JPH01108509A - 光合分波装置 - 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〕 この発明は、１本の光伝送路に異なる波長の光を伝搬さ
せて波長多重伝送を行なうために用いる光合分波装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は例えば昭和５９年度電子通信学会総合全国大会
（昭和５９年４月）の論文集Ｎα２６７２に示された従
来の光合分波装置を示す断面上面図であり１図において
（１ａ）〜（１Ｃ）は入出力用ファイバであり、　　（
１ａ）は伝送路用ファイバ（２：に接続される共通ポー
トファイバ、　　（＋ｂ）は波長λ１の光を入力するた
めの入力ファイバ、　　（＋Ｃ）は波長λ２の光を出力
するための出力ファイバ、（２）は波長λ１と波長λ２
の異なる波長の光が双方向に伝搬される伝送路用ファイ
バ、　　（３ａ）　、　（３ｂ）は上記共通ポートファ
イバ（１ａ）と、上記伝送路用ファイバ（２）を接続す
るための光フネクタ、　　（４ａ）〜（４Ｃ）は上記入
出力用ファイバ（１ａ）〜（１Ｃ）間の光の結合を行な
うためのレンズ、（５）はこのレンズ（４ａ　）〜（４
Ｃ）の間に配置されたガラスブロック、（６）はこのガ
ラスブロック（５１と上記レンズ（４ｂ）　、　（４Ｃ
）の間に挿入されたスペーサプリズム、　　（７ａ）、
（７ｂ）はこのスペーサプリズム（６）と上記ガラスブ
ロック（５）の間に形成されたフィルタであり、　　（
７ａ）は波長λ１の光を透過し他の波長の光を反射する
フィルタ、　　（７ｂ）は波長λ２の光を透過し他の波
長の光を反射するフィルタ、（８）は上記ガラスブロッ
ク（５）の側面に形成されたミラー、（９）は上記（１
ａ）〜（＋Ｃ）、　　（４ａ）〜（６）の構成部品を固
定しているケースである。又１図において共通ポートフ
ァイバ（＋ａ）、入力ファイバ（１ｂ）、及び伝送路用
ファイバ（２目とは単一モードファイバ、出力ファイバ
（１Ｃ）には多モードファイバが用いられている。

次に動作について説明する。入力ファイバ（１ｂ）より
出射した波長λ１の光は、レンズ（４ｂ）により平行光
束に変換され、スペーサプリズム（６）を透過し、フィ
ルタ　（７ａ）に入射する。ここでフィルタ（７ａ）は
波長λ１の光を透過するので、波長λ１の平行光束はフ
ィルタ（７ａ）を透過し、更にガラスブロック（５）を
透過してレンズ（４ａ）により共通ポートファイバ（１
ａ）に入力される。共通ポートファイバ（１ａ）に入力
された波長λ１の光は光コネクタ（３ａ）、（３ｂ）で
接続された伝送路用ファイバ１２１に結合されて、この
伝送路用ファイバ１２）を伝搬して他局に送られる。一
方、他局から伝送路用ファイバ（２）を伝搬してきた波
長λ２の光は光コネクタ（ｇａ）、（ｇｂ）で接続され
た共通ポートファイバ（１ａ）に結合され、レンズ（４
ａ）により平行光束に変換され、ガラスブロック（５１
を通過してフィルタ（７ａ）に入射する。ここでフィル
タ　（７ａ）は波長λ２の光を反射するので、波長λ２
の平行光束はガラスブロック（５）の他の側面に形成さ
れたミラー（８）に入射し、ここで更に反射されてフィ
ルタ（７ｂ）に入射する。フィルタ（７ｂ）は波長λ２
の光を透過するので、波長λ２の平行光束はフィルタ（
７ｂ）を透過し、レンズ（４Ｃ）により出力ファイバ（
１Ｃ）に結合される。このようにして波長λ１の光を伝
送路用ファイバ（２）に入力し他局に送信すると同時に
、同じ伝送路用ファイバ（２）を伝搬して来た波長λ２
の光を受信することができる。

ところで、上述の構成において、共通ポートファイバ（
１ａ）に単一モードファイバを採用している理由は、伝
送路用ファイバ（２）に単一モードファイバが用いられ
ているからである。例えば伝送路用ファイバ（２）に単
一モードファイバが用いられているのにもかかわらず、
共通ポートファイバ（１ａ）ニ多モードファイバを用い
たとした場合について第７図を用いて検討する。第７図
は伝送路用ファイバ＋２１と共通ポートファイバ（１ａ
）の接続部を示す断面図である。第７図において［ＩＱ
は多モードファイバのコア部、　＋Ｉｌｌは単一モード
ファイバのコア部であり、α２は上記２つのファイバの
接合面である。多モードファイバはコア部ａ〔に多くの
伝搬モードの光を伝搬させることができる。それに対し
て単一モードファイバはそのうちの一番低次の一つの伝
搬モードの光しか伝搬させることができない。従って、
光を多モードファイバから単一モードファイバへ結合さ
せる場合は、単一モードファイバの伝搬モードに一致し
ないほとんどの多モードファイバの光が結合しないで失
なわれる。一方。

逆に単一モードファイバから多モードファイバへ結合さ
せる場合は、単一モードファイバを伝搬してきた光は全
て多モードファイバに結合される。

従って伝送路用ファイバ（２）に単一モードファイバが
用いられている場合に、共通ポートファイバ（１ａ）に
多モードファイバを用いると、入力ファイバ（１ｂ）よ
り共通ボートファイバ（１ａ）ニ結合された波長λ１の
光は接合面αａにおいてほとんどが失なわれてしまい良
好な送信が行なえなくなる。

ただしこの場合、伝送路用ファイバ（２１を伝搬してき
た波長λ２の光は全て共通ボートファイバ（１ｂ）に結
合されるので、受信は良好に行なうことができる。対方
、伝送路用ファイバ（２）として多モードファイバが用
いられている場合に、共通ボートファイバ（１ａ）に単
一モードファイバを用いると。

入力ファイバ（１ｂ）より共通ボートファイバ（１ａ）
に結合された波長ス１の光は全て伝送路用ファイバ（２
）に結合され良好な送信が行なうことができる。

ただしこの場合、伝送路用ファイバ（２）を伝搬してき
た波長λ２の光は接合面ａＸ５においてはとんと失なわ
れるので、良好な受信が行なうことが困難となる。

以上より、送・受共に良好な伝送を行なうためには、単
一モードファイバが伝送路用ファイバ（２）として用い
られている時は、共通ボートファイバ（１ａ）として必
ず単一モードファイバを、又多モードファイバが伝送路
用ファイバ（２）として用いられている時は、共通ボー
トファイバ（１ａ）として必ず多モードファイバを用い
ることが望まれる。

又、このことは裏返えせば共通ボートファイバ（１ａ）
に単一モードファイバが用いられている光合分波装置に
は、伝送路用ファイバ（２）としては単一モードファイ
バのみのを採用は可能であるが。

多モードファイバの採用が困難であるということを示し
ており、一方共通ボートファイバ（１ａ）に多モードフ
ァイバが用いられている光合分波装置には、伝送路用フ
ァイバとして多モードファイバのみ採用は可能であるが
、単一モードファイバの採用が困難であるということを
意味する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光合分波装置は以上のように構成されているので
、単一モードファイバを共通ボートファイバとして用い
ている光合分波装置には、伝送路用ファイバとして単一
モードファイバのみの採用は可能であるが、多モードフ
ァイバを伝送路用ファイバとして採用したい場合は、新
たに多モードファイバを共通ボートファイバに備えてい
る別の光合分波装置を用意しなければならない。又多モ
ードファイバを共通ボートファイバとして採用している
光合分波装置には、伝送路用ファイバとして多モードフ
ァイバしのみの採用は可能であるが単一モードファイバ
を伝送路用ファイバとして採用したい場合は、新たに単
一モードファイバを共通ポートに備えている別の光合分
波装置を用意しなければならないという不便があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、伝送路用ファイバとして単一モードファイバ
と多モードファイバの両方を使用できる光合分波装置を
得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る光合分波装置は、少なくとも入出力用フ
ァイバのうち共通ボートファイバを、単一モード導波部
と多モード導波部を同時に有する。

２重コア構造を持つファイバとしたものである。

〔作　用〕

この発明における光合分波装置は、共通ボートファイバ
のコア部を単一モード導波部と多モード導波部を同時に
持つ２重コア構造としたことにより、伝送路用ファイバ
として単一モードファイバと多モードファイバのどちら
を用いても、結合による光の損失を生じることがなくな
る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す構造断面図である。

第１図において（１ａ）〜（１Ｃ）、（３ａ）〜（９）
は上記第６図に示した従来装置の各部に相当する部分を
示している。第１図において（１ａ）は共通ボートファ
イバであるが、上記第６図に示した従来装置の場合と異
なり２重コア構造を持っている。

第１図において０３は共通ポートファイババ（１ａ）の
２重コア部、ｕ４）は単一モード導波部、０９は多モー
ド導波部であり、単一モード導波部ｏ４１と多モード導
波部０９は同軸状に形成されている。第１図において入
力ファイバ（１ｂ）から出射した波長λ１の光は、共通
ボートファイバ（１ａ）の単一モード導波部ａ４に効率
よく結合されるように、入力ファイバ（１ｂ）、　　Ｌ
／：／ズ（４ａ）、　　（４ｂ）が予め調整されている
。又、共通ポートファイバ（１ａ）と出力ファイバ（１
Ｃ）の結合系においては、共通ボートファイバ（１ａ）
の多モード導波部α９を伝搬してきた波長λ２の光に対
して効率よく結合されるように。

レンズ（４ｃ　）　、出力ファイバ（１Ｃ）が予め調整
されている。

次２ζ第１図に示されたものの動作を説明する。

入力ファイバ（１ｂ）を出射した波長λ１の光は。

レンズ（４ｂ）により平行光束に変換された後、スペー
サプリズム（６）、フィルタ　（７ａ）、　　ガラスブ
ロック１５＋を透過し、レンズ（４ａ）により共通ボー
トファイバ（１ａ）の単一モード導波部ｒ１４に入射す
る。

一方、共通ポートファイバ（１ａ）の多モード導波部α
９を伝搬してきた波長λ２の光はレンズ（４ａ）により
平行光束に変換された後、フィルタ（７ａ）。

ミラー（８）で反射され、フィルタ（７ｂ）を透過した
後レンズ（４Ｃ）により出力ファイバ（１ｃ）に結合さ
れる。ここで、共通ボートファイバ（１ａ）の多モード
導波部α９より出射した多モードの光が出力ファイバ（
１ｃ）に結合されているので、この多モードの光の中の
一番低次のモードを伝搬する単一モード導波部［１４＋
を伝搬してきた光も当然出力ファイバ（１Ｃ）に結合さ
れる。

このような構造において、伝送路用ファイバに単一モー
ドファイバと、多モードファイバを用いる両方の場合に
ついて示す。まず、第２図に伝送路用ファイバとして単
一モードファイバを用いる場合について示す。第２図に
おいて入力ファイバ（１ｂ）より出射した波長λ１の光
は上述したように共通ボートファイバ（１ａ）の単一モ
ード導波部０４１に入射する。この共通ボートファイバ
（１ａ）の単一モード導波部Ｃ１４１を伝搬した波長λ
１の光は。

光コネクタ（３ａ）　、　（３ｂ）で接続された伝送路
用単一モードファイバ（２）に結合される。−力任送路
用単一モードファイバ（２）を伝搬してきた波長λ２の
光は光コネクタ（ｓａ）、（３ｂ）で接続された共通ポ
ートファイバ（１ａ）の単一モード導波部ａ４に結合さ
れる。

この共通ポートファイバ（１ａ）の単一モード導波部０
４１に結合された波長λ２の光は上述したように出力フ
ァイバ（１Ｃ）に結合される。

次に第３図に伝送路用ファイバとして多モードファイバ
を用いる場合について示す。第３図において入力ファイ
バ（１ｂ）より出射した波長λ１の光は前述したように
共通ポートファイバ（１ａ）の単一モード導波部ａ４に
入射する。この共通ポートファイバ（１ａ）の単一モー
ド導波部ａ４を伝搬した波長λ１の光は、光コネクタ（
ｓａ）、（３ｂ）で接続された多モードファイバのコア
部Ｏａに入射する。

この時、多モードファイバは少なくとも単一モード導波
部ａ４のモードを含む多モードの光を伝搬できるので、
効率よく波長λ１の光は伝送路用多モードファイバ（２
）に結合される。一方、伝送路用多モードファイバ（２
）を伝搬してきた波長λ２の光は。

光フネクタ（ｇａ）、（３ｂ）で接続された共通ボート
ファイバ（１ａ）に入射する。ここで伝送路用多モード
ファイバ（２）を伝搬してきた波長λ２の光の伝搬モー
ドは多モードであるので、共通ボートファイバ（１ａ）
の単一モード導波部ａ４にはごく僅かな光しか結合しな
い。しかし、その他の光は共通ポートファイバ（１ａ）
の多モード導波部ａ９に結合されるので、結局伝送路用
多モードファイバ（２）を伝搬してきた波長λ２の光は
全て、共通ボートファイバ（１ａ）に結合される。この
共通ポートファイバ（１ａ）の単一モード導波部■及び
多モード導波部α９に結合された波長λ２の光は前述し
たように出力ファイバ（１Ｃ）に結合される。

以上のように、共通ポートファイバ（１ａ）に単一モー
ド導波部と多モード導波部を同軸状にそなえた構造のフ
ァイバを用いれば、伝送路用ファイバに単一モードファ
イバと多モードファイバの両方を使うことが可能になる
。

次に、この単一モード導波部と多モード導波部を同軸上
に持つファイバの断面の屈折率分布の具体的−例を第４
図に示す。第４図において横軸はファイバ断面の中心軸
からの距離、縦軸は屈折率である。屈折率は中心から半
径ａまでは屈折率ｎ１で一定であり半径ａの位置で屈折
率はｎ２に低下し半径すまで放物線状に除々に低下し、
半径す以上で屈折率ｎ３となる屈折率分布をしている。

又。

半径ａと、半径ａ内の屈折率ｎ１と、半径ａ外の屈折率
ｎ２と、ファイバ内を伝搬する光の波長λの間にはｄａ
ａ〒ｎ２）　（λの関係が成立するよう構成されている
。この時、半径ａ内は一つのコアとなり、上式の関係を
満足していることにより単一モード導波路となる。又、
半径す内はグレーテッド・インデックス形の多モード導
波路となる。第５図に、単一モード導波部と多モード導
波部を同軸上に持つファイバの断面の屈折率分布の他の
例を示す。屈折率は中心から半径ａまでは屈折率ｎ１ｅ
半径すまでは屈折率ｎ２．半径す以上でｎ３と階段状に
低下する屈折率分布をしている。又、半径ａと、屈折率
ｎ１と、屈折率ｎ２とファイバ内を伝搬する光の波長λ
の間には４　ａ　Ｊ　２ｎ１　（ｎ１ｎ２　）　＜λの
関係が成立するように構成されている。この時半径ａ内
は単一モード導波路となる。又、半径す内はステップ・
インデックス形の多モード導波路となる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば光合分波装置の共通ポ
ートファイバを同軸状に単一モード導波路となるコア部
と多モード導波路となるコア部を持つ２重コア構造とし
たので、伝送路用ファイバとして単一モードファイバと
、シングルモードファイバの両方を使用することが可能
になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光合分波装置を示す
断面上面図、第２図および第３図はこの発明の詳細な説
明するための光合分波装置の断面上面図、第４図および
第５図はこの発明の実施例による光合分波装置を構成す
る共通ポートファイバの断面の屈折率分布を示す図、第
６図は従来の光合分波装置を示す断面上面図、第７図は
単一モードファイバと多モードファイバの接続部を示す
断面図である。 図において（１ａ）は共通ポートファイバ、（＋ｂ）は
入力ファイバ、　　（＋Ｃ）は出力ファイバ、（２）は
伝送路用ファイバ、　　（３ａ）　（３ｂ）は光コネク
タ。 （４ａ）　（４ｂ）　（４Ｃ）はレンズ、（５１はガラ
スブロック、（６１はスヘーサプリズム、　　（７ａ）
　（７ｂ）　ｌｔフ４ルタ、（８）はミラー、（９）は
ケース、　（１（Ｉは多モードファイバのコア部、ａυ
は単一モードファイバのコア部、α２は共通ポートファ
イバ（１ａ）と伝送路用ファイバ（２）の接続面、　１
１３は２重コア部、　Ｃ１４は２重コア部０の単一モー
ド導波部、　ａＳは２重コア部ａ３の多モード導波部で
ある。 なお、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光の波長の合波又は分波を行なう機能を持つた少
   なくとも１個の合波・分波素子と、光の入出力を行なう
   ための１本以上の光ファイバからなる光合分波装置にお
   いて、少なくとも１本の上記光ファイバの断面が同軸状
   の２重コア構造をしており、上記２重コアの内側のコア
   内が単一モード導波路であり、かつ上記２重コアの外側
   のコア内が多モード導波路であることを特徴とする光合
   分波装置。
2. （２）上記光ファイバとして上記光ファイバの断面の屈
   折率分布が光ファイバの中心から外側に向つて、半径ａ
   の距離まで屈折率ｎ＿１で一定であり、半径ａの位置で
   上記屈折率ｎ＿１より低い屈折率ｎ＿２に低下し、半径
   ａから半径ｂまで上記屈折率ｎ＿２から放物線状に連続
   して低下し、半径ｂ以上において屈折率ｎ＿３になるよ
   うな屈折率分布形状を有し、上記屈折率ｎ＿１とｎ＿２
   と半径ａと使用する光の波長λの間に少なくとも４√／
   ２ｎ＿１（ｎ＿１−ｎ＿２）＜λの関係がある光ファイ
   バを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光合分波装置。
3. （３）上記光ファイバとして上記光ファイバの断面の屈
   折率分布が光ファイバの中心から外側に向かつて、半径
   ａの距離まで屈折率ｎ＿１で一定であり、半径ａの位置
   で上記屈折率ｎ＿１より低い屈折率ｎ＿２に低下し、半
   径ａから半径ｂまで上記屈折率ｎ＿２で一定であり、半
   径ｂの位置で上記屈折率ｎ２より低い屈折率ｎ＿３に低
   下するような階段状の屈接率分布形状を有し、上記屈折
   率ｎ＿１とｎ＿２と半径ａと使用する波長λの間に少な
   くとも４ａ√２ｎ＿１（ｎ＿１−ｎ＿２）＜λの関係が
   ある光ファイバを用いたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の光合分波装置。