JP5870426B2 - マルチコアファイバ結合装置 - Google Patents

Description

本発明はマルチコアファイバ結合装置に関する。より詳しく説明すると，本発明は，複数の伝播コアを有するマルチコアファイバと１つの伝播コアを有するファイバとを光学的に結合させるための装置に関する。

近年，１つのファイバに複数の伝播コアを有するマルチコアファイバが開発された。このため，マルチコアファイバと既存ファイバで構成された検出系等とを接続する必要が生じた。

非特許文献１には，バンドルファイバをテーパ状に引き延ばし，７コアのマルチコアファイバとシングルモードファイバを結合させる技術が開示されている。この技術は，複数本のシングルモードファイバを束ねて引き延ばし，マルチコアファイバと融着接合するものである。

Ｂ．Ｚｈｕ，ｅｔ．ａｌ"Ｓｐａｃｅ−，Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−，Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ５６−Ｔｂ／ｓ ｏｖｅｒ ａ ７６．８−ｋｍ Ｓｅｖｅｎ−Ｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒ，"ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ＯＳＡ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ （ＣＤ）（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ， ２０１１）， ｐａｐｅｒ ＰＤＰＢ７．

非特許文献１に開示された結合技術は，加工精度によりコアの接続にずれが生じることから，結合損失がばらつく。また，この技術は，マルチコアファイバのコアの配置と，それぞれのコアに対応するファイバの配置との調整が難しい。非特許文献１に開示された結合技術は，マルチコアファイバとバンドルファイバとを融着接合するため，一度成形した後は，光学的な結合様式を調整することができない。このため，この結合技術は，様々な種類のマルチコアファイバや，製造によってコアの配置がずれてしまったマルチコアファイバに対応できないという問題がある。

そこで，本発明は，柔軟性に優れたマルチコア結合装置を提供することを目的とする。

さらに本発明は，アライメントの調整を行いやすいマルチコア結合装置を提供することを目的とする。

さらに本発明は，様々な光機能を有する結合装置を提供することを目的とする。

本発明は，基本的には，マルチコアファイバから出射した光を，レンズ及びプリズムにより光路調整することで，それぞれのコアから出力される光を集約させた状態で，空間的に分散させることができ，これにより空間的に配置したファイバコリメータで，それぞれのコアから出射した光を検出できるという知見に基づく。

すなわち，通常，マルチコアファイバから出射した光は，空気中に出射されると発散しながら進むため，コア同士の光は互いに干渉しあい分離できない。本発明の装置は，マルチコアファイバから出射した光をレンズにより発散光を平行光に変換する。これにより，複数の光が干渉しあうことを防止する。一方，レンズを経た各コアからの光は分散する。このため，本発明の装置は，プリズムにより光路調整を行い，各コアに由来する光の強度分布が比較的分散しない状態で，コリメータへと導く。このようにすることで，本発明の装置は，マルチコアファイバからの出力を，適切に検出系へと結合できる。また，この構成を送信器や送信装置に用いれば，出力信号をコリメータへと導くことができ，コリメータからの信号を，レンズを経て，マルチコアファイバへと導入することができる。

本発明の第１の側面は，マルチコアファイバを検出系や出力系と接続するためのマルチコアファイバ結合装置に関する。マルチコアファイバ結合装置は，第１のレンズ１４と，複数のプリズム１６ｂ，１６ｃと，複数のコリメータ１８ａ，１８ｂ，１８ｃとを含む。第１のレンズ１４は，マルチコアファイバ１１に含まれるそれぞれのコア１２ａ，１２ｂ，１２ｃから出射した光１３ａ，１３ｂ，１３ｃが入射するレンズである。複数のプリズム１６ｂ，１６ｃは，第１のレンズ１４によって光路が調整された光１５ａ，１５ｂ，１５ｃが入射するプリズム群である。複数のコリメータ１８ａ，１８ｂ，１８ｃは，複数のプリズム１６ｂ，１６ｃを経た光１７ａ，１７ｂ，１７ｃのそれぞれが入射するコリメータ１８ａ，１８ｂ，１８ｃである。

マルチコアファイバ結合装置の好ましい例は，複数のプリズム１６ｂ，１６ｃが，マルチコアファイバ１１に含まれる中心のコアに由来する光１５ａを透過させ，残りの光１５ｂ，１５ｃの光路を調整するように，残りの光１５ｂ，１５ｃの光路に対応した位置に設けられるものである。

この例は，マルチコアファイバが，中心に位置する中心のコアと，その周囲に存在する複数のコアを有する物の場合に好ましく用いることができる。つまり，中心のコア１２ａに由来する光１３ａは，プリズムを経ずにコリメータ１８ａへと導かれる。そして，中心のコア１２ａ以外のコア１２ｂ，１２ｃに由来する光がプリズム１６ｂ，１６ｃを経て，コリメータ１８ｂ，１８ｃへと導かれるものである。マルチコアファイバは，中心のコア１２ａを有するものが多いため，このような構成を有することで，周囲のコアに由来する光と中心に位置する光とを分離して，処理を行うことができることとなる。

マルチコアファイバ結合装置の好ましい例は，複数のプリズムが，第１のプリズム１６ｂと，第２のプリズム１６ｃとを含むものである。この場合，第１のプリズム１６ｂと第２のプリズム１６ｃとは，それぞれ複数のプリズムを含んでいてもよい。第１のプリズム１６ｂは，第１のレンズ１４によって光路が調整された光１５ａ，１５ｂ，１５ｃのうち一部の光１５ｂの光路を調整するためのプリズムである。第２のプリズム１６ｃは，第１のレンズ１４によって光路が調整された光１５ａ，１５ｂ，１５ｃのうち第１のプリズムにより光路が調整されない一部の光１５ｃの光路を調整するためのプリズムである。

この構成を有するマルチコアファイバ結合装置は，たとえば，マルチコアファイバが，複数の層により構成される場合に有効である。たとえば，中心のコア１２ａの外周のコア群を第１のコア群１２ｂとし，第１のコア群１２ｂのさらに外周に存在するコア群を第２のコア群１２ｃとする。この場合，第２のプリズム１６ｃが第２のコア群１２ｃ由来の光の光路を調整する。すると，マルチコアファイバからの光から，第２のコア群１２ｃ由来の光が除かれる。第１のプリズム１６ｂが，その状態の光に含まれる第１のコア群１２ｂ由来の光の光路を調整する。このような構成を採用すれば，マルチコアファイバに含まれるコアの数が大きくなった場合であっても，精度のよい結合装置を維持できる。なお，この考え方は，第３のコア群，第４のコア群のように，マルチコアファイバに含まれるコア数や層の数が増えた場合も同様に応用できる。また，マルチコアファイバは，必ずしも中心のコアが存在するとは限らず，また，層状にコアが並べているとは限らない。そのような場合であっても，マルチコアに含まれる一部のコアごとに，光路を変化させることで，複数のコアを含むマルチコアに対しても，好ましい結合装置を提供できる。

マルチコアファイバ結合装置の好ましい例は，マルチコアファイバ１１の位置を調整するファイバ位置調整機構２１を更に有するものである。

マルチコアファイバの位置調整の例は，マルチコアファイバを回転させる角度調整，マルチコアファイバとレンズ間を調整するフォーカス調整，及びマルチコアファイバの出力端のレンズに対する位置調整である。

マルチコアファイバ結合装置の好ましい例は，複数のコリメータ１８ａ，１８ｂ，１８ｃの位置と角度を調整するコリメータ位置調整機構２３を有するものである。

コリメータ位置調整機構２３を有するため，この装置は，各々の光学系を個別に微調整することができる。コリメータ位置調整機構２３は，任意の要素であって，他の光学素子の位置を調整することで光学系を調整してもよい。

マルチコアファイバ結合装置の好ましい例は，光路変更機構３２と検出装置３３とを有するものである。光路変更機構３２は，マルチコアファイバ１１の出力端３１と，光路調整プリズム１６との間の光路に挿入でき，また光路から取り除くことができるものである。そして，光路変更機構３２は，光を変更させて，検出装置３３へと導くことができるものである。

このような構成を有するため，マルチコアファイバ由来の光又はコリメータ由来の光の経路を調整でき，適切に光学系を調整できることとなる。

マルチコアファイバ結合装置の好ましい例は，第１のレンズ１４と光路調整プリズム１６b，１６ｃとの間に光機能素子１９を更に有するものである。光機能素子の例は光学素子である。この構成を有するマルチコアファイバ結合装置は，レンズ１４と光路調整プリズム１６との間で，まだ各々の空間光が分離しきれていない状態を利用し，その光路中に光機能素子を挿入することで光学的作用を追加できる。

本発明の装置は，非特許文献１に開示された装置のようにマルチコアファイバとバンドルファイバとを融着接合させる必要がない。一方，本発明の装置は，マルチコアファイバと検出系や出力系とを適切に結合することができつつ，マルチコアファイバの位置や，コリメータの位置を微調整できる。このため，本発明の装置は，柔軟性に優れたマルチコア結合装置であるといえる。

本発明の装置の好ましい態様によれば，マルチコアファイバからの出力や，コリメータからの出力を抽出できる。そして，その態様の装置は，コリメータやマルチコアファイバの空間位置をその抽出した出力に基づいて微調整できる。このため，本発明は，アライメントの調整を行いやすいマルチコア結合装置を提供できる。

本発明の装置は，非特許文献１に開示された装置のようにマルチコアファイバとバンドルファイバとを融着接合させる必要がない。そのため，本発明の装置は，マルチコアファイバとコリメータの間に自由に光機能素子１９を組み込むことができる。その結果，本発明の装置は，様々な光機能を付加させることができることとなる。光機能素子１９を組み込む位置は，例えば，第１のレンズとプリズムの間である。別の位置の例は，マルチコアファイバと第１のレンズの間，又はプリズムとコリメータの間である。

図１は，本発明のマルチコアファイバ結合装置の概要を示す図である。 図２は，マルチコアファイバの断面の例を示す図である。 図３は，複数のプリズムの配置例を示す図である。 図４は，マルチコアファイバ結合装置の好ましい例であって図１とは別の例を示す図である。 図５は，複数のプリズムの配置例を示す図である。 図６は，光路変更機構の例を示す図である。 図７は，光路変更機構を用いた光学系を調整する際の様子を説明するための概念図である。 図８は，本発明のマルチコアファイバ用結合装置の構成例を示す図である。 図９は，７コア−マルチコアファイバ用結合装置の外観例を示す図である。 図１０は，コリメータ部を説明するための図である。 図１１は，１９コアのマルチコアファイバの断面写真に，それぞれのコアの識別番号を付したものである。 図１２は，実施例２における各コア（横軸）のクロストークを示す図面に替わるグラフである。縦軸の単位は，ｄＢである。 図１３は，実施例２におけるＤＥＭＵＸ側の主な要素の構成例を示す。 図１４は，実施例３におけるＳＤＭ通信装置を示す図である。

以下図面を参照しつつ，本発明のマルチコアファイバ結合装置について説明する。なお，本発明のマルチコアファイバ結合装置は，光情報通信の分野における装置の構成を適宜採用することができるものである。マルチコアファイバ結合装置は，マルチコアファイバを検出系や出力系と接続するための装置である。

図１（及び図４）に示されるように，本発明のマルチコアファイバ結合装置は，第１のレンズ１４と，複数のプリズム１６ｂ，１６ｃと，複数のコリメータ１８ａ，１８ｂ，１８ｃとを含む。

マルチコアファイバ１１は，１つの光ファイバに複数のコアが含まれる光ファイバである。図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃ及び図２Ｄは，マルチコアファイバ断面のコア配置例を示す図である。光ファイバ及びマルチコアファイバの製造方法は，既に知られている。具体的なマルチコアファイバ及びマルチコアファイバの製造方法は，例えば，特許第４５６０５７４号，特許第４１８４３０２号，特許第３８７１７３７号，特許第３７６４７６８号，及び特許第３４３９８９２号に開示されている。本明細書では，これらを含む既に知られたマルチコアファイバ及びマルチコアファイバの製造方法を適宜用いることができる。

図２Ａは，中心のコアと，その中心のコア１２ａの周囲に複数のコア１２ｂが存在するマルチコアファイバを示す。図２Ｂは，図２Ａのマルチコアファイバにおいて中心のコア１２ａが存在しないマルチコアファイバを示す。図２Ｃは，中心のコア１２ａの周囲に，第２層目のコア１２ｂが存在し，その第２層目のコアの更に周囲に第３層目のコアが存在するマルチコアファイバを示す。なお，本発明においては，更に第４層目以降の複数層のコア群が存在してもよい。図２Ｄは，中心のコアと層状のコアとから構成されないマルチコアファイバを示す。

第１のレンズ１４は，それぞれのコア１２ａ，１２ｂ，１２ｃから出射した光１３ａ，１３ｂ，１３ｃが入射するレンズである。第１のレンズ１４の例は，非球面レンズである。第１のレンズは，球面レンズであってもよいし，凹レンズであっても，凸レンズであっても，ＧＲＩＮレンズであってもよい。第１のレンズ１４は，マルチコアファイバから出力される複数の光が干渉し合って分離できない状態となる前の位置に設置されることが好ましい。第１のレンズ１４とマルチコアファイバとの空間距離は，マルチコアファイバのコアの状況や，レンズの大きさ，プリズムとコリメータの空間位置関係を考慮して適宜調整される。第１のレンズ１４とマルチコアファイバとの空間距離は第一のレンズの焦点距離によって決定される。焦点距離が小さすぎると，ファイバコリメータ１８との結合距離が短くなり調整しにくくなるし，この距離が大きすぎるとマルチコアファイバから出力されたビーム径が大きくなり複数の光が干渉しあって分離困難となる。コアピッチｄの例は，１０マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下であり，３０マイクロメートル以上５０マイクロメートル以下でもよい。

第１のレンズ１４は，基板やステージに固定されていてもよい。すなわち，レンズ位置調整機構２２は任意の要素である。図１に示されるように，第１のレンズ１４は，レンズ位置調整機構２２によりその位置を調整できるものであってもよい。レンズ位置調整機構２２の例は，第１のレンズ１４を固定する固定台や筺体の傾斜を調整するものである。レンズ位置調整機構２２の例は，第１のレンズ１４を搭載するレンズステージと，そのレンズステージの角度を調整する角度調整部とを有するものである。この角度調整部は，手動にて第１のレンズの角度を調整するものであってもよいし，制御部の制御信号に従って，第１のレンズの角度を調整するものであってもよい。また，レンズ位置調整機構２２は，第１のレンズの空間的な位置を調整するものであってもよい。

複数のプリズム１６ｂ，１６ｃは，第１のレンズ１４によって光路が調整された光１５ａ，１５ｂ，１５ｃが入射するプリズム群である。プリズムは，入射した光の光路をさらに調整し，コリメータへと導く。通常，プリズムは，光路を中心方向から外側へ向けて調整する。このようにして，マルチコアファイバのコアピッチに比べて物理的に大きな空間を必要とするコリメータ群へと，マルチコアファイバのそれぞれのコアから出力されたそれぞれの光を，それぞれのコリメータへと導くことができる。

図３は，複数のプリズムの配置例を示す図である。このように，それぞれのプリズム１６ｂは，それぞれ対応した光の強度分布が比較的高くなる位置の光を抽出し，その光路を調整できるようにされていることが好ましい。マルチコアファイバのそれぞれのコアから放出されたそれぞれの光の全てをコリメータへと導くことが好ましい。しかし，光は空間的に分散するため，放出された全ての光をコリメータへ導くことは難しい。このため，本発明では，第１のレンズの位置を，各プリズムの位置に光の強度が比較的強く位置するように調整する。本発明は，このようにして，検出に十分な光をコリメータへと導くことができる。なお，図３に示す例では，マルチコアファイバの中心コア１２ａから出力した光は，複数のプリズム１６ｂの中心を素通りして，コリメータ１８ａへと導かれる。

後述するように，複数のプリズム１６ｂ，１６ｃは，１段構成（一つの基板に全てのプリズムが搭載されるもの）であってもよいし，２段構成であってもよいし，それ以上の多段構成であってもよい。第１のレンズからプリズム１６ｂまでの最短距離は，適宜調整し最適なものとすればよい。第１のレンズ１４からプリズム１６ｂまでの最短距離は，マルチコアファイバのコアピッチとレンズの焦点距離によって決められるビームの分離角度に依存し，各々のビームが完全に分離された位置に配置すればよい。それぞれのコアに由来する光が完全に分散してしまうと，あるコア由来の成分をコリメータへ導入できないため，第１のレンズからプリズム１６ｂまでの距離の例としてはビーム径が最も細くなるコリメート光のビームウェストの位置に配置するのが望ましい。

マルチコアファイバ結合装置の好ましい例は，複数のプリズム１６ｂ，１６ｃが，マルチコアファイバ１１に含まれる中心のコアに由来する光１５ａを透過させ，残りの光１５ｂ，１５ｃの光路を調整するように，残りの光１５ｂ，１５ｃの光路に対応した位置に設けられるものである。この場合，例えば，中心に穴が存在する基板を用意し，中心から各コアに対応した位置にプリズムを設けるものが好ましい。

この例は，図２Ａに示されるように，マルチコアファイバが，中心に位置する中心のコアと，その周囲に存在する複数のコアを有するものの場合に好ましく用いることができる。もっとも，図２Ｂに示されるように，中心にコアが存在しないマルチコアファイバについても，このマルチコアファイバ結合装置を好ましく用いることができる。つまり，中心のコア１２ａに由来する光１３ａは，プリズムを経ずにコリメータ１８ａへと導かれる。そして，中心のコア１２ａ以外のコア１２ｂ，１２ｃに由来する光がプリズム１６ｂ，１６ｃを経て，コリメータ１８ｂ，１８ｃへと導かれるものである。マルチコアファイバは，中心のコア１２ａを有するものが多いため，このような構成を有することで，周囲のコアに由来する光と中心に位置する光とを分離して，処理を行うことができることとなる。

図４は，マルチコアファイバ結合装置の好ましい例であって図１とは別の例を示す図である。このマルチコアファイバ結合装置は，複数のプリズムとして，第１のプリズム１６ｂと，第２のプリズム１６ｃとを含む。この場合，第１のプリズム１６ｂと第２のプリズム１６ｃとは，それぞれ複数のプリズムを含む。第１のプリズム１６ｂは，第１のレンズ１４によって光路が調整された光１５ａ，１５ｂ，１５ｃのうち一部の光１５ｂの光路を調整するためのプリズムである。第１のプリズム１６ｂは，図３に示されるようなプリズム群を用いればよい。第２のプリズム１６ｃは，第１のレンズ１４によって光路が調整された光１５ａ，１５ｂ，１５ｃのうち第１のプリズムにより光路が調整されない一部の光１５ｃの光路を調整するためのプリズムである。図５は，第２のプリズム１６ｃを示す図である。第１のプリズム１６ｂ及び第２のプリズム１６ｃは，それぞれ１枚の基板上に形成されることが好ましい。このようにすることで，複数のプリズムの空間位置を固定化できる。

この構成を有するマルチコアファイバ結合装置は，たとえば，マルチコアファイバが，図２Ｃに示されるように複数の層により構成される場合に有効である。たとえば，中心のコア１２ａの外周のコア群を第１のコア群１２ｂとし，第１のコア群１２ｂのさらに外周に存在するコア群を第２のコア群１２ｃとする。この場合，第２のプリズム１６ｃが第２のコア群１２ｃ由来の光の光路を調整する。すると，マルチコアファイバからの光から，第２のコア群１２ｃ由来の光が除かれる。第１のプリズム１６ｂが，その状態の光に含まれる第１のコア群１２ｂ由来の光の光路を調整する。このような構成を採用すれば，マルチコアファイバに含まれるコアの数が大きくなった場合であっても，精度のよい結合装置を維持できる。なお，この考え方は，第３のコア群，第４のコア群のように，マルチコアファイバに含まれるコア数や層の数が増えた場合も同様に応用できる。また，マルチコアファイバは，必ずしも中心のコアが存在するとは限らず，また，層状にコアが並べているとは限らない。そのような場合であっても，マルチコアに含まれる一部のコアごとに，光路を変化させることで，複数のコアを含むマルチコアに対しても，好ましい結合装置を提供できる。

複数のコリメータ１８ａ，１８ｂ，１８ｃは，複数のプリズム１６ｂ，１６ｃを経た光１７ａ，１７ｂ，１７ｃのそれぞれが入射するコリメータ１８ａ，１８ｂ，１８ｃである。コリメータは，たとえば，特許第４８３６７４６号公報及び特許第４７７１３４０号公報にも開示されているとおり，既に知られた光学素子である。コリメータは，拡散した光を平行光線へと変換する機能を有する。なお，本発明では，コリメータは光ファイバと接続されているものが好ましい。つまり，コリメータの例は，ファイバコリメータである。このファイバコリメータは，コリメータ部で平行光線へと変換された光をファイバ部分で伝搬することができる。

マルチコアファイバ結合装置の好ましい例は，マルチコアファイバ１１の位置を調整するファイバ位置調整機構２１を更に有するものである。マルチコアファイバの位置調整の例は，マルチコアファイバを回転させる角度調整，マルチコアファイバの出力端とレンズ間のフォーカス調整，及びマルチコアファイバの出力端のレンズに対する位置調整である。ファイバ位置調整機構２１の例は，マルチコアファイバ１１を把持する把持部と，把持部を回転移動させる回転移動部とを有するものである。そして，回転移動部は，後述する制御装置（コンピュータ）と接続され，回転角度が制御できるようにされているものが好ましい。さらに，ファイバ位置調整機構２１は，第１のレンズにマルチコアファイバ１１の出力端を近づけたり遠ざけたりできるように，把持部又は把持部と回転移動部とを上下（左右）に移動できるようなアクチュエータを有するものが好ましい。このアクチュエータも，制御装置と接続され，マルチコアファイバの出力端の位置を制御できるようにされているものが好ましい。

マルチコアファイバ結合装置の好ましい例は，複数のコリメータ１８ａ，１８ｂ，１８ｃの位置と角度とを調整するコリメータ位置調整機構２３を有するものである。コリメータ位置調整機構２３の例は，コリメータを把持する把持部分と，把持部分の位置を変化させるための駆動部（アクチュエータ）とを有するものである。コリメータ位置調整機構２３を有するため，この装置は，光学系を微調整することができる。コリメータ位置調整機構２３は，それぞれ制御部と接続され，コリメータの位置を制御できるようにされているものが好ましい。コリメータ位置調整機構２３は，例えば２枚の基板でコリメータを把持し，２枚の基板のいずれか又は両方の角度を調整することで，コリメータの位置や角度を調整するものである。

図６は，光路変更機構の例を示す図である。すなわち，マルチコアファイバ結合装置の好ましい例は，光路変更機構３２と検出装置３３とを有するものである。光路変更機構３２は，第１のレンズ１４と光路調整プリズムの間の光路に挿入でき，また光路から取り除くことができるものである。そして，光路変更機構３２は，光を変更させて，検出装置３３へと導くことができるものである。光路変更機構３２の例は，ミラーである。検出装置３３の例はビジコンカメラである。

本発明の装置は空間結合系であるため，例えば，図１および図４の各コアの光が完全に分離されていない位置に公知の光機能素子（光学素子）１９を挿入することで，複数のコアからの光に対し，ひとつの光学素子によって機能を付加できる。そのような光学素子の例は，偏波面調整器，偏光子，１／４波長板，１／２波長板，アッテネータ，バンドパスフィルタ，光学フィルタ及びアイソレータである。光学素子として，光学デバイスに用いられている公知の素子を用いることができる。このような光学素子を入れることができる構成の例は，特許第３９３３９６７号公報に開示されたものである。

図７は，光路変更機構を用いた光学系を調整する際の様子を説明するための概念図である。図７に示す例では，コリメータ検出用の光路変更機構３２が，マルチコアファイバ１１の出力端３１と，光路調整プリズム１６との間の光路に挿入されたものである。この光路変更機構３２により，マルチコアファイバからの光は遮断される。一方，コリメータからの光は，光路変更機構３２により，光路を変更され，カメラなどの検出装置３３へと導かれる。このようにして，コリメータの光路を調整できる。検出装置３３は，制御装置と接続されているものが好ましい。すると，コリメータの光路の位置が適切なものとなるように，例えばマルチコアファイバの位置やコア配列，コリメータの位置と角度を調整し，コリメータの光路を適切なものに調整できる。

図８は，本発明のマルチコアファイバ用結合装置を用いた結合装置の構成例を示す図である。図８は，以下の実施例における実験系の概念図でもある。図８に示される通り，この通信システムは，基本的には送信機側と受信機側とで対象的な構成を有している。実際の通信システムは，結合装置の両端に送信機及び受信機を有する。

７コア−マルチコアファイバ用結合装置
図９は，７コア−マルチコアファイバ用結合装置の外観例を示す図である。図１０は，コリメータ部を説明するための上面図である。このような装置構成を採用することで，７コア−マルチコアファイバ用結合装置を製造した。

マルチコアファイバ及びＳＤＭ ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ
図１１に，１９コアのマルチコアファイバの断面図に，それぞれのコアの識別番号を付したものを示す。コアは３つのグループに分けられている。すなわち，中心コア（コア１），内部コア（コア２〜７），及び外部コア（コア８〜１９）である。１９コアＭＣＦのコアピッチ及びクラッド径はそれぞれ３５マイクロメートル及び２００マイクロメートルであった。図１２に，各コア（横軸）におけるクロストークを示す。それぞれのコアにおいて１０．４ｋｍの伝送の後，隣接したコアからのクロストーク（ＸＴ）は約−３２ｄＢであり，シミュレーション結果とほとんど一致した。

光学ＳＤＭ ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸの機能性は，カスタムメイドの自由空間結合装置によって達成できる。自由空間光学系を採用する最大の利点は，コア数に対する直接的なスケーラビリティ，ＭＣＦとシングルモードファイバとのモード場直径のわずかな相違への適合性，ＭＣＦにおけるコアピッチのわずかなずれへの適合性である。

図１３に実施例２におけるＤＥＭＵＸ側の主な要素の構成例を示す。ＭＣＦファセットから出る光はレンズによって１９の平行ビームに変換され，それぞれはわずかに角度がずれた状態で，伝搬する。これら１９ビームを精度の高い赤外線カメラで撮影した画像が図１３に示されている。

十分に空間的に分離した後，中心となるビームを除いた全てのビームを，環状に配置されたプリズムを２層用いて反射させた。反射位置は，ファイバコリメータを通して１９のＳＭＦのファセットに焦点を戻される前とした。このＭＵＸ／ＤＥＭＵＸのインプット及びアウトプットの結合損失の合計は平均約１．３ｄＢであり，表１に要約されるように，１９本のチャネル全体で約±０．２ｄＢの変動があった。

図１４は，ＳＤＭ送信システムの構成を示すブロック図である。ＷＤＭ搬送波（１５３３．４５〜１６１５．２４ｎｍ）は，１００ＧＨｚごとの成分を有し，それらは５０の機数成分と５０の偶数成分とを含んでいた。

本発明は，光通信機器の技術分野にて利用され得る。

１１ マルチコアファイバ； １２ａ，１２ｂ，１２ｃ 伝播コア断面；
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ コアから出射した光； １４ 第１のレンズ；
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 第１のレンズによって光路が調整された光；
１６ｂ，１６ｃ プリズム； １７ａ，１７ｂ，１７ｃ プリズムを経た光；
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ コリメータ； １９ 光機能素子；
２１ ファイバ位置調整機構； ２２ レンズ位置調整機構； ２３ コリメータ位置調整機構；
３１ マルチコアファイバの出力端； ３２ 光路変更機構； ３３ 検出装置

Claims (7)

1. マルチコアファイバ（１１）に含まれるそれぞれのコア（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）から出射した光（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）が入射する１つの第１のレンズ（１４）と，
   前記第１のレンズ（１４）によって光路が調整された光（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）が入射する複数のプリズム（１６ｂ，１６ｃ）と，
   前記複数のプリズム（１６ｂ，１６ｃ）を経た光（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）のそれぞれが入射する複数のコリメータ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）と，を有し，
   前記それぞれのコア（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）から出射した光（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）は，前記第１のレンズ（１４）を通ることで，コリメート光に変換されるとともに，レンズの屈折作用により角度がずれた状態で伝搬されて空間的に分離される
   マルチコアファイバ結合装置。
2. 請求項１に記載のマルチコアファイバ結合装置であって，
   前記複数のプリズム（１６ｂ，１６ｃ）は，
   前記マルチコアファイバ（１１）に含まれる中心のコアに由来する光（１５ａ）を透過させ，残りの光（１５ｂ，１５ｃ）の光路を調整するように，残りの光（１５ｂ，１５ｃ）の光路に対応した位置に設けられるプリズムの集合である，装置。
3. 請求項１に記載のマルチコアファイバ結合装置であって，
   前記複数のプリズム（１６ｂ，１６ｃ）は，
   前記第１のレンズ（１４）によって光路が調整された光（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）のうち一部の光（１５ｂ）の光路を調整するための第１のプリズム（１６ｂ）と，
   前記第１のレンズ（１４）によって光路が調整された光（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）のうち前記第１のプリズムにより光路が調整されない一部の光（１５ｃ）の光路を調整するための第２のプリズム（１６ｃ）と，を含む，装置。
4. 請求項１に記載のマルチコアファイバ結合装置であって，
   前記マルチコアファイバ（１１）の位置を調整するファイバ位置調整機構（２１）を更に有する，装置。
5. 請求項１に記載のマルチコアファイバ結合装置であって，
   前記複数のコリメータ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）の位置と角度を調整するコリメータ位置調整機構（２３）を有する，装置。
6. 請求項１に記載のマルチコアファイバ結合装置であって，
   前記マルチコアファイバ（１１）の出力端（３１）と，前記光路調整プリズム（１６b，１６ｃ）との間に挿入可能な光路変更機構（３２）と，
   前記光路変更機構（３２）により光路が変更された前記マルチコアファイバ（１１）から出射した光（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）又は前記光路変更機構（３２）により光路が変更された前記複数のコリメータ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）からの光を検出する検出装置（３３）と，を更に有する装置。
7. 請求項１に記載のマルチコアファイバ結合装置であって，
   前記第１のレンズ（１４）と前記光路調整プリズム（１６b，１６ｃ）との間に光機能素子を更に有する装置。

Images