JP2005148267A - Optical system and module for optical communication - Google Patents

Optical system and module for optical communication Download PDF

Info

Publication number
JP2005148267A
JP2005148267A JP2003383464A JP2003383464A JP2005148267A JP 2005148267 A JP2005148267 A JP 2005148267A JP 2003383464 A JP2003383464 A JP 2003383464A JP 2003383464 A JP2003383464 A JP 2003383464A JP 2005148267 A JP2005148267 A JP 2005148267A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
optical
light receiving
light
grating element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003383464A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukihiro Ozeki
幸宏 尾関
Kazumi Furuta
和三 古田
Naoki Mitsuki
直樹 三ツ木
Yasushi Horii
康司 堀井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2003383464A priority Critical patent/JP2005148267A/en
Publication of JP2005148267A publication Critical patent/JP2005148267A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical system which can roughly linearly map changes in wavelengths of luminous fluxes on an imaging face and a module for optical communication which can roughly linearly map luminous fluxes of optical signals which are transmitted through an optical communication system by a wavelength division multiplexing system and whose wavelengths has changed on the imaging face of a light receiving element array or the like and can highly accurately detect the luminous fluxes whose wavelengths are different. <P>SOLUTION: The optical system includes a grating element 3 having a light separating function and an fθ lens on which each of rays b1 to b3 from the grating element 3 are made incident and which is arranged so that diffracted rays are converged respectively on position coordinates P1, P2, P3 which are substantially proportional to their angles of incidence. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、波長分割多重方式による光通信システムにおいて光信号を波長毎に検出する光通信用モジュール及び光学系に関する。   The present invention relates to an optical communication module and an optical system for detecting an optical signal for each wavelength in an optical communication system using a wavelength division multiplexing system.

従来、WDM(波長分割多重方式)による光通信システムでは光信号の受信端末に受光素子等を配置し、受信した波長の異なる光信号を分波してモニタしている。例えば、下記特許文献1に記載の光分波器は、図4のように、単芯の入力ファイバ100、コリメータレンズ120、回折格子140及び光検出器である受光素子アレイ160から構成されている。入力ファイバ100から連結部220を介して円筒体180内部に導入された発散光束はコリメータレンズ120で平行光束に変換されてから回折格子140に到達する。回折格子140の波長分散特性に応じて波長毎に分離された光束は、コリメータレンズ120によって分波波長毎に収束光束に変換され、受光素子アレイ160で一列に等間隔に並んだ各受光素子に入射することで、各波長毎の光検出が行われる。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an optical communication system using WDM (wavelength division multiplexing), a light receiving element or the like is arranged at an optical signal receiving terminal, and received optical signals having different wavelengths are separated and monitored. For example, as shown in FIG. 4, the optical demultiplexer described in Patent Document 1 below includes a single-core input fiber 100, a collimator lens 120, a diffraction grating 140, and a light receiving element array 160 that is a photodetector. . The divergent light beam introduced from the input fiber 100 into the cylindrical body 180 through the connecting portion 220 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 120 and then reaches the diffraction grating 140. The light beam separated for each wavelength in accordance with the wavelength dispersion characteristic of the diffraction grating 140 is converted into a convergent light beam for each demultiplexed wavelength by the collimator lens 120, and is received by the light receiving element array 160 at each light receiving element arranged in a line at equal intervals. By entering, light detection for each wavelength is performed.

図5のように、2つの異なる波長λ1,λ2に対して回折格子140からの各回折光が回折角θ1,θ2で受光素子アレイ160の結像面161に集光される場合、回折角変化Δθは回折光の波長変化Δλに比例するが、結像面161上の位置変化量Δxは、回折角θ1,θ2に関し、sinθ=n・λ/d(n=1)を考慮して次式のようになる。   As shown in FIG. 5, when each diffracted light from the diffraction grating 140 is focused on the imaging surface 161 of the light receiving element array 160 at the diffraction angles θ1 and θ2 for two different wavelengths λ1 and λ2, the diffraction angle changes. Δθ is proportional to the wavelength change Δλ of the diffracted light, but the position change amount Δx on the image plane 161 is related to the diffraction angles θ1 and θ2 and takes into account sin θ = n · λ / d (n = 1) become that way.

Δx=f(tanθ1−tanθ2)
=f{tan(sin−1(λ1/d))−tan(sin−1(λ2/d))}
但し、d:回折格子のピッチ
f:回折格子と結像面との間の距離
Δx = f (tan θ1−tan θ2)
= F {tan (sin −1 (λ1 / d)) − tan (sin −1 (λ2 / d))}
Where d: pitch of the diffraction grating f: distance between the diffraction grating and the imaging plane

上式では、λ1/d、λ2/dが大きくなると、tan関数の線形性がくずれ、位置変化量Δxは波長変化に比例しなくなる。このため、図4、図5のように、結像面161上に等間隔に各受光素子が並べられた受光素子アレイ160では、波長範囲の両側において位置変化の誤差が大きくなってしまい、図4のような従来の光分波器を用いたWDM(波長分割多重方式)の光通信システム用のモジュールでは、検出誤差が大きくなる問題が発生する。
特開2000−349305公報
In the above equation, as λ1 / d and λ2 / d increase, the linearity of the tan function is lost, and the position change amount Δx is not proportional to the wavelength change. For this reason, as shown in FIGS. 4 and 5, in the light receiving element array 160 in which the respective light receiving elements are arranged at equal intervals on the imaging surface 161, an error in position change becomes large on both sides of the wavelength range. In a module for a WDM (wavelength division multiplexing) optical communication system using a conventional optical demultiplexer such as 4, there arises a problem that detection errors increase.
JP 2000-349305 A

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、光束の波長の変化を正確に線形に結像面に写像できる光学系、及び波長分割多重方式による光通信システムでで送られてきた波長の変化した光信号の光束をほぼ線形に受光素子アレイ等の結像面に写像でき、波長の異なる光束の検出を精度よく行うことができる光通信用モジュールを提供することを目的とする。   In view of the above-described problems of the prior art, the present invention provides an optical system capable of accurately and linearly mapping a change in the wavelength of a light beam, and a wavelength transmitted by an optical communication system using a wavelength division multiplexing system. It is an object of the present invention to provide an optical communication module capable of mapping a light beam of an optical signal having changed substantially linearly onto an imaging surface such as a light receiving element array and accurately detecting light beams having different wavelengths.

上記目的を達成するために、本発明による光学系は、分光機能を有するグレーティング素子と、前記グレーティング素子からの各回折光が入力し、その入力角に少なくとも実質的に比例する位置座標に前記各回折光が焦点を結ぶように配置されたレンズと、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an optical system according to the present invention includes a grating element having a spectroscopic function, and each diffracted light from the grating element, and each of the diffracted lights at a position coordinate that is at least substantially proportional to the input angle. And a lens disposed so that the diffracted light is focused.

この光学系によれば、グレーティング素子で回折され波長の異なる回折光がレンズにより入力角に少なくとも実質的に比例した位置座標に焦点を結ぶので、波長の異なる各回折光を各位置座標に対応する結像面に対し少なくともほぼ線形に写像することができる。   According to this optical system, diffracted light having different wavelengths diffracted by the grating element is focused on the position coordinates that are at least substantially proportional to the input angle by the lens, so that each diffracted light having different wavelengths corresponds to each position coordinate. It can be mapped at least approximately linearly to the image plane.

上記光学系において光ファイバの端面から前記グレーティング素子に光束が入射するように構成できる。これにより、本発明の光学系を波長分割多重方式による光通信システムで送られてきた波長の異なる光信号の光束を分離して検出する光通信用モジュールに適用できる。   The optical system can be configured such that a light beam enters the grating element from the end face of the optical fiber. Thereby, the optical system of the present invention can be applied to an optical communication module that separates and detects light beams of optical signals having different wavelengths transmitted in an optical communication system using a wavelength division multiplexing system.

また、前記レンズがfθレンズまたはオルソグラフィックレンズから構成されることで、入力角に実質的に比例した位置座標に焦点を結ぶことができる。fθレンズによれば、安価に提供でき、本発明の光学系を簡易に実現できる。なお、fθレンズとは、像高がfθで表されるような歪曲特性を持ったレンズであり、球面レンズ+トロイダルレンズで実現され、レーザプリンタ等の走査光学系で広く用いられている。また、オルソグラフィックレンズとは、その像高が、2fsin(θ/2)、により表され、魚眼レンズにfθレンズとともによく用いられるものである。   Further, since the lens is composed of an fθ lens or an orthographic lens, it is possible to focus on position coordinates substantially proportional to the input angle. The fθ lens can be provided at low cost, and the optical system of the present invention can be easily realized. The fθ lens is a lens having a distortion characteristic such that the image height is represented by fθ, and is realized by a spherical lens + toroidal lens, and is widely used in a scanning optical system such as a laser printer. The orthographic lens has an image height represented by 2 f sin (θ / 2) and is often used as a fisheye lens together with the f θ lens.

本発明による光通信用モジュールは、入力部に配置された光ファイバと、分光機能を有し前記光ファイバの端面からの光束が入射するグレーティング素子と、前記グレーティング素子からの各回折光を入力させ、その入力角に少なくとも実質的に比例する位置座標に前記各回折光が焦点を結ぶように配置されたレンズと、前記レンズの焦点面に等間隔に複数の受光部が配置された受光手段と、を備えることを特徴とする。   An optical communication module according to the present invention includes an optical fiber disposed in an input unit, a grating element having a spectral function and receiving a light beam from an end surface of the optical fiber, and each diffracted light from the grating element being input. A lens disposed so that each diffracted light is focused at a position coordinate that is at least substantially proportional to the input angle; and a light receiving means having a plurality of light receiving portions disposed at equal intervals on the focal plane of the lens; It is characterized by providing.

この光通信用モジュールによれば、波長分割多重方式による光通信システムで送られてきた波長の異なる光信号の光束がグレーティング素子で回折され、波長の異なる各回折光がレンズにより入力角に少なくとも実質的に比例した位置座標に焦点を結ぶので、各回折光を各位置座標に対応した焦点面に対し少なくともほぼ線形に写像することができる。この焦点面に複数の受光部が等間隔に配置されているので、波長の異なる各回折光を線形に受光素子アレイ等の結像面に写像でき、波長の異なる光束の検出を精度よく行うことができる。   According to this optical communication module, light beams of optical signals having different wavelengths transmitted in an optical communication system using the wavelength division multiplexing system are diffracted by the grating element, and each diffracted light having different wavelengths is at least substantially at the input angle by the lens. Since the focal point is focused on the position coordinates proportional to each other, each diffracted light can be mapped at least almost linearly to the focal plane corresponding to each position coordinate. Since a plurality of light receiving portions are arranged at equal intervals on this focal plane, each diffracted light having different wavelengths can be linearly mapped onto an imaging surface such as a light receiving element array, and light beams having different wavelengths can be detected accurately. Can do.

上記光通信用モジュールにおいて前記複数の受光部が前記レンズの焦点面に前記グレーティングで規定される分解能に対応した間隔に並べられることが好ましい。   In the optical communication module, it is preferable that the plurality of light receiving portions are arranged on the focal plane of the lens at intervals corresponding to the resolution defined by the grating.

また、前記受光手段は、複数の受光素子が等間隔に並べられた受光素子アレイまたは複数の光ファイバ端末が等間隔に並べられた光ファイバアレイから構成できる。   Further, the light receiving means can be constituted by a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements are arranged at equal intervals or an optical fiber array in which a plurality of optical fiber terminals are arranged at equal intervals.

また、前記グレーティング素子と前記レンズとを円筒状体等により一体化することが好ましい。これにより、グレーティング素子とレンズとの軸合わせが不要となり、また、光ファイバ端末とグレーティング素子との軸合わせを円筒状体の外形寸法で行うことができるので、光学系の調芯を無くすかまたは簡単に行うことができる。   Further, it is preferable that the grating element and the lens are integrated by a cylindrical body or the like. This eliminates the need for axial alignment between the grating element and the lens, and also allows the optical fiber terminal and grating element to be aligned with the outer dimensions of the cylindrical body, eliminating the need for alignment of the optical system or It can be done easily.

また、前記レンズがfθレンズから構成されることで、本発明の光通信用モジュールを安価かつ簡易に実現できる。また、前記レンズはオルソグラフィックレンズから構成してもよい。   In addition, since the lens is composed of an fθ lens, the optical communication module of the present invention can be realized inexpensively and easily. The lens may be an orthographic lens.

本発明の光学系によれば、光束の波長の変化を少なくともほぼ線形に結像面に写像できる。また、本発明の光通信用モジュールによれば、波長分割多重方式による光通信システムで送られてきた波長の変化した光信号の光束を少なくともほぼ線形に受光素子アレイや光ファイバアレイ等の結像面に写像でき、広い波長域にわたって波長の異なる光束の検出を精度よく行うことができる。   According to the optical system of the present invention, the change in the wavelength of the light beam can be mapped onto the image plane at least almost linearly. Further, according to the optical communication module of the present invention, the light flux of the optical signal having a changed wavelength transmitted in the optical communication system using the wavelength division multiplexing method is formed at least almost linearly on the light receiving element array or the optical fiber array. It is possible to map onto a surface and detect light beams having different wavelengths over a wide wavelength range with high accuracy.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

〈第1の実施の形態〉   <First Embodiment>

図1は第1の実施の形態による光学系を概略的に示す図である。図1に示すように、本実施の形態の光学系は、光ファイバ1の端面2から出射した光束が入射するグレーティング素子3と、グレーティング素子3からの各回折光b1,b2,b3が入力し、その入力角に比例する結像面5上の位置座標に各回折光b1〜b3が焦点を結ぶように配置されたfθレンズ4と、を含む。グレーティング素子3は、像面側に回折格子の形成された回折面3aを有し、回折面3aにより分光機能を有する。   FIG. 1 is a diagram schematically showing an optical system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, in the optical system of the present embodiment, the grating element 3 on which the light beam emitted from the end face 2 of the optical fiber 1 enters and the diffracted lights b1, b2, and b3 from the grating element 3 are input. The fθ lens 4 is arranged so that the diffracted lights b1 to b3 are focused on the position coordinates on the image plane 5 proportional to the input angle. The grating element 3 has a diffractive surface 3a on which a diffraction grating is formed on the image surface side, and has a spectral function by the diffractive surface 3a.

図1のように、光ファイバ1の端面2から出射した光束が例えば、波長λ1の光束b1と、波長λ2の光束b2と、波長λ3の光束b3とを多重に含む場合(λ1<λ2<λ3)、グレーティング素子3に入射した光束はグレーティング素子3で回折されて回折光b1,b2,b3に分離するが、各回折光b1〜b3がfθレンズ4に入力するときの入力角に実質的に比例した結像面5上の位置座標P1,P2,P3に焦点を結ぶ。   As shown in FIG. 1, when the light beam emitted from the end face 2 of the optical fiber 1 includes, for example, a light beam b1 having a wavelength λ1, a light beam b2 having a wavelength λ2, and a light beam b3 having a wavelength λ3 (λ1 <λ2 <λ3). ), The light beam incident on the grating element 3 is diffracted by the grating element 3 and separated into diffracted lights b1, b2, and b3. However, the input angle when the diffracted lights b1 to b3 are input to the fθ lens 4 is substantially reduced. Focus is made on the position coordinates P1, P2 and P3 on the proportional imaging plane 5.

位置座標P1とP2の間隔Δxaは波長差Δλa(=λ2−λ1)と実質的に比例し、位置座標P2とP3の間隔Δxbは波長差Δλb(=λ3−λ2)と実質的に比例するので、波長の異なる各回折光b1〜b3を各位置座標に対応する結像面5においてほぼ線形に写像することができる。   The distance Δxa between the position coordinates P1 and P2 is substantially proportional to the wavelength difference Δλa (= λ2-λ1), and the distance Δxb between the position coordinates P2 and P3 is substantially proportional to the wavelength difference Δλb (= λ3-λ2). The diffracted beams b1 to b3 having different wavelengths can be mapped almost linearly on the imaging plane 5 corresponding to each position coordinate.

また、分光素子にグレーティングを用いることで光学系の回路設計が容易となり、新しい回折ビーム集光機能を有する光学系を実現できる。また、fθレンズはレーザプリンタ等の走査光学系で走査速度を一定にするために広く用いられており、図1の光学系を安価にかつ簡易に構成できる。   In addition, the use of a grating for the spectroscopic element facilitates circuit design of the optical system, and an optical system having a new diffracted beam focusing function can be realized. Further, the fθ lens is widely used in a scanning optical system such as a laser printer in order to make the scanning speed constant, and the optical system in FIG. 1 can be configured inexpensively and easily.

次に、図1の光学系におけるfθレンズ4の効果を従来のレンズと比較して図6を参照して説明する。fθレンズの像高がfθで表される場合、ftanθで像高が表されるものを従来のレンズとする。また、像高が2fsin(θ/2)で表されるオルソグラフィックレンズについて併せて説明する。   Next, the effect of the fθ lens 4 in the optical system of FIG. 1 will be described with reference to FIG. 6 in comparison with a conventional lens. When the image height of the fθ lens is represented by fθ, a lens having the image height represented by ftanθ is a conventional lens. An orthographic lens whose image height is expressed by 2 f sin (θ / 2) will be described together.

fθレンズの像高の変数θ(=arcsin(λ/d))の値、オルソグラフィックレンズの像高の変数2sin(θ/2)(=sin(arcsin(λ/2d)))の値、及び従来のレンズの像高の変数tanθ(=tan(arcsin(λ/d)))の値を計算により、それぞれ変移量として求めた結果を下の表1に示す。表1には、fθレンズ及び従来のレンズについて各変移量と理想値(λ/d)から次式で求めた歪率を併せて示す。
歪率=(変移量−理想値)/理想値
fθ lens image height variable θ (= arcsin (λ / d)), orthographic lens image height variable 2sin (θ / 2) (= sin (arcsin (λ / 2d))), and Table 1 below shows the results obtained by calculating the value of the variable tan θ (= tan (arcsin (λ / d))) of the image height of the conventional lens. Table 1 also shows the distortion obtained by the following equation from each shift amount and the ideal value (λ / d) for the fθ lens and the conventional lens.
Distortion = (displacement-ideal value) / ideal value

Figure 2005148267
Figure 2005148267

表1における正規化波長(λ/d)と各変移量との関係を図6に示す。但し、λは波長、dは回折格子のピッチである。   FIG. 6 shows the relationship between the normalized wavelength (λ / d) and each shift amount in Table 1. Where λ is the wavelength and d is the pitch of the diffraction grating.

表1及び図6から、正規化波長(λ/d)が小さい場合は、fθレンズも従来のレンズも歪率が小さく両者の差は少ないが、正規化波長(λ/d)が約0.3を越えて大きくなると、従来のレンズはfθレンズよりも歪率がかなり大きくなることが分かる。このため、従来のレンズでは結像面において位置変化の誤差が大きくなるのに対し、fθレンズでは位置変化の誤差が小さくなるので、図1においてfθレンズ4により波長の異なる回折光b1〜b3を結像面5でほぼ線形に写像できるのである。また、オルソグラフィックレンズは、位置変化の誤差がfθレンズよりも僅かであるが小さくなるので、fθレンズの代わりにオルソグラフィックレンズを用いることで、位置変化の誤差を更に小さくすることができる。   From Table 1 and FIG. 6, when the normalized wavelength (λ / d) is small, both the fθ lens and the conventional lens have a small distortion rate and little difference between them, but the normalized wavelength (λ / d) is about 0. It can be seen that when the value exceeds 3, the distortion rate of the conventional lens is considerably larger than that of the fθ lens. For this reason, the error in position change is large on the imaging plane in the conventional lens, whereas the error in position change is small in the fθ lens. Therefore, the diffracted lights b1 to b3 having different wavelengths by the fθ lens 4 in FIG. The image plane 5 can be mapped almost linearly. In addition, since the error in the position change of the orthographic lens is slightly smaller than that in the fθ lens, the error in the position change can be further reduced by using the orthographic lens instead of the fθ lens.

〈第2の実施の形態〉   <Second Embodiment>

次に、上述の光学系を波長分割多重方式による光通信システムで送られてきた波長の異なる光信号の光束を分離して検出する光通信用モジュールに適用した第2の実施の形態について図2を参照して説明する。   Next, a second embodiment in which the above-described optical system is applied to an optical communication module that separates and detects light beams of optical signals having different wavelengths transmitted in an optical communication system using a wavelength division multiplexing system will be described with reference to FIG. Will be described with reference to FIG.

図2は第2の実施の形態による光通信用モジュールを概略的に示す図(a)及びCCDアレイの代わりに配置可能な光ファイバアレイを概略的に示す図(b)である。   FIG. 2A is a diagram schematically showing an optical communication module according to the second embodiment, and FIG. 2B is a diagram schematically showing an optical fiber array that can be arranged in place of the CCD array.

図2に示すように、本実施の形態の光通信用モジュールは、図1の光学系を含み、図1の結像面5に受光手段としてのCCDアレイ6が位置するように配置されている。   As shown in FIG. 2, the module for optical communication according to the present embodiment includes the optical system of FIG. 1, and is arranged such that a CCD array 6 as a light receiving means is positioned on the imaging surface 5 of FIG. .

即ち、光通信用モジュール10は、光ファイバ1の端面2から出射した光束が入射するグレーティング素子3と、グレーティング素子3からの各回折光b1,b2,b3が入力し、その入力角に比例する結像面5上の位置座標に各回折光b1〜b3が焦点を結ぶように配置されたfθレンズ4と、結像面5に受光面6aが位置するように配置されたCCDアレイ6と、を含む。グレーティング素子3は、像面側に回折格子の形成された回折面3aを有し、回折面3aにより分光機能を有する。   That is, the optical communication module 10 receives the grating element 3 on which the light beam emitted from the end face 2 of the optical fiber 1 enters, and the diffracted lights b1, b2, and b3 from the grating element 3, and is proportional to the input angle. An fθ lens 4 disposed so that each diffracted light b1 to b3 is focused on a position coordinate on the imaging surface 5, a CCD array 6 disposed such that a light receiving surface 6a is positioned on the imaging surface 5, including. The grating element 3 has a diffractive surface 3a on which a diffraction grating is formed on the image surface side, and has a spectral function by the diffractive surface 3a.

CCDアレイ6の受光面6aには図2(a)のx方向に直線状に複数の受光素子が等間隔に並べて配置されている。   On the light receiving surface 6a of the CCD array 6, a plurality of light receiving elements are arranged in a straight line in the x direction in FIG.

図2(a)のように、波長分割多重方式による光通信システムから波長の異なる光信号が送られてきて、光ファイバ1の端面2から出射すると、その光束が例えば、波長λ1の光束b1と、波長λ2の光束b2と、波長λ3の光束b3とを多重に含む場合(λ1<λ2<λ3)、グレーティング素子3に入射した光束はグレーティング素子3で回折されて回折光b1,b2,b3に分離し、各回折光b1〜b3がfθレンズ4に入力するときの入力角に比例した結像面5上の位置座標P1,P2,P3に焦点を結ぶ。   As shown in FIG. 2A, when optical signals having different wavelengths are transmitted from an optical communication system using a wavelength division multiplexing system and emitted from the end face 2 of the optical fiber 1, the light flux is, for example, a light flux b1 having a wavelength λ1. When the light beam b2 having the wavelength λ2 and the light beam b3 having the wavelength λ3 are multiplexed (λ1 <λ2 <λ3), the light beam incident on the grating element 3 is diffracted by the grating element 3 and is diffracted into the diffracted lights b1, b2, and b3. The diffracted lights b1 to b3 are separated and focused on the position coordinates P1, P2, and P3 on the image plane 5 proportional to the input angle when the diffracted lights b1 to b3 are input to the fθ lens 4.

位置座標P1とP2の間隔である位置変化量Δxaは波長差Δλa(=λ2−λ1)と比例し、位置座標P2とP3の位置変化量Δxbは波長差Δλb(=λ3−λ2)と比例するので、波長の異なる各回折光b1〜b3を各位置座標に対応する結像面5においてほぼ線形に写像することができる。従って、各回折光b1〜b3が結像面5に位置するCCDアレイ6の受光面6aに直線状に等間隔に並んだ各発光素子に入射することで、波長の異なる光束b1〜b3を精度よく検出できる。従って、光通信用モジュール10によれば、波長分割多重方式による光通信システムからの光信号を波長毎に精度よく検出できる。   The position change amount Δxa, which is the distance between the position coordinates P1 and P2, is proportional to the wavelength difference Δλa (= λ2-λ1), and the position change amount Δxb between the position coordinates P2 and P3 is proportional to the wavelength difference Δλb (= λ3-λ2). Therefore, the diffracted beams b1 to b3 having different wavelengths can be mapped almost linearly on the imaging plane 5 corresponding to each position coordinate. Accordingly, the diffracted beams b1 to b3 are incident on the light emitting elements linearly arranged at equal intervals on the light receiving surface 6a of the CCD array 6 positioned on the imaging surface 5, thereby accurately fluxing the light beams b1 to b3 having different wavelengths. Can be detected well. Therefore, according to the module 10 for optical communication, it is possible to accurately detect the optical signal from the optical communication system using the wavelength division multiplexing method for each wavelength.

従来は、特に回折角が大きくなると、位置変化量Δxが波長変化に比例しなくなり、波長範囲の両側において位置変化の誤差が大きくなったのに対し、本実施の形態では、各回折光の入力角に比例する受光面6a上の位置座標に各回折光が焦点を結ぶようにfθレンズ4を配置しているので、各回折光をほぼ線形に受光面6aに写像でき、検出誤差を低減できる。   Conventionally, especially when the diffraction angle is increased, the position change amount Δx is not proportional to the wavelength change, and the error of the position change is increased on both sides of the wavelength range. In the present embodiment, each diffracted light is input. Since the fθ lens 4 is arranged so that each diffracted light is focused on a position coordinate on the light receiving surface 6a proportional to the angle, each diffracted light can be mapped almost linearly on the light receiving surface 6a, and detection errors can be reduced. .

また、CCDアレイ6の受光面6aに配置される複数の受光素子は、グレーティング素子3の分解能に対応した間隔に並べられるが、例えばこの分解能に対応するために、図6におけるfθレンズの変移量を更に理想値に近づける必要がある場合には、追加のレンズを配置したり、またfθレンズをオルソグラフィックレンズに代えたりしてもよい。また、fθレンズを理想値となるように設計したレンズに代えてもよい。   The plurality of light receiving elements arranged on the light receiving surface 6a of the CCD array 6 are arranged at intervals corresponding to the resolution of the grating element 3. For example, in order to correspond to this resolution, the shift amount of the fθ lens in FIG. When it is necessary to further approximate the ideal value, an additional lens may be disposed, or the fθ lens may be replaced with an orthographic lens. Further, the fθ lens may be replaced with a lens designed to have an ideal value.

また、図2(b)のように、図2(a)のCCDアレイ6の代わりに、光ファイバアレイ7を各端面7aが結像面5に位置するように配置してもよい。光ファイバアレイ7は複数本の光ファイバを等間隔に並べて構成されている。光ファイバアレイ7の反対側の各端面7b側にCCDアレイ等を配置することで、各回折光を検出できる。   In addition, as shown in FIG. 2B, instead of the CCD array 6 shown in FIG. 2A, an optical fiber array 7 may be arranged so that each end face 7a is positioned on the image plane 5. The optical fiber array 7 is configured by arranging a plurality of optical fibers at equal intervals. Each diffracted light can be detected by disposing a CCD array or the like on each end face 7 b side opposite to the optical fiber array 7.

次に、図2(a)の光通信用モジュール10においてグレーティング素子3とfθレンズ4とを一体化した例を図3により説明する。図3は図2(a)のグレーティング素子3とfθレンズ4とを円筒体で一体化した例を示す図である。   Next, an example in which the grating element 3 and the fθ lens 4 are integrated in the optical communication module 10 of FIG. 2A will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a view showing an example in which the grating element 3 and the fθ lens 4 of FIG.

図3のように、グレーティング素子3が保持部材9を介して円筒体8の一端8aに取り付けられて保持されている。また、fθレンズ4が円筒体8の他端8bに取り付けられて保持されている。   As shown in FIG. 3, the grating element 3 is attached to and held by one end 8 a of the cylindrical body 8 via the holding member 9. Further, the fθ lens 4 is attached to and held by the other end 8b of the cylindrical body 8.

レーティング素子3及びfθレンズ4は円筒体8の中心軸aに対し軸対象となるように取り付けられるので、レーティング素子3とfθレンズ4との軸合わせは不要であり、また、光通信用モジュール10に組み込むときは、中心軸aを例えば図3の破線で示す光ファイバ1の端面2に対し軸合わせするだけでよいので、組み立て及び調整が容易となる。   Since the rating element 3 and the fθ lens 4 are attached to the central axis a of the cylindrical body 8 so as to be an axial object, the axis alignment of the rating element 3 and the fθ lens 4 is not necessary, and the optical communication module 10 For example, the center axis a only needs to be aligned with the end face 2 of the optical fiber 1 indicated by a broken line in FIG. 3, so that assembly and adjustment are facilitated.

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図1の光学系及び図2(a)の光通信用モジュールでは、グレーティング素子と、fθレンズとを別々に構成したが、fθレンズとグレーティング素子とを一体化する際に、例えば、fθレンズのレンズ面にグレーティングを形成することで一体化するようにしてもよい。   As described above, the best mode for carrying out the present invention has been described. However, the present invention is not limited to these, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, in the optical system in FIG. 1 and the optical communication module in FIG. 2A, the grating element and the fθ lens are separately configured. However, when the fθ lens and the grating element are integrated, for example, fθ You may make it integrate by forming a grating in the lens surface of a lens.

第1の実施の形態による光学系を概略的に示す図である。。It is a figure which shows schematically the optical system by 1st Embodiment. . 第2の実施の形態による光通信用モジュールを概略的に示す図(a)、及びCCDアレイの代わりに配置可能な光ファイバアレイを概略的に示す図(b)である。FIG. 6A is a diagram schematically illustrating an optical communication module according to a second embodiment, and FIG. 6B is a diagram schematically illustrating an optical fiber array that can be arranged instead of a CCD array. 図2(a)のレーティング素子3とfθレンズ4とを円筒体で一体化した例を示す図である。It is a figure which shows the example which integrated the rating element 3 and the f (theta) lens 4 of Fig.2 (a) with the cylindrical body. 従来の光通信システムのモニタ用光分波器を示す図である。It is a figure which shows the optical demultiplexer for a monitor of the conventional optical communication system. 図4の光分波器における回折角と結像位置との関係を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship between a diffraction angle and an imaging position in the optical demultiplexer of FIG. 4. 図1の光学系においてfθレンズ及びオルソグラフィックレンズの効果を従来のレンズと比較して示す図である。It is a figure which shows the effect of an f (theta) lens and an orthographic lens in the optical system of FIG. 1 compared with the conventional lens.

符号の説明Explanation of symbols

1 光ファイバ
2 端面
3 グレーティング素子
3a 回折面
4 fθレンズ
5 結像面(焦点面)
6 CCDアレイ
6a 受光面
7 光ファイバアレイ
8 円筒体
10 光通信用モジュール
Δλa 波長差
Δλb 波長差
Δxa 間隔、位置変化量
Δxb 間隔、位置変化量
λ1、λ2、λ3 波長
P1,P2,P3 位置座標
a 中心軸
b1,b2,b3 回折光

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber 2 End surface 3 Grating element 3a Diffraction surface 4 f (theta) lens 5 Imaging surface (focal plane)
6 CCD array 6a Light receiving surface 7 Optical fiber array 8 Cylindrical body 10 Optical communication module Δλa Wavelength difference Δλb Wavelength difference Δxa Interval, position change Δxb Interval, position change λ1, λ2, λ3 Wavelength P1, P2, P3 Position coordinate a Central axes b1, b2, b3 Diffracted light

Claims (8)

分光機能を有するグレーティング素子と、前記グレーティング素子からの各回折光が入力し、その入力角に少なくとも実質的に比例する位置座標に前記各回折光が焦点を結ぶように配置されたレンズと、を含むことを特徴とする光学系。 A grating element having a spectroscopic function, and a lens disposed so that each diffracted light from the grating element is input and the diffracted light is focused on a position coordinate that is at least substantially proportional to the input angle. An optical system including the optical system. 光ファイバの端面から前記グレーティング素子に光束が入射するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の光学系。 The optical system according to claim 1, wherein a light beam is incident on the grating element from an end face of an optical fiber. 前記レンズがfθレンズまたはオルソグラフィックレンズから構成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の光学系。 The optical system according to claim 1, wherein the lens includes an fθ lens or an orthographic lens. 入力部に配置された光ファイバと、
分光機能を有し前記光ファイバの端面からの光束が入射するグレーティング素子と、
前記グレーティング素子からの各回折光を入力させ、その入力角に少なくとも実質的に比例する位置座標に前記各回折光が焦点を結ぶように配置されたレンズと、
前記レンズの焦点面に等間隔に複数の受光部が配置された受光手段と、を備えることを特徴とする光通信用モジュール。
An optical fiber arranged in the input section;
A grating element having a spectroscopic function and into which a light beam from the end face of the optical fiber is incident;
Each diffracted light from the grating element is input, and a lens disposed so that each diffracted light is focused on a position coordinate that is at least substantially proportional to the input angle;
And a light receiving means having a plurality of light receiving portions arranged at equal intervals on a focal plane of the lens.
前記複数の受光部が前記レンズの焦点面に前記グレーティングで規定される分解能に対応した間隔に並べられることを特徴とする請求項4に記載の光通信用モジュール。 5. The optical communication module according to claim 4, wherein the plurality of light receiving units are arranged on the focal plane of the lens at intervals corresponding to the resolution defined by the grating. 前記受光手段は、複数の受光素子が等間隔に並べられた受光素子アレイまたは複数の光ファイバ端末が等間隔に並べられた光ファイバアレイであることを特徴とする請求項4または5に記載の光通信用モジュール。 The light receiving means is a light receiving element array in which a plurality of light receiving elements are arranged at equal intervals or an optical fiber array in which a plurality of optical fiber terminals are arranged at equal intervals. Module for optical communication. 前記グレーティング素子と前記レンズとを一体化したことを特徴とする請求項4,5または6に記載の光通信用モジュール。 The optical communication module according to claim 4, wherein the grating element and the lens are integrated. 前記レンズがfθレンズまたはオルソグラフィックレンズから構成されたことを特徴とする請求項4,5,6または7に記載の光通信用モジュール。

8. The optical communication module according to claim 4, 5, 6 or 7, wherein the lens is composed of an fθ lens or an orthographic lens.

JP2003383464A 2003-11-13 2003-11-13 Optical system and module for optical communication Pending JP2005148267A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003383464A JP2005148267A (en) 2003-11-13 2003-11-13 Optical system and module for optical communication

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003383464A JP2005148267A (en) 2003-11-13 2003-11-13 Optical system and module for optical communication

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005148267A true JP2005148267A (en) 2005-06-09

Family

ID=34692176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003383464A Pending JP2005148267A (en) 2003-11-13 2003-11-13 Optical system and module for optical communication

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005148267A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011002693A (en) * 2009-06-19 2011-01-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wavelength-selective switch

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011002693A (en) * 2009-06-19 2011-01-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wavelength-selective switch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5966982B2 (en) Confocal measuring device
JP4473665B2 (en) Spectrometer
EP1473579A1 (en) VCSEL array configuration for a parallel WDM transmitter
KR101774186B1 (en) Spectral module
JP2006072232A (en) Optical transceiver module
JP2008256594A (en) Spectrometer and imaging device
KR20100008761A (en) Optical communication module for optical wavelength division multipexing
WO1999046628A1 (en) Optical demultiplexer and method of assembling the same
JP2006189672A (en) Optical module
JP2007178523A (en) Wavelength selection switch
WO2013114959A1 (en) Confocal measurement device
CN105938196B (en) Chromatic confocal point sensor and measurement method
JP2005148267A (en) Optical system and module for optical communication
JP4330560B2 (en) Optical demultiplexer and wavelength division multiplexing optical transmission module
JP2006343223A (en) Photodiode array
EP2178227A1 (en) Optical receiver for a WDM free space communication system
KR20160117418A (en) Spectrometer
JP3737041B2 (en) Optical branching element
JP2000304613A (en) Spectroscope
US11976971B2 (en) Spectrograph recycling
EP3422615B1 (en) Filter block for an n-channel multiplexing/demultiplexing device and optical wavelength division/demultiplexing device
JP2006267325A (en) Method and apparatus for aligning optical axis of optical multiplexer/demultiplexer
JP2004061637A (en) Optical switch device
JP2005030933A (en) Spectral device
JP4192767B2 (en) Optical signal processor manufacturing method