JP2013164369A - 多波長光源用光源モジュールおよび多波長光源 - Google Patents

Abstract

【課題】他の部品を用いることなく多波長光源を構成することができる多波長光源用光源モジュールを提供する。
【解決手段】光軸が共通するように配置された第１レンズと第２レンズと、第１レンズ外側に光軸からずらして配置された光源と、第２レンズ外側に光軸から光源と同じ方向にずらして端部が配置されたサブ光ファイバと、光軸を対象中心としてサブ光ファイバの端部と点対称の位置に端部が配置されたメイン光ファイバと、第１レンズと第２レンズとの間に配置され、第１レンズ側からの光を透過させ、第２レンズ側からの光を反射させる光学フィルタとを備えた多波長光源用光源モジュール。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバに光を出射する光源モジュールに関し、特に、多波長光源に好適な多波長光源用の光源モジュールおよびこの光源モジュールを用いた多波長光源に関する。

光ファイバに光パルスを入射し、光ファイバから戻ってくる後方散乱光のパワーの距離分布を測定して解析することで、光ファイバの損失測定や故障および故障箇所の検知を行なったり、温度分布、歪み分布等を測定する光パルス試験器が知られている。このような光パルス試験器あるいは光パルス試験器の開発や校正のための装置、さらには他の測定機器や光通信システム等において、複数の波長の光を光ファイバに入射する必要がある場合に、出射光波長の異なる複数の光源モジュールが用いられる。

図６は、従来の光源モジュールの構成を模式的に示す図である。本図に示すように従来の光源モジュール６００は、出力ポートとして機能する光ファイバ７１０と、所定の波長で発光するレーザダイオード等の光源６１０と、光源６１０からの光を平行光にする第１レンズ６２１と、平行光を光ファイバ７１０の端部に集光する第２レンズ６２２と、光源６１０を駆動する駆動部６３０とを備えている。

図７は、従来の光源モジュール６００を用いて多波長光源を構成した場合のブロック図である。本図に示すように、多波長光源６０は、第１波長光源モジュール６００ａと、これと異なる波長の光を出射する第２波長光源モジュール６００ｂとを備えている。第１波長光源モジュール６００ａの光ファイバ７１０ａからの出力光Ｍ１と第２波長光源モジュール６００ｂの光ファイバ７１０ｂからの出力光Ｍ２とは、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）カプラ７２０により合波され、１本の光ファイバにより光出力端子７４０から出力される。

また、本図の例では、ＷＤＭカプラ７２０と光出力端子７４０との間に光カプラ７３０を挿入し、出力光Ｍ１と出力光Ｍ２との合波光Ｍ１＋Ｍ２を、光出力端子７４０から出力させるメイン光（Ｍ１＋Ｍ２）'と、モニタ用のサブ光（ｍ１＋ｍ２）とに分岐させ、サブ光（ｍ１＋ｍ２）を自動光量制御装置８００に入射している。

自動光量制御装置８００は、受光部８１０で、サブ光（ｍ１＋ｍ２）を電気信号に変換し、モニタ部８２０で、それぞれの波長の光パワーをモニタする。そして、光量制御部８３０が、モニタ結果に基づいて、それぞれの波長の光量が安定して光出力端子７４０から出力されるように、光源モジュール６００ａ、６００ｂの駆動部６３０ａ、６３０ｂを制御する。

特開２００８−３２６２５号公報

従来の光源モジュール６００を用いて多波長光源６０を構成すると、ＷＤＭカプラ等の部品が必要になる。しかしながらＷＤＭカプラは、合波可能な波長に制限があるため、任意の組合わせの波長光を出射する多波長光源を実現することが困難である。また、ＷＤＭカプラ等の部品を用いることにより、多波長光源６０のサイズが増大するという問題もある。

そこで、本発明は、他の部品を用いることなく多波長光源を構成することができる多波長光源用光源モジュールおよびこの多波長光源用光源モジュールを用いた多波長光源を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の多波長光源用光源モジュールは、光軸が共通するように配置された第１レンズと第２レンズと、前記第１レンズ外側に前記光軸からずらして配置された光源と、前記第２レンズ外側に前記光軸から前記光源と同じ方向にずらして端部が配置されたサブ光ファイバと、前記光軸を対象中心として前記サブ光ファイバの端部と点対称の位置に端部が配置されたメイン光ファイバと、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に配置され、前記第１レンズ側からの光を透過させ、前記第２レンズ側からの光を反射させる光学フィルタと、を備えたことを特徴とする。
前記第１レンズ側からの光を透過させ、前記第２レンズ側からの光を反射させる光学フィルタに代え、前記光源の波長の光を透過させ、前記光源の波長以外の光を反射させる光学フィルタを備えるようにしてもよい。
いずれの場合も、前記第２レンズと前記光学フィルタとの光軸方向の距離と、前記光学フィルタと前記サブ光ファイバの端部および前記メイン光ファイバの端部との光軸方向の距離とは、いずれも前記第２レンズの焦点距離とすることができる。
また、前記第２レンズを通過した前記光源からの出射光は、前記メイン光ファイバの端部位置で収束するようにする。
上記課題を解決するため、本発明の多波長光源は、それぞれの光源が出射する光の波長が異なる、上述の多波長光源用光源モジュールを複数台備え、前段の多波長光源用光源モジュールのサブ光ファイバと、次段の多波長光源用光源モジュールのメイン光ファイバとを接続し、最前段の多波長光源用光源モジュールのメイン光ファイバに光出力端子を接続したことを特徴とする。
このとき、最後段のサブ光ファイバに、各波長の光強度を監視し、各多波長光源用光源モジュールの光源の光量制御を行なう自動光量制御装置を接続することができる。

本発明によれば、他の部品を用いることなく多波長光源を構成することができる多波長光源用光源モジュールおよびこの多波長光源用光源モジュールを用いた多波長光源が提供される。

本実施形態に係る多波長光源用光源モジュールの構成を模式的に示す図である。 光源からの光の進み方を模式的に示す図である。 メイン光ファイバおよびサブ光ファイバからの光の進み方を模式的に示す図である。 異なる波長で発光する本実施形態の多波長光源用光源モジュール２台を用いて多波長光源を構成した場合のブロック図である。 異なる波長で発光する本実施形態の多波長光源用光源モジュールＮ台を用いて多波長光源を構成した場合のブロック図である。 従来の光源モジュールの構成を模式的に示す図である。 異なる波長で発光する従来の光源モジュールを用いて多波長光源を構成した場合のブロック図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る多波長光源用光源モジュールの構成を模式的に示す図である。図１（ａ）に示すように、多波長光源用光源モジュール１００は、メインポートとして機能するメイン光ファイバ２０１と、サブポートとして機能するサブ光ファイバ２０２と、所定の波長で発光するレーザダイオード等の光源１１０と、第１レンズ１２１と、第２レンズ１２２と、光源１１０を駆動する駆動部１３０と、光学フィルタ１４０とを備えている。

第１レンズ１２１と第２レンズ１２２とは、コリメータレンズであり、光軸が一致するように並べられる。両レンズの光軸方向について、光源１１０、第１レンズ１２１、光学フィルタ１４０、第２レンズ１２２、メイン光ファイバ２０１およびサブ光ファイバ２０２の順番で配置され、メイン光ファイバ２０１とサブ光ファイバ２０２とは、光が入出力する端部の位置が揃うように平行に並べられている。

第２レンズ１２２から光学フィルタ１４０までの光軸方向の距離および第２レンズ１２２から両光ファイバ２０１、２０２の端部までの光軸方向の距離は、第２レンズ１２２の焦点距離ｆ２と等しくなっている。

第１レンズ１２１から光学フィルタ１４０までの光軸方向の距離および第１レンズ１２１から光源１１０までの光軸方向の距離は、本実施例では、第１レンズ１２１の焦点距離ｆ１と等しくしているが、適宜変更してもよい。

両レンズの光軸方向と直交する方向について、図１（ｂ）に示すように、光源１１０は、第１レンズ１２１および第２レンズ１２２光軸から距離ｄ離れた位置に配置される。サブ光ファイバ２０２の端部は、光源１１０と同じ方向で光軸から距離ｄ離れた位置に配置され、メイン光ファイバ２０１の端部は、光軸を対象中心として、サブ光ファイバ２０２の端部と点対称の位置に配置される。

なお、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように光源１１０の位置とサブ光ファイバ２０２の端部の位置とが重なるようになっている。しかしながら、光源１１０の光軸からの距離は、後述するように、光源１１０の光が、メイン光ファイバ２０１の端部位置で収束するような値を設定すればよく、光源１１０の位置とサブ光ファイバ２０２の端部の位置とは、光軸からの方向は同じあるが、必ずしも重なるとは限らない。

光学フィルタ１４０は、図１（ｃ）に示すように、第１レンズ１２１側からの光を透過させ、第２レンズ１２２側からの光を反射させる特性を有している。光の透過および光の反射はロスなく行なえることが望ましい。ただし、第１レンズ１２１側からの光は、光源１１０の波長を通過させれば足りる。このため、光源１１０の波長の光を透過させ、光源１１０の波長以外の光を反射させる光学フィルタ１４０を用いてもよい。

このような光学フィルタ１４０は、バンドパスフィルタ、低損失のビームスプリッタ（ハーフミラー）等を用いて構成することができる。光学フィルタ１４０として、バンドパスフィルタを用いることで、光源１１０の光スペクトルを意図的に狭帯域化することも可能である。

図１に示したような位置関係および光学フィルタ１４０の特性により、光源１１０からの光は、図２に示すように進むことになる。すなわち、光源１１０から出射された光は、第１レンズ１２１で平行光になるが、光源１１０が、焦点から本図における下方向にずれているため、水平ではなく斜め上方向に進む平行光となる。

この平行光は、光学フィルタ１４０をそのまま通過し、第２レンズ１２２に到達する。第２レンズ１２２に到達した光は、焦点から本図における上方向に距離ｄずれた位置で収束し、その位置に端部が置かれたメイン光ファイバ２０１に入射する。このため、光源１１０から発せられた光の大部分がメイン光ファイバ２０１に入射することになる。以下では、光源１１０から発せられ、メイン光ファイバ２０１に入射する光をメイン光と称する。

しかしながら、図中の点線に示すように、第１レンズ１２１および第２レンズ１２２での屈折時等に漏れ光が発生する。この漏れ光の一部は、サブ光ファイバ２０２に入射される。以下では、光源１１０から発せられ、サブ光ファイバ２０２に入射する光をサブ光と称する。

漏れ光の強さは、光源１１０からの光パワーに比例するため、サブ光ファイバ２０２に入射されるサブ光のパワーも光源１１０からの光パワーに比例する。なお、光源１１０の波長により屈折率が異なり、漏れ光の拡散範囲も異なるため、サブ光のパワーに対して光源１１０の波長に応じた補正を施すようにしてもよい。

また、図１に示したような位置関係および光学フィルタ１４０の特性により、メイン光ファイバ２０１からの光は、図３（ａ）に示すように進むことになる。すなわち、メイン光ファイバ２０１の端部から出射された光は、第２レンズ１２２で平行光になるが、メイン光ファイバ２０１が、焦点から本図における上方向に距離ｄずれているため、水平ではなく左斜め下方向に進む平行光となる。

この平行光は、光学フィルタ１４０で反射し、右斜め下方向に進む平行光となって第２レンズ１２２に到達する。第２レンズ１２２に到達した光は、焦点から本図における下方向に距離ｄずれた位置で収束し、その位置に端部が置かれたサブ光ファイバ２０２に入射する。このため、メイン光ファイバ２０１の端部から出射された光の大部分がサブ光ファイバ２０２に入射することになる。

また、図１に示したような位置関係および光学フィルタ１４０の特性により、サブ光ファイバ２０２からの光は、図３（ｂ）に示すように進むことになる。すなわち、サブ光ファイバ２０２の端部から出射された光は、第２レンズ１２２で平行光になるが、サブ光ファイバ２０２が、焦点から本図における下方向に距離ｄずれているため、水平ではなく左斜め上方向に進む平行光となる。

この平行光は、光学フィルタ１４０で反射し、右斜め上方向に進む平行光となって第２レンズ１２２に到達する。第２レンズ１２２に到達した光は、焦点から本図における上方向に距離ｄずれた位置で収束し、その位置に端部が置かれたメイン光ファイバ２０１に入射する。このため、サブ光ファイバ２０２の端部から出射された光の大部分がメイン光ファイバ２０１に入射することになる。

図４は、異なる波長で発光する本実施形態の多波長光源用光源モジュール１００（ここでは、単に「光源モジュール１００」と略称する）を２台用いて多波長光源を構成した場合のブロック図である。本図に示すように、多波長光源１０は、第１波長光源モジュール１００ａと、これと異なる波長を出射する第２波長光源モジュール１００ｂとを備えている。以下、第１波長光源モジュール１００ａの部位は、符号末尾にａを付し、第２波長光源モジュール１００ｂの部位は、符号末尾にｂを付して記載する。

第１波長光源モジュール１００ａのメイン光ファイバ２０１ａは、光出力端子２１０に接続され、第１波長光源モジュール１００ａのサブ光ファイバ２０２ａと第２波長光源モジュール１００ｂのメイン光ファイバ２０１ｂとが接続されている。

第２波長光源モジュール１００ｂのメイン光Ｍ２は、メイン光ファイバ２０１ｂを介して第１波長光源モジュール１００ａのサブ光ファイバ２０２ａに入射される。このメイン光Ｍ２は、第１波長光源モジュール１００ａ内の光学フィルタ１４０ａで反射されるため、メイン光Ｍ２と第１波長光源モジュール１００ａのメイン光Ｍ１との合波光（Ｍ１＋Ｍ２）がメイン光ファイバ２０１ａから出力され、光出力端子２１０の出力光となる。

また、本図の例では、第２波長光源モジュール１００ｂのサブ光ファイバ２０２ｂが、自動光量制御装置３００に接続されている。

第１波長光源モジュール１００ａのサブ光ｓ１は、サブ光ファイバ２０２ａを介して第２波長光源モジュール１００ｂのメイン光ファイバ２０１ｂに入射される。このサブ光ｓ１は、第２波長光源モジュール１００ｂ内の光学フィルタ１４０ｂで反射されるため、サブ光ｓ１と第２波長光源モジュール１００ｂのサブ光ｓ２との合波光（ｓ１＋ｓ２）がサブ光ファイバ２０２ｂから自動光量制御装置３００に入力されることになる。

自動光量制御装置３００は、受光部３１０で、サブ光（ｓ１＋ｓ２）を電気信号に変換し、モニタ部３２０で、それぞれの波長の光パワーをモニタする。そして、光量制御部３３０が、モニタ結果に基づいて、それぞれの波長の光量が安定して光出力端子２１０から出力されるように、光源モジュール１００ａ、１００ｂの駆動部１３０ａ、１３０ｂを制御する。

多波長光源用光源モジュール１００を３台以上用いて多波長光源を構成することも可能である。図５は、異なる波長で発光する本実施形態の多波長光源用光源モジュール１００をＮ台用いて多波長光源を構成した場合のブロック図である。本図に示すように、多波長光源１１は、それぞれ異なる波長を出射する第１波長光源モジュール１００ａ〜第ｎ波長光源モジュール１００ｎを備えている。

第１波長光源モジュール１００ａのメイン光ファイバ２０１ａは、光出力端子２１０に接続され、サブ光ファイバ２０２と次段のメイン光ファイバ２０１とが順次接続されている。また、第ｎ波長光源モジュール１００ｎのサブ光ファイバ２０２ｎは、自動光量制御装置３００に接続されている。

この結果、すべての光源モジュール１００のメイン光の合波光であるＭ１＋Ｍ２＋…＋Ｍｎが、第１波長光源モジュール１００ａのメイン光ファイバ２０１ａから出力され、光出力端子２１０の出力光となる。

また、すべての光源モジュール１００のサブ光の合波光であるｓ１＋ｓ２＋…＋ｓｎが第ｎ波長光源モジュール１００ｎのサブ光ファイバ２０２ｎから自動光量制御装置３００に入力されることになる。

自動光量制御装置３００は、受光部３１０で、サブ光（ｓ１＋ｓ２＋…＋ｓｎ）を電気信号に変換し、モニタ部３２０で、それぞれの波長の光パワーをモニタする。そして、光量制御部３３０が、モニタ結果に基づいて、それぞれの波長の光量が安定して光出力端子２１０から出力されるように、各光源モジュール１００の駆動部１３０を制御する。

以上説明したように、本実施形態の多波長光源用光源モジュールを用いることにより、他の部品を用いることなく、任意の組合わせの波長光を出力可能な多波長光源を構成することができる

１０…多波長光源、１１…多波長光源、６０…多波長光源、１００…多波長光源用光源モジュール、１１０…光源、１２１…第１レンズ、１２２…第２レンズ、１３０…駆動部、１４０…光学フィルタ、２０１…メイン光ファイバ、２０２…サブ光ファイバ、２１０…光出力端子、３００…自動光量制御装置、３１０…受光部、３２０…モニタ部、３３０…光量制御部、６００…光源モジュール、６１０…光源、６２１…第１レンズ、６２２…第２レンズ、６３０…駆動部、７１０…光ファイバ、７２０…ＷＤＭカプラ、７３０…光カプラ、７４０…光出力端子、８００…自動光量制御装置、８１０…受光部、８２０…モニタ部、８３０…光量制御部

Claims (6)

1. 光軸が共通するように配置された第１レンズと第２レンズと、
   前記第１レンズ外側に前記光軸からずらして配置された光源と、
   前記第２レンズ外側に前記光軸から前記光源と同じ方向にずらして端部が配置されたサブ光ファイバと、
   前記光軸を対象中心として前記サブ光ファイバの端部と点対称の位置に端部が配置されたメイン光ファイバと、
   前記第１レンズと前記第２レンズとの間に配置され、前記第１レンズ側からの光を透過させ、前記第２レンズ側からの光を反射させる光学フィルタと、
   を備えたことを特徴とする多波長光源用光源モジュール。
2. 前記第１レンズ側からの光を透過させ、前記第２レンズ側からの光を反射させる光学フィルタに代え、前記光源の波長の光を透過させ、前記光源の波長以外の光を反射させる光学フィルタを備えたことを特徴とする請求項１に記載の多波長光源用光源モジュール。
3. 前記第２レンズと前記光学フィルタとの光軸方向の距離と、前記光学フィルタと前記サブ光ファイバの端部および前記メイン光ファイバの端部との光軸方向の距離とは、いずれも前記第２レンズの焦点距離であることを特徴とする請求項１または２に記載の多波長光源用光源モジュール。
4. 前記第２レンズを通過した前記光源からの出射光は、前記メイン光ファイバの端部位置で収束することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多波長光源用光源モジュール。
5. それぞれの光源が出射する光の波長が異なる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多波長光源用光源モジュールを複数台備え、
   前段の多波長光源用光源モジュールのサブ光ファイバと、次段の多波長光源用光源モジュールのメイン光ファイバとを接続し、
   最前段の多波長光源用光源モジュールのメイン光ファイバに光出力端子を接続したことを特徴とする多波長光源。
6. 最後段のサブ光ファイバに、各波長の光強度を監視し、各多波長光源用光源モジュールの光源の光量制御を行なう自動光量制御装置を接続したことを特徴とする請求項５に記載の多波長光源。