JP3088822B2 - フィルタ付き分岐結合器 - Google Patents

フィルタ付き分岐結合器

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JP3088822B2
JP3088822B2 JP6504292A JP6504292A JP3088822B2 JP 3088822 B2 JP3088822 B2 JP 3088822B2 JP 6504292 A JP6504292 A JP 6504292A JP 6504292 A JP6504292 A JP 6504292A JP 3088822 B2 JP3088822 B2 JP 3088822B2
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久治 柳川
健男 清水
史朗 中村
功 大山
泉 三川
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THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
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THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信や光セ
ンサシステムで使用されるフィルタ付き分岐結合器に関
し、更に詳しくは、構成が簡略化され、高い生産性の下
で製造することができるフィルタ付き分岐結合器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】分岐結合器を組み込んだ光ファイバ通信
システムでは、OTDRからの信号光でシステムにおけ
る障害点を探索することは困難である。例えば、図4で
示したシステムの場合を考える。このシステムは、1本
の入力ポート1aとこれから分岐する4本の出力ポート
1b,1c,1d,1eとから成る1入力・4出力の分
岐結合器1を介して、その入力ポート1aには光ファイ
バ2を接続し、各出力ポートにはそれぞれ光ファイバ3
a,3b,3c,3dを接続して構成されている。
【0003】このシステムにおいて、光ファイバ2の方
から固定波長光発信のOTDR4aによって障害点を探
索した場合、分岐結合器1内の障害点とOTDR4aと
の距離を判定することはできるが、しかし、障害が生じ
た光ポートはどの光ポートであるかを特定することがで
きない。しかも、OTDR4aと障害点との距離が判定
できるとはいえ、それは、この分岐結合器が1入力・2
出力のものや1入力・4出力のもののように、分岐する
光ポートの本数が少ない場合であり、例えば、1入力・
16出力の分岐結合器のように分岐数が多くなると、妨
害光の作用でS/N比が劣化してしまい、OTDRと障
害との距離を判定することは困難になる。
【0004】このような問題に対しては、図5で示した
ようなシステムが提案されている。すなわち、OTDR
を可変波長光源を有するOTDR4bに変え、分岐結合
器1の各出力ポートに、それぞれ、異なる透過波長もし
くは反射波長で感応し、一般的には異なる透過率を有す
るフィルタ5a,5b,5c,5dを配置したものであ
る。
【0005】このシステムによれば、OTDR4bと障
害点との距離を判定することもできるし、また障害点が
生じた出力ポートも特定することができる。しかしなが
ら、図5で示したシステムにおいては、分岐結合器の分
岐側の各出力ポートの全てに、それぞれ異種類のフィル
タを配置することが必要であるため、その製造は極めて
煩雑であり、生産性の点で非効率である。
【0006】このような問題を解決するために、例え
ば、特願平3−131165号では次のようなフィルタ
付き分岐結合器が提案されている。この分岐結合器は、
分岐側の各出力ポートの全てを横断して例えば1枚の共
通な誘電体多層膜フィルタを配置したもので、そのとき
の各出力ポートと共通フィルタとの交差角がそれぞれの
出力ポートで異なるようにしたものである。
【0007】この分岐結合器では、図5で示したような
分岐側の各出力ポートにそれぞれ独立してフィルタを配
置することが不要になり、その製作は図5で示した分岐
結合器に比べはるかに簡単になる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記した分岐結合器に
組み込む誘電体多層膜フィルタにおいては、光の入射角
がαであるときのフィルタの波長特性は、光の入射角が
0°のときの波長特性をある波長量だけシフトさせたも
のと略等価であるということが知られている。しかしな
がら、光の入射角αがα+Δαに変化し、それに応じて
フィルタの波長特性における波長のシフト量がλαから
λα+Δλに変化したとしても、波長のシフト量Δλは
必ずしも入射角αの変化量Δαに比例して変化するわけ
ではなく、概ね、ΔλとΔαとは二次曲線的に変化する
傾向を示す。
【0009】ところで、特願平3−131165号で提
案されているフィルタ付き分岐結合器においては、光ポ
ート群のi(iは1以上の整数)番目の光ポートと誘電
体多層膜フィルタとの交差角をθi としたとき、そこに
おける誘電体多層膜フィルタへの入射角は90°−θi
となるため、i番目の光ポートにおけるフィルタへの入
射角は上記した交差角θi で規定されることになる。
【0010】そして、各光ポートと誘電体多層膜フィル
タとの上記した交差角θi は、θi=θ0 +i・Δθ
(θ0 :最初の光ポートとの交差角)で表されるよう
に、隣あう光ポートの間では等しい微小角Δθの角度差
が生ずるように、共通の誘電体多層膜フィルタと各光ポ
ートとの相互の位置関係が設定されている。なお、この
分岐結合器において、i番目の光ポートにおける共通の
誘電体多層膜フィルタの波長特性をΔλ(θ1 )とし、
またi+1番目の光ポートにおける共通の誘電体多層膜
フィルタの波長特性をΔλ(θi+1 )で表したとき、i
+1番目とi番目の各光ポート間の誘電体多層膜フィル
タのフィルタ特性の波長間隔はΔλ(θi+1 )−Δλ
(θ1 )となっている。
【0011】しかしながら、前記したように、フィルタ
の波長特性における波長のシフト量はΔθの増減に比例
して変化するわけではないので、全ての光ポートにおい
て上記したΔλ(θi+1 )−Δλ(θ1 )は必ずしも一
定の値を示さず、むしろ、iの増加とともに(光ポート
群の光ポートの本数が増加するとともに)上記波長間隔
は増大していく。
【0012】本発明は、構成が簡略であり、高い生産性
の下で製造することができることは特願平3−1311
65号の分岐結合器と同じであるが、各光ポートのフィ
ルタ波長特性における波長間隔が略一定となるようにし
たフィルタ付き分岐結合器の提供を目的とする。
【0013】
【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、少なくとも1本の光ポート
と、前記光ポートから分岐または結合する複数本の光ポ
ートから成る光ポート群と、前記光ポート群を横断して
配設された単数または複数の共通の誘電体多層膜フィル
タとから成るフィルタ付き分岐結合器において、前記誘
電体多層膜フィルタと前記各光ポートのi番目(ただ
し、iは1以上の整数を表す)の光ポートとの交差角θ
i (iは上記と同じ意味を有する)を、θi+1 −θi
θi −θi- 1 の関係を満たすように設定することによ
り、各光ポート間におけるフィルタ波長特性が略一定の
波長間隔で並ぶように前記誘電体多層膜フィルタを配設
したことを特徴とするフィルタ付き分岐結合器が提供さ
れる。
【0014】
【作用】本発明の分岐結合器においては、誘電体多層膜
フィルタへの光の入射角の変化量は必ずしもフィルタの
波長特性の波長シフト量に比例しないことを勘案し、組
み込む誘電体多層膜フィルタのフィルタ波長特性に対応
させて、i番目とi+1番目の光ポートとの交差角の角
度差の方がi番目とi−1番目の光ポートとの交差角の
角度差よりも小さくなるように誘電体多層膜フィルタと
複数本の光ポートとを交差させる。
【0015】そのことによりi+1番目の光ポートとi
番目の光ポートとの間における波長特性の波長間隔は略
一定の値になる。すなわち、光ポート群の各光ポート間
における波長間隔は全ての光ポートで略一定値となる。
【0016】
【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。図1で示した分岐結合器は、シリコン基板上
に火炎堆積法によって石英微粒子を層状に堆積したのち
それをガラス化し、更にここにドライエッチングを施し
て、1本の石英系導波路とそれから順次分岐して最後は
8本の石英系導波路71 ,72 ,73 ,74 ,75 ,7
6 ,77 ,78 から成る光ポート群が形成されている1
入力・8出力ツリースプリッタである。
【0017】これらの各石英系導波路の断面寸法および
比屈折率差Δは、標準単一モードファイバと整合するよ
うに、それぞれ8μm□および0.3%に選定されてい
る。そして、上記した8本の光ポート群には、全ての石
英系導波路71 〜78 を共通に横断して1枚の誘電体多
層膜フィルタ8が配設されている。このとき、光ポート
1 ,光ポート72 ,光ポート73 ,光ポート74 ,光
ポート75 ,光ポート76 ,光ポート77 ,光ポート7
8 と誘電体多層膜フィルタ8との交差角は、それぞれ後
述するようにして決められたθ1 ,θ2 ,θ3 ,θ 4
θ5 ,θ6 ,θ7 ,θ8 になっていて、例えば、θ3
θ2 <θ2 −θ1 ,θ4 −θ3 <θ3 −θ2 ,……のよ
うに、θi+1 −θi <θi −θi-1 (iは1〜8までの
整数)の関係を満たすように設定されている。
【0018】この誘電体多層膜フィルタ8は、例えば厚
み20μmのガラス基板の上にTiO2 とSiO2 を交
互に積層して成る短波長域通過型のものであり、入射角
0°の光に対しては、図2で示したような透過率波長特
性を有している。この誘電体多層膜フィルタ8を光ポー
ト群71 〜78 を横断して配設する場合には、光ポート
群に配設すべき箇所に斜めに食刻したスリットを設け、
このスリット内に誘電体多層膜フィルタ8を収納し、こ
のフィルタ8と各石英系導波路の間を光接着剤などで接
続すればよい。
【0019】誘電体多層膜フィルタ8の光ポート群71
〜78 への配設は以下のような態様で行われる。まず、
例えば、用いた誘電体多層膜フィルタ8の透過率が50
%となる波長(λ50)に関し、その波長特性における入
射角依存性を測定する。上記した誘電体多層膜フィルタ
8の場合は、図3で示したように、λ50は入射角αに対
して略放物線を描いて変化する。
【0020】この波長特性図において、λ50を、例えば
1525nmから1560nmまで5nmの間隔で並ぶ
ように選択し、上記特性曲線上において各波長に対応し
ている点A1 ,A2 ,A3 ,A4 ,A5 ,A6 ,A7
8 を読み取り、これら各点における入射角α1 (16.
2°),α2 (15.3°),α3 (14.3°),α
4(13.2°),α5 (12.0°),α6 (10.7
°),α7 (9.3°),α8 (7.5°)をそれぞれ読み
取る。
【0021】そして、読み取った入射角αを基にして、
90−αを計算する。そして、この計算値から各入射角
αi (iは1〜8の整数)に対応するθi (iは1〜8
の整数)を決定する。上記特性図においては、θ1 =7
3.8°,θ2 =74.7°,θ 3 =75.7°,θ4 =76.
8°,θ5 =78.0°,θ6 =79.3°,θ7 =80.7
°,θ8 =82.5°となる。
【0022】この得られたθi は、光ポート群の各光ポ
ート71 〜78 のうちのi番目の光ポート7i と誘電体
多層膜フィルタ8とが形成する交差角となる。すなわ
ち、誘電体多層膜フィルタ8と光ポート71 ,光ポート
2 ,光ポート73 ,光ポート74 ,光ポート75 ,光
ポート76 ,光ポート77 ,光ポート78 との交差角
は、それぞれ、73.8°,74.7°,75.7°,76.8
°,78.0°,79.3°,80.7°,82.5°となるよ
うにする。
【0023】具体的には、誘電体多層膜フィルタ8を配
設する個所の各光ポートを形成するときに、各光ポート
を、誘電体多層膜フィルタ8との交差角θi (iは1〜
8の整数)が上記した値となるように、適宜に曲線化し
て形成すればよい。実施例の分岐結合器においては、1
枚の誘電体多層膜フィルタ8と各光ポート71 〜78
の交差角は上記したようなα1 〜α8 となっているの
で、各光ポートと交差している誘電体多層膜フィルタ8
におけるλ50の波長特性は、図2で示したように、波長
1525nmから1560nmまで5nmの等間隔で並
ぶようになる。
【0024】図1で示した分岐結合器を図5のシステム
に組み込み、1.55μm帯の可変波長レーザダイオード
(波長可変範囲:1.53〜1.59μm)を備えたOTD
Rで波長1.55μmと波長1.58μmの光を用いて石英
系導波路6と石英系導波路7 1 〜78 に接続した各光フ
ァイバの損失を測定した。各光ファイバの損失をそれぞ
れ独立して評価することができた。
【0025】以上の説明は1入力・8出力ツリースプリ
ッタに関するものであるが、例えば、分岐側の光ポート
がN本の石英系導波路である1×Nツリースプリッタに
おいても、1枚の誘電体多層膜フィルタを配置する個所
におけるN本の各光ポートを、前記誘電体多層膜フィル
タとの各交差角が、上記したような関係となるように形
成すれば、1枚のフィルタで各光ポートの障害点を判定
することができる。
【0026】また、実施例で示したような1入力・多出
力の導波路型分岐結合器に代えて、2入力・2出力の溶
融テーパファイバ型分岐結合器の出力側(分岐側)にも
同様の態様を適用することができる。更には、図1の実
施例で示したように、1個の誘電体多層膜フィルタ8を
8本の光ポート71 〜78 の全てに共通して配置するの
ではなく、例えば、光ポートを2群に分け、そのうちの
光ポート71 〜74 の群には共通する1個の誘電体多層
膜フィルタ(フィルタa)を配設し、光ポート75 〜7
8 の群には別の共通する誘電体多層膜フィルタ(フィル
タb)を配設することもできる。このような態様の場
合、例えば光ポート71 とフィルタaの交差角,光ポー
ト75 とフィルタbの交差角が等しいときでも、光ポー
ト71 〜74 ,光ポート75 〜78 の各群においては、
それぞれの光ポートの障害点を判定することができる。
【0027】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
フィルタ付き分岐結合器は、光ポート群の各光ポートに
共通して配設された誘電体多層膜フィルタが1枚であっ
た場合、この1枚の共通する誘電体多層膜フィルタで複
数の波長を分別することができるため、フィルタ付き分
岐結合器としての構成は従来に比べて簡略化される。そ
のため、製造は容易になる。
【0028】また、1枚のフィルタだけでそれぞれの波
長の光を透過させることができるので、分岐数が大規模
であったとしても妨害光の影響を受けることなく、それ
ぞれの光ポートの損失を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す概略平面図である。
【図2】実施例の分岐結合器に用いた誘電体多層膜フィ
ルタの透過率波長特性を示すグラフである。
【図3】用いた誘電体多層膜フィルタにおける波長とそ
の入射角との相関関係を示すグラフである。
【図4】分岐結合器を含む光ファイバ通信システム例を
示す概略図である。
【図5】分岐結合器を含む他の光ファイバ通信システム
例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 分岐結合器 1a 光ポート(入力ポート) 1b,1c,1d,1e 光ポート(出力ポート) 2 光ファイバ 3a,3b,3c,3d 光ファイバ 4a,4b OTDR 5a,5b,5c,5d フィルタ 6 光ポート(石英系導波路) 71 ,72 ,73 ,74 ,75 ,76 ,77 ,78 光ポ
ート(石英系導波路) 8 誘電体多層膜フィルタ θ1 ,θ2 ,θ3 ,θ4 ,θ5 ,θ6 ,θ7 ,θ8
電体多層膜フィルタ8と光ポート71 〜78 の交差角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 史朗 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古河電気工業株式会社内 (72)発明者 大山 功 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古河電気工業株式会社内 (72)発明者 三川 泉 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−144003(JP,A) 特開 昭63−33713(JP,A) 特開 平3−33726(JP,A) 特開 昭62−141506(JP,A) 特開 昭63−289510(JP,A) 特開 昭63−8710(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/293

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1本の光ポートと、前記光ポ
    ートから分岐または結合する複数本の光ポートから成る
    光ポート群と、前記光ポート群を横断して配設された単
    数または複数の共通の誘電体多層膜フィルタとから成る
    フィルタ付き分岐結合器において、前記誘電体多層膜フ
    ィルタと前記各光ポートのi番目(ただし、iは1以上
    の整数を表す)の光ポートとの交差角θi (iは上記と
    同じ意味を有する)を、θi+ 1 −θi <θi −θi-1
    関係を満たすように設定することにより、各光ポート間
    におけるフィルタ波長特性が略一定の波長間隔で並ぶよ
    うに前記誘電体多層膜フィルタを配設したことを特徴と
    するフィルタ付き分岐結合器。
JP6504292A 1992-03-23 1992-03-23 フィルタ付き分岐結合器 Expired - Lifetime JP3088822B2 (ja)

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