JP2004325812A - マルチ合分波モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のコリメータは、偶数本の光ファイバ6,7,8,9を中心軸に対して同心円上に配置し、それら複数本の光ファイバ6,7,8,9は、入射ポートの光ファイバ6,8と、光フィルタ1の反射光を受ける反射ポートの光ファイバ7,9とが対をなす。それら入射ポートの光ファイバ6,8と透過ポートの光ファイバ10,11が対称の位置にある。このようにして保持具内のファイバの配置を配置することにより、2組分の3ポート機能が得られる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野で使用されるマルチ合分波モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
フィルタモジュールの従来技術として、光フィルタの特性である透過と反射を利用し、屈折率分布型レンズとファイバ保持具とで構成されるコリメータを対向に配置し、その間に光フィルタを配置し、光入射ポートの光信号を、光フィルタの透過ポートと反射ポートに合分波するものがある。
【0003】
そして、光通信に使用される光分波モジュールは、入射ポート、反射ポート、透過ポートで構成された3ポートタイプであり、図20に示されるように、使用する光部品は、2本の光ファイバ201,202を保持する保持具203、1本の光ファイバ204を保持する保持具205、2個の屈折率分布型レンズ206,207、1枚の光フィルタ208であり(例えば特願2002−194820)、1つの合分波機能を持ったモジュールが複数組必要な場合(例えばOADM)、それだけの数のモジュールを組み合せなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、1個で複数組の3ポートを持つモジュールの機能を実現し、モジュール数の削減、すなわち使用部品点数の削減、光フィルタ枚数の削滅、加工工数の削滅ができ、小型化と低コスト化が可能となることにあり、本発明は、このような小型で安価なモジュールを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、4本又は6本の光ファイバを保持した保持具と屈折率分布型レンズとを有する第1のコリメータと、複数本の光ファイバを保持した保持具と屈折率分布型レンズとを有する第2のコリメータとを備え、これら第1及び第2のコリメータの間に、光学特性を有する光フィルタを、第1のコリメータの屈折率分布型レンズの端面に対して平行に配置したものである。
【0006】
これにより、入射した光信号は光フィルタの反射面で反射して、保持具内の入射光ファイバと対向位置にあるファイバヘ結束することができる。
【0007】
また、請求項2記載の発明は、前記第1のコリメータの保持具は、偶数本の光ファイバを中心軸に対して同心円上に配置し、それら複数本の光ファイバは、入射ポートと、光フィルタの反射光を受ける反射ポートとが対をなし、それら入射ポートの光ファイバと反射ポートの光ファイバが前記中心軸に対して対称の位置にあるものである。
【0008】
これにより、保持具内のファイバ配置が決まる。また、従来技術では、1モジュールで3ポート機能を1つしか持たないので、入射ポートとフィルタ反射による反射ポートファイバの中心軸に対して2本1対のファイバを保持する保持具を用いることでよかった。これに対して、本発明による1モジュールでは、3ポートのうち入射ポートの光ファイバとこれと対をなす反射ポートの光ファイバとを、第1のコリメータの保持具内に複数配置することにより、複数の3ポート機能を持たせることができ、これをマルチと称する。
【0009】
また、請求項3記載の発明は、前記第2のコリメータの保持具は、偶数本の光ファイバを中心軸に対して同心円上に配置し、これら第2のコリメータの保持具内の光ファイバは、前記反射ポートの光ファイバと対向する位置にあるものである。
【0010】
第1のコリメータの保持具内の入射ポートの光ファイバの位置が決まれば、第2のコリメータにおける保持具の透過ポートの位置は、中心軸に対して対称位置で結束するため、第1のコリメータの配置と同一構成で、光フィルタを中心として、第2のコリメータの保持具における光ファイバを対称にすればよい。
【0011】
また、請求項4記載の発明は、前記光フィルタの反射面を第1のコリメータ側に配置したものである。
【0012】
入射側のコリメータに反射面を向かせるのは、反射面と反射ポートの光ファイバまでの距離(レンズを含む)が近ければ、レンズの影響により光ファイバヘの入射角度が緩くなるので、反射ポートの光ファイバの結合が一層容易となる。
【0013】
ファイバへの入射角度がきついとファイバコア内に結合しても、ファイバ内で光線がコアからクラッドに抜けてしまうので、挿入損失が大きくなる。したがって、光ファイバへの入射角度が緩くなるようにすれば、反射ポートの光ファイバの挿入損失を小さくすることができる。以上のようにして、1個のモジュールで複数組みの3ポートを持つ複合モジュールが可能となる。
【0014】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。図1〜図13は本発明の第1実施形態を示し、図7〜図13により、参考例として、3ポートタイプのモジュールの基本構成を説明し、図1〜図6により、4本の光ファイバを保持具に保持する光モジュールの第1実施形態を説明する。
【0015】
まず、本発明では、挿入損失の低減を図るために、屈折率分布型レンズ端面での光束を光ファイバ中心部の径、例えば約9.5μmより小さくなるような構造、即ち、コリメータを構成する際と光モジュールを構成する際に、レンズ内を通過する光路を、斜め研磨されていることを利用し、できる限り短くなるように構成すること、調軸を容易にするために、保持具中心軸に対して、ファイバの配置が同心円上になるように配置すること、及び屈折率分布型レンズピッチを0.25より小さくし、光束の径をさらに絞り込む。尚、屈折率分布型レンズとしてGRINレンズが例示される。
【0016】
尚、レンズピッチは、レンズ内の光線の蛇行周期を示し、ピッチ0.25では、無限遠物の倒立像が出射端面上に結像できるレンズの長さであり、逆に点光源を入射端面の中心に置けば、平行性のよい光ビーム(Collimated beam)を取り出すことができる。また、ピッチ0.5は、入射端面においた物体の倒立像が出射端面上に結像するレンズ長さである。また、ピッチ0.75は、無限遠物体の正立実像が出射端面上に決像するレンズ長さである。
【0017】
入射された光が光ファイバから屈折率分布型レンズ内を通り、屈折率分布型レンズ端面のどこに位置するかについて説明する。屈折率分布型レンズは、円柱状のガラス母材の屈折率分布をレンズの中心軸から外周部に向かって放射状に付けることにより、形状は円柱状であるが、通常のレンズと同様の集光ができる。このレンズ内を光信号が通過する様は、数1で示される。即ち、レンズへの入射側のレンズ中心軸に対する位置及び入射角度が決まればレンズ出射側での光信号の位置が決まる。
【0018】
【数1】
ここで、rl:入射端面状の光線の位置(mm)
r・l:入射端面状の光線の角度(ラジアン)
r2:出射端面状の光線の位置(mm)
r・2:出射端面状の光線の角度(ラジアン)
Z:レンズ長(mm)
√(A):屈折率分布定数
NO:レンズ光軸上屈折率
上記数1により、光ファイバから出射した光信号が屈折率分布型レンズを通過し、ファイバ出射端から結合するファイバまでの反射ポート及び透過ポートでの光束の径を計算した結果を表1に示す。なお、計算の前提として、光ファイバの出射または入射に伴う開口数の条件を0.13とし、この角度から求められる光線の位置の幅を光の径にみたてた。
【0019】
また、ファイバ及びレンズの接合端面では斜め研磨処理がなされているので、光束は、楕円状となっている。光モジュールの構成部品の配置を示すため、結合装置を平面においたとき、斜め研磨面の長径方向が、平面より垂直方向になるようにし、その状態で光モジュールを真上からみた場合をトップ、真横から見た場合をサイドと定義する。そして、光結合装置の2つの屈折率分布型レンズ−保持具の接合面がサイドから見て平行、ハの字、逆ハの字となる位置関係があり、それぞれについて評価した。
【0020】
ここで、光モジュールを図面に基いて説明する。図7は光モジュールの正面図であり、光ファイバ106,107を保持した保持具103と屈折率分布型レンズ102及び光ファイバ108,109を保持した保持具105と屈折率分布型レンズ104を、それらの接合面103M,102M,104M,105Mを光の反射を低減させるために斜め8°に研磨し、さらには研磨後のファイバ端面にARコート処理をして接合した2つのコリメータ111,112を対向の位置に配置し、その屈折率分布型レンズ102,104と保持具103,105の接合面103M,102M,104M,105M同士が平行になるように配置したものである。尚、光ファイバ106,107,108,109にはシングルモードファイバが用いられている。また保持具103,105は、図8のように中心に光ファイバが2本保持できる挿通孔121を有し、接合面を103M,105Mを斜め8°に研磨することにより、図9の断面図に示すごとく、接合面103M,105M側のファイバ端面は斜めに研磨されており、かつ光ファイバ106,107,108,109は、斜め研磨の長径方向に並ぶように処理されている。そして、光ファイバ106が入射ポート、光ファイバ107が反射ポート、光ファイバ109が透過ポートである。
【0021】
図11及び図12に示すように、前記保持具103,105に屈折率分布型レンズ102,104を接合するが、屈折率分布型レンズ102,104の接合面102M,104Mも斜め8°に研磨され、保持具103,105及び屈折率分布型レンズ102,104がそれら接合面(研磨面)103M,102M,104M,105Mを合わせて直線上に接合できるようになっている。さらに、これらコリメータ111,112を対向する位置に配置するが、図12の正面図の場合は、コリメータ111の接合面103M,102Mとコリメータ112の接合面105M,104Mとの位置関係は、ハの字となり、入射したファイバ106からの光路長が屈折率分布型レンズ104内で最短光路を取れないため、コリメータ112での接合面104M,105Mにおける光束径が最大限小さくならない。
【0022】
図7の正面図の場合は、コリメータ111の接合面103M,102Mとコリメータ112の接合面105M,104Mとの位置関係は、平行になり、入射側ファイバ106からの光が屈折率分布型レンズ102及び屈折率分布型レンズ104内の光路を最短となるように通過するため、表1より光束径が20%以上小さくなる。すなわち、屈折率分布型レンズ102は、コモンポートの光ファイバ106側の長さが反射ポートの光ファイバ107側の長さより短くなるように接合面102Mを斜めに形成し、屈折率分布型レンズ104は、透過ポートの光ファイバ109側の長さが光ファイバ108側の長さより短くなるように接合面104Mを斜めに形成している。
【0023】
図13は、この光路の説明図であり、入射側ファイバ106の光が、斜め研磨されたファイバ106の端面から屈折率分布型レンズ102と光学素子101を通過後、屈折率分布型レンズ104を通過し透過側ファイバ109にて受け取り、光学素子101の裏面で反射した光は、反射側ファイバ107にて受け取る様を示している。屈折率分布型レンズ102の光路長は、斜め研磨により短くなっており、屈折率分布型レンズ104は長い側の光路を取るため、表1のように、反射ポート側の光束は小さくならないが、透過ポート側の光束は小さくなる。
【0024】
ここで、コリメータ111の接合面103M,102Mとコリメータ112の接合面105M,104Mとの位置関係について検討する。
【0025】
保持具と屈折率分布型レンズの接合面での光ファイバ配列の定義は、保持具の中心にファイバを2本挿入されている接合面(研磨面)103M,102M,105M,104Mから保持具を楕円に見て、ファイバが短径方向に横2本並ぶ配列を横配列、ファイバが長径方向に並ぶ配列を縦配列とした。すなわち、図10は図7の正面図におけるA−A線矢視図であり、接合面103Mは縦方向に長い楕円をなし、光ファイバ106,107が長径方向に並ぶ縦配列である。
【0026】
コリメータ111の接合面103M,102Mとコリメータ112の接合面105M,104Mとの位置関係は、2つのコリメータ111,112を対向位置に配置してモジュールとして屈折率分布型レンズと保持具の接合面2つが研磨角度で見える位置、すなわち正面図において接合面103M,102M,105M,104Mが垂直方向と傾斜する位置(以下、サイドと言う)より見て、逆ハの字、ハの字、平行となるように配置でき、それぞれを定義する。図面を参照して説明すると、図7は平行、図12はハの字である。また、装置を真上から見た状態をトップと定義する。図10において、リフレクトポートの接合面103Mに入射する光束径のトップ側から見た寸法φtと、サイド側から見た寸法φsを測定して表1に示す。すなわちφtは光束径の横寸法、φsは光束径の縦寸法である。尚、上述したように光ファイバ106,107,108,109のコアの直径約9.5μmである。
【0027】
【表1】
表1に示す結果では、光ファイバ106,107,108,109を接合面103M,105Mに対して長径方向に2本並べて縦配列し、2つのコリメータ111,112の接合面が平行になるように配置(図7)した場合に、光ファイバ(透過ポート側)109の接合面105Mでの光束径が最も絞り込まれる。これは、入射した光が、屈折率分布型レンズ102,104内を斜め研磨した分だけ最短光路を通過するように配置したからである。
【0028】
なお、屈折率分布型レンズのピッチとしては、0.250を使用しているが、市販のピッチ0.230を反射ポート側の屈折率分布型レンズ102に使用した場合には、さらに光束径は小さくなる。
【0029】
しかし、この場合、光束が小さくなる位置が屈折率分布型レンズと保持具の接合面に対してやや距離を置く必要があり、組み立ての際に軸に対する角度調整の要素も考慮しなければならない。入手可能な屈折率分布型レンズのピッチとしては、0.248が適切であり、この場合の端面における光束径を表2に示す。
【0030】
【表2】
この場合は、透過ポート側だけでなく、反射ポート側でも光束径が小さくなるため、効果がより顕著になる。
【0031】
以下、本発明のモジュールの実施形態について説明する。4(2n:n=2)本のファイバを保持するファイバ保持具を使用した光モジュールを例にして図1〜図6に基づいて説明する。同図は、本発明の4本のファイバによるファイバ保持具の光モジュールの実施形態例であり、同径の4本の光ファイバ6,7,8,9を保持した保持具3と屈折率分布型レンズ2及び同径の4本の光ファイバ10,11,12,12を保持した保持具5と屈折率分布型レンズ4を備え、それらの接合面2M,3M,4M,5Mを光の反射を低減させるために図7と同様に斜め8°に研磨し、さらには研磨後のファイバにARコート処理をして接合した2つのコリメーター14,15を対向位置に配置し、そのレンズ2と保持具3の接合面2M,3Mとレンズ4と保持具5の接合面4M,5Mとが平行になるように配置したものである。光フィルタ1は、対向するコリメーター14,15間にレンズ2,4の端面2T,4Tと平行になるように配置され、また、光フィルタ1の反射面たる蒸着面1Jを第1のコリメーター14側になるように配置する。この場合、保持具3内において、入射ポートの光ファイバ6,8が反射ポートの光ファイバ7,9より長くなるように保持具3の接合面3Mを斜めに形成している。
【0032】
次に、図1に示す各光部品について説明する。ファイバの保持具3,5は、図2及び図3に示すように、円柱状で中心軸Cに対して同心円上に4本の光ファイバーを配置できる挿入孔20を持ち、接合面3M,4Mは光の反射を低減させるために斜め8°に研磨され、さらにARコート処理される。この挿入孔20は取付部であって、4本の光ファイバに対応して略正方形形状に形成されており、各光ファイバはその挿入孔20の角部により位置決めされる。次に、前記保持具3,5に屈折率分布型レンズ2,4を接合するが、レンズ2,4の接合面2M,4Mも光の反射を低減させるために斜め8°に研磨され、さらにARコート処理され、保持具3,5及び屈折率分布型レンズ2,4がそれら接合面(研磨面)3M,2M,4M,5Mを合わせて直線上に接合できるようになっている。さらに、コリメータ14,15を対向する位置に配置し、レンズ2と保持具3の接合面2M,3Mと、レンズ4と保持具5の接合面4M,5Mとが平行になるように配置する。
【0033】
次に、光モジュールの光路について説明する。第1のコリメータ14において、1組目の入射ポートの光ファイバ6と反射ポートの光ファイバ7の位置関係は、同じ保持具3の中心たる中心軸Cに対して180度対称にあり、2組目の入射ポートの光ファイバ8と反射ポートの光ファイバ9の位置関係は、同じ保持具3の中心に対して180度対称にある。したがって4心ファイバの保持具3の場合、2本の入射ポートの光ファイバ6,8とそれに対する2本の反射ポートの光ファイバ7,9がある。図2及び図3は、図1の4心ファイバ保持具A−A矢視図及びB−B矢視図である。
【0034】
尚、接合面3M,5Mから保持具3,5を楕円に見て、ファイバが短径方向に横2本並ぶ配列が横配列、ファイバが長径方向に並ぶ配列が縦配列である。
【0035】
第2のコリメーター15は、4心ファイバの保持具5に、1組目の透過ポートの光ファイバ10と2組目の透過ポートの光ファイバ11とが保持され、1組目の透過ポートの光ファイバ10は1組目の反射ポートの光ファイバ7と対向する位置に、2組目の透過ポートの光ファイバ11は2組目の反射ポートの光ファイバ9と対向する位置に配置されている。また、それら光ファイバ10,11の位置決めするため、挿入孔20にはダミーの光ファイバ12,12が挿入されている。これらダミーの光ファイバ12,12は他の光ファイバと同径である。
【0036】
さらに、図4及び図5は1組目及び2組目の光路説明図であり、図4(A)及び図5(A)はモジュールをトップ側から見た説明図、図4(B)及び図5(B)はモジュールをサイド側から見た説明図である。まず、図4を参照して説明すると、光モジュール光路の1組目は、入射ポートの光ファイバ6から光信号を入射したとき、ファイバの端面から屈折率分布型レンズ2を通過し光フィルタ1を透過後、屈折率分布型レンズ4を通過し透過ポートの光ファイバ10で結束し、一方、光フィルタ1の蒸着面1Jで反射した光は、屈折率分布型レンズ2を通過し反射ポートの光ファイバ7で結束する。したがって、対向する4心ファイバの保持具5のそれぞれの光ファイバ10,11,12,12位置は、光フィルタ1を中心線にして入射ポート側のファイバの保持具3と対称位置にある。また、透過ポートの光ファイバ10の位置は、光フィルタ1を中心にした場合、入射ポートの光ファイバ6の位置と中心軸Cに対して対称となる。
【0037】
また、同様に2組目の光路としては、図5に示すように、研磨された入射ポートのファイバ8の端面から屈折率分布型レンズ2を通過し光フィルタ1を透過後、屈折率分布型レンズ4を通過し透過ポートのファイバ11で結束し、一方、光フィルタ1の蒸着面1Jで反射した光は、屈折率分布型レンズ2を通過し反射ポートの光ファイバ9で結束する。これにより、1つのモジュールで2組分の3ポート機能ができる。
【0038】
次に、図1〜図3のモジュール構成において反射ポートと透過ポートのファイバに結合したときの光束径を計算した。尚、各光ファイバ6,7,8,9,10,11のコアの径は9.5μm、レンズ2,4のピッチとしては0.248である。また、ファイバ開口数0.13である。そして、反射ポートと透過ポートの接合面3M,5Mに入射する光束径のトップ側からみた場合とサイド側からみた場合を表3に示す。
【0039】
【表3】
この表3は、光束径の寸法φt,φsと光束の軸ズレを示し、この軸ズレについて図6に基いて説明すると、保持具3の接合面3Mを示し、反射ポートの光ファイバ7端面を拡大表示し、ファイバ7のコア7Kの縦方向中心Xcに対して、光束の中心が上方にずれた場合をプラス、下方にずれた場合をマイナスとしている。また、コア7Kの横方向中心に対して一側にずれた場合をプラス、他側にずれた場合をマイナスとし、透過ポートも同様にして保持具5の接合面5Mに対する位置ズレを表示した。尚、この場合も図1に示したようにコリメータ14,15の接合面は光路が最短となるように平行に設定されている。表3において、軸ズレ量に光束×1/2の値を加えれば、コアの中心から一番離れた光束の端部の位置が得られる。コアの半径は4.75μmであるから、光束がすべてコア内に入る位置であることがわかる。計算結果より、反射ポート、透過ポートへの光束がファイバのコア径以内におさまり、その光束径が約3μm以下と小さくできる。
【0040】
表中の反射ポート及び透過ポートは、入射ポート6,8に対する反射ポート7,9及び透過ポート10,11である。また、そのときのモジュールの中心軸Cに対する入射角度をトップ側からみた場合とサイド側からみた場合を表4に示した。
【0041】
【表4】
ファイバ開口数0.13のため、コアへの入射角度は限られている。その入射角度以外では、入射位置がコア径以内であってもファイバ内でクラッド側へ抜けてしまうので、損失が大きくなる。
【0042】
モジュールの中心軸に対する入射角度に対しては、0.73degの違いだけでほぼ光ファイバ開口数0.13に入っているので、損失に対する影響は問題にならないほど小さく、従来技術と変わらない特性が得られる。
【0043】
したがって、1個のモジュールで3ポート機能が2個分可能で、加工工数が従来の1/2程度となり、使用部品点数が従来の1/2程度、すなわち製造コストが1/2程度となる。
【0044】
このように本実施形態では、請求項1に対応して、4本の光ファイバ6,7,8,9を保持した保持具3と屈折率分布型レンズ2とを有する第1のコリメータ14と、複数本の光ファイバ10,11を保持した保持具5と屈折率分布型レンズ4とを有する第2のコリメータ15とを備え、これら第1及び第2のコリメータ14,15の間に、光学特性を有する光フィルタ1を、第1のコリメータ14の屈折率分布型レンズ2の端面2Tに対して平行に配置したから、入射した光信号は光フィルタ1の蒸着面1Jで反射して、保持具3内の入射ポートの光ファイバ6,8と対向位置にあるファイバ7,9ヘ結束することができる。
【0045】
また、このように本実施形態では、請求項2に対応して、第1のコリメータ14の保持具3は、偶数本の光ファイバ6,7,8,9を中心軸Cに対して同心円上に配置し、それら複数本の光ファイバ6,7,8,9は、入射ポートの光ファイバ6,8と、光フィルタ1の反射光を受ける反射ポートの光ファイバ7,9とが対をなし、それら入射ポートの光ファイバ6,8と反射ポートの光ファイバ7,9が前記中心軸Cに対して対称の位置にあるものであり、このようにして保持具3,5内のファイバを配置することにより、複数組分の3ポート機能が得られる。そして、従来技術では、1モジュールで3ポート機能を1つしか持たないので、入射ポートとフィルタ反射による反射ポートファイバの中心軸に対して2本1対のファイバを保持する保持具を用いることでよかった。これに対して、本発明による1モジュールでは、3ポートのうち入射ポートの光ファイバ6,8とこれと対をなす反射ポートの光ファイバ7,9とを、第1のコリメータ14の保持具3内に複数配置することにより、複数の3ポート機能を持たせることができる。
【0046】
また、このように本実施形態では、請求項3に対応して、第2のコリメータ15の保持具5は、偶数本の光ファイバ10,11を中心軸Cに対して同心円上に配置し、これら第2のコリメータ15の光ファイバ10,11は、反射ポートの光ファイバ7,9と対向する位置にあるものであり、すなわち反射ポートの光ファイバ7の入光部と透過ポートの光ファイバ10の入光部はモジュールの同軸上に位置し、また、反射ポートの光ファイバ9の入光部と透過ポートの光ファイバ11の入光部はモジュールの同軸上に位置し、このように第1のコリメータ14の入射ポートの光ファイバ6,8の位置が決まれば、第2のコリメータ15における保持具5の透過ポートの光ファイバ10,11の位置は、中心軸Cに対して対称位置で結束するため、第1のコリメータ14の保持具3の配置と同一構成で、光フィルタ1を中心として、第2のコリメータ15の保持具5における光ファイバ10,11,12,12を対称に配置すればよい。
【0047】
また、このように本実施形態では、請求項4記載に対応して、光フィルタ1の反射面たる蒸着面1Jを第1のコリメータ14側に配置したから、蒸着面1Jと反射ポートの光ファイバ7,9までの距離(レンズを含む)が近ければ、レンズ2の影響により光ファイバヘ7,9の入射角度が緩くなるので、反射ポートの光ファイバ7,9の結合が一層容易となる。そして、ファイバへの入射角度がきついとファイバコア内に結合しても、ファイバ内で光線がコアからクラッドに抜けてしまうので、挿入損失が大きくなる。したがって、光ファイバへの入射角度が緩くなるようにすれば、反射ポートの光ファイバの挿入損失を小さくすることができる。以上のようにして、1個のモジュールで複数組みの3ポートを持つ複合モジュールが可能となる。
【0048】
さらに、以下の実施形態により、6本のファイバを持つ保持具の場合、本発明がどう当てはまるかについて説明する。
【0049】
図14〜図19は本発明の第2実施形態を示し、上記第1実施形態と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、6本の光ファイバを保持するファイバ保持具を使用した場合について説明する。図14及び図15に示すように、その保持具3,5は、円柱状で中心軸Cに対して同心円上に6本光ファイバを配置できる挿入孔32を持っている。この挿入孔32は6本の光ファイバに対応して略六角形形状に形成され、各光ファイバはその取付孔20の角部により位置決めされる。
【0050】
光モジュール光路について説明すると、前記の4本(2n:n=2)のファイバを保持するファイバ保持具を使用した光モジュールの場合と同様に、入射ポートと反射ポートの位置関係は、保持具の中心軸Cに対して180度対称になっている。図15及び図16は、図14に示す6心ファイバとした保持具A−A矢視図及びB−B矢視図である。また、図17〜図19は光路説明図であり、図17(A)〜図19(A)はモジュールをトップ側から見た説明図、図17(B)〜図19(B)はモジュールをサイド側から見た説明図である。前記の6心ファイバの保持具3において、1組目は、図17に示すように、入射ポートの光ファイバ33と反射ポートの光ファイバ34とが対をなし、2組目は、図18に示すように、入射ポートの光ファイバ36、反射ポートの光ファイバ37が対をなし、3組目は、図19に示すように、入射ポートの光ファイバ40と反射ポートの光ファイバ39とが対をなし、対向する6心ファイバの保持具5の1組目は透過ポートの光ファイバ38、2組目は透過ポートの光ファイバ35、3組目は透過ポートの光ファイバ41となる。42,43はダミーファイバである。これらダミーの光ファイバ42,43は他の光ファイバと同径である。
【0051】
光モジュール光路に対して、図17に示すように、1組目の光路は、入射ポートの光ファイバ33の端面から屈折率分布型レンズ2、光フィルタ1を透過後、屈折率分布型レンズ4を通過し透過ポートの光ファイバ38で結束し、一方、光フィルタ1の蒸着面1Jで反射した光は、屈折率分布型レンズ2を通過し反射ポートの光ファイバ34で結束する。そして、その反射ポートと透過ポートの光ファイバ34,38は対向する位置にある。同様に2組目の光路は、図18に示すように、入射ポートのファイバ36から屈折率分布型レンズ2、光フィルタ1を透過後、屈折率分布型レンズ4を通過し、透過ポートの光ファイバ35で結束し、一方、光フィルタ1の蒸着面1Jで反射した光は、屈折率分布型レンズ2を通過し反射ポートの光ファイバ37で結束する。そして、その反射ポートと透過ポートの光ファイバ35,37は対向する位置にある。同様に3組目の光路は、図19に示すように、入射ポートファイバ40から屈折率分布型レンズ2、光フィルタ1を透過後、屈折率分布型レンズ4を通過し、透過ポートのファイバ41で結束し、一方、光フィルタ1の蒸着面1Jで反射した光は、屈折率分布型レンズ2を通過し反射ポートのファイバ39で結束する。そして、その反射ポートと透過ポートの光ファイバ39,41は対向する位置にある。これにより、1つモジュールで3組分の3ポート機能ができることがわかる。
【0052】
第1実施形態と同様に反射ポートと透過ポートのファイバに結合したときの光束径を計算した。尚、各光ファイバ33,34,35,36,37,38,39,40,41のコアの径は9.5μm、レンズ2,4のピッチとしては0.248である。また、ファイバ開口数0.13である。そして、反射ポートと透過ポートの接合面に入射する光束径のトップ側からみた場合とサイド側からみた場合を表5に示す。
【0053】
【表5】
また、そのときのモジュールの中心軸Cに対する入射角度をトップ側からみた場合とサイド側からみた場合を表6に示す。
【0054】
【表6】
計算結果より、反射ポート、透過ポートへの光束がファイバのコア径以内におさまり、その光束径が約4.5μm以下と小さくできる。モジュールの中心軸Cに対する入射角度に対しては、ほぼ光ファイバ開口数0.13に入っているので、損失に対する影響は問題にならないほど小さく、従来技術と変わらない特性が得られる。
【0055】
このように本実施形態では、4本以上である6本の光ファイバ33,34,36,37,39,40を保持した保持具3と屈折率分布型レンズ2とを有する第1のコリメータ14と、複数本の光ファイバ35,38,41を保持した保持具5と屈折率分布型レンズ4とを有する第2のコリメータ15とを備え、これら第1及び第2のコリメータ14,15の間に、光学特性を有する光フィルタ1を、第1のコリメータ14の屈折率分布型レンズ2の端面に対して平行に配置し、偶数本の光ファイバ33,34,36,37,39,40を中心軸Cに対して同心円上に配置し、それら複数本の光ファイバ33,34,36,37,39,40は、入射ポートの光ファイバ33,36,40と、光フィルタ1の反射光を受ける反射ポートの光ファイバ34,37,39とが対をなし、それら入射ポートの光ファイバ33,36,40と反射ポートの光ファイバ34,37,39が前記中心軸Cに対して対称の位置にあり、第2のコリメータ15の保持具5は、偶数本の光ファイバ35,38,41,43を中心軸Cに対して同心円上に配置し、これら第2のコリメータ15の光ファイバ35,38,41は、反射ポートの光ファイバ37,34,39と対向する位置にあるものであり、各請求項に対応して、上記第1実施形態と同様な作用・効果を奏する。
【0056】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。
【0057】
【発明の効果】
請求項1の発明は、4本又は6本の光ファイバを保持した保持具と屈折率分布型レンズとを有する第1のコリメータと、複数本の光ファイバを保持した保持具と屈折率分布型レンズとを有する第2のコリメータとを備え、これら第1及び第2のコリメータの間に、光学特性を有する光フィルタを、第1のコリメータの屈折率分布型レンズの端面に対して平行に配置したものであり、使用部品点数の削減、光フィルタ枚数の削滅、加工工数の削滅ができ、小型化と低コスト化が可能となる。
【0058】
また、請求項2記載の発明は、前記第1のコリメータの保持具は、偶数本の光ファイバを中心軸に対して同心円上に配置し、それら複数本の光ファイバは、入射ポートと、光フィルタの反射光を受ける反射ポートとが対をなし、それら入射ポートの光ファイバと反射ポートの光ファイバが前記中心軸に対して対称の位置にあるものであり、使用部品点数の削減、光フィルタ枚数の削滅、加工工数の削滅ができ、小型化と低コスト化が可能となる。
【0059】
また、請求項3記載の発明は、前記第2のコリメータの保持具は、偶数本の光ファイバを中心軸に対して同心円上に配置し、これら第2のコリメータの保持具内の光ファイバは、前記反射ポートの光ファイバと対向する位置にあるものであり、使用部品点数の削減、光フィルタ枚数の削滅、加工工数の削滅ができ、小型化と低コスト化が可能となる。
【0060】
また、請求項4記載の発明は、前記光フィルタの反射面を第1のコリメータ側に配置したものであり、使用部品点数の削減、光フィルタ枚数の削滅、加工工数の削滅ができ、小型化と低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示すマルチ合分波モジュールの正面図である。
【図2】同上、図1のA−A線断面図である。
【図3】同上、図1のB−B線断面図である。
【図4】同上、1組目の光路説明図であり、図4(A)はトップ側から見たものであり、図4(B)はサイド側から見たものである。
【図5】同上、2組目の光路説明図であり、図5(A)はトップ側から見たものであり、図5(B)はサイド側から見たものである。
【図6】同上、接合面の正面図であり、一部を拡大表示している。
【図7】参考例に係わる光モジュールの実施形態例の正面図であり、両側のコリメータの接合面が平行をなす。
【図8】同上、光モジュールの保持具の斜視図である。
【図9】同上、光モジュールの保持具とファイバ配置を示す断面図である。
【図10】同上、図7のA−A線矢視図である。
【図11】同上、光モジュールの保持具とファイバと屈折率分布型レンズで構成されるコリメータの正面図である。
【図12】同上、他の光モジュールの正面図であり、両側のコリメータの接合面がハの字の配置をなす。
【図13】同上、光モジュールの光路説明図である。
【図14】本発明の第2実施形態を示すマルチ合分波モジュールの正面図である。
【図15】同上、図14のA−A線断面図である。
【図16】同上、図14のB−B線断面図である。
【図17】同上、1組目の光路説明図であり、図17(A)はトップ側から見たものであり、図17(B)はサイド側から見たものである。
【図18】同上、2組目の光路説明図であり、図18(A)はトップ側から見たものであり、図18(B)はサイド側から見たものである。
【図19】同上、3組目の光路説明図であり、図19(A)はトップ側から見たものであり、図19(B)はサイド側から見たものである。
【図20】従来例の光モジュールの正面図である。
【符号の説明】
1 光フィルタ
1J 蒸着面(反射面)
2 屈折率分布型レンズ
3 保持具
4 屈折率分布型レンズ
5 保持具
2M,3M,4M,5M 接合面
6 入射ポートの光ファイバ
7 反射ポートの光ファイバ
8 入射ポートの光ファイバ
9 反射ポートの光ファイバ
10 透過ポートの光ファイバ
11 透過ポートの光ファイバ
14 コリメータ
15 コリメータ
33 入射ポートの光ファイバ
34 反射ポートの光ファイバ
36 入射ポートの光ファイバ
37 反射ポートの光ファイバ
40 入射ポートの光ファイバ
39 反射ポートの光ファイバ
38 透過ポートの光ファイバ
35 透過ポートの光ファイバ
41 透過ポートの光ファイバ
Claims (4)
- 4本又は6本の光ファイバを保持した保持具と屈折率分布型レンズとを有する第1のコリメータと、複数本の光ファイバを保持した保持具と屈折率分布型レンズとを有する第2のコリメータとを備え、これら第1及び第2のコリメータの間に、光学特性を有する光フィルタを、第1のコリメータの屈折率分布型レンズの端面に対して平行に配置したことを特徹とするマルチ合分波モジュール。
- 前記第1のコリメータの保持具は、偶数本の光ファイバを中心軸に対して同心円上に配置し、それら複数本の光ファイバは、入射ポートと、光フィルタの反射光を受ける反射ポートとが対をなし、それら入射ポートの光ファイバと反射ポートの光ファイバが前記中心軸に対して対称の位置にあることを特徴とする請求項1記載のマルチ合分波モジュール。
- 前記第2のコリメータの保持具は、偶数本の光ファイバを中心軸に対して同心円上に配置し、これら第2のコリメータの保持具内の光ファイバは、前記反射ポートの光ファイバと対向する位置にあることを特徴とする請求項2記載のマルチ合分波モジュール。
- 前記光フィルタの反射面を第1のコリメータ側に配置したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のマルチ合分波モジュール。
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