JP4262692B2 - 光ファイバ反射モジュールの製造方法及びそれを用いた光フィルタモジュールの製造方法、波長多重通信用波長分離光モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ通信等で使用される通信装置等に内蔵された各種の波長フィルタやアイソレータなどの機能素子を効率よく収納する光ファイバ反射モジュール及びその光ファイバ反射モジュールを用いた光フィルタモジュール、波長多重通信用波長分離光モジュールに関する。

光ファイバ通信装置には、波長フィルタやアイソレータなど各種機能を有するデバイスが頻用され、このデバイスはファイバ入出力を有し、あるいはファイバ同士を融着接合することにより単一機能を統合した複合モジュールとして形成される。図４は、単一機能としてフィルタモジュールを統合した波長多重通信用波長分離光モジュールの従来例を示し、図５に単機能のフィルタモジュールの従来例を示す。
図４において、波長分離モジュールは、筺体１内にあって、入力であるファイバ２に対してカスケードに接続された複数段のフィルタモジュール３を有し、この各段のフィルタモジュール３より波長弁別された光を出力するファイバ４を有する。この場合、第１段のフィルタモジュール３は、ファイバ（第１の光ファイバ）２からの入射光を一部透過してファイバ（第３の光ファイバ）４から出射し残りの光を反射して接続ファイバ（第２の光ファイバ）５にて第２段のフィルタモジュール３の入射光とするものである。第２段以下のフィルタモジュール３も同様であり前段の第２の光ファイバ５を次段の入射のための第１の光ファイバ２として、次段にて透過光を第３の光ファイバ４から出射し反射光を第２の光ファイバ５に入射するものである。

ここにおいて、図５に示す単機能としてのフィルタモジュール３としては、第１の光ファイバ２と第２の光ファイバ５とを保持した２芯ファイバフェルール３１を備え、第１の光ファイバ２から出射した光をコリメートレンズ３２で平行光にしたのち、ガラス基板上に形成された誘電体多層膜フィルタ３３に入射させる。ここで、誘電体多層膜フィルタ３３は、光の干渉効果により所定の波長の光を透過させ残りの波長を反射させる機能を有する。従って、誘電体多層膜フィルタ３３では、光は波長により透過光と反射光に分けられる。そして、透過光はコリメートレンズ３４にて集光されフェルール３５にて保持された第３の光ファイバ４に入射され、反射光はコリメートレンズ３２にて集光され第２の光ファイバ５に入射される。こうして、この複数段の各フィルタモジュール３は、誘電体多層膜フィルタ３３で透過波長の少しずつ異なる帯域透過フィルタを形成し、それをカスケード接続していくことにより多数の波長の多重した光を波長ごとに分離する図４に示す波長多重通信用波長分離光モジュールとなる。

以上のような構成において、図４に示すような複合モジュールを収納する筐体１には、前段の第２の光ファイバ５であり、後段の第１の光ファイバ２であるファイバ余長部を収納する場所が必要となる。この場合、一般に光ファイバはガラス製で通常数ｃｍの最小曲げ半径が規定されており、これよりも小さい曲げ半径で収納したとき光がファイバ内から漏れ出て損失が大きくなる。そのためファイバ出力の機能モジュール同士を接合させるためには、このファイバ余長部を収納するための場所（空間）を確保しなければならない。従って、光通信装置の小型化に制限がある。

この小型化の制限を回避するためには、図６に示すように反射モジュール１０をフィルタモジュール３等機能性モジュール間に介在することにより解決することが考えられる。この反射モジュール１０は一方向から入射した光を反射して出力する機能を持ち、図７に示すような構成例を有する。すなわち、反射モジュール１０では、２芯フェルール１１の入力ファイバ（図６の接続ファイバ５である第２のファイバ）から出た光がコリメートレンズ１２で平行光とされ平面ミラー１３により反射され、同じレンズ１２で出力ファイバ（次段の第１の光ファイバ２）に集光入射させて、反射光のファイバ出力を得ることができる。この構成は、図５に示す単機能フィルタモジュールの反射出力部分のみを切り離した構造となっている。
特開２００３−１２１６８９号公報 特開昭５５―６０９０６号公報

光の方向を変える以外の機能を持たない上述の反射モジュール１０は、それ自体図４のファイバ余長部と比べ小型化に寄与するものであるが、通信装置を実現するためには、この反射モジュール１０が安価であることが必要である。しかしながら、図７の構造においては、例えばコリメートレンズ１２等部品点数が多いこと、更には２芯フェルール１１、コリメートレンズ１２及び反射ミラー１３との３部品間で軸方向のみならず径方向あるいは各部品の向きについて面倒な調芯固定作業が必要であることにより、安価なデバイスとはなりえない。

軸方向の調芯作業を容易にするため特許文献１においては、スリーブを利用する技術の開示があるが、この特許文献１に示すレンズの調芯技術があっても、上述の安価なデバイスを得るというレベルまでも達成できるものではない。
本発明は、上述の従来技術の問題に鑑み発明されたもので、部品点数を少なくかつ調芯固定作業を容易とすることにより安価なデバイスを得る光ファイバ反射モジュール及びそれを用いた光フィルタモジュール、波長多重通信用波長分離光モジュールの提供を目的とする。

上述の目的を達成するため本発明は、円筒形のスリーブ内に、スリーブの内径と略等しい外形を有し、２本の光ファイバをそれらの端面を軸に垂直な一平面内に整合して保持した２芯ファイバフェルールと、同じくスリーブの内径と略等しい外形を有し、上記２芯ファイバフェルールに保持された２本の光ファイバの一方の端面からの光を反射して他方の端面に集光する凹面鏡とを、互いに対向させて嵌挿してなることを特徴とする。

本発明によれば、スリーブ内にあって２芯ファイバフェルールに保持される２本のファイバに凹面鏡の反射・集光機能を作用させることで、組み立ての手間が部品を調芯すべきスリーブに沿って前後に調整するのみとなりきわめて簡便な作業ですむ。また、部品点数も少なく、かつ大量生産される凹面鏡や光部品について周用のスリーブを用いることから材料費が安い。部品価格及び組み立てにかかる費用を大幅に削減することが出来る。

以下、図１〜図３を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、図４〜図７と同一部品には同一符号を付し、必要がなければその説明は省略する。
〔第1実施形態〕
本第１実施形態では、構造が簡単な光ファイバ反射モジュールを提供する。図１において、円筒形のスリーブ２０内にそのスリーブ２０に適応する径寸法を持った端面垂直の２芯ファイバフェルール１１が嵌挿され、この２芯ファイバフェルール１１と同様に円筒形のスリーブ２０内にやはりそのスリーブ２０の内径に十分近い外径寸法を持った柱状の凹面鏡２１が嵌挿される。スリーブ２０は周用の微小なスリーブである。このスリーブ２０に対して２芯ファイバフェルール１１及び凹面鏡２１が軸方向をそろえて嵌合わされる。

２芯ファイバフェルール１１は、前述の図７にて示した第２の光ファイバ５及び第１の光ファイバ２を保持する。この場合、この２本のファイバとしては、ビーム径や放射角を一致させた光ファイバでもよいが、これらが異なる２本の光ファイバとしてもよい。そして、この２芯ファイバフェルール１１の端面における２本のファイバにあって、一方の光ファイバからの光を反射して他方の光ファイバヘの集光できるように凹面鏡２１の位置合せが行われる。なお、この一方の光ファイバからの光を反射して他方の光ファイバに集光することは、特許文献２に示されるが、この特許文献２では調芯作業は触れられていない。凹面鏡２１の具体例としては、２芯ファイバフェルール１１に保持される２本の光ファイバの端面にそれぞれ二つの焦点が位置するように楕円面鏡とすることが最適であるが、より簡便には球面鏡などで代用してもよい。

ここで凹面鏡２１は、樹脂やガラスを成形してスリーブ２０にフィットする柱状の凹面を備えた基体を形成し、その凹面に反射膜２２、例えば金属膜や誘電体多層膜を被着して作られる。この場合、この樹脂やガラスの成形は射出成形によりつくられ、成形型により凹面を得ることができ、微小な成形部品が得られる。また、金属膜などの反射膜は、蒸着等により成膜する。これにより凹面鏡２１の形成は、安価であり大量生産が可能になる。製造に当たっては、成形部材の外径を２本のファイバを固定する２芯ファイバフェルール１１と同径、例えば直径２ｍｍとし、反射膜２２の成膜後スリーブ２０に挿入することで、軸に垂直な面内方向についてはパッシブに位置合わせされる。すなわち、同径の２芯ファイバフェルール１１と凹面鏡２１とをスリーブ２０に嵌め込むことで、スリーブ２０の軸方向成分についてのみ位置合わせすることにより整合が図られる。この時、凹面鏡２１が上記のような簡便な球面鏡等である場合には、２芯ファイバフェルール１１に保持される光ファイバの一方から実際に光を入射させ他方の光ファイバに結合して出射される光量をモニタしつつ、２芯ファイバフェルール１１と凹面鏡２１との軸方向の距離のみ調整して位置決めすればよい。凹面鏡２１が楕円面鏡である場合には、２芯ファイバフェルール１１に保持される２本の光ファイバの２つの端面と、楕円面鏡（凹面鏡）２１の２つの焦点との位置合わせを、２芯ファイバフェルール１１あるいは凹面鏡２１を把持したマニピュレータにて軸回りの方位を変えつつ最大結合光量を得ることで行う。ここで凹面鏡２１に楕円面鏡を利用する場合は、２芯ファイバフェルール１１に保持される２本の光ファイバの端面間距離と、その楕円面鏡の焦点距離とが一致するものを選ばなければならない。そして、光ファイバフェルール１１は軸に垂直なフェルール端面を有し、２本の光ファイバの各端面はそのフェルール端面上に位置するものとされて軸に垂直な同一平面上に位置し、楕円面鏡の焦点に整合することが可能となっている。

このような構成の光ファイバ反射モジュールを、例えば波長多重通信用波長分離光モジュールを構成する光フィルタモジュールのカスケード接続に用いるなら、前段のフィルタモジュール３の第２の光ファイバ５から出射された光は、凹面鏡２１に至り、この凹面鏡２１にて反射された光は次段のフィルタモジュール３の第１の光ファイバ２の端面に集光しこの第１の光ファイバ２に入射する。
こうして、第２の光ファイバ５から第１の光ファイバ２へ入射させるために必要な調芯は、きわめて簡便な作業ですむ。また、部品点数も少なくかつ光コネクタその他で周用されるスリーブと射出成形で大量生産される凹面鏡を用いることから材料費が安い。部品価格及び組み立てにかかる費用を大幅に削減することができる。

〔第２実施形態〕
図２は、第２実施形態である光ファイバ反射モジュールを示す。この実施形態では、凹面鏡２１を一部透過鏡とし、この鏡の背後に光検出手段２３を配置することにより光を部分的に取り出し、伝送光強度や光ファイバ断線の有無等をモニタするモジュールを形成する。この場合、光検出手段２３は、数平方ｍｍの受光面を有するフォトダイオードのほか、受光器に接続される光ファイバ端部（図示省略）であってもよい。なお、従来の図４に示す構造にてモニタ機能を持たせるには、余長部の途中に光分岐部を設けて光タップを行うことになるが、かかる構成は筺体１として更に広い空間が必要になり、小型化に逆行する。しかし、図２の例ではその心配は無い。

〔第３実施形態〕
図３は、第３実施形態である本発明の光ファイバ反射モジュールを利用して構成された光フィルタモジュール示す。この実施形態では、２芯ファイバフェルール１１の端面に誘電体多層膜フィルタ２４を形成することによりこの誘電体多層膜の膜厚に応じた所望の光のみを取り出すフィルタモジュールを形成することができる。これを作製するには、２本の光ファイバを保持した２芯ファイバフェルール１１のフェルール端面に、所望の透過特性を持つ誘電体多層膜２４を成膜すればよい。フェルール端面への成膜で、保持される両方の光ファイバ端面に，等しい構成の多層膜が形成される。この場合、光は、光ファイバからの出力光と光ファイバへの入力光の両方で往復して誘電体多層膜フィルタ２４を通過するため、一度通過の従来の通常のフィルタモジュールの場合より薄いフィルタで所望のフィルタリングが可能となる。

これまでの説明は、部品としての光ファイバ反射モジュール等につき説明したのであるが、この光ファイバ反射モジュールを図６に示す反射モジュール１０に置き換えることによって新たな波長多重通信用波長分離光モジュールを得ることができるし、更にその光ファイバ反射モジュールのうちの１つを、例えば上述の第２実施形態に係るモニタ機能付きの反射モジュールに置換してそのモニタ機能を付与してもよい。

本発明の第１実施形態の断面構成図である。 第２実施形態の断面構成図である。 第３実施形態の断面構成図である。 従来例の波長多重通信用波長分離光モジュールの構成図である。 フィルタモジュールの構成図である。 他の従来例の波長多重通信用波長分離光モジュールの構成図である。 他の従来例の光ファイバ反射モジュールの構成図である。

Claims (6)

1. 円筒形のスリーブ内に、スリーブの内径と略等しい外径を有し、２本の光ファイバをそれらの端面を軸に垂直な一平面内に整合して保持した２芯ファイバフェルールと、同じくスリーブの内径と略等しい外径を有し、上記２芯ファイバフェルールに保持された２本の光ファイバの一方の端面からの光を反射して他方の端面に集光する凹面鏡とを、互いに対向させて嵌挿する過程と、上記２芯ファイバフェルールと上記凹面鏡とを上記スリーブの軸方向の距離のみについて位置合わせする過程と、を有することを特徴とする光ファイバ反射モジュールの製造方法。
2. 円筒形のスリーブ内に、スリーブの内径と略等しい外径を有し、２本の光ファイバをそれらの端面を軸に垂直な一平面内に整合して保持した２芯ファイバフェルールと、同じくスリーブの内径と略等しい外径を有し、上記２芯ファイバフェルールに保持された２本の端面間距離と一致する焦点距離を有する凹面鏡である楕円面鏡とを、互いに対向させて嵌挿する過程と、上記２芯ファイバフェルールと上記楕円面鏡とを上記スリーブの軸方向の距離と軸回りの方位とについてのみ位置合わせして、上記２芯ファイバフェルールに保持される２本の光ファイバの端面を、その楕円面鏡の２つの焦点に位置合わせする過程と、を有することを特徴とする光ファイバ反射モジュールの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の光ファイバ反射モジュールの製造方法において、上記凹面鏡は、樹脂またはガラスを射出成形して得る、上記スリーブの内径に略等しい外径を有し底面を凹面とされた柱状の基体の、該凹面に反射膜を形成してなることを特徴とする光ファイバ反射モジュールの製造方法。
4. 請求項３に記載の光ファイバ反射モジュールの製造方法において、上記反射膜は、入射光の一部を透過する誘電体多層膜であり、当該製造方法は、さらに、上記凹面鏡の背後にその一部透過光を検出する光検出手段を設ける過程を含む、ことを特徴とする光伝送をモニタする機能を有する光ファイバ反射モジュールの製造方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の製造方法において、さらに、上記２芯ファイバフェルールの端面に誘電体多層膜を成膜することで上記２本のファイバの両方の端面に等しい構成の誘電体多層膜光フィルタを形成する過程を実行し、上記２本の光ファイバの一方の端面からの出力光と他方の端面への入力光との両方が該誘電体多層膜フィルタを通過するように構成された光フィルタモジュールを製造する、ことを特徴とする光フィルタモジュールの製造方法。
6. 互いに平行に設けられる第１及び第２の光ファイバポートと第３の光ファイバポートとを有し、第１の光ファイバポートからの入力光を光波長フィルタに入射させその反射光及び透過光をそれぞれ第２及び第３の光ファイバポートから出力する光フィルタモジュールを、複数個接続してなる波長多重通信用波長分離光モジュールの製造方法において、
   隣接して並置される光フィルタモジュールの前段側の第２の光ファイバポートと後段側の第１の光ファイバポートとを２本の光ファイバとして請求項１乃至４のいずれかに記載の光ファイバ反射モジュールの製造方法の各過程を実行し、該第１の光ファイバポートと該第２の光ファイバポートとを、該光ファイバ反射モジュールを介して接続することを特徴とする波長多重通信用波長分離光モジュールの製造方法。

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