JP2002023002A - Optical coupling and branching device - Google Patents

Optical coupling and branching device

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JP2002023002A
JP2002023002A JP2000202240A JP2000202240A JP2002023002A JP 2002023002 A JP2002023002 A JP 2002023002A JP 2000202240 A JP2000202240 A JP 2000202240A JP 2000202240 A JP2000202240 A JP 2000202240A JP 2002023002 A JP2002023002 A JP 2002023002A
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JP
Japan
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filter
light
optical
optical axis
input
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Japanese (ja)
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Toshihiko Takano
俊彦 高野
Kuniaki Jinnai
邦明 陳内
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide such an optical coupling and branching device for n wavelength that is lower in cost and more compact in size by using an existing optical system. SOLUTION: The optical coupling and branching device for (n-1) wavelength is constituted of a filter unit in which (n-2) sheets (n is an integer and 4<=n<=9) of a selectively transmitting and reflecting filter (selective filter) (F(k)) [k is an integer of 1 to (n--2)] are combinedly arranged on the reflecting optical axis successively on mutually parallel planes A, B; an external optical input/ output part on the reflecting optical axis of the selective filter F(1) on the outside of the filter unit; and an optical input/output part (P(k)) [k is an integer of 1 to (n-1)] at (n-1) places on the transmitting optical axis of the selective filter F(k) and on the reflecting optical axis of F(n-2). On the optical axis between the external optical input/output part and the selective filter (F(1)), the selective filter is provided, which transmits the light having a wavelength all equivalent to the optical input/output part (P(k)) and which reflects the light having other different wavelength; also, an optical input/output part (P0) is provided on the reflecting optical axis of this filter.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、波長の異なる複数
の信号光を合波、または分波するために用いる光分波合
波器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical demultiplexer / demultiplexer used for multiplexing or demultiplexing a plurality of signal lights having different wavelengths.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長の異なる複数の信号光を合波した
り、逆に合波された複数の信号光をそれぞれの波長成分
に分波したりする機能を有する光分波合波器は、様々な
方式が考案されており、その一つとして選択透過反射フ
ィルタを用いる手法が知られている。図4は、従来の選
択透過反射フィルタを用いる方式の光分波合波器の一例
を示す図である。
2. Description of the Related Art An optical demultiplexer / multiplexer having a function of multiplexing a plurality of signal lights having different wavelengths, or demultiplexing a plurality of multiplexed signal lights into respective wavelength components, comprises: Various schemes have been devised, and as one of them, a technique using a selective transmission / reflection filter is known. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a conventional optical demultiplexer / multiplexer using a selective transmission / reflection filter.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、複数の選択
透過反射フィルタを組み合わせて利用する光合波分波器
において、光路長を極力短くすることで光ビームの拡が
りを抑制し、高性能を保持しつつ、デバイス全体として
のサイズを極力小さくするための構造を提案するもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an optical multiplexer / demultiplexer that uses a combination of a plurality of selective transmission / reflection filters, thereby suppressing the spread of a light beam by shortening the optical path length as much as possible and improving the performance. The present invention proposes a structure for keeping the size of the entire device as small as possible while holding it.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
(n−2)枚(ただし、nは4≦n≦9の整数)の選択
透過反射フィルタ(F(k))〔kは1〜(n−2)の
整数〕が互いに平行な平面Aおよび平面Bに順次反射光
軸で結合配置されたフィルタユニット、該フィルタユニ
ットの外側の該選択透過反射フィルタF(1)の反射光
軸上に外部光入出力部(E(0))、および該選択透過
反射フィルタF(k)の透過光軸上とF(n−2)の反
射光軸上との(n−1)箇所の光入出力部(P(k))
〔kは1〜(n−1) の整数〕からなる(n−1)波長
の光分波合波器において、該外部光入出力部(E0)と
該選択透過反射フィルタ(F(1))との間の光軸上
に、該光入出力部(P(k))に相当する全波長の光を
透過させ、これらと異なる波長の光を反射する選択透過
反射フィルタ(F0)とその反射光軸上に光入出力部
(P0)を設けてなるn波長の光分波合波器である。
That is, the present invention provides:
Planes A and (n-2) (where n is an integer of 4 ≦ n ≦ 9) selective transmission reflection filters (F (k)) [k is an integer of 1 to (n−2)] are parallel to each other. A filter unit sequentially coupled to the plane B with a reflection optical axis, an external light input / output unit (E (0)) on a reflection optical axis of the selective transmission reflection filter F (1) outside the filter unit, and (N-1) light input / output units (P (k)) on the transmission optical axis of the selective transmission reflection filter F (k) and on the reflection optical axis of F (n-2)
In the optical demultiplexer / multiplexer having the wavelength (n-1) consisting of [k is an integer of 1 to (n-1)], the external optical input / output unit (E0) and the selective transmission reflection filter (F (1) ), And a selective transmission reflection filter (F0) that transmits light of all wavelengths corresponding to the light input / output unit (P (k)) and reflects light of different wavelengths. This is an n-wavelength optical demultiplexer / multiplexer provided with an optical input / output unit (P0) on the reflected optical axis.

【0005】本発明における選択透過反射フィルタとし
ては、公知の誘電体多層膜フィルタが好適である。誘電
体多層膜フィルタは、たとえば、低屈折率薄膜 (酸化珪
素など) と高屈折率薄膜 (酸化チタニウムなど) とを数
十層交互に積層することにより製造され、これらの膜の
積層を精密に制御することにより所望の短波長域通過フ
ィルタ(SPF)、長波長域通過フィルタ(LPF)、
または帯域通過フィルタ(BPF)を得ることが可能で
ある。誘電体多層膜フィルタは、反射領域の光をほぼ1
00%反射し、透過領域に対しては100%に近い透過
率を有する点で極めて好適である。また、フィルタユニ
ットの材料としては、金属、セラミックス、プラスチッ
クなどを用いることができ、黄銅、ステンレス、マシー
ナブルセラミックス、エポキシ樹脂などが好ましい材料
として例示される。これらは光が通過する内部の部分を
空洞として用いる。その他、石英ガラスなど使用波長域
にて透明な材料を用いる場合は、内部はそのままとして
外形加工のみで使用することも可能である。
As the selective transmission / reflection filter in the present invention, a known dielectric multilayer filter is suitable. Dielectric multilayer filters are manufactured, for example, by alternately stacking dozens of low-refractive-index thin films (such as silicon oxide) and high-refractive-index thin films (such as titanium oxide), and precisely stacking these films. By controlling, a desired short wavelength band pass filter (SPF), long wavelength band pass filter (LPF),
Or it is possible to obtain a band pass filter (BPF). The dielectric multilayer filter filters light in the reflection area by approximately one.
It is very suitable in that it reflects 00% and has a transmittance close to 100% for the transmission region. In addition, as a material of the filter unit, metal, ceramics, plastic, or the like can be used, and preferable examples of the material include brass, stainless steel, machineable ceramics, and epoxy resin. These use the inside part through which light passes as a cavity. In addition, when a transparent material such as quartz glass is used in the wavelength range to be used, it is also possible to use the material only for the outer shape processing while keeping the inside as it is.

【0006】[0006]

【実施例】以下、実施例により本発明の光分波合波器に
ついてさらに詳しく説明する。なお、以下の例は具体的
に説明するためのものであって、本発明の実施態様や発
明範囲を限定するものではない。 実施例1 図1は、本発明の一例を示す4波長用光分波合波器の平
面図である。図1において、筐体(1)の中央部にステ
ンレスからなるフィルターユニット(2)が固定されて
いる。フィルターユニット(2)は、その端部の平面A
および平面Bが互いに平行であり、これらの平面A、ま
たは平面Bに選択透過反射フィルタ(F0、F1、F
2)が密着して取り付けられ、フィルターユニット内部
の光が通過する部分は空洞になっている。なお、平面A
および平面Bは筐体の辺に対して10度の角度で斜めに
配置されている。フィルターユニット2の両側には、選
択透過反射フィルタの取り付け位置に合わせて、その透
過光軸上に光入出力部(P0、P1、P2、P3)と外
部光入出力部(E0)が筐体(1)に固定されている。
これらの光入出力部は、図示はしていないが、光ファイ
バおよびその先端に取り付けたコリメートレンズより構
成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The optical demultiplexer / multiplexer according to the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. The following examples are for the purpose of specifically explaining, and do not limit the embodiments and the scope of the present invention. Embodiment 1 FIG. 1 is a plan view of a four-wavelength optical multiplexer / demultiplexer showing an example of the present invention. In FIG. 1, a filter unit (2) made of stainless steel is fixed to a central portion of a housing (1). The filter unit (2) has a flat surface A at its end.
And the plane B are parallel to each other, and the plane A or the plane B is provided with the selective transmission reflection filter (F0, F1, F2).
2) is attached in close contact, and the portion through which light inside the filter unit passes is hollow. The plane A
The plane B is obliquely arranged at an angle of 10 degrees with respect to the side of the housing. On both sides of the filter unit 2, a light input / output unit (P0, P1, P2, P3) and an external light input / output unit (E0) are provided on the transmission optical axis according to the mounting position of the selective transmission / reflection filter. It is fixed to (1).
Although not shown, these optical input / output units are composed of an optical fiber and a collimating lens attached to the tip thereof.

【0007】外部光入出力部(E0)から4種類の波長
(λ1、λ2、λ3、λ4、但し、λ1<λ2<λ3<
λ4)を合波した光が入射する場合を例として説明す
る。それぞれの選択透過反射フィルタ(F0、F1、F
2)の特性は図2に示す通りである。外部より入射した
光は平面Aに取り付けた選択透過反射フィルタF0(S
PF)にて波長λ4の光が反射され、その反射光は光入
出力部(P0)に至る。選択透過反射フィルタF0を透
過した光(λ1+λ2+λ3)は平面Bに取り付けた選
択透過反射フィルタF1(SPF)にて波長λ1の光が
透過し、透過光は光入出力部(P1)に至る。選択透過
反射フィルタF1における反射光(λ2+λ3)は平面
Aに設けた選択透過反射フィルタF2(SPF)にて波
長λ2の光が透過し、透過光は光入出力部(P2)に至
る。F2における反射光(λ3)は平面Bを通過し、光
入出力部(P3)に至る。このようにして、λ1、λ
2、λ3、λ4の4種類の波長の光がP0およびP1、
P2、P3の光入出力部にそれぞれ分波される。また、
光の進む方向が反対の場合には、合波器として機能する
こととなる。
From the external optical input / output unit (E0), four wavelengths (λ1, λ2, λ3, λ4, where λ1 <λ2 <λ3 <
The case where the light multiplexed with λ4) is incident will be described as an example. Each selective transmission reflection filter (F0, F1, F
The characteristic 2) is as shown in FIG. Light incident from the outside is transmitted through a selective transmission reflection filter F0 (S
PF) reflects light of wavelength λ4, and the reflected light reaches the light input / output unit (P0). The light (λ1 + λ2 + λ3) transmitted through the selective transmission / reflection filter F0 is transmitted through the selective transmission / reflection filter F1 (SPF) attached to the plane B, and the transmitted light reaches the light input / output unit (P1). The light (λ2 + λ3) reflected by the selective transmission / reflection filter F1 is transmitted through a selective transmission / reflection filter F2 (SPF) provided on the plane A, and the transmitted light reaches the light input / output unit (P2). The reflected light (λ3) at F2 passes through the plane B and reaches the light input / output unit (P3). Thus, λ1, λ
Light of four wavelengths of 2, λ3 and λ4 is P0 and P1,
The light is split into the optical input / output units P2 and P3, respectively. Also,
When the light travels in the opposite direction, it functions as a multiplexer.

【0008】具体的な波長の組み合わせとして、λ1:
1515nm、λ2:1535nm、λ3:1555n
m、λ4:1575nmを用いて作製した後、E0から
各波長の光を入射して各ポートにて測定したところ、最
大の挿入損失≧─1.5dB、アイソレーション≦─2
0dBとの良好な結果であった。
As a specific combination of wavelengths, λ1:
1515 nm, λ2: 1535 nm, λ3: 1555n
m, λ4: 1575 nm, and light of each wavelength was incident from E0 and measured at each port. The maximum insertion loss ≧ ─1.5 dB, isolation ≦ ─2
It was a good result of 0 dB.

【0009】本発明の特徴は、外部光入出力部(E0)
からの光が選択透過反射フィルタ(F1)に至る手前に
選択透過反射フィルタ(F0)および光入出力部(P
0)を設けた点にある。このように構成することによ
り、分波または合波する波長数に対して光路長の総和を
短くすることが可能であり、結果として光ビームの拡が
りを最小限に抑え、良好な特性を得ることができる。ま
た、合理的な配置設計により横幅(w)を最小限とし
て、デバイスのコンパクト化が図れることも利点であ
る。
A feature of the present invention is that an external optical input / output unit (E0)
Before the light from the filter reaches the selective transmission / reflection filter (F1), the selective transmission / reflection filter (F0) and the light input / output unit (P
0). With this configuration, it is possible to shorten the sum of the optical path lengths with respect to the number of wavelengths to be demultiplexed or multiplexed. As a result, it is possible to minimize the spread of the light beam and obtain good characteristics. Can be. Another advantage is that the width (w) can be minimized by rational layout design, and the device can be made compact.

【0010】なお、実施例1ではSPF(短波長域通過
フィルタ)の組み合わせとしての一例を示したが、同様
の機能はLPF(長波長域通過フィルタ)或いはBPF
(帯域通過フィルタ)を用いても構成できる。n種類の
波長の光を分波または合波するためには、最低限(n−
1)枚の選択透過反射フィルタが必要であるが、アイソ
レーションを向上させるなどの目的で、光入出力部(P
( k))の手前にさらに選択透過反射フィルタを追加す
ることも有効である。本発明の構成にて分波または合波
可能な波長数の上限は、用いる選択透過反射フィルタの
特性やシステムのマージンなどに依存し、一概には論じ
られないが、好ましい分波合波性能を得るには概略、波
長数9程度が限界と考えられる。また、外部光入出力部
から光フィルターユニットの平面Aに入射する角度につ
いては、特に限定されないが、フィルタ特性の点から斜
め入射の角度として15度以下とすることが好ましい。
In the first embodiment, an example is shown as a combination of an SPF (short wavelength bandpass filter), but the same function is provided by an LPF (long wavelength bandpass filter) or a BPF.
(Band-pass filter). In order to split or combine light of n kinds of wavelengths, at least (n-
1) Although one selective transmission / reflection filter is required, the optical input / output unit (P
It is also effective to add a selective transmission / reflection filter before (k)). The upper limit of the number of wavelengths that can be demultiplexed or multiplexed in the configuration of the present invention depends on the characteristics of the selective transmission / reflection filter to be used, the margin of the system, and the like. It is generally considered that the number of wavelengths is about 9 to obtain. The angle of incidence from the external light input / output unit to the plane A of the optical filter unit is not particularly limited, but is preferably 15 degrees or less as an oblique incidence angle from the viewpoint of filter characteristics.

【0011】実施例2 図3は、実施例2の4波長の光分波合波器を示す平面図
である。本例では、実施例1におけるフィルターユニッ
トの平面Aの一部を、図3のように筐体の辺に対して反
対方向に10度の角度で斜めの形状とすることにより、
光入出力部(P0)を外部光入出力部(E0)からF1
に至る直線に対して他の光入出力部とは反対側に設けて
いる。分波および合波の仕組みは実施例1と同様である
が、筐体内部の配置上の問題として、実施例1の形態で
は光入出力部(P0)を配することが困難となる場合な
どに本例の形態は有効である。
Second Embodiment FIG. 3 is a plan view showing a four-wavelength optical demultiplexer / multiplexer according to a second embodiment. In the present embodiment, a part of the plane A of the filter unit in the first embodiment is obliquely formed at an angle of 10 degrees in the opposite direction to the side of the housing as shown in FIG.
The optical input / output unit (P0) is moved from the external optical input / output unit (E0) to F1.
Are provided on the side opposite to the other light input / output units with respect to the straight line reaching. The mechanism of demultiplexing and multiplexing is the same as in the first embodiment. However, as a problem in the arrangement inside the housing, it is difficult to arrange the optical input / output unit (P0) in the form of the first embodiment. The embodiment of the present invention is effective.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上、実施例および発明の詳細な説明か
ら明らかなように、本発明の光分波合波器は極めて高性
能かつコンパクトであり、WDM伝送装置などに好適に
用いることができる。
As is apparent from the embodiments and the detailed description of the invention, the optical demultiplexer / multiplexer according to the present invention is extremely high-performance and compact, and can be suitably used for a WDM transmission device and the like. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光分波合波器の一例を示す平面図。FIG. 1 is a plan view showing an example of an optical demultiplexer / multiplexer according to the present invention.

【図2】実施例1における選択透過反射フィルタの特性
を示す図。
FIG. 2 is a diagram illustrating characteristics of a selective transmission reflection filter according to the first embodiment.

【図3】本発明の光分波合波器の一例を示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing an example of an optical demultiplexer / multiplexer according to the present invention.

【図4】従来の光分波合波器の一例を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing an example of a conventional optical demultiplexer / multiplexer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

E0:外部光入出力部、 F0〜F3:選択透過反射フ
ィルタ、P0〜P4:光入出力部
E0: external light input / output unit, F0 to F3: selective transmission / reflection filter, P0 to P4: light input / output unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (n−2)枚(ただし、nは4≦n≦9
の整数)の選択透過反射フィルタ(F(k))〔kは1
〜(n−2)の整数〕が互いに平行な平面Aおよび平面
Bに順次反射光軸で結合配置されたフィルタユニット、
該フィルタユニットの外側の該選択透過反射フィルタF
(1)の反射光軸上に外部光入出力部(E(0))、お
よび該選択透過反射フィルタF(k)の透過光軸上とF
(n−2)の反射光軸上との(n−1)箇所の光入出力
部(P(k))〔kは1〜(n−1) の整数〕からなる
(n−1)波長の光分波合波器において、該外部光入出
力部(E0)と該選択透過反射フィルタ(F(1))と
の間の光軸上に、該光入出力部(P(k))に相当する
全波長の光を透過させ、これらと異なる波長の光を反射
する選択透過反射フィルタ(F0)とその反射光軸上に
光入出力部(P0)を設けてなるn波長の光分波合波
器。
(1) (n-2) sheets (where n is 4 ≦ n ≦ 9)
) Selective transmission reflection filter (F (k)) [k is 1
, (Integer of (n−2)) are sequentially coupled on a plane A and a plane B parallel to each other with a reflection optical axis,
The selective transmission reflection filter F outside the filter unit
The external light input / output unit (E (0)) on the reflection optical axis of (1) and the transmission light axis of the selective transmission / reflection filter F (k) and F
(N-1) wavelength consisting of (n-1) light input / output portions (P (k)) [k is an integer of 1 to (n-1)] with respect to the (n-2) reflected optical axis The optical input / output unit (P (k)) is disposed on the optical axis between the external optical input / output unit (E0) and the selective transmission / reflection filter (F (1)). And a light transmitting / reflecting filter (F0) for transmitting light of all wavelengths corresponding to the above, and reflecting light of different wavelengths, and a light component of n wavelengths provided with a light input / output unit (P0) on the reflected optical axis. Wave combiner.
【請求項2】 該フィルタユニットは、金属、セラミッ
クス、またはプラスチックからなるブロックにて構成さ
れ、該ブロックは光が通過する部分を空間とし、該ブロ
ックの表面に選択透過反射フィルタF(k)を固定して
なる構造である請求項1記載の光分波合波器。
2. The filter unit is composed of a block made of metal, ceramics, or plastic. The block has a portion through which light passes as a space, and a selective transmission / reflection filter F (k) is provided on the surface of the block. The optical demultiplexer / multiplexer according to claim 1, wherein the optical demultiplexer / multiplexer has a fixed structure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7787723B2 (en) 2002-11-11 2010-08-31 Cube Optics Ag Support element for mounting optical elements and method of producing such a support element

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