JPH01113708A - 光合分波モジュール - 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播さ
せて双方向伝送を行うなめに用いる発光素子及び受光素
子を内蔵した光合分波モジュールに関するものである。

［従来の技術］ 第６図は、例えば昭和６１年度電子通信学会光・電波部
門全国大会の「２４３シングルモ一ドファイバ用合分波
モジュール」に開示された従来の光合分波モジュールを
示す構成図である。図において、１は波長λ！の光を発
光する発光素子、２は受光素子、３は光入出力用として
単一モードファイバを用いている光入出力用ファイバ、
４は発光素子１より出射した波長λ１の光を平行光束に
変換するコリメートレンズ、５は受光素子２に光を集光
するための集光レンズ、６はコリメートレンズ４で平行
光束に変換された波長λ１の光を光入出力用ファイバ３
に入力すると共に、この光入出力用ファイバ３より出射
した波長＾２の光を平行光束に変換するための共通ボー
トレンズ、７は上記コリメートレンズ４．集光レンズ５
．共通ボートレンズ６の間に設置されているペンタプリ
ズム、８はペンタプリズム７の側面に形成された波長λ
１の光を透過し波長λ２の光を反射するフィルタ、９は
ペンタプリズム７の他の側面に形成されたミラー、１０
はコリメートレンズ４とフィルタ８の間に挿入されたス
ペーサプリズム、１１はコリメートレンズ４で変換され
た波長λ！の平行光束、１２は共通ボートレンズ６で変
換された波長λ２の平行光束、１３は上記各構成部品を
固定しているケース、１４ａは光入出力用ファイバ３の
他端部に形成された光コネクタ、１５は伝送路用として
単一モードファイバを用いている伝送路用ファイバ、１
４ｂは伝送路用ファイバ１５の端部に形成された光コネ
クタである。

次に、上記した従来の光合分波モジュールの動作につい
て説明する。発光素子１より出射した波長λ１の光はコ
リメートレンズ４により平行光束１１に変換され、スペ
ーサプリズム１０を透過してフィルタ８に入射する。こ
こで、フィルタ８は波長λ！の光を透過するので、波長
λ１の平行光束１１はフィルタ８を透過してベンタブ・
リズム７に入射し、さらにペンタプリズム７を透過して
共通ボートレンズ６に入射する。ここで、波長λ１の平
行光束１１は共通ボートレンズ６により集光され光入出
力用ファイバ３に入力され、さらに光コネクタ１４ａ、
１４’ｂで接続された伝送路用ファイバ１５に結合され
、この伝送路用ファイバ１５中を伝播して他局に送られ
る。一方、他局から伝送路用ファイバ１５中を伝播して
来た波長λ２の光は光コネクタ１４ａ、１４ｂで接続さ
れた光入出力用ファイバ３を伝播した後、その端部より
出射して共通ボートレンズ６に入射する。ここで、波長
λ２の光は平行光束１２に変換されてペンタプリズム７
を透過してフィルタ８に入射する。ここで、フィルタ８
は波長λ２の光を反射するので、波長λ２の平行光束１
２は反射されてペンタプリズム７の他の側面に形成、さ
れたミラー９に入射する。ここで、波長λ２の平行光束
１２はさらに反射されて結局９０°の方向転換をして集
光レンズ５に入射し、この集光レンズ５により受光素子
２に集光される。

以上のように光入出力用ファイバ３として単一モードフ
ァイバを用いている理由は、伝送路用ファイバ１５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１５に単一モードファイバが用いら
れているにかかわらず、光入出力用ファイバ３に多モー
ドファイバを用いたとした場合について、第７図を用い
て考えてみる。

第７図は第６図の光コネクタにおいて、単一モードファ
イバと多モードファイバとを接続した場合における接続
部を示す構成図である。図において、１６は光入出力用
ファイバ３として用いた多モードファイバのコア部、１
７は伝送路用ファイバ１５として用いた単一モードファ
イバのコア部、１８は上記多モードファイバと単一モー
ドファイバとの接合面である。多モードファイバはコア
部１６に多くの伝播モードの光を伝播させることができ
る。これに対し、単一モードファイバのコア部１７はそ
のうちの一番低次の一つの伝播モードの光しか伝播させ
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
ァイバの伝播モードに一致しないほとんどの多モードフ
ァイバの光が結合されないで失われる。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播して来た光はすべて多モ
ードファイバに結合される。そのため、伝送路用ファイ
バ１５に単一モードファイバが用いられている場合に、
光入出力用ファイバ３に多モードファイバを用いると、
発光素子１より光入出力用ファイバ３に結合された波長
＾１の光は接合面１８においてほとんどが失われるが、
伝送路用ファイバ１５を伝播して来た波長λ２の光はす
べて光入出力用ファイバ３に結合される。これに対して
、伝送路用ファイバ１５に多モードファイバが用いられ
ている場合に、光入出力用ファイバ３に単一モードファ
イバを用いると、発光素子１より光入出力用ファイバ３
に結合された波長λ１の光はすべて伝送路用ファイバ１
５に結合されるが、伝送路用ファイバ１５を伝播して来
た波長λ２の光は接合面１８においてほとんどが失われ
る。

以上述べたように送・受共に良好な光の伝送を行うため
には、単一モードファイバが伝送路用ファイバ１５とし
て用いられている時は、光入出力用ファイバ３として必
ず単一モードファイバを用い、一方、多モードファイバ
が伝送路用ファイバ１５として用いられている時は、光
入出力用ファイバ３として必ず多モードファイバを用い
なければならない、また、このことは裏を返せば光入出
力用ファイバ３に単一モードファイバが用いられている
光合分波モジュールには、伝送路用ファイバ１５として
単一モードファイバしか使えず多モードファイバが使え
ないことを示しており、反面、光入出力用ファイバ３に
多モードファイバが用いられている光合分波モジュール
には、伝送路用ファイバ１５として多モードファイバし
が使えず単一モードファイバが使えないことを示してい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した従来の光合分波モジュール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光入出力用ファ
イバ３として用いている光合分波モジュールには、伝送
路用ファイバ１５として単一モードファイバしか使えず
、多モードファイバを伝送路用ファイバ１５として用い
た場合は、新たに多モードファイバを光入出力用ファイ
バ３に備えている別の光合分波モジュールを用意しなけ
ればならない不便があるという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決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することができる光合分波モ
ジュール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モジュールは、光入出力用ファ
イバのコア部を、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とを同軸上に持つ２重コア部の
構造としたものである。

［作用コ この発明の光合分波モジュールにおいては、光入出力用
ファイバのコア部を、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とを同軸上に持つ２重コア
部の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いので、伝送路
用ファイバによって光合分波モジュールを取り換える不
便が解消できる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例である光合分波モジュール
を示す構成図で、各符号１，２及び４〜１４ａ、１４ｂ
は上記第６図に示す従来例と同一のものである０図にお
いて、３はこの発明による光入出力用ファイバであり、
上記第６図に示す従来例と異なり２重コアの構造を持っ
ている。１９は光入出力用ファイバ３の２重コア部、２
０は単一モード導波路、２１は多モード導波路であり、
単一モード導波路２０と多モード導波路２１は同軸状に
形成されている０発光素子１から出射した波長λｌσ光
は光入出力用ファイバ３の単一モード導波路２０に効率
良く結合されるように、発光素子１．コリメートレンズ
４．共通ボートレンズ６が調整されている。また、光入
出力用ファイバ３と受光素子２の結合系においては、光
入出力用ファイバ３の多モード導波路２１を伝播して来
た波長λ２の光に対して効率良く結合されるように集光
レンズ５．受光素子２が調整されている。

第２図及び第３図は第１図の光合分波モジュールにおけ
る効果を説明するための構成図、第４図及び第５図は第
１図の光合分波モジュールを構成する光入出力用ファイ
バの断面の屈折率分布を示す説明図である。

次に、上記したこの発明の一実施例である光合分波モジ
ュールの動作について説明する。発光素子１より出射し
た波長λ１の光はコリメートレンズ４により平行光束１
１に変換された後、スペーサプリズム１０．フィルタ８
．ペンタプリズム７を透過し、共通ボートレンズ６によ
り光入出力用ファイバ３の単一モード導波路２０に入射
する。

一方、光入出力用ファイバ３の多モード導波路２１を伝
播して来た波長λ２の光は共通ボートレンズ６により平
行光束１２に変換された後、フィルタ８．ミラー９で反
射され集光レンズ５により受光素子２に結合される。こ
こで、光入出力用ファイバ３の多モード導波路２１より
出射した多モードの光が受光素子２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播す
る単一モード導波路２０を伝播して来た光も当然に受光
素子２に結合される。

このような構造の光合分波モジュールにおいて、伝送路
用ファイバ１５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説明する。

最初に、第２図に示すように伝送路用ファイバ１５とし
て単一モードファイバを用いる場合について述べる。第
２図に示す発光素子１より出射した波長λ１の光は上述
したように光入出力用ファイバ３の単一モード導波路２
０に入射する。この光入出力用ファイバ３の単一モード
導波路２０を伝播した波長λ１の光は、光コネクタ１４
ａ。

１４ｂで接続された単一モードファイバの伝送路用ファ
イバ１５に結合される。一方、単一モードファイバの伝
送路用ファイバ１５を伝播して来た波長λ２の光は、光
コネクタ１４ａ、１４ｂで接続された光入出力用ファイ
バ３の単一モード導波路２０に結合される。この光入出
力用ファイバ３　′の単一モード導波路２０に結合され
た波長λ２の光は上述したように受光素子２に結合され
る。

次に、第３図に示すように伝送路用ファイバ１５として
多モードファイバを用いる場合について述べる。第３図
に示す発光素子１より出射した波長λｌの光は上述した
ように光入出力用ファイバ３の単一モード導波路２０に
入射する。この光入出力用ファイバ３の単一モード導波
路２０を伝播した波長λ１の光は、光コネクタ１４ａ、
１４ｂで接続された多モードファイバの伝送路用ファイ
バ１５のコア部１６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路２０のモードを含む
多モードの光を伝播できるので、効率良く波長λ１の光
は多モードファイバの伝送路用ファイバ１５に結合され
る。一方、多モードファイバの伝送路用ファイバ１５を
伝播して来た波長λ２の光は光コネクタ１４ａ、１４ｂ
で接続された光入出力用ファイバ３に入射する。ここで
、多モードファイバの伝送路用ファイバ１５を伝播して
来た波長λ２の光の伝播モードは多モードであるので、
光入出力用ファイバ３の単一モード導波路２０にはごく
わずかな光しか結合しない。しかし、その他の光は光入
出力用ファイバ３の多モード導波路２１に結合されるの
で、結局多モードファイバの伝送路用ファイバ１５を伝
播して来た波長＾２の光はすべて光入出力用ファイバ３
に結合される。この光入出力用ファイバ３の単一モード
導波路２０及び多モード導波路２１に結合された波長λ
２の光は上述したように受光素子２に結合される。

上述のように光入出力用ファイバ３として単一モード導
波路２０と多モード導波路２１を同軸状に備えた２重構
造のファイバを用いれば、伝送路用ファイバ１５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す
ることが可能となる。

次に、単一モード導波路２０と多モード導波路２１を同
軸状に持つ光入出力用ファイバ３の断面の屈折率分布に
ついて説明する。第４図において横軸は光入出力用ファ
イバ３の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ｎｌ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。また、半径ａと、半径ａ内の
屈折率ｎｌと、半径ａの外の屈折率ｎ２と、ファイバ内
を伝播する光の波長＾との間には、少なくともＪａ　　
　ｎｌ　　ｎｌ−ｎｌ）＜λの関係式が成立している。

この時、半径ａ内は一つのコアとなり上記の関係式を満
足していることにより単一モード導波路２ｏとなる。ま
た、半径す内はグレーデッド・インデックス形の多モー
ド導波路２１となる。

第５図は第４図に示す屈折率分布の他の例を示している
。第５図に示す屈折率は中心から半径ａまでは屈折率ｎ
１、半径すまでは屈折率ｎ３、半径す以上で屈折率ｎ３
と階段状に低下する屈折率分布をしている。また、半径
ａと、屈折率ｎ１と、屈折率ｎ２と、ファイバ内を伝播
する光の波長λとの間には、少なくとも４ａ　　　ｎｌ
　ｎｌ　−ｎ３くλの関係式が成立している。この時、
半径ａ内は単一モード導波路２０となり、また、半径す
内はステップ・インデックス形の多モード導波路２１と
なる。

［発明の効果コ この発明は以上説明したとおり、光合分波モジュールに
おける光入出力用ファイバのコア部を、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とを同軸
上に持つ２重コア部の構造としたので、伝送路用ファイ
バとして単一モードファイバと多モードファイバの両方
を使用することが可能になる光合分波モジュールが得ら
れるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である光合分波モジュール
を示す構成図、第２図及び第３図は第１図の光合分波モ
ジュールにおける効果を説明するための構成図、第４図
及び第５図は第１図の光合分波モジュールを構成する光
入出力用ファイバの断面の屈折率分布を示す説明図、第
６図は従来の光合分波モジュールを示す構成図、第７図
は第６図の光コネクタにおいて、単一モードファイバと
多モードファイバとを接続した場合における接続部を示
す構成図である。 図において、１・・・発光素子、２・・・受光素子、３
・・・光入出力用ファイバ、４・・・コリメートレンズ
、５・・・集光レンズ、６・・・共通ボートレンズ、７
・・・ペンタプリズム、８・・・フィルタ、９・・・ミ
ラー、１０・・・スペーサプリズム、１１．１２・・・
平行光束、１３・・・ケース、１４ａ、１４ｂ・・・光
コネクタ、１５・・・伝送路用ファイバ、１６．１７・
・・コア部、１８・・・接合面、１９・・・２重コア部
、２０・・・単一モード導波路、２１・・・多モード導
波路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代　　理　　人　　　　　大　　岩　　増　　雄第４図 第５１１１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１個の発光素子と、少なくとも１個の
   受光素子と、光の波長の合波・分波素子と、光ファイバ
   とから成る光合成分波モジュールにおいて、上記光ファ
   イバの断面が同軸状の２重コアの構造となし、この２重
   コアの一方側のコア内が単一モード導波路であり、上記
   ２重コアの他方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モジュール。
2. （２）上記光ファイバとして、この光ファイバの断面の
   屈折率分布がこの光ファイバの中心から外側に向かって
   、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
   、ｎ＿２と半径ａと使用する光の波長λとの間に、少な
   くとも４ａ√｛２ｎ＿１（ｎ＿１−ｎ＿２）｝＜λの関
   係式が成立す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項記載の光合分波モジュール。
3. （３）上記光ファイバとして、この光ファイバの断面の
   屈折率分布がこの光ファイバの中心から外側に向かって
   、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ｎ＿２より低い屈折率ｎ
   ＿３に低下するような階段状の屈折率分布形状を有し、
   上記屈折率ｎ＿１、ｎ＿２と半径ａと使用する光の波長
   λとの間に、少なくとも４ａ√｛２ｎ＿１（ｎ＿１−ｎ
   ＿２）｝＜λの関係式が成立す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項記載の光合分波モ
   ジュール。