JPH06300937A - 光タップ - Google Patents

光タップ

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JPH06300937A
JPH06300937A JP5084615A JP8461593A JPH06300937A JP H06300937 A JPH06300937 A JP H06300937A JP 5084615 A JP5084615 A JP 5084615A JP 8461593 A JP8461593 A JP 8461593A JP H06300937 A JPH06300937 A JP H06300937A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 雑音に強く、低コストな、特定波長の信号光
をタップできる光タップを提供すること。 【構成】 入射光は回折格子102により各波長ごとに違
った角度に分散され、その光をレンズ101に再び入射す
るとレンズ101の焦点面にある出力ファイバ108端面上に
特定波長λ1の光が結像し、出力ファイバ108から取り出
される。他方、反射鏡104はレンズ101の焦点面上に配置
され、そこへの分散光を反射する。そこで反射された光
（λ1、λ3、λ4）は回折格子102によって非分散光とな
り、レンズ101により出力ファイバ109に結合する。従っ
て入力ファイバー100より波長λ1、λ2、λ3、λ4の波長多
重された信号光が入射されると、出力ファイバ108から
λ2の信号光が、出力ファイバ109からλ1、λ3、λ4の信
号光が取り出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信における波長多
重光からの信号選択に用いる光タップに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】光通信において多チャンネルの信号を１
本のファイバで伝送する波長多重光伝送方式がある。送
信側より各チャンネルの信号を波長の異なる光で波長多
重して１本のファイバで受信部に伝送する。受信側では
光分波器もしくは光チューナにて所望の信号光を選択し
復調する。さらに光分波器、光チューナの代わりに特定
の波長だけをタップしその他の信号光はそのまま通過さ
せる光タップをもちいることによって交換機能を持った
高速で経済性に優れたローカルネットワークシステムを
構築できる(電子情報通信学会技術研究報告OQE-91ー126
61ヘ゜ーシ゛ 1992年)。
【０００３】ここで用いられている光タップの構成を図
１５に示す。この光タップは２つの偏光ビームスプリッ
タと音響光学効果を利用した波長選択偏光変換器から構
成されている。λ１からλ３までの波長多重信号は偏光
ビームスプリッタ２１を通過することによって偏光方向
が揃えられ、波長選択偏光変換器２２に入射する。この
変換部２２を通過すると所望の波長の信号光λ２の偏光
方向が９０度回転する。さらに偏光ビームスプリッター
２３を通過することによって所望の信号光λ２だけを出
力光２４として分離することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし一般のファイバ
を伝送されてくる光はその偏光方向が特定せずしかも外
部環境によって変動する。従って光タップへの入射光の
偏光面が揺らぐことになり、出力光の強度が揺らぎ雑音
となる。伝送用ファイバに偏波面保存ファイバを用いれ
ば上記問題は解決できるが一般のファイバに比較してコ
ストが高く、接続も困難である。その結果、現在普及し
ているファイバ伝送路は偏波面保存ファイバではないた
めに用途が限定されてしまっている。
【０００５】また波長選択偏光変換器２２自体も温度依
存性や電源変動による揺らぎが発生する。
【０００６】また、従来波長選択機能を有する光分波器
や光チューナ（特開平４−１８０３１６）があるが、こ
れらは波長選択機能はあるが波長に対しての選択的分岐
機能はない。従って光タップとしては用いられない。
【０００７】本発明は上記従来の光タップの課題に鑑
み、雑音に強く、低コストな光タップを提供することを
目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、波長多重光を
入力するための入力ファイバと、回折格子と、反射鏡
と、出力ファイバとを備え、反射鏡を利用して、回折格
子によって分散させられた光の内の特定の波長帯域の光
とその特定波長以外の他の光を分離し特定の波長帯域の
光を出力ファイバの一つに結合し特定波長以外の光を他
の出力ファイバに結合する光タップである。
【０００９】
【作用】本発明では、回折格子によって、光が分散し、
所定の位置に配置された反射鏡によって、特定の波長の
光が選ばれる。それによって、偏光依存性がなく小型で
コストが安く、所望の波長帯域の信号光を通過させる光
タップが実現される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【００１１】図１は本発明における一実施例における光
タップの構成を示すものである。１０は入力ファイバ、
１１、１３、１５、１７はレンズ、１２、１６は平面回
折格子、１８、１９は出力ファイバ、１４は反射鏡であ
る。入力ファイバー１０より波長λ１、λ２、λ３、λ
４の波長多重された信号光がレンズ１１によりコリメー
トされて回折格子１２に入射される。入射光は回折格子
１２により各波長ごとに違った角度に分散される。分散
された光をレンズ１３に入射するとレンズ１３の焦点面
に分散光が結像する。反射鏡１４はこのレンズ１３の焦
点面上に配置されており、特定波長の分散光を選択的に
反射する。反射鏡１４において反射れた分散光はレンズ
１１を通って出力ファイバ１９に入射する。
【００１２】今、反射鏡１４を波長λ２のみを反射する
位置に配置したとすると入力ファイバ１０から出力ファ
イバ１９にでる光の波長通過帯域特性は、図２の（ａ）
に示されるような特性となる。このときの通過帯域幅は
回折格子の溝間隔、レンズの焦点距離、反射鏡の分散方
向の幅によってきまる。またそのスリット位置により通
過波長が決まる。
【００１３】他方、反射鏡１４によって反射されなかっ
た光（λ１、λ３、λ４）は回折格子１６によって非分
散光となってレンズ１７により出力ファイバ１８に結合
する。従って出力ファイバ１８の波長通過帯域特性は図
２（ｂ）のようになる。従って入力ファイバー１０より
波長λ１、λ２、λ３、λ４の波長多重された信号光が
入射されると出力ファイバ１９から図３（ａ）に示され
るλ２の信号光が、出力ファイバ１８から図３（ｂ）に
示されるλ１、λ３、λ４の信号光が取り出される。
【００１４】そこで、上記反射鏡１４をステップモータ
や圧電素子等の駆動装置によって分散方向に移動するこ
とによって所望の波長の光を出力ファイバ１９よりタッ
プできる。
【００１５】また平面回折格子１２、１６に代わって曲
面回折格子や、凹面回折格子を用いることによってレン
ズを省略することができる。図４は曲面回折格子５２、
５６を用いた、図５は凹面回折格子６２、６６を用いた
実施例を示す。これらの実施例ではレンズが必要ないた
めに部品点数が減りまた全体を小型化できる。また、こ
れらの実施例においては反射鏡にリーフミラーを用いる
と反射鏡の取り付け角度の許容度が大きくなる利点があ
る。
【００１６】図６は本発明における別の実施例における
光タップの構成を示すものである。図に於て、７０は入
力ファイバ、７１、７３はレンズ、７２は平面回折格
子、７８、７９は出力ファイバ、７４は反射鏡、７５は
保持ブロックである。入力ファイバ７０より波長λ１、
λ２、λ３、λ４の波長多重された信号光がレンズ７１
によりコリメートされて回折格子７２に入射される。入
射光は回折格子７２により各波長ごとに違った角度に分
散される。分散された光をレンズ７３に入射するとレン
ズ７３の焦点面に分散光が結像する。出力ファイバ７８
の端面状に結像した分散光は出力ファイバ７８に入射し
取り出される。反射鏡７４はこのレンズ７３の焦点面上
に配置されており、分散光を反射する。出力ファイバ７
８のコア部分を波長λ２の光が結像する位置に配置した
とすると、入力ファイバ７０から出力ファイバ７８にで
る光の波長通過帯域特性は図２の（ａ）に示されるよう
な特性となる。このときの通過帯域幅は回折格子７２の
溝間隔、レンズの焦点距離、出力ファイバ７８のコア径
によってきまる。またその出力ファイバ７８のコア位置
により通過波長が決まる。他方、反射鏡７４によって反
射された光（λ１、λ３、λ４）は回折格子７２によっ
て非分散光となり、レンズ７１により出力ファイバ７９
に結合する。従って出力ファイバ７９の波長通過帯域特
性は図２（ｂ）のようになる。従って入力ファイバー７
０より波長λ１、λ２、λ３、λ４の波長多重された信
号光が入射されると出力ファイバ７８から図３（ａ）に
示されるλ２の信号光が、出力ファイバ７９から図３
（ｂ）に示されるλ１、λ３、λ４の信号光が取り出さ
れる。本実施例においては出力ファイバ７８と反射鏡７
４を保持ブロック７５によって一体化している。すなわ
ち、保持ブロック７５は、内側に段差を有する２つの部
品からなり、その段差同士を組み合わせて、中央に出力
ファイバ７８を挿入する孔が形成されている。反射鏡７
４はその部品の中央に貼られている。
【００１７】また平面回折格子７２に代わって曲面回折
格子や、凹面回折格子を用いることによってレンズを省
略することができる。図７には曲面回折格子８２を図８
には凹面回折格子９２を用いた実施例を示す。これらの
実施例ではレンズが必要ないために部品点数が減りまた
全体を小型化できる。なお、回折格子７２、８２、９２
をステップモータや圧電素子等の駆動装置によって回転
もしくは分散方向に移動することによって所望の波長の
光を出力ファイバ７８、８８、９８よりタップできる。
【００１８】図９は本発明における別の実施例における
光タップの構成を示すものである。１００は入力ファイ
バ、１０１はレンズ、１０２は平面回折格子、１０８、
１０９は出力ファイバ、１０４は反射鏡である。入力フ
ァイバ１００より波長λ１、λ２、λ３、λ４の波長多
重された信号光がレンズ１０１によりコリメートされて
回折格子１０２に入射される。入射光は回折格子１０２
により各波長ごとに違った角度に分散される。分散され
た光をレンズ１０１に再び入射するとレンズ１０１の焦
点面に分散光が結像する。出力ファイバ１０８の端面状
に結像した分散光は出力ファイバ１０８に入射し取り出
される。反射鏡１０４はこのレンズ１０１の焦点面上に
配置されており、分散光を反射する。出力ファイバ１０
８のコア部分を波長λ２の光が結像する位置に出力ファ
イバ１０８を配置したとすると入力ファイバ１００から
出力ファイバ１０８にでる光の波長通過帯域特性は図２
の（ａ）に示されるような特性となる。このときの通過
帯域幅は回折格子１０２の溝間隔、レンズの焦点距離、
出力ファイバ１０８のコア径によってきまる。またその
出力ファイバ１０８のコア位置により通過波長が決ま
る。他方、反射鏡１０４によって反射された光（λ１、
λ３、λ４）は回折格子１０２によって非分散光とな
り、レンズ１０１により出力ファイバ１０９に結合す
る。従って出力ファイバ１０９の波長通過帯域特性は図
２（ｂ）のようになる。従って入力ファイバー１００よ
り波長λ１、λ２、λ３、λ４の波長多重された信号光
が入射されると出力ファイバ１０８から図３（ａ）に示
されるλ２の信号光が、出力ファイバ１０９から図３
（ｂ）に示されるλ１、λ３、λ４の信号光が取り出さ
れる。
【００１９】本実施例においては出力ファイバ１０８、
１０９と反射鏡１０４を保持ブロックによって一体化し
ても良い。さらにレンズ１０１に屈折率分布型レンズ
（ＧＲＩＮロッドレンズ）をもちいればその端面が平面
であるために回折格子１０２に所定の角度を持つプリズ
ムを張りつけることによってファイバを含む光学系全体
をブロック化、一体化することができる。また平面回折
格子１０２に代わって曲面回折格子や、凹面回折格子を
用いることによってレンズ１０１を省略することができ
る。図１０には曲面回折格子１１２を図１１には凹面回
折格子１２２を用いた実施例を示す。これらの実施例で
はレンズが必要ないために部品点数が減りまた全体を小
型化できる。なお、回折格子１０２、１１２、１２２を
ステップモータや圧電素子等の駆動装置によって回転も
しくは分散方向に移動することによって所望の波長の光
を出力ファイバ１０８、１１８、１２８よりタップでき
る。
【００２０】なお、上記各実施例における回折格子に
は、使用波長λ、回折格子溝間隔ｄ、格子溝深さｈが以
下の条件、 ０．５λ＜ｄ＜１．５λ かつ ０．２ｄ＜ｈ＜０．５ｄ を満たすフーリエ回折格子を用いるのが望ましい。フー
リエ回折格子はその断面が基本正弦波とその有限の高調
波の重ね合わせで表現されるなめらかな形状である回折
格子である。図１２にフーリエ回折格子における溝間隔
と１次回折光の効率の特性の示す。図１３にフーリエ回
折格子における溝深さと１次回折光の効率の特性を示
す。実線は格子の溝にたいして入射光の偏光が垂直な場
合、一点鎖線は格子の溝にたいして入射光の偏光が平行
な場合、破線は平均値である。格子間隔ｄが１．５λよ
り小さくなると２次以上の回折光は発生しないので１次
の回折効率が高い。また格子間隔ｄが０．５λより小さ
くなると回折効率が半減する。格子溝深さｈが０．５ｄ
より深くなると回折効率が半減する。また格子溝深さｈ
が ０．２ｄより浅くなると回折効率が半分に低下す
る。上記条件を満たすフーリエ回折格子は入射光に対す
る偏光依存性が小さくかつ回折効率が高いため損失が小
さく、入射光の偏光に依存した雑音も小さい良好な特性
が得られる。
【００２１】また、入力ファイバと出力ファイバの端面
を斜めにカットもしくは研磨することによって反射減衰
量を低下させ、光タップで発生する雑音を小さくでき
る。
【００２２】次に、本発明における他の実施例を図１４
に示す。本実施例においては光導波路１３３の端面に凹
面回折格子１３３を形成することによって光学系をモノ
リシックに構成したものである。方向性結合器１３１は
入力ファイバ１３０から入射した光をファイバ１３５に
出力し、ファイバ１３５から入射した光は出力ファイバ
１３９から出力する機能を有す。ファイバ１３５より光
導波層１３３へ入射した波長多重光は光導波路層１３３
を伝搬し凹面回折格子１３２によって分散され出力ファ
イバ１３８のある端面状に結像される。出力ファイバ１
３８はタップする波長λ２に対応した位置に配置されて
いる。出力ファイバ１３８の両わきの導波路端面１３４
は反射面となっており、波長λ２以外の光はこの面で反
射され凹面回折格子１３２を介して元のファイバ１３５
に結合し、方向性結合器１３１によって出力ファイバ１
３９に出力するものである。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、回折格子と入出力ファイバおよび反射鏡を具
備することによって、小型で偏光依存性の小さい光タッ
プを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における一実施例における光タップの構
成図である。
【図２】同実施例の光タップの波長通過帯域特性図であ
る。
【図３】同実施例の波長多重信号の選局を示した図であ
る。
【図４】本発明における一実施例における光タップの構
成図である。
【図５】本発明における一実施例における光タップの構
成図である。
【図６】本発明における一実施例における光タップの構
成図である。
【図７】本発明における一実施例における光タップの構
成図である。
【図８】本発明における一実施例における光タップの構
成図である。
【図９】本発明における一実施例における光タップの構
成図である。
【図１０】本発明における一実施例における光タップの
構成図である。
【図１１】本発明における一実施例における光タップの
構成図である。
【図１２】フーリエ回折格子の溝間隔に対する効率特性
図である。
【図１３】フーリエ回折格子の溝深さに対する効率特性
図である。
【図１４】本発明における一実施例における光タップの
構成図である。
【図１５】従来の光タップの構成図である。
【符号の説明】
１０ 入力ファイバー １１、１３、１５、１７ レンズ １２、１６ 回折格子 １８、１９ 出力ファイバー １４ 反射鏡

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 波長多重光を入力するための入力ファイ
    バと、回折格子と、反射鏡と、出力ファイバとを備え、
    前記反射鏡を利用して、前記回折格子によって分散させ
    られた光の内の特定の波長帯域の光とその特定波長以外
    の他の光を分離し前記特定の波長帯域の光を前記出力フ
    ァイバの一つに結合し前記特定波長以外の光を他の出力
    ファイバに結合することを特徴とする光タップ。
  2. 【請求項２】 ２枚の平面回折格子と、４つのレンズ
    と、入力ファイバと、２つの出力ファイバと、反射鏡と
    を備え、前記入力ファイバから波長多重光を入力し、レ
    ンズを通して回折格子で分散させ、レンズを通し、特定
    の波長帯域の光を前記反射鏡により反射させ、出力ファ
    イバに結合させ、前記特定波長以外の光をレンズを通し
    て回折格子で集め、レンズを通して他方の出力ファイバ
    に結合させることを特徴とする光タップ。
  3. 【請求項３】 ２枚の曲線回折格子と、入力ファイバ
    と、２つの出力ファイバと、反射鏡とを備え、前記入力
    ファイバから波長多重光を入力し、回折格子で分散さ
    せ、特定の波長帯域の光を前記反射鏡により反射させ、
    出力ファイバに結合させ、前記特定波長以外の光を回折
    格子で集め他方の出力ファイバに結合させることを特徴
    とする光タップ。
  4. 【請求項４】 ２枚の凹面回折格子と、入力ファイバ、
    ２つの出力ファイバと、反射鏡とを備え、前記入力ファ
    イバから波長多重光を入力し、回折格子で分散させ、特
    定の波長帯域の光を前記反射鏡により反射させ、出力フ
    ァイバに結合させ、前記特定波長以外の光を回折格子で
    集め他方の出力ファイバに結合させることを特徴とする
    光タップ。
  5. 【請求項５】 １枚の平面回折格子と、２つのレンズ
    と、入力ファイバと、２つの出力ファイバと、反射鏡と
    を備え、前記入力ファイバから波長多重光を入力し、レ
    ンズを通して回折格子で分散させ、レンズを通して特定
    の波長帯域の光を一つの出力ファイバに結合し、前記反
    射鏡を利用して、前記特定波長以外の光を他方の出力フ
    ァイバに結合することを特徴とする光タップ。
  6. 【請求項６】 １枚の曲線回折格子と、入力ファイバ
    と、２つの出力ファイバと、反射鏡とを備え、前記入力
    ファイバから波長多重光を入力し、回折格子で分散さ
    せ、特定の波長帯域の光を一つの出力ファイバに結合
    し、前記反射鏡を利用して、前記特定波長以外の光を他
    方の出力ファイバに結合することを特徴とする光タッ
    プ。
  7. 【請求項７】 １枚の凹面回折格子と、入力ファイバ
    と、２つの出力ファイバと、反射鏡とを備え、前記入力
    ファイバから波長多重光を入力し、回折格子で分散さ
    せ、特定の波長帯域の光を一つの出力ファイバに結合
    し、前記反射鏡を利用して、前記特定波長以外の光を他
    方の出力ファイバに結合することを特徴とする光タッ
    プ。
  8. 【請求項８】 １枚の平面回折格子と、１つのレンズ
    と、前記レンズの焦点面上に配列される入力ファイバ
    と、２つの出力ファイバとを備え、前記入力ファイバか
    ら波長多重光を入力し、レンズを通して回折格子で分散
    させ、前記レンズを通して、特定の波長帯域の光を一つ
    の出力ファイバに結合し、前記反射鏡を利用して、前記
    特定波長以外の光を他方の出力ファイバに結合すること
    を特徴とする光タップ。
  9. 【請求項９】 １枚の曲線回折格子と、その曲線回折格
    子の焦点面上に配列される入力ファイバと、２つの出力
    ファイバとを備え、前記入力ファイバから波長多重光を
    入力し、回折格子で分散させ、特定の波長帯域の光を一
    つの出力ファイバに結合し、前記反射鏡を利用して、前
    記特定波長以外の光を他方の出力ファイバに結合するこ
    とを特徴とする光タップ。
  10. 【請求項１０】 １枚の凹面回折格子と、その凹面回折
    格子の焦点面上に配列される入力ファイバと、２つの出
    力ファイバとを備え、前記入力ファイバから波長多重光
    を入力し、回折格子で分散させ、特定の波長帯域の光を
    一つの出力ファイバに結合し、前記反射鏡を利用して、
    前記特定波長以外の光を他方の出力ファイバに結合する
    ことを特徴とする光タップ。
  11. 【請求項１１】 回折格子として、格子間隔ｄ、使用波
    長λ、格子溝深さｈが、以下の条件 ０．５＜λ／ｄ＜１．５ かつ ０．２＜ｈ／ｄ＜０．５ を満足するフーリエ回折格子が使用されることを特徴と
    する請求項１〜１０のいずれか記載の光タップ。
  12. 【請求項１２】 反射鏡、回折格子、あるいは曲線回折
    格子の位置、又は角度を移動、あるいは回転させる駆動
    装置を有し、選択する波長を変化できることを特徴とす
    る請求項２〜１０のいずれか記載の光タップ。
  13. 【請求項１３】 方向性結合器と、光導波路と、入力フ
    ァイバと、出力ファイバとを備え、前記光導波路の端面
    に凹面回折格子が配置されるとともに、前記凹面回折格
    子の焦点面上の端面に前記出力ファイバと前記反射鏡が
    配置され、前記入力ファイバから波長多重光を入力し、
    前記方向性結合器を通じて、前記光導波路に光を入射
    し、前記回折格子で分散させ、特定の波長帯域の光を一
    つの出力ファイバに結合し、前記反射鏡を利用して、前
    記特定波長以外の光を他方の出力ファイバに結合したこ
    とを特徴とする光タップ。
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