JP2001264551A

JP2001264551A - 入射アパーチャを一体成形した光学分光計の光導波管

Info

Publication number: JP2001264551A
Application number: JP2001034698A
Authority: JP
Inventors: Thomas Fuhrmann; フルマントーマス
Original assignee: Wavetek Wandel Goltermann Eningen GmbH
Current assignee: Viavi Solutions Deutschland GmbH
Priority date: 2000-02-12
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2001-09-26
Also published as: EP1124146B1; EP1124146A1; CA2335670C; US6856726B2; US20010033711A1; DE50000020D1; CA2335670A1

Abstract

(57)【要約】【課題】後方反射率が低く比較的安い経費で生産でき
る入射スリットを備えた光導波管を提供する。【解決手段】一方の端部にコア（１１）内に光を結合
させるための平らな入射領域（１５）を備えた光導波管
（１０）において、入射領域（１５）を光導波管（１
０）のコア直径（ｄ）より狭くし、かつ入射領域（１
５）の周囲において、光導波管（１０）の端部が、横方
向に入射面（１３）まで上向きに傾斜している。入射領
域（１５）にあたった光のみがコア（１１）内に通過
し、その中に案内される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光導波管であって、
一方の端部にその光導波管のコア内に光を結合させるた
めの平らな入射面を備えた光導波管及びかかる光導波管
を備えた光学分光計に関する。

【０００２】

【従来の技術】出射スリットは、波長を選択する上で光
学スペクトル分析器の光路の出射側に不可欠のものであ
る。この出射スリットの幅は、光学上の他のパラメータ
とともにスペクトル分析器の波長分解能を決定する。で
きるだけ小型のスペクトル分析器で高い波長分解能を得
るには、スペクトル分析器の光学的特性が回折によって
限界づけられること、即ち、分解能が装置の光学的諸構
成要素による誤差によってではなく光の波としての性質
によって限界づけられるのが有利である。

【０００３】光通信では、約１．２５μｍ〜約１．６５
μｍの波長を持つ光をシングルモードグラスファイバー
光導波管に結合させることが一般に行なわれている。こ
の場合、スリット幅をおよそ１０μｍにした場合に最適
分解能が得られる。これよりスリット幅をさらに小さく
しても、波長分解能は高くならず、減衰度のみが大きく
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光導波管の入射スリッ
トを作成するために、薄い金属箔状の自在に支持される
スリットを使うことが知られている。所望の幅を持つス
リットは、例えば、高パワーレーザーで金属箔に適切な
処理を施して作られるが、このスリットは、偏光による
望ましくない損失（ＰＤＬ）の原因となる。このＰＤＬ
は、金属箔が厚いほど、そしてスリットの幅が狭いほど
大きい。特に、スリット幅が回折限界域に近づくと損失
は極端に大きくなる。

【０００５】上記のような金属製のアパーチャは、調整
して光導波管の端部に接着することもできるが、調節と
接着には比較的多額の費用がかかる上、この反射性の金
属製アパーチャは、望ましくない後方反射を生じる。

【０００６】最後に、シングルモードグラスファイバー
自体を入射スリットとして使用し、該グラスファイバー
のコア直径を約９μｍ（モード領域の直径約１０．５μ
ｍ及び波長１．５５μｍに対して）とすることもでき
る。しかし、その場合、出射スリットは円形であり、光
の分散の方向に直交する出射スリットに対する入射光線
の小さな変化で、既に、減衰度が大きく増大する。環境
条件（例えば気温、経年変化など）の変化や機械的なひ
ずみ（例えば衝撃、振動など）があると、パワーインジ
ケータが間違った値を示すという危険性が高い。

【０００７】したがって、本発明の目的は、後方反射率
が低く比較的安い経費で生産できる入射スリットを備え
た上述のタイプの光導波管を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題は、入射領域を光導波管のコア直径より狭くし、かつ
入射領域の周囲において、光導波管の端部を横方向に入
射領域まで上向きに傾斜させることにより解決される。

【０００９】この場合、光導波管の端部は、長方形状に
設計される入射領域の長手方向に添った両側のみを傾斜
させ、光導波管の軸面に関して対称であるのが好まし
い。

【００１０】一般に、グラスファイバー光導波管の端部
は、研磨により平坦に或いは角度をつけて形成される。
光導波管の端部即ち端面側を、径方向に向かい合う二つ
の側で、斜面（例えば各々４５°の傾斜角）をなすよう
に研磨すると、長方形の入射面が、光導波管の中央部に
リッジ状の部分として残り好適な寸法及び角度が得ら
れ、光は、そのリッジを通って、光導波管のコアに結合
される。この入射面にあたった光のみがコアに入り、そ
こで伝達されることになる。

【００１１】約１．２５μｍ〜約１．６５μｍ、好まし
くは約１．５５μｍの波長を持つ光に関しては、約５０
μｍのコア直径を有する光導波管の場合、入射面、従っ
て有効入射スリットの幅を約１０μｍにするのが好まし
い。入射領域の長さが少なくとも光導波管のコア直径と
同じであれば、およそ１０μｍｘ５０μｍの入射面が形
成され、その短辺側が、波長分解能を決定する。長辺側
は、結合されるパワーを変えることなく結合されるべき
光点が移動しうる許容誤差方向となる。コアの直径とし
ては約５０μｍが好ましいが、それより大きなコア直径
を有する光導波管も、原理的には使用できる。

【００１２】しかし、一般的なクラッディング直径約１
２５μｍを有するグラスファイバー光導波管は、折れや
すいため研磨するのが難しい。したがって、グラスファ
イバーの端部を取り付け台に取り付け、その取り付け台
といっしょに研磨するのが有利である。例えば、グラス
ファイバーの端部用のプラグを取り付け台として利用す
ることもできるし、また、数本のグラスファイバー光導
波管を２枚のサンドイッチ板の溝に嵌めこみ、その中に
取り付けられたファイバー端部といっしょに斜角を付け
ることもできる。

【００１３】光導波管の端部は、斜面に入射する光が、
好ましくは、さらに光導波管のコアにまで案内されない
ような傾斜をつけられる。したがって、斜面の角度は、
斜面に入射した光がさらに光導波管のコアにまで案内さ
れないように選ばれる。ここで、より傾斜の急な斜面が
有利である。なぜならば、その場合、不要な光は急角度
で反射してすぐにまたファイバーを離れ即ち完全に消
え、コア内に入る光が最少限度にとどめられるからであ
る。斜面に入射した光は、屈折してコアから離れ光導波
管のクラッディングを伝達されて吸収される。

【００１４】上記の特徴と組み合わされなくても、自身
の特徴だけでも、本発明の一態様として提供され得る他
の態様においては、入射領域を光導波管のコア直径より
狭くし、入射領域の周囲に、蒸着された不透明な金属層
が設けられる。

【００１５】蒸着された不透明な金属層は、アパーチャ
の役目を果たし、光は、入射領域からのみ光導波管の中
に結合され得るようになっている。この蒸着金属層は金
属箔と較べて薄いため、ほとんどＰＤＬ（偏光による損
失）を生じない。

【００１６】本発明は、光学分光計、特に出射スリット
を通過してきた光を検出する検出器を備えた光学スペク
トル分析器にも関する。本発明によれば、この場合の出
射スリットは、上記のように設計された光導波管の入射
側の端部により形成され、検出器は前記光導波管の反対
側の端部に配置される。

【００１７】対応する電子機器を備える検出器は、光導
波管により分光計の光学的諸構成要素から空間的に離さ
れ又は切り離して配置される。この光学的諸構成要素の
中の出射スットは、斜面を付した光導波管の長方形の入
射面により構成されているのが好ましい。スリットの短
辺側がシングルモードファイバーのコア直径の範囲内
（約１．５５μｍの波長に対して約１０μｍ）にある場
合、高い波長分解能を得ることができる。例えば５０μ
ｍの長さのスリットであれば、結合される光点は、検波
器でパワーの変化が起きない範囲で、光の分散方向に直
交する長手方向に十分遠くまで移動してもよい。

【００１８】本発明の更なる利点は、添付の図面に基づ
く下記の説明により一層明らかとなるであろう。また、
前述し且つこれから述べる諸特徴は、単独であろうとい
かなる組み合わせにおいて併用する場合であろうと、本
発明により使用可能である。また，ここに示され説明さ
れている実施形態は最終的な発明の列挙としてではな
く、本発明を記述するための具体的な例とみなされるべ
きものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１及び図２に示す光導波管１０
は、コア１１（コア直径ｄ）とクラッディング１２（ク
ラッディング直径Ｄ）を有するグラスファイバから成
る。光導波管１０の光の入射する側である図に示された
端部は、「屋根のリッジ（棟）」を形成する平らなリッ
ジ面１３と二つの横方向の斜面１４で、屋根状に設計さ
れている。

【００２０】この屋根状の形は、例えば研磨などによ
り、屋根の略長方形の棟の形状をしたリッジ面１３が光
導波管１０の端面の中央に残るように、光導波管１０の
端部を径方向に向かい合う両側で傾斜させることによっ
て形成できる。コアの直径ｄ内に配置されたリッジ面１
３は、略長方形の光の入射領域１５を形成し、この入射
領域１５を通って光はコア１１に結合される。略長方形
の入射領域１５の短辺側は、コアの直径ｄより幅狭に作
られ、他方長辺側は、ほぼコアの直径ｄに相当する。短
辺側は、光の分散方向となり、波長分解能を決定する。
長辺側は、コアに結合されるべき光点が、結合されるパ
ワーの変化なしに移動しうる許容誤差方向である。

【００２１】斜面１４の角度（本実施形態においては約
４５°）は、可能ならば、斜面１４から光導波管１０に
入射するすべての光がさらにコア１１内にまで案内され
ないように選ばれる。斜面１４に入射する光は、屈折し
てコア１１から離れて光導波管１０のクラッディング１
２を伝達され、吸収される。したがって、入射領域１５
は、光導波管１０上のスリット絞りを形成することにな
る。

【００２２】約１．２５μｍ〜約１．６５μｍ、特に約
１．５５μｍの波長を持つ光に関しては、約５０μｍの
一般的なコアの直径ｄの場合、入射面が約１０μｍｘ５
０μｍとなるように、入射領域１５の短辺側の幅を約１
０μｍに設定するのが好ましい。

【００２３】斜面１４は、入射領域１５に対して下記の
不等式を満たすα角（図２）をなすのが好ましい。

【００２４】

【数１】

【００２５】式中、ｎ_C0は、コア１１の屈折率、ｎ
_C1は、クラッディング１２の屈折率、α ₂は、入射領域
１５の法線に対する光線の入射角である。

【００２６】図３に光学スペクトル分析器２０の一般的
な構成を示す。入射スリット２１から入った光は、レン
ズ２２で平行光線になり光学反射格子２３に至り、この
反射格子２３が光中に存在する波長をそれぞれ異なる程
度に回折する。所定の波長について光度を測定できるよ
うに、光導波管１０の入射面即ち入射領域１５に当たっ
た光のみが、検出器２４（例えばフォトダイオード）に
導かれる。反射格子２３の向きを両方向矢印２５の方向
に変えることによって、測定ごとに対象となる波長を変
えることが可能である。検出器２４は、スペクトル分析
器２０の光学的諸構成要素から光導波管１０によって空
間的に離され又は切り離されている。この光学的諸構成
要素中の出射スリットは、先端部を斜面状に形成した光
導波管１０の好ましくは長方形の入射面により構成され
る。入射面１５の短辺側が、回折により限定される光線
の範囲内（約１．５μｍの波長に対して約１０μｍ）に
ある場合、最適な波長分解能を得ることができる。例え
ば５０μｍの長さの入射面１５であれば、結合されるべ
き光点は、検波器２４でパワーの変化が起きない範囲
で、光の分散方向に直交する長手方向に、それだけ遠く
移動してもよくなる。

【００２７】図４は、コア３１及びクラッディング３２
を有する光導波管３０を示す。光導波管３０の入射側の
端面には、コア３１の範囲内にある入射窓即ち入射領域
３３を除き、蒸着された不透明な金属層３４が設けられ
ている。この不透明な金属層３４は、入射窓３３からの
み光が光導波管３０に結合できるようにアパーチャの役
目を果たす。

【００２８】

【発明の効果】入射領域を光導波管のコア直径より狭く
し、かつ入射領域の周囲において、光導波管の端部を横
方向に入射領域まで上向きに傾斜させて、光導波管の端
部を形成するので、後方反射率が低い光導波管の入射ス
リットを比較的安い経費で生産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る光導波管の外観斜
視図である。

【図２】図１の光導波管の側面図である。

【図３】スペクトル分析器の一般的な構成を図１の光導
波管とともに示す図である。

【図４】本発明の第２実施形態に係る光導波管の外観斜
視図である。

【符号の説明】

１０光導波管１１コア１２クラッディング１３平坦なリッジ面１４横方向の斜面１５入射領域２０スペクトル分析器２１入射スリット３０光導波管３３入射窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導波管（１０）であって、一方の端部
に当該光導波管のコア（１１）内に光を結合させるため
の平らな入射領域（１５）を備えた光導波管（１０）に
おいて、前記入射領域（１５）を前記光導波管（１０）のコア直
径（ｄ）より狭くし、かつ前記光導波管（１０）の端部
を、前記入射領域（１５）の周囲において、横方向に入
射面（１３）まで上向きに傾斜させることを特徴とする
光導波管（１０）。
【請求項２】前記光導波管（１０）の前記端部は、長
方形状に設計される前記入射領域（１５）の横方向の両
側のみを傾斜させることを特徴とする請求項１に記載の
光導波管。
【請求項３】前記光導波管（１０）の前記端部は、斜
面（１４）に入射する光が、さらに光導波管（１０）の
コア（１１）内にまで案内されないように傾斜をつけら
れることを特徴とする請求項１または２記載の電源装
置。
【請求項４】前記光導波管（１０）の前記端部は、前
記光導波管（１０）の軸面に関して対称であることを特
徴とする請求項１、２、または３のいずれかに記載の光
導波管。
【請求項５】前記入射面（１５；３３）は、前記光導
波管（１０；３０）の前記コアの直径（ｄ）より狭く、
前記入射領域（１５；３３）の周囲に、蒸着された不透
明な金属層（３４）が設けられていることを特徴とする
請求項１、２、３、または４のいずれかに記載の光導波
管（１０；３０）。
【請求項６】前記入射領域（１５；３３）の長さが少
なくとも前記光導波管（１０；２０）のコア直径（ｄ）
と同じであることを特徴とする請求項１、２、３、４、
または５のいずれかに記載の光導波管（１０；２０）。
【請求項７】光学分光計、特に出射スリットと該出射
スリットを通過してきた光の検出器（２４）とを備えた
光学スペクトル分析器（２０）であって、前記出射スリ
ットは、請求項１、２、３、４、５、または６の少なく
とも１つの記載にしたがって構成された光導波管（１
０；３０）の端部に形成され、前記検出器（２４）は前
記光導波管（１０；３０）のもう一方の端部に設置され
ていることを特徴とする光学分光計，特に光学スペクト
ル分析器（２０）。
【請求項８】光導波管（１０）であって、一方の端部に
当該光導波管のコア（１１）内に光を結合させるための
平らな入射領域（１５）を備えた光導波管（１０）にお
いて、入射面（１５；３３）が、前記光導波管（１０；
３０）の前記コアの直径（ｄ）より狭く、前記入射領域
（１５；３３）の周囲に、蒸着された不透明な金属層
（３４）が設けられていることを特徴とする光導波管
（１０；３０）。