JPH0432809A - 合分波器 - 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
される合分波器に関する。

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、しがも、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。

また、このような問題に対処するために、結像系の倍率
を偏光したり、入射用光ファイバのコア径を大きくした
りする方法も考えられてはいるが、しかし、このような
方法では合波器と分波器とを共通にしてしかも低損失な
状態で使用することは不可能である。

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
記載の発明では、特定の波長の光を透過又は反射させる
干渉フィルタを設け、この干渉フィルタを透過又は反射
した光の光路上にカップリングレンズを設け、これらカ
ップリングレンズの出射光路上に出射用光ファイバを配
設し、前記カップリングレンズの入射光路上に入射用光
ファイバを配設し、前記出射用光ファイバの出射光路上
に配設された前記カップリングレンズの焦点距離を前記
入射用光ファイバの入射光路上に配設されたカップリン
グレンズの焦点距離よりも長く設定した。

請求項２記載の発明では、複数の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互いに波長の異
なる光束をコリメートするレンズを設け、このレンズに
よりコリメートされた光束を波長の差により異なる方向
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た光束が入射する複数の入射用
光ファイバを設け、前記出射用光ファイバの出射端から
前記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、合波時、分波時のいず
れにおいても、出射用光ファイバの出射端面から出射さ
れた光束の像は入射用光ファイバの入射端面で縮小され
て結合するため、その分、その入射用光ファイバの位置
調整がしやすくなり、光損失の少ない安定した合分波器
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。中央部には、特定の波長の光を透過又は反射させ
る干渉フィルタ１が設けられている。この干渉フィルタ
１を透過、反射した光の各々の光路上にはカップリング
レンズ２，３，４゜５が配設されている。これら４つの
カップリングレンズ２，３，４．５のうち出射光路ａ、
ｂ上に位置して出射用光ファイバ６．７が配設されてお
り、また、それらカップリングレンズ２，３，４゜５の
入射光路ｃ、　　ｄ上に位置して入射用光ファイバ８，
９が配設されている。

そして、この場合、出射用光ファイバ６．７の出射光路
ａ、ｂ上に配設されたカップリングレンズ２，３の焦点
距Ｍｆ、が、入射用光ファイバ８゜９の入射光路ｃ、ｄ
上に配設されたカップリングレンズ４，５の焦点距離ｆ
８よりも長＜　（ｆ、＞ｆ、）設定されている。

このような構成において、まず、合波時には、２個の出
射用光ファイバ６．７を出射用として用い、１個の入射
用光ファイバ９を入射用として用いる。今、それら出射
用光ファイバ６．７の出射波長をそれぞれλ１．λ、と
すると、これら出射された光束は、それぞれカップリン
グレンズ２，３を透過して干渉フィルタｌに入射する。

この干渉フィルタｌは、λ、の光束を透過し、λ、の光
束を反射する特性がある。このため、それら入射したλ
□、λ、の光束は、カップリングレンズ５の方向に導か
れこれを透過して入射用光ファイバ９に波長λ、十λ、
となって検出される。

この時、出射側のカップリングレンズ２，３の焦点距離
ｆ１　が入射側のカップリングレンズ５の焦点距離ｆ３
よりも長く設定されているため、出射用光ファイバ２．
３から出射された光束の像高は入射用光ファイバ９の位
置では縮小された状態で結像することになるため、入射
用光ファイバ９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が少ない安定した合分波器を得る
ことが可能となる。

また、分波時には、１個の出射用光ファイバ７を出射用
として用い、２個の入射用光ファイバ８゜９を入射用と
して用いる。出射用光ファイバ７がら出射される光束の
波長をλ１＋λ２とすると、その出射された光束はカッ
プリングレンズ３を透過して干渉フィルタ１により今度
は２分割（λ、。

λ、）され、カップリングレンズ４．５を介して、入射
用光ファイバ８，９に入射する。この場合にも、出射側
のカップリングレンズ３の焦点距離ｆ１が入射側のカッ
プリングレンズ４．５の焦点距離ｆ２　よりも長く設定
されているため、合波時と同様な理由により、入射用光
ファイバ８，９の位置調整がしやすくなる。

そこで、第３図及び第４図に基づいて、入射用光ファイ
バ８，９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３図は、１個のレンズ１０が存在
する時の倍率関係を示すものである。この場合、 ｍ＝−・・・（２） Ｈ，＝　ｍＨ，・・・（３） の関係がある。

そして、Ｈ８を出射端面における像高とし、Ｈ２を入射
端面における像高とすると、各焦点距離ａ、ｂがａ　）
　ｂの場合に、Ｈ，＞　Ｈ，となる。

また、第４図に示すようなレンズ系の場合、像高Ｈ１の
物体は、レンズ１１．１２の焦点距離をそれぞれｆ、、
　　ｆ、とすると、 ｆｌ Ｈ，＝−・Ｈ３・・・（４） ｆ。

の像高Ｈ３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Ｈ３とじた時、出射側のレンズ１１
の焦点距離ｆ、を入射側のレンズ１２の焦点距離ｆ、よ
りも長＜　（ｆ、＞ｆ、）設定することによってＨ，＞
Ｈ，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。このようなことから、通
常の光ファイバのコア直径は１０〜２００μｍ程度であ
り、このような微小な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においては結像面が拡散し
てしまい光損失の原因となっていたが、上述したような
実施例の構成内容とすることによってこのような問題点
に対処することができた。

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。互いに波長（λ８．λ２．λ３）の異なる光束を
出射する３個の出射用光ファイバ１３゜１４．１５が設
けられている。これら出射用光ファイバ１３，１４．１
５から出射された互いに波長の異なる光束をコリメート
するレンズ１６が設けられている。このレンズ１６によ
りコリメートされた光束を波長の差により異なる方向に
反射回折する反射型回折格子１７が設けられている。こ
の反射型回折格子１７の一面に形成された回折格子１８
により反射回折された光束が、前記レンズ１６を再び介
して入射する３個の入射用光ファイバ１９，２０．２１
が設けられている。

そして、この場合、出射用光ファイバ１３，１４．１５
の出射端からレンズ１６まての距離は、入射用光ファイ
バ１９，２０．２１の入射端からレンズ１６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、合波時には、各出射用光ファ
イバ１３，１４．１５から出射された光束（λ１．λ、
、λ３）は、レンズ１６を介して反射型回折格子１７に
入射しその回折格子１８により反射回折され、再びレン
ズ１６を通過して１個の入射用光ファイバ１９に波長λ
、十λ□十λ、として検出される。この時、レンズ１６
は光束が２回通過するが、第３図と同様な原理により、
の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１３，１４．１５の出射端か
らレンズ１６までの距離を入射用光ファイバ１９の入射
端からレンズ１６までの距離よりも長く設定することに
よって、出射用光ファイバ１３．１４．１５から出射さ
れた光束の像高は入射用光ファイバ１９の位置では縮小
された状態で結像することになるため、入射用光ファイ
バ１９の位置調整がしやすくなり、これにより入射時に
おける光損失が少ない安定した合分波器を得ることが可
能となる。

また、分波時には、１個の出射用光ファイバ１３から出
射された光束（λ１＋λオ＋λ、）は、レンズ１６を介
して反射型回折格子１７の回折格子１８により反射され
、再びレンズ１６を介して、入射用光ファイバ１９，２
０．２１にそれぞれ分離された状態（λ１．λ２．λ、
）で検出される。そして、この場合にも、出射用光ファ
イバ１３，１４゜１５の出射端からレンズ１６までの距
離が入射用光ファイバ１９の入射端からレンズ１６まで
の距離よりも長く設定されているため、入射時における
光損失が少ない安定した合分波器を得ることが可能とな
る。

発明の効果 請求項１記載の発明は、特定の波長の光を透過又は反射
させる干渉フィルタを設け、この干渉フィルタを透過又
は反射した光の光路上にカップリングレンズを設け、こ
れらカップリングレンズの出射光路上に出射用光ファイ
バを配設し、前記カップリングレンズの入射光路上に入
射用光ファイバを配設し、前記出射用光ファイバの出射
光路上に配設された前記カップリングレンズの焦点距離
を前記入射用光ファイバの入射光路上に配設されたカッ
プリングレンズの焦点距離よりも長く設定したので、合
波時、分波時のいずれにおいても、出射用光ファイバの
出射端面から出射された光束の像は入射用光ファイバの
入射端面で縮小されて結合するため、その分、その入射
用光ファイバの位置調整がしやすくなり、光損失の少な
い安定した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、複数の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互いに波長の異な
る光束をコリメートするレンズを設け、このレンズによ
りコリメートされた光束を波長の差により異なる方向に
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た光束が入射する複数の入射用光
ファイバを設け、前記出射用光ファイバの出射端から前
記レンズまでの距離を前記入射用光ファイバの入射端か
ら前記レンズまでの距離よりも長くなるように設定した
ので、合波時、分波時のいずれにおいても、出射用光フ
ァイバの出射端面から出射された光束の像は入射用光フ
ァイバの入射端面で縮小されて結合するため、その分、
その入射用光ファイバの位置調整がしやすくなり、光損
失の少ない安定した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図はレンズ倍率の基本的な関係を示す原
理図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、特定の波長の光を透過又は反射させる干渉フィルタ
   と、この干渉フィルタを透過又は反射した光の光路上に
   設けられたカップリングレンズと、これらカップリング
   レンズの出射光路上に配設された出射用光ファイバと、
   前記カップリングレンズの入射光路上に配設された入射
   用光ファイバとよりなり、前記出射用光ファイバの出射
   光路上に配設された前記カップリングレンズの焦点距離
   を前記入射用光ファイバの入射光路上に配設された前記
   カップリングレンズの焦点距離よりも長く設定したこと
   を特徴とする合分波器。 ２、複数の出射用光ファイバと、これら出射用光ファイ
   バから出射された互いに波長の異なる光束をコリメート
   するレンズと、このレンズによりコリメートされた光束
   を波長の差により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た光束
   が入射する複数の入射用光ファイバとよりなり、前記出
   射用光ファイバの出射端から前記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分波
   器。