JPH0394202A

JPH0394202A - 光分岐結合装置

Info

Publication number: JPH0394202A
Application number: JP23045289A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kusaka; 日下　敏; Hideki Noda; 秀樹野田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-09-07
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1991-04-19

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】概要光分岐結合装置に関し、分岐比の偏光依存性が小さい光分岐結合装置の提供を目
的とし、一対のガラス基板間に分岐結合膜を介在させてなる光分
岐結合装置において、上記分岐結合膜はＳｉＯからなる
低屈折率層とＳｉからなる高屈折率層とを最外層が低屈
折率層となるように交互に奇数層積層して構威され、上
記分岐結合膜への入射角は４５゜に設定されるようにし
て構戒する。

産業上の利用分野本発明は光分岐結合装置に関する。

光伝送の分野においては、単一の光ビームを２以上の光
ビームに分岐するために、あるいは２以上の光ビームを
単一の光ビームに結合するために、光分岐結合プリズム
等の光分岐結合装置が使用される。前者の機能により、
伝送された光信号を複数の装置に分配することができ、
また、後者の機能により、複数チャネルの信号光を単一
若しくは複数の光伝送路に結合して導入することができ
る。

この種の光分岐結合装置は、一般に、一対のガラス基板
間に分岐結合膜を介在させた構成を有しており、実用性
に優れた光分岐結合装置を提供するために、分岐結合膜
の材質、膜厚等についての最適化が模索されている。

従来の技術第７図は従来の一般的な光分岐結合装置の構成及び機能
を説明するための図である。この光分岐結合装置は、三
角プリズム等からなる一対のガラス基板３２．３４間に
誘電体多層膜等からなる分岐結合膜３６を介在させ、分
岐結合膜３６に対して所定の入射角が設定された光軸○
Ａ上に光を導き入れるようにして構成されており、この
人射光の一部を分岐結合膜３６で反射させ残りを透過さ
せるように機能する。

発明が解決しようとする課題第８図は、分岐結合膜が単層のＴｉ○２からなり人射角
が４５゜に設定されている光分岐結合装置における透過
率と波長の関係の一例を示すグラフである。（Ｐ）で示
されるのは、分岐結合膜への入射面に平行な偏光面を有
するＰ波の特性、（Ｓ）で示されるのは、分岐結合膜へ
の入射面に垂直な偏光面を有するＳ波についての特性を
示している。また、（Ｐ＋Ｓ）で示されるのは、参考ま
でに円偏光についての特性を示したものである。

波長１．５５μｍ　（１　５　５　０ｎｍ）についてみ
てみると、Ｐ波の透過率は９９．５％（０．０２ｄＢの
減少）、Ｓ波の透過率は９３％（０．　　３ｄＢの減少
）であり、一方、Ｐ波の反射率は０．５％（２３ｄＢの
減少）、Ｓ波の反射率は７％（１１．５ｄＢの減少）で
ある。このように、透過するＰ波とＳ波の差は０．２８
ｄＢであり比較的小さいが、反射するＰ波とＳ波の差は
１１．５ｄＢであり大きい。

したがって、例えば光源として直線偏光を出力するＬＤ
（半導体レーザ〉を用いている場合には、その偏光状態
によってこの光分岐結合装置における分岐比が変化する
ことになり、実用上都合が悪い。

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、分
岐比の偏光依存性が小さい光分岐結合装置の提供を目的
としている。特に石英系光ファイバにおいて損失が最小
となる１．５５μｍ帯で分岐比の偏光依存性が小さい光
分岐結合装置の提供を主目的としている。

課題を解決するための手段上述した技術的課題を解決するためになされた本発明の
光分岐結合装置は、一対のガラス基板間に分岐結合膜を
介在させて構成される。

そして、上記分岐結合膜は、ＳｉＯからなる低屈折率層
とＳｉからなる高屈折率層とを最外層が低屈折率層とな
るように交互に奇数層積層して構威される。

また、上記分岐結合膜への入射角は４５゜に設定される
。

作　　　用本発明の構戒によれば、ＳｉＯからなる低屈折率層とＳ
ｉからなる高屈折率層とを最外層が低屈折率層となるよ
うに交互に奇数層積層して分岐結合膜を形或しているの
で、分岐比の偏光依存性を小さくすることができる。ま
た、分岐結合膜への入射角を４５゜に設定しているので
、従来構成において偏光依存性を抑制するために例えば
入射角を１０゜程度に小さく設定した場合と比較して、
光学要素の光学的配置等が簡単になり、構成が簡略化さ
れる。

実施例以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の光分岐結合装置の基本構成を示す図で
ある。例えばＢＫ−７　（屈折率１．５）ガラスからな
る直角三角柱形状のガラス基板２．４の斜面間に分岐結
合膜６を介在させたものである。分岐結合膜６は、Ｓｉ
Ｏからなる低屈折率層とＳｉからなる高屈折率層とを、
最外層（ガラス基板２，４に直接密着する層）が低屈折
率層となるように交互に奇数層積層して構成される。ま
た、ガラス基板２，４内における分岐結合膜６への入射
角は４５゜に設定されている。

分岐結合膜６の具体的な構成及び形戊方法を第２図によ
り説明する。なお、分岐結合膜６の各層の厚みを説明す
るのに使用する数値は、使用する光の波長をλとし、λ
／４に相当する厚みを１．０としたときの相対値である
。

まず、ガラス基板２，４のうちの一方（図ではガラス基
板２〉の斜面上にスパッタリング又は電子ビーム蒸着法
によりＳ１０（屈折率ｌ．９）を厚みが１．２５となる
ように形威し、これを第１層６ａとする。次いで、第ｌ
層６ａ上に同様の方法によりＳｉ（屈折率３．３）を厚
みが０．７７となるように形或し、これを第２層６ｂと
する。

そして、第２層６ｂ上に同様の方法によりＳｉＯを厚み
が１．０となるように形或し、これを第３層６Ｃとする
。ここで、膜構成材料としてＳｉＯ及びＳｉを用いてい
るのは、従来よく用いられていたＳｕｃｈ（屈折率１．
４６）及びＴｉ○２（屈折率２．３）よりも高屈折率材
料を用いることにより、１．５５μｍ帯における分岐比
の偏光依存性を小さくするためである。なお、分岐結合
膜６が形或されたガラス基板２と他方のガラス基板４と
の接合は、例えば光学接着剤を用いて行うことができる
。

第３図は分岐結合膜６の各層の厚みを設計値通りに設定
したときの特性の偏光依存性を示すグラフであり、実線
はＰ波についての特性、一点鎖線はＳ波についての特性
を示している。本実施例においても、透過率又は分岐比
の偏光依存性が生じているが、１．４５〜１．６５μｍ
の帯域では同偏光依存性が小さくなっていることがわか
る。例えば中心波長である１．５５μｍについてみてみ
ると、分岐結合膜６を透過したＰ波及びＳ波の減少はそ
れぞれ０．　　４　７ｄＢ，　０。４５ｄＢであり、こ
れらの差は０．０２ｄＢとなる。また、分岐結合膜６で
反射したＰ波及びＳ波の減少はそれぞれ９．８　７ｄＢ
，　１　０．　　０　４ｄＢであり、これらの差は０．
１７ｄＢとなる。このように本実施例によれば、分岐結
合膜の透過光及び反射光におけるＰ波とＳ波の差が小さ
くなる。よって、１．５５μｍ帯で分岐比の偏光依存性
が小さい光分岐結合装置の提供が可能になる。

ところで、分岐結合膜の各層の厚みを厳密にコントロー
ルするには製造上の困難性をともなう。

そこで、分岐比の波長依存性を実用上十分小さくする上
で各層の厚みに許容される偏差について説明する。波長
が１．５０〜１．６０μｍの範囲において、Ｐ波及びＳ
波の透過率がそれぞれ８８〜９２％の範囲内にあれば、
分岐比の波長依存性を十分小さくすることができる。よ
って、波長が１．５０〜１．６０μｍの範囲においてＰ
波及びＳ波の特性曲線が常に８８〜９２％の範囲にある
ための、各層の厚みの設計値に対する偏差の条件を求め
ることにする。

第４図は各層の厚みの設計値に対する偏差を±３％にし
たときにＰ波及びＳ波についての特性曲線がとり得る範
囲を斜線にて示した図である。この場合、Ｐ波及びＳ波
についての特性曲線は常に上記範囲内にあるから、分岐
比の波長依存性を実用上十分小さくすることができる。

第５図は各層の厚みの設計値に対する偏差が±４％であ
るときのＰ波及びＳ波についての特性曲線がとり得る範
囲を斜線にて示した図である。図から明らかなように、
Ｓ波についての特性曲線が許容される範囲内にないこと
があるので、この場合には必ずしも分岐比の波長依存性
を実用上十分小さくすることができない。

よって、分岐結合膜の第１〜第３層の厚みの設計値から
の偏差を±３％の範囲内にすることによって、１．５５
μｍ帯で分岐比の偏光依存性が実用上十分小さい光分岐
結合装置の提供が可能になる。

第６図は本発明の光分岐結合装置を用いて構戒される二
重化光源装置の構成図である。この装置は、偏波結合装
置ｌ２と、光分岐結合装置１４と、図示しない第１及び
第２光源とから構成されている。偏波結合装置ｌ２は、
三角プリズム１６と底面が平行四辺形である四角柱形状
のプリズム１８との間に偏波結合膜２０を介在させ、第
１及び第２光源からの光が所定の入射角で偏波結合膜２
０に入射するようにして構成されている。光分岐結合装
置１４は、プリズム１６と同様の形状のプリズム２２と
、プリズム１８と同様の形状のプリズム２４との間に、
第１図及び第２図に示される分岐結合膜６と同様の分岐
結合膜２６を介在させ、偏波結合装置１２からの光が分
岐結合膜２６に入射角４５゜で入射するようにして構成
されている。

偏波面が互いに直交する第１及び第２光源からの光は、
偏波結合装置１２内の偏波結合膜２０にてほとんど損失
なく結合され、同一光路上に出射されたこれらの光は、
光分岐結合装置ｌ４内において分岐結合膜２６により所
定の分岐比（例えば２０：１）で主信号光とモニタ光と
に分岐されて出射する。

このような二重化光源装置において、分岐結合膜２６の
特性が偏光依存性を有していると、第１光源と第２光源
とで特にモニタ光のレベルに差が生じ、システム構成上
問題が生じるので、従来は、偏波結合装置１２と光分岐
結合装置１４との間に例えば１／４波長板等を介在させ
て直線偏光を円偏光化することにより分岐比の偏光依存
性を解消するようにしていたが、本実施例では、分岐結
合膜２６の分岐比の偏光依存性を前述したように小さく
することができるので、上記１／４波長板等が不要にな
り、装置が簡略化される。

発明の効果以上説明したように、本発明によれば、分岐比の偏光依
存性が小さい光分岐結合装置の提供が可能になるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光分岐結合装置の基本！戊を示す図、第２図は第１図に示される分岐結合膜の構戊例を示す図
、第３図は実施例において分岐結合膜各層の厚みを設計値
通りに設定したときの特性の偏光依存性を示すグラフ、第４図は実施例において分岐結合膜各層の厚みの設計値
からの偏差を±３％にしたときにＰ波及びＳ波について
の特性曲線がとり得る範囲を示す図、第５図は実施例において分岐結合膜各層の厚みの設計値
からの偏差を±４％にしたときにＰ波及びＳ波について
の特性曲線がとり得る範囲を示す図、第６図は本発明の光分岐結合装置を用いて構成される二
重化光源装置の構成図、第７図は従来の一般的な光分岐結合装置の説明図、第８図は従来装置における特性の偏光依存性の一例を示
すグラフである。２．４・・・ガラス基板、６・・・分岐結合膜。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対のガラス基板（２、４）間に分岐結合膜（６
）を介在させてなる光分岐結合装置において、上記分岐
結合膜（６）はＳｉＯからなる低屈折率層とＳｉからな
る高屈折率層とを最外層が低屈折率層となるように交互
に奇数層積層して構成され、上記分岐結合膜（６）への
入射角は４５゜に設定されることを特徴とする光分岐結
合装置。
（２）上記分岐結合膜（６）はＳｉＯからなる第１層と
Ｓｉからなる第２層とＳｉＯかなる第３層とをこの順で
積層して構成され、使用する光の波長の４分の１に相当する厚みを１．０と
するときに、上記第１層、第２層及び第３層の厚みの設
計値をそれぞれ１．２５、０．７７及び１．０に設定し
たことを特徴とする請求項１に記載の光分岐結合装置。
（３）上記第１〜第３層の厚みの偏差を設計値に対して
±３％の範囲内としたことを特徴とする請求項２に記載
の光分岐結合装置。