JP3737041B2

JP3737041B2 - Optical branching element

Info

Publication number: JP3737041B2
Application number: JP2001242376A
Authority: JP
Inventors: 昇一京谷
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: JP2003057484A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光分岐素子に係り、特に平行光が入射されるレンズと少なくも２つの光ファイバを備え、前記２つの光ファイバのうちの１つの光ファイバは、前記レンズの光軸上に配置され、前記光ファイバのうち他の光ファイバは、前記レンズの光軸から離れた位置に配置され、前記レンズに入射する光を分岐させ、分岐させた複数の光を上記光ファイバに入射させる光分岐装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信システムでは特定波長の入射光線を２以上の光線として射出する光分岐装置が使用される。このような装置は、通信システムにおいて、伝送されている信号をモニタリングするため、光信号の一部を取り出したい場合等に用いられる。
【０００３】
このような場合、光信号の伝送路中に多層薄膜によるビームスプリッタを設け、光の一部を取り出すことが行なわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなビームスプリッタで光を取り出そうとすると、取り出された光は、もとの光の進行方向に対して角度（例えば直角）方向を持って射出されてしまい、この取り出された光を受ける光ファイバが、伝送用の光ファイバに対して横方向に張り出し、光分岐装置が大きなものとなってしまうという問題がある。
【０００５】
他の光分岐装置として、図３に示すような、回折格子を利用して光信号を分岐する光分岐装置５０が提案されている。
【０００６】
この例では光分岐装置５０は、光ファイバ５２からの射出光を平行光として射出するコリメータレンズ５４と、この射出光が入射され、入射光を透過光（０次光）と、±１次、±２次，…，の回折光とに回折分離する回折格子５１と、この回折格子５１からの射出光を結像する結像レンズ５３を備えてなるものである。
【０００７】
そして、結像レンズ５３で結像された透過光を結像位置に配置された光ファイバ５５に射出する一方、±１次の回折光を分岐光として結像位置に配置された光ファイバ５６、５７で取り出すようにしたものである。
【０００８】
しかしながら、回折格子を使用した光分岐装置にあっては、±１次回折光、その他の次数として分岐される光は、光の波長によりその回折角が異なり、温度変化等により波長が変化すると、分岐光の結像位置がずれてしまい、光ファイバへの入射光量が大きく変動するという問題が発生する。
【０００９】
近年、複数の波長の光にそれぞれ異なった変調を行い、多量のデータを伝送しようとすることが行なわれている。
【００１０】
このような場合、伝送光の波長によってその分岐位置が異なることとなり、分岐させた１次回折光のうちモニタリング用の光ファイバに入射しないものが発生することとなり、モニタリングを有効に行なえないという問題が発生する。
【００１１】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたものであり、所定の広い帯域の波長を備えた伝送光に対しても、有効に光分岐を行なうことができる光分岐素子を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した課題を解決するためなされたものであり、以下の構成と作用とを備えたものである。
【００１３】
即ち、本発明に係る光分岐装置は、平行光が入射されるレンズと少なくも２つの光ファイバを備え、前記２つの光ファイバのうちの１つの光ファイバは、前記レンズの光軸上に配置され、前記光ファイバのうち他の光ファイバは、前記レンズの光軸から離れた位置に配置され、前記レンズに入射する光を分岐させ、分岐させた複数の光を上記光ファイバに入射させる光分岐装置であって、前記レンズには、前記レンズの光ファイバ配置側に入射された光の一部を前記光軸から離れた位置に配置された光ファイバに入射させる光分岐面を形成し、該光分岐面を前記レンズの光軸の垂直面に対して傾斜をなす平面でかつ、前記レンズの光射出面の一部に前記レンズの光軸を中心とする同心円帯状に形成したことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明によれば、入射された光のうち光分岐面に射出される光は、光分岐面での屈折により他の光から分岐されるので、従来の光の回折による分岐に比して波長の相違による分岐角度の変動をうけることは極めて少ない。従って、波長の広がりをもつ入射光に対しても、同一の光ファイバに分岐光を分岐することができる。また、分岐光を、レンズの光軸から等しい距離にある同心円帯状に形成された光分岐面から得ることができ、良質の分岐光を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面して説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る光分岐装置を実施する形態の一例を示すものである。本例において、光分岐装置１０は、以下の構成を備える。光分岐装置１０において、入射光は、光ファイバ１２にから入射され、光ファイバ１３及び光ファイバ１４に射出される。この例では、光ファイバ１４は、入射用の光ファイバ１２の光軸上に配置され、光信号のエネルギの大部分を伝送する。そして、光ファイバ１３は、前記入射用の光ファイバ１２の光軸とずれた位置に平行に配置され、入射された光信号の一部が分岐され、光信号のモニタ用に用いられる。
【００２３】
本例に係る光分岐装置１０において、入射側の光ファイバ１２と、射出側の光ファイバ１３，１４との間には、入射用の光ファイバ１２からの入射光を平行光にするコリメータレンズ１１と、入射された光の一部を前記光軸から離れた位置に配置された光ファイバ１３に入射させる光分岐面２２を形成した凸レンズ部材２０とを備えている。
【００２４】
この凸レンズ部材２０は、その基本的な構成を、入射面２３を凸面とし、射出面の一般面２１を平面としたものである。
【００２５】
そして本例では、この凸レンズ部材２０の射出面には一般面２１の他に、光分岐面２２を前記レンズの光軸の垂直面に対して傾斜をなす平面であって、前記凸レンズ部材２０の光軸を中心とする同心円帯状に形成している。
【００２６】
本例において、前記凸レンズ部材２０に入射した光は、前記入射面２３で屈折され、前記一般面２１を透過した後、前記光ファイバ１４の入射面に焦点を結ぶ。一方、光分岐面２２を透過した光は、光分岐面２２で屈折され、前記光ファイバ１３の入射面上に焦点を結ぶ。
【００２７】
従って、本例によれば、入射された光のうち光分岐面２２から射出される光は、光分岐面２２における屈折により、他の光から分岐されるので、光の回折による分岐に比べて波長の相違による分岐角度の変動をうけることは少ない。このため、波長の広がりをもつ入射光に対しても、同一の光ファイバに分岐光を分岐することができる。
【００２８】
また、本例では、光分岐面を前記レンズの光軸の垂直面に対して傾斜をなす平面として形成しているので分岐面を簡単に製作することができる。
【００２９】
さらに、本例に係る光分岐装置は、光分岐面を前記レンズの光射出面の一部に形成したものにあっては、分岐の精度の高いレンズを容易に製作することができる。
【００３０】
さらにまた、本例に係る光分岐装置は、分岐光として、レンズの光軸から等しい距離にある同心円帯状に形成された光分岐面から得られることができ、良質の分岐光を得ることができる。
【００３１】
図２は、本発明に係る、光分岐措置の第２の実施の形態を示すものである。本例において、光分岐装置３０は、前記第１の実施の形態例と同様に、入射光は、光ファイバ３２にから入射され、光ファイバ３３及び光ファイバ３４に射出される。この例では、光ファイバ３４は、入射用の光ファイバ３２の光軸上に配置され、光信号のエネルギの大部分を伝送する。そして、光ファイバ３３は、前記入射用の光ファイバ３２の光軸とずれた位置に平行に配置され、入射された光信号の一部が分岐され、光信号のモニタ用に用いられる。
【００３２】
本例に係る光分岐装置３０において、入射側の光ファイバ３２と、射出側の光ファイバ３３，３４との間には、入射用の光ファイバ３２からの入射光を平行光にするコリメータレンズ３１と、このコリメータレンズ３１からの光を、レンズの光ファイバ配置側に入射された光の一部を前記光軸から離れた位置に配置された光ファイバに入射させる光分岐面を形成した凸レンズ部材２０を備えている。
【００３３】
この凸レンズ部材４０の射出面には一般面４１の他に、光分岐面４２を前記レンズの光軸の垂直面に対して傾斜をなす平面であって、光軸から外れた位置にその輪郭を円形に形成してなる。
【００３４】
本実施の形態によれば、レンズ部材の光軸から外れた位置に光分岐面を一般面に対して凹設するようにしたので、分岐面を容易に設けることができる。
【００３５】
尚、上記の各例では、光分岐面を一般面に凹凸を形成するように設けるようにしたが、レンズ部材と別部材の楔状部材をレンズ部材に貼り付けるようにして形成してもよい。
【００３６】
また、光分岐面の形状は上記実施の形態に限られることなく、分岐光に必要とされるエネルギ量、分岐位置によって必要に応じて変更することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明に係る光分岐装置によれば、以下の優れた効果を奏する。
【００３８】
本発明によれば、入射された光のうち光分岐面に射出される光は、光の屈折作用により、他の光から分岐されるので、入射光の波長の相違による分岐角度の変動をうけることは無い。従って、波長の広がりをもつ入射光に対しても、同一の光ファイバに分岐光を分岐することができる。また、分岐光を、レンズの光軸から等しい距離にある同心円帯状に形成された光分岐面から得ることができ、良質の分岐光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光分岐装置の構成を示す概念図であり、（１）は全体の構成を示す側面図、（２）は凸レンズ部材を示す側面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る光分岐装置の構成を示す概念図あり、（１）は全体の構成を示す側面図、（２）は凸レンズ部材を示す側面図である。
【図３】従来の光分岐装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０光分岐装置
１１コリメータレンズ
１２光ファイバ
１３光ファイバ
１４光ファイバ
２０レンズ部材
２０凸レンズ部材
２１一般面
２２光分岐面
２３入射面
２３前記入射面
３０光分岐装置
３１コリメータレンズ
３２光ファイバ
３３光ファイバ
３４光ファイバ
４０凸レンズ部材
４１一般面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical branching element, and in particular, includes a lens into which parallel light is incident and at least two optical fibers, and one of the two optical fibers is disposed on the optical axis of the lens. The other optical fiber of the optical fibers is arranged at a position away from the optical axis of the lens, and splits the light incident on the lens, and splits a plurality of branched lights into the optical fiber. Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
In an optical fiber communication system, an optical branching device that emits incident light having a specific wavelength as two or more light beams is used. Such an apparatus is used in a communication system, for example, when it is desired to extract a part of an optical signal in order to monitor a transmitted signal.
[0003]
In such a case, a beam splitter made of a multilayer thin film is provided in the optical signal transmission path to extract a part of the light.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when light is extracted with such a beam splitter, the extracted light is emitted at an angle (for example, a right angle) with respect to the traveling direction of the original light, and the extracted light is There is a problem that the optical fiber to be received projects laterally with respect to the optical fiber for transmission, and the optical branching device becomes large.
[0005]
As another optical branching device, an optical branching device 50 for branching an optical signal using a diffraction grating as shown in FIG. 3 has been proposed.
[0006]
In this example, the optical branching device 50 includes a collimator lens 54 that emits the emitted light from the optical fiber 52 as parallel light, and the emitted light is incident. The incident light is transmitted light (0th order light), ± first order, A diffraction grating 51 that diffracts and separates into ± second order,... Diffracted light, and an imaging lens 53 that forms an image of light emitted from the diffraction grating 51 are provided.
[0007]
The transmitted light imaged by the imaging lens 53 is emitted to the optical fiber 55 arranged at the imaging position, while the optical fiber 56 arranged at the imaging position using ± 1st-order diffracted light as branched light, This is taken out at 57.
[0008]
However, in an optical branching device using a diffraction grating, ± 1st-order diffracted light and other branched light beams having different diffraction orders have different diffraction angles depending on the wavelength of the light. A problem arises in that the light imaging position shifts, and the amount of light incident on the optical fiber varies greatly.
[0009]
In recent years, it has been attempted to transmit a large amount of data by differently modulating light of a plurality of wavelengths.
[0010]
In such a case, the branching position differs depending on the wavelength of the transmitted light, and the branched first-order diffracted light is not incident on the monitoring optical fiber, and there is a problem that monitoring cannot be performed effectively. appear.
[0011]
The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an optical branching element capable of effectively performing optical branching on transmission light having a predetermined wide band wavelength. Is.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and has the following configurations and operations.
[0013]
That is, the optical branching device according to the present invention includes a lens to which parallel light is incident and at least two optical fibers, and one of the two optical fibers is disposed on the optical axis of the lens. The other optical fiber among the optical fibers is disposed at a position away from the optical axis of the lens, and splits the light incident on the lens, and allows the plurality of branched lights to enter the optical fiber. In the branching device, the lens is formed with an optical branching surface for allowing a part of the light incident on the optical fiber placement side of the lens to enter the optical fiber disposed at a position away from the optical axis , The light branching surface is a flat surface that is inclined with respect to a surface perpendicular to the optical axis of the lens, and is formed in a concentric band shape around the optical axis of the lens at a part of the light exit surface of the lens. It is what.
[0017]
According to the present invention, the light emitted to the light branching surface out of the incident light is branched from other light due to refraction at the light branching surface, and therefore has a wavelength as compared with the branching by the conventional diffraction of light. It is extremely rare to receive a change in the branching angle due to the difference between the two. Therefore, the branched light can be branched to the same optical fiber even for incident light having a broadened wavelength. Further, the branched light can be obtained from a light branching surface formed in a concentric circle shape at an equal distance from the optical axis of the lens, and high-quality branched light can be obtained.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0022]
FIG. 1 shows an example of an embodiment of an optical branching device according to the present invention. In this example, the optical branching device 10 has the following configuration. In the optical branching device 10, incident light enters the optical fiber 12 and is emitted to the optical fiber 13 and the optical fiber 14. In this example, the optical fiber 14 is disposed on the optical axis of the incident optical fiber 12 and transmits most of the energy of the optical signal. The optical fiber 13 is arranged in parallel to the position shifted from the optical axis of the incident optical fiber 12, and a part of the incident optical signal is branched and used for monitoring the optical signal.
[0023]
In the optical branching device 10 according to this example, a collimator lens 11 that converts incident light from the incident optical fiber 12 into parallel light between the incident optical fiber 12 and the output optical fibers 13 and 14. And a convex lens member 20 having a light branching surface 22 for allowing a part of incident light to enter the optical fiber 13 disposed at a position away from the optical axis.
[0024]
The convex lens member 20 has a basic configuration in which the incident surface 23 is a convex surface and the general surface 21 of the exit surface is a flat surface.
[0025]
In this example, the exit surface of the convex lens member 20 is a flat surface that in addition to the general surface 21 is inclined with respect to the vertical plane of the optical axis of the lens. It is formed in the shape of a concentric circle centering on the optical axis.
[0026]
In this example, the light incident on the convex lens member 20 is refracted by the incident surface 23, passes through the general surface 21, and then focuses on the incident surface of the optical fiber 14. On the other hand, the light transmitted through the light branching surface 22 is refracted by the light branching surface 22 and is focused on the incident surface of the optical fiber 13.
[0027]
Therefore, according to this example, the light emitted from the light branching surface 22 out of the incident light is branched from other light due to refraction at the light branching surface 22, and therefore, compared with the branching due to light diffraction. Fluctuations in branching angle due to wavelength differences are rare. For this reason, branched light can be branched to the same optical fiber even for incident light having a broadened wavelength.
[0028]
Further, in this example, the light branching surface is formed as a plane inclined with respect to the vertical surface of the optical axis of the lens, so that the branching surface can be easily manufactured.
[0029]
Furthermore, in the light branching device according to this example, when the light branching surface is formed on a part of the light emitting surface of the lens, a lens with high branching accuracy can be easily manufactured.
[0030]
Furthermore, the light branching device according to the present example can be obtained as a branched light from a light branching surface formed in a concentric circle shape at an equal distance from the optical axis of the lens, and a high-quality branched light can be obtained. .
[0031]
FIG. 2 shows a second embodiment of the optical branching measure according to the present invention. In this example, as in the first embodiment, in the optical branching device 30, incident light is incident on the optical fiber 32 and is emitted on the optical fiber 33 and the optical fiber 34. In this example, the optical fiber 34 is disposed on the optical axis of the incident optical fiber 32 and transmits most of the energy of the optical signal. The optical fiber 33 is arranged in parallel to the position shifted from the optical axis of the incident optical fiber 32, and a part of the incident optical signal is branched and used for monitoring the optical signal.
[0032]
In the optical branching device 30 according to this example, a collimator lens 31 that converts incident light from the incident optical fiber 32 into parallel light between the incident optical fiber 32 and the output optical fibers 33 and 34. And a convex lens member that forms a light branching surface for allowing light from the collimator lens 31 to be incident on an optical fiber disposed at a position away from the optical axis. 20 is provided.
[0033]
In addition to the general surface 41, the light exit surface of the convex lens member 40 is a plane that inclines the light branching surface 42 with respect to the surface perpendicular to the optical axis of the lens, and has an outline at a position off the optical axis. It is formed in a circle.
[0034]
According to the present embodiment, since the light branching surface is recessed with respect to the general surface at a position off the optical axis of the lens member, the branching surface can be easily provided.
[0035]
In each of the above examples, the light splitting surface is provided so as to form irregularities on the general surface. However, a wedge-shaped member that is a separate member from the lens member may be formed on the lens member.
[0036]
Further, the shape of the light branching surface is not limited to the above embodiment, and can be changed as necessary depending on the amount of energy required for the branched light and the branching position.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, the optical branching device according to the present invention has the following excellent effects.
[0038]
According to the present invention, the light emitted to the light branching surface out of the incident light is branched from other light by the refraction action of the light, so that the branching angle varies due to the difference in the wavelength of the incident light. There is nothing. Therefore, the branched light can be branched to the same optical fiber even for incident light having a broadened wavelength. Further, the branched light can be obtained from a light branching surface formed in a concentric circle shape at an equal distance from the optical axis of the lens, and high-quality branched light can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of an optical branching device according to an embodiment of the present invention, where (1) is a side view showing the overall configuration, and (2) is a side view showing a convex lens member.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration of an optical branching device according to another embodiment of the present invention, (1) is a side view showing the overall configuration, and (2) is a side view showing a convex lens member.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a conventional optical branching device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical branch device 11 Collimator lens 12 Optical fiber 13 Optical fiber 14 Optical fiber 20 Lens member 20 Convex lens member 21 General surface 22 Optical branch surface 23 Incident surface 23 The incident surface 30 Optical branch device 31 Collimator lens 32 Optical fiber 33 Optical fiber 34 Optical fiber 40 Convex lens member 41 General surface

Claims

A parallel light incident lens and at least two optical fibers, wherein one of the two optical fibers is disposed on an optical axis of the lens, and the other optical fiber of the optical fibers; Is an optical branching device that is disposed at a position away from the optical axis of the lens, splits the light incident on the lens, and enters the branched light into the optical fiber,
The lens is provided with a light branching surface for allowing a part of the light incident on the optical fiber arrangement side of the lens to enter an optical fiber disposed at a position away from the optical axis , and the light branching surface is An optical branching device having a plane inclined with respect to a vertical plane of the optical axis of the lens and formed in a concentric circle shape centering on the optical axis of the lens at a part of the light exit surface of the lens .