JP4504935B2 - 光合分波モジュール - Google Patents

Description

本発明は、音声と映像の複合した信号を２チャンネル分重ね合わせて光伝送する光合分波モジュールに係り、合分波特性を均等化し、接続箇所や部品点数を可及的に低減できる光合分波モジュールに関する。

音声と映像を複合してなる１チャンネルの信号を２チャンネル分重ね合わせて光伝送するための光学装置として、光合分波モジュールが知られている。例えば、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）と呼ばれる光でのデータ通信の分野では、１．３μｍ帯で音声のデータ通信を行い、１．５５μｍ帯で映像のデータ通信を行う際に、１．５５帯の入力ポートを２つ設けることで、これら２つの入力ポートを別々の通信会社に提供することができる。

図３に示した光合分波モジュール３１は、第１の映像信号＄１と第２の映像信号＄２は映像多重化用ＰＬＣ（プレーナ光波回路；Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）３２に導入し、その映像多重化用ＰＬＣ３２には第１の映像信号＄１と第２の映像信号＄２とを合波して２分岐する映像多重化用マッハツェンダ回路３３を形成することにより、映像多重信号＄１＄２を該映像多重化用ＰＬＣ３２で２つに分岐して取り出し、音声多重信号＄３は映像用波長帯域を除去するための反射フィルタ３４に通し、反射フィルタ３４から出射された音声多重信号＄３を音声追加用ＰＬＣ３５に導入すると共に映像多重化用ＰＬＣ３２から出射される２つの映像多重信号＄１＄２を上記音声多重信号＄３の両側に振り分けて音声追加用ＰＬＣ３５に導入し、その音声追加用ＰＬＣ３５には、音声多重信号＄３を２つに分岐するＹ分岐３６と、分岐された一方の音声多重信号＄３とその同じ側に導入されている映像多重信号＄１＄２とを合波して２分岐する第１の音声追加用マッハツェンダ回路３７と、分岐された他方の音声多重信号＄３とその同じ側に導入されている映像多重信号＄１＄２とを合波して２分岐する第２の音声追加用マッハツェンダ回路３８とを形成したものである。

ここで、２つの映像信号＄１，＄２の光波長は、１．５５μｍと１．５６μｍとする。音声多重信号＄３に含まれる２つの音声信号の光波長は、１．３１μｍと１．４９μｍとする。また、反射フィルタ３４は、１．５μｍ帯反射フィルタとする。

この光合分波モジュール３１によれば、１．５５μｍの映像信号＄１と１．５６μｍの映像信号＄２とが映像多重化用ＰＬＣ３２の映像多重化用マッハツェンダ回路３３で合波されて１．５５μｍ及び１．５６μｍの映像多重信号＄１＄２となり、この映像多重信号＄１＄２が２分岐されて出射され、音声追加用ＰＬＣ３５に導入される。１．３１μｍ及び１．４９μｍの音声多重信号＄３は、反射フィルタ３４で１．５μｍ帯が除去されて出射され、音声追加用ＰＬＣ３５に導入される。音声追加用ＰＬＣ３５では、音声多重信号＄３がＹ分岐３６で分岐され、２つの音声追加化用マッハツェンダ回路３７，３８にて、それぞれ映像多重信号＄１＄２と音声多重信号＄３とが合波され２分岐されて出射される。

この結果、２つの映像信号と２つの音声信号を多重化した映像音声多重信号＄１＄２＄３を出力＃１，＃２，＃３．＃４として４つ取り出すことができる。

特開平８−１９００２６号公報 特開平１０−１０３４６号公報

図３に示した従来の光合分波モジュール３１は、光ファイバで繋ぐ接続箇所（○に×印）が多い。すなわち、映像多重化用ＰＬＣ３２と音声追加用ＰＬＣ３５との間は２本の光ファイバで接続される。また、反射フィルタ３４と音声追加用ＰＬＣ３５との間は１本の光ファイバで接続される。よって、３本の光ファイバを接続することになり、接続箇所は３箇所である。光ファイバは融着により接続するので、作業に時間がかかる。なお、入力＄１，＄２，＄３の光ファイバ及び出力＃１，＃２，＃３．＃４の光ファイバのように光合分波モジュール３１の外部から持ってくる光ファイバについては数えない。

また、従来の光合分波モジュール３１は、部品点数が多い。すなわち、光ファイバを除いて数えると、映像多重化用ＰＬＣ３２と音声追加用ＰＬＣ３５と反射フィルタ３４の３点を用いなければならない。

つまり、従来の光合分波モジュール３１は、接続箇所が多いことによる製造コストの増大と部品点数が多いことによる製造・管理コストの増大が避けられない。

接続箇所や部品点数を減らすには、全ての光回路が１つのＰＬＣ上に形成されるのが理想である。ところが、２つの音声信号を多重化した音声多重信号と２つの映像信号の合計３つの信号を合波するためには、光パスの引き回し中に交差部を設けなければならない。このとき、光パスを光ファイバで構成すれば、光パスが交差しても光学的には相互の影響を生じない。しかし、ＰＬＣでは交差部におけるクロストークを考慮しなければならない。クロストークを無くするには、交差部における交差角を１６度以上とする必要がある。この交差角の制約があるため、ＰＬＣのサイズが大きくなり、せっかく接続箇所や部品点数を減らした効果が減じられてしまう。

また、従来の光合分波モジュール３１は、マッハツェンダ回路が映像多重化用マッハツェンダ回路３３、第１の音声追加用マッハツェンダ回路３７、第２の音声追加化用マッハツェンダ回路３８の３個存在する。しかし、マッハツェンダ回路は光学特性のばらつきが大きいため、３個のマッハツェンダ回路の光学特性を均一にすることが難しい。このため、光合分波モジュール３１の個体ごとに合分波特性が不安定になる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、合分波特性を均等化し、接続箇所や部品点数を可及的に低減できる光合分波モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、導波路を形成する面が矩形状に形成されたＰＬＣの一端に所定の光波長λ以上の光波長帯で互いに光波長が異なる光信号を入力する第１入力端と第２入力端とを互いに隣り合わせて形成し、該一端の上記第１入力端から見て上記第２入力端の反対側に第１出力端と第２出力端を形成し、該一端の上記第２入力端から見て上記第１入力端の反対側に第３出力端と第４出力端を形成し、上記ＰＬＣの反対端に所定の光波長λ未満の光波長帯の光信号を入力する第３入力端を形成し、そのＰＬＣに上記第１入力端と上記第２入力端から延ばされた導波路に接続され光信号を合波して２つに分岐する合波器を形成し、上記第３入力端に接続された導波路に接続され光信号を２つに分岐する入力用Ｙ分岐を上記反対端より上記一端寄りで上記合波器よりも上記反対端寄りに形成し、上記合波器と上記入力用Ｙ分岐との間に所定の光波長λ以上の光波長帯の光信号を反射し所定の光波長λ未満の光波長帯の光信号を透過する光波長帯選択フィルタを挿入し、上記入力用Ｙ分岐の出力に接続された導波路を上記光波長帯選択フィルタの一反射面に互いに遠ざかる方向にそれぞれ所定の角度をもって臨ませ、その光波長帯選択フィルタの反対反射面に上記入力用Ｙ分岐の出力に接続されたそれぞれの導波路の延長線上に位置する出力導波路を臨ませ、上記合波器の出力に接続された導波路を上記光波長帯選択フィルタの反対反射面にそれぞれ上記出力導波路と対称になるよう所定の角度をもって臨ませ、このＰＬＣに上記出力導波路のそれぞれに接続され光信号を２つに分岐する２つの出力用Ｙ分岐を形成し、これら２つの出力用Ｙ分岐の出力に接続された導波路を上記第１〜第４出力端に接続したものである。

第１入力端と第２入力端に入力する光信号が一方は光波長１．５５μｍの映像信号、他方は光波長１．５６μｍの映像信号であり、第３入力端に入力する光信号が光波長１．３１μｍの音声信号と光波長１．４９μｍの音声信号を重畳した音声多重信号であり、上記光波長帯選択フィルタが１．５μｍ帯反射フィルタであってもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）接続箇所や部品点数を可及的に低減できる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係る光合分波モジュール１は、導波路を形成する面が矩形状に形成されたＰＬＣ２の一端２ａに所定の光波長λ以上で互いに光波長が異なる光信号を入力する第１入力端３と第２入力端４とを互いに隣り合わせて形成し、該一端２ａの上記第１入力端３から見て第２入力端４の反対側に第１出力端５と第２出力端６を形成し、該一端２ａの上記第２入力端４から見て第１入力端３の反対側に第３出力端７と第４出力端８を形成し、上記ＰＬＣ２の反対端２ｂに所定の光波長λ未満の光信号を入力する第３入力端９を形成し、そのＰＬＣ２に第１入力端３と第２入力端４から延ばされた導波路に接続され光信号を合波して２つに分岐する合波器１０を形成し、第３入力端９に接続された導波路に接続され光信号を２つに分岐する入力用Ｙ分岐１１を反対端２ｂより一端２ａ寄りで合波器１０よりも反対端２ｂ寄りに形成し、上記合波器１０と上記入力用Ｙ分岐１１との間に所定の光波長λ以上の光信号を反射し所定の光波長λ未満の光信号を透過する光波長帯選択フィルタ１２を挿入し、上記入力用Ｙ分岐１１の出力に接続された導波路１３を上記光波長帯選択フィルタ１２の一反射面１２ａに互いに遠ざかる方向にそれぞれ所定の角度９０度−θ／２（つまり法線との角度θ／２）をもって臨ませ、その光波長帯選択フィルタ１２の反対反射面１２ｂに上記入力用Ｙ分岐１１の出力に接続されたそれぞれの導波路１３の延長線上に位置する出力導波路１４を臨ませ、上記合波器１０の出力に接続された導波路１５を上記光波長帯選択フィルタ１２の反対反射面１２ｂにそれぞれ上記出力導波路１４と対称になるよう所定の角度９０度−θ／２をもって臨ませ、このＰＬＣ２に上記出力導波路１４のそれぞれに接続され光信号を２つに分岐する２つの出力用Ｙ分岐１６を形成し、これら２つの出力用Ｙ分岐１６の出力に接続された導波路１７を上記第１〜第４出力端５，６，７，８に接続したものである。

ここで、第１入力端３と第２入力端４に入力する光信号が一方は光波長１．５５μｍの映像信号＄１、他方は光波長１．５６μｍの映像信号＄２であり、第３入力端９に入力する光信号が光波長１．３１μｍの音声信号と光波長１．４９μｍの音声信号を重畳した音声多重信号＄３であり、上記光波長帯選択フィルタ１２が１．５μｍ帯反射フィルタ１２である。

ここで、１．５μｍ帯反射フィルタ１２のフィルタ特性を説明しておくと、図２に示されるように、１．５μｍより長い波長の光は全部反射し（反射率が１００％）、１．５μｍより短い波長の光は全く反射しない（反射率が０％）。反射しない光は透過するので、１．５μｍより短い波長の光は全部透過する（透過率が１００％）ということである。また、１．５μｍより長い波長の光は全く透過しない（透過率が０％）ということである。

このようなフィルタ特性を持つ１．５μｍ帯反射フィルタ１２が図１のような位置関係で配置されている。導波路１３からの光の入射角はθ／２であり、導波路１５からの光の入射角はθ／２であり、反射角はこれとは対称な向きにθ／２である。一方、導波路１３の延長線上に出力導波路１４が位置している。このため、導波路１５からの光が１．５μｍ帯反射フィルタ１２で反射すると出力導波路１４に入射するようになっている。導波路１３，１４と導波路１５とのなす角度はθとなる。

この光合分波モジュール１によれば、第１入力端３に入力された光波長１．５５μｍの映像信号＄１と第２入力端４に入力された光波長１．５６の映像信号＄２は合波器１０で合波され２分岐されることにより、映像多重信号＄１＄２となって２つの導波路１５に出力される。第３入力端９に入力された光波長１．３１μｍ及び光波長１．４９μｍの音声多重信号＄３は入力用Ｙ分岐１１で２分岐されることにより、２つの導波路１３に出力される。

１．５μｍ帯反射フィルタ１２の一反射面１２ａに角度９０度−θ／２で入射した音声多重信号＄３は、光波長が１．３１μｍ及び１．４９μｍであるから１．５μｍ帯反射フィルタ１２を透過し、導波路１３の延長線上に位置する出力導波路１４に出射される。なお、この光は１．５μｍ帯反射フィルタ１２を透過したとはいっても、導波路１３と角度θをなしている導波路１５に出射されることはない。なお、θは１０°〜２０°の範囲内が望ましい。

１．５μｍ帯反射フィルタ１２の反対反射面１２ｂに角度９０度−θ／２で入射した映像多重信号＄１＄２は、光波長が１．５５μｍ及び１．５６μｍであるから１．５μｍ帯反射フィルタ１２で反射され、出力導波路１４に出射される。

これらの重ね合わせにより、出力導波路１４には映像多重信号＄１＄２と音声多重信号＄３とが合波されて映像音声多重信号＄１＄２＄３として入射されることになる。出力用Ｙ分岐１６で分岐された映像音声多重信号＄１＄２＄３は、導波路１７を経て第１〜第４出力端５，６，７，８から出力＃１，＃２，＃３．＃４として出射される。

このように、光合分波の機能については、本発明の光合分波モジュール１は従来の光合分波モジュール３１と同等である。

次に、本発明の光合分波モジュール１と従来の光合分波モジュール３１の差異について述べる。

本発明の光合分波モジュール１に用いられている合波器１０は、従来の光合分波モジュール３１に用いられているマッハツェンダ回路で構成される。しかし、本発明では、そのマッハツェンダ回路の個数は１個である。このため、マッハツェンダ回路の光学特性のばらつきによる光合分波モジュール個体ごとの合分波特性の不安定さがなくなる。

また、従来の光合分波モジュール３１では光信号の流れが図３の左から右へと一方向であった。ＰＬＣ３２，３５においても、この図面上での光信号の流れと同様に光信号を導くよう、入力端は一端のみに設け、出力端は反対端のみ設けていた。しかし、本発明の光合分波モジュール１では、第１入力端３と第２入力端４をＰＬＣ２の一端２ａに設け、第３入力端９をＰＬＣ２の反対端２ｂに設け、第１〜第４出力端５，６，７，８をＰＬＣ２の一端２ａに設けた。そして、ＰＬＣ２の一端２ａから反対端２ｂまでの間に、図１のように光路と光素子を配置した。

このような光路や光素子の配置に関するトポロジ的な差異により、ＰＬＣ２には交差部を生じさせることなく全ての光路及び光素子を搭載（形成）することができた。このＰＬＣ２は交差部がないので、伝送損失が小さく、クロストークが少ない。また、このＰＬＣ２は交差部がないので、小型にすることができる。

また、１つのＰＬＣ２に全ての光路及び光素子が搭載（形成）されたことにより、光ファイバによる接続箇所が０箇所となった。もちろん、従来技術の場合と同様、入力＄１，＄２，＄３の光ファイバ及び出力＃１，＃２，＃３．＃４の光ファイバのように光合分波モジュール１の外部から持ってくる光ファイバについては数えない。

また、光合分波モジュール１の部品点数は、ＰＬＣ２の１点のみである。

以上のように、本発明の光合分波モジュール１は、従来の光合分波モジュール３１と比べると、光ファイバによる接続箇所が少なく、かつ部品点数が少なくなっている。よって、製造コストや管理コストを削減することができる。

なお、上記実施形態では、第１入力端３と第２入力端４に光波長が１．５μｍ以上の光波長帯の光信号を入力し、第３入力端９に光波長が１．５μｍ未満の光波長帯の光信号を入力するようにしたが、これとは逆に、第１入力端３と第２入力端４に光波長が１．５μｍ未満の光波長帯の光信号を入力し、第３入力端９に光波長が１．５μｍ以上の光波長帯の光信号を入力してもよく、その場合、光波長帯選択フィルタ１２は、上記実施形態とは逆に光波長が１．５μｍ以上の光波長帯の光信号を透過し、１．５μｍ未満の光波長帯の光信号を反射するものを使用する。

本発明の一実施形態を示す光合分波モジュールの光学回路図である。 本発明に使用する反射フィルタの光波長反射率特性図である。 従来の光合分波モジュールの光学回路図である。

符号の説明

１ 光合分波モジュール
２ ＰＬＣ
３ 第１入力端
４ 第２入力端
５ 第１出力端
６ 第２出力端
７ 第３出力端
８ 第４出力端
９ 第３入力端
１０ 合波器
１１ 入力用Ｙ分岐
１２ １．５μｍ帯反射フィルタ（光波長帯選択フィルタ）
１３ 導波路
１４ 出力導波路
１５ 導波路
１６ 出力用Ｙ分岐
１７ 導波路

Claims (2)

1. 導波路を形成する面が矩形状に形成されたＰＬＣの一端に所定の光波長λ以上の光波長帯で互いに光波長が異なる光信号を入力する第１入力端と第２入力端とを互いに隣り合わせて形成し、該一端の上記第１入力端から見て上記第２入力端の反対側に第１出力端と第２出力端を形成し、該一端の上記第２入力端から見て上記第１入力端の反対側に第３出力端と第４出力端を形成し、上記ＰＬＣの反対端に所定の光波長λ未満の光波長帯の光信号を入力する第３入力端を形成し、そのＰＬＣに上記第１入力端と上記第２入力端から延ばされた導波路に接続され光信号を合波して２つに分岐する合波器を形成し、上記第３入力端に接続された導波路に接続され光信号を２つに分岐する入力用Ｙ分岐を上記反対端より上記一端寄りで上記合波器よりも上記反対端寄りに形成し、上記合波器と上記入力用Ｙ分岐との間に所定の光波長λ以上の光波長帯の光信号を反射し所定の光波長λ未満の光波長帯の光信号を透過する光波長帯選択フィルタを挿入し、上記入力用Ｙ分岐の出力に接続された導波路を上記光波長帯選択フィルタの一反射面に互いに遠ざかる方向にそれぞれ所定の角度をもって臨ませ、その光波長帯選択フィルタの反対反射面に上記入力用Ｙ分岐の出力に接続されたそれぞれの導波路の延長線上に位置する出力導波路を臨ませ、上記合波器の出力に接続された導波路を上記光波長帯選択フィルタの反対反射面にそれぞれ上記出力導波路と対称になるよう所定の角度をもって臨ませ、このＰＬＣに上記出力導波路のそれぞれに接続され光信号を２つに分岐する２つの出力用Ｙ分岐を形成し、これら２つの出力用Ｙ分岐の出力に接続された導波路を上記第１〜第４出力端に接続したことを特徴とする光合分波モジュール。
2. 第１入力端と第２入力端に入力する光信号が一方は光波長１．５５μｍの映像信号、他方は光波長１．５６μｍの映像信号であり、第３入力端に入力する光信号が光波長１．３１μｍの音声信号と光波長１．４９μｍの音声信号を重畳した音声多重信号であり、上記光波長帯選択フィルタが１．５μｍ帯反射フィルタであることを特徴とする請求項１記載の光合分波モジュール。

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