對于使由若干個LED發(fā)射出的光入射至一根塑料纖維2的情況下，存在有塑料纖維2的傳送損失等問題。
正如圖10所示，使用在上述光通信裝置中的塑料纖維2與紅色LED相對應(yīng)，然而除了通常使用的紅色波長(波長大約為650納米)光束之外的光束，如果位于與紅色波長相比為短波長側(cè)的波長帶域(大約400納米至600納米)，其傳送損失也比較小。由諸如藍(lán)色LED、綠色LED等LED發(fā)出的光束位于相應(yīng)的短波長側(cè)，所以傳送這些光束用的波長帶域一直在引起人們的關(guān)注。
由于其波長位于短波長側(cè)的波長帶域中，所以當(dāng)使用藍(lán)色LED、綠色LED、黃色LED、紅色LED等作為光源，并使用如上所述的開關(guān)1b對相應(yīng)的光信號(正弦波群信號)實(shí)施開關(guān)操作時，便可以將正弦波群信號通過塑料纖維2而傳遞至遙遠(yuǎn)的外部。
然而，在上述的光通信裝置中往往安裝有若干個不同的LED，當(dāng)由各LED發(fā)射出的光束要通過一根塑料纖維2到達(dá)光接收元件3時，位于相鄰波長帶域處的光束將被作為位于其它波長帶域中的光束實(shí)施拾取，在光接收元件3中成為與預(yù)定光信號(正弦波群信號)相對的噪音信號，從而存在有難以對通過光傳送方式傳遞的正規(guī)信號實(shí)施正確再生的問題。
而且，這種光通信系統(tǒng)在作為對自動售貨機(jī)和成套設(shè)備等中使用的若干個開閉器，或是對汽車的門開關(guān)操作實(shí)施監(jiān)視的系統(tǒng)使用時，是按照FDDI和IEEE1394等標(biāo)準(zhǔn)、即按照彼此獨(dú)立的正弦波群信號通信方式加以使用的。為了能夠?qū)⑿碌碾娮訖C(jī)械附加在這種光通信系統(tǒng)中，將由這種電子機(jī)械輸出的信息通過塑料纖維2在遠(yuǎn)處對該信息實(shí)施檢測、并根據(jù)該信息實(shí)施操作，就必須使該電子機(jī)械與各種正弦波群信號通信方式相吻合，因此為了實(shí)現(xiàn)這種吻合而需要對電子機(jī)械的一部分實(shí)施改造，非常麻煩。
本發(fā)明就是解決上述問題用的發(fā)明，本發(fā)明的目的就是提供一種可以在使用時不受各種正弦波群信號通信方式左右的、而且不會在所傳送的光信號中附加有噪音的光通信裝置。
作為解決上述問題用的第一解決方案，本發(fā)明提供的光通信裝置具有可發(fā)射出具有不同發(fā)射波長的光束的若干個光源，配置在分解點(diǎn)處或合成點(diǎn)處的、對由所述光源發(fā)射出的光束實(shí)施反射或透射用的若干個光波分解濾波器，連接在各個光波分解濾波器之間的、對光束實(shí)施傳送用的塑料纖維，以及對由所述光波分解濾波器反射或透射之后的光波分解后光束實(shí)施光接收用的光接收元件，而且實(shí)施所述光波分解后的光束由所述光波分解濾波器區(qū)分為其半值幅度不相重合的波長帶域。
作為解決上述問題用的第二解決方案，本發(fā)明提供的光通信裝置可以使信號發(fā)送部具有可發(fā)射出不同發(fā)射波長的光束的若干個光發(fā)射元件，以及配置在分解點(diǎn)處或合成點(diǎn)處的、對由所述光發(fā)射元件發(fā)射出的光束實(shí)施反射或透射用的第一光波分解濾波器，光接收部具有配置在分解點(diǎn)處或合成點(diǎn)處的、對光束實(shí)施反射或透射用的第二光波分解濾波器，以及對由該第二光波分解濾波器傳送來的光束實(shí)施接收并將其轉(zhuǎn)換為電氣信號用的若干個光接收元件，而且所述信號發(fā)送部中的第一光波分解濾波器與信號接收部中的第二光波分解濾波器通過塑料纖維相連接，通過所述第一、第二光波分解濾波器劃分出使實(shí)施光波分解之后的光束的半值幅度不相重合的波長帶域。
作為解決上述問題用的第三解決方案，本發(fā)明提供的光通信裝置還可以使第一、第二光波分解濾波器分別由若干個光波分解濾波器構(gòu)成，而且在各個光波分解濾波器之間通過塑料纖維相連接。
作為解決上述問題用的第四解決方案，本發(fā)明提供的光通信裝置還可以使實(shí)施光波分解后的光束位于可見光和近紅外線的范圍之內(nèi)。
下面參考


本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
圖1為本發(fā)明的一種四波長光通信裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為構(gòu)成本發(fā)明的四波長光通信裝置用的光發(fā)射元件的發(fā)光光譜(發(fā)光波長特性)圖。
圖3為表示在本發(fā)明的四波長光通信裝置中，光發(fā)射元件的發(fā)光光譜與各光波分解濾波器的透射率和反射率特性用的示意性說明圖。
圖4為表示本發(fā)明的光通信裝置中光接收元件的光波分解敏感度的特性圖。
圖5為本發(fā)明的一種八波長光通信裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為表示由本發(fā)明的四波長光通信裝置中的光接收元件提供的光輸出用的示意圖。
圖7為表示由本發(fā)明的八波長光通信裝置中的光接收元件提供的光輸出用的示意圖。
圖8為表示由本發(fā)明的十二波長光通信裝置中的光接收元件提供的光輸出用的示意圖。
圖9為表示現(xiàn)有的光通信裝置結(jié)構(gòu)用的示意性說明圖。
圖10為表示塑料纖維中的光傳輸損失用的示意性說明圖。
圖1為本發(fā)明的光通信裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
光通信裝置1由若干個信號發(fā)送部T×1、T×2、...T×n和信號接收部R×1、R×2、...R×n，以及對它們實(shí)施連接用的塑料纖維4構(gòu)成。信號發(fā)送部T×n具有可發(fā)射出波長分別為彼此不同的波長λ1、λ2、...λn的光束的若干個光發(fā)射部10，以及通過對由光發(fā)射部10發(fā)射出的光束實(shí)施反射或透射的方式實(shí)施分解或合成用的若干個光波分解器20A。每一個光波分解器20A均與一根塑料纖維4中的一端4a相連接，與光發(fā)射部10相對應(yīng)的光束入射至該端部4a處，從而可以通過塑料纖維4傳送至遠(yuǎn)方。在塑料纖維4的另一端4b處設(shè)置有信號接收部R×1、R×2、...R×n，而且信號接收部R×n由可以分別對不同波長λ1、λ2、...λn的光束實(shí)施選擇性接收的若干個光接收部31，以及在這若干個光接收部31處將不同波長的光束分解為位于預(yù)定波長帶域中的光束用的光波分解器20B構(gòu)成。采用這種設(shè)置方式，便可以在塑料纖維4的兩個端面處，按照一一對應(yīng)方式設(shè)置有分別對不同波長λ1、λ2、...λn具有選擇性的若干個信號發(fā)送部T×1、T×2、...T×n，以及若干個信號接收部R×1、R×2、...R×n。
在圖1中為了使說明簡單化，僅示出了一組信號發(fā)送部T×1和信號接收部R×1，然而在實(shí)際應(yīng)用時，可以沿著塑料纖維4按照一一對應(yīng)方式設(shè)置有若干個信號發(fā)送部T×n和信號接收部R×n。下面對作為一種實(shí)施例的、使用著四種具有不同波長的光束的光通信裝置1進(jìn)行說明。
正如圖1所示，一個信號發(fā)送部T×1由可以分別發(fā)射出具有四種不同波長的光束的光發(fā)射部10，僅對由光發(fā)射部10發(fā)射出的光束中位于預(yù)定波長帶域中的光束實(shí)施反射或透射的光波分解器20A，以及對光束實(shí)施傳送用的塑料纖維30a、30b等構(gòu)成。
在所述的光發(fā)射部10處，具有作為光源的、可發(fā)射出藍(lán)色光(λb大約為470納米)的光發(fā)射元件(藍(lán)色LED)12，可發(fā)射出綠色光(λg大約為525納米)的光發(fā)射元件(綠色LED)14，可發(fā)射出紅色光(λr大約為650納米)的光發(fā)射元件(紅色LED)16，以及可發(fā)射出近紅外線(λir大約為850納米)的光發(fā)射元件(近紅外線LED)18。
所述的光發(fā)射元件12、14、16、18可以由具有良好應(yīng)答特性的LED構(gòu)成，而且正如圖2所示，所輸出光束的發(fā)光光譜分別在藍(lán)色、綠色、紅色、近紅外線的波長處具有峰值并且大體呈正態(tài)分布，從而可以輸出沿光軸方向集中的光能。而且，光發(fā)射元件12、14、16、18還可以通過光信號的形式表示出電源的通、斷狀態(tài)，以及數(shù)字電位的高、低狀態(tài)等，從而可以通過圖中未示出的驅(qū)動控制裝置，將它們作為光信號輸出至外部。
所述的光波分解器(第一光波分解濾波器)20A包括有在入射的是位于藍(lán)色波長帶域中的光束時可對該光束實(shí)施反射、而在入射的是位于諸如綠色波長帶域等的其它波長帶域中的光束時使該光束透射過的、即僅對位于480納米附近波長帶域的光束實(shí)施反射的光波分解濾波器22a，在入射的是位于紅色波長帶域中的光束時使該光束透射、而在入射的是位于諸如近紅外線波長帶域等的其它波長帶域中的光束時對該光束實(shí)施反射的、即僅對位于750至900納米波長帶域的光束實(shí)施反射的光波分解濾波器24a，以及在入射的是位于藍(lán)色波長帶域和綠色波長帶域中的光束時對該光束實(shí)施反射、而在入射的是位于紅色和近紅外線波長帶域等的其它波長帶域中的光束時使該光束透射過的、即僅對位于450至560納米波長帶域的光束實(shí)施反射且使位于其它波長帶域的光束透射過的光波分解濾波器26a。
光波分解濾波器22a在其框體上形成有三個安裝孔，光發(fā)射元件12、14按照使光軸彼此成直角的方式安裝固定在其中的兩個安裝孔處，塑料纖維30a的一端以可以拆裝方式安裝在另一個安裝孔處。
光波分解濾波器22a對由光發(fā)射元件(藍(lán)色LED)12發(fā)射出的藍(lán)色光束實(shí)施反射，對由光發(fā)射元件(綠色LED)14發(fā)射出的綠色光束實(shí)施透射，并將其傳送至塑料纖維30a的一端。
光波分解濾波器24a在其框體上同樣形成有三個安裝孔，光發(fā)射元件16、18分別安裝固定在其中的兩個安裝孔處，塑料纖維30b的一端以可以拆裝方式安裝在另一個安裝孔處。
光波分解濾波器24a對由光發(fā)射元件(紅色LED)16發(fā)射出的紅色光束實(shí)施透射，對由光發(fā)射元件(近紅外線LED)18發(fā)射出的近紅外線光束實(shí)施反射，并將其傳送至塑料纖維30b的一端。
光波分解濾波器26a在其框體上形成有三個安裝孔，塑料纖維30a和30b的另一端，以及塑料纖維4的一端以可以拆裝方式分別安裝在這三個孔處。
而且，光波分解濾波器26a對通過塑料纖維30a入射的、由光發(fā)射元件12、14射出的綠色光束和藍(lán)色光束實(shí)施反射，而對通過塑料纖維30b入射的、由光發(fā)射元件16、18射出的紅色光束和近紅外線光束實(shí)施透射。
按照這種方式，將所述的光波分解濾波器22a、24a、26a配置在對光束實(shí)施分解的分解點(diǎn)處，或是配置在對光束實(shí)施合成的合成點(diǎn)處。
所述的塑料纖維4、30a、30b由塑料材料制作，并且為外側(cè)直徑從0.75至1毫米的細(xì)長形線材，在其中心部為由聚甲烯酸甲脂(PMMA)材料構(gòu)成的芯體，形成為包繞著芯體的周邊部的是由聚乙烯等透明樹脂構(gòu)成的覆蓋層。芯體的折射率按照比覆蓋層的折射率低的方式設(shè)置，從而可以利用這一折射率差，在閉合的芯體中遠(yuǎn)距離地傳送光信號。
也可以使用價格便宜、芯體直徑比較大且容易實(shí)施安裝的、呈階梯狀折射率(SI)形式的纖維，作為本發(fā)明中的塑料纖維4、30a、30b。
在此，具有階梯狀折射率的纖維，是一種其芯體折射率沿半徑方向呈階梯狀變化的纖維，因而呈可以包含有多組速度不同光束的多重模式型纖維。
信號接收部R×1包括對四種不同的光束實(shí)施接收的光接收部31，通過對光束實(shí)施反射或透射、以將光波分解成位于預(yù)定波長帶域中的光束、進(jìn)而生成光波分解后光束用的光波分解器20B，以及傳送光束用的塑料纖維30c、30d等。
所述的光接收部31由光接收元件32、34、36、38構(gòu)成，而各光接收元件32、34、36、38可以由PIN型光電二極管構(gòu)成，以便具有良好的定向特性，從而使其相對于由光發(fā)射元件12、14、16、18射出的光束具有比較寬廣的光波分解敏感特性。
光波分解器(第二光波分解濾波器)20B由光波分解濾波器22b、24b、26b構(gòu)成。
光波分解濾波器22b在其框體上形成有三個安裝孔，光接收元件32、34分別安裝在其中的兩個安裝孔處，塑料纖維30c的一端以可以拆裝方式安裝在另一個安裝孔處。而且，光波分解濾波器22b還對由塑料纖維30c的一端傳送來的光束實(shí)施光波分解，并將分解后的光束傳遞至光接收元件32、34處。
光波分解濾波器22b與光波分解濾波器22a相類似，為一個僅對波長大約為480納米的光束實(shí)施反射，而使其它波長的光束透射過的帶通濾波器(BPF)。
所述的光波分解濾波器24b在其框體上形成有三個安裝孔，光接收元件36、38分別安裝固定在其中的兩個安裝孔處，塑料纖維30d的一端以可以拆裝方式安裝在另一個安裝孔處。而且，光波分解濾波器24b還對由塑料纖維30d的一端傳送來的光束實(shí)施光波分解，并將分解后的光束傳遞至光接收元件36、38處。
光波分解濾波器24b與光波分解濾波器24a相類似，具有僅使大約位于750至900納米波長帶域中的光束透射過，而對位于其它波長帶域的光束實(shí)施反射的特性。
所述的光波分解濾波器26b在其框體上形成有三個安裝孔，塑料纖維30c、30d以及塑料纖維4的另一端以可以拆裝方式分別安裝在這三個孔處。
而且，光波分解濾波器26b對通過塑料纖維4入射的、由光發(fā)射元件12、14射出的藍(lán)色光束和綠色光束實(shí)施反射，而對由光發(fā)射元件16、18射出的紅色光束和近紅外線光束實(shí)施透射。
光波分解濾波器26b與光波分解濾波器26a相類似，具有僅對位于450至560納米波長帶域的光束實(shí)施反射，且使位于其它波長帶域的光束透射過的特性。
而且，塑料纖維30c、30d與上述的塑料纖維4、30a、30b相類似。
具有這種結(jié)構(gòu)的光通信裝置1，可以按照下述方式實(shí)施光通信。
換句話說就是，由光發(fā)射元件(藍(lán)色LED)12發(fā)射出的藍(lán)色光(λb大約為475納米)，在對位于480納米附近的波長帶域中的光束實(shí)施反射的光波分解濾波器22a之內(nèi)，被該光波分解濾波器22a反射，并入射至塑料纖維30a的一端處。正如圖3所示，通過光波分解濾波器22a可以由位于藍(lán)色波長帶域的光束(λb)中，分解出作為光波分解后光束λb1的、位于預(yù)定波長帶域中的光束，這一位于預(yù)定波長帶域中的光束是由圖中的參考編號X所示的、位于被斜線圍起來的區(qū)域中的光束。
而且，實(shí)施光波分解后的光束λb1可通過該塑料纖維30a內(nèi)部，入射至與其另一端相結(jié)合的光波分解濾波器26a處。由于光波分解濾波器26a對位于450至560納米波長帶域中的光束實(shí)施反射，所以入射至光波分解濾波器26a的、實(shí)施光波分解后的藍(lán)色光束λb1將被光波分解濾波器26a反射，進(jìn)而在與塑料纖維30a的光軸方向成直角的位置處，入射至塑料纖維4的一端。
透射過塑料纖維4內(nèi)部的、實(shí)施光波分解后的藍(lán)色光束λb1將由該塑料纖維4的另一端入射至光波分解濾波器26b。這一光波分解濾波器26b與光波分解濾波器26a的構(gòu)造相同，所以實(shí)施光波分解后的藍(lán)色光束λb1將在光波分解濾波器26b的內(nèi)部被反射，進(jìn)而入射至配置在與塑料纖維4的光軸方向成直角位置處的塑料纖維30c的一端處。透射過塑料纖維30c內(nèi)部的、實(shí)施光波分解后的藍(lán)色光束λb1，將由塑料纖維30c的另一端入射至光波分解濾波器22b。由于光波分解濾波器22b的結(jié)構(gòu)與光波分解濾波器22a相同，所以該光束將被光波分解濾波器22b反射，并入射至光接收元件32處，由后者將位于藍(lán)色波長帶域的光波分解后光束λb1變換為電氣信號。
由于光波分解濾波器22a僅對位于480納米附近的波長帶域中的光束實(shí)施反射，所以由光發(fā)射元件(綠色LED)14射出的綠色光(λg大約為525納米)將透射過光波分解濾波器22a，進(jìn)而入射至塑料纖維30a的一端處。正如圖3所示，通過光波分解濾波器22a可以由位于綠色波長帶域的光束中，將位于如圖中的Y1曲線下方側(cè)的短波長帶域切斷掉，而僅使作為剩余部分的綠色光λg(Y1)透射過。這種剩余光束λg(Y1)在通過塑料纖維30a內(nèi)部之后，將入射至與塑料纖維30a的另一端相結(jié)合的光波分解濾波器26a處。由于光波分解濾波器26a對波長位于450至560納米波長帶域的光束實(shí)施反射，所以僅有綠色剩余光束λg(Y1)中的、位于如圖3中的Y2曲線上方側(cè)的長波長帶域中的光束可以被透射過。因此，這部分剩余光束將作為實(shí)施光波分解后的綠色光束λg1，由光波分解濾波器26a反射并入射至塑料纖維4的一端處。透射過塑料纖維4內(nèi)部處的、實(shí)施光波分解后的綠色光束λg1，將由塑料纖維4的另一端入射至光波分解濾波器26b，在該光波分解濾波器26b內(nèi)部被反射，進(jìn)而入射至與塑料纖維4的光軸方向成直角方式配置的塑料纖維30c的一端。透射過塑料纖維30c內(nèi)部處的、實(shí)施光波分解后的綠色光束λg1，將由塑料纖維30c的另一端射出，被光波分解濾波器22b反射后再入射至光接收元件32，進(jìn)而變換為電氣信號。
類似地，如圖1所示的、由光發(fā)射元件(紅色LED)16射出的紅色光(λr大約為644納米)和由光發(fā)射元件(近紅外線LED)18射出的近紅外線(λir大約為850納米)，在分別由光波分解濾波器24a實(shí)施反射和透射之后，通過塑料纖維30b內(nèi)部而入射至光波分解濾波器26a。紅色光束和近紅外線光束均將透射過光波分解濾波器26a，進(jìn)而穿過塑料纖維4并透射過光波分解濾波器26b，再通過塑料纖維30d入射至光波分解濾波器24b。光波分解濾波器24b與光波分解濾波器24a相類似，對位于750至900納米波長帶域中的光束實(shí)施反射，所以將如圖3所示，由于紅色光束大體位于由光發(fā)射元件(紅色LED)16射出的波長帶域中，所以將作為實(shí)施光波分解后的紅色光束λr1而入射至光接收元件36，進(jìn)而被變換為電氣信號。近紅外線光束將由光波分解濾波器24b反射，由于該光束大體位于由光發(fā)射元件(近紅外線LED)18射出的波長帶域中，所以將作為實(shí)施光波分解后的近紅外線光束λir1而入射至光接收元件38，進(jìn)而被變換為電氣信號。
采用這種方式，分別由光發(fā)射元件12、14、16、18射出的、具有藍(lán)色、綠色、紅色、近紅外線發(fā)射波長的光束，將分別由光接收元件32、34、36、38按照在波長帶域不相重疊的方式，作為光波分解后的光束而實(shí)施接收，所以可以將作為光信號搭載在這些光束上實(shí)施傳送的信號，正確地、遠(yuǎn)距離地取出。
而且，如果考慮到塑料纖維4、30b、30d對于不同波長的透射光，其傳送損失有所不同，光波分解濾波器24a、24b和光波分解濾波器26a、26b還可以按照在損失比較大的長波長側(cè)獲取比較大的光波分解后光束強(qiáng)度的方式，來增大光波分解后光束的半值幅度。
而且，還可以在考慮到所使用的光接收元件32、34、36、38的光波分解敏感特性和塑料纖維4、30a、30b、30c、30d的光透射特性，而使光波分解后光束強(qiáng)度為最適當(dāng)?shù)姆绞?，對光波分解濾波器的光波分解后光束強(qiáng)度特性實(shí)施設(shè)定。
而且，還可以使用導(dǎo)光光路來取代塑料纖維30a、30b、30c、30d。
下面參考表1，對于可以使由光發(fā)射部10中的四個光發(fā)射元件發(fā)射出具有不同發(fā)射波長的光束，并且可以在沒有交調(diào)失真或是略去交調(diào)失真的條件下，利用光接收部31對位于波長帶域劃分范圍之內(nèi)的光波分解后光束實(shí)施接收的最佳條件，進(jìn)行說明。
在表1中相對于波長帶域為400至900納米的、即為可見光和近紅外線的波長λ，示出了纖維損失ρ1，由四個不同的光發(fā)射元件12、14、16、18輸出的光束強(qiáng)度，光接收元件32、34、36、38的光波分解敏感特性η1，在光發(fā)射元件12、14、16、18側(cè)的纖維端面處的輸出強(qiáng)度，各光波分解濾波器的透射率/反射率T1，最終輸出強(qiáng)度(穿過纖維、由光接收元件接收到的光輸出強(qiáng)度)，以及泄露光束強(qiáng)度(由于光的漫反射而產(chǎn)生的損失部分)。
為了求解出所述的最佳條件，可以依據(jù)光波分解濾波器的透射率/反射率T1獲得最適當(dāng)?shù)哪ず?。一般說來，如果不使用中繼器，一根光導(dǎo)(塑料)纖維在信號所需的傳遞距離中，傳送損失應(yīng)該在20dB以下(當(dāng)透射率為1％時)。在實(shí)際應(yīng)用時，最好能夠在10dB以下。
在補(bǔ)充入這些最低條件之后，可以由下述公式推導(dǎo)出傳送損失為最低的條件。
首先，使由光發(fā)射元件射出的光束通過塑料纖維，在考慮到如圖4所示的光接收元件的光波分解敏感特性，則由該纖維一端處的、相對于各個波長λn的輸出Pout，為Pout(n)＝ρn·Pn·ηn(1)其中
ρn塑料纖維的傳送損失Pn光發(fā)射元件的光輸出強(qiáng)度ηn光接收元件的敏感度而且，最終輸出強(qiáng)度P(n)是穿過塑料纖維，由預(yù)定的光波分解濾波器實(shí)施透射或反射后的信號強(qiáng)度，它可以由下述公式表示P(n)＝Pout(n)·Tn·1000·Ln (2)其中，Ln表示的是分解損失，在表1中該項被略掉，對于所有波長均可以采用常數(shù)(Ln＝0.15)來表示這一項。
Tn為光波分解濾波器的透射率或反射率。
而且，相對于由400納米至900納米的波長λn的最終輸出P(n)的總值P(total)，可以用下述的通式表示P(total)＝-10·log10·∑ P(nleak)/P(n)(3)其中，∑P(nleak)為相對于所有波長的泄露光束強(qiáng)度的總和。
采用這種方式，便可以如表1所示，按照使光接收部處的光傳送損失比較小的最終輸出P(n)的總值P(total)，對光波分解濾波器T1實(shí)施最佳設(shè)計，從而可以使其最優(yōu)化。
圖6示出了本發(fā)明的一個實(shí)例。在這一實(shí)例中，采用了藍(lán)色LED(λb470納米)、綠色LED(λg525納米)、黃色LED(λy570納米)、紅色LED(λr644納米)，為了在各個波長的光束上搭載信息并實(shí)施光傳送，還按照使各個光束的波長帶域不相重合的方式，由光波分解濾波器劃分出預(yù)定的波長帶域。
具有上述四種波長的光通信裝置具有與圖1所示基本相同的結(jié)構(gòu)，而只是由可發(fā)出黃色光的光發(fā)射元件(黃色LED)18a，取代了光發(fā)射元件(紅色LED)18。而且在光接收部31處還設(shè)置有與這一光發(fā)射元件18a相對應(yīng)的光接收元件38a。
正如圖6所示，各個光束的峰值波長分別為465納米、520納米、565納米、645納米，大體呈窄小波長帶域的正態(tài)分布形狀，而且各個主波長的半值幅度在30納米以下。在各個光束中產(chǎn)生的n次諧波(n＝1、2、3、...)，其大小可以忽略不計。
采用這種構(gòu)成方式，便可以通過使光波分解后的光束主波長的半值幅度位于30納米以下的方式，在即使由于光發(fā)射元件的電源等發(fā)生變化，而使波長帶域產(chǎn)生有漂移(波長峰值偏置)，或是光波分解敏感特性受到外部影響而產(chǎn)生有變化時，也能夠在不產(chǎn)生交調(diào)失真的狀態(tài)下，實(shí)施光通信。
下面參考附圖5和附圖7，對作為本分明第二實(shí)施例的、具有八種波長的光通信裝置進(jìn)行說明。
正如圖5所示，具有八種波長的光通信裝置由具有可發(fā)射出八種不同發(fā)光波長光束的光發(fā)射元件的信號發(fā)送部40，對由信號發(fā)送部40發(fā)送出的光束實(shí)施傳遞用的、其一端與該信號發(fā)送部40的一端相連接著的塑料纖維4，以及與塑料纖維4的另一端相連接的、具有將光信號轉(zhuǎn)換為電氣信號用的光接收元件的信號接收部41。
信號發(fā)送部40由第一信號發(fā)送部T×1、第二信號發(fā)送部T×2以及連接信號發(fā)送部T×1和信號發(fā)送部T×2用的光波分解濾波器58a構(gòu)成。
信號接收部41由第一信號接收部R×1、第二信號接收部R×2以及連接信號接收部R×1和信號接收部R×2用的光波分解濾波器58b構(gòu)成。
第一信號發(fā)送部T×1與如上所述的、四波長光通信裝置中的信號發(fā)送部T×1相類似，而且第一信號接收部R×1與如上所述的四波長光通信裝置中的信號接收部R×1相類似。
而且，信號發(fā)送部T×2的結(jié)構(gòu)與信號發(fā)送部T×1的結(jié)構(gòu)基本相同，信號接收部R×2的結(jié)構(gòu)與信號接收部R×1的結(jié)構(gòu)基本相同，僅僅是所使用的光發(fā)射元件和光接收元件的波長帶域、光波分解濾波器的光波分解敏感特性有所不同。
信號發(fā)送部T×2具有可發(fā)射出紫色光(λv445納米)的光發(fā)射元件(紫色LED)43，可發(fā)射出蘭綠色光(λbg500納米)的光發(fā)射元件(蘭綠色LED)45，可發(fā)射出黃綠色光(λyg550納米)的光發(fā)射元件(黃綠色LED)47，可發(fā)射出橙色光(λor600納米)的光發(fā)射元件(橙色LED)49，安裝有光發(fā)射元件43、45的光波分解濾波器52a，安裝有光發(fā)射元件47、49的光波分解濾波器54a，以及分別通過塑料纖維60a、60b與光波分解濾波器52a和光波分解濾波器54a相連接的光波分解濾波器56a。
光波分解濾波器52a在其框體內(nèi)部具有可使位于紫色波長帶域的光束(λv445納米)透射過、而對位于其它波長帶域中的光束實(shí)施反射的濾波器。
光波分解濾波器54a在其框體內(nèi)部具有可使位于黃綠色波長帶域的光束(λyg550納米)透射過、而對位于其它波長帶域中的光束實(shí)施反射的濾波器。
光波分解濾波器56a在其框體內(nèi)部具有對位于由420至520納米波長帶域中的光束實(shí)施反射、而使位于其它波長帶域中的光束透射過的濾波器。
而且，光波分解濾波器58a對紫色光束(λv445納米)、蘭綠色光束(λbg500納米)、黃綠色光束(λyg550納米)、橙色光束(λor600納米)實(shí)施反射、而對藍(lán)色光束(λb470納米)、綠色光束(λg525納米)、黃色光束(λy570納米)、紅色光束(λr650納米)實(shí)施透射。
而且，信號接收部R×2具有由PIN型光電二極管構(gòu)成的光接收元件53、55、57、59，安裝有光接收元件53、55的光波分解濾波器52b，安裝有光接收元件57、59的光波分解濾波器54b，以及通過塑料纖維60c、60d與光波分解濾波器52b和54b相連接的光波分解濾波器56b。
在此，光波分解濾波器52b、54b、56b具有與如上所述的光波分解濾波器52a、54a、56a相類似的結(jié)構(gòu)。
圖7為表示這種使用著八種波長的光通信裝置中的光接收元件的波長分布特性用的示意圖。
正如圖7所示，這種波長分布曲線的峰值分別在紫色(λv445納米)、藍(lán)色(λb470納米)、蘭綠色(λbg500納米)、綠色(λg525納米)、黃綠色(λyg550納米)、黃色(λy570納米)、橙色(λor600納米)、紅色(λr650納米)處共有八個，其半值幅度在30納米以下，而且具有不同峰值的光輸出不相重合。
因此，作為光信號搭載在具有這些波長的光束上的信息，可以在沒有交調(diào)失真、或是交調(diào)失真非常小的條件下實(shí)施光傳送。
以上是以具有四個不同波長的光束、以及具有八個不同波長的光束為例進(jìn)行說明的，然而也并不一定需要采用具有四個或八個不同峰值的波長的光束，比如說還可以采用兩個或是三個光發(fā)射元件。
而且，還可以采用具有十二個不同峰值波長的光束的光通信裝置，這種裝置可以采用下述簡單的方式構(gòu)成，即除了具有如圖5所示的信號發(fā)送部T×1、T×2之外，在信號發(fā)送側(cè)處還設(shè)置有信號發(fā)送部T×3和一個光波分解濾波器，而且在其信號接收側(cè)除了設(shè)置有信號接收部R×1、R×2之外，還設(shè)置有信號接收部R×3和一個光波分解濾波器。
在圖8中示出了這種使用著十二種波長的光通信裝置的波長分布特性用的示意圖。
即與如圖7所示的波長分布特性相比，還相對于各個峰值，在它們之間的間隙處形成有另外四個峰值，而且為了不在各個波長的光束之間產(chǎn)生交調(diào)失真，還使它們的半值幅度均在30納米以下。
由短波長側(cè)起，按照紫色1、紫色2、藍(lán)色、蘭綠色、綠色、黃綠色、黃色、橙色、紅色1、紅色2、紅色3、近紅外線的順序到達(dá)長波長側(cè)，對由各個光波分解濾波器實(shí)施光波分解之后的十二束光波分解后光束實(shí)施光接收。
在使用的光束由四個增加至八個、進(jìn)而增加至十二個具有預(yù)定波長的光束時，可以通過光波分解濾波器和塑料纖維而實(shí)施簡單增加，而且可以容易地實(shí)施連接。
而且，通過將與光發(fā)射元件數(shù)目相對應(yīng)的正弦波群信號增加至四個、八個、十二個，在光波分解后光束的波長峰值之間設(shè)置新的光波分解后光束的波長峰值位置，并且使它們位于光波分解后光束的主波長峰值之間的間隙處的方式，可以使光信號識別方便，同時還可以大幅度地提高連續(xù)作業(yè)時的作業(yè)效率。
而且，光波長帶域位于400納米至900納米之間，所以可以在可見光和近紅外線的范圍內(nèi)實(shí)施作業(yè)，而且對于可見光(400納米至700納米)，還可以在塑料纖維4的端面處用肉眼看見光，因此可以按照需要實(shí)施的光束通信的方式，在對各結(jié)構(gòu)部件實(shí)施連接時進(jìn)行簡單的操作。而且，通過使一直達(dá)到近紅外線(700納米至900納米)處的波長帶域比較大的方式，還可以配置上更多的、各種各樣的電子機(jī)械。
在此，是以信號發(fā)送部T×1、T×2、...T×n分別由四個光發(fā)射元件構(gòu)成的情況為例進(jìn)行說明的，然而并不需要一定配置為四個。因此如果舉例來說，在圖1中的信號發(fā)送部也可以由光發(fā)射元件16、18和光波分解濾波器24a、24b、塑料纖維30b構(gòu)成，并且通過塑料纖維4，使信號接收部由光接收元件36、38、光波分解濾波器24b、24b以及塑料纖維30d構(gòu)成。在這時它構(gòu)成為一種兩個波長的光通信裝置，而且還可以將若干個這種光通信裝置組合起來。
具有如上所述結(jié)構(gòu)的光通信裝置，可以由可發(fā)射出具有不同發(fā)射波長的光束的若干個光源，配置在分解點(diǎn)處或合成點(diǎn)處的、對由所述光源發(fā)射出的光束實(shí)施反射或透射用的若干個光波分解濾波器，連接在各個光波分解濾波器之間的、對光束實(shí)施傳送用的塑料纖維，以及對由所述光波分解濾波器反射或透射之后的光波分解后光束實(shí)施光接收用的光接收元件構(gòu)成，所以通過利用光波分解濾波器將光波分解后的光束區(qū)分為其半值幅度不相重合的波長帶域中的方式，可以在對塑料纖維的傳送損失實(shí)施抑制的條件下進(jìn)行傳送，并且可以使光束不發(fā)生干涉，從而可以利用沒有交調(diào)失真的光束實(shí)施信號的傳送與接收。
而且，具有如上所述結(jié)構(gòu)的光通信裝置，還可以使信號發(fā)送部具有可發(fā)射出不同發(fā)射波長的光束的若干個光發(fā)射元件，以及配置在分解點(diǎn)處或合成點(diǎn)處的、對由所述光發(fā)射元件發(fā)射出的光束實(shí)施反射或透射用的第一光波分解濾波器，使信號接收部具有配置在分解點(diǎn)處或合成點(diǎn)處的、對光束實(shí)施反射或透射用的第二光波分解濾波器，以及對由該第二光波分解濾波器傳送來的光束實(shí)施接收并將其轉(zhuǎn)換為電氣信號用的若干個光接收元件，而且所述信號發(fā)送部中的第一光波分解濾波器與信號接收部中的第二光波分解濾波器通過塑料纖維相連接，所以通過利用第一、第二光波分解濾波器劃分出使實(shí)施光波分解之后的光束的半值幅度不相重合的波長帶域的方式，便可以在對塑料纖維的傳送損失實(shí)施抑制的條件下進(jìn)行傳送，并且可以使光束不發(fā)生干涉，從而可以利用沒有交調(diào)失真的光束實(shí)施信號的傳送與接收。
而且，具有如上所述結(jié)構(gòu)的光通信裝置還可以通過使第一、第二光波分解濾波器分別由若干個光波分解濾波器構(gòu)成，并且在各個光波分解濾波器之間通過塑料纖維相連接的方式，在需要增加由光束實(shí)施傳送的信號時，還可以根據(jù)需要增加光發(fā)射元件，以及與光發(fā)射元件相對應(yīng)的光波分解濾波器的數(shù)量，并實(shí)施相應(yīng)的連接，所以在連接時可以實(shí)施簡單的增加設(shè)置，從而可以大幅度地提高作業(yè)效率。
而且，具有如上所述結(jié)構(gòu)的光通信裝置還可以通過使實(shí)施光波分解后的光束位于可見光和近紅外線的范圍之內(nèi)的方式，在塑料纖維的端面處用肉眼看見光，因此可以按照與需要實(shí)施的光束通信相吻合的方式，在對各結(jié)構(gòu)部件實(shí)施連接時進(jìn)行簡單的操作，同時可以在屬于可見光和近紅外線的比較大的波長帶域之內(nèi)，對與各種各樣電氣信號相對應(yīng)的光信號實(shí)施光傳送。
權(quán)利要求
1.一種光通信裝置，其特征在于由可發(fā)射出具有不同發(fā)射波長的光束的若干個光源，配置在分解點(diǎn)處或合成點(diǎn)處的、對由所述光源發(fā)射出的光束實(shí)施反射或透射用的若干個光波分解濾波器，連接在各個光波分解濾波器之間的、對光束實(shí)施傳送用的塑料纖維，以及對由所述光波分解濾波器反射或透射之后的光波分解后光束實(shí)施光接收用的光接收元件構(gòu)成，而且實(shí)施所述光波分解后的光束由所述光波分解濾波器區(qū)分為其半值幅度不相重合的波長帶域。
2.一種光通信裝置，其特征在于信號發(fā)送部具有可發(fā)射出不同發(fā)射波長的光束的若干個光發(fā)射元件，以及配置在分解點(diǎn)處或合成點(diǎn)處的、對由所述光發(fā)射元件發(fā)射出的光束實(shí)施反射或透射用的第一光波分解濾波器，光接收部具有配置在分解點(diǎn)處或合成點(diǎn)處的、對光束實(shí)施反射或透射用的第二光波分解濾波器，以及對由該第二光波分解濾波器傳送來的光束實(shí)施接收并將其轉(zhuǎn)換為電氣信號用的若干個光接收元件，而且所述信號發(fā)送部中的第一光波分解濾波器與信號接收部中的第二光波分解濾波器通過塑料纖維相連接，通過所述第一、第二光波分解濾波器劃分出使實(shí)施光波分解之后的光束的半值幅度不相重合的波長帶域。
3.一種如權(quán)利要求2所述的光通信裝置，其特征在于所述的第一、第二光波分解濾波器分別由若干個光波分解濾波器構(gòu)成，而且在各個光波分解濾波器之間通過塑料纖維相連接。
4.一種如權(quán)利要求1至3中任何一項權(quán)利要求所述的光通信裝置，其特征在于所述的光波分解后光束位于可見光和近紅外線的范圍之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明的光通信裝置,由在不同波長處具有峰值的若干個光發(fā)射元件,對由光發(fā)射元件發(fā)射出的光束實(shí)施傳送用的塑料纖維,配置在分解點(diǎn)處或合成點(diǎn)處的、僅對位于預(yù)定波長帶域內(nèi)的光束實(shí)施反射或透射用的若干個光波分解濾波器,對由光波分解濾波器反射或透射來的光波分解后光束實(shí)施光接收用的光接收元件構(gòu)成,通過使實(shí)施光波分解后的光波不會產(chǎn)生相互干涉的方式,將光波分解后的光束半值幅度劃分為不相重合的半值幅度。
文檔編號H04J14/02GK1259805SQ0010001
公開日2000年7月12日 申請日期2000年1月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月5日
發(fā)明者染野義博, 菊地公博 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社