JP4320304B2 - 波長多重光カプラおよびその製造方法 - Google Patents
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れには加入者から局への上り信号と局から加入者への下り信号に異なる波長の光を用いる。また、さらに異なる波長のアナログ信号(画像信号)を多重化して用いる場合がある。例えば、上り信号(Upstream Data )に1310nm帯、下り信号(Downstream Data )に1490nm帯または1550nm帯がそれぞれ用いられる。このため、局側と加入者側に設けるOLT(Optical Line Termination )或いはONU(Optical Network Unit )にはそれぞれの波長の信号を分波・合波するための波長多重光カプラが必要となる。
また、前記第1のレンズは、前記第1面に相当する第1の端面と前記第2面に相当する第2の端面とを有する屈折率分布型ロッドレンズであるから、第1のレンズ、入射光用光ファイバ、および第1の出射光用光ファイバをほぼ直線上に配置することができ、小型で組立てが容易な波長多重光カプラを実現することができる。加えて、前記第1のレンズの第1面が平面であり、前記光学フィルタ素子は前記第1面に密着して設けられているから、第1のレンズと光学フィルタ素子を一体化できるので、組立時の位置調整が容易になる。
の反射光を利用するポートのアイソレーションが改善される。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
[波長多重光カプラの構成]
図1は本発明の一実施形態に係る波長多重光カプラ1の構造を示している。
イバ26に結合する役割を果たす。すなわち、単芯光ファイバピッグテール22と第2のレンズ32との組み合わせで、単芯光ファイバコリメータ10が構成されている。
1と光学フィルタ41からの反射光が通過する出射光通過領域52は僅か100μm程度しか離れていない。そのため、治具等による遮蔽(マスキング)は、成膜時に自然加熱された際に、その遮蔽部に熱膨張による変形が生じるなど位置精度の問題があり、困難である。
次に、上記波長多重光カプラ1を製造する波長多重光カプラの製造方法を図3および図4に基づいて説明する。
(工程1)第1のレンズ31の第1面31a上の入射光通過領域51をマスクする工程(図3(a)参照)。この工程では、図3(a)および図4(a)に示すように、入射光通過領域51のみを覆うように遮蔽材料53を塗布する。
(工程3)マスクとしての遮蔽材料53を該遮蔽材料53上に成膜された誘電体多層膜54と共に除去する工程(図3(c)参照)。
(工程6)マスクとしての遮蔽材料55をその上に成膜された反射防止膜50と共に除
去する工程(図3(f)参照)。
次に、上記一実施形態の実施例を説明する。
この実施例の波長多重光カプラ1では、管状である保護用のケース(図示省略)の直径を5.5mmとし、その長さを約40mmとした。また、この波長多重光カプラ1では、光通信規格B−PONに準拠した以下の特性を目標仕様とした。
反射アイソレーション 40dB 以上(波長域:1550-1565nm )
透過挿入損失 0.7dB 以下(波長域:1260-1360, 1480-1500nm )
反射挿入損失 0.7dB 以下(波長域:1550-1565nm )
この実施例の波長多重光カプラ1では上記第1の光学フィルタ41として、図2(a),(b)に示すように、直径1.8mmの第1のレンズ31の第2面31bに、1310nm帯,1490nm帯の光を反射し、かつ1530nm帯の光を透過する波長特性のエッジフィルタを形成した。このエッジフィルタは、SiO2とTiO2を交互に74層積層した誘電体多層膜である。このエッジフィルタ(第1の光学フィルタ41)の膜構成を下記の表1に示し、その理論特性を図5の曲線61で示す。
○第1のレンズ31の第1面31aに第1の波長λ1の光を透過しそれ以外の波長の光を反射する第2の光学フィルタ43を設けたことにより、第1の光学フィルタ41からの反射光中に存在する残留反射成分を除去できる。これにより、第2の光学フィルタ43の透過光(第1の波長λ1の光)にその波長以外の光が混入する量が低減され、第1の光学フィルタ41の反射光を利用するポートのアイソレーションが改善される。つまり、第2の光学フィルタ43を透過して第1の出射光用光ファイバ24に結合する透過光のアイソレーションを高くすることができる。また、波長λ1,λ2の光信号が多重化された入射光が入射光用光ファイバ23から出射されて入射する第1面31aには、反射防止膜50が形成されているので、入射光が入射光用光ファイバ23へ戻るのを抑制できると共に、入射光の反射損失を低減することができる。反射防止膜50は、第1面31aにおける入射光通過領域51に形成され、出射光通過領域52には形成されていないので、第2の光学フィルタ43の特性には影響を及ぼさない。第2の光学フィルタ43は、第1の光学フィルタ41により分波された光(同フィルタからの反射光)のうち、第1の波長λ1の光を透過してそれ以外の波長成分を反射することで、第1の出射光用光ファイバ24に結合される出射光のアイソレーションを向上させるが、入射光には影響を及ぼさない。したがって、入射光の反射損失を低減しつつ高いアイソレーションを有し、かつ小型で安価な波長多重光カプラを実現できる。
層膜が第1のレンズ31の第1面31aに直接成膜して形成されている。これによれば、波長多重光カプラ1の組立てが大幅に容易になる。
・上記実施形態では、第1の光学フィルタ41は第1のレンズ31の第2面31bに直接成膜したが、ガラス基板の両側端面に第1の光学フィルタを含む第1のフィルタ群を形成した光学フィルタチップを、両レンズ31,32間に固定しても良い。4種類以上の波長(4波長以上)の光の合分波を行う場合には、そのような光学フィルタチップの仕様は必須となる。
ら入射する光には作用しないような形状であれば、どのような形状でもよい。
・上記実施形態では、波長多重光カプラ1は、波長多重光を分波する光分波器の構成について説明したが、まったく同じ構成の波長多重光カプラは2波長の光信号を多重化して1本の光ファイバに結合する合波器としても使用できる。この場合は、入射光用光ファイバ23が出射光用光ファイバとなり、各出射光用光ファイバがそれぞれ入射光用光ファイバとなる。
4参照)。しかし、2個以上の光カプラを縦続接続するためには光ファイバの取り回しが必要となり、その際、光損失が発生しないようにするためには光ファイバの巻き取り半径を一定程度以下に小さくすることはできない。この光ファイバを収納する筐体が必要となるため、通常の3ポートカプラのように小型チューブ形状にはできず、大型化する。この問題点を解決するため、複数の異なるエッジ波長をもつエッジフィルタを重ねて上記第1のフィルタ群を構成する光カプラが知られている(例えば、特許文献5参照)。この光カプラでは、各光学フィルタの角度をそれぞれ変えて、各フィルタからの反射光の方向を変えることにより、異なる波長の光を異なる光ファイバにそれぞれ結合するようになっている。これによって、3ポートカプラを縦続することなく、一つの光カプラで3波長以上の分離が可能となり、上述したような大型化、部品点数の増大といった問題点は解決される。しかしながら、この光カプラでは、各光学フィルタの反射光を利用するポートにおいては、アイソレーションが低い(通常12dB程度)という問題は解決できない。これは、各光学フィルタの波長特性により反射される特定波長帯の反射光を利用する場合、当該フィルタからの反射光中には、その特定波長帯の反射成分以外に、その波長特性に関係のない反射成分、つまり光学フィルタの入射面で反射される成分である残留反射成分が必ず存在するからである。
る端面および出射する端面を平面とすることができるため、同ロッドレンズの第2の端面に平板状の光学フィルタを密着させることが容易である。また、同ロッドレンズの端面をその光軸に対して傾斜するように加工することが容易であり、その第2の端面に光学フィルタを密着させることにより、光学フィルタの角度が容易に調整できる。また、光学フィルタがロッドレンズの端面に密着したフィルタ付きロッドレンズを用いることにより、部品点数が減るので、組立てが容易な波長多重光カプラを実現することができる。
Claims (6)
- 複数の波長の光信号が多重化された入射光が1本の入射光用光ファイバから入射されたとき、前記入射光を波長毎の光信号に分離して、複数の出射光用光ファイバに振り分ける波長多重光カプラにおいて、
前記入射光用光ファイバから出射され第1面から入射する前記入射光を平行光に変換して第2面から出射する第1のレンズと、該レンズの前記第2面側に配置され、前記複数の波長のうち第1の波長の光を反射する第1の光学フィルタを含む第1のフィルタ群と、前記第1の光学フィルタにより反射された平行光が前記第1面から出射して集光される位置に端面が位置するように配置された第1の出射光用光ファイバと、該光ファイバの端面と前記第1面の間に配置され、第1の波長の光を透過しそれ以外の波長の光を反射する第2の光学フィルタを含む第2のフィルタ群を構成する光学フィルタ素子と、前記第1のフィルタ群を透過して第3面から入射する入射光を、第4面から出射して集光する第2のレンズと、該第2のレンズにより集光された位置に端面が位置するように配置された第2の出射光用光ファイバと、を備え、
前記第1のレンズは、前記第1面に相当する平面である第1の端面と前記第2面に相当する第2の端面とを有する屈折率分布型ロッドレンズであり、
前記光学フィルタ素子は、前記屈折率分布型ロッドレンズの第1面に直接形成された誘電体多層膜からなる前記第2の光学フィルタと、さらに前記誘電体多層膜の上に形成された反射防止膜とからなり、
前記第1面上の、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する入射光通過領域には前記第2の光学フィルタは形成されておらず、
前記第1面上の、前記第1の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域には前記反射防止膜は形成されていない、ことを特徴とする波長多重光カプラ。 - 請求項1に記載の波長多重光カプラにおいて、
前記第1のフィルタ群は、前記平行光の進行方向に沿って透過波長範囲が順に狭くなるように配列された複数の光学フィルタを含み、該複数の光学フィルタは、前記平行光に含まれる複数の波長の光信号をそれぞれ異なる方向に反射するように前記第1のレンズの光軸に対してそれぞれ異なる角度をなすように前記第2面側に配置されており、前記第1の出射光用光ファイバは、前記第1のフィルタ群の各光学フィルタからの反射光がそれぞれ結合する位置に端面が位置するように配置された複数の光ファイバを含むことを特徴とする波長多重光カプラ。 - 2波長の光信号が多重化された入射光が1本の入射光用光ファイバから入射されたとき、前記入射光を波長毎の光信号に分離して、2本の出射光用光ファイバに振り分ける波長多重光カプラにおいて、
前記入射光用光ファイバから出射される入射光を第1面から入射し、平行光に変換して第2面から出射する第1のレンズと、該第1のレンズの第2面に対向して配置され前記平行光に変換された入射光に含まれる第1の波長の光を反射し第2の波長の光を透過する第1の光学フィルタと、前記第1の光学フィルタにより反射された第1の波長の光が前記第1のレンズを介して集光される位置に端面が位置するように配置された第1の出射光用光ファイバと、前記第1のレンズの前記第1面に直接成膜により形成された第2の光学フィルタと、前記第1の光学フィルタを透過した第2の波長の光を集光する第2のレンズと、前記第2の波長の光が前記第2のレンズを介して集光される位置に端面が位置するように配置された第2の出射光用光ファイバと、を備え、
前記第1のレンズは、前記第1面に相当する平面である第1の端面と前記第2面に相当する第2の端面とを有する屈折率分布型ロッドレンズであり、
前記屈折率分布型ロッドレンズの第1面には、誘電体多層膜からなる前記第2の光学フィルタが直接形成され、さらに前記誘電体多層膜の上に反射防止膜が形成されており、
前記第1面上の、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する入射光通過領域には前記第2の光学フィルタは形成されておらず、
前記第1面上の、前記第1の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域には前記反射防止膜は形成されていない、ことを特徴とする波長多重光カプラ。 - 請求項3に記載の波長多重光カプラにおいて、
前記第1の波長と第2の波長は、1260〜1360nm、1480〜1500nm、および1550〜1560nmの各波長範囲のいずれかを含むことを特徴とする波長多重光カプラ。 - 請求項1又は3に記載の波長多重光カプラの製造方法において、
前記第1のレンズの第1面上の前記入射光通過領域をマスクする工程と、
前記入射光通過領域がマスクされた前記第1面に、前記第2の光学フィルタを構成する誘電体多層膜を成膜する工程と、
前記マスクを該マスク上に成膜された前記誘電体多層膜と共に除去する工程と、を含むことを特徴とする波長多重光カプラの製造方法。 - 請求項5に記載の波長多重光カプラの製造方法において、
前記第1面上に成膜された前記第2の光学フィルタを構成する誘電体多層膜上の、前記出射光通過領域をマスクする工程と、
前記出射光通過領域がマスクされた前記誘電体多層膜上に、前記反射防止膜を成膜する工程と、
前記マスクをその上に成膜された前記反射防止膜と共に除去する工程と、を含むことを特徴とする波長多重光カプラの製造方法。
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