JP2008111863A - 光合分波器およびこれを用いた光送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貫通孔を有する基体で屈折率分布型ファイバを保持することにより、屈折率分布型ファイバに作用する応力を緩和し、光の損失を低減させている。
【解決手段】複数の貫通孔１ａを有するとともに、該貫通孔１ａと連通する溝部１ｂが表面に形成されてなる基体１と、一端側に屈折率分布型レンズ４が接続されてなる３つ以上の光導波体２と、複数の光導波体２から出射される光を合波して他の光導波体２に入射する、あるいは光導波体２から出射される光を分波して他の複数の光導波体２に入射する光フィルタ８と、を備え、光フィルタ８は、溝部１ｂ内で光導波体２の光軸上に配置され、屈折率分布型レンズ４は、貫通孔１ａ内で基体１に固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の異なる波長領域を有する光から各波長領域の光を分離するか、あるいは異なる波長領域を有する複数の光を合波するために用いられる光合分波器およびこれを用いた光送受信装置に関するものである。

近年、光通信部品の分野においては情報の大容量化が可能な波長多重伝送方式の採用が増大しているため、この波長多重伝送方式に用いられる光合分波器の特性の向上が要求されている。光合分波器は、単一の光ファイバを伝播する複数の異なる波長領域を有する光を複数の光ファイバに出力する、あるいは複数の光ファイバを伝播する光を単一の光ファイバに出力する機能を有するものである。

図５は、従来の光合分波器を示すものであり、（ａ）が光合分波器の斜視図、（ｂ）がＺ−Ｚ線における断面図である。従来の光合分波器３０は、図である図７（ａ）及びＶ溝周辺の断面図である図５（ｂ）に示すように、Ｖ溝３１ａが形成された基板３１と、Ｖ溝３１ａに密着して配置され、先端に屈折率分布型レンズが装着されたレンズ付き光ファイバ３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、Ｖ溝３１ａを横断するように形成された溝部３１ｂと、溝部３１ｂに設置された光フィルタ３３とから構成されている。

この光合分波器３０において、各レンズ付き光ファイバは、光ファイバ固定板３４によって覆われるとともに、図５（ｂ）に示すように、接着剤３５を介して基板３１と光ファイバ固定板３４で固定されていた（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００５−１５７３０２号公報

この光合分波器５０では、図５（ｂ）に示すように、各レンズ付き光ファイバが基板３１および光ファイバ固定板３４と当接し、その当接部の周囲における基板３１と光ファイバ固定板３４の間隙に接着剤が配されていた。そのため、光合分波器３０では、接着剤３５を硬化する際に収縮力が働き、光ファイバ固定板３４を基板３１側に引き付ける力が生じる。その結果、各レンズ付き光ファイバには、基板３１側に向かって作用する力によって応力が発生し、不特定の偏波方向における光の損失が大きくなるという問題が生じていた。また、各レンズ付き光ファイバの屈折率分布型レンズ部に上記応力が作用すると、上述した光の損失が著しく大きくなり、信頼性が低下していた。特に、光合分波器３０では、光フィルタ３３を固定する光学素子固定基板３６の下面の一部が光ファイバ固定板３４を介して各レンズ付き光ファイバの屈折率分布型レンズの部を押圧する構造となっているため、光フィルタ３３を基板３１に配置する際にも、屈折率分布型レンズ部に対して過渡に力が作用していた。

本発明の光合分波器は、一端側に屈折率分布型レンズが接続されてなる３つ以上の光導波体と、複数の前記光導波体から出射される光を合波して他の前記光導波体に入射する、あるいは前記光導波体から出射される光を分波して他の複数の前記光導波体に入射する光フィルタと、を備え、前記光フィルタは、前記溝部内で前記光導波体の光軸上に配置され、前記屈折率分布型レンズは、前記貫通孔内で前記基体に固定されていることを特徴とする。

また、本発明において、前記屈折率分布型レンズは、その周面に亘って前記基体の内周面との間に接着剤を介して固定されていることを特徴とする。

また、本発明において、前記屈折率分布型レンズは、フィラーを含有する接着剤を介して前記貫通内で前記基体に固定されていることを特徴とする。

さらに、本発明において、前記フィラーは、ガラスで構成されていることを特徴とする。

また、前記光導波体は、前記溝部側に位置する前記屈折率分布型レンズの一端に、コアレスファイバが接続されていることを特徴とする。

また、本発明において、前記光導波体は、前記貫通孔内で前記基体に固定されていることを特徴とする。

本発明の光送受信装置では、前記いずれかに記載の光合分波器と、前記光合分波器に入射する光を送信する発光手段と、該発光手段から送信された光を、前記光合分波器を介して受信する受光手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の光合分波器は、光導波体の一端側に接続された屈折率分布型レンズを基体に設けられた貫通孔内で保持することにより、外部から屈折率分布型レンズに作用する力を低減することができる。その結果、本発明の光合分波器では、屈折率分布型レンズに発生する応力を小さくすることができるため、当該応力によって生じる光の損失を低減させて、信頼性を向上させることができる。

また、本発明において、屈折率分布型レンズをその周面に亘って基体の内周面との間に接着剤を介して固定すれば、屈折率分布型レンズと基体との接触を防止することができる。その結果、本形態では、屈折率分布型レンズに作用する基体自体の収縮によって生じる力を接着剤で緩和することができるため、屈折率分布型レンズにおける光の損失をより低減することができる。

さらに、本発明において、フィラーを含有した接着剤を介して屈折率分布型レンズを基体の貫通内に固定することにより、フィラーによって基体と屈折率分布型レンズとの間に配される接着剤層の厚みが極端に小さくなることを低減することができるため、接着剤による応力緩和効果を高めることができる。

そして、接着剤に含有させるフィラーをガラスで構成すれば、フィラーと屈折率分布型ファイバとの線膨張係数差を小さくすることができるため、温度変化によって生じる熱膨張係数差より起因する応力を低減することができるため、より信頼性を向上させることができる。

また、本発明において、基体の溝部側に位置する光導波体の屈折率分布型レンズの一端に、コアレスファイバを接続すれば、屈折率分布型レンズから出射した光が光フィルタを通過もしくは反射して、相手側の屈折率分布型レンズに効率よく入射できるため、光の損失を低減することができる。

また、本発明において、屈折率分布型レンズ以外の光導波体についても、基体の貫通孔内で固定すれば、光導波体を安定して固定することができるため、温度または湿度変化に伴う光学特性の劣化を低減するとともに、外力等によって光導波体に発生する応力を低減することができる。

本発明の光送受信装置においては、本発明の光合分波器を備えることにより、屈折率分布型レンズに発生する応力を緩和し、光の損失を低減することが可能となるため、信頼性の高い光送受信装置を実現することができる。

以下においては、本発明の光合分波器について、図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明の第１の実施形態にかかる光合分波器を示すものであり、（ａ）が光合分波器を平面透視した説明図、（ｂ）がＸ−Ｘ線における断面図である。本発明の第１の実施形態に係る光合分波器１０は、複数の貫通孔１ａを有するとともに、該貫通孔１ａと連通する溝部１ｂが表面に形成されてなる基体１と、光ファイバ３ａ〜３ｃの一端側にそれぞれ屈折率分布型ファイバ４ａ〜４ｃが接続されるとともに、該屈折率分布型ファイバ４ａ〜４ｃの光ファイバ３ａ〜３ｃが接続されていない端部に、それぞれコアレスファイバ５ａ〜５ｃが接続されてなる光導波体２ａ〜２ｃと、光導波体２を貫通孔内１ａで固定するための接着剤６と、光学接着剤７によって基板１の溝部１ｂに固定された光フィルタ８と、を備えている。

基体１は、内部に光導波体２を挿入固定するために、基体の長手方向に沿って複数の貫通孔１ａを有する。さらに、基体１は、長手方向の略中央部に光フィルタ８を固定するための溝部１ｂを有している。この基体１の形状は、特に限定されるものでなく、たとえば角柱形状、円柱形状等いかなる形状であってもよいが、加工容易という観点から円柱形状にすることが望ましい。また、基体１を円柱形状で構成した場合は、たとえば基体１を外部基板への搭載を容易にするという観点から、外周部の一部に平坦面を設けてもよい。なお、本発明の第１の実施形態である光合分波器１０では、光導波体２が３つであるため、少なくとも貫通孔１ａを３つ必要とするが、図１（ａ）に示すように、光導波体２が固定されていない貫通孔１ａ’を設けてもよい。また、貫通孔１ａは、挿入固定される光導波体２の数量に応じて、増やせばよい。

基体１の材質は、たとえば銅合金、ニッケル合金、もしくはステンレス等の金属、またはエポキシ樹脂、液晶ポリマー等のプラスチック、セラミックス、石英ガラス、低膨張ガラス、シリコン、または低膨張樹脂（たとえばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂）を用いることができる。特に、基体１をアルミナやジルコニア等のセラミックスで形成すれば、たとえば光コネクタに用いられるフェルールと同様な加工方法で容易に作製できるため、製造工程の効率化という点で優れている。また、基体１は、ジルコニアで作製する場合は、ＺｒＯ₂（ジルコニア）を主成分とし、Ｙ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ₂、Ｄｙ₂Ｏ₃などの少なくとも一種を安定化剤として含み、正方晶の結晶を主体とする部分安定化ジルコニアセラミックスを用いることが好ましい。これは、このような部分安定化ジルコニアセラミックスが優れた耐摩耗性を有するとともに、適度な弾性変形機能を有するからである。

光合分波器１０では、光導波体２が主として光ファイバで構成されており、第１の光導波体２ａ（光ファイバ３ａ、屈折率分布型ファイバ４ａ、コアレスファイバ５ａ）、第２の光導波体２ｂ（光ファイバ３ｂ、屈折率分布型ファイバ４ｂ、コアレスファイバ５ｂ）、第３の光導波体２ｃ（光ファイバ３ｃ、屈折率分布型ファイバ４ｃ、コアレスファイバ５ｃ）を備えてなる。なお、光導波体は、光ファイバに限定されるものではなく、たとえば樹脂材料で形成されるような光導波路部材を用いてもよい。

光ファイバ３ａ、３ｂ、３ｃは、屈折率の高いコア部と該コア部の外周を被覆するクラッド部からなり、コア部とクラッド部との屈折率差による反射を利用することによってコア部内で光を伝送するものであり、たとえばクラッド部の外径が１２５μｍ、コア部の径が１０μｍ程度の円柱状の石英等からなるシングルモードファイバが用いられる。

屈折率分布型ファイバ４ａ、４ｂ、４ｃは、その軸対称にほぼ２乗の屈折率分布を備えるファイバであり、屈折率分布型レンズとして使用することができるため、光ファイバ３ａ、３ｂ、３ｃから出射する、もしくは光ファイバ３ａ、３ｂ、３ｃに入射する光を集光あるいはコリメートする機能を有する。屈折率分布型ファイバ４ａ、４ｂ、４ｃは、たとえば円柱状の石英等から構成され、クラッド部の外径が１２５μｍ、コア部の径が５０μｍ程度であり、コア部に上述の屈折率分布を有する。そして、これらの屈折率分布型ファイバ４ａ、４ｂ、４ｃと光ファイバ３ａ、３ｂ、３ｃは、それぞれたとえば熱による融着によって接続される。

コアレスファイバ５ａ、５ｂ、５ｃは、略均一な屈折率分布を備えるファイバであり、その材質はたとえば石英ガラスからなり、屈折率は１．４５程度、透過損失は０．２５×１０^−６ｄＢ／ｍｍ以下であり、このように透過損失が比較的低いものが好ましい。このコアレスファイバ５ａ、５ｂ、５ｃの外径は、光ファイバ（シングルモードファイバ）および屈折率分布型ファイバの外径と同等の１２５μｍであり、屈折率分布型ファイバ４ａ、４ｂ、４ｃの光ファイバ３ａ、３ｂ、３ｃが接続されていない端部と、たとえば熱による融着によって接続される。このように、屈折率分布型ファイバ４ａ〜４ｃの端部にコアレスファイバ５ａ〜５ｃを接続すれば、屈折率分布型ファイバから出射した光が光フィルタを通過もしくは反射して、相手側の屈折率分布型ファイバに効率よく入射できるため、光の損失を低減することができる。

そして、本発明においては、基体１の貫通孔１ａ内で光導波体２ａ〜２ｃに設けられた屈折率分布型ファイバ４ａ〜４ｃを貫通孔１ａ内で固定する構造であるため、外部から屈折率分布型ファイバに作用する力を低減することができる。

屈折率分布型ファイバ４は、上述したように、入射される光を集光あるいは拡散してコリメートする機能を有することから、屈折率分布型ファイバ４を伝送する光のビーム径が変化する。そして、屈折率分布型ファイバ４は、このビーム径が変化する際に応力が発生すると、ビーム径の形状に歪みが生じやすくなる。このような歪んだ形状を有するビームは、屈折率分布型ファイバ４から出射され、もう一方の屈折率分布型ファイバ４に入射された後に光ファイバ３と光学的に結合する際に、たとえば光ファイバ３がコア径の小さいシングルモードファイバであると、ビーム径の歪んだ部分が光ファイバ３のコア部よりも大きくなる。その結果、屈折率分布型ファイバは応力が発生すると、光ファイバ３との結合効率が低下するため、光の損失が大きくなる。

なお、ここで屈折率分布型レンズの一実施例として、屈折率分布型ファイバ（グレーテッドインデックスファイバ）を用いて説明してきたが、本発明では、これに限ることなく、屈折率分布を有したレンズ機能を有する部材であれば足り、たとえばロッドレンズ等を用いることが可能である。

これに対し、本発明の光合分波器では、屈折率分布型ファイバに発生する応力を小さくすることができるため、当該応力によって生じる光の損失を低減させて、信頼性を向上させることができる。

したがって、本発明においては、少なくとも屈折率分布型ファイバが貫通孔１ａ内で固定されていればよい。なお、本発明の第１の実施形態にかかる光合分波器１０では、屈折率分布型ファイバ４だけでなく、光導波体２を構成する光ファイバ３およびコアレスファイバ５も貫通孔１ａ内で固定されているが、このような形態によれば、光導波体２を安定して固定することができるため、温度または湿度変化に伴う光学特性の劣化を低減するとともに、外力等によって光導波体２に発生する応力をより低減することができる。

また、光合分波器１０において、屈折率分布型ファイバ４は、その周面に亘って基体１の内周面１ｃとの間に接着剤６を介して固定されている。このように、基体１の内周面１ｃとの間に接着剤６を介して屈折率分布型ファイバ４を固定すれば、屈折率分布型ファイバ４と基体１との接触を防止することができる。その結果、本形態では、屈折率分布型ファイバ４に作用する基体１自体の収縮によって生じる力を接着剤６で緩和することができるため、屈折率分布型ファイバ４における光の損失をより低減することができる。

接着剤６は、たとえば熱によって硬化するエポキシ接着剤、アクリル系樹脂、紫外光等の照射により硬化する光硬化性接着剤、あるいは空気が遮断されると硬化する嫌気性接着剤等を用いることができる。また、接着剤６は、後述する光フィルタ８を固定する光学接着剤７の硬化温度よりもガラス転移点を高くすれば、光フィルタ８の基体１の溝部１ｂにおける実装時に、光学接着剤７の硬化時に要する熱照射によって、光導波体２を固定する接着剤の軟化を低減することができるため、光導波体２の位置ずれを小さくすることが可能となる。

また、光合分波器１０において、接着剤６にフィラーを含有させればフィラーによって基体１と屈折率分布型ファイバ４との間に配される接着剤６層の厚みが極端に小さくなることを低減することができるため、接着剤６による応力緩和効果を高めることができる。すなわち、フィラーを含有した接着剤６では、少なくともフィラーの粒径分の厚みを有する接着剤層を形成することができることから、基体１と屈折率分布型ファイバ４との離間距離を大きくすることができ、基体１と屈折率分布型ファイバとの接触を効率良く防止することができる。

接着剤６に含有されるフィラーは、最大粒径が０．０２μｍ以上、０．５μｍ以下で、かつ平均粒径が０．０１μｍ以上、０．３μｍ以下とすることが好ましい。これは、フィラーの最大粒径が０．５μｍを超える、あるいは、平均粒径が０．３μｍを超えると、屈折率分布型ファイバ４と貫通孔１ａの間隙にフィラーが均一に分散されにくくからである。また、フィラーの最大粒径が０．０２μｍ未満、あるいは、平均粒径が０．０１μｍ未満であると、フィラーによる基体１と屈折率分布型ファイバ４との離間効果が小さくなるため、基体１と屈折率分布型ファイバ４との間に配される接着剤６層の厚みが不均一になりやすくなり、よって接着剤６による応力緩和効果が小さくなる。さらに、接着剤６にフィラーを含有させれば、チクソトロピック性が付与されて、液ダレの防止効果や接着剤の強度向上という観点からも好適であり、硬化時に約２０％程度の体積収縮が生じるエポキシ樹脂製の接着剤であっても、接着剤の収縮による屈折率分布型ファイバ４の位置ずれを極めて小さくすることができる。

また、接着剤６は、接着剤の全体量に対してフィラーを１０体積％以上含んでいることが好ましい。これは、フィラーが１０体積％以下であると、屈折率分布型ファイバの周面に亘って配された接着剤６に対し、均一にフィラーを分散させることが困難になり、接着剤層の厚みにバラツキが生じ、屈折率分布型ファイバ４に発生する応力を均一にできなくなる可能性がある。

フィラーとしては、たとえば金属粒子、金属繊維、セラミック粒子、セラミック繊維、ガラス粒子、ガラス繊維等が挙げられ、特にガラス製のフィラーを用いることが望ましい。これは、屈折率分布型ファイバ４と接着剤６との線膨張係数が異なることにより、温度変化に応じて屈折率分布型ファイバ４における応力発生が懸念されるが、ガラス製のフィラーであれば、屈折率分布型ファイバ４と接着剤６との線膨張係数差を小さくすることができるため、温度変化に対しても、屈折率分布型ファイバ４に発生する応力を小さくすることができる。

光フィルタ８は、たとえば透光性部材８ａの内部にフィルタ膜８ｂが施されており、フィルタ膜８ｂは異なる複数の波長領域の光を含んでなる光を波長領域ごとに選択的に分離（分波）する機能を有する。具体的に、光フィルタ８は、一方の波長領域の光を反射し、他方の波長領域の光を透過させることによって波長領域ごとに光を分波する、即ち、所定波長領域の光を反射する機能を有するものである。なお、本発明の第１の実施形態において、光フィルタ８は、コアレスファイバ５ａから出射された２つの波長領域の光λ１、λ２が入射されると、一方の波長領域λ１の光を透過し、他方の波長領域λ２の光を反射することによって光を分波することができる。

この光フィルタ８の一部を構成する透光性部材８ａは、たとえば光学ガラス（硼珪酸ガラスや白板ガラス）や石英ガラスからなり、屈折率は１．４５〜１．５５程度のものが用いられる。また、そのサイズは光の有効径以上あればよく、たとえば０．５ｍｍ角、厚みは０．３ｍｍである。また、この光フィルタ８の一部を構成するフィルタ８ｂは、たとえば二酸化ケイ素と二酸化チタン等の屈折率の異なる２種類以上の誘電体を交互に積層して構成される多層膜である。この誘電体多層膜は、誘電体膜間の繰り返しの反射干渉により波長選択性を示し、その膜厚は、反射させる光の波長の１／４波長分に設定される。このように、誘電体膜の膜厚を１／４波長分とすることにより、各誘電体膜界面における多重反射において、ある特定の波長の光の位相が一致し、干渉して強めあうことで波長選択性を有する光フィルタを実現可能である。

次に光フィルタ８の製造方法の一例を説明する。まず、平板状の透光性部材８ａの上下面にそれぞれ予め作製したフィルタ膜８ｂを張り合わせるか、もしくは透光性部材８ａの上下面にそれぞれ蒸着またはスパッタリング等の方法によってフィルタ膜８ｂを形成する。その後、各フィルタ膜８ｂの表面に別途用意した透光性部材８ａをそれぞれ光学接着剤で張り合わせ、透光性部材−フィルタ膜−透光性部材−フィルタ膜−透光性部材の構造体を作製する。最後に、この５層からなる構造体を光フィルタ８の形状になるように斜めに切断加工を行うことにより、光フィルタ８を得ることができる。

光学接着剤７は、基体１の溝部１ｂに光フィルタ８を固定するとともに、光導波体２の端部（コアレスファイバ５）と光フィルタ８の間に配されて、光導波体２と光フィルタ８を接合する機能を有する。具体的に、この光学接着剤７は、透光性部材８ａと光導波体２の端部にあるコアレスファイバ５と略同等の屈折率あるいは両部材の中間の屈折率を有するような材質を用いることが好ましく、たとえばコアレスファイバ５が石英ガラス、透光性部材８ａが光学ガラス（硼珪酸ガラスや白板ガラス）で構成されている場合、たとえば透光性のあるエポキシ樹脂、アクリル系樹脂、またはシリコン系樹脂のような材質を使用することができる。なお、エポキシ樹脂、シリコン樹脂およびアクリル系樹脂は、その添加物によって紫外線硬化または熱硬化するものであり、これらの併用硬化を利用してもよい。このように、光学接着剤７と該光学接着剤７と接触する光導波体２の端部（本実施形態ではコアレスファイバ５であるが、屈折率分布型ファイバ４であってもよい）と透光性部材８ａとの屈折率が整合されていれば、光学接着剤７と屈折率分布型ファイバ４もしくはコアレスファイバ５および透光性部材ａ８との界面で生じる光の反射を抑制することができる
次に本発明の第１の実施形態に係る光合分波器１０の分波作用について、図２（ａ）を用いて説明する。

光導波体２ａを伝播する波長領域λ１、λ２の光はコアレスファイバ５ａから出射され、光学接着剤７を介して光フィルタ８に入射される。光フィルタ８は、第１の光導波体２ａと、第２の光導波体２ｂ及び第３の光導波体２ｃとの間に配され、光フィルタ８に入射された光は、フィルタ膜８ｂにおいて波長領域λ１の光を透過し、波長領域λ２の光を反射する。そして、光フィルタ８を透過した波長領域λ１の光は光学接着剤７を介してコアレスファイバ５ｂに入射され、光導波体２ｂに光結合される。一方で、光フィルタ８で反射された波長領域λ２の光は、光学接着剤７を介してコアレスファイバ５ｃに入射され、光導波体２ｃに光結合される。

このように、本発明の第１の実施形態に係る光合分波器１０では第１の光導波体２ａを伝播する異なる波長領域λ１、λ２を有する光を第２の光導波体２ｂに対して波長領域λ１の光を入射し、一方で、第３の光導波体２ｃに対して波長領域λ２の光を入射することで光を分波する。

次に本発明の第１の実施形態に係る光合分波器１０の合波作用について、図２（ｂ）を用いて説明する。

光導波体２ｂを伝播する波長領域λ１の光はコアレスファイバ５ｂから出射され、光学接着剤７を介して光フィルタ８に入射される。光フィルタ８は、第１の光導波体２ａと、第２の光導波体２ｂ及び第３の光導波体２ｃとの間に配され、光フィルタ８に入射された光は、フィルタ膜８ｂで波長領域λ１の光を透過し、波長領域λ２の光を反射する機能を担う。この光フィルタ８を透過した波長領域λ１の光は光学接着剤７を介してコアレスファイバ５ａに入射されるように進行する。一方で、光導波体２ｃを伝播する波長領域λ２の光はコアレスファイバ５ｃから出射され、光学接着剤７を介して光フィルタ８に入射される。波長領域λ２の光は光フィルタ８を構成するフィルタ膜８ｂで反射され、光学接着剤７を介してコアレスファイバ５ａに入射されるように進行する。そして、コアレスファイバ５ａに向かって進行する波長領域λ１と波長領域λ２の光は、互いにフィルタ膜８ｂ近傍で合波されて光導波体２ａに光結合される。

このように、本発明の実施形態に係る光合分波器では、第２の光導波体２ｂを伝播する波長領域λ１と、第３の光導波体２ｃを伝播する波長領域λ２の光が、第１の光導波体２ａに合波される。

また、本発明の光合分波器においては、コアレスファイバ５の光フィルタ８に臨む端面または光フィルタ８のコアレスファイバ５に臨む表面が第１乃至第３の光導波体２ａ、２ｂ、２ｃの光軸方向に対して傾斜させれば、コアレスファイバ５の端面（光学接着剤７との境界面）において、各光導波体２に戻ってくる不要な反射光を低減できるため、反射減衰量を向上させることができる。

また、光合分波器１０では、フィルタ膜８ｂを透光性部材８ａの光入出射面に対して傾斜させることにより、フィルタ膜８ｂで反射させる光の光路を変更することができる。そのため、光合分波器１０では、第１の光導波体２ａと第２の光導波体２ｂとを一直線上に配置できるとともに、第３の光導波体２ｃを第１の光導波体２ａおよび第２の光導波体２ｂと平行に配置することができるため、部品の小型化を図ることができる。

以下に、本発明の第２の実施形態について、図３を用いて説明する。なお、図１を参照して先に説明した光合分波器１０と同様な要素および部材については同一の符号を付してあり、重複説明は省略する。

図３は、本発明の第２の実施形態にかかる光合分波器１０’を平面透視した説明図である。本発明の第２の実施形態にかかる光合分波器１０’では、光フィルタ９において、フィルタ膜９ｂが透光性部材９ａの表面に２つ形成され、反射される光の光路が互いに重ならない位置に形成されている点で第１の実施形態の光合分波器１０と相違する。さらに、光合分波器１０’の光フィルタ９は、光導波体２の光軸に対して傾斜するように配置されている。

光フィルタ９は、透光性部材９ａの表面にフィルタ膜９ｂが形成されているため、フィルタ膜９ｂをたとえば蒸着、スパッタリング等の方法によって透光性部材９ａの表面に容易に作製することができるため、製造工程の簡略化という点で好適である。さらに、光フィルタ９は、光導波体２の光軸に対して傾斜するように配置されているため、光フィルタ９の光入出射面で生じる不要な反射戻り光が光導波体２に再入射されることを低減することができるという点でも優れている。

なお、上述した本発明の実施形態にかかる光合分波器では、光導波体を３つ搭載した形態であるが、本発明においては、合波もしくは分波する光の波長領域の数に応じて光導波体を３つ以上に増やすことも可能である。このような波長多重を実現するためには、光導波体を増やすとともに、光フィルタに形成されたフィルタ膜も同様に増やすことによって可能となる。

次に本発明の光合分波器の製造方法の一例について説明する。

まず、光ファイバ３ａ、屈折率分布型ファイバ４ａ、コアレスファイバ５ａを一直線上に融着接合した光導波体２ａと、光ファイバ３ｂ、屈折率分布型ファイバ４ｂ、コアレスファイバ５ｂを一直線上に融着接合した光導波体２ｂ、及び光ファイバ３ｃ、屈折率分布型ファイバ４ｃ、コアレスファイバ５ｃを一直線上に融着接合した光導波体２ｃの３つの光導波体２を作成し、基体１の貫通孔１ａの略中央部分に各光導波体の先端部が固定されるように挿入し、接着剤６で固定する。なお、フィラーを含有した接着剤６を用いれば、フィラーが貫通孔１ａと光導波体２との間に入り込み、貫通孔の中心部分に光導波体２ａ、２ｂ、２ｃを固定することができる。

次いで、第１の光導波体２ａ、第２の光導波体２ｂ、第３の光導波体２ｃの先端部のある基体１の略中央部にダイシング等の加工を行い、基体１に溝部１ｂを形成する。このダイシング加工では、コアレスファイバ５ａ、５ｂ、５ｃの先端部分がカットされるとともに、光フィルタ１１の厚み幅に対し、若干大きな幅となるように溝部１ｂが形成される。

次いで、光学接着剤７を光フィルタ８と各コアレスファイバ５の間および溝部１ｂの底面に充填した後に溝部１ｂに光フィルタ８を配する。そして、この光学接着剤７を硬化させる際に各光導波体２と光フィルタ８の光学調整を行う。具体的には、たとえば波長領域λ２の光を反射する光フィルタ８であれば、第１の光導波体２ａに波長領域λ２の光を入射し、コアレスファイバ５ａから出射された光が光フィルタ８のフィルタ膜８ｂを反射して光導波体２ｃに高い光の結合効率が得られるように光フィルタ８の角度を調整し、光の結合効率が最大となる位置にて光学接着剤７を硬化させて光フィルタ８を固定する。このように、上記した光合分波器の製造方法では、第１の光導波体２ａと第２の光導波体２ｂは、一直線で形成された１つの光学部品を分断することにより作製されているため、第１の光導波体２ａと第２の光導波体２ｂの光学調整を省略することができるため、第１の光導波体２ａと第３の光導波体２ｃとの光結合を考慮すればよいため、光フィルタ８の角度調整が容易になり、製造工程が簡便になる。

次に、本発明の光合分波器を用いた光送受信装置について、図４を用いて説明する。

図４は、本発明の光送受信装置２０を示す構成図である。光送受信装置２０は、２つの光合分波器１０と、一方の光合分波器１０（以下、第１光合分波器１０とする）に入射する光を送信する発光手段２１ａ、２１ｂと、第１光合分波器１０で合波された光を伝送する伝送ファイバ２２と、該伝送ファイバ２２を伝送する光が入射される他方の光合分波器１０（以下、第２光合分波器１０とする）と、第２光合分波器１０で分波された光を受光する受光手段２３ａ、２３ｂと、を備えている。本発明の光送受信装置では、光合分波器１０を備えることにより、屈折率分布型ファイバに発生する応力を緩和し、光の損失を低減することが可能となるため、信頼性を向上させることができる。

次に、光送受信装置２０の機能について説明する。まず、外部から入力される２つの送信信号２４ａ、２４ｂは発光手段２１ａ、２１ｂによって互いに波長の異なる光信号に変換された後、第１光合分波器１０の合波機能により１つに合波される。次に、合波された光は、伝送ファイバ２２内を受信手段側に向かって伝送される。次いで、伝送ファイバ２２によって伝送された波長多重信号光（合波光）は、第２光合分波器１０の分波機能によって分離され、分離された光が受光手段２３ａ、２３ｂによりもとの信号２４ａ、２４ｂに変換される。

この光送受信装置２０では、１本の伝送ファイバ２４を用い、さらに２つの光合分波器Ｘを用いることによって大容量の情報を簡単な構成でコスト安く伝送できる利点がある。なお、本発明の光送受信装置２０においては波長多重システムに関して実施例を示したが、本発明における光合分波器１０を用いた光送受信装置２０であればこれに限定されるものではなく、システムに応じた光合分波器１０を組み込んだ光送受信装置２０を構成すればよい。

本発明の第１の実施形態にかかる光合分波器を示すものであり、（ａ）は光合分波器を平面透視した説明図、（ｂ）はＸ−Ｘ線における断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる光合分波器の分波または合波機能を説明するための図であり、（ａ）は光合分波器の分波機能を示す説明図、（ｂ）は光合分波器の合波機能を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態にかかる光合分波器を平面透視した説明図である。 本発明の光送受信装置の実施形態を示すブロック図である。 従来の光合分波器を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＹ−Ｙ線における断面図である。

符号の説明

１：基体
１ａ：貫通孔
１ｂ：溝部
１ｃ：内周面
２、２ａ、２ｂ、２ｃ：光導波体
３、３ａ、３ｂ、３ｃ：光ファイバ（シングルモードファイバ）
４、４ａ、４ｂ、４ｃ：屈折率分布型ファイバ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ：コアレスファイバ
６：接着剤
７：光学接着剤
８：光フィルタ
８ａ：透光性部材
８ｂ：フィルタ膜
１０、１０’：光合分波器
２０：光送受信装置
２１、２１ａ、２１ｂ：発光手段
２２：伝送ファイバ
２３、２３ａ、２３ｂ：受光手段
２４ａ、２４ｂ：信号

Claims (7)

1. 複数の貫通孔を有するとともに、該貫通孔と連通する溝部が表面に形成されてなる基体と、
   一端側に屈折率分布型レンズが接続されてなる３つ以上の光導波体と、
   複数の前記光導波体から出射される光を合波して他の前記光導波体に入射する、あるいは前記光導波体から出射される光を分波して他の複数の前記光導波体に入射する光フィルタと、を備え、
   前記光フィルタは、前記溝部内で前記光導波体の光軸上に配置され、前記屈折率分布型レンズは、前記貫通孔内で前記基体に固定されていることを特徴とする光合分波器。
2. 前記屈折率分布型レンズは、その周面に亘って前記基体の内周面との間に接着剤を介して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
3. 前記屈折率分布型レンズは、フィラーを含有する接着剤を介して前記貫通内で前記基体に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の光合分波器。
4. 前記フィラーは、ガラスで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の光合分波器。
5. 前記光導波体は、前記溝部側に位置する前記屈折率分布型レンズの一端に、コアレスファイバが接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光合分波器。
6. 前記光導波体は、前記貫通孔内で前記基体に固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光合分波器。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の光合分波器と、
   前記光合分波器に入射する光を送信する発光手段と、
   該発光手段から送信された光を前記光合分波器を介して受信する受光手段と、を備えた光送受信装置。

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