特許 7294787 双方向多波長ギガビット光ファイバネットワーク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-12

(45)【発行日】2023-06-20

(54)【発明の名称】双方向多波長ギガビット光ファイバネットワーク

(51)【国際特許分類】

   H04J 14/02 20060101AFI20230613BHJP

   H04B 10/50 20130101ALI20230613BHJP

   H04B 10/60 20130101ALI20230613BHJP

【ＦＩ】

H04J14/02

H04B10/50

H04B10/60

【請求項の数】 17

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018192473

(22)【出願日】2018-10-11

(65)【公開番号】P2019087995

(43)【公開日】2019-06-06

【審査請求日】2021-09-13

(31)【優先権主張番号】15/802,523

(32)【優先日】2017-11-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(74)【代理人】

【識別番号】100163522

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 晋平

(74)【代理人】

【識別番号】100154922

【弁理士】

【氏名又は名称】崔 允辰

(72)【発明者】

【氏名】エリック・ワイ・チャン

(72)【発明者】

【氏名】トゥオン・ケイ・チュオン

(72)【発明者】

【氏名】デニス・ジー・コシンツ

【審査官】佐藤 敬介

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１６５５６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－０８０３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３１９８５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｊ １４／０２

Ｈ０４Ｂ １０／５０

Ｈ０４Ｂ １０／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

データ伝送システム（６０）であって、
ギガビット光ファイバ（２４）を含む光ケーブル（６２）と、
光フィルタ（３６）、前記光フィルタを介して光を送信するように配置されたレーザ（４）、および前記光フィルタによって反射された光を受光するように配置された光検出器（８）を備える第１から第４トランシーバ（Ｔｒｘ＃１～Ｔｒｘ＃４）と
を備え、
前記ギガビット光ファイバによって、前記第１トランシーバの前記レーザおよび光検出器は、それぞれ、前記第２トランシーバの前記光検出器およびレーザに光学的に結合され、前記第３トランシーバの前記レーザおよび光検出器は、前記第４トランシーバの前記光検出器およびレーザにそれぞれ光学的に結合され、
前記第１トランシーバの前記レーザは第１波長を有する光を放射し、前記第２トランシーバの前記レーザは第２波長を有する光を放射し、前記第３トランシーバの前記レーザは第３波長を有する光を放射し、前記第４トランシーバの前記レーザは第４波長を有する光を放射し、
前記第１および第２トランシーバの前記光フィルタは前記第１波長を有する光を通過させて、前記第２波長を有する光を反射し、前記第３および第４トランシーバの前記光フィルタは前記第３波長を有する光を通過させて、前記第４波長を有する光を反射する、
データ伝送システム。

【請求項2】

前記第１から第４波長は、７５０ｎｍ～１６００ｎｍの範囲にある、請求項１に記載のデータ伝送システム。

【請求項3】

前記第１波長は１２７０ｎｍであり、前記第２波長は１３３０ｎｍであり、前記第３波長は８５０ｎｍであり、前記第４波長は８８０ｎｍである、請求項１または２に記載のデータ伝送システム。

【請求項4】

第５から第８トランシーバ（Ｔｒｘ＃５～Ｔｒｘ＃８）であって、各々が光フィルタ（３６）、前記光フィルタを介して光を送信するように配置されたレーザ（４）、および前記光フィルタによって反射された光を受光するように配置された光検出器（６）を備える、第５から第８トランシーバ（Ｔｒｘ＃５～Ｔｒｘ＃８）
をさらに備え、
前記ギガビット光ファイバによって、前記第５トランシーバの前記レーザおよび光検出器は、それぞれ、前記第６トランシーバの前記光検出器およびレーザに光学的に結合され、前記第７トランシーバの前記レーザおよび光検出器は、前記第８トランシーバの前記光検出器およびレーザにそれぞれ光学的に結合され、
前記第５トランシーバの前記レーザは第５波長を有する光を放射し、前記第６トランシーバの前記レーザは第６波長を有する光を放射し、前記第７トランシーバの前記レーザは第７波長を有する光を放射し、前記第８トランシーバの前記レーザは第８波長を有する光を放射し、
前記第５および第６トランシーバの前記光フィルタは前記第５波長を有する光を通過させて、前記第６波長を有する光を反射し、前記第７および第８トランシーバの前記光フィルタは前記第７波長を有する光を通過させて、前記第８波長を有する光を反射する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のデータ伝送システム。

【請求項5】

前記第１から第８波長は、７５０ｎｍ～１６００ｎｍの範囲にある、請求項４に記載のデータ伝送システム。

【請求項6】

前記第１波長は１２７０ｎｍであり、前記第２波長は１３３０ｎｍであり、前記第３波長は８５０ｎｍであり、前記第４波長は８８０ｎｍであり、前記第５波長は７８０ｎｍであり、前記第６波長は９８０ｎｍであり、前記第７波長は１２００ｎｍであり、前記第８波長は１２３０ｎｍである、請求項５に記載のデータ伝送システム。

【請求項7】

前記第１から第４トランシーバの各光フィルタは、波長選択性バンドパスフィルタである、請求項１から６のいずれか一項に記載のデータ伝送システム。

【請求項8】

前記第１から第４トランシーバの各々は、二波長単一ファイバ双方向トランシーバである、請求項１から７のいずれか一項に記載のデータ伝送システム。

【請求項9】

前記第１および第３トランシーバのそれぞれの前記レーザおよび前記光検出器を前記ギガビット光ファイバの一端に光学的に結合する第１ガラス光ファイバカプラ（６８）と、
前記第２および第４トランシーバのそれぞれの前記レーザおよび前記光検出器を前記ギガビット光ファイバの他端に光学的に結合する第２ガラス光ファイバカプラ（７０）と
をさらに備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のデータ伝送システム。

【請求項10】

ライン交換可能ユニットの第１セットと第２セットとの間で双方向全二重データ伝送を可能にする方法であって、
（ａ）各ライン交換可能ユニットに二波長単一ファイバ双方向トランシーバ（２０）を装備するステップと、
（ｂ）ライン交換可能ユニットの前記第１セットの前記二波長単一ファイバ双方向トランシーバの単一ファイバ（１８ａ）を、ギガビット光ファイバ（２４）を含む光ケーブル（６２）の一端に光学的に結合するステップと、
（ｃ）ライン交換可能ユニットの前記第２セットの前記二波長単一ファイバ双方向トランシーバの単一ファイバ（１８ｂ）を、前記光ケーブルの他端に光学的に結合するステップと
を備え、
前記ライン交換可能ユニットの前記第１セットは、少なくとも２つのライン交換可能ユニット（ＬＲＵ＃１およびＬＲＵ＃３）を含み、前記第２セットのライン交換可能ユニット（ＬＲＵ＃２およびＬＲＵ＃４）の数は、前記第１セットのライン交換可能ユニットの数と同じである、
方法。

【請求項11】

前記単一ファイバがガラス製であり、ステップ（ｂ）が、
前記第１セットのライン交換可能ユニットの前記二波長単一ファイバ双方向トランシーバの前記単一ファイバを第１ガラス光ファイバに結合するステップと、
前記第１ガラス光ファイバの一端を前記ギガビット光ファイバの一端に接続するステップと
を備える、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記第１セットのライン交換可能ユニットは、第１ライン交換可能ユニット（ＬＲＵ＃１）を備え、前記第２セットのライン交換可能ユニットは、第２ライン交換可能ユニット（ＬＲＵ＃２）を備え、ステップ（ａ）は、
第１波長を有する光を放射し、かつ第２波長を有する光を検出する第１二波長単一ファイバ双方向トランシーバ（２０ａ）を、前記第１ライン交換可能ユニットに装備するステップと、
前記第２波長を有する光を放射し、かつ前記第１波長を有する光を検出する第２二波長単一ファイバ双方向トランシーバ（２０ｂ）を、前記第２ライン交換可能ユニットに装備するステップと
を備える請求項１０または１１に記載の方法。

【請求項13】

前記第１セットのライン交換可能ユニットは、第３ライン交換可能ユニット（ＬＲＵ＃３）をさらに備え、前記第２セットのライン交換可能ユニットは、第４ライン交換可能ユニット（ＬＲＵ＃４）をさらに備え、ステップ（ａ）は、
第３波長を有する光を放射し、かつ第４波長を有する光を検出する第３二波長単一ファイバ双方向トランシーバを、前記第３ライン交換可能ユニットに装備するステップと、
前記第４波長を有する光を放射し、かつ前記第３波長を有する光を検出する第４二波長単一ファイバ双方向トランシーバを、前記第４ライン交換可能ユニットに装備するステップと
をさらに備える請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記第１から第４波長は、７５０ｎｍ～１６００ｎｍの範囲にある、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記第１セットのライン交換可能ユニットは、第５および第７ライン交換可能ユニット（ＬＲＵ＃５、ＬＲＵ＃７）をさらに備え、前記第２セットのライン交換可能ユニットは、第６および第８ライン交換可能ユニット（ＬＲＵ＃６、ＬＲＵ＃８）をさらに備え、ステップ（ａ）は、
第５波長を有する光を放射し、かつ第６波長を有する光を検出する第５二波長単一ファイバ双方向トランシーバを、前記第５ライン交換可能ユニットに装備するステップと、
前記第６波長を有する光を放射し、かつ前記第５波長を有する光を検出する第６二波長単一ファイバ双方向トランシーバを、前記第６ライン交換可能ユニットに装備するステップと、
第７波長を有する光を放射し、かつ第８波長を有する光を検出する第７二波長単一ファイバ双方向トランシーバを、前記第７ライン交換可能ユニットに装備するステップと、
前記第８波長を有する光を放射し、かつ前記第７波長を有する光を検出する第８二波長単一ファイバ双方向トランシーバを、前記第８ライン交換可能ユニットに装備するステップと
をさらに備える請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

前記第１から第８波長は、７５０ｎｍ～１６００ｎｍの範囲にある、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記第１波長は１２７０ｎｍであり、前記第２波長は１３３０ｎｍであり、前記第３波長は８５０ｎｍであり、前記第４波長は８８０ｎｍであり、前記第５波長は７８０ｎｍであり、前記第６波長は９８０ｎｍであり、前記第７波長は１２００ｎｍであり、前記第８波長は１２３０ｎｍである、請求項１５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で開示される技術は、概して、電気コンポーネント間の通信を可能にする光ファイバネットワークに関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバは、その軸線に沿って光を伝送する筒状誘電体導波路である。ファイバは、透明なクラッド層（以下、「クラッド」と称する）によって囲まれた透明なコアから成り、両方が誘電体材料で作られている。光は、全反射の現象によってコアに維持される。光信号をコアに閉じ込めるために、コアの屈折率はクラッドの屈折率よりも大きい。コアとクラッドとの間の境界は、ステップインデックス型ファイバのように急激でもよいし、グレーデッドインデックス型ファイバのように漸進的でもよい。光ファイバは、ガラスまたはプラスチックで作ることができる。

【0003】

プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を使用した光ネットワーキングは、重量、サイズ、帯域幅、出力、および電磁環境耐性において銅配線より有利である。ＰＯＦは取扱い、設置およびメンテナンスが容易である点でガラス光ファイバ（ＧＯＦ）より有利である。ＰＯＦコア材料は、アクリラートから全フッ素化ポリマーの範囲であり得る。ＰＯＦインデックスプロファイルは、ステップインデックスからグレーデッドインデックスまで及ぶことができる。ＰＯＦ形状は、シングルコアからマルチコアまで及ぶことができる。ＰＯＦコアは、単一モード（非常に小さいファイバコア内の単一光路）から多モード（より大きなファイバコア内の複数光路）を収容することができる。ＰＯＦを使用すると、かなりの軽量化ができる。軽量化は、燃料消費量の低減および排気量の低減をもたらす飛行機などのビークル搭載ネットワークにとって重要であり得る。

【0004】

アビオニクスシステム内での通信を実現するために、多数のライン交換可能ユニット（ＬＲＵ）を互いに接続することは一般的な習慣である。例えば、ビークルの前方セクション（例えば、飛行機）内の多数のＬＲＵが、ビークルの後方セクションの多数のＬＲＵに接続されてきた。各ＬＲＵを他のすべてのＬＲＵに接続することは、過度に多数の接続をもたらす可能性がある。さらに、ＬＲＵ間の接続の多くが長くなり、光損失が発生する可能性がある。

【0005】

光ファイバネットワークは、銅線ネットワークに比べて高速、軽量、電磁妨害耐性の利点がある。商用飛行機の多くのモデルは、サイズ、重量および電力の低減のための光ファイバネットワークを有する。場合によっては、飛行機内の多数のガラス光ファイバ（ＧＯＦ）ケーブルが、高い製造コストに寄与する重要な要素である。飛行機に光ファイバネットワークを設置するためのコストを低減するには、飛行機に使用される光ファイバケーブルの数を減らす必要がある。

【0006】

ファイバ数を減らすための典型的な解決法は、波長分割多重化（ＷＤＭ）システムを使用することである。しかしながら、典型的なＷＤＭシステムは、搭載用商用輸送航空機に現在使用されている多モード光ファイバと互換性がない。典型的なＷＤＭコンポーネントは、単一モードファイバと共に使用するように設計されている。単一モードファイバは直径が１０ミクロンより小さいため、埃、汚染および飛行機の振動や衝撃からの調整不良に非常に敏感である。多重化および逆多重化アレイ導波路格子（ＡＷＧ）などのＷＤＭコンポーネントは高価であり、厳しいアビオニクス環境での使用が証明されていない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下で詳細に開示される主題は、高いデータ伝送速度（例えば、１Ｇｂｉｔｓ／ｓより大きい）で電気コンポーネント（ライン交換可能ユニットなど）間の通信を可能にする双方向多波長光ファイバネットワークに関する。いくつかの実施形態による提案の光ファイバネットワークは、１Ｇｂｉｔ／ｓより速い速度でデータを伝送することができる単一光ファイバ（プラスチックまたはガラス）を含む。このようなプラスチック光ファイバは、本明細書では「ギガビットプラスチック光ファイバ（ＧｂＰＯＦ）」と呼ばれる。ギガビットプラスチック光ファイバは、延性のある全フッ素化ポリマーで製造されており、ケーブルの曲げが激しいときに破損しない。一例のＧｂＰＯＦは、５５ミクロンのコア直径と５００ミクロンのクラッド径を有する。本明細書で、上記ガラス光ファイバを「ギガビットガラス光ファイバ（ＧｂＧＯＦ）」と呼ぶ。ＧｂＧＯＦの一例は、５０ミクロンのコア直径と１２５ミクロンのクラッド径を有するＯＭ４多モードガラス光ファイバである。このＧｂＧＯＦは、４００メートルまでの距離にわたって１０Ｇｂｉｔ／ｓの帯域幅を有する。

【0008】

純粋なシリカのＧＯＦコアとは対照的に、同じコア直径を有する多モードＧｂＰＯＦは、スパゲッティ形状の長いランダムポリマー鎖により不完全である。これらのポリマー鎖は強力な順方向モード結合を生成し、レーザ供給源と干渉する可能性のある反射光が少なくなる。ＰＯＦコアにおける強いモード結合はまた、レーザ供給源のコヒーレンシを低下させ、ファイバ長さに沿うモード干渉を最小にする。本明細書に提案された光ネットワークは、既存のＷＤＭシステムの問題を解決する。

【0009】

一実施形態によれば、提案された光ネットワークは、以下の要素および特性を備え、（１）レーザ供給源は、単一モード分布帰還型レーザ、多モードファブリペロー型レーザ、または垂直共振器面発光型レーザであってもよく、（２）各波長と双方向に同時に流れる複数の波長は、制御データ、検知データ、健全性データ、構成データなどの別個の通信機能を果たし、（３）単一ファイバ多モードＧｂＰＯＦまたはＧｂＧＯＦリンクと、（４）複数のレーザ供給源と単一ファイバＧｂＰＯＦまたはＧｂＧＯＦリンクとの間の高指向性およびモード非依存ＧＯＦカプラと、（５）ＧＯＦカプラとＧｂＰＯＦまたはＧｂＧＯＦリンクとの間の斜め研磨コネクタとを備え、（６）斜め研磨コネクタはＧｂＰＯＦまたはＧｂＧＯＦリンクに沿ってセグメントを接続するために必要ではない、すなわち、平坦な研磨で十分である。いくつかの実施形態によれば、飛行機の前方セクションから後方セクションまで延伸するファイバケーブルの数は、８本以上のＰＯＦまたはＧＯＦを１本のＧｂＰＯＦまたはＧｂＧＯＦに置き換えることによって、８分の１以下に減少させることができる。

【0010】

一実施形態によれば、本明細書で提案される光ネットワークは、複数の光ファイバリンクを、飛行機に搭載された複数のＬＲＵ間の全二重または半二重双方向データ通信のための単一のＧｂＰＯＦまたはＧｂＧＯＦリンクに低減する。

【0011】

好ましい実施形態によれば、光ネットワークは、ＧｂＰＯＦの光損失が最小ではないにしても非常に低い波長範囲で、低コスト、高性能の小さいフォームファクタプラグ式（ＳＦＰ）双方向光トランシーバを使用する。さらに、本明細書で提案される光ネットワークは、隣接する双方向トランシーバから反射された光信号を低減するために、低い光反射を有するＧＯＦカプラを使用する。ＧｂＰＯＦをＧＯＦカプラの出力に接続するために、超低反射（または高光反射減衰）コネクタが使用される。

【0012】

飛行機のアビオニクスシステムで使用するための単一ギガビットプラスチックまたはギガビットガラス光ファイバによって複数の波長の光を送信および受信する双方向光ファイバネットワークの様々な実施形態を、以下にいくらか詳細に説明するが、これらの実施形態の１つ以上は、以下の１つ以上の態様によって特徴付けられてもよい。

【0013】

以下に詳細に開示される主題の１つの態様はデータ伝送システムであって、ギガビット光ファイバを含む光ケーブルと、前記光フィルタを介して光を透過するように配置されたレーザと、前記光フィルタによって反射された光を受光するように配置された光検出器とを備えた第１～第４トランシーバとを備え、前記第１トランシーバのレーザおよび光検出器は、第２トランシーバの光検出器およびレーザ、ならびに第３トランシーバのレーザおよび光検出器は、それぞれ、ギガビット光ファイバを介して第４トランシーバの光検出器およびレーザに光学的に結合され、第１トランシーバのレーザは第１波長を有する光を発し、第２トランシーバのレーザは第２波長を有する光を発し、第３トランシーバのレーザは第３波長を有する光を発し、第４トランシーバのレーザは第４波長を有する光を発し、前記第１および第２トランシーバの光フィルタは前記第１波長を有する光を通過させて前記第２波長を有する光を反射し、前記第３および第４トランシーバの光フィルタは前記第３波長を有する光を通過させて前記第４波長を有する光を反射する、データ伝送システム。前段落に記載のデータ伝送システムは、第５から第８トランシーバであって、各々が光フィルタ、光フィルタを介して光を送信するように配置されたレーザ、および光フィルタによって反射された光を受光するように配置された光検出器を備える、第５から第８トランシーバをさらに備えていてもよく、ギガビット光ファイバによって、第５トランシーバのレーザおよび光検出器は、それぞれ、第６トランシーバの光検出器およびレーザに光学的に結合され、第７トランシーバのレーザおよび光検出器は、第８トランシーバの光検出器およびレーザにそれぞれ光学的に結合され、第５トランシーバのレーザは第５波長を有する光を放射し、第６トランシーバのレーザは第６波長を有する光を放射し、第７トランシーバのレーザは第７波長を有する光を放射し、第８トランシーバのレーザは第８波長を有する光を放射し、第５および第６トランシーバの光フィルタは第５波長を有する光を通過させて、第６波長を有する光を反射し、第７および第８トランシーバの光フィルタは第７波長を有する光を通過させて、第８波長を有する光を反射する。このデータ伝送システムは、第１、第３、第５および第７トランシーバのそれぞれのレーザおよび光検出器を、ギガビット光ファイバの一端に光学的に結合する第１ガラス光ファイバカプラと、第２、第４、第６および第８トランシーバのそれぞれのレーザおよび光検出器を、ギガビット光ファイバの他端に光学的に結合する第２ガラス光ファイバカプラとをさらに備える。

【0014】

様々な実施形態によれば、第１～第８波長は、７５０～１６００ｎｍの波長範囲にある。１つの提案された実施形態によれば、第１波長は１２７０ｎｍであり、第２波長は１３３０ｎｍであり、第３波長は８５０ｎｍであり、第４波長は８８０ｎｍであり、第５波長は７８０ｎｍであり、第６波長は９８０ｎｍであり、第７波長は１２００ｎｍであり、第８波長は１２３０ｎｍである。前段落で説明したシステムの一実施形態によれば、第１から第８トランシーバの各光フィルタは波長選択性バンドパスフィルタであり、第１から第８トランシーバの各々は二波長単一ファイバ双方向トランシーバである。

【0015】

以下に詳細に開示される主題の別の態様は、ライン交換可能ユニットの第１セットと第２セットとの間で双方向全二重データ伝送を可能にする方法であって、（ａ）各ライン交換可能ユニットに二波長単一ファイバ双方向トランシーバを装備するステップと、（ｂ）ライン交換可能ユニットの第１セットの二波長単一ファイバ双方向トランシーバの単一ファイバを、ギガビット光ファイバを含む光ケーブルの一端に光学的に結合するステップと、（ｃ）ライン交換可能ユニットの第２セットの二波長単一ファイバ双方向トランシーバの単一ファイバを、光ケーブルの他端に光学的に結合するステップとを備え、ライン交換可能ユニットの第１セットは、少なくとも２つのライン交換可能ユニットを含み、第２セットのライン交換可能ユニットの数は、第１セットのライン交換可能ユニットの数と同じである、方法である。

【0016】

上記の方法の一実施形態によれば、単一ファイバはガラス製であり、ステップ（ｂ）は、第１セットのライン交換可能ユニットの二波長単一ファイバ双方向トランシーバの単一ファイバを第１ガラス光ファイバに結合するステップと、第１ガラス光ファイバの一端をギガビット光ファイバの一端に接続するステップとを備える。さらに、第１セットのライン交換可能ユニットは、第１ライン交換可能ユニットを備え、第２セットのライン交換可能ユニットは、第２ライン交換可能ユニットを備え、ステップ（ａ）は、第１波長を有する光を放射し、かつ第２波長を有する光を検出する第１二波長単一ファイバ双方向トランシーバを、第１ライン交換可能ユニットに装備するステップと、第２波長を有する光を放射し、かつ第１波長を有する光を検出する第２二波長単一ファイバ双方向トランシーバを、第２ライン交換可能ユニットに装備するステップとを備える。

【0017】

以下に詳細に開示される主題のさらなる態様は、データ通信システムであって、データを表す電気信号を送受信するように構成された第１および第２の複数の電気装置と、第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバであって、第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの各二波長単一ファイバ双方向トランシーバが、第１の複数の電気装置のそれぞれから受信した電気信号を、光信号に変換するそれぞれの送信回路と、光信号を、第１の複数の電気装置のそれぞれに送信される電気信号に変換するそれぞれの受信回路とを備える、第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバと、第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバであって、第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの各二波長単一ファイバ双方向トランシーバが、第２の複数の電気装置のそれぞれから受信した電気信号を、光信号に変換するそれぞれの送信回路と、光信号を、第２の複数の電気装置のそれぞれに送信される電気信号に変換するそれぞれの受信回路とを備える、第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバと、第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバのそれぞれの単一ファイバに光学的に結合された第１ガラス光ファイバカプラと、第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバのそれぞれの単一ファイバに光学的に結合された第２ガラス光ファイバカプラと、第１ガラス光ファイバカプラを第２ガラス光ファイバカプラに接続する光ケーブルであって、ギガビット光ファイバを含む光ケーブルとを備えた、データ通信システムである。

【0018】

前段落で説明したデータ通信システムの一実施形態によれば、第１の複数の電子装置は、飛行機の前方セクションに位置するライン交換可能ユニットであり、第２の複数の電子装置は、飛行機の後方セクションに位置するライン交換可能ユニットである。

【0019】

データ通信システムの１つの提案された実施形態によれば、第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第１二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第１波長を有する光を放射し、第２波長を有する光を検出し、第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第２二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第２波長を有する光を放射し、第１波長を有する光を検出し、第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第３二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第３波長を有する光を放射し、第４波長を有する光を検出し、第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第４二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第４波長を有する光を放射し、第３波長を有する光を検出し、第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第５二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第５波長を有する光を放射し、第６波長を有する光を検出し、第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第６二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第６波長を有する光を放射し、第５波長を有する光を検出し、第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第７二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第７波長を有する光を放射し、第８波長を有する光を検出し、第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第８二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第８波長を有する光を放射し、第７波長を有する光を検出し、第１から第８波長は異なる。一例では、第１波長は１２７０ｎｍであり、第２波長は１３３０ｎｍであり、第３波長は８５０ｎｍであり、第４波長は８８０ｎｍであり、第５波長は７８０ｎｍであり、第６波長は９８０ｎｍであり、第７波長は１２００ｎｍであり、第８波長は１２３０ｎｍである。

【0020】

高いデータ伝送速度で光通信を可能にするための光ファイバネットワークの他の態様を以下に開示する。

【0021】

前のセクションで論じた形態、機能および利点は、様々な実施形態において独立して達成することができ、またはさらに他の実施形態において組み合わせることができる。以下、上記および他の態様を説明する目的で、様々な実施形態を図面を参照して記述する。このセクションで簡単に説明した図はすべて正確な縮尺率で描かれていない。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】トランシーバが同じ波長の光を送信および受信するデュアルファイバ双方向トランシーバ設計のいくつかの形態を識別する図である。

【図2】同じ波長の光をそれぞれ送信および受信する１対のデュアルファイバ双方向トランシーバを含む双方向全二重データ伝送システムのいくつかの特徴を識別する図であり、各単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバは、図１に示すタイプである。

【図3】１セットのライン交換可能ユニットの単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバを、ライン交換可能ユニットの別のセットの単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバに光学的に結合する８本の全二重ガラスファイバ光ケーブルを有する既知の双方向全二重データ伝送システムのコンポーネントを識別する図である。

【図4】トランシーバが第１波長を有する光を送信し、第１波長とは異なる第２波長を有する光を受信する、単一ファイバ双方向トランシーバ設計のいくつかの形態を識別する図である。

【図5】一対の二波長単一ファイバ双方向トランシーバを含む双方向全二重データ伝送システムのいくつかの形態を識別する図であり、各二波長単一ファイバ双方向トランシーバは図４に示されるタイプである。

【図6】１セットのライン交換可能ユニットの二波長単一ファイバ双方向トランシーバを別のセットのライン交換可能ユニットの二波長単一ファイバ双方向トランシーバに接続する１つの全二重光ケーブルを有する双方向全二重データ伝送システムのコンポーネントを識別する図であり、各二波長単一ファイバ双方向トランシーバは異なる波長で光を伝送する。

【図7】既知のギガビットプラスチック光ファイバ材料の減衰スペクトルを示すグラフである。

【図8】既知のギガビットガラス光ファイバ材料の減衰スペクトルを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下では、異なる図面における類似の要素には同じ参照番号が付されている図面を参照する。

【0024】

光ネットワークの例示的な実施形態は、以下にいくらか詳細に記載される。ただし、実際の実装のすべての形態がこの明細書で記述されているわけではない。当業者は、そのような実際の実施形態の開発において、システム関連およびビジネス関連制約への遵守など、実装ごとに変化する開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装特有の決定を行わなければならないことを認識するであろう。さらに、このような開発努力は複雑で時間がかかるが、本開示の恩恵を受ける当業者にとって日常的な仕事であることは理解されよう。

【0025】

高速データ伝送速度（例えば、１Ｇｂｉｔ／ｓよりも大きい）で飛行機上のライン交換可能ユニット間の光通信を可能にするための光ファイバネットワークの様々な実施形態を、説明のために以下の詳細に記述する。しかしながら、本明細書で開示される光ファイバネットワークの実装は、飛行機の環境のみに限定されるのではなく、他のタイプのビークルまたは他のタイプの光ファイバネットワーク（例えば、長距離地上波、データセンタおよびファイバツウザホーム／オフィス応用）で使用され得る。さらに、以下に詳細に開示される特定の実施形態は、ＧｂＰＯＦを使用するが、代替の実施形態は、ＧｂＧＯＦを使用することができる。

【0026】

図１は、トランシーバが同じ波長の光を送信および受信するデュアルファイバ双方向トランシーバ設計のいくつかの形態を識別する図である。（本明細書では、コヒーレントレーザ光の文脈における「波長」という用語は、狭帯域幅を有するレーザ光の中心波長を意味する。）この例では、トランシーバは、レーザ４および光検出器８を含む単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ２である。レーザ４は、それぞれ送信電気信号ライン１２ａおよび１２ｂを介して、関連するライン交換可能ユニット（図示せず）からの差動送信信号Ｔｘ^＋およびＴｘ^－の受信に応答して、レーザドライバおよび送信回路６によって波長λ_１の光を放射するように駆動される。レーザドライバおよび送信回路６は、これらの電気差動信号を、レーザ４によって送信されるデータを表す電気デジタル信号に変換する電気回路を含む。逆に、光検出器８は、波長λ_１の光を受信し、その検出された光を電気デジタル信号に変換し、検出器増幅器および受信回路１０に供給される。検出器増幅器および受信回路１０は、これらの電気デジタル信号を、受信したデータを表す電気差動受信信号Ｒｘ^＋およびＲｘ^－に変換する電気回路を含む。電気差動受信信号Ｒｘ^＋およびＲｘ^－は、それぞれ受信電気信号ライン１４ａおよび１４ｂを介してライン交換可能ユニットの他の回路に送信される。単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ２は、トランシーバ電源ライン１６を介して電圧Ｖ_ｃｃを有する電力を受け取る。

【0027】

レーザ４は、ガラス光ファイバ１８ａに光学的に結合され、光検出器８は、ガラス光ファイバ１８ｂに光学的に結合される。ガラス光ファイバ１８ａおよび１８ｂの両方は、通常、ファイバの長さに沿って伝送される波長λ_１の光に対する光損失を最小にするように選択された屈折率を有する同じ材料で作られたコアを有する。

【0028】

図２は、同じ波長の光をそれぞれ送信および受信する１対のデュアルファイバ双方向トランシーバ２ａおよび２ｂを含む双方向全二重データ伝送システム３０のいくつかの形態を識別する図であり、各単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ２ａおよび２ｂは、図１に示す単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ２のコンポーネントと同じコンポーネントを有する。この例では、単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ２ａのレーザ４は、直列に接続されたガラス光ファイバ１８ａと、コネクタ２２ａと、ギガビットプラスチック光ファイバ２４ａと、コネクタ２２ｂと、ガラス光ファイバ１８ｃとを含む光ケーブル３２を介して、単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ２ｂの光検出器８に向かって光を放射するように光学的に結合される。同様に、単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ２ｂのレーザ４は、直列に接続されたガラス光ファイバ１８ｄと、コネクタ２２ｃと、ギガビットプラスチック光ファイバ２４ｂと、コネクタ２２ｄと、ガラス光ファイバ１８ｂとを含む光ケーブル３４を介して、単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ２ａの光検出器８に向かって光を放射するように光学的に結合される。単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ２ａおよび２ｂは共に、波長λ_１の光を送信および受信する。光ケーブル３２および３４は、同一の構成であってもよい。ギガビットプラスチック光ファイバ２４ａおよび２４ｂを含むことにより、単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ２ａおよび２ｂ間の双方向全二重データ伝送が高データレート（＞１Ｇｂｉｔ／ｓ）で可能になる。

【0029】

図３は、１セットのライン交換可能ユニット４４（以降、「ＬＲＵセット４４」）のトランシーバを、ライン交換可能ユニット４６の別のセット（以降、「ＬＲＵセット４６」）のトランシーバに光学的に結合する８本の全二重ガラス光ファイバケーブル４２ａ～４２ｈを有する既知の双方向全二重データ伝送システム４０のコンポーネントを識別する図である。例えば、ＬＲＵセット４４は飛行機の前方セクションに配置され、ＬＲＵセット４６は飛行機の後方セクションに配置される。この例では、ＬＲＵセット４４は４つのＬＲＵ（それぞれＬＲＵ＃１、ＬＲＵ＃３、ＬＲＵ＃５およびＬＲＵ＃７と示される）を含むのに対し、ＬＲＵセット４６は４つのＬＲＵ（それぞれＬＲＵ＃２、ＬＲＵ＃４、ＬＲＵ＃６およびＬＲＵ＃８と示される）を含む。８つのＬＲＵのそれぞれには、それぞれデュアルファイバトランシーバ（それぞれＴｒｘ＃１～Ｔｒｘ＃８と示される）が組み込まれている。

【0030】

この例では、ＬＲＵセット４４は、４つのデュアルファイバトランシーバ（それぞれＴｒｘ＃１、Ｔｒｘ＃３、Ｔｒｘ＃５およびＴｒｘ＃７と示される）を含むのに対し、ＬＲＵセット４６は、４つのデュアルファイバトランシーバ（それぞれＴｒｘ＃２、Ｔｒｘ＃４、Ｔｒｘ＃６およびＴｒｘ＃８と示される）を含む。トランシーバＴｒｘ＃１は、ガラス光ファイバケーブル４２ａおよび４２ｂを介してトランシーバＴｒｘ＃２に光学的に結合され、トランシーバＴｒｘ＃１とＴｒｘ＃２との間で全二重通信を可能にする。トランシーバＴｒｘ＃１およびＴｒｘ＃２は、波長λ_１を有する光を送信および受信するように構成されている。トランシーバＴｒｘ＃３は、ガラス光ファイバケーブル４２ｃおよび４２ｄを介してトランシーバＴｒｘ＃４に光学的に結合され、トランシーバＴｒｘ＃３とＴｒｘ＃４との間で全二重通信を可能にする。トランシーバＴｒｘ＃３およびＴｒｘ＃４は、波長λ_２を有する光を送信および受信するように構成されている。トランシーバＴｒｘ＃５は、ガラス光ファイバケーブル４２ｅおよび４２ｆを介してトランシーバＴｒｘ＃６に光学的に結合され、トランシーバＴｒｘ＃５とＴｒｘ＃６との間で全二重通信を可能にする。トランシーバＴｒｘ＃５およびＴｒｘ＃６は、波長λ_３を有する光を送信および受信するように構成されている。トランシーバＴｒｘ＃７は、ガラス光ファイバケーブル４２ｇおよび４２ｈを介してトランシーバＴｒｘ＃８に光学的に結合され、トランシーバＴｒｘ＃７とＴｒｘ＃８との間で全二重通信を可能にする。トランシーバＴｒｘ＃７およびＴｒｘ＃８は、波長λ_４を有する光を送信および受信するように構成されている。デュアルファイバトランシーバの各々は、図１に示されるタイプのものである。図３に示すシステムでは、波長λ_１～λ_４は互いに異なっていてもよいし、等しくてもよい。

【0031】

図３に示す双方向全二重データ伝送システム４０は、飛行機のケーブルプラントの内部に配線される８本の全二重ガラス光ファイバケーブル４２ａ～４２ｈを有する。飛行機内のこの多数のガラス光ファイバケーブルに関連するコストおよび労力を低減するために、本開示の主題である技術的改善は、４つの双方向トランシーバの１つのセットを４つの双方向トランシーバの別のセットに光学的に結合するための単一ギガビットプラスチック光ファイバケーブルを含む光ファイバネットワークの設計を提供し、それにより前方セクションから後方セクションまで飛行機の長さを走るケーブルの数を８本から１本の単一ファイバ光ケーブルに減らす。

【0032】

図４は、同じガラス光ファイバ１８を介して、二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０が第１波長λ_１を有する光を送信し、第１波長λ_１とは異なる第２波長λ_２を有する光を受信する、単一ファイバ全二重双方向トランシーバ設計のいくつかの形態を識別する図である。二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０は、レーザ４および光検出器８を含む。レーザ４は、それぞれ送信電気信号ライン１２ａおよび１２ｂを介して、関連するライン交換可能ユニット（図示せず）からの差動送信信号Ｔｘ^＋およびＴｘ^－の受信に応答して、レーザドライバおよび送信回路６によって波長λ_１の光を放射するように駆動される。レーザドライバおよび送信回路６は、これらの電気差動信号を、レーザ４によって送信されるデータを表す電気デジタル信号に変換する電気回路を含む。逆に、光検出器８は、波長λ_２の光を受信し、その検出された光を電気デジタル信号に変換し、検出器増幅器および受信回路１０に供給される。検出器増幅器および受信回路１０は、これらの電気デジタル信号を、受信したデータを表す電気差動受信信号Ｒｘ^＋およびＲｘ^－に変換する電気回路を含む。電気差動受信信号Ｒｘ^＋およびＲｘ^－は、それぞれ受信電気信号ライン１４ａおよび１４ｂを介してライン交換可能ユニットの他の回路に送信される。

【0033】

図４に示す二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０は、その光フロントエンド部に、レーザ４からの１つの波長λ_１の光信号を通過させ、受信した光信号を異なる波長λ_２で光検出器８に向けて反射する波長分割多重化（ＷＤＭ）フィルタ３６（以降、「ＷＤＭフィルタ３６」）を備えているので、単一ファイバ動作が可能である。二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０の内部のＷＤＭフィルタ３６は、高クロストーク隔離技術に従って設計された波長選択性バンドパスフィルタである。このような隔離を使用することにより、ローカルレーザ４からの光信号が同じ双方向トランシーバ内の受信機によって検出されないことが保証される。

【0034】

図５は、一対の二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０ａおよび２０ｂを含む双方向全二重データ伝送システム５０のいくつかの形態を識別する図であり、各二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０ａおよび２０ｂは、図４に示されるタイプである。この例では、二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０ａのレーザ４は、直列に接続されたガラス光ファイバ１８ａと、コネクタ２２ａと、ギガビットプラスチック光ファイバ２４と、コネクタ２２ｂと、ガラス光ファイバ１８ｂとを含む光ケーブル５２を介して、二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０ｂの光検出器８に向かって光を放射するように光学的に結合される。二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０ｂのレーザ４は、同じ光ケーブル５２を介して、二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０ａの光検出器８に向かって光を放射するように光学的に結合される。二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０ａは、波長λ_１を有する光を送信し、波長λ_２を有する光を受信する。逆に、二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０ｂは、波長λ_２を有する光を送信し、波長λ_１を有する光を受信する。二波長単一ファイバ双方向トランシーバ２０ａおよび２０ｂの各々は、波長λ_１を有する光を通過させ、波長λ_２を有する光を反射するＷＭＤ光フィルタ３６を含む。図５に示す双方向全二重データ伝送システム５０は、光ケーブル５２内にギガビットプラスチック光ファイバ２４が存在するために、いずれの方向にも１Ｇｂｉｔ／ｓを超える速度でデータを送信することができる。

【0035】

図６は、ギガビットプラスチック光ファイバ２４を含む光ケーブル６２と共に４対の双方向トランシーバＴｒｘ＃１～Ｔｒｘ＃８（図４に示すタイプのもの）を使用して、図３に示された光ファイバネットワーク接続の置換を示す。このネットワーク構成は、飛行機のＬＲＵ通信の動作に悪影響を及ぼすことなく、飛行機内のケーブルを８分の１に削減する。その結果、工場内の飛行機設置のコストと労力が大幅に削減される。

【0036】

より具体的には、図６は、１つのＬＲＵセット６４のライン交換可能ユニットＬＲＵ＃１、ＬＲＵ＃３、ＬＲＵ＃５およびＬＲＵ＃７の４つの二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃１、Ｔｒｘ＃３、Ｔｒｘ＃５およびＴｒｘ＃７を、別のＬＲＵセット６６のライン交換可能ユニットＬＲＵ＃２、ＬＲＵ＃４、ＬＲＵ＃６およびＬＲＵ＃８の４つの二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃２、Ｔｒｘ＃４、Ｔｒｘ＃６およびＴｒｘ＃８に光学的に結合するための１つの全二重光ケーブル６２を有する双方向全二重データ伝送システム６０のコンポーネントを識別する図である。８つの二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃１～Ｔｒｘ＃８は、異なる波長λ_１～λ_８の光を送信する。

【0037】

一実施形態によれば、双方向全二重データ伝送システム６０は、４本のガラス光ファイバ１８ａの第１セットと、４本のガラス光ファイバ１８ａの第１セットに接続された第１ガラス光ファイバカプラ７０と、４本のガラス光ファイバ１８ｂの第２セットと、４本のガラス光ファイバ１８ａの第２セットに接続された第２のガラス光ファイバカプラ６８とを含む。４本のガラス光ファイバ１８ａは、ガラス光ファイバカプラ７０を二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃２、Ｔｒｘ＃４、Ｔｒｘ＃６およびＴｒｘ＃８に光学的に結合し、４本のガラス光ファイバ１８ｂは、ガラス光ファイバカプラ６８を二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃１、Ｔｒｘ＃３、Ｔｒｘ＃５およびＴｒｘ＃７に接続する。双方向全二重データ伝送システム６０は、一端がコネクタ２２ａによってガラス光ファイバカプラ７０に接続され、他端がコネクタ２２ｂによってガラス光ファイバカプラ６８に接続されたギガビットプラスチック光ファイバ２４をさらに含む。

【0038】

図６に示す例では、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃１のレーザ４は、波長λ_１を有する光を二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃２の光検出器８に向けて光を放射するように光学的に結合され、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃２のレーザ４は波長λ_２を有する光を二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃１の光検出器８に向けて放射するように光学的に結合される。同様に、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃３のレーザ４は、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃４の光検出器８に向けて波長λ_３を有する光を放射するように光学的に結合され、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃４のレーザ４は、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃３の光検出器８に向けて波長λ_４を有する光を放射するように光学的に結合され、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃５のレーザ４は、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃６の光検出器８に向けて波長λ_５を有する光を放射するように光学的に結合され、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃６のレーザ４は、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃５の光検出器８に向けて波長λ_６を有する光を放射するように光学的に結合され、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃７のレーザ４は、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃８の光検出器８に向けて波長λ_７を有する光を出射するように光学的に結合され、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃８のレーザ４は、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃７の光検出器８に向けて波長λ_８を有する光を放射するように光学的に結合される。これらの光結合はすべて、単一の光ケーブル６２によって達成される。

【0039】

図６に見られる光学的に結合された二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃１～Ｔｒｘ＃８の各対は、図４に示されるタイプのそれぞれのＷＭＤ光フィルタ（図６には図示せず）を備えるが、トランシーバのそれぞれの対のためのＷＭＤ光フィルタは、各対ごとに異なって構成されている。例えば、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃１およびＴｒｘ＃２内のＷＭＤ光フィルタは、波長λ_１の光を通過させ、波長λ_２の光を反射するように設計され、二波長単一ファイバ双方向トランシーバＴｒｘ＃３およびＴｒｘ＃４内のＷＭＤ光フィルタは、波長λ_３の光を通過させ、波長λ_４の光を反射するように設計されるなどである。図６に示す双方向全二重データ伝送システム６０は、光ケーブル６２内にギガビットプラスチック光ファイバ２４が存在するために、いずれの方向にも１Ｇｂｉｔｓ／ｓを超える速度でデータを送信することができる。

【0040】

波長λ_１～λ_８は、ギガビットプラスチック光ファイバ２４における減衰を最小にするように選択される。所与の材料の場合、光信号が光ファイバを通過する際の光信号の減衰は、光信号の波長の関数として変化する。さらに、各光ファイバ材料は、減衰対波長を表す特性関数を有する。例えば、ギガビットイーサネット（ＧｂＥ）データ伝送に適することが判明している１つのプラスチック光ファイバ材料は、グレーデッドインデックス型の反射を有し、広い波長範囲にわたって高いデータ伝送速度を有する全フッ素化ポリマーである。より具体的には、ギガビットプラスチック光ファイバ２４は、日本の東京にあるＡＧＣ株式会社から市販されているＦｏｎｔｅｘ（登録商標）プラスチック光ファイバであってもよい。図７は、このグレーデッドインデックス型プラスチック光ファイバ材料の減衰スペクトルを示すグラフである。図７に見られるように、減衰は、７５０ｎｍ～１３５０ｎｍの範囲で最も低い。減衰が許容できる波長の範囲を有する他の適切なギガビットプラスチック光ファイバ材料を利用することができる。いずれの場合でも、波長λ_１～λ_８は、減衰が他の波長での減衰と比較して比較的低い波長の範囲から選択される。

【0041】

Ｆｏｎｔｅｘ（登録商標）プラスチック光ファイバが利用される図６に示されるシステムの一実施形態によれば、それぞれの波長は、λ_１＝１２７０ｎｍ、λ_２＝１３３０ｎｍ、λ_３＝８５０ｎｍ、λ_４＝８８０ｎｍ、λ_５＝７８０ｎｍ、λ_６＝９８０ｎｍ、λ_７＝１２００ｎｍおよびλ_８＝１２３０ｎｍである。これらの波長を使用することは、ギガビットプラスチック光ファイバ２４において低い光損失を提供し、１００メートル以上のギガビットプラスチック光ファイバリンクに対応する。これらの波長選択はまた、これらの４対の波長において重複する波長領域がないため、双方向トランシーバ間のチャネル間クロストークを除去する。双方向トランシーバ内の内部ＷＤＭフィルタは、異なる波長を有する他の双方向トランシーバ対からの送信器信号を除去する。

【0042】

双方向トランシーバの送信器におけるレーザ４は、高い光出力パワーおよび低いモードノイズのための単一モード分布帰還型レーザ、多モードファブリペロー型レーザ、または垂直共振器面発光型レーザで実現することができる。

【0043】

双方向トランシーバの受信機内の光検出器８は、高い応答性のＰＩＮ（ｐ－ｔｙｐｅ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｎ－ｔｙｐｅ）フォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオードで実現することができる。

【0044】

一実施形態によれば、図６に示すガラス光ファイバカプラ６８および７０のそれぞれは、４つの各セットの双方向トランシーバをギガビットプラスチック光ファイバ２４の対向する端部に光学的に結合する４×１モード非依存多モード光カプラ（熱融着ガラスによって形成される）を含む。モード非依存光カプラの利点は、（１）送信器のレーザ供給源からの入力光モードとは独立した光出力分割比を有することと、（２）モード非依存光カプラは、隣接する双方向トランシーバから反射される光信号を低減するために、－４０ｄＢよりも低い光反射を有することである。各超低反射コネクタ１８ａおよび１８ｂは、ガラス光ファイバカプラ６８および７０の出力をギガビットプラスチック光ファイバ２４の対向する端部に接続するために使用される。例えば、ガラス光ファイバカプラの片側のガラス光ファイバの端面と、ギガビットプラスチック光ファイバ２４の対向する端面は、斜め研磨されている。超低反射コネクタ１８ａおよび１８ｂは、これらの端面に小さな角度で形成されている。

【0045】

飛行機の前方セクションのトランシーバを飛行機の後方セクションのトランシーバに接続するファイバ光路の長い長さのために、コネクタを使用して、複数のより短い長さの光ファイバを直列に光学的に結合することが一般的である。多くの異なるタイプの光ファイバコネクタが存在し、市販されている。したがって、図６は、特定の構成またはタイプの光ファイバコネクタを描こうとするものではない。各コネクタ２２ａおよび２２ｂは、略円形筒状構造を有していてもよい。さらに、いくつかのコネクタは、２つの光ファイバ装置の端部を互いに接触させるためのバネおよび関連構造を含むことがよく知られている。そのようなバネおよび関連構造も図６に示されていない。

【0046】

コネクタの光結合損失は、各ガラス光ファイバカプラ６８または７０と、ギガビットプラスチック光ファイバ２４の対面する（例えば、当接する）端面の品質に依存する。低品質の端面は、コネクタごとに追加の光損失をもたらすことがある。滑らかな光ファイバ端面の提供は、比較的長い光ケーブルの長さのために光ケーブルの電力量に非常に余裕がないアビオニクスネットワークのためのコネクタの光結合損失を低減するために重要である。

【0047】

図６に示す実施形態は、飛行機上のライン交換可能ユニットの４つの後方セットと光学的に通信するライン交換可能ユニットの４つの前方セットを備えるが、本明細書で開示される概念は、前方および後方の各セットの数が、結果として得られる光学的損失が許容可能である場合には、４つと異なり、例えば、わずか２個、また１６個と多い状況において適用されてもよい。

【0048】

上述したシステムは、代替的に、すべてガラス光ファイバを使用して実施することができる。ＧｂＰＯＦの使用は、飛行機の設置にガラスファイバが問題となる特殊な応用（または解決策）である。しかし、多くの長距離地上波、データセンタ、ファイバツウザホーム／オフィス応用（航空宇宙でない）では、ガラス光ファイバの設置は大きな問題ではない。図８に示すように、ガラス光ファイバの場合、最小損失領域は、１３５０ｎｍ～１６００ｎｍの波長の範囲にある。ガラス光ファイバの実施例の波長対は、１３６５と１４６０ｎｍ、１４６５と１５５０ｎｍ、１５３０と１５６０ｎｍ、１５６５と１６００ｎｍ、および他の多くの可能な選択である。図５および図６に示す実施形態は、特定のＧＯＦの光損失が低い波長範囲を選択することによって、非航空宇宙システム用のＧＯＦを用いて実施することができる。ＧｂＧＯＦおよびＧｂＰＯＦは、図７および図８に示すように、波長によって異なる光損失特性を有する。

【0049】

要約すると、アビオニクスシステムは、使用される特定のギガビットプラスチックまたはガラス光ファイバの光損失最小値に対応する適切な波長を送信および受信するように構成された複数の双方向トランシーバを備えることができる。本明細書に開示された設計は、中型および大型飛行機において、長いギガビットプラスチック光ファイバリンク（１００メートル以上）の使用を可能にする。本明細書で開示される構成は、４つの双方向トランシーバの１セットが対応するセットの４つの双方向トランシーバとそれぞれ通信する特定の実施例について、飛行機内のファイバ数を８分の１に低減する。ファイバ数の低減係数は、単一ギガビットプラスチックまたはガラス光ファイバによって、光学的に対に結合されている双方向トランシーバの数の関数である。ファイバ数の減少は、飛行機内のファイバケーブルの重量、サイズ、および設置コストを低減する。また、複数の双方向トランシーバを使用することにより、ＬＲＵシステムの消費電力を低減する。また、ギガビットプラスチック光ファイバを使用することにより、モードノイズの問題なしに、単一波長分布帰還型レーザを使用することが可能になる。得られたデータ伝送システムは、単一ファイバリンクを有するＬＲＵ間で全二重通信または半二重通信が可能である。

【0050】

様々な実施形態を参照して光ネットワーキングシステムを説明してきたが、本明細書の教示から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、その要素を等価物に置き換えることができることは当業者は理解するであろう。さらに、本明細書に開示された概念および低減を特定の状況に適合させるために、多くの修正がなされてもよい。したがって、特許請求の範囲によってカバーされる主題は、開示された実施形態に限定されないことが意図される。
注：以下の段落では、この開示のさらなる態様について説明する。

【0051】

Ａ１．データ通信システム（６０）であって、
データを表す電気信号を送受信するように構成された第１および第２の複数の電気装置（ＬＲＵ＃１～ＬＲＵ＃８）と、
第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバ（２０）であって、第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの各二波長単一ファイバ双方向トランシーバが、第１の複数の電気装置のそれぞれから受信した電気信号を、光信号に変換するそれぞれの送信回路（６）と、光信号を、第１の複数の電気装置のそれぞれに送信される電気信号に変換するそれぞれの受信回路（１０）とを備える、第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバ（２０）と、
第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバ（２０）であって、第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの各二波長単一ファイバ双方向トランシーバが、第２の複数の電気装置のそれぞれから受信した電気信号を、光信号に変換するそれぞれの送信回路（６）と、光信号を、第２の複数の電気装置のそれぞれに送信される電気信号に変換するそれぞれの受信回路（１０）とを備える、第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバ（２０）と、
第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバのそれぞれの単一ファイバに光学的に結合された第１ガラス光ファイバカプラ（６８）と、
第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバのそれぞれの単一ファイバに光学的に結合された第２ガラス光ファイバカプラ（７０）と、
第１ガラス光ファイバカプラを第２ガラス光ファイバカプラに接続する光ケーブル（６２）であって、ギガビット光ファイバ（２４）を含む光ケーブルと
を備えた、データ通信システム（６０）。

【0052】

Ａ２．第１の複数の電子装置は、飛行機の前方セクションに位置するライン交換可能ユニットであり、第２の複数の電子装置は、飛行機の後方セクションに位置するライン交換可能ユニットである、段落Ａ１に記載のデータ通信システム。

【0053】

Ａ３．第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第１二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第１波長を有する光を放射し、第２波長を有する光を検出し、
第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第２二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第２波長を有する光を放射し、第１波長を有する光を検出し、
第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第３二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第３波長を有する光を放射し、第４波長を有する光を検出し、
第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第４二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第４波長を有する光を放射し、第３波長を有する光を検出し、
第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第５二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第５波長を有する光を放射し、第６波長を有する光を検出し、
第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第６二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第６波長を有する光を放射し、第５波長を有する光を検出し、
第１の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第７二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第７波長を有する光を放射し、第８波長を有する光を検出し、
第２の複数の二波長単一ファイバ双方向トランシーバの第８二波長単一ファイバ双方向トランシーバは、第８波長を有する光を放射し、第７波長を有する光を検出し、
第１から第８波長は異なる、段落Ａ１からＡ２に記載のデータ通信システム。

【0054】

Ａ４．第１波長は１２７０ｎｍであり、第２波長は１３３０ｎｍであり、第３波長は８５０ｎｍであり、第４波長は８８０ｎｍであり、第５波長は７８０ｎｍであり、第６波長は９８０ｎｍであり、第７波長は１２００ｎｍであり、第８波長は１２３０ｎｍである、段落Ａ４に記載のデータ通信システム。

【符号の説明】

【0055】

２ 単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ
２ａ 単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ
２ｂ 単一波長デュアルファイバ双方向トランシーバ
４ レーザ、ローカルレーザ
６ 送信回路
８ 光検出器
１０ 受信回路
１２ａ 送信電気信号ライン
１２ｂ 送信電気信号ライン
１４ａ 受信電気信号ライン
１４ｂ 受信電気信号ライン
１６ トランシーバ電源ライン
１８ ガラス光ファイバ
１８ａ ガラス光ファイバ、超低反射コネクタ
１８ｂ ガラス光ファイバ、超低反射コネクタ
１８ｃ ガラス光ファイバ
１８ｄ ガラス光ファイバ
２０ 二波長単一ファイバ双方向トランシーバ
２０ａ 二波長単一ファイバ双方向トランシーバ
２０ｂ 二波長単一ファイバ双方向トランシーバ
２２ａ コネクタ
２２ｂ コネクタ
２２ｃ コネクタ
２２ｄ コネクタ
２４ ギガビットプラスチック光ファイバ
２４ａ ギガビットプラスチック光ファイバ
２４ｂ ギガビットプラスチック光ファイバ
３０ 双方向全二重データ伝送システム
３２ 光ケーブル
３４ 光ケーブル
３６ フィルタ、ＷＤＭフィルタ、ＷＭＤ光フィルタ
４０ 双方向全二重データ伝送システム
４２ａ ガラス光ファイバケーブル
４２ｂ ガラス光ファイバケーブル
４２ｃ ガラス光ファイバケーブル
４２ｄ ガラス光ファイバケーブル
４２ｅ ガラス光ファイバケーブル
４２ｆ ガラス光ファイバケーブル
４２ｇ ガラス光ファイバケーブル
４２ｈ ガラス光ファイバケーブル
４４ ライン交換可能ユニット、ＬＲＵセット
４６ ライン交換可能ユニット、ＬＲＵセット
５０ 双方向全二重データ伝送システム
５２ 光ケーブル
６０ 双方向全二重データ伝送システム
６２ 光ケーブル
６４ ＬＲＵセット
６６ ＬＲＵセット
６８ ガラス光ファイバカプラ
７０ ガラス光ファイバカプラ
ＬＲＵ ライン交換可能ユニット
Ｒｘ^＋ 電気差動受信信号
Ｒｘ^－ 電気差動受信信号
Ｔｒｘ トランシーバ
Ｔｘ^＋ 差動送信信号
Ｔｘ^－ 差動送信信号
λ_１ 第１波長
λ_２ 第２波長

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】