JPH0432808A - 分波器及び合波器 - 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 本発明は、光ファイバを用いた波長多重伝送装置に利用
される分波器及び合波器に関する。

従来の技術 従来、光ファイバを用いて光の波長多重伝送を行う合分
波器（合波器、分波器）としては種々のものがある。例
えば、その第一の従来例として、特開昭６２−２５７０
９号公報に開示されているものがある。これは、波長分
散に用いる回折格子を、収差補正のための非球面波と球
面波との干渉により得られるホログラムにより作成した
ものである。このようなホログラムによりなる回折格子
は平面状回折格子であり、これを波長分散用の回折格子
として用いることによって、レンズ等が不要となり、光
学系全体の構成が簡素化され、しかも、多重度の高い合
分波器を得ることができる。

その第二の従来例として、特開昭６４−３７５０８号公
報に開示されているものがある。この場合、合分波器は
、基板と、この基板に設けられたスラブ型先導波路と、
このスラブ型先導波路端面を凸面状に加工しレンズ効果
を持たせその表面に貼り付けられた可撓性のレプリカ回
折格子とよりなるものである。これにより、凸面状に形
成した基板の端部に沿って可撓性のレプリカ回折格子を
貼り合わせるだけで凹面状の回折格子を容易に作成する
ことが可能となり、しかも、回折格子はレプリカである
ため量産性があり、高精度な素子を安価で製造すること
ができる。

その第三の従来例として、特開昭６４−５７２１４号公
報に開示されているものがある。この場合、合分波器は
、平行四辺形プリズムの一面に、特定の波長域の光を透
過或いは反射する光学波長フィルタを密着固定したもの
である。これにより、光学波長フィルタを固定した平行
四辺形プリズムをわずかに平行移動しても光軸の変化は
生じにくく、常に一定した損失を得る合分波器を作成す
ることができる。

発明が解決しようとする課題 上述したような各種の合分波器においては、合波器と分
波器とを共通にしており、結像系の倍率は１；１となっ
ている。このため出射端面（光ファイバの端面）は、入
射側の光ファイバの入射端面上に等倍若しくはそれ以上
の大きさで結合するため、その入射側の光フアイバ端面
の位置調整が非常に厳しく、これにより入射時の光損失
の原因となっている。

課題を解決するための手段 そこで、このような問題点を解決するために、請求項１
記載の発明は、少なくとも２つの異なる波長の光束を出
射する出射端をもつ出射用光ファイバを設け、この出射
用光ファイバから出射された光束を平行光にするレンズ
を設け、このレンズにより平行化された光束を波長の差
により分離して透過、反射させる干渉膜フィルタを設け
、この干渉膜フィルタにより各波長毎に分離された光束
の光路上に集光レンズを配設し、これら集光レンズによ
り集光された各波長毎の光束を検出する入射端をもつ入
射用光ファイバを設け、前記レンズの焦点距離を前記集
光レンズの焦点距離よりも長くなるように設定した。

請求項２記載の発明は、互いに異なる波長の光束を出射
する出射端をもつ出射用光ファイバを設け、この出射用
光ファイバから出射された光束を平行光にするレンズを
設け、これらレンズを通過した互いに波長の異なる光束
を同一方向に合波する反射型回折格子を設け、この反射
型回折格子により合波された光束を集光する集光レンズ
を設け、この集光レンズにより集光された光路上に入射
端をもつ入射用光ファイバを配設し、前記レンズの焦点
距離を前記集光レンズの焦点距離よりも長くなるように
設定した。

請求項３記載の発明は、少なくとも２つの異なる波長の
光束を出射する出射端をもつ出射用光ファイバを設け、
この出射用光ファイバから出射された光束を収束する集
光レンズを設け、この集光レンズを通過した光束を波長
の差により分離して異なる方向に反射回折する反射型回
折格子を設け、この反射型回折格子により反射回折され
各波長毎に分離された光束が再び前記集光レンズを通過
して集光された光路上に各波長毎の光束を検出する入射
端をもつ入射用光ファイバを配設し、前記出射用光ファ
イバの各出射端から前記集光レンズまでの距離が前記入
射用光ファイバの入射端から前記集光レンズまでの距離
よりも長くなるように設定した。

請求項４記載の発明は、互いに異なる波長の光束を出射
する出射端をもつ出射用光ファイバを設け、これら出射
用光ファイバから出射された光束を収束する集光レンズ
を設け、この集光レンズを通過した光束を波長の差によ
り分離して異なる方向に反射回折する反射型回折格子を
設け、この反射型回折格子により反射回折され合波され
た光束が再び前記集光レンズを通過して集光された光路
上に入射端をもつ入射用光ファイバを配設し、前記出射
用光ファイバの各出射端から前記集光レンズまでの距離
が前記入射用光ファイバの入射端から前記集光レンズま
での距離よりも長くなるように設定した。

作用 請求項１，２記載の発明により、出射側に位置するレン
ズの焦点距離が入射側に位置する集光レンズの焦点距離
よりも長くなるように設定したことによって、出射用光
ファイバの出射コア径を入射用光ファイバの入射コア径
以下に作成することができるため、従来に比べ光ファイ
バの位置調整が容易となり、これにより、入射用光ファ
イバに入射する光損失が少ない高効率の合分波器を得る
ことが可能となる。

請求項３，４記載の発明により、出射用光ファイバの各
出射端から集光レンズまでの距離が入射用光ファイバの
入射端から集光レンズまでの距離よりも長くなるように
設定したことによって、出射用光ファイバの出射コア径
を入射用光ファイバの入射コア径以下に作成することが
できるため、従来に比べ光ファイバの位置調整が容易と
なり、これにより、入射用光ファイバに入射する光損失
が少ない高効率の合分波器を得ることが可能となる。

実施例 請求項１記載の発明の一実施例を第１図に基づいて説明
する。ここでは、分波器について述べるものである。

出射用光ファイバ１は、波長λ、、λ２の２波長の光束
をその出射端から出射するようになっている。この出射
光路上には、レンズとしてのコリメ−トレンズ２が配設
され、このコリメートレンズ２を通過した光の光路上に
は干渉膜フィルタ３が設けられている。この干渉膜フィ
ルタ３により透過、反射された光の光路上には、集光レ
ンズ４゜５が配設されている。これら集光レンズ４，５
により収束された集光点の位置には、各波長毎の光束を
検出する入射端をもつ入射用光ファイバ６゜７が配設さ
れている。

このような構成において、出射用光ファイバ１の出射端
から出射された２波長（λ□十λ、）を含む光束は、コ
リメートレンズ２により平行光とされ、干渉膜フィルタ
３に入射することにより各波長毎の光束（λ１．λ２）
に分離され、その一方の波長λ、の光束は透過し、他方
の波長λ２の光束は反射される。そして、これら透過、
反射された光束は、それぞれ集光レンズ４，５により収
束されて入射用光ファイバ６．７の入射端より検出され
る。

二の場合、コリメートレンズ２の焦点距離が集光レンズ
４，５の焦点距離よりも長くなるように設定されている
ので、入射用光ファイバ６．７の入射端面の像高を出射
用光ファイバ１の出射端面の像高よりも小さく結像させ
ることができ、すなわち言い換えると、出射用光ファイ
バ１の出射端面のコア径を入射用光ファイバ６．７の入
射端面のコア径よりも小さくすることが可能となる。従
って、これにより、入射用光ファイバ１の入射端面の位
置調整がしやすくなるため、入射用光ファイバ１に光束
が入射した際の光損失を少なくした高効率な分波器を得
ることができる。

そこで、第３図及び第４図に基づいて、入射用光ファイ
バ６．７の入射端面の位置調整がしやすくなるという理
由について述べる。第４図は、１個のレンズ８が存在す
る時の倍率関係を示すものである。この時、 ｍニー　　　　　　・・・（２） Ｈ，＝　ｍＨ，−（３） の関係がある。

ここで、Ｈ８を出射端面における像高とし、Ｈｌを入射
端面における像高とすると、各焦点距１１１ａ、ｂがａ
　）　ｂの場合に、Ｈ，＞　Ｈ，となる。

また、第３図に示すようなレンズ系の場合、像高Ｈ１の
物体は、レンズ９．１０の焦点距離をそれぞれｆ、、ｆ
、とすると、 Ｈ，＝−・Ｈｌ　　　・・・（４） ｆ、 の像高ＨＲとなって結像する。これにより、像高Ｈ，，
Ｈ，を光ファイバのコア径とみなし、出射側の像高をＨ
ｌ、入射側の像高をＨ２とした時、出射側のレンズ９の
焦点距離ｆ、を入射側のレンズ１０の焦点距離ｆ２より
も長＜（ｆ、＞ｆ、）設定することによってＨ，＞８２
となり、これにより、入射側の光ファイバの入射端面の
位置調整がしやすくなる５このようなことから、通常、
光ファイバのコア直径は１０〜２００μｍ程度であり、
このような微小端面を結像する場合、レンズ系による収
差が発生し、等倍結像系では結像面が拡散してしまい光
損失の原因となっていたが、上述したような実施例の構
成によってそのような問題に対処できるようになった。

次に、請求項２記載の発明の一実施例を第２図に基づい
て説明する。なお、ユニでは合波器について述べるもの
であり、請求項１記載の発明と同一部分についての説明
は省略する。

出射用光ファイバ１１．．１２の出射側に位置する２個
のコリメートレンズ１３，１．４の焦点距離ｆ１　は、
入射側に位置する集光レンズ１５の焦点距離ｆ、よりも
長＜　（ｆ、＞ｆ２）設定されているため入射用光ファ
イバ１６の入射端面の位置調整がしやすくなり、請求項
１記載の発明と同様な効果を得ることができる。

次に、請求項３記載の発明の一実施例を第５図に基づい
て説明する。ここでは、分波器について述べるものであ
る。

出射用光ファイバ１７の光路上には１個の集光レンズ１
８が配設されており、この集光レンズ１８を透過した光
の光路上には反射型回折格子１９が設けられている。こ
の反射型回折格子１９の一面には回折格子２０が形成さ
れている。この回折格子２ｏにより回折された光が再び
集光レンズ１８を透過することにより得られた各集光点
の位置には入射用光ファイバ２１が配設されている。そ
して、ここでは、出射用光ファイバ１７の出射端面から
集光レンズ１８までの距離が、入射用光ファイバ２１の
入射端面から集光レンズ１８までの距離よりも長く設定
されている。

このような構成において、出射用光ファイバ１７から出
射された２波長（λ、十λ、）を含む光束は、集光レン
ズ１８を透過して反射型回折格子１９の回折格子２０に
入射し回折されることにより各波長毎の光束（λ１．λ
８）に分離される。そして、これら各波長毎の光束は、
再び、集光レンズ１８を透過することにより集光され、
それら各集光点に配設された各入射用光ファイバ２１に
検出される。

この場合、集光レンズ１８には光が２回通過するが、こ
の２回通過することにより得られる焦点距離をｆとする
と、 ただし、ｆｏ：集光レンズ１８を１回通過することによ
り得られる焦点距離 ｄ：集光レンズ１８と回折格子２０ の中心部との間の距離 となる１個のレンズとみなすことができる。

従って、出射用光ファイバ１７の出射端面を入射用光フ
ァイバ２１の入射端面よりも集光レンズ１８から遠ざけ
て配設することによって、入射端面における像高を出射
端面における像高よりも小さくすることができるため、
入射用光ファイバ２１の入射端面の位置調整がしやすく
なり、これにより、入射時における光損失を低減させ高
効率な分波器を得ることが可能となる。

次に、請求項４記載の発明の一実施例を第６図に基づい
て説明する。なお、ここでは合波器について述べるもの
であり、請求項３記載の発明と同一部分についての説明
は省略する。

２本の出射用光ファイバ２２から出射された各波長毎の
光束（λ３．λ、）は、集光レンズ１８を透過した後、
回折格子２ｏにより回折され再び集光レンズ１８により
集光されその集光点に設けられた入射用光ファイバ２３
に検出される。

この場合にも、光束は集光レンズ１８を２回通過するた
め（５）式の関係が成り立ち、これにより、入射端面に
おける像高を出射端面における像高よりも小さくできる
ため、入射用光ファイバ２３の入射端面の位置調整が容
易となり、請求項３記載の発明の実施例と同様な効果を
得ることができる。

発明の効果 請求項１記載の発明は、少なくとも２つの異なる波長の
光束を出射する出射端をもつ出射用光ファイバを設け、
この出射用光ファイバから出射された光束を平行光にす
るレンズを設け、このレンズにより平行化された光束を
波長の差により分離して透過、反射させる干渉膜フィル
タを設け、この干渉膜フィルタにより各波長毎に分離さ
れた光束の光路上に集光レンズを配設し、これら集光レ
ンズにより集光された各波長毎の光束を検出する入射端
をもつ入射用光ファイバを設け、レンズの焦点距離が集
光レンズの焦点距離よりも長くなるように設定したので
、入射用光ファイバの入射端面の像高を出射用光ファイ
バの出射端面の像高よりも小さくした状態で結像させる
ことができるようになり、これにより、出射用光ファイ
バの出射コア径を入射用光ファイバの入射コア径以下に
作成することができるため、従来に比べ光ファイバの位
置調整が容易となり、入射用光ファイバに入射する光損
失が少ない高効率の合分波器を得ることができるもので
ある。

請求項２記載の発明は、互いに異なる波長の光束を出射
する出射端をもつ出射用光ファイバを設け、この出射用
光ファイバから出射された光束を平行光にするレンズを
設け、これらレンズを通過した互いに波長の異なる光束
を同一方向に合波する反射型回折格子を設け、この反射
型回折格子により合波された光束を集光する集光レンズ
を設け、この集光レンズにより集光された光路上に入射
端をもつ入射用光ファイバを配設し、レンズの焦点距離
を集光レンズの焦点距離よりも長くなるように設定した
ので、入射用光ファイバの入射端面の像高を出射用光フ
ァイバの出射端面の像高よりも小さくした状態で結像さ
せることができるようになり、これにより、出射用光フ
ァイバの出射コア径を入射月光ファイバの入射コア径以
下に作成することができるため、従来に比べ光ファイバ
の位置調整が容易となり、入射用光ファイバに入射する
光損失が少ない高効率の合分波器を得ることができるも
のである。

請求項３記載の発明は、少なくとも２つの異なる波長の
光束を出射する出射端をもつ出射用光ファイバを設け、
この出射用光ファイバから出射された光束を収束する集
光レンズを設け、この集光レンズを通過した光束を波長
の差により分離して異なる方向に反射回折する反射型回
折格子を設け、二の反射型回折格子により反射回折され
各波長毎に分離された光束が再び集光レンズを通過して
集光された光路上に各波長毎の光束を検出する入射端を
もつ入射用光ファイバを配設し、出射用光ファイバの各
出射端から集光レンズまでの距離が入射用光ファイバの
入射端から集光レンズまでの距離よりも長くなるように
設定したので、入射用光ファイバの入射端面の像高を出
射用光ファイバの出射端面の像高よりも小さくした状態
で結像させることができるようになり、これにより、出
射用光ファイバの出射コア径を入射用光ファイバの入射
コア径以下に作成することができるため、従来に比べ光
ファイバの位置調整が容易となり、入射用光ファイバに
入射する光損失が少ない高効率の合分波器を得ることが
できるものである。

請求項４記載の発明は、互いに異なる波長の光束を出射
する出射端をもつ出射用光ファイバを設け、これら出射
用光ファイバから出射された光束を収束する集光レンズ
を設け、この集光レンズを通過した光束を波長の差によ
り分離して異なる方向に反射回折する反射型回折格子を
設け、この反射型回折格子により反射回折され合波され
た光束が再び前記集光レンズを通過して集光された光路
上に入射端をもつ入射用光ファイバを配設し、出射用光
ファイバの各出射端から集光レンズまでの距離が入射用
光ファイバの入射端から集光レンズまでの距離よりも長
くなるように設定したので、入射用光ファイバの入射端
面の像高を出射用光ファイバの出射端面の像高よりも小
さくした状態で結像させることができるようになり、こ
れにより。

出射用光ファイバの出射コア径を入射用光ファイバの入
射コア径以下に作成する二とができるため、従来に比べ
光ファイバの位置調整が容易となり、入射用光ファイバ
に入射する光損失が少ない高効率の合分波器を得ること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の一実施例を示す構成図、
第２図は請求項２記載の発明の一実施例を示す構成図、
第３図及び第４図はレンズ系の倍率の基本的な原理を示
す説明図、第５図は請求項３記載の発明の一実施例を示
す構成図、第６図は請求項４記載の発明の一実施例を示
す構成図である。 １・・・出射用光ファイバ、２・・・レンズ、３・・・
干渉膜フィルタ、４，５・・・集光レンズ、６，７・・
・入射用光ファイバ、１１．１２・・・出射用光ファイ
バ、１３．１４・・・レンズ、１５・・・集光レンズ、
１６・・・入射用光ファイバ、１７・・・出射用光ファ
イバ、１８・・・集光レンズ、１９・・・反射型回折格
子、２１・・・入射用光ファイバ、２２・・・出射用光
ファイバ、２３・・・入射用光ファイバ 出　願　人　　　　株式会社　リ　コ 図 Ｚ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２つの異なる波長の光束を出射する出射
   端をもつ出射用光ファイバと、この出射用光ファイバか
   ら出射された光束を平行光にするレンズと、このレンズ
   により平行化された光束を波長の差により分離して透過
   、反射させる干渉膜フィルタと、この干渉膜フィルタに
   より各波長毎に分離された光束の光路上に配設された集
   光レンズと、これら集光レンズにより集光された各波長
   毎の光束を検出する入射端をもつ入射用光ファイバとよ
   りなり、前記レンズの焦点距離を前記集光レンズの焦点
   距離よりも長くなるように設定したことを特徴とする分
   波器。 ２、互いに異なる波長の光束を出射する出射端をもつ出
   射用光ファイバと、この出射用光ファイバから出射され
   た光束を平行光にするレンズと、これらレンズを通過し
   た互いに波長の異なる光束を同一方向に合波する反射型
   回折格子と、この反射型回折格子により合波された光束
   を集光する集光レンズと、この集光レンズにより集光さ
   れた光路上に配設された入射端をもつ入射用光ファイバ
   とよりなり、前記レンズの焦点距離を前記集光レンズの
   焦点距離よりも長くなるように設定したことを特徴とす
   る合波器。 ３、少なくとも２つの異なる波長の光束を出射する出射
   端をもつ出射用光ファイバと、この出射用光ファイバか
   ら出射された光束を収束する集光レンズと、この集光レ
   ンズを通過した光束を波長の差により分離して異なる方
   向に反射回折する反射型回折格子と、この反射型回折格
   子により反射回折され各波長毎に分離された光束が再び
   前記集光レンズを通過して集光された光路上に配設され
   た各波長毎の光束を検出する入射端をもつ入射用光ファ
   イバとよりなり、前記出射用光ファイバの各出射端から
   前記集光レンズまでの距離を前記入射用光ファイバの入
   射端から前記集光レンズまでの距離よりも長くなるよう
   に設定したことを特徴とする分波器。 ４、互いに異なる波長の光束を出射する出射端をもつ出
   射用光ファイバと、これら出射用光ファイバから出射さ
   れた光束を収束する集光レンズと、この集光レンズを通
   過した光束を波長の差により分離して異なる方向に反射
   回折する反射型回折格子と、この反射型回折格子により
   反射回折され合波された光束が再び前記集光レンズを通
   過して集光された光路上に配設された入射端をもつ入射
   用光ファイバとよりなり、前記出射用光ファイバの各出
   射端から前記集光レンズまでの距離を前記入射用光ファ
   イバの入射端から前記集光レンズまでの距離よりも長く
   なるように設定したことを特徴とする合波器。