JP3120624U - 光合分波器 - Google Patents

Abstract

【課題】光信号の合波と分波とを行うことができて合波部分と分波部分との全体としてのサイズを小型化することができ、また、必要な部品点数を減らすことができる光合分波器を提供する。
【解決手段】光ファイバ５３から入力された複数波長の光信号は、ミラー層４６とフィルタ層４１との間で反射を繰り返しながら導光し、異なる波長の光信号が順次フィルタ４３ａ〜４３ｄを透過することによって分波され、分波された各波長の光信号が各光ファイバ５４ａへ出力される。複数本の光ファイバ５１ａ〜５１ｄから入力された各波長の光信号は、ミラー層４６とフィルタ層４１との間で反射を繰り返しながら導光し、その途中で各波長の光信号が合波され、合波された光信号は光ファイバ５２へ出力される。
【選択図】図５

Description

本考案は、多チャンネルで小型の光合分波器に関する。特に、１台で合波と分波とを同時に行なうことのできる光合分波器に関する。

近年、光ファイバケーブルを信号伝送媒体とする光通信が各家庭でも利用できるまで発達してきており、波長の異なる光信号を多重化して一本の光ファイバで伝送する波長多重伝送方式を利用した通信網の拡大が進んでいる。これに伴って、波長の異なる複数の光信号を多重化したり、波長多重化された光信号を各波長ごとに分波する光合波器や光分波器を小型化し、且つ、低コストで大量生産することが望まれている。

図１は、従来例の光合波器１１の構造を示す概略断面図である。この光合波器１１は、複数個のマイクロレンズ１２ａ、１２ｂ、…、１２ｆを下面に設けられたレンズアレイ１３と、中間層に複数種類のフィルタ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを挟みこまれたフィルタブロック１５とを重ね合わせたものであり、フィルタブロック１５の下面にはミラー層１６が形成されている。マイクロレンズ１２ａ、１２ｂ、…、１２ｆは、レンズ機能とプリズム機能とを備えていて透過光を平行光化すると同時に屈折させる傾斜レンズとなっている。また、フィルタ１４ａは、波長λ１の光信号を透過させる特性を有している。フィルタ１４ｂは、波長λ１の光信号を反射させ、波長λ２の光信号を透過させる特性を有している。フィルタ１４ｃは、波長λ１、λ２の光信号を反射させ、波長λ３の光信号を透過させる特性を有している。フィルタ１４ｄは、波長λ１、λ２、λ３の光信号を反射させ、波長λ４の光信号を透過させる特性を有している。

この光合波器１１にあっては、入力用の光ファイバによって導かれた波長λ１の光信号をマイクロレンズ１２ａに入射させると、マイクロレンズ１２ａを透過した波長λ１の光信号は、平行光となってフィルタブロック１５内に斜めに入射してフィルタ１４ａを透過し、ミラー層１６、フィルタ１４ｂ、ミラー層１６、フィルタ１４ｃ、ミラー層１６、フィルタ１４ｄ及びミラー層１６で順次反射された後、マイクロレンズ１２ｆに入射する。また、入力用の光ファイバによって導かれた波長λ２の光信号をマイクロレンズ１２ｂに入射させると、マイクロレンズ１２ｂを透過した波長λ２の光信号は、平行光となってフィルタブロック１５内に斜めに入射してフィルタ１４ｂを透過し、ミラー層１６、フィルタ１４ｃ、ミラー層１６、フィルタ１４ｄ及びミラー層１６で順次反射された後、マイクロレンズ１２ｆに入射する。また、入力用の光ファイバによって導かれた波長λ３の光信号をマイクロレンズ１２ｃに入射させると、マイクロレンズ１２ｃを透過した波長λ３の光信号は、平行光となってフィルタブロック１５内に斜めに入射してフィルタ１４ｃを透過し、ミラー層１６、フィルタ１４ｄ及びミラー層１６で順次反射された後、マイクロレンズ１２ｆに入射する。また、入力用の光ファイバによって導かれた波長λ４の光信号をマイクロレンズ１２ｄに入射させると、マイクロレンズ１２ｄを透過した波長λ４の光信号は、平行光となってフィルタブロック１５内に斜めに入射してフィルタ１４ｄを透過し、ミラー層１６で反射された後、マイクロレンズ１２ｆに入射する。よって、４本の入力用光ファイバから入力されマイクロレンズ１２ｆに到達した波長λ１、λ２、λ３及びλ４の光信号は共にマイクロレンズ１２ｆを透過して重ね合わされて１本の出力用光ファイバに結合され、波長λ１、λ２、λ３、λ４の多重光信号として出力用光ファイバ内を伝送される。

図１に示したような構造の光合波器１１は、入力側と出力側とを入れ替えることにより光分波器として用いることもできる。光分波器として用いた場合の動作を図２に示す。入力用の光ファイバによって伝送された波長λ１、λ２、λ３、λ４の多重光信号をマイクロレンズ１２ｆに入射させると、マイクロレンズ１２ｆを透過した波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号は、平行光となってフィルタブロック１５内に斜め入射し、ミラー層１６で反射された後、フィルタ１４ｄに入射する。フィルタ１４ｄに入射した波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号のうち波長λ４の光信号はフィルタ１４ｄを斜めに透過し、マイクロレンズ１２ｄを透過して出射方向を垂直方向に戻された後、出射用の光ファイバに結合される。また、フィルタ１４ｄに入射した光信号のうち波長λ１、λ２、λ３の光信号はフィルタ１４ｄで反射され、ミラー層１６で反射された後にフィルタ１４ｃに入射する。フィルタ１４ｃに入射した波長λ１、λ２、λ３の光信号のうち波長λ３の光信号はフィルタ１４ｃを斜めに透過し、マイクロレンズ１２ｃを透過して出射方向を垂直方向に戻された後、出射用の光ファイバに結合される。また、フィルタ１４ｃに入射した光信号のうち波長λ１、λ２の光信号はフィルタ１４ｃで反射され、ミラー層１６で反射された後にフィルタ１４ｂに入射する。フィルタ１４ｂに入射した波長λ１、λ２の光信号のうち波長λ２の光信号はフィルタ１４ｂを斜めに透過し、マイクロレンズ１２ｂを透過して出射方向を垂直方向に戻された後、出射用の光ファイバに結合される。また、フィルタ１４ｂに入射した光信号のうち波長λ１の光信号はフィルタ１４ｂで反射され、ミラー層１６で反射された後、フィルタ１４ａを斜めに透過しさらにマイクロレンズ１２ａを透過して出射方向を垂直方向に戻された後、出射用の光ファイバに結合される。よって、入力用の光ファイバから入射した波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号は、互いに異なる波長の光信号に分解された後、４本の出力用光ファイバからそれぞれ出力される。

一方、局Ａと局Ｂとの間で双方向通信を行なわせる場合には、図３に示すように、局Ａから局Ｂへ光信号を伝送するための光ファイバ信号線１７と、局Ｂから局Ａへ光信号を伝送するための光ファイバ信号線１８で局Ａと局Ｂを結んでおく必要がある。そして、局Ａにおいて光ファイバ信号線１７の端末に光合波器１１ａを設け、局Ｂにおいて光ファイバ信号線１７の端末に光分波器１１ｂを設けておき、局Ａ内の信号発生部１９ａ、１９ｂ、…で発生した光信号を合波（多重化）して光ファイバ信号線１７で局Ｂへ伝送し、局Ｂでこれを各波長の光信号に分波（分解）して信号受信部２０ａ、２０ｂ、…へ送る必要がある。また、局Ｂにおいて光ファイバ信号線１８の端末に光合波器１１ａを設け、局Ａにおいて光ファイバ信号線１８の端末に光分波器１１ｂを設けておき、局Ｂ内の信号発生部２１ａ、２１ｂ、…で発生した光信号を合波して光ファイバ信号線１８で局Ａへ伝送し、局Ａでこれを各波長の光信号に分波して信号受信部２２ａ、２２ｂ、…へ送る必要がある。

従来の光合波器（光分波器）は、図１及び図２に示したように、入力側と出力側とを入れ替えることによって光合波器としても光分波器としても用いることができるが、同時に光合波器としても光分波器としても用いることができない。そのため、図３に示したような形態で双方向通信を行なう場合には、両局で合計４個の光合波器又は光分波器が必要となり、また往復両方の光ファイバ信号線が必要となり、部品コストが高くつくと共に設置工事にも手間が掛かっていた。

本考案は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光信号の合波と分波とを同時に行なうことができて必要な部品点数を減らすことができる光合分波器を提供することにある。

本考案による光合分波器は、透過波長域が互いに異なる複数の波長選択素子と光反射面とが対向して配置され、光反射面と各波長選択素子との間で光信号を反射させながら導光すると共に波長の異なる光信号を合波又は分波する導光部材と、互いに波長の異なる複数の光信号を同時に伝送して前記導光部材に入力させる分波用入力光ファイバと、前記分波用入力光ファイバから入力され前記導光部材で分波されて前記導光部材から出力される各波長の光信号と結合される複数の分波信号出力部と、互いに波長の異なる光信号を前記導波部材に入力させる複数の光信号入力部と、前記光信号入力部から入力され前記導光部材で合波されて前記導光部材から出力される複数の光信号を同時に伝送する合波用出力光ファイバとを有し、光軸方向が前記波長選択素子の配列されている面にほぼ垂直となるようにして前記分波用入力光ファイバ、分波信号出力部、光信号入力部及び合波用出力光ファイバを前記導光手段に対して同じ側に配置し、分波用入力光ファイバ又は光信号入力部から入力された光の光軸方向を曲げて前記導光部材に入射させ、また、各波長選択素子を斜めに透過して分波信号出力部又は合波用出力光ファイバに向かう光の光軸方向をそれぞれ分波信号出力部又は合波用出力光ファイバの光軸方向と平行に曲げるための偏向素子を分波用入力光ファイバ、分波信号出力部、光信号入力部及び合波用出力光ファイバと前記各波長選択素子との間に設けたことを特徴としている。

本考案の光合分波器は、導光部材に設けた各波長選択素子と光反射面との間で光信号を導光させながら各波長の光信号を分波し、あるいは合波するようにしているので、１台の光合分波器によって光信号の合波と分波を同時に行なわせることができる。従って、光合波器と光分波器とを１台ずつ別個に用いる場合に比べると、光合分器全体のサイズを小型化することができる。特に局間の双方向通信を行なう場合には、１台の光合分波器で同時に双方向通信を行なうことができ、必要な光合波器（光分波器）の台数を半減させることができ、設置スペースを小さくできる。また、光合波器と光分波器とを一体化させることで構成部品や構成材料を共用化できるので、コストも大幅に削減することができる。

また、分波用入力光ファイバ、分波信号出力部、光信号入力部及び合波用出力光ファイバと前記各波長選択素子との間に偏向素子を設けているので、光軸方向が波長選択素子の配列されている面にほぼ垂直となるようにして分波用入力光ファイバ、分波信号出力部、光信号入力部及び合波用出力光ファイバを導光手段に対して同じ側にまとめて配置することができ、光合分波器をより小型化できると共に光合分波器の取り扱いが容易になる。

本考案の実施態様においては、前記分波信号出力部は、分波された各波長の光信号を伝送する光ファイバであってもよく、あるいは、分波された各波長の光信号を受光する受光素子であってもよい。また、前記光信号入力部は、互いに波長の異なる光信号を伝送する光ファイバであってもよく、あるいは、互いに波長の異なる光信号を出射する発光素子であってもよい。このように分波信号出力部や光信号入力部の種類を適宜選択することにより本考案の光合分波器を種々の用途に適合させることができる。

また、本考案の別な実施態様においては、前記分波用入力光ファイバから入力された光信号を各波長の光信号に分解するための分波用の一組の波長選択素子と、前記光信号入力部から入力された各波長の光信号を多重化するための合波用の一組の波長選択素子とが互いに共用されている。かかる実施態様によれば、波長選択素子を分波側と合波側とで共用することができるので、波長選択素子の部品点数を減らすことができ、光合分波器をより小型化することができると共にコストも安価にすることができる。

本考案のさらに別な実施態様においては、前記分波用入力光ファイバから入力された光信号を各波長の光信号に分解するための分波用の一組の波長選択素子と、前記光信号入力部から入力された各波長の光信号を多重化するための合波用の一組の波長選択素子とが別々に設けられている。かかる実施態様によれば、合波側における光信号の各波長と分波側における光信号の各波長とを異ならせることができ、光合分波器の柔軟性が高くなり、用途が広くなる。

しかも、この実施態様においては、前記分波用入力光ファイバ、複数の前記分波信号出力部、分波用の前記波長選択素子及び前記偏向素子からなる分波部分と、複数の前記光信号入力部、前記合波用出力光ファイバ、合波用の前記波長選択素子及び前記偏向素子からなる合波部分とを、同一平面内に配置させることができる。よって、光信号の合波と分波とを同時に行なうことのできる光合分波器を薄型化することができる。さらに、前記分波部分における光信号の光路と前記合波部分における光信号の光路とを交差させるようにすれば、分波部分と合波部分とを接近させて配置することができるので、光合分波器をより小型化することができる。

また、本考案の光合分波器のさらに別な実施態様においては、前記偏向素子は、中心軸の周りに回転対称でない形状の傾斜レンズによって構成されていてもよく、あるいは、直進レンズとプリズムによって構成されていてもよい。前者によれば部品点数を減らすことができ、後者によれば設計を容易にすることができる。

また、本考案の光合分波器のさらに別な実施態様においては、前記分波用入力光ファイバと前記合波用出力光ファイバとが別個の光ファイバによって構成されている。かかる実施態様によれば、局間を双方向通信させる場合、往きの光信号と戻りの光信号とを別個の光ファイバで伝送させることができるので、往復の光信号どうしの干渉を防止することができる。

なお、本考案の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

以下、本考案の実施例を図面に従って詳細に説明する。但し、以下に示す実施例では、４つの波長の光信号を合波及び分波する場合を例にとって説明するが、本考案の光合分波器に用いられる光信号の波長の数は４種類に限るものでないことは勿論である。

図４は、本考案の実施例１による光合分波器３１の構造を示す分解斜視図である。図５は図４に示す光合分波器３１の各光ファイバのコアを通る面における概略断面図であって、光信号の分波及び合波を行なっている様子を説明している。実施例１の光合分波器３１は、レンズアレイ３２とフィルタブロック３３とを重ね合わせることによって構成されている。

レンズアレイ３２は、ガラス又はプラスチックからなる透明なレンズ基板３４の下面に、一定ピッチ毎に一方から順に複数個（図では１０個）のマイクロレンズ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３７、３６、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを設けたものである。マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄは、いずれもプリズムの機能とコリメートレンズの機能を兼ね備えたレンズ（以下、傾斜レンズということがある。）であり、例えば球面レンズ又は非球面レンズの外周縁と内接するようにして球面レンズ又は非球面レンズの一部を丸く切り抜いた形状の非対称レンズである。

マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄは、紫外線硬化樹脂を用いたスタンパ法によりレンズ基板３４の下面に一度に成形されていていずれも同一形状を有しており、かつ、マイクロレンズ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３７と、マイクロレンズ３６、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄとは互いに対称な向きで配置されている。

フィルタブロック３３は、ガラス板やプラスチック板等からなる透明なカバー部材３９と同じくガラス板やプラスチック板等からなる透明な導光部材４０の間にフィルタ層４１を挟み込んだものである。カバー部材３９の表面には、ＡＲコート層（反射防止膜）４２を設けておくことが望ましい。

フィルタ層４１は、２組のフィルタ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、透明フィルム４４及びスペーサフィルム４５からなる。図６は、フィルタ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、透明フィルム４４及びＡＲコート層４２の透過率波長特性を示す図であって、横軸が波長、縦軸が光信号の透過率を示している。本実施例においては、光ファイバを通じて伝送しようとする光信号の波長は、λ１、λ２、λ３、λ４であるとする。フィルタ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄはいずれも誘電体多層膜によって形成されており、図６に実線で示すような特性を有している。すなわち、フィルタ４３ａは、波長λ１を中心とする波長域の光信号を透過し、それ以外の波長域の光信号を反射する特性を有する。フィルタ４３ｂは、波長λ２を中心とする波長域の光信号を透過し、それ以外の波長域の光信号を反射する特性を有する。フィルタ４３ｃは、波長λ３を中心とする波長域の光信号を透過し、それ以外の波長域の光信号を反射する特性を有する。フィルタ４３ｄは、波長λ４を中心とする波長域の光信号を透過し、それ以外の波長域の光信号を反射する特性を有する。また、透明フィルム４４及びＡＲコート層４２は、例えば薄膜ガラス、石英、透明な樹脂フィルムなどを利用する部材であって、図６に破線で示すように、少なくとも伝送しようとする波長域（波長λ１、λ２、λ３及びλ４を含む波長域）の光信号を透過させる特性を有している。また、両端に設けられているスペーサフィルム４５は、フィルタ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄと同じ厚みを有するものであれば透明フィルムであっても不透明フィルムであっても差し支えない。よって、フィルタ層４１は、全体が均一な厚みに形成されている。

透明フィルム４４はフィルタ層４１の長手方向中央部に設けられており、透明フィルム４４を挟むようにして両側に順次フィルタ４３ｄ、フィルタ４３ｃ、フィルタ４３ｂ、フィルタ４３ａが配置され、その両端にスペーサフィルム４５が設けられている。また、各フィルタ４３ａ〜４３ｄ及び透明フィルム４４は、いずれもマイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄの配列ピッチと等しい幅を有しており、互いに隙間無く配列されている。よって、フィルタ層４１は、長手方向においては左右対称な構造を有している。

この結果、透明フィルム４４はマイクロレンズ３７及び３６の中間に対向するように配置されている。一方のフィルタ４３ａはマイクロレンズ３５ｄ及び３７の中間に対向するように配置され、他方のフィルタ４３ａはマイクロレンズ３６及び３８ａの中間に対向するように配置されている。一方のフィルタ４３ｂはマイクロレンズ３５ｃ及び３５ｄの中間に対向するように配置され、他方のフィルタ４３ｂはマイクロレンズ３８ａ及び３８ｂの中間に対向するように配置されている。一方のフィルタ４３ｃはマイクロレンズ３５ｂ及び３５ｃの中間に対向するように配置され、他方のフィルタ４３ｃはマイクロレンズ３８ｂ及び３８ｃの中間に対向するように配置されている。一方のフィルタ４３ｄはマイクロレンズ３５ａ及び３５ｂの中間に対向するように配置され、他方のフィルタ４３ｄはマイクロレンズ３８ｃ及び３８ｄの中間に対向するように配置されている。

また、導光部材４０の下面にはミラー層４６が形成されている。ミラー層４６は、導光部材４０の下面に反射率の高い誘電体多層膜や金属蒸着膜などを直接に成膜したものであってもよく、導光部材４０の下面に金属ミラーを貼り付けたものであってもよい。

しかして、この実施例にあっては、下面にミラー層４６を形成された導光部材４０とカバー部材３９との間にフィルタ層４１を挟みこんで接合一体化することによってフィルタブロック３３が形成されている。レンズアレイ３２の下面にはマイクロレンズ３５ａ、３５ｂ、…と同時に所定厚みのスペーサ４７が形成されており、フィルタブロック３３の上面にスペーサ４７を介してレンズアレイ３２を載置し、レンズアレイ３２とフィルタブロック３３を一体化することによって光合分波器３１が作製されている。この結果、レンズアレイ３２、ＡＲコート層４２、フィルタ層４１及びミラー層４６は、互いに平行となり、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄやフィルタ４３ａ〜４３ｄなどは所定の位置関係を満たすように配置される。また、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄはＡＲコート層４２とできるだけ近接するようにして設置される。

上記光合分波器３１には、光ファイバアレイ５０が接続される。光ファイバアレイ５０は、一方から順に光ファイバ（ファイバ素線）５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５３、５２、５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄを一定ピッチで隙間なく平行に並べ、先端部を樹脂製のコネクタ部５５により一体化したものである。なお、前記マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄは、光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、５３、５２、５４ａ〜５４ｄと同じピッチで配列されている。

光ファイバ５１ａ〜５１ｄ及び５２は、合波動作を行なわれる光信号が伝送される光ファイバであって、光ファイバ５１ａ〜５１ｄは入力用のシングルモード光ファイバ（single mode fiber）であり、光ファイバ５２は合波された光信号を出力するためマルチモード光ファイバ（multimode fiber）である。また、光ファイバ５３及び５４ａ〜５４ｄは、分波動作を行なわれる光信号が伝送される光ファイバであって、光ファイバ５３は入力用のマルチモード光ファイバであり、光ファイバ５４ａ〜５４ｄは分波された各光信号を出力するためのマルチモード光ファイバである。ここで、シングルモード光ファイバ５１ａ〜５１ｄとマルチモード光ファイバ５２、５３及び５４ａ〜５４ｄが混在しているのは、光信号の損失を小さくするためである。すなわち、シングルモード光ファイバからマルチモード光ファイバへは光信号が損失無く伝送されるが、マルチモード光ファイバからシングルモード光ファイバへの伝送ではその結合部分で光信号に大きな損失が発生するので、合波部の光ファイバ５１ａ〜５１ｄとしてシングルモード光ファイバを使用し、それ以外の光ファイバ５２、５３及び５４ａ〜５４ｄではマルチモード光ファイバを使用することによって光信号の損失を低減させている。

光ファイバアレイ５０は、光合分波器３１のレンズアレイ３２上面に接合され、各光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、５３、５２、５４ａ〜５４ｄは、レンズアレイ３２に対して各光ファイバの光軸が垂直となるように配置され、その光軸が各マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄの中心を通過するように配置される。

光ファイバアレイ５０を接続された光合分波器３１においては、光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、５２、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６、一組のフィルタ４３ａ〜４３ｄ（図上向かって左側のフィルタ）、透明フィルム４４及びミラー層４６によって合波部が構成されており、また、光ファイバ５３、５４ａ〜５４ｄ、マイクロレンズ３７、３８ａ〜３８ｄ、一組のフィルタ４３ａ〜４３ｄ（図上向かって右側のフィルタ）、透明フィルム４４及びミラー層４６によって分波部が構成されている。

次に、本考案の光合分波器３１での光信号の合波動作と分波動作を図５により説明する。この光合分波器３１では、片側の合波部で合波動作（光信号の多重化）を行ない、もう片側の分波部で同時に分波動作（各波長の光信号への分解）を行なうことができる。まず、合波動作から説明する。波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号が、それぞれ光ファイバ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを伝送され、各光ファイバ５１ａ〜５１ｄの端面から出射されているとする。このとき、光ファイバ５１ａから出射された波長λ１の光信号は、マイクロレンズ３５ａを通過することによって平行光化されると共に光線方向を所定角度曲げられ、カバー部材３９に向けて斜めに入射させられる。カバー部材３９に斜め入射した波長λ１の光信号は、フィルタ４３ａ及び導光部材４０を透過してミラー層４６で反射される。ミラー層４６で反射された波長λ１の光信号はフィルタ４３ｂに入射し、フィルタ４３ｂで反射される。

ここで、光ファイバ５１ａのコア端から出射される光信号の拡がり角は光ファイバの種類によって決まるので、その拡がり角をもって光ファイバ５１ａのコア端から出射された光束の断面がマイクロレンズ３５ａの大きさよりも大きく広がる前にマイクロレンズ３５ａに入射するよう、レンズ基板３４の厚みを決めれば、光ファイバ５１ａから出射した光信号のほぼ全てをマイクロレンズ３５ａに入射させることができ、光信号の損失を小さくすることができる。そして、この配置に合わせてマイクロレンズ３５ａの焦点距離を設計することにより、マイクロレンズ３５ａを透過した光信号を平行光にすることができる。なお、この点は他の入力用の光ファイバ５１ｂ〜５１ｄ、５３とマイクロレンズ３５ｂ〜３５ｄ、３７の関係についても同様である。

一方、光ファイバ５１ｂから出射された波長λ２の光信号は、マイクロレンズ３５ｂを通過することによって平行光化されると共に光線方向を所定角度曲げられ、カバー部材３９及びフィルタ４３ｂを透過する。こうしてフィルタ４３ｂで反射された波長λ１の光信号と、フィルタ４３ｂを透過した波長λ２の光信号は、導光部材４０内を同じ方向に進んでミラー層４６で反射される。ミラー層４６で反射された波長λ１及びλ２の光信号は、フィルタ４３ｃに入射し、フィルタ４３ｃで反射される。

また、光ファイバ５１ｃから出射された波長λ３の光信号は、マイクロレンズ３５ｃを通過することによって平行光化されると共に光線方向を所定角度曲げられ、カバー部材３９及びフィルタ４３ｃを透過する。こうしてフィルタ４３ｃで反射された波長λ１及びλ２の光信号と、フィルタ４３ｃを透過した波長λ３の光信号は導光部材４０内を同じ方向に進んでミラー層４６で反射される。ミラー層４６で反射された波長λ１、λ２及びλ３の光信号はフィルタ４３ｄに入射し、フィルタ４３ｄで反射される。

また、光ファイバ５１ｄから出射された波長λ４の光信号は、マイクロレンズ３５ｄを通過することによって平行光化されると共に光線方向を所定角度曲げられ、カバー部材３９及びフィルタ４３ｄを透過する。こうしてフィルタ４３ｄで反射された波長λ１、λ２及びλ３の光信号と、フィルタ４３ｄを透過した波長λ４の光信号は導光部材４０内を同じ方向に進んでミラー層４６で反射される。ミラー層４６で反射された波長λ１、λ２、λ３及びλ４の光信号は、導光部材４０、透明フィルム４４及びカバー部材３９を透過してマイクロレンズ３６に入射する。

マイクロレンズ３６に入射した波長λ１、λ２、λ３及びλ４の平行光は、マイクロレンズ３６によって光ファイバ５２の光軸方向と平行となるように光線方向を曲げられると共にマイクロレンズ３６によって集光され、合波された波長λ１、λ２、λ３及びλ４の光信号は光ファイバ５２に結合されて光ファイバ５２内を伝搬する。よって、この光合分波器３１によれば、光ファイバ５１ａ〜５１ｄから入力された波長λ１〜λ４の各光信号は、光合分波器３１で合波されて光ファイバ５２から出力される。

次に、分波動作について説明する。波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号からなる多重光信号が光ファイバ５３から入力されると、光ファイバ５３から入力された光信号はマイクロレンズ３７に入射し、マイクロレンズ３７によって光線方向を所定角度曲げられて平行光となり、ＡＲコート層４２、カバー部材３９を透過してフィルタ層４１の透明フィルム４４に入射する。

透明フィルム４４を透過した光信号は、さらに導光部材４０を透過してミラー層４６で反射し、再び導光部材４０を透過して、フィルタ層４１に到達する。フィルタ層４１のこの位置には、フィルタ４３ｄを配置しているので、フィルタ４３ｄに入射した波長λ１、λ２、λ３及びλ４の光信号のうち波長λ４の光信号はフィルタ４３ｄを透過してマイクロレンズ３８ａに入射し、光線方向を垂直方向に曲げられて光ファイバ５４ａに結合される。従って、光ファイバ５４ａには波長λ４の光信号のみを伝搬させることができる。

一方、フィルタ４３ｄで反射された波長λ１、λ２、λ３の光信号は、ミラー層４６で再度反射して、フィルタ層４１に入射する。フィルタ層４１のこの位置にはフィルタ４３ｃを配置しているので、フィルタ４３ｃに入射した波長λ１、λ２及びλ３の光信号のうち波長λ３の光信号はフィルタ４３ｃを透過してマイクロレンズ３８ｂに入射し、光線方向を垂直方向に曲げられて光ファイバ５４ｂに結合される。従って、光ファイバ５４ｂには波長λ３の光信号のみを伝搬させることができる。

同様に、フィルタ４３ｃで反射された波長λ１、λ２の光信号は、さらにミラー層４６で反射してフィルタ層４１に入射する。フィルタ層４１のこの位置にはフィルタ４３ｂを配置しているので、フィルタ４３ｂに入射した波長λ１及びλ２の光信号のうち波長λ２の光信号は波フィルタ４３ｂを透過してマイクロレンズ３８ｃに入射し、光線方向を垂直方向に曲げられて光ファイバ５４ｃに結合される。従って、光ファイバ５４ｃには波長λ２の光信号のみを伝搬させることができる。

同様に、フィルタ４３ｂで反射された波長λ１の光信号は、さらにミラー層４６の表面で反射して、フィルタ層４１に入射する。フィルタ層４１のこの位置には、フィルタ４３ａを配置しているので、フィルタ４３ａを透過した波長λ１の光信号はマイクロレンズ３８ｄに入射し、光線方向を垂直方向に曲げられて光ファイバ５４ｄに結合される。従って、光ファイバ５４ｄには波長λ１の光信号のみを伝搬させることができる。よって、この光合分波器３１によれば、光ファイバ５３から入力された波長λ１、λ２、λ３及びλ４の多重光信号は、光合分波器３１によって各波長の光信号に分解されてそれぞれ異なる光ファイバ５４ａ〜５４ｄへ出力される。

なお、上記動作説明では、各フィルタ４３ｄ、４３ｃ、４３ｂ、４３ａ及び透明フィルム４４を透過した光信号がそれぞれマイクロレンズ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ及び３６に入射するとしたが、そのためにはフィルタ層４１が各マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄの主面を含む平面とミラー層４６とのほぼ中間に位置するようにし、さらに、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄによる光線方向の曲げ角度（偏向角）に応じてカバー部材３９や導光部材４０の厚みを調整すればよい。よって、カバー部材３９の厚みと導光部材４０の厚みとはほぼ等しくなる。

また、マイクロレンズを透過した光信号のミラー層４６への入射角度は１０°以下の適当な角度になるようにマイクロレンズを設計することが望ましい。ミラー層４６の入射角度は、そのままフィルタ層４１への入射角度となるが、この角度が大きすぎると、Ｐ偏光とＳ偏光の入射角による透過率の違い（波長依存性損失）が大きくなって、フィルタを透過した光信号と透過前の光信号の性質が変わってしまい、光信号の再現性が悪化するからである。したがって、ミラー層４６への入射角度は大き過ぎてはならないが、逆にミラー層４６への入射角度が小さすぎると、導光部材４０とカバー部材３９の厚みを厚くして光路長を長くしなければ、マイクロレンズに光信号を入射させられなくなり、光合分波器３１が大型化し、光信号の減衰も大きくなる。これらを考慮した計算及び実験結果より、ミラー層４６への入射角は１０°以下の最適な角度にすることが望ましい。

しかして、この光合分波器３１によれば、合波部と分波部とが一体に形成されているので、１台の光合分波器３１によって光信号の合波動作と分波動作とを同時に行なわせることができる。しかも、この光合分波器３１は構造が簡単であるために小型化が容易であり、基本的には基板を積層した構造を有しているので、量産性にも優れている。特に、従来例で説明したような構造の光合波器（光分波器）でも小型になるとハンドリングのための部分が必要となってある程度以上には小型化することができないので、同時に合波と分波を行えるようにした場合でも、この光合分波器３１のような構造であれば、従来例に比べてサイズが若干大きくなるに過ぎない。

また、この光合分波器３１にあっては、入力用の光ファイバ５１ａ〜５１ｄ及び５３と出力用の光ファイバ５２及び５４ａ〜５４ｄを光合分波器３１の同一面に接続することができ、しかも、各光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、５３、５２、５４ａ〜５４ｄの端部を平行に揃えることができるので、すべての光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、５３、５２、５４ａ〜５４ｄを束ねて１つの光ファイバアレイ５０（コネクタ）を構成することができ、光合分波器３１と光ファイバアレイ５０との接続作業が容易になる。また、光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、５３、５２、５４ａ〜５４ｄが光合分波器３１に対して一方側にのみ位置しているので、機器への組み込みも容易になる。

図７は上記のような光合分波器３１を用いて局Ａと局Ｂとの間で双方向通信を行なわせる場合の構成を表わしている。局Ａには１台の光合分波器３１が設置されており、局Ａの光合分波器３１はシングルモードの光ファイバ５１ａ〜５１ｄを介して信号発生部６１ａ、６１ｂ、…に接続され、マルチモードの光ファイバ５４ａ〜５４ｄを介して信号受信部６２ａ、６２ｂ、…に接続されている。また、局Ｂにも１台の光合分波器３１が設置されており、局Ｂの光合分波器３１はシングルモードの光ファイバ５１ａ〜５１ｄを介して信号発生部６３ａ、６３ｂ、…に接続され、マルチモードの光ファイバ５４ａ〜５４ｄを介して信号受信部６４ａ、６４ｂ、…に接続されている。

局Ａの光合分波器３１と局Ｂの光合分波器３１とは、マルチモードの光ファイバ信号線６５、６６によって双方向で接続されている。ここで、光ファイバ信号線６５は、局Ａ側では出力用の光ファイバ５２となっており、局Ｂ側では入力用の光ファイバ５３となっている。また、光ファイバ信号線６６は、局Ａ側では入力用の光ファイバ５３となっており、局Ｂ側では出力用の光ファイバ５２となっている。

従って、局Ａにおいては、各信号発生部６１ａ、６１ｂ、…で生成された波長λ１、λ２、…の光信号は、局Ａの光合分波器３１によって多重化され、多重化された光信号は光ファイバ信号線６５を通じて局Ｂの光合分波器３１へ送られる。局Ｂへ送られた光信号は、局Ｂの光合分波器３１によって各波長λ１、λ２、…の光信号に分解され、各波長の光信号がそれぞれの信号受信部６４ａ、６４ｂ、…へ送信される。同様に、局Ｂにおいては、各信号発生部６３ａ、６３ｂ、…で生成された波長λ１、λ２、…の光信号は、局Ｂの光合分波器３１によって多重化され、多重化された光信号は光ファイバ信号線６６を通じて局Ａの光合分波器３１へ送られる。局Ａへ送られた光信号は、局Ａの光合分波器３１によって各波長λ１、λ２、…の光信号に分解され、各波長の光信号がそれぞれの信号受信部６２ａ、６２ｂ、…へ送信される。よって、局Ａと局Ｂとの間で光信号による双方向通信が可能になると共に、局Ａ及び局Ｂにおいていずれも１台の光合分波器３１があればよく、設備コストが安価になり、設置工事も簡略になる。

図８は実施例１の変型例による光合分波器７１を示す概略断面図である。実施例１の光合分波器３１では、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、マイクロレンズ３８ａ〜３８ｄとしてコリメートレンズの機能とプリズムの機能とを兼ね備えた傾斜レンズが用いられていたが、この変型例による光合分波器７１ではコリメートレンズの機能とプリズムの機能とを分離している。すなわち、この変型例では、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄとしては、透過する光信号を平行光にするための一般的なコリメート用の球面レンズ又は非球面レンズ（以下、直進レンズという。）を用いている。一方、マイクロレンズ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３７、３６、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄと対向させてカバー部材３９の上面には、それぞれプリズム７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、７４、７３、７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄを設けている。そして、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄによって透過する光信号を平行光に変換すると共にプリズム７２ａ〜７２ｄ、７４、７３、７５ａ〜７５ｄによって平行光の光線方向を所定角度曲げており、あるいは、斜め方向からプリズム７２ａ〜７２ｄ、７４、７３、７５ａ〜７５ｄに入射した平行光をプリズム７２ａ〜７２ｄ、７４、７３、７５ａ〜７５ｄで光ファイバの光軸に平行な方向に戻すと共にマイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄによって平行光を光ファイバの端面に集光させている。このために、プリズム７２ａ〜７２ｄ及び７４と、プリズム７３及び７５ａ〜７５ｄでは傾きが互いに対称となるように配置されている。よって、この変型例においても、実施例１の光合分波器３１と同様にして光信号の合波と分波とを行なわせることができる。

また、上記実施例では、シングルモードの光ファイバとマルチモードの光ファイバとを用いたが、すべての光ファイバをシングルモード光ファイバとしてもよい。

図９は本考案の実施例２による光合分波器８１の構造を示す概略断面図である。実施例１の光合分波器３１においては、合波動作を行なって光ファイバ５２へ出力される光信号の光路と、分波動作を行なわせるために光ファイバ５３から入力された光信号の光路とがフィルタブロック３３内で交差していた。これに対し、実施例２の光合分波器８１では、合波部の構成要素（光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、５２、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６ａ、３６ｂ、向かって左のフィルタ４３ａ〜４３ｄ）と分波部の構成要素（光ファイバ５３、５４ａ〜５４ｄ、マイクロレンズ３７ａ、３７ｂ、３８ａ〜３８ｄ、向かって右のフィルタ４３ａ〜４３ｄ）とを離して光ファイバ５２と光ファイバ５３の位置関係が入れ替わるようにしている。

このような構造の光合分波器８１にあっても、図９から分かるように、実施例１の光合分波器３１と同様にして光信号の合波動作と分波動作を同時に行なわせることができる。もっとも、光合分波器のコンパクトさでは実施例１の光合分波器３１が優っている。なお、光ファイバ５１ｄと５２の間及び光ファイバ５３と５４ａとの間には、それぞれ光ファイバ１本分の隙間が生じているが、ここに対向するマイクロレンズ３６ａ及び３７ｂは無くてもよい。

図１０は実施例２の変型例による光合分波器８２を示す概略断面図である。この実施例２の変型例の光合分波器８２は、実施例１の変型例による光合分波器７１と同様なものである。すなわち、この変型例による光合分波器８２もコリメートレンズの機能とプリズムの機能とを分離したものであり、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄとしては、透過する光信号を平行光にするための一般的なコリメート用の直進レンズを用い、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７、３６、３８ａ〜３８ｄと対向させてカバー部材３９の上面に、それぞれプリズム７２ａ〜７２ｄ、７４、７３、７５ａ〜７５ｄを設けている。

図１１は本考案の実施例３による光合分波器９１を示す分解斜視図である。この光合分波器９１にあっては、合波側と分波側とで１組のフィルタ４３ａ〜４３ｄを共用すると共に、合波部の構成要素と分波部の構成要素とを互いに平行になるようにして２列に構成している。

この光合分波器９１では、光ファイバ５４ａ〜５４ｄ、９３、５３と光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、９２、５２の二組の平行な光ファイバ束の先端部がコネクタ部５５に保持されて光ファイバアレイ５０が構成されている。ここで、光ファイバ５４ａ〜５４ｄ、９３、５３と光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、９２、５２とが図１１に示すように反対側から順に並んでいるとすると、光ファイバ９３と光ファイバ５１ａとが前後方向に対向し、光ファイバ５４ｄと光ファイバ５１ｂとが前後方向に対向し、光ファイバ５４ｃと光ファイバ５１ｃとが前後方向に対向し、光ファイバ５４ｂと光ファイバ５１ｄとが前後方向に対向し、光ファイバ５４ａと光ファイバ９２とが前後方向に対向している。レンズアレイ３２には、光ファイバ５４ａ〜５４ｄ、５３の各端面に対応してマイクロレンズ３８ａ〜３８ｄ、３７が設けられ、光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、５２の各端面に対応してマイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６が設けられている。フィルタブロック３３は、裏面にミラー層４６を形成された導光部材４０とカバー部材３９との間に、フィルタ４３ａ〜４３ｄからなるフィルタ層４１を挟み込んだものである。

図１２は光ファイバ５４ａ〜５４ｄ、９３、５３を含む平面で断面した図である。光合分波器９１は、この断面では分波器として働いており、光ファイバ５３から出射された波長λ１、λ２、λ３、λ４の多重化光信号は光合分波器９１により分波され、波長λ１の光信号が光ファイバ５４ｄへ入射し、波長λ２の光信号が光ファイバ５４ｃへ入射し、波長λ３の光信号が光ファイバ５４ｂへ入射し、波長λ４の光信号が光ファイバ５４ａへ入射する。この際の分波動作は、実施例１で説明した通りである。

また、図１３は光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、９２、５２を含む平面で断面した図である。光合分波器９１は、この断面では合波器として働いており、光ファイバ５１ａから出射された波長λ１の光信号と、光ファイバ５１ｂから入射した波長λ２の光信号と、光ファイバ５１ｃから入射した波長λ３の光信号と、光ファイバ５１ｄから入射した波長λ４の光信号は光合分波器９１により合波され、光ファイバ５２には多重化された波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号が入射する。この際の合波動作は、実施例１で説明した通りである。

従って、この光合分波器９１では、図１４に示すように、光ファイバ５４ａ〜５４ｄ、９３、５３、マイクロレンズ３８ａ〜３８ｄ、３７及びフィルタ層４１によって分波部が構成されており、光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、９２、５２、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６及びフィルタ層４１によって合波部が構成されており、分波部と合波部とでフィルタ４３ａ〜４３ｄを共用している。

図１５は上記光合分波器９１の使用状態を説明する模式図である。一方の局Ａに設置されている光合分波器９１と他方の局Ｂに設置されている光合分波器９１とが２芯の光ファイバ信号線６５、６６によって接続されている。すなわち、局Ａに設置されている光合分波器９１の合波部の光ファイバ５２とＢ局に設置された光合分波器９１の分波部の光ファイバ５３とが光ファイバ信号線６５によって接続されており、局Ｂに設置されている光合分波器９１の合波部の光ファイバ５２と局Ａに設置されている光合分波器９１の分波部の光ファイバ５３とが光ファイバ信号線６６によって接続されている。

しかして、局Ａでは、光合分波器９１によって波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号を合波して多重化された波長λ１〜λ４の光信号を１本の光ファイバ信号線６５によって局Ｂへ伝送する。この多重化された光信号を受信した局Ｂの光合分波器９１では、多重化された光信号を光合分波器９１で分波し、各波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号を個別に取り出す。同時に、局Ｂでは、光合分波器９１によって波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号を合波して多重化された波長λ１〜λ４の光信号を１本の光ファイバ信号線６６によって局Ａへ伝送する。この多重化された光信号を受信した局Ａの光合分波器９１では、多重化された光信号を光合分波器９１で分波し、各波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号を個別に取り出す。

図１１に示す実施例３の光合分波器９１では、合波部の光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、９２、５２及びマイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６は、分波部の光ファイバ５４ａ〜５４ｄ、９３、５３及びマイクロレンズ３８ａ〜３８ｄ、３７とは反対方向に向けて順次配置され、波長λ１の光信号に順次波長λ２の光信号、波長λ３の光信号、波長λ４の光信号という順に合波している。これとは逆に、合波部の光ファイバ５１ａ〜５１ｄ、９２、５２及びマイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６を、分波部の光ファイバ５４ａ〜５４ｄ、９３、５３及びマイクロレンズ３８ａ〜３８ｄ、３７と同じ方向に向けて順次配置し、波長λ４の光信号に順次波長λ３の光信号、波長λ２の光信号、波長λ１の光信号という順に合波するように構成することも可能である。

図１６（ａ）は前者のように構成された光合分波器９１を用いて、局Ａの光合分波器９１の合波部の光ファイバ５２と局Ｂの光合分波器９１の分波部の光ファイバ５３とを光ファイバ信号線６５によって接続した様子を表している。また、図１６（ｂ）は後者のように構成された光合分波器９１を用いて、局Ａの光合分波器９１の合波部の光ファイバ５２と局Ｂの光合分波器９１の分波部の光ファイバ５３とを光ファイバ信号線６５によって接続した様子を表している。図１６（ａ）の場合と図１６（ｂ）の場合とを比較すると、図１６（ｂ）の場合には、波長λ４の光信号を始めに導入して、そこに波長λ３の光信号を合波させ、次に波長λ２の光信号を合波させ、次に波長λ１の光信号を合波させて光ファイバ６１で局Ｂへ送り、局Ｂでは受信した光信号から波長λ１の光信号を分波して取り出し、次に波長λ２の光信号を分波して取り出し、次に波長λ３の光信号を分波して取り出し、最後に波長λ４の光信号を取り出している。従って、このような構成によれば、局Ａで最初に入射した波長λ４の光信号が局Ｂでは最後に取り出され、局Ａで最後に合波された波長λ１の光信号が局Ｂでは最初に取り出されており（ＦＩＬＯ）、局Ａの光合分波器９１に入射してから局Ｂの光合分波器９１から出射するまでの光路長が波長によって異なってしまう。そのため、光信号の波長によって減衰の度合いが異なったり、位相が異なったりすることになり、波長によって特性が変化する恐れがある。

これに対し、図１１のような実施例にあたる図１６（ａ）の場合には、波長λ１の光信号を始めに導入して、そこに波長λ２の光信号を合波させ、次に波長λ３の光信号を合波させ、次に波長λ４の光信号を合波させて光ファイバ信号線６５で局Ｂへ送り、局Ｂでは受信した光信号から波長λ１の光信号を分波して取り出し、次に波長λ２の光信号を分波して取り出し、次に波長λ３の光信号を分波して取り出し、最後に波長λ４の光信号を取り出している。従って、図１１及び図１６（ａ）のような構成によれば、局Ａで最初に入射した波長λ１の光信号が局Ｂでは最初に取り出され、局Ａで最後に合波された波長λ４の光信号が局Ｂでは最後に取り出されており（ＦＩＦＯ）、局Ａの光合分波器９１に入射してから局Ｂの光合分波器９１から出射するまでの光路長が波長によらずほぼ一定となる。そのため、波長によって光信号の減衰の度合いが異なったり、位相が異なったりすることがなく、波長によらず伝送特性を均一化することができる。

図１７は本考案の実施例３の変型例による光合分波器９６の構造を示す分解斜視図である。この光合分波器９６では、レンズアレイ３２の表面には、コリメート用の直進レンズで構成されたマイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３７と、集光用の直進レンズで構成されたマイクロレンズ３８ａ〜３８ｄ、３６とが２列に配列されている。また、下面にミラー層４６を形成された導光部材４０とカバー部材３９との間にフィルタ層４１を挟み込んでフィルタブロック３３が構成されている。カバー部材３９の上面には、プリズム９７ａ〜９７ｄ、９８ａ、９８ｂとプリズム９９ａ〜９９ｄ、１００ａ、１００ｂとが２列に配列されている。そして、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６とプリズム９７ａ〜９７ｄ、９８ａ、９８ｂによって、図１１の光合分波器９１におけるマイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６の働きをしており、マイクロレンズ３８ａ〜３８ｄ、３７とプリズム９９ａ〜９９ｄ、１００ａ、１００ｂによって図１１の光合分波器９１におけるマイクロレンズ３８ａ〜３８ｄ、３７の働きをしている。

図１８は本考案の実施例３の別な変型例による光合分波器１０２の構造を示す分解斜視図である。この光合分波器１０２にあっては、図１９（ａ）に示すように、レンズアレイ３２の表面に、直進レンズで構成されたマイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６と、直進レンズで構成されたマイクロレンズ３８ａ〜３８ｄ、３７とが２列に配列されている。また、レンズアレイ３２の裏面には、図１９（ｂ）に示すように、プリズム９７ａ〜９７ｄ、９８ａ、９８ｂとプリズム９９ａ〜９９ｄ、１００ａ、１００ｂとが２列に配列されている。また、下面にミラー層４６を形成された導光部材４０とカバー部材３９との間にフィルタ層４１を挟み込んでフィルタブロック３３が構成されている。そして、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６とプリズム９７ａ〜９７ｄ、９８ａ、９８ｂによって、図１１の光合分波器９１におけるマイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６の働きをしており、マイクロレンズ３８ａ〜３８ｄ、３７とプリズム９９ａ〜９９ｄ、１００ａ、１００ｂによって図１１の光合分波器９１におけるマイクロレンズ３８ａ〜３８ｄ、３７の働きをしている。

図２０は本考案の実施例４による光合分波器１１１を示す断面図である。実施例１等による光合分波器では、光合分波器どうしを結ぶのに２本の光ファイバが必要であったが、実施例４では１本の光ファイバで光合分波器どうしを結ぶことができるようにしている。

実施例４の光合分波器１１１にあっては、分波部における入力用の光ファイバと合波部における出力用の光ファイバとが共用されている。分波部は、光ファイバアレイ５０に保持された光ファイバ１１４、５４ａ〜５４ｄ、マイクロレンズ３７ａ、３８ａ〜３８ｄ及びフィルタ１１２、４３ａ〜４３ｄによって構成されている。ここで、フィルタ４３ａは波長λ１の光信号を透過させ他の波長域の光信号を反射させる特性を有し、フィルタ４３ｂは波長λ２の光信号を透過させ他の波長域の光信号を反射させる特性を有し、フィルタ４３ｃは波長λ３の光信号を透過させ他の波長域の光信号を反射させる特性を有し、フィルタ４３ｄは波長λ４の光信号を透過させ他の波長域の光信号を反射させる特性を有する。

光合分波器１１１の合波部は、光ファイバアレイ５０に保持された光ファイバ１１４、１１５、５１ａ〜５１ｄ、マイクロレンズ３７ａ、３７ｂ、３６ｂ、３５ａ〜３５ｄ及びフィルタ１１２、１１３ａ〜１１３ｄによって構成されている。ここで、フィルタ１１３ａは波長λ５の光信号を透過させ他の波長域の光信号を反射させる特性を有し、フィルタ１１３ｂは波長λ６の光信号を透過させ他の波長域の光信号を反射させる特性を有し、フィルタ１１３ｃは波長λ７の光信号を透過させ他の波長域の光信号を反射させる特性を有し、フィルタ１１３ｄは波長λ８の光信号を透過させ他の波長域の光信号を反射させる特性を有する。

合波部の光ファイバ１１５は、端面をマイクロレンズ３６ｂと３７ｂに対向させるように接続されている。また、フィルタ層４１内のフィルタ４３ｄと隣接する位置には、波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号を透過させ、波長λ５、λ６、λ７、λ８の光信号を反射させる特性を有するフィルタ１１２が配置されている。

この光合分波器１１１の分波部においては、波長λ１、λ２、λ３、λ４の多重化された光信号が光ファイバ１１４から入力されると、この光信号はマイクロレンズ３７ａで平行光化されると共に光軸方向を曲げられ、フィルタ１１２に入射する。波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号はフィルタ１１２を透過し、ミラー層４６で反射した後、波長λ４の光信号のみがフィルタ４３ｄを透過し、マイクロレンズ３８ａによって光ファイバ５４ａに結合させられる。また、フィルタ４３ｄで反射した波長λ１、λ２、λ３の光信号は、再びミラー層４６で反射した後、波長λ３の光信号のみがフィルタ４３ｃを透過し、マイクロレンズ３８ｂによって光ファイバ５４ｂに結合させられる。また、フィルタ４３ｃで反射した波長λ１、λ２の光信号は、再びミラー層４６で反射した後、波長λ２の光信号のみがフィルタ４３ｂを透過し、マイクロレンズ３８ｃによって光ファイバ５４ｃに結合させられる。また、フィルタ４３ｂで反射した波長λ１の光信号は、再びミラー層４６で反射した後、フィルタ４３ａを透過してマイクロレンズ３８ｄによって光ファイバ５４ｄに結合させられる。

また、この光合分波器１１１の合波部においては、各光ファイバ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄから波長λ５、λ６、λ７、λ８の光信号が入力されると、光ファイバ５１ａから入力された波長λ５の光信号がマイクロレンズ３５ａで光軸方向を曲げられた後、フィルタ１１３ａを透過した後にミラー層４６で反射され、フィルタ１１３ｂに入射する。一方、光ファイバ５１ｂから入力された波長λ６の光信号はマイクロレンズ３５ｂで光軸方向を曲げられた後にフィルタ１１３ｂを透過する。そして、フィルタ１１３ｂを透過した波長λ６の光信号とフィルタ１１１３ｂで反射した波長λ５の光信号は、ミラー層４６で反射した後、フィルタ１１３ｃに入射する。一方、光ファイバ５１ｃから入力された波長λ７の光信号はマイクロレンズ３５ｃで光軸方向を曲げられた後にフィルタ１１３ｃを透過する。そして、フィルタ１１３ｃを透過した波長λ７の光信号とフィルタ１１３ｃで反射した波長λ５及びλ６の光信号は、ミラー層４６で反射した後、フィルタ１１３ｄに入射する。一方、光ファイバ５１ｄから入力された波長λ８の光信号はマイクロレンズ３５ｄで光軸方向を曲げられた後にフィルタ１１３ｄを透過する。そして、フィルタ１１３ｄを透過した波長λ８の光信号とフィルタ１１３ｄで反射した波長λ５、λ６及びλ７の光信号は、ミラー層４６で反射した後、マイクロレンズ３６ｂに入射して光ファイバ１１５に結合される。

こうして光ファイバ１１５に入射した波長λ５、λ６、λ７及びλ８の光信号は、光ファイバ１１５を伝搬して光ファイバ１１５の他端から出射される。光ファイバ１１５の他端から出射された波長λ５、λ６、λ７及びλ８の光信号は、マイクロレンズ３７ｂで曲げられた後にフィルタ１１２に入射し、フィルタ１１２で反射してマイクロレンズ３７ａに入射し、光ファイバ１１４に結合されて外部へ出力される。

この光合分波器１１１は、図２１に示すように、局Ａに設置された光合分波器１１１と局Ｂに設置された光合分波器１１１とを１本の光ファイバ１１４で接続して双方向で通信する。

ただし、局Ａの光合分波器１１１とつながれる局Ｂの光合分波器１１１は、局Ａの光合分波器１１１とはフィルタ１１３ａ〜１１３ｄ、４３ａ〜４３ｄの配置が異なっており、かつ、合波部と分波部とが入れ替わっている。すなわち、局Ｂの光合分波器１１１では、光ファイバ１１４、５４ａ〜５４ｄ、マイクロレンズ３７ａ、３８ａ〜３８ｄ及びフィルタ４３ａ〜４３ｄによって合波部が構成されており、フィルタ４３ａ〜４３ｄの配列が局Ａの光合分波器１１１とは逆になっている。

また、局Ｂの光合分波器１１１では、光ファイバ１１５、５１ａ〜５１ｄ、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６ｂ、３７ｂ及びフィルタ１１３ａ〜１１３ｄ、１１２によって分波部が構成されており、フィルタ１１３ａ〜１１３ｄの配列が局Ａの光合分波器１１１とは逆になっている。

しかして、局Ａの光合分波器１１１で波長λ５〜λ８の光信号が合波された後、その多重光信号は光ファイバ１１４によって局Ｂの光合分波器１１１へ送られ、光合分波器１１１で各波長λ５〜λ８に分波され、各波長λ５〜λ８の光信号が取り出される。ここで、例えば波長λ５の光信号は局Ａの光合分波器１１１で最初に合波されて局Ｂの光合分波器１１１で最初に分波され、また、波長λ８の光信号は局Ａの光合分波器１１１で最後に合波されて局Ｂの光合分波器１１１で最後に分波されており、各波長λ５〜λ８の光信号の伝送距離（光路長）は互いに等しくなっている。

同様に、局Ｂの光合分波器１１１で波長λ１〜λ４の光信号が合波された後、その多重光信号は同じ光ファイバ１１４によって局Ａの光合分波器１１１へ送られ、局Ａの光合分波器１１１で各波長λ１〜λ４に分波され、各波長λ１〜λ４の光信号が取り出される。ここで、例えば波長λ４の光信号は局Ｂの光合分波器１１１で最初に合波されて局Ａの光合分波器１１１で最初に分波され、また、波長λ１の光信号は局Ｂの光合分波器１１１で最後に合波されて局Ａの光合分波器１１１で最後に分波されており、各波長λ１〜λ４の光信号の伝送距離（光路長）は互いに等しくなっている。

なお、局Ａ及び局Ｂの光合分波器１１１の合波部と分波部とは、図２０では直列に配置されているが、横に並べて並列に配置してもよい。

図２２は実施例４の変型例による光合分波器１１６である。実施例４の光合分波器１１１では、合波部と分波部とを光ファイバ１１５でつないでいたが、図２２の光合分波器１１６では、２つの直角三角形状の凹部１１７、１１８を用いて合波部と分波部とを結んでいる。すなわち、この変型例では、カバー部材３９の上面に断面直角三角形状をした凹部１１７、１１８が設けられており、合波部で合波された波長λ５、λ６、λ７、λ８の光信号は、凹部１１７及び１１８で全反射されることによってフィルタ１１２に入射し、フィルタ１１２で反射した後に光ファイバ１１４に結合される。

図２３は実施例４の別な変型例による光合分波器１２１の構造を示す概略断面図である。この光合分波器１２１にあっては、次のような構成によって図２０の光合分波器１１１と同様な光合分波器を作製している。レンズアレイ３２の下面で光ファイバ１１４、５４ａ〜５４ｄの端面に対向させて直進レンズからなるマイクロレンズ３７ａ、３５ａ〜３５ｄを設け、光ファイバ５１ａ〜５１ｄの端面に対向させて直進レンズからなるマイクロレンズ３５ａ〜３５ｄを設け、逆Ｕ字状に曲げた光ファイバ１１５の両端に対向させてマイクロレンズ３６ｂ及び３７ｂを設けている。また、下面にミラー層４６を形成された導光部材４０とカバー部材３９の間にフィルタ層４１を挟み込んでフィルタブロック３３を構成している。カバー部材３９の上面には、マイクロレンズ３７ａ、３７ｂ、３８ａ〜３８ｄに対向させてプリズム１００ａ、１００ｂ、９９ａ〜９９ｄを形成してあり、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６ａ、３６ｂに対向させてプリズム９７ａ〜９７ｄ、９８ａ、９８ｂを形成している。なお、マイクロレンズ３６ａ及びプリズム９８ａは無くてもよいものである。

上記各実施例では、光ファイバを用いて光合分波器に各波長の光信号を入力させ、光ファイバを用いて光合分波器から各波長の光信号を取り出している。しかし、光ファイバを用いないで半導体レーザー素子（ＬＤ）等の発光素子を光合分波器の光入射箇所に実装し、あるいは、フォトダイオード（ＰＤ）やフォトトランジスタ等の受光素子を光合分波器の光出射箇所に実装してもよい。

例えば、図２４に示す光合分波器（トランスポンダ）１２６は、図２０に示した光合分波器１１１を基にしたものである。この実施例５の場合であれば、局間をつなぐ光ファイバ１１４と、合波部及び分波部を結ぶ光ファイバ１１５だけを残し、マイクロレンズ３８ａ〜３８ｄに対向させてレンズアレイ３２の上にそれぞれ受光素子１２８ａ〜１２８ｄ（例えば、受光素子を一体化した受光素子アレイ）を実装し、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄに対向させてレンズアレイ３２の上にそれぞれ発光波長λ１、λ２、λ３、λ４の発光素子１２７ａ〜１２７ｄ（例えば、発光素子を一体化した発光素子アレイ）を実装すればよい。受光素子１２８ａ〜１２８ｄは、その光軸方向（受光素子の最大感度方向、もしくは受光素子の受光面に垂直な方向）がフィルタ層４１に垂直な方向を向くように配置されており、発光素子１２７ａ〜１２７ｄは、その光軸方向（発光強度が最大の方向、もしくは発光素子の発光面に垂直な方向）がフィルタ層４１に垂直な方向を向くように配置されている。

このようにして構成された光合分波器１２６によれば、発光素子１２７ａ〜１２７ｄを駆動して直接光信号を多重送信させることができ、また、受光素子１２８ａ〜１２８ｄによって光信号を直接受光させることができる。ここで、受光素子１２８ａ〜１２８ｄとして受光素子アレイを用いれば、個別の素子を用いるよりもコストを抑えることができ、その場合には、本考案のように受光素子アレイを傾けることなく実装できれば、光路長の長くなる素子でインサーションロスが大きくなったり、光合分波器のサイズが大きくなったりするのを防止できる。発光素子１２７ａ〜１２７ｄについても同様である。

図２５は実施例５の変型例による光合分波器１３１の構造を示す概略断面図である。この光号分波器１３１にあっては、次のような構成によって図２４の光合分波器１２６と同様なトランスポンダを作製している。レンズアレイ３２の下面には、光ファイバ１１４及び受光素子１２８ａ〜１２８ｄに対向させて直進レンズからなるマイクロレンズ３７ａ、３８ａ〜３８ｄを設け、発光素子１２７ａ〜１２７ｄに対向させて直進レンズからなるマイクロレンズ３５ａ〜３５ｄを設け、逆Ｕ字状に曲げた光ファイバ１１５の両端に対向させてマイクロレンズ３６ｂ及び３７ｂを設けている。また、下面にミラー層４６を形成された導光部材４０とカバー部材３９の間にフィルタ層４１を挟み込んでフィルタブロック３３を構成している。カバー部材３９の上面には、マイクロレンズ３７ａ、３７ｂ、３８ａ〜３８ｄに対向させてプリズム１００ａ、１００ｂ、９９ａ〜９９ｄを形成してあり、マイクロレンズ３５ａ〜３５ｄ、３６ａ、３６ｂに対向させてプリズム９７ａ〜９７ｄ、９８ａ、９８ｂを形成している。

図１は、従来例の光分波器を示す概略断面図である。 図２は、同上の光分波器を光合波器として用いた様子を示す概略断面図である。 図３は、従来例の光分波器（光合波器）を用いて２つの局間で双方向通信を行なわせるときの構成を説明する図である。 図４は、本考案の実施例１による光合分波器の分解斜視図である。 図５は、実施例１による光合分波器の概略断面図である。 図６は、実施例１の光合分波器に用いられているフィルタ、透明フィルム及びＡＲコート層の透過率特性を示す図である。 図７は、実施例１の光合分波器を用いて２つの局間で双方向通信を行なわせるときの構成を説明する図である。 図８は、本考案の実施例１の変型例を説明する概略断面図である。 図９は、本考案の実施例２による光合分波器の概略断面図である。 図１０は、本考案の実施例２の変型例を説明する概略断面図である。 図１１は、本考案の実施例３による光合分波器の分解斜視図である。 図１２は、同上の光合分波器の作用説明のための断面図である。 図１３は、同上の光合分波器の作用説明のための別な断面における断面図である。 図１４は、同上の光合分波器の作用説明のための斜視図である。 図１５は、同上の光合分波器のリンク状態を示す概略図である。 図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は上記リンク状態と異なるリンク状態とを比較して、作用を説明する図である。 図１７は、本考案の実施例３の変型例を示す分解斜視図である。 図１８は、本考案の実施例３の別な変型例を示す分解斜視図である。 図１９（ａ）は図１８の変型例による光合分波器に用いられているマイクロレンズアレイの表面側からの斜視図、図１９（ｂ）はそのマイクロレンズアレイの裏面側からの斜視図である。 図２０は、本考案の実施例４による光合分波器の概略断面図である。 図２１は、同上の光合分波器のリンク状態を示す概略図である。 図２２は、本考案の実施例４の変型例を示す概略断面図である。 図２３は、本考案の実施例４の別な変型例を示す概略断面図である。 図２４は、本考案の実施例５による光合分波器の概略断面図である。 図２５は、本考案の実施例５の変型例を示す概略断面図である。

符号の説明

３１ 光合分波器
３２ レンズアレイ
３３ フィルタブロック
３４ レンズ基板
３５ａ〜３５ｄ、３６、３７、３８ａ〜３８ｄ マイクロレンズ
４１ フィルタ層
４２ ＡＲコート層
４３ａ〜４３ｄ フィルタ
４４ 透明フィルム
４６ ミラー層
５０ 光ファイバアレイ
５１ａ〜５１ｄ、５２、５３、５４ａ〜５４ｄ 光ファイバ
６１ａ、６１ｂ、…、６３ａ、６３ｂ、… 信号発生部
６２ａ、６２ｂ、…、６４ａ、６４ｂ、… 信号受信部
６５、６６ 光ファイバ信号線
７１ 光合分波器
７２ａ〜７２ｄ、７３、７４、７５ａ〜７５ｄ プリズム
１１４ 光ファイバ
１１５ 光ファイバ
１１７、１１８ 凹部
Ａ、Ｂ 局

Claims (12)

1. 透過波長域が互いに異なる複数の波長選択素子と光反射面とが対向して配置され、光反射面と各波長選択素子との間で光信号を反射させながら導光すると共に波長の異なる光信号を合波又は分波する導光部材と、
   互いに波長の異なる複数の光信号を同時に伝送して前記導光部材に入力させる分波用入力光ファイバと、
   前記分波用入力光ファイバから入力され前記導光部材で分波されて前記導光部材から出力される各波長の光信号と結合される複数の分波信号出力部と、
   互いに波長の異なる光信号を前記導波部材に入力させる複数の光信号入力部と、
   前記光信号入力部から入力され前記導光部材で合波されて前記導光部材から出力される複数の光信号を同時に伝送する合波用出力光ファイバとを有し、
   光軸方向が前記波長選択素子の配列されている面にほぼ垂直となるようにして前記分波用入力光ファイバ、分波信号出力部、光信号入力部及び合波用出力光ファイバを前記導光手段に対して同じ側に配置し、
   分波用入力光ファイバ又は光信号入力部から入力された光の光軸方向を曲げて前記導光部材に入射させ、また、各波長選択素子を斜めに透過して分波信号出力部又は合波用出力光ファイバに向かう光の光軸方向をそれぞれ分波信号出力部又は合波用出力光ファイバの光軸方向と平行に曲げるための偏向素子を分波用入力光ファイバ、分波信号出力部、光信号入力部及び合波用出力光ファイバと前記各波長選択素子との間に設けたことを特徴とする光合分波器。
2. 前記分波信号出力部は、分波された各波長の光信号を伝送する光ファイバであることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
3. 前記分波信号出力部は、分波された各波長の光信号を受光する受光素子であることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
4. 前記光信号入力部は、互いに波長の異なる光信号を伝送する光ファイバであることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
5. 前記光信号入力部は、互いに波長の異なる光信号を出射する発光素子であることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
6. 前記分波用入力光ファイバから入力された光信号を各波長の光信号に分解するための分波用の一組の波長選択素子と、前記光信号入力部から入力された各波長の光信号を多重化するための合波用の一組の波長選択素子とが互いに共用されていることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
7. 前記分波用入力光ファイバから入力された光信号を各波長の光信号に分解するための分波用の一組の波長選択素子と、前記光信号入力部から入力された各波長の光信号を多重化するための合波用の一組の波長選択素子とが別々に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
8. 前記分波用入力光ファイバ、複数の前記分波信号出力部、分波用の前記波長選択素子及び前記偏向素子からなる分波部分と、複数の前記光信号入力部、前記合波用出力光ファイバ、合波用の前記波長選択素子及び前記偏向素子からなる合波部分とが、同一平面内に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の光合分波器。
9. 前記分波部分における光信号の光路と前記合波部分における光信号の光路とが交差していることを特徴とする、請求項８に記載の光合分波器。
10. 前記偏向素子は、中心軸の周りに回転対称でない形状の傾斜レンズによって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
11. 前記偏向素子は、直進レンズとプリズムによって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
12. 前記分波用入力光ファイバと前記合波用出力光ファイバとが別個の光ファイバによって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。

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