JP2001100122A - 分岐比可変形光分岐結合器および接続比可変形光結合器 - Google Patents

分岐比可変形光分岐結合器および接続比可変形光結合器

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JP2001100122A JP27842799A JP27842799A JP2001100122A JP 2001100122 A JP2001100122 A JP 2001100122A JP 27842799 A JP27842799 A JP 27842799A JP 27842799 A JP27842799 A JP 27842799A JP 2001100122 A JP2001100122 A JP 2001100122A
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optical fiber
branching
collimator lens
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Mitsuo Takahashi
光雄 高橋
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 光ファイバ通信システムに使用される分岐比
可変形光分岐結合器または接続比可変形光結合器を提供
する。 【解決手段】 第１のコリメータレンズ１４，レンズの
光軸を中心にしてｄだけ離れて先端が光学接続されてい
る第１及び第２の光ファイバＦ1,Ｆ2とを含んだ第１の
コリメータレンズ組立と、第２のコリメータレンズ１
５，レンズの光軸中心からｄ／２だけ離れて先端が光学
接続されている第３の光ファイバＦ3 とを含んだ第２の
コリメータレンズ組立と、コリメータレンズ１４，１５
間の反射ミラー手段より構成され、反射ミラーの駆動に
よりＦ１の光をＦ２，Ｆ３に分配する。 【効果】構造が簡単であり、製造技術的に構成部品の量
産製造が容易である。分岐比に起因する光挿入損失はゼ
ロになり、光量の分岐比を連続可変できる。分岐比調節
の分解能を高くでき、環境及び外力の影響を受け難くな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信シ
ステムに使用される分岐比可変形光分岐結合器または接
続比可変形光結合器に関する。さらに詳しく言えば、１
本の光ファイバ（Ｆ1 ）からの光を他の２本の光ファイ
バ回路（Ｆ2 ），（Ｆ3 ）に配分するにあたり、各々光
強度の分配比率（Ｆ2I：Ｆ3I）を、０：１００から１０
０：０に連続的に変えて分岐出力できるようにした分岐
比可変形光分岐結合器、または前記と同様の接続比可変
形光結合器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の分岐比可変形分岐結合器を説明す
る。図９〜図１１に示されている分岐比可変形分岐結合
器は、本件発明者の先の発明（ＵＳＰ５，０５０，９５
０）に係る分岐比可変形分岐結合器である。図９は、前
記分岐比可変形光分岐結合器の側面断面図、図１０は、
同一分岐比における中央部のＡＡ断面図、図１１は、分
岐比を変えた場合の中央部のＡＡ断面図である。前記研
磨ブロック方式の分岐比可変形光分岐結合器は、体面接
触させられる光ファイバＦ1 ，Ｆ2 付きブロックＢ１，
Ｂ２から構成されている。光ファイバＦ1 のクラッド
は、その中心に光ファイバコア７を、光ファイバＦ2 の
クラッドはその中心に光ファイバコア８を有している。
ブロック部材１，２には各々Ｖ溝３，４が設けられてお
り、図示のように光ファイバＦ1 ，Ｆ2 を、腹部を湾曲
した状態でそれぞれ埋設して接着固定する。光ファイバ
付きブロックＢ１の研磨は次のようにして行われる。ま
ず、ブロック部材１の光ファイバＦ1 の一端を光源に、
他端をパワーメータに接続して損失を測定する状態を形
成する。そしてこの測定状態でブロック部材１の面５を
光ファイバＦ1 とともに前記損失が３ｄＢ（＝５０％）
になるまで研磨する。光ファイバＦ1 のクラッドの中央
部はそのコア７の近傍まで平面研磨される。光ファイバ
付きブロックＢ２も同様にして研磨する。
【０００３】次に、光ファイバ付きブロックＢ１，Ｂ２
を図８のように上下対称に密着させる。光ファイバＦ
1 ，Ｆ2 はエヴァネッセント効果によって結合し、５
０：５０の分岐比の光分岐結合器が形成される。光ファ
イバＦ1 の一端からの入力光の５０％は光ファイバＦ1
の他端側に出力され、残りの５０％は光ファイバＦ2 に
出力される。
【０００４】ここで、図９に示すように、光ファイバ付
きブロックＢ２を矢印方向に移動させると、その移動距
離に比例して光ファイバＦ1 ，Ｆ2 間のエヴァネッセン
ト効果による光結合が弱くなる。光ファイバＦ1 から光
ファイバＦ1 の分岐側への伝達光量５０％は不変である
が、光ファイバＦ2 に伝達される光量は５０％を上限と
して減少する。従来の研磨ブロック方式の分岐比可変形
光分岐結合器は以上の分岐比可変原理によるものが主で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べた従来の研
磨ブロック方式の分岐比可変形光分岐結合器には、次の
ような問題がある。これらの多くは、本出願者らの試作
実験で確認されたものである。 （１）前記分岐比可変形光分岐結合器は、微細で脆弱な
石英ガラス製光ファイバを湾曲させて、ブロック部材の
Ｖ溝に接着固定して光ファイバ面を研磨加工するもので
ある。したがって、工程中における光ファイバの折損事
故が発生し易く、安定した製造が困難である。 （２）光分岐比率が大きくなるにしたがって、光ファバ
付きブロックＢ１，Ｂ２間の位置決め調節量が０．１μ
ｍ単位の高精度を要する。したがって、調節作業がはな
はだ困難である。さらに、このような高精度な位置決め
を要すること、環境温度、外力による光分岐比率特性の
変動が大きくなることを意味し、信頼性の点で難点があ
った。 （３）動作原理上、光分岐比率が５０：５０の場合は大
きな光挿入損失は生じない。例えば光ファイバＦ1 の分
岐側とＦ2 の光分岐比率を１００：１０に選択した場合
は、前述のように光ファイバＦ1 の分岐側への最大分岐
出力５０％が光分岐比率１００に相当するので、光ファ
イバＦ2 への光分岐比率１０は約５％になり、元の入力
側光ファイバＦ1 の光量に対して４５％の光挿入損失を
生ずる。
【０００６】本発明の主目的は、前述した従来の分岐比
可変形光分岐結合器（研磨ブロック方式）の課題を解決
した新しい原理に基づく分岐比可変形光分岐結合器を提
供することにある。本発明の他の目的は、分岐比可変形
光分岐結合器を新規な反射ミラー方式で構成して、構造
が簡単で構成部品の量産製造が容易な分岐比可変形光分
岐結合器を提供することにある。本発明のさらに他の目
的は、高分岐比率に設定調節が容易であるとともに、環
境条件に対して信頼性が高い反射ミラー方式の分岐比可
変形光分岐結合器を提供することにある。本発明のさら
に他の目的は、特に高分岐比率時においても光挿入損失
が小さい反射ミラー方式の分岐比可変形光分岐結合器を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による分岐比可変形光分岐結合器は、第１の
コリメータレンズ，前記レンズの光軸を中心にしてｄだ
け離れて先端が光学接続されている第１および第２の光
ファイバＦ1,Ｆ2 とを含む第１のコリメータレンズ組立
と、第２のコリメータレンズ，前記レンズの光軸中心か
らｄ／２だけ離れて先端が光学接続されている第３の光
ファイバＦ3 とを含む第２のコリメータレンズ組立と、
および前記第１および第２のコリメータレンズ組立を光
学的基準面に対称に体面させ各光軸を一致させて配置
し、前記第１の光ファイバの先端の像が前記第３の光フ
ァイバ先端に結像されるように支持固定する整列手段
と、前記整列手段により前記基準面内を移動可能に支持
されており、前記第１の光ファイバから前記基準面に形
成される拡大されたモードフィールド面積の平行光ビー
ムの一部または全部を反射し前記第２の光ファイバＦ2
に接続し、前記平行光ビームの全部または一部を透過さ
せ前記第３の光ファイバＦ3 に接続する反射ミラーを含
む反射ミラー手段と、および前記反射ミラーを移動させ
る駆動手段と、から構成されている。
【０００８】前記第１および第２のコリメータレンズ
は、基準長さ０．２５ピッチのロッドレンズであり、前
記第１および第２の光ファイバは第１のフェルールに、
前記第３の光ファイバは第２のフェルールに支持されそ
れぞれ、前記第１および第２のコリメータレンズ組立を
構成するロッドレンズに接続されているように構成する
ことができる。前記反射ミラー手段の反射ミラーの軸
は、前記整列手段に設けられた前記コリメータレンズの
光軸に平行な軸孔に挿入され、前記反射ミラー手段は前
記支持体の前記軸孔に実質的に直角な１以上の案内面で
案内されているように構成することができる。前記反射
ミラー手段の反射ミラーの軸は、前記整列手段に対して
一方向の回転習性が与えられており、前記反射ミラーを
移動させる駆動手段は、前記回転習性に抗して前記ミラ
ー手段を移動させるように構成することができる。
【０００９】前記反射ミラーの材質はステンレス鋼など
の金属製であり、両面に硬さＭＨｖ１８００以上のＴｉ
−Ｎ被膜処理を行い、さらに金（Ａｕ），プラチナ（Ｐ
ｔ）などの高反射率被膜をスパッタリングまたはメッキ
などにより付着させた反射ミラーを使用することができ
る。
【００１０】前記分岐器と共通する構成で接続比可変形
光結合器を実現できる。本発明による第１の接続比可変
形光結合器は、第１のコリメータレンズ，前記レンズの
光軸を中心から一定距離だけ離れて先端が光学接続され
ている第１光ファイバとを含む第１のコリメータレンズ
組立と、第２のコリメータレンズ，前記レンズの光軸を
中心から一定距離だけ離れて先端が光学接続されている
第２光ファイバとを含む第２のコリメータレンズ組立
と、前記第１および第２のコリメータレンズ組立を光学
的基準面に対称に体面させ各光軸を一致させて配置し、
前記第１の光ファイバの先端の像が前記第２の光ファイ
バ先端に結像されるように支持固定する整列手段と、前
記整列手段により前記基準面内を移動可能に支持されて
おり、前記第１の光ファイバから前記基準面に形成され
る拡大されたモードフィールド面積の平行光ビームの一
部または全部を前記第２の光ファイバに接続するシャッ
タ手段と、および前記シャッタを移動させる駆動手段
と、から構成されている。
【００１１】本発明によるさらに他の接続比可変形光結
合器は、コリメータレンズ，前記レンズの光軸を中心に
して一定距離離れて先端が光学接続されている第１およ
び第２の光ファイバＦ1,Ｆ2 とを含むコリメータレンズ
組立と、前記コリメータレンズ組立の光軸が光学的基準
面に直角になるように体面させて支持固定する整列手段
と、前記整列手段により前記基準面内を移動可能に支持
されており、前記第１の光ファイバから前記基準面に形
成される拡大されたモードフィールド面積の平行光ビー
ムの一部または全部を反射し前記第２の光ファイバＦ2
に接続する反射ミラーを含む反射ミラー手段と、および
前記反射ミラーを移動させる駆動手段と、から構成され
ている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して本発明に
よる反射ミラー形分岐比可変形光分岐結合器の実施態様
をさらに詳しく説明する。図４，図５は、発明による分
岐比可変形光分岐結合器の作動原理を説明するための略
図である。
【００１３】第１のコリメータレンズ組立は、基準長さ
０．２５ピッチのロッドレンズ９，前記レンズの一端面
にロッドレンズ９の光軸中心にｄだけ離れて先端が光学
接続されている第１および第２の光ファイバＦ1,Ｆ2 と
を含んでいる。第２のコリメータレンズ組立は、同様に
基準長さ０．２５ピッチのロッドレンズ１０，前記レン
ズの一端面にロッドレンズの光軸中心からｄ／２だけ離
れて先端が光学接続されている第３の光ファイバＦ3 を
含んでいる。図４，図５において、図示を省略した整列
手段は、前記第１および第２のコリメータレンズ組立の
各ロッドレンズ９，１０の他端面を空隙を介して体面さ
せ各光軸を一致させ、前記第１の光ファイバの先端の像
が、前記第３の光ファイバ先端に結像されるように支持
固定している。ロッドレンズ９とロッドレンズ１０の中
間に位置する光軸に直角な面を光学的基準面または単に
基準面ということにする。
【００１４】反射ミラー手段は、前記整列手段により前
記空隙内で前記ロッドレンズの光軸に直角方向に前記基
準面内で移動可能に支持されており、前記第１の光ファ
イバからロッドレンズを透過して空隙内に放射される拡
大されたモードフィールド面積の平行光ビームの一部ま
たは全部を反射し前記第２の光ファイバＦ2 に接続し、
前記平行光ビームの全部または一部を透過させ前記第３
の光ファイバＦ3 に接続する反射ミラー１２を含んでい
る。
【００１５】図４，図５において、(a) は反射ミラー１
２がモードフィールド径１１の外側にあり、第１の光フ
ァイバＦ1 からの光の１００％が第３の光ファイバＦ3
に接続した状態を示している。なお本願においてモード
フィールド径とは、例えば第１の光ファイバＦ1 からの
光がロッドレンズ９で収束されて、略平行光線束化され
た位置での光束の直径をいう。なお第１の光ファイバＦ
1 からの光は前記基準面を含む空間で平行光束となる
が、この平行光束の中心軸は光軸ｚに対して一定の傾き
を持っている。第２，第３の光ファイバＦ2,Ｆ3 からそ
れぞれのロッドレンズに入射された光についても同様な
ことが言え、前記基準面にモードフィールド径１１が形
成される。
【００１６】図４，図５の(b) は、反射ミラー１２がロ
ッドレンズ９，１０間のモードフィールドを５０％覆っ
た状態である。この場合、光ファイバＦ1 からの光は反
射側光ファイバＦ2 に５０％伝達される。透過側光ファ
イバＦ3 にも５０％出力される。したがって、この場合
の光分岐比率は５０：５０の等分岐となる。図４，図５
の(c) は、反射ミラー１２がロッドレンズ９，１０間の
モードフィールドを１００％覆った状態である。この場
合、光ファイバＦ1 からの光は全量反射されるので反射
側光ファイバＦ2 への出力光は１００％になり、透過側
光ファイバＦ3 への出力はゼロになる。したがって、こ
の場合の光分岐比率は１００：０になる。
【００１７】図１は、本発明による分岐比可変形光分岐
結合器の実施例の平面断面図、図２は、図１に示した前
記実施例の左側面図、図３は、図１に示した前記実施例
のＸＹ断面図である。この実施例において前記各要素、
第１および第２のコリメータレンズ組立Ｃ１，Ｃ２、反
射ミラー手段、前記反射ミラーを移動させる駆動手段は
整列手段を形成する整列ブロック２５に組付けられる。
整列ブロック２５には、後述する第１および第２のコリ
メータレンズ組立Ｃ１，Ｃ２のロッドレンズ１４，１５
の整列孔２６、フランジ付き回転軸１８の挿入孔２７、
調節ねじロッド２３をねじこむ雌ねじ孔２８を光軸ＺＺ
軸に平行に設けられている。さらに光軸ＺＺに直交した
平行面２９，３０を設けてある。
【００１８】コリメータレンズ９，１０として、日本板
硝子株式会社より商品名セルフォックレンズ（ＳＦＬ）
として市販されている外径２ｍｍ基準軸長０．２５ピッ
チのロッドレンズを使用した。光ファイバのコアに相当
する点に近い光源から、ある広がりを持って投射された
光を平行光束にするコリメータ機能をもつものであれば
良い。コリメータレンズ、０．５ｎ＋０．２５ピッチ
（ｎは０または整数）のロッドレンズ、コリメータとし
て用いられるマイクロレンズを使用できる。
【００１９】光ファイバＦ1 ，Ｆ2 は、フェルール１３
に設けられた平行な孔に挿入固定されている。光ファイ
バＦ1 ，Ｆ2 の光軸間の距離はｄである。光ファイバＦ
3 はフェルール１３の中心軸からｄ／２の距離にある孔
に挿入固定されている。各フェルールと光ファイバの端
面は研磨され、フェルール１３はロッドレンズ１４に中
心軸を一致させて接合固定され、コリメータレンズ組立
Ｃ１を構成している。フェルール１６はロッドレンズ１
５に中心軸を一致させて接合固定され、コリメータレン
ズ組立Ｃ２を構成している。コリメータレンズ組立Ｃ１
とＣ２は、図１に示されているように、整列ブロック２
５によりロッドレンズ間に１ｍｍ以下の隙間をあけて同
一光軸ＺＺ線上に整列固定する。
【００２０】図５に示す光ビームのモードフィールド直
径１１は、光学基準面に形成されるが各ロッドレンズ
９，１０の端面における光ビームの径と略同じである。
モードフィールド直径は、前述の仕様によるロッドレン
ズとシングルモード光ファイバを使用すると、光源の光
波長が１３１０ｎｍの場合の実測値は、約３２０μｍで
ある。
【００２１】反射ミラー１２は、各ロッドレンズ９，１
０の中間の光学基準面で移動可能である。本発明の実施
例では、反射ミラー１７として厚さ０．３〜０．４ｍｍ
のステンレス鋼を使用した。両面に硬さＭＨｖ１８００
以上のＴｉ−Ｎ被膜処理を行い、さらに金（Ａｕ）被膜
をスパッタリングにより付着させる。反射ミラー１７
は、フランジ付き回転軸１８に直角精度１／５０００以
下になるようにして、レーザスポット溶接により一体化
されている。回転軸１８は、整列手段２５に設けられた
孔２７に回転可能に挿入されている。回転軸１８の他端
には、アクチュエータブッシュ１９が、そのブッシュと
前記反射ミラー１７で整列手段２５を挟むように固定さ
れている。アクチュエータブッシュ１９と整列手段２５
の両方に溝２１および３１が設けられており、アクチュ
エータブッシュ１９と整列手段２５の間にトーションば
ね２０が設けられている。トーションばね２０の両端
は、前記溝２１および３１により制限されており、整列
手段に対してアクチュエータブッシュ１９が、図２，図
３において反時計方向（図２の矢印方向）に付勢してい
る。アクチュエータブッシュ１９は、組立時に前記フラ
ンジ付き回転軸１８に取付けられており、外周にはピン
２２が植設されている。
【００２２】整列手段を構成する整列ブロック２５に
は、前記孔２７に平行に雌ねじ孔２８が設けられてい
る。この雌ねじ孔２８には、反射ミラー１７を回転調節
するための調節ねじロッド２３が挿入結合されている。
この実施例では、ねじは直径３ｍｍ、ピッチは０．３５
である。調節ねじロッド２３の一端には、ドライバで回
すためのすり割りが設けられており、先端部２４は１／
５鋭角テーパが成形されている。この先端部２４に前述
した反射ミラー組立のピン２２が押し当てられており、
この先端部２４が反射ミラー１７の反時計方向の回転位
置を制限している。
【００２３】次に反射ミラー１７の回転位置の調節につ
いて説明する。調節ねじロッド２３をねじ込むと、鋭角
テーパ部を有する先端部２４がアクチュエータブッシュ
１９のピン２２を押す。アクチュエータブッシュ１９
は、トーションばね２０の付勢力に逆らって反対方向に
回転させられる。したがって、アクチュエータブッシュ
１９に回転軸１８で連結されている反射ミラー１７も、
連動して同じ回転角度だけ図２の反矢印方向に回転す
る。
【００２４】この場合、調節ねじロッド２３とロッドレ
ンズ１４，１５の光軸が回転軸１８から各４．５ｍｍの
位置にあるとすれば、調節ねじロッド２３が１回転した
ときに反射ミラー１７は０．６３７°反矢印方向に回転
する。このときのロッドレンズ１４，１５の光軸におけ
る反射ミラー１７の回転方向の移動量は５０μｍにな
る。ロッドレンズ１４，１５のモードフィールド直径
は、前述のとおり３２０μｍであるから、調節ねじロッ
ド２３を６．４回転することによって光ファイバＦ2，
光ファイバＦ3 に出力される光量の分岐比を０：１００
から、１００：０に可変できる。
【００２５】次に図６を参照して前記装置の動作特性を
説明する。図６はシングルモード光ファイバを使用し
て、光の分布パターンが、ガウスビームの場合の調節ね
じロッド２３の調節ストロークと光強度の関係を示す計
算図表である。ここで、調節ストロークの目盛り２０の
点は、調節ねじロッド２３の６．４回転に相当する。図
示のように分岐比Ｒ＝１：１９の場合は、調節ねじロッ
ド２３の所要回転数は、４．５×（６．４／２０）で約
１．４４回転、分岐比Ｒ＝３：７の場合は約２．７２回
転、分岐比Ｒ＝１：１の場合は約３．２回転になる。し
たがって、分岐比Ｒが大きいほど光強度に対する調節ス
トロークが大きくなるので、分岐比調節の分解能を高く
でき、それにともなって環境および外力の影響を受け難
くなるという優れた特性を備えている。
【００２６】さらに、従来の研磨ブロック形分岐比可変
形光分岐結合器は、前述のように分岐比が大きくなるほ
ど光挿入損失が大きくなるが、本発明の反射ミラー形分
岐比可変形光分岐結合器は反射ミラーによって、ロッド
レンズ端面の光ビームのモードフィールド面積を反射側
と透過側に連続的に分割して入力光を反射側光ファイバ
と透過側光ファイバに各々分岐出力させる新しい原理に
基づいて構成したものであるから、分岐比に起因する光
挿入損失はゼロである。一般に光分岐結合器は分岐比固
定形、分岐比可変形を問わず、分岐比が大きくなるほど
製造が困難になり、かつ、環境および外力の影響を受け
易くなって信頼性が得られない傾向にあった。したがっ
て、従来の光分岐結合器の最大分岐比は１：９が限界で
あったが、前述のように本発明の反射ミラー形分岐比可
変形光分岐結合器の最大分岐比は０：１００まで可能で
あるとともに、従来のものとは逆に分岐比が大きいほど
分岐比設定が容易になることがわかる。
【００２７】以上詳しく説明したように、本発明の反射
ミラー形分岐比可変形光分岐結合器は、反射ミラーによ
ってロッドレンズ端面の光ビームのモードフィールド面
積を反射側と透過側に連続的に分割して、入力光を反射
側光ファイバと透過側光ファイバに各々分岐出力させる
新しい原理に基づいて構成したものであり、その効果は
次のように要約できる。 （１）構造が簡単であり、製造技術的に構成部品の量産
製造が容易である。 （２）分岐比に起因する光挿入損失はゼロである。 （３）光量の分岐比を０：１００から１００：０に連続
可変できる。 （４）原理的に、分岐比が大きいほど光強度に対する調
節量が大きくなるので、分岐比調節の分解能を高くで
き、それにともなって環境および外力の影響を受け難く
なる。
【００２８】前述した反射ミラー形分岐比可変形光分岐
結合器と同様に、接続比可変形光結合器を実現すること
ができる。図７は、本発明による接続比可変形光結合器
の実施例の動作説明図である。この実施例は、先に図１
〜図６を参照して説明した実施例の光ファイバＦ2 を除
去しただけで実現できる。また反射ミラーは、シャッタ
としての機能を持てば良い。
【００２９】第１のコリメータレンズ組立は、第１のコ
リメータレンズ９，前記レンズ９の光軸を中心から一定
距離だけ離れて先端が光学接続されている第１光ファイ
バＦ1とを含んでいる。第２のコリメータレンズ組立
は、第２のコリメータレンズ１０，前記レンズ１０の光
軸を中心から一定距離だけ離れて先端が光学接続されて
いる第２光ファイバＦ3 とを含んでいる。図示されてい
ない整列手段は、前記第１および第２のコリメータレン
ズ組立を光学的基準面に対称に体面させ各光軸を一致さ
せて配置し、前記第１の光ファイバの先端の像が前記第
２の光ファイバ先端に結像されるように支持固定する。
整列手段として前述したものと同様の整列ブロックを利
用できる。シャッタ手段１１２は、前記整列手段により
前記基準面内を移動可能に支持されており、前記第１の
光ファイバから前記基準面に形成される拡大されたモー
ドフィールド面積の平行光ビームの一部または全部を前
記第２の光ファイバＦ3 に接続する。前記シャッタ手段
は、駆動手段で微細に駆動される。駆動手段も前述した
ものと全く同じ構成のものを使用できる。
【００３０】図７の(a) の部分は、シャッタ１１２が拡
大されたモードフィールドの外側に位置し、第１光ファ
イバＦ1 からの光は１００％第２の光ファイバＦ3 に伝
達される状態を示している。図７の(b) の部分は、シャ
ッタ１１２が拡大されたモードフィールドの光束の５０
％を遮断（反射）している。その結果第１光ファイバＦ
1 からの光は５０％第２の光ファイバＦ3 に伝達される
状態を示している。図７の(c) の部分は、シャッタ１１
２が拡大されたモードフィールドの光束の１００％を遮
断（反射）している。その結果第１光ファイバＦ1 から
の光は１００％遮断され、第２の光ファイバＦ3 には伝
達されない状態を示している。
【００３１】前述した反射ミラー形分岐比可変形光分岐
結合器と同様に、さらに他の接続比可変形光結合器を実
現することができる。図８は、本発明による接続比可変
形光結合器の他の実施例の動作説明図である。この実施
例は、先に図１〜図６を参照して説明した実施例の第２
のコリメータ組立Ｃ２を除去しただけで実現できる。
【００３２】コリメータレンズ組立は、コリメータレン
ズ９，前記レンズの光軸を中心にして一定距離離れて先
端が光学接続されている第１および第２の光ファイバＦ
1,Ｆ2とを含んでいる。図示されていない整列手段は、
前記コリメータレンズ組立の光軸が光学的基準面に直角
になるように体面させて支持固定している。反射ミラー
手段１２は、前記整列手段により前記基準面内を移動可
能に支持されており、前記第１の光ファイバから前記基
準面に形成される拡大されたモードフィールド面積の平
行光ビームの一部または全部を反射し前記第２の光ファ
イバＦ2 に接続する。駆動手段は前記反射ミラー１２を
微細に移動させる。
【００３３】図８の(a) の部分は、反射ミラー１２が拡
大されたモードフィールドの外側に位置し、第１の光フ
ァイバＦ1 からの光は全く反射されず、第２の光ファイ
バＦ2に伝達されない状態を示している。図８の(b) の
部分は、反射ミラー１２が拡大されたモードフィールド
の光束の５０％を反射している。その結果第１の光ファ
イバＦ1 からの光は５０％第２の光ファイバＦ2 に伝達
される状態を示している。図８の(c) の部分は、反射ミ
ラー１２が拡大されたモードフィールドの光束の１００
％を反射している。その結果第１の光ファイバＦ1 から
の光は１００％第２の光ファイバＦ2 に伝達される状態
を示している。
【００３４】以上詳しく説明したように、本発明による
接続比可変形光結合器は、前述した分岐器と類似するシ
ャッタまたは反射ミラーによってロッドレンズ端面の光
ビームのモードフィールド面積を反射側と透過側に連続
的に分割して、入力光を反射側光ファイバまたは透過側
光ファイバに各々分岐出力させる新しい原理に基づいて
構成されている。 （１）構造が簡単であり、製造技術的に構成部品の量産
製造が容易である。 （２）光量の伝達比を０：１００から１００：０に連続
可変できる。 （３）伝達比の上限または加減での調節量が大きくなる
ので、分岐比調節の分解能を高くでき、それにともなっ
て環境および外力の影響を受け難くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による分岐比可変形光分岐結合器の実施
例の平面断面図である。
【図２】図１に示した前記実施例の左側面図である。
【図３】図３は、図１に示した前記実施例のＸＹ断面図
である。
【図４】本発明による分岐比可変形光分岐結合器の作動
原理を説明するための略図である。
【図５】本発明による分岐比可変形光分岐結合器の作動
原理を説明するための略図であって、モードフィールド
と反射ミラーの関係を示している。
【図６】前記分岐比可変形光分岐結合器の実施例の分岐
比率変化特性図である。
【図７】本発明による接続比可変形光結合器の実施例の
動作説明図である。
【図８】本発明による接続比可変形光結合器の他の実施
例の動作説明図である。
【図９】従来の前記分岐比可変形光分岐結合器の側面断
面図である。
【図１０】前記分岐比可変形光分岐結合器を同一分岐比
を得る状態にしたときのＡＡ断面図である。
【図１１】前記分岐比可変形光分岐結合器の分岐比を変
えた他の場合の中央部のＡＡ断面図である。
【符号の説明】
１，２ ブロック部材 ３，４ Ｖ溝 ５，６ ブロックの合わせ面 ７，８ 光ファイバコア ９，１０ ロッドレンズ Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 光ファイバ １１ 光ビームのモードフィールド直径 １２ 反射ミラー １３ 光ファイバＦ1 ，Ｆ2 を取付けたフェルール １４，１５ ロッドレンズ １６ 光ファイバＦ3 を取付けたフェルール １７ 反射ミラー １８ フランジ付き回転軸 １９ アクチュエータブッシュ ２０ トーションばね ２１ 溝 ２２ ピン ２３ 調節ねじロッド ２４ 先端部 ２５ 整列手段（整列ブロック） ２６ 整列孔 ２７ 挿入孔 ２８ 雌ねじ孔 ２９，３０ 光軸ＺＺに直交した平行面 ３１ 溝 １１２ シャッタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１０月２２日（１９９９．１０．
２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 分岐比可変形光分岐結合器および接続
比可変形光結合器
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信シ
ステムに使用される分岐比可変形光分岐結合器または接
続比可変形光結合器に関する。さらに詳しく言えば、１
本の光ファイバ（Ｆ1 ）からの光を他の２本の光ファイ
バ回路（Ｆ2 ），（Ｆ3 ）に配分するにあたり、各々光
強度の分配比率（Ｆ2I：Ｆ3I）を、０：１００から１０
０：０に連続的に変えて分岐出力できるようにした分岐
比可変形光分岐結合器、または前記と同様の接続比可変
形光結合器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の分岐比可変形分岐結合器を説明す
る。図９〜図１１に示されている分岐比可変形分岐結合
器は、本件発明者の先の発明（ＵＳＰ５，０５０，９５
０）に係る分岐比可変形分岐結合器である。図９は、前
記分岐比可変形光分岐結合器の側面断面図、図１０は、
同一分岐比における中央部のＡＡ断面図、図１１は、分
岐比を変えた場合の中央部のＡＡ断面図である。前記研
磨ブロック方式の分岐比可変形光分岐結合器は、対面接
触させられる光ファイバＦ1 ，Ｆ2 付きブロックＢ１，
Ｂ２から構成されている。光ファイバＦ1 のクラッド
は、その中心に光ファイバコア７を、光ファイバＦ2 の
クラッドはその中心に光ファイバコア８を有している。
ブロック部材１，２には各々Ｖ溝３，４が設けられてお
り、図示のように光ファイバＦ1 ，Ｆ2 を、腹部を湾曲
した状態でそれぞれ埋設して接着固定する。光ファイバ
付きブロックＢ１の研磨は次のようにして行われる。ま
ず、ブロック部材１の光ファイバＦ1 の一端を光源に、
他端をパワーメータに接続して損失を測定する状態を形
成する。そしてこの測定状態でブロック部材１の面５を
光ファイバＦ1 とともに前記損失が３ｄＢ（＝５０％）
になるまで研磨する。光ファイバＦ1 のクラッドの中央
部はそのコア７の近傍まで平面研磨される。光ファイバ
付きブロックＢ２も同様にして研磨する。
【０００３】次に、光ファイバ付きブロックＢ１，Ｂ２
を図８のように上下対称に密着させる。光ファイバＦ
1 ，Ｆ2 はエヴァネッセント効果によって結合し、５
０：５０の分岐比の光分岐結合器が形成される。光ファ
イバＦ1 の一端からの入力光の５０％は光ファイバＦ1
の他端側に出力され、残りの５０％は光ファイバＦ2 に
出力される。
【０００４】ここで、図９に示すように、光ファイバ付
きブロックＢ２を矢印方向に移動させると、その移動距
離に比例して光ファイバＦ1 ，Ｆ2 間のエヴァネッセン
ト効果による光結合が弱くなる。光ファイバＦ1 から光
ファイバＦ1 の分岐側への伝達光量５０％は不変である
が、光ファイバＦ2 に伝達される光量は５０％を上限と
して減少する。従来の研磨ブロック方式の分岐比可変形
光分岐結合器は以上の分岐比可変原理によるものが主で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べた従来の研
磨ブロック方式の分岐比可変形光分岐結合器には、次の
ような問題がある。これらの多くは、本出願者らの試作
実験で確認されたものである。 （１）前記分岐比可変形光分岐結合器は、微細で脆弱な
石英ガラス製光ファイバを湾曲させて、ブロック部材の
Ｖ溝に接着固定して光ファイバ面を研磨加工するもので
ある。したがって、工程中における光ファイバの折損事
故が発生し易く、安定した製造が困難である。 （２）光分岐比率が大きくなるにしたがって、光ファバ
付きブロックＢ１，Ｂ２間の位置決め調節量が０．１μ
ｍ単位の高精度を要する。したがって、調節作業がはな
はだ困難である。さらに、このような高精度な位置決め
を要すること、環境温度、外力による光分岐比率特性の
変動が大きくなることを意味し、信頼性の点で難点があ
った。 （３）動作原理上、光分岐比率が５０：５０の場合は大
きな光挿入損失は生じない。例えば光ファイバＦ1 の分
岐側とＦ2 の光分岐比率を１００：１０に選択した場合
は、前述のように光ファイバＦ1 の分岐側への最大分岐
出力５０％が光分岐比率１００に相当するので、光ファ
イバＦ2 への光分岐比率１０は約５％になり、元の入力
側光ファイバＦ1 の光量に対して４５％の光挿入損失を
生ずる。
【０００６】本発明の主目的は、前述した従来の分岐比
可変形光分岐結合器（研磨ブロック方式）の課題を解決
した新しい原理に基づく分岐比可変形光分岐結合器を提
供することにある。本発明の他の目的は、分岐比可変形
光分岐結合器を新規な反射ミラー方式で構成して、構造
が簡単で構成部品の量産製造が容易な分岐比可変形光分
岐結合器を提供することにある。本発明のさらに他の目
的は、高分岐比率に設定調節が容易であるとともに、環
境条件に対して信頼性が高い反射ミラー方式の分岐比可
変形光分岐結合器を提供することにある。本発明のさら
に他の目的は、特に高分岐比率時においても光挿入損失
が小さい反射ミラー方式の分岐比可変形光分岐結合器を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による分岐比可変形光分岐結合器は、第１の
コリメータレンズ，前記レンズの光軸を中心にしてｄだ
け離れて先端が光学接続されている第１および第２の光
ファイバＦ1,Ｆ2 とを含む第１のコリメータレンズ組立
と、第２のコリメータレンズ，前記レンズの光軸中心か
らｄ／２だけ離れて先端が光学接続されている第３の光
ファイバＦ3 とを含む第２のコリメータレンズ組立と、
および前記第１および第２のコリメータレンズ組立を光
学的基準面に対称に対面させ各光軸を一致させて配置
し、前記第１の光ファイバの先端の像が前記第３の光フ
ァイバ先端に結像されるように支持固定する整列手段
と、前記整列手段により前記基準面内を移動可能に支持
されており、前記第１の光ファイバから前記基準面に形
成される拡大されたモードフィールド面積の平行光ビー
ムの一部または全部を反射し前記第２の光ファイバＦ2
に接続し、前記平行光ビームの全部または一部を透過さ
せ前記第３の光ファイバＦ3 に接続する反射ミラーを含
む反射ミラー手段と、および前記反射ミラーを移動させ
る駆動手段と、から構成されている。
【０００８】前記第１および第２のコリメータレンズ
は、基準長さ０．２５ピッチのロッドレンズであり、前
記第１および第２の光ファイバは第１のフェルールに、
前記第３の光ファイバは第２のフェルールに支持されそ
れぞれ、前記第１および第２のコリメータレンズ組立を
構成するロッドレンズに接続されているように構成する
ことができる。前記反射ミラー手段の反射ミラーの軸
は、前記整列手段に設けられた前記コリメータレンズの
光軸に平行な軸孔に挿入され、前記反射ミラー手段は前
記支持体の前記軸孔に実質的に直角な１以上の案内面で
案内されているように構成することができる。前記反射
ミラー手段の反射ミラーの軸は、前記整列手段に対して
一方向の回転習性が与えられており、前記反射ミラーを
移動させる駆動手段は、前記回転習性に抗して前記ミラ
ー手段を移動させるように構成することができる。
【０００９】前記反射ミラーの材質はステンレス鋼など
の金属製であり、両面に硬さＭＨｖ１８００以上のＴｉ
−Ｎ被膜処理を行い、さらに金（Ａｕ），プラチナ（Ｐ
ｔ）などの高反射率被膜をスパッタリングまたはメッキ
などにより付着させた反射ミラーを使用することができ
る。
【００１０】前記分岐器と共通する構成で接続比可変形
光結合器を実現できる。本発明による第１の接続比可変
形光結合器は、第１のコリメータレンズ，前記レンズの
光軸を中心から一定距離だけ離れて先端が光学接続され
ている第１光ファイバとを含む第１のコリメータレンズ
組立と、第２のコリメータレンズ，前記レンズの光軸を
中心から一定距離だけ離れて先端が光学接続されている
第２光ファイバとを含む第２のコリメータレンズ組立
と、前記第１および第２のコリメータレンズ組立を光学
的基準面に対称に対面させ各光軸を一致させて配置し、
前記第１の光ファイバの先端の像が前記第２の光ファイ
バ先端に結像されるように支持固定する整列手段と、前
記整列手段により前記基準面内を移動可能に支持されて
おり、前記第１の光ファイバから前記基準面に形成され
る拡大されたモードフィールド面積の平行光ビームの一
部または全部を前記第２の光ファイバに接続するシャッ
タ手段と、および前記シャッタを移動させる駆動手段
と、から構成されている。
【００１１】本発明によるさらに他の接続比可変形光結
合器は、コリメータレンズ，前記レンズの光軸を中心に
して一定距離離れて先端が光学接続されている第１およ
び第２の光ファイバＦ1,Ｆ2 とを含むコリメータレンズ
組立と、前記コリメータレンズ組立の光軸が光学的基準
面に直角になるように対面させて支持固定する整列手段
と、前記整列手段により前記基準面内を移動可能に支持
されており、前記第１の光ファイバから前記基準面に形
成される拡大されたモードフィールド面積の平行光ビー
ムの一部または全部を反射し前記第２の光ファイバＦ2
に接続する反射ミラーを含む反射ミラー手段と、および
前記反射ミラーを移動させる駆動手段と、から構成され
ている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して本発明に
よる反射ミラー形分岐比可変形光分岐結合器の実施態様
をさらに詳しく説明する。図４，図５は、発明による分
岐比可変形光分岐結合器の作動原理を説明するための略
図である。
【００１３】第１のコリメータレンズ組立は、基準長さ
０．２５ピッチのロッドレンズ９，前記レンズの一端面
にロッドレンズ９の光軸中心にｄだけ離れて先端が光学
接続されている第１および第２の光ファイバＦ1,Ｆ2 と
を含んでいる。第２のコリメータレンズ組立は、同様に
基準長さ０．２５ピッチのロッドレンズ１０，前記レン
ズの一端面にロッドレンズの光軸中心からｄ／２だけ離
れて先端が光学接続されている第３の光ファイバＦ3 を
含んでいる。図４，図５において、図示を省略した整列
手段は、前記第１および第２のコリメータレンズ組立の
各ロッドレンズ９，１０の他端面を空隙を介して対面さ
せ各光軸を一致させ、前記第１の光ファイバの先端の像
が、前記第３の光ファイバ先端に結像されるように支持
固定している。ロッドレンズ９とロッドレンズ１０の中
間に位置する光軸に直角な面を光学的基準面または単に
基準面ということにする。
【００１４】反射ミラー手段は、前記整列手段により前
記空隙内で前記ロッドレンズの光軸に直角方向に前記基
準面内で移動可能に支持されており、前記第１の光ファ
イバからロッドレンズを透過して空隙内に放射される拡
大されたモードフィールド面積の平行光ビームの一部ま
たは全部を反射し前記第２の光ファイバＦ2 に接続し、
前記平行光ビームの全部または一部を透過させ前記第３
の光ファイバＦ3 に接続する反射ミラー１２を含んでい
る。
【００１５】図４，図５において、(a) は反射ミラー１
２がモードフィールド径１１の外側にあり、第１の光フ
ァイバＦ1 からの光の１００％が第３の光ファイバＦ3
に接続した状態を示している。なお本願においてモード
フィールド径とは、例えば第１の光ファイバＦ1 からの
光がロッドレンズ９で収束されて、略平行光線束化され
た位置での光束の直径をいう。なお第１の光ファイバＦ
1 からの光は前記基準面を含む空間で平行光束となる
が、この平行光束の中心軸は光軸ｚに対して一定の傾き
を持っている。第２，第３の光ファイバＦ2,Ｆ3 からそ
れぞれのロッドレンズに入射された光についても同様な
ことが言え、前記基準面にモードフィールド径１１が形
成される。
【００１６】図４，図５の(b) は、反射ミラー１２がロ
ッドレンズ９，１０間のモードフィールドを５０％覆っ
た状態である。この場合、光ファイバＦ1 からの光は反
射側光ファイバＦ2 に５０％伝達される。透過側光ファ
イバＦ3 にも５０％出力される。したがって、この場合
の光分岐比率は５０：５０の等分岐となる。図４，図５
の(c) は、反射ミラー１２がロッドレンズ９，１０間の
モードフィールドを１００％覆った状態である。この場
合、光ファイバＦ1 からの光は全量反射されるので反射
側光ファイバＦ2 への出力光は１００％になり、透過側
光ファイバＦ3 への出力はゼロになる。したがって、こ
の場合の光分岐比率は１００：０になる。
【００１７】図１は、本発明による分岐比可変形光分岐
結合器の実施例の平面断面図、図２は、図１に示した前
記実施例の左側面図、図３は、図１に示した前記実施例
のＸＹ断面図である。この実施例において前記各要素、
第１および第２のコリメータレンズ組立Ｃ１，Ｃ２、反
射ミラー手段、前記反射ミラーを移動させる駆動手段は
整列手段を形成する整列ブロック２５に組付けられる。
整列ブロック２５には、後述する第１および第２のコリ
メータレンズ組立Ｃ１，Ｃ２のロッドレンズ１４，１５
の整列孔２６、フランジ付き回転軸１８の挿入孔２７、
調節ねじロッド２３をねじこむ雌ねじ孔２８を光軸ＺＺ
軸に平行に設けられている。さらに光軸ＺＺに直交した
平行面２９，３０を設けてある。
【００１８】コリメータレンズ９，１０として、日本板
硝子株式会社より商品名セルフォックレンズ（ＳＦＬ）
として市販されている外径２ｍｍ基準軸長０．２５ピッ
チのロッドレンズを使用した。光ファイバのコアに相当
する点に近い光源から、ある広がりを持って投射された
光を平行光束にするコリメータ機能をもつものであれば
良い。コリメータレンズ、０．５ｎ＋０．２５ピッチ
（ｎは０または整数）のロッドレンズ、コリメータとし
て用いられるマイクロレンズを使用できる。
【００１９】光ファイバＦ1 ，Ｆ2 は、フェルール１３
に設けられた平行な孔に挿入固定されている。光ファイ
バＦ1 ，Ｆ2 の光軸間の距離はｄである。光ファイバＦ
3 はフェルール１３の中心軸からｄ／２の距離にある孔
に挿入固定されている。各フェルールと光ファイバの端
面は研磨され、フェルール１３はロッドレンズ１４に中
心軸を一致させて接合固定され、コリメータレンズ組立
Ｃ１を構成している。フェルール１６はロッドレンズ１
５に中心軸を一致させて接合固定され、コリメータレン
ズ組立Ｃ２を構成している。コリメータレンズ組立Ｃ１
とＣ２は、図１に示されているように、整列ブロック２
５によりロッドレンズ間に１ｍｍ以下の隙間をあけて同
一光軸ＺＺ線上に整列固定する。
【００２０】図５に示す光ビームのモードフィールド直
径１１は、光学基準面に形成されるが各ロッドレンズ
９，１０の端面における光ビームの径と略同じである。
モードフィールド直径は、前述の仕様によるロッドレン
ズとシングルモード光ファイバを使用すると、光源の光
波長が１３１０ｎｍの場合の実測値は、約３２０μｍで
ある。
【００２１】反射ミラー１２は、各ロッドレンズ９，１
０の中間の光学基準面で移動可能である。本発明の実施
例では、反射ミラー１７として厚さ０．３〜０．４ｍｍ
のステンレス鋼を使用した。両面に硬さＭＨｖ１８００
以上のＴｉ−Ｎ被膜処理を行い、さらに金（Ａｕ）被膜
をスパッタリングにより付着させる。反射ミラー１７
は、フランジ付き回転軸１８に直角精度１／５０００以
下になるようにして、レーザスポット溶接により一体化
されている。回転軸１８は、整列手段２５に設けられた
孔２７に回転可能に挿入されている。回転軸１８の他端
には、アクチュエータブッシュ１９が、そのブッシュと
前記反射ミラー１７で整列手段２５を挟むように固定さ
れている。アクチュエータブッシュ１９と整列手段２５
の両方に溝２１および３１が設けられており、アクチュ
エータブッシュ１９と整列手段２５の間にトーションば
ね２０が設けられている。トーションばね２０の両端
は、前記溝２１および３１により制限されており、整列
手段に対してアクチュエータブッシュ１９が、図２，図
３において反時計方向（図２の矢印方向）に付勢してい
る。アクチュエータブッシュ１９は、組立時に前記フラ
ンジ付き回転軸１８に取付けられており、外周にはピン
２２が植設されている。
【００２２】整列手段を構成する整列ブロック２５に
は、前記孔２７に平行に雌ねじ孔２８が設けられてい
る。この雌ねじ孔２８には、反射ミラー１７を回転調節
するための調節ねじロッド２３が挿入結合されている。
この実施例では、ねじは直径３ｍｍ、ピッチは０．３５
である。調節ねじロッド２３の一端には、ドライバで回
すためのすり割りが設けられており、先端部２４は１／
５鋭角テーパが成形されている。この先端部２４に前述
した反射ミラー組立のピン２２が押し当てられており、
この先端部２４が反射ミラー１７の反時計方向の回転位
置を制限している。
【００２３】次に反射ミラー１７の回転位置の調節につ
いて説明する。調節ねじロッド２３をねじ込むと、鋭角
テーパ部を有する先端部２４がアクチュエータブッシュ
１９のピン２２を押す。アクチュエータブッシュ１９
は、トーションばね２０の付勢力に逆らって反対方向に
回転させられる。したがって、アクチュエータブッシュ
１９に回転軸１８で連結されている反射ミラー１７も、
連動して同じ回転角度だけ図２の反矢印方向に回転す
る。
【００２４】この場合、調節ねじロッド２３とロッドレ
ンズ１４，１５の光軸が回転軸１８から各４．５ｍｍの
位置にあるとすれば、調節ねじロッド２３が１回転した
ときに反射ミラー１７は０．６３７°反矢印方向に回転
する。このときのロッドレンズ１４，１５の光軸におけ
る反射ミラー１７の回転方向の移動量は５０μｍにな
る。ロッドレンズ１４，１５のモードフィールド直径
は、前述のとおり３２０μｍであるから、調節ねじロッ
ド２３を６．４回転することによって光ファイバＦ2，
光ファイバＦ3 に出力される光量の分岐比を０：１００
から、１００：０に可変できる。
【００２５】次に図６を参照して前記装置の動作特性を
説明する。図６はシングルモード光ファイバを使用し
て、光の分布パターンが、ガウスビームの場合の調節ね
じロッド２３の調節ストロークと光強度の関係を示す計
算図表である。ここで、調節ストロークの目盛り２０の
点は、調節ねじロッド２３の６．４回転に相当する。図
示のように分岐比Ｒ＝１：１９の場合は、調節ねじロッ
ド２３の所要回転数は、４．５×（６．４／２０）で約
１．４４回転、分岐比Ｒ＝３：７の場合は約２．７２回
転、分岐比Ｒ＝１：１の場合は約３．２回転になる。し
たがって、分岐比Ｒが大きいほど光強度に対する調節ス
トロークが大きくなるので、分岐比調節の分解能を高く
でき、それにともなって環境および外力の影響を受け難
くなるという優れた特性を備えている。
【００２６】さらに、従来の研磨ブロック形分岐比可変
形光分岐結合器は、前述のように分岐比が大きくなるほ
ど光挿入損失が大きくなるが、本発明の反射ミラー形分
岐比可変形光分岐結合器は反射ミラーによって、ロッド
レンズ端面の光ビームのモードフィールド面積を反射側
と透過側に連続的に分割して入力光を反射側光ファイバ
と透過側光ファイバに各々分岐出力させる新しい原理に
基づいて構成したものであるから、分岐比に起因する光
挿入損失はゼロである。一般に光分岐結合器は分岐比固
定形、分岐比可変形を問わず、分岐比が大きくなるほど
製造が困難になり、かつ、環境および外力の影響を受け
易くなって信頼性が得られない傾向にあった。したがっ
て、従来の光分岐結合器の最大分岐比は１：９が限界で
あったが、前述のように本発明の反射ミラー形分岐比可
変形光分岐結合器の最大分岐比は０：１００まで可能で
あるとともに、従来のものとは逆に分岐比が大きいほど
分岐比設定が容易になることがわかる。
【００２７】以上詳しく説明したように、本発明の反射
ミラー形分岐比可変形光分岐結合器は、反射ミラーによ
ってロッドレンズ端面の光ビームのモードフィールド面
積を反射側と透過側に連続的に分割して、入力光を反射
側光ファイバと透過側光ファイバに各々分岐出力させる
新しい原理に基づいて構成したものであり、その効果は
次のように要約できる。 （１）構造が簡単であり、製造技術的に構成部品の量産
製造が容易である。 （２）分岐比に起因する光挿入損失はゼロである。 （３）光量の分岐比を０：１００から１００：０に連続
可変できる。 （４）原理的に、分岐比が大きいほど光強度に対する調
節量が大きくなるので、分岐比調節の分解能を高くで
き、それにともなって環境および外力の影響を受け難く
なる。
【００２８】前述した反射ミラー形分岐比可変形光分岐
結合器と同様に、接続比可変形光結合器を実現すること
ができる。図７は、本発明による接続比可変形光結合器
の実施例の動作説明図である。この実施例は、先に図１
〜図６を参照して説明した実施例の光ファイバＦ2 を除
去しただけで実現できる。また反射ミラーは、シャッタ
としての機能を持てば良い。
【００２９】第１のコリメータレンズ組立は、第１のコ
リメータレンズ９，前記レンズ９の光軸を中心から一定
距離だけ離れて先端が光学接続されている第１光ファイ
バＦ1とを含んでいる。第２のコリメータレンズ組立
は、第２のコリメータレンズ１０，前記レンズ１０の光
軸を中心から一定距離だけ離れて先端が光学接続されて
いる第２光ファイバＦ3 とを含んでいる。図示されてい
ない整列手段は、前記第１および第２のコリメータレン
ズ組立を光学的基準面に対称に対面させ各光軸を一致さ
せて配置し、前記第１の光ファイバの先端の像が前記第
２の光ファイバ先端に結像されるように支持固定する。
整列手段として前述したものと同様の整列ブロックを利
用できる。シャッタ手段１１２は、前記整列手段により
前記基準面内を移動可能に支持されており、前記第１の
光ファイバから前記基準面に形成される拡大されたモー
ドフィールド面積の平行光ビームの一部または全部を前
記第２の光ファイバＦ3 に接続する。前記シャッタ手段
は、駆動手段で微細に駆動される。駆動手段も前述した
ものと全く同じ構成のものを使用できる。
【００３０】図７の(a) の部分は、シャッタ１１２が拡
大されたモードフィールドの外側に位置し、第１光ファ
イバＦ1 からの光は１００％第２の光ファイバＦ3 に伝
達される状態を示している。図７の(b) の部分は、シャ
ッタ１１２が拡大されたモードフィールドの光束の５０
％を遮断（反射）している。その結果第１光ファイバＦ
1 からの光は５０％第２の光ファイバＦ3 に伝達される
状態を示している。図７の(c) の部分は、シャッタ１１
２が拡大されたモードフィールドの光束の１００％を遮
断（反射）している。その結果第１光ファイバＦ1 から
の光は１００％遮断され、第２の光ファイバＦ3 には伝
達されない状態を示している。
【００３１】前述した反射ミラー形分岐比可変形光分岐
結合器と同様に、さらに他の接続比可変形光結合器を実
現することができる。図８は、本発明による接続比可変
形光結合器の他の実施例の動作説明図である。この実施
例は、先に図１〜図６を参照して説明した実施例の第２
のコリメータ組立Ｃ２を除去しただけで実現できる。
【００３２】コリメータレンズ組立は、コリメータレン
ズ９，前記レンズの光軸を中心にして一定距離離れて先
端が光学接続されている第１および第２の光ファイバＦ
1,Ｆ2とを含んでいる。図示されていない整列手段は、
前記コリメータレンズ組立の光軸が光学的基準面に直角
になるように対面させて支持固定している。反射ミラー
手段１２は、前記整列手段により前記基準面内を移動可
能に支持されており、前記第１の光ファイバから前記基
準面に形成される拡大されたモードフィールド面積の平
行光ビームの一部または全部を反射し前記第２の光ファ
イバＦ2 に接続する。駆動手段は前記反射ミラー１２を
微細に移動させる。
【００３３】図８の(a) の部分は、反射ミラー１２が拡
大されたモードフィールドの外側に位置し、第１の光フ
ァイバＦ1 からの光は全く反射されず、第２の光ファイ
バＦ2に伝達されない状態を示している。図８の(b) の
部分は、反射ミラー１２が拡大されたモードフィールド
の光束の５０％を反射している。その結果第１の光ファ
イバＦ1 からの光は５０％第２の光ファイバＦ2 に伝達
される状態を示している。図８の(c) の部分は、反射ミ
ラー１２が拡大されたモードフィールドの光束の１００
％を反射している。その結果第１の光ファイバＦ1 から
の光は１００％第２の光ファイバＦ2 に伝達される状態
を示している。
【００３４】以上詳しく説明したように、本発明による
接続比可変形光結合器は、前述した分岐器と類似するシ
ャッタまたは反射ミラーによってロッドレンズ端面の光
ビームのモードフィールド面積を反射側と透過側に連続
的に分割して、入力光を反射側光ファイバまたは透過側
光ファイバに各々分岐出力させる新しい原理に基づいて
構成されている。 （１）構造が簡単であり、製造技術的に構成部品の量産
製造が容易である。 （２）光量の伝達比を０：１００から１００：０に連続
可変できる。 （３）伝達比の上限または加減での調節量が大きくなる
ので、分岐比調節の分解能を高くでき、それにともなっ
て環境および外力の影響を受け難くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による分岐比可変形光分岐結合器の実施
例の平面断面図である。
【図２】図１に示した前記実施例の左側面図である。
【図３】図３は、図１に示した前記実施例のＸＹ断面図
である。
【図４】本発明による分岐比可変形光分岐結合器の作動
原理を説明するための略図である。
【図５】本発明による分岐比可変形光分岐結合器の作動
原理を説明するための略図であって、モードフィールド
と反射ミラーの関係を示している。
【図６】前記分岐比可変形光分岐結合器の実施例の分岐
比率変化特性図である。
【図７】本発明による接続比可変形光結合器の実施例の
動作説明図である。
【図８】本発明による接続比可変形光結合器の他の実施
例の動作説明図である。
【図９】従来の前記分岐比可変形光分岐結合器の側面断
面図である。
【図１０】前記分岐比可変形光分岐結合器を同一分岐比
を得る状態にしたときのＡＡ断面図である。
【図１１】前記分岐比可変形光分岐結合器の分岐比を変
えた他の場合の中央部のＡＡ断面図である。
【符号の説明】 １，２ ブロック部材 ３，４ Ｖ溝 ５，６ ブロックの合わせ面 ７，８ 光ファイバコア ９，１０ ロッドレンズ Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 光ファイバ １１ 光ビームのモードフィールド直径 １２ 反射ミラー １３ 光ファイバＦ1 ，Ｆ2 を取付けたフェルール １４，１５ ロッドレンズ １６ 光ファイバＦ3 を取付けたフェルール １７ 反射ミラー １８ フランジ付き回転軸 １９ アクチュエータブッシュ ２０ トーションばね ２１ 溝 ２２ ピン ２３ 調節ねじロッド ２４ 先端部 ２５ 整列手段（整列ブロック） ２６ 整列孔 ２７ 挿入孔 ２８ 雌ねじ孔 ２９，３０ 光軸ＺＺに直交した平行面 ３１ 溝 １１２ シャッタ ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１０月４日（２０００．１０．
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】次に、光ファイバ付きブロックＢ１，Ｂ２
を図１０のように上下対称に密着させる。光ファイバＦ
1 ，Ｆ2 はエヴァネッセント効果によって結合し、５
０：５０の分岐比の光分岐結合器が形成される。光ファ
イバＦ1 の一端からの入力光の５０％は光ファイバＦ1
の他端側に出力され、残りの５０％は光ファイバＦ2 に
出力される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】ここで、図１１に示すように、光ファイバ
付きブロックＢ２を矢印方向に移動させると、その移動
距離に比例して光ファイバＦ1 ，Ｆ2 間のエヴァネッセ
ント効果による光結合が弱くなる。光ファイバＦ1 から
光ファイバＦ1 の分岐側への伝達光量５０％は不変であ
るが、光ファイバＦ2 に伝達される光量は５０％を上限
として減少する。従来の研磨ブロック方式の分岐比可変
形光分岐結合器は以上の分岐比可変原理によるものが主
である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】以上詳しく説明したように、本発明による
接続比可変形光結合器は、前述した分岐器と類似するシ
ャッタまたは反射ミラーによってロッドレンズ端面の光
ビームのモードフィールド面積を反射側と透過側に連続
的に分割して、入力光を反射側光ファイバまたは透過側
光ファイバに各々分岐出力させる新しい原理に基づいて
構成されている。 （１）構造が簡単であり、製造技術的に構成部品の量産
製造が容易である。 （２）光量の伝達比を０：１００から１００：０に連続
可変できる。 （３）伝達比の上限または下限での調節量が大きくなる
ので、分岐比調節の分解能を高くでき、それにともなっ
て環境および外力の影響を受け難くなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１のコリメータレンズ，前記レンズの
    光軸を中心にしてｄだけ離れて先端が光学接続されてい
    る第１および第２の光ファイバＦ1,Ｆ2 とを含む第１の
    コリメータレンズ組立と、第２のコリメータレンズ，前
    記レンズの光軸中心からｄ／２だけ離れて先端が光学接
    続されている第３の光ファイバＦ3 とを含む第２のコリ
    メータレンズ組立と、および前記第１および第２のコリ
    メータレンズ組立を光学的基準面に対称に体面させ各光
    軸を一致させて配置し、前記第１の光ファイバの先端の
    像が前記第３の光ファイバ先端に結像されるように支持
    固定する整列手段と、前記整列手段により前記基準面内
    を移動可能に支持されており、前記第１の光ファイバか
    ら前記基準面に形成される拡大されたモードフィールド
    面積の平行光ビームの一部または全部を反射し前記第２
    の光ファイバＦ2 に接続し、前記平行光ビームの全部ま
    たは一部を透過させ前記第３の光ファイバＦ3 に接続す
    る反射ミラーを含む反射ミラー手段と、および前記反射
    ミラーを移動させる駆動手段と、から構成した分岐比可
    変形光分岐結合器。
  2. 【請求項２】 前記第１および第２のコリメータレンズ
    は、基準長さ０．２５ピッチのロッドレンズであり、前
    記第１および第２の光ファイバは第１のフェルールに、
    前記第３の光ファイバは第２のフェルールに支持されそ
    れぞれ、前記第１および第２のコリメータレンズ組立を
    構成するロッドレンズに接続されている請求項１記載の
    分岐比可変形光分岐結合器。
  3. 【請求項３】 前記反射ミラー手段の反射ミラーの軸
    は、前記整列手段に設けられた前記コリメータレンズの
    光軸に平行な軸孔に挿入され、前記反射ミラー手段は前
    記支持体の前記軸孔に実質的に直角な１以上の案内面で
    案内されている請求項１記載の分岐比可変形光分岐結合
    器。
  4. 【請求項４】 前記反射ミラー手段の反射ミラーの軸
    は、前記整列手段に対して一方向の回転習性が与えられ
    ており、前記反射ミラーを移動させる駆動手段は、前記
    回転習性に抗して前記ミラー手段を移動させるものであ
    る請求項１記載の分岐比可変形光分岐結合器。
  5. 【請求項５】 第１のコリメータレンズ，前記レンズの
    光軸を中心から一定距離だけ離れて先端が光学接続され
    ている第１光ファイバとを含む第１のコリメータレンズ
    組立と、第２のコリメータレンズ，前記レンズの光軸を
    中心から一定距離だけ離れて先端が光学接続されている
    第２光ファイバとを含む第２のコリメータレンズ組立
    と、前記第１および第２のコリメータレンズ組立を光学
    的基準面に対称に体面させ各光軸を一致させて配置し、
    前記第１の光ファイバの先端の像が前記第２の光ファイ
    バ先端に結像されるように支持固定する整列手段と、前
    記整列手段により前記基準面内を移動可能に支持されて
    おり、前記第１の光ファイバから前記基準面に形成され
    る拡大されたモードフィールド面積の平行光ビームの一
    部または全部を前記第２の光ファイバに接続するシャッ
    タ手段と、および前記シャッタを移動させる駆動手段
    と、から構成した接続比可変形光結合器。
  6. 【請求項６】 コリメータレンズ，前記レンズの光軸を
    中心にして一定距離離れて先端が光学接続されている第
    １および第２の光ファイバＦ1,Ｆ2 とを含むコリメータ
    レンズ組立と、前記コリメータレンズ組立の光軸が光学
    的基準面に直角になるように体面させて支持固定する整
    列手段と、前記整列手段により前記基準面内を移動可能
    に支持されており、前記第１の光ファイバから前記基準
    面に形成される拡大されたモードフィールド面積の平行
    光ビームの一部または全部を反射し前記第２の光ファイ
    バＦ2 に接続する反射ミラーを含む反射ミラー手段と、
    および前記反射ミラーを移動させる駆動手段と、から構
    成した分岐比可変形光結合器。
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