JP2011007895A

JP2011007895A - 光合波器およびそれを備えた光送信器

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Publication number: JP2011007895A
Application number: JP2009149347A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kanazawa; 慈金澤; Akira Oki; 明大木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2011-01-13

Abstract

【課題】安価で、波長依存性が小さく、損失を低減できる光合波器を提供することにある。
【解決手段】複数の入力光を合波する光合波器であって、前記複数の入力光を透過するレンズ１１，１２，１３，１４，１５を有するレンズアレイ２と、レンズ１１，１２，１４，１５を透過した複数の入力光を反射するとともに集光する凹面鏡１と、凹面鏡１により集光された出力光を伝送する光ファイバ３と、レンズアレイ２、凹面鏡１、光ファイバ３を支持する光学部品キャリア５とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光合波器およびそれを備えた光送信器に関する。

従来、光を合波する技術としては誘電体フィルタを使った空間系（例えば、非特許文献１参照）と、マルチモード干渉型合波器（以下、ＭＭＩ合波器と称す）（例えば、非特許文献２参照）、アレイ導波路グレーティング型合波器（以下、ＡＷＧ合波器と称す）（例えば、非特許文献３参照）などの導波路系との２種類の技術がある。

日本板硝子株式会社ホームページ、［online]、[平成２１年５月２５日検索］、インターネット<URL；http://www.nsg.co.jp/products/telecom/pdf/dwdm1.pdf> N. Nunoya, H. Ishii，Y. Kawaguchi，Y. Kondo and H. Oohashi, "Wideband tuning of tunable distributed amplification distributed feedback laser array", ELECTRONICS LETTERS, 2008年1月31日, Vol.44, No.3 H. Tanobe, Y. Kondo, Y. Kadota, K. Okamoto, and Y. Yoshikuni, "Temperature Insensitive Arrayed Waveguide Gratings on InP Substrates", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, 1998年2月, VOL. 10, NO. 2, p.235-237

誘電体フィルタを使った合波器では、安価で低損失な合波器を実現できるという利点がある。しかし、フィルタへの光の入射角度を大きくすると偏波依存性がでる問題、チャネル数の増加とともに誘電体フィルタも増やす必要があり損失が増加するといった問題を抱えている。また、フィルタを使った合波器が空間系であり、組み立て時（実装時）にチャンネル毎にアクティブ調芯する必要があるため、チャンネル数に応じて作業工程及び作業時間が増大し、これに伴ってコストが増加するといった問題もある。

ＭＭＩ合波器は半導体に作り込むことが可能な機器であり、レーザ、変調器などの半導体光デバイスとモノリシック集積が可能な機器である。そのため、ＭＭＩ合波器自体を小型化することができる。また、波長依存性・温度依存性もなく非常に扱いやすいという利点もある。しかし、ＭＭＩ合波器では、原理的に４ｃｈで６ｄＢ以上と挿入損失が大きく、さらにチャネル数の増加に伴って挿入損失も増加するという問題がある。

ＡＷＧ合波器はＭＭＩ合波器と同様に半導体に作り込むことが可能な機器であり、レーザ、変調器などの半導体光デバイスとモノリシック集積が可能な機器である。また、チャネル数にかかわらず挿入損失が一定である。しかし、ＡＷＧ合波器は１辺５ｍｍの立方体形状であり、かなり大きいサイズであるという問題を抱えている。さらに、ＡＷＧ合波器では挿入損失が５ｄＢ以上と比較的大きいという問題もある。

また、ＭＭＩ合波器およびＡＷＧ合波器はともにモノリシック集積した場合に１ウエハからとれるチップの数の減少と、歩留まりの関係からコストの上昇を免れないという問題もある。

合波器には、安価で、波長依存性が小さく、かつ低損失といった性能が求められる。しかし、従来技術ではこれらすべての性能を満たす技術がなかった。従って、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、安価で、波長依存性が小さく、かつ低損失といった性能をすべて満たす光合波器およびそれを備えた光送信器を実現することにある。

上述した課題を解決する第１の発明に係る光合波器は、
複数の入力光を合波する光合波器であって、
前記複数の入力光を透過する透過部材と、
前記透過部材を透過した前記複数の入力光を反射するとともに集光する光反射集光手段と、
前記光反射集光手段により集光された出力光を伝送する光伝送手段と、
前記透過部材、前記光反射集光手段、および前記光伝送手段を支持する支持手段とを具備する
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係る光合波器は、
第１の発明に係る光合波器であって、
前記光反射集光手段が凹面鏡であり、
前記凹面鏡の反射面、もしくは前記反射面につけられた高反射フィルタが半導体材料、金属、もしくは誘電体材料でできている
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第３の発明に係る光合波器は、
第２の発明に係る光合波器であって、
前記半導体材料が、シリコンもしくはアルミニウム、ガリウム、インジウム、ヒ素、リン、アンチモンの中の少なくとも２種類以上の元素からなるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第４の発明に係る光合波器は、
第２の発明に係る光合波器であって、
前記金属が、アルミニウム、銀、白金、亜鉛、スズ、金、ニッケル、銅の中の少なくとも１種類以上の元素からなる金属である
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第５の発明に係る光合波器は、
第２の発明に係る光合波器であって、
前記誘電体材料が、ＳｉＯ₂もしくはＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＭｇＦ₂、ＭｇＯのいずれかからなる誘電体である
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第６の発明に係る光合波器は、
第１の発明乃至第５の発明の何れか１つに係る光合波器であって、
少なくとも３つの光ファイバと、
前記光ファイバの出射端面に対向配置される凹面鏡と、
前記光ファイバの出射端面と前記凹面鏡との間に配置される少なくとも３つのレンズと、
前記光ファイバ、前記凹面鏡、および前記レンズを支持する光学部品キャリアとを有する
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第７の発明に係る光送信器は、
第１の発明乃至第５の発明の何れか１つに係る光合波器を備え、前記出力光を送信する光送信器であって、
前記複数の入力光を出力する少なくとも２つの光出射手段をさらに具備し、
前記支持手段は、前記光出射手段も支持するものである
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第８の発明に係る光送信器は、
第１の発明乃至第５の発明の何れか１つに係る光合波器を備え、前記出力光を送信する光送信器であって、
少なくとも２つのレーザダイオードと、
前記レーザダイオードの出射端面に対向して配置される凹面鏡と、
前記凹面鏡に対向して配置される１つの光ファイバと、
前記レーザダイオードおよび前記光ファイバと前記凹面鏡との間に配置される少なくとも３つのレンズと、
前記レーザダイオード、前記凹面鏡、前記光ファイバ、および前記レンズを支持する光学部品キャリアとを有する
ことを特徴とする。

本発明に係る光合波器およびそれを備えた光送信器によれば、安価であり、波長依存性を小さくでき、損失を低減することができる。

本発明に係る合波器を備えた光送信器の一例の構成図である。光合波器の凹面鏡を使った光合波の原理を説明するための図である。本発明の第１の実施例に係る光合波器を備えた光送信器を示す概略構成図である。図３に示した光送信器において、光路調整（光ファイバの位置調整）を行うための実験系を示す図である。光合波器の凹面鏡を使った光合波の原理を説明するための図である。本発明の第２の実施例に係る光合波器を示す概略構成図である。図６に示した光合波器において、光路調整（伝送用光ファイバの位置調整）を行うための実験系を示す図である。

本発明に係る光合波器およびそれを備えた光送信器の一実施形態について、図１および図２を参照して詳細に説明する。

本実施形態では、例えば、少なくとも２つのレーザと、少なくとも３つのレンズと、１つの凹面鏡と、１本の光ファイバと、少なくとも１つの光学部品キャリアとを用いて、光ファイバに対して複数の入力光を集光させることで光送信器を実現する。

一例として光送信器１０は、図１に示すように、凹面鏡１（光反射集光手段）とレンズアレイ２（透過部材）と光ファイバ３（光伝送手段）とレーザダイオード４（光出射手段）と光学部品キャリア５（支持手段）とを具備する。

凹面鏡１は、紙面奥側に向け凹んだ凹部（反射面）１ａを有する鏡である。凹面鏡１は、図２に示すように、入力された複数のレーザ光（入力光）を反射するとともに集光するものである。これにより複数のレーザ光が焦点Ｆで合波される。

レンズアレイ２は５つのレンズ１１，１２，１３，１４，１５を有する。各レンズ１１，１２，１３，１４，１５は入力光を平行光にするものである。

レーザダイオード４は４つのレーザダイオード（以下、ＬＤと称す）チップ２１，２２，２３，２４で構成される。各ＬＤチップ２１，２２，２３，２４は所定の波長のレーザ光を出射するデバイスである。

光学部品キャリア５は光学部品を搭載可能な台であって、その上面に、光入出力支持部５１、Ｖ溝５１ａ、レンズアレイ支持部５２、凹面鏡支持部５３が形成されている。

光入出力支持部５１は、光学部品キャリア５の一側部５ａ側に設けられる。光入出力支持部５１はレーザダイオード４を支持可能な部位であり、図示例では４個のＬＤチップ２１，２２，２３，２４を支持可能に形成されている。光入出力支持部５１の長手方向（Ｙ軸方向）略中央部にはＶ溝５１ａが形成されている。

レンズアレイ支持部５２は、光学部品キャリア５の一側部５ａとその他側部５ｂとの間に設けられる。レンズアレイ支持部５２はレンズアレイ２を支持可能な部位であり、図示例では１つのレンズアレイ２を支持可能に形成されている。

凹面鏡支持部５３は、光学部品キャリア５の他側部５ｂ側に設けられる。凹面鏡支持部５３は凹面鏡１を支持可能な部位であり、図示例では１つの凹面鏡１を支持可能に形成されている。

上述したように光学部品キャリア５には、光学設計により、レーザダイオード４、光ファイバ３、レンズアレイ２、凹面鏡１をそれぞれ置くための溝（支持部５１、Ｖ溝５１ａ、支持部５２、支持部５３）があらかじめ形成される。これにより、パッシブ調芯が可能となり、作業工程及び作業時間に起因したコストを低減できる。

上述したように各支持部５１，５１ａ，５２，５３に各光学部材４，３，２，１をそれぞれ配置することで、ＬＤチップ２１，２２，２３，２４の出射端面および光ファイバ３の出射端面３ａと凹面鏡１の凹部１ａとが対向して配置される。ＬＤチップ２１，２２，２３，２４および光ファイバ３と凹面鏡１との間にレンズアレイ２のレンズ１１，１２，１４，１５，１３のそれぞれが配置される。これにより、ＬＤチップ２１，２２，２３，２４から出射したレーザ光はレンズ１１，１２，１４，１５にそれぞれ入射することになる。

以下、本実施形態の作用効果について説明する。
凹面鏡１の特徴として、焦点Ｆからでた光は凹面鏡１に反射した後すべて平行光になるという性質がある。つまり、凹面鏡１に対して前記の平行光と平行にＬＤチップ２１，２２，２３，２４を並べることで、図２に示すように、各ＬＤチップ２１，２２，２３，２４から出射したレーザ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は凹面鏡１に反射して焦点Ｆにあつまることになる。この焦点Ｆの部分に光ファイバ３の端面３ａにおけるコア部３ｂを配置することで４つのＬＤチップ２１，２２，２３，２４から出射したレーザ光は１本の光ファイバ３にて合波することが可能になる。よって、凹面鏡１を使った光合波器を備えた光送信器１０を実現できる。また、この光合波器は高反射率で波長依存性の小さい高反射膜を凹面鏡１の表面の凹部１ａにつけることで、波長無依存、低損失といった性能を実現することができる。

したがって、本実施形態によれば、パッシブ調芯できるため安価であり、波長依存性を小さくでき、かつ損失を低減することができる。これにより、他の機能デバイスとワンパッケージ化することが可能となり、光通信用モジュールのコストを低減でき、モジュールの機能向上が可能となる。

以下、本発明の具体的な実施形態を例にして説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明の例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

＜構成＞
本実施例に係る光送信器を示す構成図である図３を参照して説明する。
図３に示すように、本実施例の光送信器１００は、凹面鏡１０１（光反射集光手段）とレンズアレイ１０２（透過部材）と光ファイバ１０３（光伝送手段）とレーザダイオード１０４（光出射手段）と光学部品キャリア１０５（支持手段）とを具備する。

光学部品キャリア１０５の上面には、一側部１０５ａ側に光入出力支持部１５１が形成され、他側部１０５ｂに凹面鏡支持部１５３が形成されている。光入出力支持部１５１と凹面鏡支持部１５３との間にレンズアレイ支持部１５２が形成されている。光入出力支持部１５１の中央部にＶ溝１５１ａが形成されている。

レーザダイオード１０４は４つの分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢＬＤ）チップ１２１，１２２，１２３，１２４で構成される。各ＤＦＢＬＤチップ１２１，１２２，１２３，１２４は光入出力支持部１５１に配置される。

レンズアレイ１０２は５つのレンズ１１１，１１２，１１３，１１４，１１５を有するマイクロレンズアレイで構成される。レンズアレイ１０２はレンズアレイ支持部１５２に配置される。

凹面鏡１０１は凹面鏡支持部１５３に配置されると共に、凹面鏡１０１の凹部（反射面）１０１ａがレンズアレイ１０２に対向して配置される。

よって、ＤＦＢＬＤチップ１２１，１２２，１２３，１２４の出射端面および光ファイバ１０３の出射端面１０３ａと凹面鏡１０１の凹部１０１ａとが対向して配置される。ＤＦＢＬＤチップ１２１，１２２，１２３，１２４および光ファイバ１０３と凹面鏡１０１との間にレンズアレイ１０２のレンズ１１１，１１２，１１４，１１５，１１３のそれぞれが配置される。これにより、ＤＦＢＬＤチップ１２１，１２２，１２３，１２４から出射したレーザ光はレンズ１１１，１１２，１１４，１１５にそれぞれ入射することになる。

隣接するＤＦＢＬＤチップの間隔（ＤＦＢＬＤチップ１２１とＤＦＢＬＤチップ１２２の間隔、ＤＦＢＬＤチップ１２３とＤＦＢＬＤチップ１２４の間隔）を１ｍｍとした。ＤＦＢＬＤチップ１２２，１２３と光ファイバ１０３の間隔を１ｍｍとした。凹面鏡１０１として、焦点距離が２ｃｍであり、凹面鏡１０１の凹部１０１ａに金がコーティングされたものを使用した。また、ＤＦＢＬＤチップ１２１の波長を１２９０ｎｍとし、ＤＦＢＬＤチップ１２２の波長を１３００ｎｍとし、ＤＦＢＬＤチップ１２３の波長を１３１０ｎｍとし、ＤＦＢＬＤチップ１２４の波長を１５５０ｎｍとした。

＜動作原理＞
凹面鏡１０１によって、４つのレーザ光（入力光）を１つの出力光に合波できる原理について、図５参照して説明する。

ＤＦＢＬＤチップ１２１，１２２，１２３，１２４から出射したレーザ光は、レンズアレイ１０２の各レンズ１１１，１１２，１１４，１１５を透過して平行光Ｌ１１、Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４となる。各平行光Ｌ１１、Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４は、凹面鏡１０１の凹部１０１ａにて反射し焦点Ｆに集まる。よって、ＤＦＢＬＤチップ１２１，１２２，１２３，１２４を並列に配置するとともに、光ファイバ１０３の端面１０３ａにおけるコア部１０３ｂを焦点Ｆに配置するだけで合波器として機能する。この原理から、あらかじめ光学設計した光学部品キャリア１０５に光ファイバ１０３以外の光学部品（ＤＦＢＬＤチップ１２１〜１２４、レンズアレイ１０２、凹面鏡１０１）を載せておき、最後にレーザを光らせながら光ファイバ１０３に入る光（出力光）が最大となるポイントで固定するだけで実装が可能となり実装時間の低減が可能となる。このとき、ＤＦＢＬＤチップ１２１〜１２４からでる光線が平行であることが重要になるが、プラスマイナス１度のずれであれば許容できるので、光学部品キャリア１０５の公差や実装時のずれを十分に許容できる。

上述したように、凹面鏡１０１の凹部１０１ａに金をコーティングしたことにより、凹面鏡１０１の凹部１０１ａは、少なくとも凹部１０１ａへ入射される波長の異なる複数の入射光（入力光）全てをカバーできる広い波長範囲、例えば、１２９０ｎｍから１５５０ｎｍの範囲で一定の高い反射率を有し、合波器全体で５ｄＢ未満の損失となるような反射率を有する。

＜組み立て工程＞
本実施例の光送信器の組み立て工程について、図４を参照して説明する。

最初に、光入出力支持部１５１にＤＦＢＬＤチップ１２１，１２２，１２３，１２４を配置する。レンズアレイ支持部１５２にレンズアレイ１０２を配置する。凹面鏡支持部１５３に凹面鏡１０１を配置する。これにより、ＤＦＢＬＤチップ１２１，１２２，１２３，１２４およびレンズアレイ１０２ならびに凹面反射鏡１０１が光学部品キャリア１０５に搭載される。

次に、図４に示すように、光ファイバ１０３の一方の端部１０１ａ側を光入出力支持部１５１のＶ溝１５ａに配置し、光ファイバ１０３の他方の端部１０１ｂを光パワーメータ１０６に接続した系で組む。

続いて、ＤＦＢＬＤチップ１２１，１２２，１２３，１２４を光らせた状態で光ファイバ１０３をｘ軸方向に動かし光パワーメータ１０６が最大の値を示す場所でファイバ１０３を光学部品キャリア１０５に固定する。
以上の工程で、図４に示すような光送信器１００が完成する。

＜光送信器の特性＞
さらに、図４に示す実験系において得られる本実施例に係る光送信器の特性について説明する。ここでは、複数のレーザ光（入力光）を合波したときの損失に関して評価を行った。このときの損失は、ＤＦＢＬＤチップのチップアウトでの光パワーに対して、光ファイバ１０３の他方の端部１０３ｂにて測定した光パワーがどの程度減っているかを示した値である。測定結果は、光入出力支持部１５１の長手方向（Ｙ軸方向）両側に配置されたＤＦＢＬＤチップ１２１，１２４はともに４．５ｄＢの損失であった。また、光入出力支持部１５１の長手方向（Ｙ軸方向）略中央側に配置された２つのＤＦＢＬＤチップ１２２，１２３に関してはともに４ｄＢの損失であった。このことから、凹面鏡１０１の凹部１０１ａの曲率に応じて損失が大きくなることが分かった。また、光学部品キャリア１０５の温度を２５℃、４５℃、７５℃と変化させて波長を変えたが損失は０．１ｄＢ以下の変化しかなかった。

以上より、本実施例に係る光送信器１００は波長依存性が小さく、低損失で、かつ組み立て工程数が少なく実装時間の短縮が可能であることが明らかとなった。

＜構成＞
本実施例に係る光合波器を示す構成図である図６を参照して説明する。
図６に示すように、本実施例の光合波器２００は、凹面鏡２０１とレンズアレイ２０２と出力用光ファイバ２０３（光伝送手段）と入力用光ファイバ２０４（光入力手段）と光学部品キャリア２０５（支持手段）とを具備する。

光学部品キャリア２０５の上面には、一側部２０５ａ側に光入出力支持部２５１が形成され、他側部２０５ｂに凹面鏡支持部２５３が形成されている。光入出力支持部２５１と凹面鏡支持部２５３との間にレンズアレイ支持部２５２が形成されている。光入出力支持部１５１には複数のＶ溝２５１ａが形成されている。

入力用光ファイバ２０４は４つの光ファイバ２２１，２２２，２２３，２２４で構成され、Ｖ溝２５１ａに配置される。出力用光ファイバ２０３もＶ溝２５１ａに配置される。

レンズアレイ２０２は５つのレンズ２１１，２１２，２１３，２１４，２１５を有するマイクロレンズアレイで構成される。レンズアレイ２０２はレンズアレイ支持部１５２に配置される。

凹面鏡２０１は凹面鏡支持部２５３に配置されると共に、凹面鏡２０１の凹部２０１ａがレンズアレイ２０２に対向して配置される。

よって、入力用光ファイバ２０４の光ファイバ２２１，２２２，２２３，２２４の出射端面および出力用光ファイバ２０３の出射端面２０３ａと凹面鏡２０１の凹部２０１ａとが対向して配置される。光ファイバ２２１，２２２，２２３，２２４，２０３と凹面鏡２０１との間にレンズアレイ２０２のレンズ２１１，２１２，２１４，２１５，２１３のそれぞれが配置される。これにより、光ファイバ２２１，２２２，２２３，２２４から出射した出力光はレンズ２１１，２１２，２１４，２１５にそれぞれ入射することになる。

上述したＶ溝２５１ａは隣接する光ファイバ同士の間隔（光ファイバ２２１と光ファイバ２２２の間隔、光ファイバ２２２と光ファイバ２０３の間隔、光ファイバ２０３と光ファイバ２２３の間隔、光ファイバ２２３と光ファイバ２２４の間隔）が１ｍｍとなるように形成されている。凹面鏡２０１として、焦点距離が２ｃｍであり、凹面鏡２０１の凹部２０１ａにＳｉとＳｉＯ₂を２ペアつけた多層膜がコーティングされたものを使用した。

＜動作原理＞
本実施例の光合波器は、上述した実施例１の光送信器と比較して、光伝送手段としてレーザダイオードの代わりに光ファイバを用いるとともに、凹面鏡の凹部が金でコーティングされたものの代わりに多層膜がコーティングされたものを用いたものである。そのため、入力側の４本の光ファイバ２２１，２２２、２２３，２２４を並列に配置し、合波された光をうける真ん中の光ファイバ２０３を焦点に配置するだけで光合波器として機能する。この原理から、あらかじめ光学設計した光学部品キャリア２０５に入力側の４本の光ファイバ２２１，２２２，２２３，２２４を載せていき、光ファイバ２２４に光を入れた状態で光ファイバ２０３に入る光が最大となるポイントで固定するだけで実装が可能となり実装時間の低減が可能となる。このとき、光ファイバ２２１，２２２，２２３，２２４からでる光線が平行であることが重要になるが、プラスマイナス１度のずれであれば許容できるので、光学部品キャリア２０５の公差や実装時のずれを十分許容できる。

上述したように、凹面鏡２０１の凹部２０１ａに誘電体をコーティングしたことにより、凹面鏡２０１の凹部２０１ａは、少なくとも凹部２０１ａへ入射される波長の異なる複数の入射光（入力光）全てをカバーできる広い波長範囲、例えば、１２９０ｎｍから１５５０ｎｍの範囲で一定の高い反射率を有し、合波器全体で５ｄＢ未満の損失となるような反射率を有する。

＜組み立て工程＞
本実施例の光合波器の組み立て工程について、図７を参照して説明する。

最初に、光入出力支持部２５１に光ファイバ２２１，２２２，２２３，２２４を配置する。レンズアレイ支持部２５２にレンズアレイ２０２を配置する。凹面鏡支持部２５３に凹面鏡２０１を配置する。これにより、光ファイバ２２１，２２２，２２３，２２４およびレンズアレイ２０２ならびに凹面反射鏡２０１が光学部品キャリア２０５に搭載される。

次に、図７に示すように、光ファイバ２０３の他方の端部２０３ｂ側に光パワーメータ２０６を接続するとともに、光入出力支持部２５１の長手方向（Ｙ軸方向）の右端側に配置された光ファイバ２２４の他方の端部２２４ｂ側に波長可変光源２０７を接続した系を組む。

続いて、波長可変光源２０７から光を出力した状態で光ファイバ２０３をｘ軸方向に動かし光パワーメータ２０６が最大の値を示す場所で光ファイバ２０３を光学部品キャリア２０５に固定する。
以上の工程で、図７に示すような光合波器２００が完成する。

＜光合波器の特性＞
さらに、図７に示す実験系において得られる本実施例に係る光合波器の特性について説明する。ここでは、複数のレーザ光（入力光）を合波したときの損失に関して評価を行った。このときの損失は、波長可変光源２０７から出力されている光パワーに対して、光ファイバ２０３の他方の端部２０３ｂにて測定した光パワーがどの程度減っているかを示した値である。測定結果は、光入出力支持部２５１の長手方向（Ｙ軸方向）両側に配置された光ファイバ２２１，２２４から光を入力した場合はともに５．５ｄＢの損失であった。また、光入出力支持部１５１の長手方向（Ｙ軸方向）中央側に配置された２つの光ファイバ２２２，２２３に関してはともに４．８ｄＢの損失であった。また、波長可変光源２０７から出力される光の波長を１２９０ｎｍから１５５０ｎｍの範囲で変えたが損失は０．１ｄＢ以下の変化しかなかった。

以上より、本実施例の光合波器２００は波長依存性が小さく、低損失で、かつ組み立て工程数が少なく実装時間の短縮が可能であることが明らかとなった。

上記では、凹部１０１ａに金をコーティングした凹面鏡１０１や凹部２０１ａにＳｉとＳｉＯ₂を２ペアつけた多層膜をコーティングした凹面鏡２０１を用いて説明したが、凹面鏡は、少なくとも凹部へ入射される波長の異なる複数の入射光（入力光）全てをカバーできる広い波長範囲、例えば、１２９０ｎｍから１５５０ｎｍの範囲で一定の高い反射率を有し、合波器全体で５ｄＢ未満の損失となるような反射率を有するものであれば良い。凹面鏡の反射面、もしくは反射面につけられた高反射フィルタには、前記特性を満たす半導体材料、金属、もしくは誘電体材料を用いることができる。半導体材料としては、上述したシリコン（Ｓｉ）の他にも、アルミニウム（Ａｌ）、もしくはガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）の中の少なくとも２種類以上の元素からなるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が好適である。金属としては、上述した金（Ａｕ）の他にも、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）の中の少なくとも１種類以上の元素からなる金属が好適である。誘電体材料としては、上述したＳｉＯ₂の他にも、ＴｉＯ₂もしくはＴａ₂Ｏ₅、ＭｇＦ₂、ＭｇＯの何れかからなる誘電体が好適である。

上記では、４つのＬＤチップ１１〜１４を具備する光送信器１０や４つのＤＦＢＬＤチップ１２１〜１２４を具備する光送信器１００を用いて説明したが、ＬＤチップの数量は４つに限らず２つ以上のＬＤチップを具備する光送信器に適用することも可能である。このような光送信器にあっては、ＬＤチップの数量、出力光を伝送する光ファイバの数量に応じてレンズの数量を調整するとともに、凹面鏡の凹部の大きさを調整することで、上述した光送信器１０，１００と同様な作用効果を奏する。

上記では、５つの光ファイバ２２１〜２２４，２０３を具備する光合波器２００を用いて説明したが、光ファイバの数量は５つに限らず３つ以上の光ファイバを具備する光合波器に適用することも可能である。このような光合波器にあっては、光ファイバの数量に応じてレンズの数量を調整するとともに、凹面鏡の凹部の大きさを調整することで、上述した光合波器２００と同様な作用効果を奏する。

本発明に係る光合波器およびそれを具備する光送信器によれば、波長依存性が小さく、低損失であり、かつ組み立て工程数が少なく実装時間の短縮が可能であるため、通信産業などで有益に利用することができる。

１凹面鏡
２レンズアレイ
３光ファイバ
４レーザダイオード
５光学部品キャリア
１０光送信器
１００光送信器
１０１凹面鏡
１０２レンズアレイ
１０３光ファイバ
１０４レーザダイオード
１０５光学部品キャリア
１０６光パワーメータ
２００光合波器
２０１凹面鏡
２０２レンズアレイ
２０３出力用光ファイバ
２０４入力用光ファイバ
２０５光学部品キャリア
２０６光パワーメータ
２０７波長可変光源

Claims

複数の入力光を合波する光合波器であって、
前記複数の入力光を透過する透過部材と、
前記透過部材を透過した前記複数の入力光を反射するとともに集光する光反射集光手段と、
前記光反射集光手段により集光された出力光を伝送する光伝送手段と、
前記透過部材、前記光反射集光手段、および前記光伝送手段を支持する支持手段とを具備する
ことを特徴とする光合波器。
請求項１記載の光合波器であっては、
前記光反射集光手段が凹面鏡であり、
前記凹面鏡の反射面、もしくは前記反射面につけられた高反射フィルタが半導体材料、金属、もしくは誘電体材料でできている
ことを特徴とする光合波器。
請求項２に記載の光合波器であって、
前記半導体材料が、シリコンもしくはアルミニウム、ガリウム、インジウム、ヒ素、リン、アンチモンの中の少なくとも２種類以上の元素からなるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である
ことを特徴とする光合波器。
請求項２に記載の光合波器であって、
前記金属が、アルミニウム、銀、白金、亜鉛、スズ、金、ニッケル、銅の中の少なくとも１種類以上の元素からなる金属である
ことを特徴とする光合波器。
請求項２に記載の光合波器であって、
前記誘電体材料が、ＳｉＯ₂もしくはＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＭｇＦ₂、ＭｇＯのいずれかからなる誘電体である
ことを特徴とする光合波器。
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の光合波器であって、
少なくとも３つの光ファイバと、
前記光ファイバの出射端面に対向配置される凹面鏡と、
前記光ファイバの出射端面と前記凹面鏡との間に配置される少なくとも３つのレンズと、
前記光ファイバ、前記凹面鏡、および前記レンズを支持する光学部品キャリアとを有する
ことを特徴とする光合波器。
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の光合波器を備え、前記出力光を送信する光送信器であって、
前記複数の入力光を出射する少なくとも２つの光出射手段をさらに具備し、
前記支持手段は、前記光出射手段も支持するものである
ことを特徴とする光送信器。
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の光合波器を備え、前記出力光を送信する光送信器であって、
少なくとも２つのレーザダイオードと、
前記レーザダイオードの出射端面に対向して配置される凹面鏡と、
前記凹面鏡に対向して配置される１つの光ファイバと、
前記レーザダイオードおよび前記光ファイバと前記凹面鏡との間に配置される少なくとも３つのレンズと、
前記レーザダイオード、前記凹面鏡、前記光ファイバ、および前記レンズを支持する光学部品キャリアとを有する
ことを特徴とする光送信器。