JP2018081254A5

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Publication number: JP2018081254A5
Application number: JP2016224800A
Authority: JP
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2019-11-07
Anticipated expiration: 2036-11-18

Description

あるいは、前記第１〜第ｎの分波光入出力部が配置されている面をｘｙ面として、
当該第１〜第ｎの分波光入出力部は、ｘ軸方向を行方向として、ｙ軸方向に平行に複数行を形成するように配置されているとともに、第１行に配置された第１の光入出力部を起点として、昇順に葛籠折れとなる位置に順番に配置され、
第ｎの分波光入出力部が配置されている最終行には、最終行以外の行に配置されている分波光入出力部の数以下の分波光入出力部が配置されているとともに、当該最終行以外の各行には同数の複数の分波光入出力部が配置されている光合分波器とすることもできる。

すなわち干渉膜フィルタＦ２における光の入出射面は、分波コリメータＣ２の光軸に対してｙ軸周りに反時計回りの方向に角度θで傾いている。それによって干渉膜フィルタＦ２にはミラーＭ１からの光Ｌ１２が入射角θで入射する。なお角度θは基板上面１１におけるミラーＭ２と干渉膜フィルタＦ２との前後方向の距離Ｄおよび、基板上面１１の分波コリメータＣ１とＣ２の左右方向の距離Ｐに基づいて設定されている。

図３（Ｃ）に示したように、ミラーＭ２の反射面は、右方から左方を見て、法線方向が下方後方に向くようにｘｙ面をｘ軸周りに反時計回りの方向に角度φで傾けた方向に向いている。それによってミラーＭ２に入射した光Ｌ１３は、基板１０に形成された切欠部１３を介して基板１０の下面１２に配置されている干渉膜フィルタＦ３方向に向かう。なお角度φは基板上面１１におけるミラーＭ２と干渉膜フィルタＦ２との前後方向の距離Ｄおよび、基板上面１１の分波コリメータＣ２と基板下面１２の分波コリメータＣ３の上下方向の距離Ｐｈに基づいて設定されている。そして干渉膜フィルタＦ３における光の入出射面は、右方から左方を見て、基板１０の上面１１に配置されているミラーＭ２と対面するようにｘｙ面をｘ軸周りに反時計回りに角度φで傾けた方向を向いている。したがって基板上面１１から切欠部１３を介して基板下面１２に向かう光Ｌ１４と分波コリメータＣ３の光軸とのなす角が図中に示したように２φとなる。

次に第１の実施例に係る光合分波器１ａによって分波および合波される光の波長や、光合分波器１ａにおける各部の具体的なサイズや角度などについて説明する。まず、分波コリメータＣ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４が入出力する単色光の波長は、それぞれλ_１＝１２７１ｎｍ、λ_２＝１２９１ｎｍ、λ_３＝１３１１ｎｍ、およびλ_４＝１３３１ｎｍである。左右方向における分波コリメータ間（Ｃ１−Ｃ２、Ｃ３−Ｃ４）の距離ＰはＰ＝４ｍｍである。

図４（Ｃ）に示したように、下方から上方を見て、ミラーＭ３の反射面は、ｘｙ面をｙ軸周りに反時計回りに角度θで回転させた方向に傾いている。また干渉膜フィルタＦ４における光の入出射面は、下方から上方を見て、ｘｙ面をｙ軸周りに反時計回りに角度θで回転させた方向に傾いている。そして干渉膜フィルタＦ４から合波コリメータＣ５に向かう光Ｌ１７は分波コリメータＣ４の光軸に平行となる。したがって、基板上面１１における干渉膜フィルタＦ２を単色光Ｌ２が透過するときと同様に、分波コリメータＣ４から出射する単色光Ｌ４は右方に距離ΔＰだけシフトする。すなわち基板下面１２において左右方向に距離Ｐで離間している分波コリメータＣ３およびＣ４は、それぞれ、基板上面１１の分波コリメータＣ１およびＣ２に対して左方にΔＰだけずれた位置に配置されている。

このように本発明の第２の実施例に係る光合分波器１ｂにおける光学系では、干渉膜フィルタＦ２〜Ｆ４を透過する光のシフトを考慮して各光ファイバコリメータＣ１〜Ｃ５が最適な位置に配置されて、各光ファイバコリメータＣ１〜Ｃ５に入力される光の結合損失を低減させることができる。もちろん後方から前方を見て、分波コリメータＣ１〜Ｃ４を一辺がＰの正方形の頂点に配置し、合波コリメータＣ５を分波コリメータＣ４と同じ位置に配置する場合には、各ミラーＭ１〜Ｍ３の反射面および干渉膜フィルタＦ２〜Ｆ４の光の入出射面の傾き角度をそれぞれ個別に設定すればよい。いずれにしても干渉膜フィルタＦ２〜Ｆ４における光路のシフトを考慮した位置に分波コリメータＣ１〜Ｃ４および合波コリメータＣ５を配置することで光損失を低減させることができる。

図６（Ｂ）に示した光合分波器１ｅにおける光路偏向部２０ｂは、直角プリズム、あるいは直角プリズムの頂点を平坦にした等脚台形プリズムなどによって構成され、干渉膜フィルタＦ４から合波コリメータＣ５に向かう光Ｌ１７を分波コリメータＣ３とＣ４の中間位置の方向に後方へ折り返している。それによって、後方から見ると、合波コリメータＣ５が分波コリメータＣ３とＣ４の間に配置されるとともに、前方に開口端を有して、全ての分波コリメータＣ１〜Ｃ４と同一の平面内に配置されている。

なお図６の（Ａ）と（Ｂ）に示した光合分波器（１ｄ、１ｅ）における光路偏向部（２０ａ、２０ｂ）の配置を変えることで、後方から見て、合波コリメータＣ５を分波コリメータＣ１〜Ｃ４によって形成される矩形領域の中心に配置することもできる。図７に第４の実施例の第１の変形例として、合波コリメータＣ５が分波コリメータＣ１〜Ｃ４によって形成される矩形領域の中心に配置された光合分波器１ｆを示した。なおここでも光合分波器１ｆが光合波器として動作しているときの状態を示した。図７（Ａ）は光合分波器１ｆを前方から見たときの正面図であり、図７（Ｂ）は光合分波器１ｆを右方から見たときの側面図である。ここに示した光合分波器１ｆでは、前端側を開口端とした合波コリメータＣ５が基板１０の後方に配置されている。また合波コリメータＣ５の開口端は、分波コリメータＣ１〜Ｃ４の開口端と同一面で、しかも分波コリメータＣ１〜Ｃ４の配置領域の中心に配置されている。そして光合分波器１ｆにおける光路偏向部２０ｃは、先に図６（Ｂ）に示した光合分波器１ｅと同様に、直角プリズムあるいは等脚台形プリズムから構成されている。しかし図７（Ａ）に示したように、光路偏向部２０ｃにおいて、三角形や等脚台形となるプリズムの側面１２０がｚｘ面に対してｚ軸周りに４５゜傾いている。そして前後方向から見ると、光路偏向部２０ｃにおける光の入出射面が、分波コリメータＣ４の開口端と基板１０の前端面における左右中央位置とに跨がって配置されている。

光路偏向部２０ｃの動作としては、干渉膜フィルタＦ４から合波コリメータＣ５に向かう光Ｌ１７が後面に入射されると、その光が右上方に向かって屈曲するとともに後方へ折り返される。したがって光路偏向部２０ｃを入出射する光Ｌ１８の光路は、前後方向から見て分波コリメータＣ４から基板１０の左右中央位置に向かう。すなわちＬ１８の左右方向の出射位置は、４つの分波コリメータＣ１〜Ｃ４の配置領域の中心となる。

また図６の（Ａ）と（Ｂ）に示した光合分波器（１ｄ、１ｅ）における光路偏向部（２０ａ、２０ｂ）の構成を組み合わせることでも、図７や図８に示した光合分波器（１ｆ、１ｇ）と同様の動作をする光合分波器を構成することができる。図９に第４の実施例の第３の変形例を示した。ここでは図７に示した光合分波器１ｆと同じ動作を行う光合分波器１ｈを示した。図９は、当該光合分波器１ｈが光合波器として動作しているときの状態を示す図であり、図９（Ａ）は光合分波器１ｈを右方から見たときの側面図であり、図９（Ｂ）は光合分波器１ｈを下方から見たときの平面図である。光合分波器１ｈでは、前端側を開口端とした合波コリメータＣ５が基板１０の後方に配置されている。また合波コリメータＣ５の開口端は、分波コリメータＣ１〜Ｃ４の開口端と同一面で、しかも分波コリメータＣ１〜Ｃ４の配置領域の中心に配置されている。そして光合分波器１ｈにおける光路偏向部２０ｅは、直角プリズムあるいは等脚台形プリズムからなる第１の光路偏向部２１と菱形プリズムによって構成される第２の光路偏向部２２とから構成されている。

光路偏向部２０ｅの動作としては、まず、第１の光路偏向部２１が、干渉膜フィルタＦ４から合波コリメータＣ５に向かう光Ｌ１７を、上方に向かって屈曲させるとともに後方へ折り返す。したがって第１の光路偏向部２１を入出射する光Ｌ１８の光路は、左右方向から見てコの字型に屈曲している。また当該光Ｌ１８の出射位置は、分波コリメータＣ２とＣ３の中間位置になっている。第１の光路偏向部２１によって後方に折り返された光Ｌ１８が第２の光路偏向部２２に入射すると、第２の光路偏向部２２は、その入射光Ｌ１８を右方にシフトさせて後方に向かって出射する。そして第２の光路偏向部２２を入出射する光Ｌ１９の光路は、上下方向から見てクランク状に屈曲している。また光Ｌ１９の左右方向の出射位置は、分波コリメータＣ３とＣ４の中間位置になっている。したがって第２の光路偏向部２２から光Ｌ１９が出射する位置は、前後方向から見ると、４つの分波コリメータＣ１〜Ｃ４の配置領域の中心となる。そしてこの光合分波器１ｈにおいても、図８（Ａ）に示したように、基板１０を前後方向に連絡して光を通す通路１４が設けられている。なお、この第３の変形例において、例えば、第２の光路偏向部２２を直角プリズムあるいは等脚台形プリズムとすれば、第１の光路偏向部２１が後方に折り返した光Ｌ１８を再度前方へ折り返すことができ、図８に示した光合分波器１ｇと同様の動作をする光合分波器を構成することができる。

図１０に第５の実施例に係る光合分波器１ｉを示した。図１０（Ａ）は当該光合分波器１ｉを左上後方から見たときの斜視図を示しており、図１０（Ｂ）は光合分波器１ｉを左下後方から見たときの斜視図を示している。なお光合分波器１ｉの光学系は、図４に示した第２の実施例に係る光合分波器１ｂと同様である。

また図１０（Ｂ）に示したように、基板１０の下面１２にも、互いに対面しつつ、ｘｙ面をｙ軸周りに所定角度だけ傾かせたミラーＭ３と干渉膜フィルタＦ４が配置されている。このミラーＭ３と干渉膜フィルタＦ４は、基板１０の下面１２に積層された補助基板４０の下面に固定されている。またこの補助基板４０にも上下方向に貫通する孔４１が形成され、基板１０の下面１２にはこの孔４１に係合する扁平円柱状の突起４２が形成されている。基板１０の上面１１側の補助基板３０と同様に、調芯作業時には補助基板４０が突起４２の軸４３周りに基板１０に対して回動可能になっている。調芯作業後では所定の回転位置に調整された状態で補助基板４０が基板１０に固定されている。

あるいは、図１２に示した光合分波器１ｋのように、後方から前方を見たときに、複数の分波コリメータＣ２１〜Ｃ２９が３行以上に行列配置されていてもよい。そして、分波コリメータＣ２１を起点としてミラーと干渉膜フィルタとの間で順次反射して合波コリメータに至る光路Ｌが、後方から見たときに葛籠折れ状となるように形成されるようにしてもよい。なお分波コリメータの数によっては、全ての行に同じ数の分波コリメータを配置することができない場合がある。その場合は、最下行以外の行に同じ数の分波コリメータを配置すればよい。

Claims

請求項１または２において、
前記第１〜第ｎの分波光入出力部が配置されている面をｘｙ面として、
当該第１〜第ｎの分波光入出力部は、ｘ軸方向を行方向として、ｙ軸方向に平行に複数行を形成するように配置されているとともに、第１行に配置された第１の光入出力部を起点として、昇順に葛籠折れとなる位置に順番に配置され、
第ｎの分波光入出力部が配置されている最終行には、最終行以外の行に配置されている分波光入出力部の数以下の分波光入出力部が配置されているとともに、当該最終行以外の各行には同数の複数の分波光入出力部が配置されている、
ことを特徴とする光合分波器。