JP4127113B2 - 光ファイバへの入射光モニタ装置及びこれを備えた光伝送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバへの光入射状況をモニタする入射光モニタ装置、及びこれを備えている光伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、逆分散型二重分光器等を用いて、光ファイバから出力された光のうち、特定波長の光を抽出して、この特定波長の光を他の光ファイバに戻す技術が開発されてきている。
【０００３】
このような技術において、特定波長の光を光ファイバに戻す際に、確実に、光ファイバに光が入射しているかをモニタする技術がある。
【０００４】
光ファイバに光が確実に入射しているかをモニタするためには、例えば、以下の非特許文献１や特許文献１に記載されている技術を利用することができる。
【０００５】
非特許文献１に記載されている技術は、特定波長の光が入射する光ファイバに、光カップラを接続し、この光カップラで光ファイバに入射した光の一部をタッピングして、この一部の光をモニタする技術である。この技術を用いることで、光ファイバに光が入射しているかを確認することができる。
【０００６】
また、特許文献１に記載されている技術は、光ファイバの端面に、例えば、４分割センサを取り付けて、入射ビームの位置ズレを検出する方法である。
【０００７】
【非特許文献１】
著 波平宜敬 「ＤＷＤＭ光測定技術」 （株）オプトロニクス社出版
平成13年3月10日発行 Ｐ９５
【特許文献１】
ＵＳ６，４８３，９６２Ｂ１
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非特許文献１に記載されている技術を利用する場合、光ファイバに入射した光の一部をモニタに利用するために、光ファイバ毎に光カップラが必要で構成が煩雑になるという問題点がある。また、特許文献１に記載されている方法では、実際の製造が困難な上に、入射角度のズレは検知できないという問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点に着目し、簡易な構成で、光ファイバへの入射状況をモニタできる入射光モニタ装置、及びこれを備えている光伝送装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための請求項１に係る発明の入射光モニタ装置は、
光ファイバの入射端面に至った光のうち、該入射端面で反射した光を所定の方向に導くモニタ光学系と、該モニタ光学系により導かれた光を受光し、受光面内での受光位置を出力する受光手段とを有し、
前記モニタ光学系は、コリメート光学系であって、前記コリメート光学系はその焦点位置が前記モニタ面上にあるように配置され、
前記受光面内での光の受光位置により、前記入射端面に対する光の入射角度を検出する、ことを特徴とする。
【００１７】
前記問題点を解決するための請求項２に係る発明の光伝送装置は、
請求項１に記載の入射モニタ装置と、前記光ファイバと、前記光ファイバに対する入射光の入射角度を調整するビームステアリング機構とを備え、
前記ビームステアリング機構は、前記入射光モニタ装置が検出した前記光ファイバに対する光の入射角度に応じて、前記光ファイバに対する光の入射角度を調整する、ことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光伝送装置の各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２３】
まず、図１及び図２を用いて、本発明に係る光伝送装置の第一の実施形態について説明する。
【００２４】
本実施形態の光伝送装置は、図２に示すように、１つの入力用光ファイバ１１及び複数の出力用光ファイバ１２，１２，…より成る光ファイバ束１０と、入力用光ファイバ１１からの光のうちの特定波長の光を出力用光ファイバ１２に導く逆分散二重分光器２０と、出力用光ファイバ１２への光の入射状況をモニタする入射光モニタ装置３０と、を備えている。
【００２５】
逆分散二重分光器２０は、入力用光ファイバ１１からの光を分光する回折格子２１と、ＭＥＭＳ（Mycro Electro Mechanical System）２２と、入力用光ファイバ１１からの光を回折格子２１へ導き、回折格子２１を通過した光をＭＥＭＳ２２に導いた後、回折格子２１を介して出力用光ファイバ１２，１２ａへ導く光学系２５と、を備えている。
【００２６】
ＭＥＭＳ２２は、複数のマイクロミラーを１次元的に並べたマイクロミラーアレイ２３と、このマイクロミラーアレイ２３を構成する各マイクロミラーを個別に駆動させるミラードライバ２４と、を有している。各マイクロミラーは、全て同じ大きさの平面鏡で、その大きさは、およそ数１０μｍ〜数１００μｍ角である。このＭＥＭＳ２２は、ビームステアリング機構として機能し、後述するように、入射光モニタ装置３０からの信号に応じて、出力用光ファイバ１２に対する光の入射位置を調整する。
【００２７】
この逆分散二重分光器２０は、入力用光ファイバ１１からの光を回折格子２１で分光し、分光された光の各々の波長域の光をマイクロミラーアレイ２３のうちの前記波長域に対応する各々のマイクロミラーで反射して、光学系２５及び回折格子２１を介して、複数の出力用光ファイバ１２，１２，…のうちの所望の出力用光ファイバ１２へ入射させる。なお、図２では、回折格子２１で分光された各波長域のうちの１つの波長域の光路のみを例示している。
【００２８】
入射光モニタ装置３０は、図１に示すように、出力用光ファイバ１２の入射端面１３からの反射光を特定の方向に導くモニタ光学系と、このモニタ光学系により導かれた光を受光する２次元受光センサ３５と、を有している。
【００２９】
光ファイバの端面１３は、一般的に、ファイバ光軸Ｃに対して９０°にカットされておらず、この端面１３からの反射による戻りを防止するために、ファイバ光軸Ｃに対して（９０＋α）°でカットされている。このα°は、例えば、８°程度である。モニタ光学系は、ファイバ光軸Ｃに対して傾いている入射端面１３からの反射光を捕えて、２次元受光センサ３５に導く。モニタ光学系は、結像光学系３１で構成されている。モニタ面である出力用光ファイバ１２の入射端面１３と２次元受光センサ３５の受光面とは、この結像光学系３１に対して、光学的に共役な位置に配置されている。
【００３０】
２次元受光センサ３５は、複数の受光素子が二次元的に並べられたもので、複数の受光素子のうち、光を受けた受光素子が受光量に応じた電気信号を逆分散二重分光器２０のミラードライバ２４へ出力する。すなわち、２次元受光センサ３５は、どの位置にどの程度の光を受光したかを示す信号を出力する。逆分散二重分光器２０のミラードライバ２４は、この出力信号に基づいて、マイクロミラーアレイを駆動する。
【００３１】
例えば、逆分散二重分光器２０から出力用光ファイバ１２の入射端面１３へ特定波長の光Ａが出射されたとする。この光Ａは、一部が出力用光ファイバ１２に入射し、残りの一部が入射端面１３で反射して、結像光学系３１により、２次元受光センサ３５上のある位置を照らす。２次元受光センサ３５は、入射端面１３からの光Ａを受光すると、前述したように、どの位置にどの程度の光を受光したかを示す信号を逆分散二重分光器２０のミラードライバ２４へ出力する。ミラードライバ２４は、目標受光パターンを予め記憶しており、２次元受光センサ３５からの信号が示す受光パターンと、目標受光パターンとを比較し、目標受光パターンに対する実際の受光パターンの偏差に応じて、マイクロミラーアレイの駆動量を定める。この結果、逆分散二重分光器２０からの光を的確に目的の出力用光ファイバ１２へ入射させることができる。
【００３２】
以上のように、本実施形態では、本来、捨ててしまう光である、出力用光ファイバ１２の入力端面１３からの反射光をモニタしているので、この出力用光ファイバに入射した光を損なうことはない。しかも、入力端面１３からの反射光をモニタしているだけであるため、わざわざ、光ファイバに光カップラを設ける必要もなく、装置としての構成が簡略化し、装置コストを抑えることができる。
【００３３】
次に、図３及び図４を用いて、本発明に係る第二の実施形態としての光伝送装置について説明する。
【００３４】
本実施形態の光伝送装置も、第一の実施形態と同様に、光ファイバ束、逆分散二重分光器、入射光モニタ装置３０ａとを備えている。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態の出力用光ファイバ１２の入力端面１３には、屈折率マッチング媒質２９を介して、透明固体媒体２６が密着している。この透明固体媒体２６は、光ファイバ束側面２７ａと逆分散二重分光器側面２７ｂのいずれもが平面研磨されている。透明固体媒体２６は、図示されていない光ファイバ束が並んでいる方向に伸び、複数の出力用光ファイバの入力端面、さらに、入力用光ファイバの出力端面とも、この透明固体媒体２６の光ファイバ束側面２７ａに、屈折率マッチング媒質２９を介して密着している。屈折率マッチング媒質２９は、入力用光ファイバの出力端面から透明固体媒体２６に光が入射する際、及び、透明固体媒体２６から入力用光ファイバ１２に光が入射する際、反射等による光量損失をできる限り少なくするために使用されている。
【００３６】
透明固体媒体２６の光ファイバ束側面（光出射面）２７ａのうち、透明固体媒体２６から出力用光ファイバ１２への光が通る目標部分２８ａを除く部分、言い換えると、出力用光ファイバ１２のコア端面１４に対応する部分２８ａを除く部分には、裏面反射膜２８が施されている。このため、出力用光ファイバ１２への光が通る目標部分２８ａは、ピンホール状に光学的に透明で、ここに至った光は、そのほとんどが出力用光ファイバ１２のコアに入射する。一方、ピンホール２８ａの回りに至った光は、そのほとんどが、裏面反射膜２８で反射してしまう。
【００３７】
入力用光ファイバからの光は、透明固体媒体２６を介して、逆分散二重分光器に入射し、この逆分散二重分光器で特定波長の光のみが抽出される。逆分散二重分光器からは、この特定波長の光が透明固体媒体２６を介して、出力用光ファイバ１２に入射する。
【００３８】
入射モニタ装置３０ａは、この出力用光ファイバ１２への光の入射状況をモニタする。この入射モニタ装置３０ａも、第一の実施形態と同様、図３及び図４に示すように、結像光学系と２次元受光センサ３５とを有している。結像光学系は、透明固体媒体２６の逆分散二重分光器側面２７ｂに取り付けられているマイクロレンズ３１ｂを有している。この実施形態において、結像光学系３１ｂに対して、２次元受光センサ３５の受光面と光学的に共役な位置にあるのは、モニタ面である反射膜２８の反射面、つまり透明固体媒体２６の光ファイバ束側面２７ａである。
【００３９】
この入射モニタ装置３０ａも、第一の実施形態と同様に、モニタ面である反射膜２８からの反射光を２次元受光センサ３５で受光し、受光した位置及び光量に応じた信号を出力する。
【００４０】
ミラードライバ２４は、２次元受光センサ３５からの信号を受信すると、この信号が示す受光パターンと、目標受光パターンとを比較して、マイクロミラーアレイの駆動量を定める。但し、本実施形態では、ミラードライバ２４が予め記憶している目標受光パターンが第一の実施形態と異なる。第一の実施形態は、モニタ面のどこで反射しても、２次元受光センサ３５上の受光位置が変わるだけで、２次元受光センサ３５が受光する光量は基本的にほとんど変わらない。したがって、第一の実施形態の目標受光パターンは、２次元受光センサ３５上で、目標部分に対応する位置の光量が最大になるパターンである。一方、本実施形態では、モニタ面中で、目標部分２８ａに光が至った場合、そのほとんどが反射せず、目標部分２８ａに光が至らなかった場合に、そのほとんどが反射して、これが２次元受光センサ３５に導かれるため、目標受光パターンは、２次元受光センサ３５上で、目標部分２８ａに対応する位置の光量が最小になるパターンである。
【００４１】
以上、本実施形態でも、出力用光ファイバ１２に入射しない光である、透明固体媒体２６に形成した反射材２８からの反射光をモニタしているので、この出力用光ファイバに入射した光を損なうことはない。
【００４２】
なお、本実施形態では、透明固体媒体２６の光ファイバ束側面（光出射面）２７ａに反射材２８を施したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、透明固体媒体２６の逆分散二重分光器側面（光入射面）２７ｂや、出力用光ファイバ１２の入射端面１３に反射材を施し、この反射材で反射した光をモニタするようにしてもよい。
【００４３】
次に、図５を用いて、本発明に係る第三の実施形態としての光伝送装置について説明する。
【００４４】
本実施形態の光伝送装置も、第一の実施形態と同様に、光ファイバ束、逆分散二重分光器、入射光モニタ装置３０ｂとを備えている。
【００４５】
入射光モニタ装置３０ｂは、出力用光ファイバ１２の入射端面１３からの反射光を特定の方向に導くモニタ光学系と、このモニタ光学系により導かれた光を受光する２次元受光センサ３５と、を有している。モニタ光学系は、第一の実施形態と異なり、コリーメタ光学系３１ｂで構成されている。このコリーメータ光学系３１ｂの焦点位置には、モニタ面である出力用光ファイバ１２の入射端面１３が位置している。このため、出力用光ファイバ１２の入射端面１３に反射して、コリーメータ光学系３１ｂを通過した光は平行光となる。
【００４６】
ところで、本実施形態の逆分散二重分光器は、出力用光ファイバ１２に対する光の照射位置は、入力端面中のコア端面１４の位置で基本的に変化しないが、出力用光ファイバ１２に対する光の照射角度が変わるものである。このため、第一の実施形態のように、モニタ光学系として結像光学系３１を用いると、出力用光ファイバ１２に対する光の照射角度が変わっても、２次元受光センサ３５での受光位置はほとんど変化しない。そこで、本実施形態では、出力用光ファイバ１２に対する光の照射角度が変わった場合に、２次元受光センサ３５での受光位置が変わるように、モニタ光学系としてコリーメータ光学系３１ｂを採用している。
【００４７】
２次元受光センサ３５は、第一の実施形態と同様に、受光した位置及び光量に応じた信号をミラードライバ２４に出力する。
【００４８】
なお、先に述べた第一及び第二の実施形態でも、出力用光ファイバ１２に対する光の照射位置は、入力端面中のコア端面１４の位置で基本的に変化しないが、出力用光ファイバ１２に対する光の照射角度が変わる場合には、モニタ光学系として、コリーメータ光学系を用いる必要があることは言うまでもない。
【００４９】
次に、図６を用いて、本発明に係る第四の実施形態としての光伝送装置について説明する。
【００５０】
本実施形態の光伝送装置も、以上の実施形態と同様に、光ファイバ束、逆分散二重分光器、入射光モニタ装置３０ｃとを備えている。
【００５１】
入射光モニタ装置３０ｃは、出力用光ファイバ１２の入射端面１３からの反射光を特定の方向に導くモニタ光学系と、このモニタ光学系により導かれた光を受光する第一及び第二の２次元受光センサ３５ａ，３５ｂと、を有している。モニタ光学系は、出力用光ファイバ１２の入射端面１３からの反射光を２方向に分離するビームスプリッタ３２と、ビームスプリッタ３２により分離された一方の光を第一の受光センサ３５ａに導く結像光学系３１と、ブームスプリッタ３２により分離された他方の光を第二の受光センサ３５ｂに導くコリーメータ光学系３１ｂと、を備えている。モニタ面である出力用光ファイバ１２の入射端面１３と第一の受光センサ３５あの受光面とは、モニタ光学系の結像光学系３１に対して、光学的に共役な位置に配置されている。また、コリーメータ光学系３１ｂの焦点位置には、モニタ面である出力用光ファイバ１２の入射端面１３が位置している。
【００５２】
本実施形態の逆分散二重分光器は、出力用光ファイバ１２に対する光の照射位置も照射角度も変わるものである。このため、光の照射位置の変化に対しては、結像光学系３１からの光を受ける第一の受光センサ３５ａからの出力で対応し、光の照射角度の変化に対しては、コリーメータ光学系３１ｂから光を受ける第二の受光センサ３５ｂからの出力で対応するようにしている。
【００５３】
ミラードライバ２４は、第一の受光センサ３５ａからの信号を受信して、この信号が示す受光パターンと、目標受光パターンとを比較して、マルチミラーアレイの第一の駆動量を求めると共に、第二の受光センサ３５ｂからの信号も受信して、この信号が示す受光パターンと、目標受光パターンとを比較して、マルチミラーアレイの第二の駆動量を求める。そして、ミラードライバ２４は、第一の駆動量と第二の駆動量とを合成した駆動量を求め、この駆動量に応じてマルチミラーアレイを駆動する。
【００５４】
なお、先に述べた第一及び第二の実施形態でも、出力用光ファイバ１２に対する光の照射位置及び照射角度が変わる場合には、モニタ光学系として、結像光学系及びコリーメータ光学系を用いることが好ましい。但し、光の照射角度がほとんど変わらず、照射位置が大きく変わる場合には、モニタ光学系として、第一の実施形態と同様に、結像光学系のみでもよいし、逆に、光の照射位置がほとんど変わらず、照射角度が大きく変わる場合には、モニタ光学系として、第二の実施形態と同様に、コリーメータ光学系のみでもよい。
【００５５】
また、以上の実施形態は、受光センサとして、いずれも２次元受光センサを採用しているが、入射端面に対する光の入射位置がこの入射端面に平行な面内の１次元方向でしか変わらない場合や、入射端面に対する光の入射角度がこの入射端面に平行な面内の１次元方向を含む面内でしか変わらない場合には、１次元受光センサを用いて、該１次元方向の光の入射位置や、該１次元方向に広がっている面内での光の入射角度を検出するようにしてもよい。
【００５６】
また、以上では、ビームステアリング機能を備えた装置として、逆分散二重分光器を例にしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、光ファイバに対する光の照射位置及び／又は照射角度が変化するものであれば、如何なる装置であってもよい。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバへの光の入射状況をモニタするため、光ファイバに入射しない光であるファイバの入射端面からの反射光をモニタしているので、簡単な構成で、簡易に入射角度を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第一の実施形態における入射光モニタ装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る第一の実施形態における光伝送装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係る第二の実施形態における入射光モニタ装置の側面図である。
【図４】本発明に係る第二の実施形態における入射光モニタ装置の構成を示す説明図である。
【図５】本発明に係る第三の実施形態における入射光モニタ装置の構成を示す説明図である。
【図６】本発明に係る第四の実施形態における入射光モニタ装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…光ファイバ束 １１…入力用光ファイバ
１２…出力用光ファイバ １３…入射端面
２０…逆分散二重分光器 ２１…回折格子
２２…ＭＥＭＳ ２３…マイクロミラーアレイ
２４…ミラードライバ
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…入射光モニタ装置
３１，３１ａ…結像光学系 ３１ｂ…コリーメータ光学系
３５，３５ａ，３５ｂ…２次元受光センサ

Claims (2)

1. 光ファイバの入射端面に至った光のうち、該入射端面で反射した光を所定の方向に導くモニタ光学系と、該モニタ光学系により導かれた光を受光し、受光面内での受光位置を出力する受光手段とを有し、
   前記モニタ光学系は、コリメート光学系であって、前記コリメート光学系はその焦点位置が前記モニタ面上にあるように配置され、
   前記受光面内での光の受光位置により、前記入射端面に対する光の入射角度を検出する、
   ことを特徴とする入射光モニタ装置。
2. 請求項１に記載の入射モニタ装置と、
   前記光ファイバと、
   前記光ファイバに対する入射光の入射角度を調整するビームステアリング機構とを備え、
   前記ビームステアリング機構は、前記入射光モニタ装置が検出した前記光ファイバに対する光の入射角度に応じて、前記光ファイバに対する光の入射角度を調整する、
   ことを特徴とする光伝送装置。

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