JP2004093990A - Optical multiplexer/demultiplexer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信、光計測分野において使用される光合分波部品に関し、特に、2個の屈折率分布型レンズの間に誘電体多層膜などからなる光合分波素子を配置してなる光合分波部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、誘電体多層膜などからなる光合分波素子を有する光合分波部品の一種として、光合分波素子や光分岐フィルタなどの光合分波素子を、2個のコリメートレンズの一方の端面の間に挿入するとともに、各コリメートレンズの他方の端面側に、光ファイバからなる入出力ポートを配置したものがある。
【0003】
図8に、光合分波器の概略構成の一例を示す(例えば、米国特許6347170号公報を参照)。
同図に示す光合分波器1は、誘電体多層膜などからなる光合分波素子3と、この光合分波素子3の両側に配置された第1および第2のコリメートレンズ2、4とを備えている。第1のコリメートレンズ2の、光合分波素子3に対して反対側の端面2aには、光ファイバからなる第1のポート5および第2のポート6が接続されている。また、第2のコリメートレンズ4の、光合分波素子3に対して反対側の端面には、光ファイバからなる第3のポート7が接続されている。
これにより、第1のポート5から波長多重化された光を入射させると、この光は、第1のコリメートレンズ2を介して、光合分波素子3に照射され、光合分波素子3により合分波されて、波長に応じて、第2および第3のポート6、7のいずれかに出射されるようになる。
【0004】
この光合分波器1においては、第1および第2のコリメートレンズ2、4としては、約0.25ピッチの屈折率分布型レンズが用いられている。ただし、屈折率分布型レンズにおける1ピッチの長さとは、該屈折率分布型レンズ内を進行する光線の蛇行周期である。
これにより、第1のポートから光合分波素子3に反射されて第2のポートに至るまでのレンズ内の光路長、および、第1のポートから光合分波素子3を通過して第3のポートに至るまでのレンズ内の光路長(空間および光合分波素子3のところを伝播する光路長は含まない)は、いずれも、0.5ピッチとなる。従って、第1のポートから発散して入射した光は、レンズ端面上に集束するので、各ポート5〜7の位置を適切に選択すれば、各コリメートレンズ2、4と各ポート5〜7とを、高効率に結合させることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、通信容量を拡大する要望が強くあり、このため、通信に用いる波長域が拡大してきている。波長差の大きい信号光の間では、コリメートレンズ2、4の波長分散により、波長間の焦点距離の差が無視できない。このため、コリメートレンズ2、4からの出射光が、ポート5〜7の端面からズレた位置に集束するようになり、損失の増加をもたらすという問題が生じている。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コリメートレンズの波長分散による損失を低減できる光合分波器を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、第1および第2のコリメートレンズと、
これらのコリメートレンズの一方の端面間に挿入された光合分波素子と、
前記第1のコリメートレンズの他方の端面側に配置された第1および第2のポートと、
前記第2のコリメートレンズの他方の端面側に配置された第3のポートとを備え、
第1のポートから光合分波素子に反射されて第2のポートに至るまでの第1の光路、および、第1のポートから光合分波素子を透過して第3のポートに至るまでの第2の光路の2つの光路を有し、これら2つの光路および前記光合分波素子を用いて波長の異なる光を合分波する光合分波器であって、
前記第1および第2のコリメートレンズの波長分散による前記波長の異なる光の焦点距離の差に合わせて、前記第1および第2の光路の光路長に差を設けたことを特徴とする光合分波器を提供する。
【0008】
このような光合分波器としては、前記第1および第2のコリメートレンズが屈折率分布型レンズであり、
これらのコリメートレンズは、前記各ポートに向かい合う側の端面が斜めに研磨されているとともに、これらの斜め研磨端面が互いに平行になるように配置され、前記第1および第2の光路の光路長が異なるようになっており、
前記波長の異なる光のうち、前記屈折率分布型レンズ中の焦点距離が長くなる方の波長の光が、前記2つの光路のうち、光路長の長い方の光路を通るようにしたものを好適に用いることができる。この場合、前記第1および第2の屈折率分布型レンズの長さは、前記屈折率分布型レンズ中の焦点距離が長くなる方の波長に対するピッチ長の0.23〜0.25倍にすることが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
図1は、本実施の形態の光合分波器を示す図である。この光合分波器1においては、コリメートレンズ2、4として、屈折率分布型レンズが用いられており、第1の屈折率分布型レンズ2と、光合分波素子3と、第2の屈折率分布型レンズ4とが、この順序で配列されている。
【0010】
第1の屈折率分布型レンズ2の、光合分波素子3に対して反対側の端面2aには、光ファイバからなる第1のポート5および第2のポート6がそれぞれ接続されている。また、第2の屈折率分布型レンズ4の、光合分波素子3に対して反対側の端面4aには、光ファイバからなる第3のポート7が接続されている。
これらのポート5〜7は、図1に示す実施の形態においては、ガラスキャピラリ(毛細管)10、11に固定されて支持されている。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、各ポート5〜7を支持する手段として、V溝基板などを用いてもよいし、光ファイバがレンズ2、4と直接融着接続されていてもよい。
【0011】
第1のポート5と第2のポート6との位置関係は、第1のポート5から入射した光が、光合分波素子3に反射されたとき、第2のポート6から出射されるように決定されている。また、第1のポート5と第3のポート7との位置関係は、第1のポート5から入射した光が、光合分波素子3を透過したとき、第3のポート7から出射されるように決定されている。
【0012】
第1および第2の屈折率分布型レンズ2、4は、径方向に屈折率分布を有する円柱状のレンズであり、GRINレンズまたはロッドレンズとも呼ばれる種類のレンズである。これらの屈折率分布型レンズ2、4としては、Selfoc(日本板硝子社の商標)など多成分ガラスからなるものの他、本出願人が出願し、特願2001−104929号に記載の石英系ガラスからなる屈折率分布型レンズなどを、特に制限なく用いることができる。
一般に、屈折率分布型レンズでは、長さが0.25ピッチのときに平行光が1点に集束し、また逆に、1点から入射された光が平行光として出射されるようになる。本実施の形態においては、0.25ピッチに相当する長さを、屈折率分布型レンズの焦点距離ということにする。
【0013】
第1および第2の屈折率分布型レンズ2、4は、図1および図2に示すように、ポート5〜7に対向する側の端面2a、4aが、光軸Zに対して所定の角度傾斜するように斜め研磨されている。
本発明において、屈折率分布型レンズの長さは、光軸上における長さLとレンズのピッチ長との比であり、屈折率分布型レンズの斜め研磨された端面の傾斜角は、該端面の法線Nと光軸Zとのなす角θとして定義する。
本実施の形態の光合分波器1においては、第1および第2の屈折率分布型レンズ2、4の長さおよび傾斜角θが互いに等しく、レンズ長は0.23〜0.25ピッチであり、傾斜角θは、6〜8°である。
【0014】
光合分波素子3は、誘電体多層膜からなり、所定の波長帯の光を反射し、他の所定の波長帯の光を透過する性質を有するフィルタ素子である。一般に、SiO2、TiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5などの誘電体から、高屈折率成分と低屈折率成分とを適宜選択して用い、所定の膜厚にて、交互に数〜数百層積層したものが用いられる。
【0015】
さらに本実施の形態の光合分波器1においては、図1に示すように、第1および第2の屈折率分布型レンズ2、4は、斜め研磨された端面2a、4aが平行になるように配置されている。また、光合分波素子3として、所定の長波長成分λ1を透過し、かつ、所定の短波長成分λ2を反射するものが用いられる。そして、第1および第3のポート5、7は、それぞれ、屈折率分布型レンズ2、4の長辺側に配置され、第2のポート6は、第1の屈折率分布型レンズ2の短辺側に配置されている。
【0016】
これにより、第1のポート5から光合分波素子3に反射されて第2のポート6に至るまでのレンズ内における第1の光路の光路長(図1中、AD+DBの光路長)は、第1のポート5から光合分波素子3を透過して第3のポート7に至るまでのレンズ内における第2の光路の光路長(図1中、AD+ECの光路長)より短くなる。第1および第2のポート5、6をなす光ファイバのコアの距離をdとし、第1および第2の屈折率分布型レンズ2、4の斜め研磨端面の傾斜角をθとすると、第1の光路の光路長と第2の光路の光路長との差ΔL(DBとECの差に等しい)は、下記式(1)により表される。
【0017】
ΔL=dtanθ ………… (1)
【0018】
本実施の形態の光合分波器においては、この光路長差ΔLにより、屈折率分布型レンズ2、4の焦点距離のズレを補償する。
【0019】
図3に、石英を主成分とするガラスからなる屈折率分布型レンズの軸上屈折率の波長依存性の一例を示し、また、図4に、波長分散による最適な光路長の長さ(0.5ピッチ、すなわち焦点距離の2倍)を示す。
λ1が1550nm、λ2が1480nmであるとすると、0.5ピッチの長さは、λ1に対して約3.29mm、λ2に対して約3.27mmであるから、波長分散による光路長差は、約0.02mmである。
そこで、波長分散による焦点距離のズレを補償するためには、ΔLを約20μmとする。例えば、d=125μm、θ=8°とすれば、式(1)により、ΔL=約17.5μmとなる。
【0020】
これにより、第1の光路の光路長(AD+DB)が波長λ2に対してほぼ0.5ピッチとなるので、第1のポート5から入射した波長λ2の成分は、光合分波素子3に反射されて第1の屈折率分布型レンズ2の端面2a上に集束するようになる。しかも、第2の光路の光路長(AD+EC)が波長λ1に対してほぼ0.5ピッチとなるので、第1のポート5から入射した波長λ1の成分は、光合分波素子3を透過して第2の屈折率分布型レンズ4の端面4a上に集束するようになる。
【0021】
従って、第2のポート6と第1の屈折率分布型レンズ2、ならびに、第3のポート7と第2の屈折率分布型レンズ4との結合効率を向上させ、各コリメートレンズとポートの端面間距離を極めて小さくすることができるので、損失の低下を抑制することができるとともに、端面間を接着剤で充填する構造においては、接着剤の使用量を低減して、接着剤の膜厚が薄くすることができるようになる。従って、接着部の機械的強度が増し、温度変化に対する安定性が向上する。
【0022】
次に、上述の光合分波器1の製造方法を説明する。なお、以下に示す手順は一例に過ぎず、本発明を何ら限定するものではない。
まず、所定の寸法および特性を有する屈折率分布型レンズ2、4および光合分波素子3を用意し、第1の屈折率分布型レンズ2と、光合分波素子3と、第2の屈折率分布型レンズ4とを、この順序でエポキシ系などの接着剤を用いて固定する。この際、屈折率分布型レンズ2や第2の屈折率分布型レンズ4の端面2a、4aの傾斜面の向きをCCDカメラにより観察しながら、これらの端面2a、4aが平行になるように、該屈折率分布型レンズ2、4を光軸を中心にして回転させて、向きを調節する。
【0023】
次いで、第1の屈折率分布型レンズ2の端面2a上の所定の位置に、第1のポート5を接着して固定する。さらに、第2のポート6の位置を決めて接着するが、この際、第1のポート5から光を入射させながら、第2のポート6を第1の屈折率分布型レンズ2の一方の端面2aに近づけ、第2のポート6から出射される光の強度が最大となるように調心して、その位置に第2のポート6を接着する。同様に、第1のポート5から光を入射させながら、第3のポート7を第2の屈折率分布型レンズ4の一方の端面4aに近づけ、第3のポート7から出射される光の強度が最大となるように調心して、その位置に第3のポート7を接着する。このような手順を用いることにより、各ポート5、6、7を、挿入損失が最も小さくなるように調心することができ、挿入損失が極めて小さい光合分波器1を製造することができる。
【0024】
図5は、第2の実施の形態の光合分波器を示す図である。この光合分波器1は、光合分波素子3として、長波長成分λ1を反射し、短波長成分λ2を透過させるものを用いた点で、第1の実施の形態の光合分波器と異なる。また、透過側の第3のポート7は、第2の屈折率分布型レンズ4の短辺側に配置されている。
これにより、長波長成分λ1は、第1のポート5から光合分波素子3に反射されて第2のポート6に至るまでの第1の光路(図5中、AD+DBの光路長)を通り、短波長成分λ2は、第1のポート5から光合分波素子3を透過して第3のポート7に至るまでの第2の光路(図5中、AD+ECの光路長)を通るようになるとともに、AD+DBの光路長をAD+ECの光路長より長くすることができる。
図4に示すように、長波長成分λ1は短波長成分λ2より焦点距離が長いので、第1の実施の形態の光合分波器1と同様の手法により、各屈折率分布型レンズ2、4と各ポート5〜7との間の結合効率を向上させ、損失を低減することができる。
【0025】
さらに、第1の実施の形態において説明したように、第1および第2のポート5、6のコア間距離dと、第1の屈折率分布型レンズ2の斜め研磨された端面2aの傾斜角θを適切に設計することにより、第1および第2の光路の光路長(AD+DB、AD+EC)を、それぞれの光路を通る光の波長λ1、λ2に対して、いずれもほぼ0.5ピッチとなるようにすることができる。
これにより、各屈折率分布型レンズ2、4と各ポート5〜7との端面間間隔を小さくし、接着剤の使用量を低減して、接着剤の膜厚が薄くすることができるようになる。従って、接着部の機械的強度が増し、温度変化に対する安定性が向上する。
【0026】
図6は、本発明の第3の実施の形態の光合分波器の要部を示す図である。同図に示す光合分波器1においては、第1および第2のポート5、6として、二心ファイバピグテイル12が用いられている。この二心ファイバピグテイル12の端面は、光軸に対する傾斜角をθ2として斜めに研磨されている。そしてこの傾斜角θ2は、第1の屈折率分布型レンズ2の斜め研磨端面の傾斜角θ1とは所定の差が付けられている。
図6には図示していないが、第2の屈折率分布型レンズ4の光合分波素子3と反対側には、第3のポートが配置されている。
【0027】
この場合、第1のポート5と第1の屈折率分布型レンズ2との端面間間隔はL1であり、第2のポート6と第1の屈折率分布型レンズ2との端面間間隔はL2である。θ1≠θ2であるから、L1≠L2である。従って、L1とL2の差は、光路長差ΔLとなる。
【0028】
本実施の形態によれば、第1および第2の屈折率分布型レンズ2、4として、同じ長さのレンズを用いても、前記傾斜角θ1、θ2の差により、第1のポート5から光合分波素子3に反射されて第2のポート6に至るまでの第1の光路と、第1のポート5から光合分波素子3を透過して第3のポート(不図示)に至るまでの第2の光路とに、光路長差ΔLを設けることができる。
従って、θ1、θ2を適切に調整して、必要な光路長差ΔLを設けることにより、屈折率分布型レンズの波長分散による焦点距離のズレを補償することができる。従って、レンズとポートとの結合効率を向上し、光合分波器1の損失を低減することができる。
【0029】
図7は、本発明の第4の実施の形態の光合分波器を示す概略構成図である。この光合分波器1においては、コリメートレンズ2、4として、非球面レンズが用いられている。コリメートレンズ2、4の一方の端面の間には、光合分波素子3が配置されている。第1のコリメートレンズ2の他方の端面側には、第1および第2のポート5、6を備える二心ファイバピグテイル12が配置されている。また、第2のコリメートレンズ4の他方の端面側には、第3のポート7を備える単心ファイバピグテイル13が配置されている。
なお、図7には、第1および第2のコリメートレンズ2として、非球面レンズを用いた構成を図示したが、これに代えて、球(ボール)レンズや、球面レンズなどを用いることもできる。
【0030】
このような光合分波器1においては、第1のポート5からは波長の異なる光λ1とλ2とが入射されるのに対して、第2のポート6からは分波されたλ1のみが出射される。コリメートレンズ2の波長分散により、波長λ1の光と、波長λ2の光とでは、コリメートレンズ2の焦点距離が異なる。この焦点距離の差を補償しないと、反射光の損失が大きくなることになる。
【0031】
そこで、本実施の形態においては、二心ファイバピグテイル12の第1のコリメートレンズ2に対向する端面12aを、斜めに研磨されたものとする。この際、第1のポート5の先端と第2のポート6の先端との光軸方向の距離ΔLは、二心ファイバピグテイル12の端面12aの傾斜角をθ、第1のポート5のコアと第2のポート6のコアとの間隔をdとするとき、下記式(2)により表される。
【0032】
ΔL=dtanθ ………… (2)
【0033】
そこで、ΔLが前記焦点距離の差に等しくなるように、傾斜角θおよびコア間間隔dを適切な大きさとすることにより、第1および第2のポート5、6の調心が容易になり、損失を低減することができる。
第1および第2のポート5、6の調心は、例えば、以下の手順により行うことができる。まず、第1のポート5に光源を、第2のポート6に出力モニタを接続する。この光源からの入力光を第1のポート5から出射させながら、第1のポート5を第1のコリメートレンズ2に近づける。このとき、二心ファイバピグテイル12を動かし、光合分波素子3からの反射光が、最も強い強度で第2のポート6に出射されるような位置を見つけたら、その位置に合わせる。このように調心することにより、反射光の損失が極めて低い光合分波器1を容易に製造することができる。
【0034】
以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明はこの実施の形態のみに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、上記実施の形態では、可逆性を有する光合分波素子を用いた光合分波器について説明したが、可逆性をもたず、合波または分波の一方の機能のみを有する素子を用いて、光合波器または光分波器とする構成も可能である。
また、第1および第2のポート5、6として、二心ファイバピグテイル12を用いる代わりに、2本の単心ファイバピグテイルを用いることもできる。これにより、各単心ファイバピグテイルの端面の位置を個別に調心することができる。
【0035】
【実施例】
図1に示す光合分波器1において、光合分波素子3の透過波長λ1を1550nm、反射波長λ2を1480nmとした。また、屈折率分布型レンズ2、4の長さを0.25ピッチとし、斜め端面の傾斜角θを8°とした。第1および第2のポート5、6のコア間隔dを125μmとした。
第1および第2の光路の光路長差ΔLは、式(1)から、17.5μmである。また、ここで用いた屈折率分布型レンズ2、4の、λ1とλ2との焦点距離の差は、約20μmであった。
【0036】
反射光の損失を、第1のポート5を伝搬する波長1480nmの強度と、第3のポート7に出射された波長1480nmの強度との比から求めたところ、0.09dBであった。
透過光の損失を、第1のポート5を伝搬する波長1550nmの強度と、第3のポート7に出射された波長1550nmの強度との比から求めたところ、0.15dBであった。
このように、反射光および透過光の損失をいずれも極めて小さくすることができた。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光合分波器によれば、第1のポートから光合分波素子に反射されて第2のポートに至るまでの第1の光路の光路長と、第1のポートから光合分波素子を透過して第3のポートに至るまでの第2の光路の光路長との差を用いて、それぞれの光路を通る互いに波長が異なる光の焦点距離の差を補償するようにしたので、ポートとコリメートレンズとの間の結合効率を向上させ、光合分波器の損失の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光合分波器の第1の実施の形態を示す概略構成図である。
【図2】屈折率分布型レンズの長さおよび傾斜角を説明する斜視図である。
【図3】屈折率分布型レンズの軸上屈折率の波長依存性の一例を示すグラフである。
【図4】屈折率分布型レンズの0.5ピッチ長の波長依存性の一例を示すグラフである。
【図5】本発明の光合分波器の第2の実施の形態を示す概略構成図である。
【図6】本発明の光合分波器の第3の実施の形態を示す概略構成図である。
【図7】本発明の光合分波器の第4の実施の形態を示す概略構成図である。
【図8】従来の光合分波器の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…光合分波器、2…第1の屈折率分布型レンズ(コリメートレンズ)、2a…第1の屈折率分布型レンズの斜め研磨端面、3…光合分波素子、4…第2の屈折率分布型レンズ(コリメートレンズ)、4a…第2の屈折率分布型レンズの斜め研磨端面、5…第1のポート、6…第2のポート、7…第3のポート、12…二心ファイバピグテイル。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical multiplexing / demultiplexing component used in the field of optical communication and optical measurement, and in particular, to an optical multiplexing / demultiplexing device in which an optical multiplexing / demultiplexing element made of a dielectric multilayer film or the like is arranged between two refractive index distribution type lenses. Related to demultiplexing parts.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as one type of optical multiplexing / demultiplexing component having an optical multiplexing / demultiplexing element composed of a dielectric multilayer film, an optical multiplexing / demultiplexing element such as an optical multiplexing / demultiplexing element or an optical branching filter is disposed between one end surfaces of two collimating lenses. And an input / output port made of an optical fiber is arranged on the other end face side of each collimating lens.
[0003]
FIG. 8 shows an example of a schematic configuration of an optical multiplexer / demultiplexer (for example, see US Pat. No. 6,347,170).
The optical multiplexer /
Accordingly, when wavelength-multiplexed light is incident on the
[0004]
In the optical multiplexer /
As a result, the optical path length in the lens from the first port to the optical multiplexer /
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, there has been a strong demand for expanding the communication capacity, and therefore, the wavelength range used for communication has been expanding. The difference in the focal length between the wavelengths cannot be ignored between the signal lights having a large wavelength difference due to the wavelength dispersion of the
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an optical multiplexer / demultiplexer that can reduce a loss due to wavelength dispersion of a collimator lens.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a first and a second collimating lens,
An optical multiplexing / demultiplexing element inserted between one end faces of these collimating lenses,
First and second ports arranged on the other end face side of the first collimating lens;
A third port disposed on the other end face side of the second collimating lens,
A first optical path that is reflected from the first port to the optical multiplexer / demultiplexer and reaches the second port, and a first optical path that is transmitted from the first port through the optical multiplexer / demultiplexer and reaches the third port. An optical multiplexer / demultiplexer that has two optical paths of two optical paths and multiplexes / demultiplexes light having different wavelengths using the two optical paths and the optical multiplexer / demultiplexer,
A light path length difference between the first and second light paths provided in accordance with a difference in focal length of the light beams having different wavelengths due to wavelength dispersion of the first and second collimating lenses. Provide a corrugator.
[0008]
In such an optical multiplexer / demultiplexer, the first and second collimating lenses are gradient index lenses,
These collimating lenses have their end faces facing the ports obliquely polished, and are arranged so that these obliquely polished end faces are parallel to each other, and the optical path length of the first and second optical paths is reduced. It is different,
It is preferable that, of the lights having different wavelengths, light having a longer focal length in the refractive index distribution type lens passes through the longer one of the two optical paths. Can be used. In this case, the lengths of the first and second gradient index lenses are set to 0.23 to 0.25 times the pitch length for the wavelength of the longer refractive index in the gradient index lens. Is preferred.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
FIG. 1 is a diagram illustrating an optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment. In this optical multiplexer /
[0010]
A
In the embodiment shown in FIG. 1, these
[0011]
The positional relationship between the
[0012]
The first and second
In general, in the gradient index lens, when the length is 0.25 pitch, parallel light is focused on one point, and conversely, light incident from one point is emitted as parallel light. In the present embodiment, a length corresponding to 0.25 pitch is referred to as a focal length of the gradient index lens.
[0013]
As shown in FIGS. 1 and 2, the first and second
In the present invention, the length of the gradient index lens is the ratio of the length L on the optical axis to the pitch length of the lens, and the angle of inclination of the obliquely polished end face of the gradient index lens is Is defined as the angle θ between the normal line N and the optical axis Z.
In the optical multiplexer /
[0014]
The optical multiplexing /
[0015]
Further, in the optical multiplexer /
[0016]
Thereby, the optical path length of the first optical path (the optical path length of AD + DB in FIG. 1) in the lens from the
[0017]
ΔL = dtan θ (1)
[0018]
In the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment, the deviation of the focal length of the
[0019]
FIG. 3 shows an example of the wavelength dependence of the on-axis refractive index of a gradient index lens made of glass containing quartz as a main component. FIG. 4 shows an optimum optical path length (0 .5 pitch, ie twice the focal length).
When lambda 1 is 1550 nm, lambda 2 is assumed to be 1480 nm, the length of 0.5 pitch, about 3.29mm relative to lambda 1, because relative lambda 2 is approximately 3.27Mm, the optical path due to wavelength dispersion The length difference is about 0.02 mm.
Therefore, in order to compensate for the deviation of the focal length due to chromatic dispersion, ΔL is set to about 20 μm. For example, if d = 125 μm and θ = 8 °, ΔL is approximately 17.5 μm according to equation (1).
[0020]
Thus, the optical path length of the first optical path (AD + DB) is approximately 0.5 pitch to the wavelength lambda 2, component of the wavelength lambda 2 incident from the
[0021]
Accordingly, the coupling efficiency between the
[0022]
Next, a method of manufacturing the optical multiplexer /
First, the
[0023]
Next, the
[0024]
FIG. 5 is a diagram illustrating an optical multiplexer / demultiplexer according to the second embodiment. The optical multiplexer /
Thereby, the long wavelength component λ 1 passes through the first optical path (the optical path length of AD + DB in FIG. 5) from the
As shown in FIG. 4, since the long wavelength component λ 1 has a longer focal length than the short wavelength component λ 2 , each
[0025]
Further, as described in the first embodiment, the distance d between the cores of the first and
Thereby, the distance between the end faces between the refractive index
[0026]
FIG. 6 is a diagram illustrating a main part of an optical multiplexer / demultiplexer according to a third embodiment of the present invention. In the optical multiplexer /
Although not shown in FIG. 6, a third port is arranged on the second refractive index
[0027]
In this case, the
[0028]
According to the present embodiment, even if lenses having the same length are used as the first and second
Accordingly, by appropriately adjusting θ 1 and θ 2 and providing a necessary optical path length difference ΔL, it is possible to compensate for a shift in the focal length due to the wavelength dispersion of the gradient index lens. Therefore, the coupling efficiency between the lens and the port can be improved, and the loss of the optical multiplexer /
[0029]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating an optical multiplexer / demultiplexer according to a fourth embodiment of the present invention. In the optical multiplexer /
Although FIG. 7 shows a configuration using an aspheric lens as the first and second
[0030]
In such an
[0031]
Therefore, in the present embodiment, it is assumed that the
[0032]
ΔL = dtan θ (2)
[0033]
Therefore, by setting the inclination angle θ and the interval d between the cores to appropriate values so that ΔL becomes equal to the difference between the focal lengths, the centering of the first and
The alignment of the first and
[0034]
As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to only the embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above embodiment, an optical multiplexer / demultiplexer using an optical multiplexer / demultiplexer having reversibility has been described, but an element having no reversibility and having only one of the functions of multiplexing and demultiplexing is used. Thus, a configuration of an optical multiplexer or an optical demultiplexer is also possible.
Further, instead of using the two-
[0035]
【Example】
In the optical multiplexer /
From the equation (1), the optical path length difference ΔL between the first and second optical paths is 17.5 μm. The difference in focal length between λ 1 and λ 2 of the
[0036]
The loss of the reflected light was 0.09 dB when determined from the ratio of the intensity at a wavelength of 1480 nm propagating through the
The loss of the transmitted light was 0.15 dB as determined from the ratio of the intensity at a wavelength of 1550 nm propagating through the
Thus, the loss of both reflected light and transmitted light could be extremely reduced.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention, the optical path length of the first optical path from the first port to the optical multiplexer / demultiplexer to reach the second port, Using the difference between the optical path length of the second optical path from the port to the third port through the optical multiplexing / demultiplexing element, the difference in the focal length of light passing through each optical path and having different wavelengths is compensated. As a result, the coupling efficiency between the port and the collimating lens can be improved, and a decrease in the loss of the optical multiplexer / demultiplexer can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating a length and an inclination angle of a gradient index lens.
FIG. 3 is a graph showing an example of the wavelength dependence of the on-axis refractive index of the gradient index lens.
FIG. 4 is a graph showing an example of the wavelength dependence of a 0.5 pitch length of a gradient index lens.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional optical multiplexer / demultiplexer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
これらのコリメートレンズの一方の端面間に挿入された光合分波素子と、
前記第1のコリメートレンズの他方の端面側に配置された第1および第2のポートと、
前記第2のコリメートレンズの他方の端面側に配置された第3のポートとを備え、
第1のポートから光合分波素子に反射されて第2のポートに至るまでの第1の光路、および、第1のポートから光合分波素子を透過して第3のポートに至るまでの第2の光路の2つの光路を有し、これら2つの光路および前記光合分波素子を用いて波長の異なる光を合分波する光合分波器であって、
前記第1および第2のコリメートレンズの波長分散による前記波長の異なる光の焦点距離の差に合わせて、前記第1および第2の光路の光路長に差を設けたことを特徴とする光合分波器。First and second collimating lenses;
An optical multiplexing / demultiplexing element inserted between one end faces of these collimating lenses,
First and second ports arranged on the other end face side of the first collimating lens;
A third port disposed on the other end face side of the second collimating lens,
A first optical path that is reflected from the first port to the optical multiplexer / demultiplexer and reaches the second port, and a first optical path that is transmitted from the first port through the optical multiplexer / demultiplexer and reaches the third port. An optical multiplexer / demultiplexer that has two optical paths of two optical paths and multiplexes / demultiplexes light having different wavelengths using the two optical paths and the optical multiplexer / demultiplexer,
A light path length difference between the first and second light paths provided in accordance with a difference in focal length of the light beams having different wavelengths due to wavelength dispersion of the first and second collimating lenses. Corrugator.
これらのコリメートレンズは、前記各ポートに向かい合う側の端面が斜めに研磨されているとともに、これらの斜め研磨端面が互いに平行になるように配置され、前記第1および第2の光路の光路長が異なるようになっており、
前記波長の異なる光のうち、前記屈折率分布型レンズ中の焦点距離が長くなる方の波長の光が、前記2つの光路のうち、光路長の長い方の光路を通るようにしたことを特徴とする請求項1に記載の光合分波器。The first and second collimating lenses are gradient index lenses,
These collimating lenses have their end faces facing the ports obliquely polished, and are arranged so that these obliquely polished end faces are parallel to each other, and the optical path length of the first and second optical paths is reduced. It is different,
The light having a longer focal length in the gradient index lens among the lights having different wavelengths passes through a longer one of the two optical paths. The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein
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US7236669B2 (en) | 2004-04-06 | 2007-06-26 | Fujikura Ltd. | Fiber fuse stopper |
JP2008116787A (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Topcon Corp | Optical fiber collimator and its manufacturing method |
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2002
- 2002-08-30 JP JP2002256160A patent/JP2004093990A/en not_active Withdrawn
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