JP4895052B2 - 遅延干渉計 - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバ通信、特に波長分割多重方式（ＤＷＤＭ:Dense Wavelength Division Multiplexing））を採用した光ファイバ通信における差動位相変調信号の復調に使用する、空間光学系を用いた遅延干渉計の改良、特に小型化及び高性能化に貢献できる改良に関するものである。
ＤＷＤＭ方式を採用する光ファイバ通信では、主に差動位相変調方式（ＤＰＳＫ：Differential Phase Shift Keying）や４相差動位相変調方式（ＤＱＰＳＫ:Differential Quadrature Phase Shift Keying）によって変調された光信号を伝送し、受信した光信号を、遅延干渉計を備えた復調器によって復調している。
空間光学系を用いた遅延干渉計として、マイケルソン型遅延干渉計は周知技術である。図５は、特許文献１に開示されている、マイケルソン型遅延干渉計を用いた復調器の光学構成図である。
入射手段から入射された光線Ｓ10は、分岐部11にて２つに分岐されＳ11とＳ12となる。光線Ｓ11とＳ12は、同一部品のマイケルソン型遅延干渉計に入射される。入力光線Ｓ11とＳ12のマイケルソン型遅延干渉計からの４つの干渉出力は、夫々ミラー16または17で反射され、レンズ18、または19、または20、または21を介して光検出器22または23で受光される。これにより、ＤＱＰＳＫ光信号の復調器を構成している。
特開２００７−１５１０２６号公報
光検出器22が光ファイバであることを想定した場合、分岐部11の実装精度、特にＸＹ平面内での回転方向の角度誤差により、光ファイバへの入射光に角度ズレと軸ズレが発生し、光ファイバへの結合効率が悪化するという問題がある。
分岐面の反射光は、分岐面の角度ズレの２倍の角度ズレを発生するため、調整が困難である。また、分岐部のＸＹ平面内での回転方向の角度誤差は、リフレクタ13、15では補正できない。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、本発明は、分岐部の位置・角度誤差を極小化して高性能化した遅延干渉計の実現を目的としている。
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）直交する第１側壁部及び第２側壁部を有するパッケージ内に、ビームスプリッタ及びこのビームスプリッタに対向配置される一対のリフレクタと、前記第１側壁部に設けた入力ポートを介して入力される入力光をＡ，Ｂ２チャンネルに分岐して前記ビームスプリッタに入力させる分岐部とを有するマイケルソン型遅延干渉計ユニットを実装し、前記マイケルソン型遅延干渉計ユニットから出力された前記Ａチャンネルの第１干渉出力光及び前記Ｂチャンネルの第１干渉出力光を前記第１側壁部に設けたＡチャンネル第１出力ポート及びＢチャンネル第１出力ポートより出力させると共に、同様に前記マイケルソン型遅延干渉計ユニットから出力された前記Ａチャンネルの第２干渉出力光及び前記Ｂチャンネルの第２干渉出力光を前記第２側壁部に設けたＡチャンネル第２出力ポート及びＢチャンネル第２出力ポートより出力させる遅延干渉計において、
前記分岐部と前記ビームスプリッタとを、一体化構造としたことを特徴とする遅延干渉計。
（２）前記一対のリフレクタの少なくとも一方は、前記パッケージの底面に平行するＸ軸、Ｙ軸並びにこれらＸ軸、Ｙ軸を回転させたθＸ軸、θＹ軸方向の少なくとも何れかの方向に調整可能に配置されていることを特徴とする（１）に記載の遅延干渉計。
（３）前記マイケルソン型遅延干渉計ユニットから出力される前記第１干渉出力光及び前記第２干渉出力光の光軸ずれを、前記一対のリフレクタの少なくとも一方の前記Ｘ軸、Ｙ軸、θＸ軸、θＹ軸の少なくとも何れかの方向の調整により補正することを特徴とするは（２）に記載の遅延干渉計。

（４）前記ビームスプリッタと前記一対のリフレクタの一方とを同一材で一体化構造としたことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の遅延干渉計。
本発明によれば、次のような効果を期待することできる。
（１）分岐部とビームスプリッタは、高精度な研磨加工で寸法精度を確保し、それらを一体化させることにより、分岐する光束の位置・角度精度を向上させることができる。
（２）これにより、リフレクタでは調整不能な方向の光軸精度を向上することができ、高性能な遅延干渉計を実現することができる。
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した遅延干渉計の一実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態は、直交する第１側壁部及び第２側壁部を有するパッケージ内にマイケルソン型遅延干渉計ユニットを実装し、一方の干渉出力光の出力ポートを第１側壁部に、他方の干渉出力光の出力ポートを第２側壁部に直交的に振り分けたパッケージ形態を持つ、小型の遅延干渉計である。
図１において、直交する第１側壁部１ａ及び第２側壁部１ｂを有する四辺形のパッケージ１内に、マイケルソン型遅延干渉計ユニット２を実装している。入力光Ｌｉは、第１側壁部１ａに設けられた入力ポート３を介してマイケルソン型遅延干渉計ユニット２に入力される。
マイケルソン型遅延干渉計ユニット２は、分岐部２１、この分岐部に接続されるビームスプリッタ２２、第１リフレクタ２３、第２リフレクタ２４を備え、分岐部２１で２分岐されるＡチャンネル及びＢチャンネルの光束を光学処理する。
本発明の特徴部は、前記分岐部２１と前記ビームスプリッタ２２とを、一体化構造とした点にある。高精度な研磨加工で寸法精度を確保した分岐部２１とビームスプリッタ２２を一体化させることにより、分岐する光束の位置・角度精度を向上させることができる。
この実施形態は、図５に示した特許文献１に開示されたマイケルソン型遅延干渉計と同一原理で動作する。マイケルソン型遅延干渉計ユニット２は、ＤＱＰＳＫで変調された入力光Ｌｉを分岐部２１によりＡチャンネルとＢチャンネルに２分岐させて光学処理し、夫々のチャンネルで第１干渉出力光及び第２干渉出力光を出力する。
マイケルソン型遅延干渉計ユニット２は、Ａチャンネル第１干渉出力光Ｌ１Ａを、第１側壁部設１ａに設けられたＡチャンネル第１出力ポート４Ａより出力させると共に、Ａチャンネル第２干渉出力光Ｌ２Ａを、第２側壁部設１ｂに設けられたＡチャンネル第２出力ポート５Ａより出力させる。
同様に、Ｂチャンネル第１干渉出力光Ｌ１Ｂを、第１側壁部設１ａけられたＢチャンネル第１出力ポート４Ｂより出力させると共に、Ｂチャンネル第２干渉出力光Ｌ２Ｂを、第２側壁部設１ｂけられたＢチャンネル第２出力ポート５Ｂより出力させる。
この実施形態では、パッケージ１内においてＢチャンネルの第１干渉出力光Ｌ１Ａ及び第２干渉出力光Ｌ２Ａの光路中に平行プリズムで形成された第１光軸シフト部材６１及び第２光軸シフト部材６２が挿入されている。
これら光軸シフト部材は、側壁部に設けられるポート間の距離の制約を解消し、マイケルソン型遅延干渉計ユニット２の要素を小型化することで、パッケージ１を小型にする設計に貢献している。
更に、四角プリズムで形成された第１光路長補償部材７１及び第２光路長補償部材７２は、Ａチャンネル第１干渉出力光Ｌ１Ａ及び第２干渉出力光Ｌ２Ａの光路長を、前記分岐部と光軸シフト部材に起因する光路長差を補正し、高精度化に貢献している。
この第１光路長補償部材７１及び第２光路長補償部材７２は、Ａチャンネルの干渉出力光の光路長を増加しているが、分岐部２１設計に応じてＢチャンネルに挿入してもよい。即ち、光路長が短くなるチャンネル側に挿入する。
図２は、図１の実施形態の詳細構成を示す平面図である。パッケージ１内に実装されるマイケルソン型遅延干渉計ユニット２は、分岐部２１と接合してＡチャンネル及びＢチャンネルの入力光を光学処理するビームスプリッタ２２、第１リフレクタ２３、第２リフレクタ２４、Ａチャンネル位相調整板２５Ａ、Ｂチャンネル位相調整板２５Ｂの要素を備える。
図３は、図２の構成におけるＡ，Ｂチャンネルの光路を示す平面図である。図３（Ａ）はＡ，Ｂチャンネル分岐、（Ｂ）はＡチャンネル光路、（Ｃ）はＢチャンネル光路を示している。以下、図２及び図３に基づいて遅延干渉計の動作を説明する。
入力ポート３から入射された入力光Ｌｉは、レンズを介して略平行光となり、分岐部２１に入射する。入射した略平行な光束は、分岐部２１のＮＰＢＳ膜にて、透過光と反射光とに分岐される。
ＮＰＢＳ膜の透過光が次に全反射面にて反射されてＡチャンネル光束となり、分岐部２１のＮＰＢＳ膜にて反射される光束がＢチャンネル光束となる。夫々は、図３（Ａ）に示すように、第１ＮＰＢＳ膜２２ａ及び第２ＮＰＢＳ膜２２ｂを備えるビームスプリッタ２２に入射される。
ビームスプリッタ２２に入射された光束Ａは、図３（Ｂ）に示すように、ビームスプリッタ２２の第１ＮＰＢＳ膜２２ａにおいて、反射光Ａ-１と透過光Ａ-２とに分岐される。反射光Ａ-１は、第１リフレクタ２３で折り返され、透過光Ａ-２は第２リフレクタ２４で折り返され、夫々ビームスプリッタ２２の第２ＮＰＢＳ膜２２ｂに入射する。
反射光Ａ-１のＮＰＢＳ膜２２ｂの透過光と、透過光Ａ-２のＮＰＢＳ膜２２ｂの反射光は、Ａチャンネル第１干渉光Ｌ１ＡとしてＡチャンネル第１出力ポート４Ａに出力される。このときＡチャンネル第１干渉出力光Ｌ１Ａは、第１リフレクタ２３と第２リフレクタ２４の位置、すなわち反射光Ａ-１と透過光Ａ-２の光路長差によって決定されるマイケルソン干渉計の出力である。
同様に、反射光Ａ-２のＮＰＢＳ膜２２ｂの反射光と、透過光Ａ-２のＮＰＢＳ膜２２ｂの透過光は、Ａチャンネル第２干渉出力光Ｌ２ＡとしてＡチャンネル第２出力ポート５Ａに出力される。
図３（Ｃ）に示す光束Ｂについても、光束Ａと同様に、Ｂチャンネル第１干渉光Ｌ１ＢがＢチャンネル第１出力ポート４Ｂに、Ｂチャンネル第２干渉光Ｌ２ＢがＢチャンネル第２出力ポート５Ｂに出力される。
図１で説明したように、Ｂチャネルの第１，第２干渉出力光Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ｂは、第１，第２光軸シフト部材６１，６２を介して夫々の出力ポートに入力される。Ａチャネルの第１，第２干渉出力光Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａは、第１，第２光路長補償部材７１，７２を介して夫々の出力ポートに入力される。
反射光Ａ-１の光路中に挿入されているＡチャンネル位相調整板２５Ａには、薄膜ヒータが成膜されており、ヒータに電力を与えることにより、位相調整板の屈折率が変化し、等価的に光路長が変化することにより、Ａチャンネルの干渉出力光の干渉スペクトラムを調整することができる。反射光Ｂ-１の光路中に挿入されているＢチャンネル位相調整板２５Ｂも同様に、Ｂチャンネルの干渉出力光の干渉スペクトラムを調整することができる。
図４は、本発明の更に他の実施形態を示す平面図である。この実施形態の特徴は、ビームスプリッタ２２と第２リフレクタ２４の機能を同一材で一体構造とし、一体化ビームスプリッタ２６とした構成にある。
一体化させると、材料の屈折率が高い（例えば約1.5等）ことから、その内部の光路長を等価的に小さくすることができ、パッケージサイズの更なる小型化が可能である。ビームスプリッタ２２と第１リフレクタ２３に関しても一体化が可能である。また、一体化させることにより、膨張係数の差によって生じる光路長変化を極小とした性能向上も可能である。
本発明を適用した遅延干渉計の一実施形態を示す平面図である。 図１の実施形態の詳細構成を示す平面図である。 図２の構成におけるＡ，Ｂチャンネルの光路を示す平面図である。 本発明の他の実施形態を示す平面図である。 特許文献１に開示されている、復調器の光学系構成図である。
符号の説明
１ パッケージ
１ａ 第１側壁部
１ｂ 第２側壁部
２ マイケルソン型遅延干渉計ユニット
２１ 分岐部
２２ ビームスプリッタ
２３ 第１リフレクタ
２４ 第２リフレクタ
３ 入力ポート
４Ａ Ａチャンネル第１出力ポート
４Ｂ Ｂチャンネル第２出力ポート
５Ａ Ａチャンネル第１出力ポート
５Ｂ Ｂチャンネル第２出力ポート
６１ 第１光軸シフト部材
６２ 第２光軸シフト部材
７１ 第１光路長補償部材
７２ 第２光路長補償部材

Claims (4)

  1. 直交する第１側壁部及び第２側壁部を有するパッケージ内に、ビームスプリッタ及びこのビームスプリッタに対向配置される一対のリフレクタと、前記第１側壁部に設けた入力ポートを介して入力される入力光をＡ，Ｂ２チャンネルに分岐して前記ビームスプリッタに入力させる分岐部とを有するマイケルソン型遅延干渉計ユニットを実装し、前記マイケルソン型遅延干渉計ユニットから出力された前記Ａチャンネルの第１干渉出力光及び前記Ｂチャンネルの第１干渉出力光を前記第１側壁部に設けたＡチャンネル第１出力ポート及びＢチャンネル第１出力ポートより出力させると共に、同様に前記マイケルソン型遅延干渉計ユニットから出力された前記Ａチャンネルの第２干渉出力光及び前記Ｂチャンネルの第２干渉出力光を前記第２側壁部に設けたＡチャンネル第２出力ポート及びＢチャンネル第２出力ポートより出力させる遅延干渉計において、
    前記分岐部と前記ビームスプリッタとを、一体化構造としたことを特徴とする遅延干渉計。
  2. 前記一対のリフレクタの少なくとも一方は、前記パッケージの底面に平行するＸ軸、Ｙ軸並びにこれらＸ軸、Ｙ軸を回転させたθＸ軸、θＹ軸方向の少なくとも何れかの方向に調整可能に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の遅延干渉計。
  3. 前記マイケルソン型遅延干渉計ユニットから出力される前記第１干渉出力光及び前記第２干渉出力光の光軸ずれを、前記一対のリフレクタの少なくとも一方の前記Ｘ軸、Ｙ軸、θＸ軸、θＹ軸の少なくとも何れかの方向の調整により補正することを特徴とする請求項２に記載の遅延干渉計。
  4. 前記ビームスプリッタと前記一対のリフレクタの一方とを同一材で一体化構造としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の遅延干渉計。
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