JP2749643B2 - Light coupler - Google Patents

Light coupler

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光部品の1つである光カップラに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical coupler which is one of optical components.

(従来の技術) 2本の光導波路を互いに近接して配置し、両者の間の
分布結合を利用した分布結合形の光デバイスが光カップ
ラとして使用されている。
(Prior Art) A distributed coupling type optical device in which two optical waveguides are arranged close to each other and utilizing the distributed coupling between the two is used as an optical coupler.

例えば、第4図に示したように、ファイバクラッド2a
とファイバコア2bとから成る光ファイバ2,ファイバクラ
ッド2′aとファイバコア2′bとから成る光ファイバ
2′とを互いのファイバクラッド2a,2′aで溶融一体化
してテーパ部3を形成した溶融テーパ形の光カップラ1
が知られている。
For example, as shown in FIG.
An optical fiber 2 comprising a fiber core 2b and an optical fiber 2 'comprising a fiber cladding 2'a and a fiber core 2'b are fused and integrated by the fiber claddings 2a and 2'a to form a tapered portion 3. Fused tapered optical coupler 1
It has been known.

この光カップラ1は、ある波長の光を分岐・合流する
ための光分岐合流器や、異なる波長の光を分波したり合
波したりするための光分波合波器として実際に使用され
ている。
The optical coupler 1 is actually used as an optical branching / combining device for branching / combining light of a certain wavelength or an optical demultiplexing / combining device for demultiplexing / combining light of different wavelengths. ing.

その使用例を第3図に示す。第3図は、いわゆる光マ
ルチドロップシステムの概略図を示す。このシステム
は、1台の光送信機4から複数の遠隔地に設置されてい
る光受信機5,5,5,…に光情報を順次分配するシステムで
ある。このシステムにおいては、光送信機4からの光フ
ァイバ回線6の途中に、前記した光カップラ1,1,1,…を
直列に光タップとして配置し、光送信機4からの光情報
が各光受信機5に分配される。
An example of its use is shown in FIG. FIG. 3 shows a schematic diagram of a so-called optical multi-drop system. This system sequentially distributes optical information from one optical transmitter 4 to optical receivers 5, 5, 5,... Installed at a plurality of remote locations. In this system, the above-described optical couplers 1, 1, 1,... Are arranged in series in the optical fiber line 6 from the optical transmitter 4 as optical taps, and the optical information from the optical transmitter 4 It is distributed to the receiver 5.

ところで、この光マルチドロップシステムにおいて
は、光受信機5が所定のS/N比を確保し得るために、そ
の受光パワーは所定の値であることが必要になる。
By the way, in this optical multi-drop system, in order for the optical receiver 5 to be able to secure a predetermined S / N ratio, the received light power needs to be a predetermined value.

そのため、各光タップ(光カップラ)1においても、
その分岐比をある一定の値よりも小さくすることはでき
ない。したがって、光情報は光タップ(光カップラ)1
を通過するにつれて、下流側にいくほど、その分割損が
大きくならざるを得ない。
Therefore, in each optical tap (optical coupler) 1,
The branching ratio cannot be reduced below a certain value. Therefore, the optical information is the optical tap (optical coupler) 1
, The division loss must be increased toward the downstream side.

例えば、ある光タップ(光カップラ)1への入射光の
入力レベルを0dBm,光受信機5の受光レベルを−10dBmと
した場合、光タップ(光カップラ)における分岐比は9:
1以下でなければならず、そのときには、少なくとも10
%の光損失が生じている。
For example, when the input level of the incident light to a certain optical tap (optical coupler) 1 is 0 dBm and the light receiving level of the optical receiver 5 is -10 dBm, the branching ratio in the optical tap (optical coupler) is 9:
Must be less than or equal to 1, then at least 10
% Light loss.

このようなことから、従来の光マルチドロップシステ
ムにおいては、多数の光受信機を連続して設置できない
という問題がある。
For this reason, in the conventional optical multi-drop system, there is a problem that a large number of optical receivers cannot be installed continuously.

このような問題に対し、光ファイバとして、光増幅作
用を有するファイバ、例えばエルビウム(Er)をドープ
して成るファイバを使用することが提案されている。
To cope with such a problem, it has been proposed to use a fiber having an optical amplification function, for example, a fiber doped with erbium (Er), as the optical fiber.

(発明が解決しようとする課題) この光ファイバを使用すれば、前記した光損失は、励
起源を用いることによる光増幅によって補償されること
になるので、多数の光受信機を連続して設置することが
可能になる。
(Problems to be Solved by the Invention) If this optical fiber is used, the above-mentioned optical loss will be compensated by optical amplification by using a pump source, so that a large number of optical receivers are continuously installed. It becomes possible to do.

しかしながら、光増幅器の場合は、通常、励起源を取
り除くと光吸収器として機能することになるので、仮
に、何らかの原因で励起源がダウンしたとき、下流側を
構成するシステムの全体は不通になってしまうという問
題が起る。
However, in the case of an optical amplifier, if the pumping source is removed, it usually functions as an optical absorber. Therefore, if the pumping source goes down for some reason, the entire system constituting the downstream side becomes inoperable. Problem arises.

本発明は、上記したシステムにおいて、光増幅用の励
起源が取り除かれた場合であっても、システム全体のダ
ウンを防止することができる光カップラの提供を目的と
する。
An object of the present invention is to provide an optical coupler capable of preventing the whole system from being down even when the excitation source for optical amplification is removed in the above-described system.

(課題を解決するための手段) 上記した目的を達成するために、本発明においては、
複数本の光ファイバまたは光導波路を互いに近接配置し
て分布結合生ぜしめた光カップラにおいて、少なくとも
1本の光ファイバまたは光導波路が使用波長の光にたい
し透明な媒体から成り、かつ、他の少なくとも1本の光
ファイバまたは光導波路が前記使用波長の光を増幅する
媒体から成り、外部から励起光が入射されることを特徴
とする光カップラが提供される。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the present invention,
In an optical coupler in which a plurality of optical fibers or optical waveguides are arranged close to each other to generate distributed coupling, at least one of the optical fibers or optical waveguides is made of a medium transparent to light of a used wavelength, and An optical coupler is provided, wherein at least one optical fiber or optical waveguide is made of a medium for amplifying the light of the used wavelength, and excitation light is incident from the outside.

(作用) 本発明の光カップラにおいては、増幅媒体の増幅作用
を利用することができるので、光カップラの分岐比を大
きくとることができて多数の光受信機の設置が可能とな
る。そして何らかの原因で増幅媒体に対する励起源がダ
ウンして光増幅器が光吸収器に変化した場合は、透明媒
体との分布結合が消失し、光情報は透明媒体側から出力
して伝送されるので、下流側のシステムへの不通という
問題は解消されるようになる。
(Operation) In the optical coupler of the present invention, since the amplifying function of the amplification medium can be used, the branching ratio of the optical coupler can be increased and a large number of optical receivers can be installed. If the excitation source for the amplification medium goes down for some reason and the optical amplifier changes to an optical absorber, the distributed coupling with the transparent medium is lost, and the optical information is output from the transparent medium side and transmitted. The problem of interruption to the downstream system is eliminated.

(実施例) 以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。第1図は、本発明の溶融テーパ形光カップラの概略
図を示す。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention is described based on an accompanying drawing. FIG. 1 shows a schematic view of a fusion tapered optical coupler of the present invention.

図において、光カップラ11は、ファイバクラッド12a
とファイバコア12bとから成る光ファイバ12、ファイバ
クラッド13aとファイバコア13bとから成る光ファイバ13
で構成され、各クラッドの一部を溶着して溶融テーパ部
14を形成して成る。
In the figure, an optical coupler 11 has a fiber clad 12a.
And an optical fiber 12 comprising a fiber core 13b and an optical fiber 13 comprising a fiber clad 13a and a fiber core 13b.
And a part of each clad is welded and fused
14 is formed.

ここで、光ファイバ12は、使用波長の光に対して透明
な媒体から成り、例えば通常の石英ファイバである。ま
た、光ファイバ13は、使用波長の光を増幅する媒体から
成り、例えば、エルビウムがドープされたファイバであ
る。
Here, the optical fiber 12 is made of a medium that is transparent to light of the used wavelength, and is, for example, a normal quartz fiber. The optical fiber 13 is made of a medium that amplifies light having a used wavelength, and is, for example, an erbium-doped fiber.

この構造の光カップラの場合、これが光アンプとして
支障なく動作しているときには、図の実線pで示したよ
うに、光ファイバ12に入射した光情報は、光ファイバ12
から実線p1として、また光ファイバと分布結合している
光ファイバ13から実線p2として出力する。そのとき、光
ファイバ13の増幅作用を利用できるので、大きな分岐比
を実現することができる。
In the case of the optical coupler having this structure, when the optical coupler operates without any trouble as an optical amplifier, the optical information incident on the optical fiber 12 is transmitted to the optical fiber 12 as shown by the solid line p in the figure.
As solid p 1 from also output from the optical fiber 13 are distributed coupling with the optical fiber as a solid p 2. At that time, since the amplifying action of the optical fiber 13 can be used, a large branching ratio can be realized.

例えば、入射光の入力レベルを0dBm,光受信機の受光
レベルを−10dBm,光ファイバ13の増幅度を10dBとした場
合、この光カップラの分岐比は99:1以下でなくてはなら
ないが、そのときの光損失はわずか1%に低減すること
ができる。したがって、システムには多数の光受信機の
設置が可能となる。
For example, if the input level of the incident light is 0 dBm, the light receiving level of the optical receiver is −10 dBm, and the amplification of the optical fiber 13 is 10 dB, the branching ratio of this optical coupler must be 99: 1 or less, The light loss at that time can be reduced to only 1%. Therefore, a large number of optical receivers can be installed in the system.

一方、何らかの事故によりこの光アンプの励起源がダ
ウンして光アンプが光吸収器に変化した場合には、光フ
ァイバ12と光ファイバ13の分布結合がなくなり、点線の
矢印qとして光ファイバ12に入射した光情報は、そのま
ま、光ファイバ12のスルーポートからq′として出射し
ていくので、下流側のシステムの不通は起らなくなる。
On the other hand, if the pump source of this optical amplifier goes down due to some accident and the optical amplifier changes to an optical absorber, the distributed coupling between the optical fiber 12 and the optical fiber 13 is lost, and the optical fiber 12 is connected to the optical fiber 12 as a dotted arrow q. The incident optical information is output as it is from the through port of the optical fiber 12 as q ', so that the interruption of the downstream system does not occur.

第2図は本発明の他の実施例を示す概略図である。図
の光カップラにおいては、石英から成る主導波路15に近
接して分枝導波路16が配置されている。この分枝導波路
16は、主導波路15に近接している部分16aは石英で構成
され、その他の部分16bはエルビウムがドープされ、増
幅作用を有するファイバになっている。そして、主導波
路15と分枝導波路の部分16aとのギャップS1は使用波長
のオーダ(例えば5μm)であり、両者間には分布結合
が形成されている。
FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the present invention. In the illustrated optical coupler, a branch waveguide 16 is arranged close to a main waveguide 15 made of quartz. This branch waveguide
In 16, a portion 16 a adjacent to the main waveguide 15 is made of quartz, and the other portion 16 b is doped with erbium to form a fiber having an amplifying action. Then, the gap S 1 between the main waveguide 15 and the branch waveguide portions 16a is on the order of the wavelength used (e.g. 5 [mu] m), it is therebetween are formed distributed coupling.

励起光用導波路17は、分枝導波路16bに近接して配置
され、両者間のギャップS2は使用波長のオーダになって
いて分布結合が形成されている。
Excitation light waveguide 17 is disposed in proximity to the branch waveguide 16b, the gap S 2 between both distributions bond has become the order of use wavelength is formed.

この構造の光カップラの場合、励起光用導波路17のポ
ートA′から励起光が入射すると、部分16bとの分布結
合により、分枝導波路16に励起光パワーが分配されて光
アンプとして動作する。
In the case of the optical coupler having this structure, when the pumping light enters from the port A 'of the pumping light waveguide 17, the power of the pumping light is distributed to the branching waveguide 16 due to the distributed coupling with the portion 16b, thereby operating as an optical amplifier. I do.

したがって、主導波路15のポートAから入射した光情
報の大部分は、スルーポートBから出射し、極く一部
は、主導波路15と部分16aとの分布結合により、分枝導
波路16に分配され、部分16bで増幅されてポートB′か
ら出射する。
Therefore, most of the optical information incident from the port A of the main waveguide 15 exits from the through port B, and a very small portion is distributed to the branch waveguide 16 by the distributed coupling between the main waveguide 15 and the portion 16a. The signal is amplified by the portion 16b and is output from the port B '.

ポートA′からの励起光が入射されていない場合で
も、主導波路15から分枝導波路16に分配された光は吸収
されてしまうが、しかしスルーポートBから出射される
光出力は影響を受けず、そのまま、下流側に出射されて
いくので、下流側に配置されている光受信機の正常な動
作は確保される。
Even when the pumping light from the port A 'is not incident, the light distributed from the main waveguide 15 to the branching waveguide 16 is absorbed, but the light output from the through port B is affected. Instead, the light is emitted downstream as it is, so that the normal operation of the optical receiver disposed downstream is ensured.

(発明の効果) 以上の説明で明らかなように、本発明の光カップラ
は、その構成を、複数本の光ファイバまたは光導波路を
互いに近接配置して分布結合生ぜしめた光カップラにお
いて、少なくとも1本の光ファイバまたは光導波路が使
用波長の光にたいし透明な媒体から成り、かつ、他の少
なくとも1本の光ファイバまたは光導波路が前記使用波
長の光を増幅する媒体から成り、外部から励起光が入射
されるようにしたので、例えば、この光カップラを用い
て光マルチドロップシステムの光伝送系を構成する場
合、光カップラでは大きな分岐比をとることができ、多
数の光受信機を遠隔地にまで設置することができる。ま
た、そのシステムにおいて、何らかの事故が発生して励
起源がダウンした場合であっても、スルーポートは正常
に動作するので、下流側に設置されている光受信機にも
悪影響が及ぶことはない。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, the optical coupler of the present invention has at least one configuration in an optical coupler in which a plurality of optical fibers or optical waveguides are arranged close to each other to generate distributed coupling. One of the optical fibers or the optical waveguides is made of a medium transparent to light of the used wavelength, and at least one of the other optical fibers or optical waveguides is made of a medium for amplifying the light of the used wavelength, and is externally pumped. Since light is incident, for example, when configuring an optical transmission system of an optical multi-drop system using this optical coupler, the optical coupler can have a large branching ratio, and many optical receivers can be remotely controlled. It can be installed up to the ground. Also, in the system, even if the pumping source goes down due to some kind of accident, the through port operates normally, so that the optical receiver installed downstream is not adversely affected. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の溶融テーパ形光カップラを示す概略
図、第2図は他の実施例の概略図、第3図は光マルチド
ロップシステムの概略図、第4図は従来の溶融テーパ形
光カップラの概略図である。 11……光カップラ、12a,13a……ファイバクラッド、12
b,13b……ファイバコア、14……テーパ部、15……主導
波路、16……分枝導波路、16a……部分、16b……増幅作
用を示す部分、17……励起光用導波路。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a fusion tapered optical coupler of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of another embodiment, FIG. 3 is a schematic diagram of an optical multi-drop system, and FIG. It is the schematic of an optical coupler. 11… Optical coupler, 12a, 13a… Fiber clad, 12
b, 13b: fiber core, 14: tapered portion, 15: main waveguide, 16: branched waveguide, 16a: portion, 16b: portion exhibiting amplifying action, 17: waveguide for excitation light .

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数本の光ファイバまたは光導波路を互い
に近接配置して分布結合を生ぜしめた光カップラにおい
て、少なくとも1本の光ファイバまたは光導波路が使用
波長の光にたいし透明な媒体から成り、かつ、他の少な
くとも1本の光ファイバまたは光導波路が前記使用波長
の光を増幅する媒体から成り、外部から励起光が入射さ
れ光カップラに入射した使用波長の光の大部分は透明な
媒体から成る前記少なくとも1本の光ファイバまたは光
導波路を通り、その一部の光は増幅媒体からなる前記少
なくとも1本の光ファイバまたは光導波路を通ることを
特徴とする光カップラ。
An optical coupler in which a plurality of optical fibers or optical waveguides are arranged close to each other to generate distributed coupling, wherein at least one optical fiber or optical waveguide is formed from a medium transparent to light of a used wavelength. And at least one other optical fiber or optical waveguide is made of a medium that amplifies the light of the use wavelength, and most of the light of the use wavelength that is incident on the optical coupler when excitation light is incident from the outside is transparent. An optical coupler, wherein the light passes through the at least one optical fiber or optical waveguide made of a medium, and a part of the light passes through the at least one optical fiber or optical waveguide made of an amplifying medium.
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