JPS63311211A - 円筒型光スタ−カプラ - 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、光による入出力信号を分岐結合するための
カプラ、特に、複数の光ファイバーの入出力端を結合す
るためのスターカプラに関する。

（従来技術） 近年、光のままの形態での信号処理技術が進展し、その
中で、光ファイバーを用いた信号処理のために複数の入
出力端を光学的に分岐結合するカプラが種々提案されて
いる。

第４図は、その例を示す、同図（ａ）は外周面に低屈折
率のクラッド２を有するミキシングロッド１の両端に入
力用光ファイバー３と出力用光ファイバー４を接合した
もので、入力用光ファイバ−３からの入力信号は、ミキ
シングロッド１中で拡散し、クラッド２との界面で全反
射し、出力端面ではほぼ一様な強度分布が得られる。こ
の方式は、ミキシングロッドの出力端が完全に出力用光
ファイバーで覆われる訳ではないので、当然に過剰損失
が大きく、カプラによる利得の低下が著しい。

同図（ｂ）のものは、分布屈折率マイクロレンズ５の中
心に直径方向に半透過面６を設けたもので、反射光と透
過光とが夫夫焦点を結ぶ位置に出力用ファイバー４を接
合したものである６図示のものは、半透過面６′の方向
が直角になるようにもう１つのマイクロレンズ５′を組
み合わせたもので、出力端は４つとなる。この方式のも
のは、過剰損失は上記（ａ）に比して少ないが、出力ポ
ートの配置は精度の高いことが要求されると共に、出力
ポートの数に事実上の制限が生ずる上に、カプラ自体の
構成が複雑となる。

同図（ｃ）のものは、ファイバを相互に融着し、テーパ
結合部７としたもので、簡単な構成であるが、各出力フ
ァイバーへの分配比を小さくし、安定した結合を得るこ
とが難しい。

最近、第５図に示すような一方向屈折率分布型レンズ８
を用いたものが提案されている。これらは何れも縦方向
断面内で屈折率分布を有するスラブレンズとなっている
。同図（ａ）はコリメート光を入射させた例、同図（ｂ
）は半導体レーザ９の出射光を直接入射させた例、同図
（Ｑ）はファイバーからの信号を分岐させる例である。

これらのスターカプラは、横方向はステップ型（反射型
）の屈折率分布とされている。従って、横方向に拡散す
る光は側壁で反射し内側へ戻ることを繰り返す、このた
め、入力ポートの中心にある光信号と端にある光信号で
は出力ポートで分岐される光信号のパワーが異なり、一
様に分岐させることが困難である。

第６図は、平板導波路型スターカプラを示し、透明体基
板１０中に形成された導波路１２から入力された信号は
、結合部１１において分岐され、導波路１２′から出力
される。この方式は、先の漏れは少なく、過剰損失を抑
えているが、分配比が大きく、これを小さくすることが
困難である。

（この発明が解決しようとする問題点）この発明は、構
成が簡単で、光入力を均等に分岐結合でき、かつ、上記
の従来公知のスターカプラが有する問題点を含まない光
スターカプラを得ようとするものである。

（問題を解決するための手段） この発明の光スターカプラは、一端はにチャンネル（ｎ
は１を含む整数）の光信号入力ポート、他端にｍチャン
ネル（ｍは１を含む整数）の光信号出力ポートを有し、
該カプラー本体は１円筒形をなしており、その半径方向
断面内の屈折率分布は厚さの中心で最大となる屈折率分
布型レンズとなっており、該分布屈折率レンズにより上
記入力ポートと出力ポートが光学的に共役な関係におか
れていることを特徴とする。そして、上記半径方向断面
内の屈折率分布は１通常のようにグレーディド・インデ
ックスあるいはステップ・インデックスの何れの分布で
あってもよい。

（実施例） 以下、図面を参照して、実施例によってこの発明の詳細
な説明する。

第１図（ａ）はこの発明のスターカプラの斜視図、（ｂ
）はその端面図であり、カプラ本体２１は、透明材料に
よって円筒形に形成されている。

る、ｘ、ｙ、ｚ軸を図に示すようにとれば、各軸方向の
屈折率分布は、同図（ｃ）のように、Ｘ方向、Ｚ方向に
は一様であり、Ｙ方向、即ち、円筒の半径方向断面内で
は中心部で屈折率最大となっ午おり、屈折率分布型レン
ズを形成する。Ｙ方向の屈折率分布曲線は、実線がグレ
ーディト・インデクス、点線がステップ・インデックス
の分布を示す、その作用は、両タイプ共はぼ同じなので
、以後、グレーディド・インデックスの場合について説
明する。

半径方向の屈折率は、通常の分布屈折率マイクロレンズ
と同様、次式に従って中心から±Ｙ方向にのみ徐々に減
少する。

ｎ　（Ｙ）”＝　ｎ６　（１−ｇ”Ｙ”）但し　　ｎ　
（Ｙ）　：厚さ方向の屈折率ｎｏ　：中心の屈折率 ｇ　　：屈折率の勾配を表す定数 第２図は、Ｙ方向断面内の光の伝播状態を示す光路図で
あり、入力ポート２２を示す第２図（ａ）中のファイバ
ーＮ００１から入射した信号光は、同図（ｂ）に実線で
示すように周期的に収斂され、こに２点鎖線で示したの
と同様に拡がっており。

（Ｘ）軸の原点にある入力ポートから入射した信号光の
光強度分布を出力ボート端面２３上で見れば、一般に、
その（Ｘ）軸を直線に展開して第３図に示すような光強
度の分布を持つ、そこで、スターカプラの長さくＺ方向
の寸法）を適当に選べば１円周を一周したよりもさらに
外に延びる部分（図で斜線を施した部分）（１）は、（
１″）で示したように中心Ｏに対して反対側の部分に重
畳し、逆に（３）部分は（３′）部分に重畳し１重畳し
た結果の強度は（２）、（４）を加えたように矩形状と
なり、円周（Ｘ）方向全体にわたって均一な強度を得る
ことが出来る。すなわち、第２図（ｃ）に示す出力端面
上のボートＮｏ、１〜Ｎｏ、１６へ均等に分岐出来る。

このように、均一な分布を得るためのスターカプラの長
さは、出力端面に丁度入力信号光が集束（発明の効果） この発明の光スターカプラは、上記のように極めて簡単
な構成によって光信号の分配比（強度のバラツキ）を非
常に小さく抑えることができる。

また、スターカプラ本体の形状が円筒形であるので、入
出力用光ファイバとの結合上の組み立て調整が一点で容
易に出来るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のスターカプラの１実施例の斜視図、
端面図及び屈折率分布図、第２図はＹ方向断面内の光の
伝播状態を示す光路図および入出力ボートの分布を示す
端面図、第３図はスターカプラの円周方向に沿う信号光
の強度分布図、第４図、第５図、第６図は従来のスター
カプラの説明図である。 １：ミキシングロッド、　２：低屈折率クラッド１０：
透明体基板、　１１；結合部。 １２：導波路、　２１：光スターカプラ本体２２：入力
ポート、　２３：出力ポート特許出願人　科学技術庁航
空宇宙技術研究所炎長　　洲　　秀　　夫 第　　　ｌ　　　図 Ｙ方向 Ｘ方向　　　　　Ｙ方向　　　　　　Ｚ方向円周方向　
　　　半径方向　　　　　軸方向Ｃｃ） 第３図 円周方向の長さくＸ） 第　　　４　　　図 第　　５　　　図 （＆） （ｅ） 第　　６　　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一端にｎチャンネル（ｎは１を含む整数）の光信号
   入力部、他端にｍチャンネル（ｍは１を含む整数）の光
   信号出力部を有し、光入出力信号を分岐結合するための
   スターカプラーにおいて、該カプラー本体は、円筒形を
   なし、その半径方向断面内の屈折率分布が厚さの中心で
   最大となる屈折率分布型レンズとなっており、該分布屈
   折率レンズにより上記入力部と出力部が光学的に共役な
   関係におかれていることを特徴とする円筒型スターカプ
   ラ ２）上記半径方向断面内の屈折率分布がグレーディド・
   インデックスの分布をしていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項の円筒型スターカプラ ３）上記半径方向断面内の屈折率分布がステップ・イン
   デックスの分布をしていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項の円筒型スターカプラ４）上記スターカプラ
   の長さは、入力信号光がその拡散角度によってカプラ本
   体円周を一周以上し、その重畳によって強度分布が矩形
   状になるように選択されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項の円筒型スターカプラ