JP6051469B2

JP6051469B2 - 光ファイバ型光機能素子カートリッジモジュール

Info

Publication number: JP6051469B2
Application number: JP2011197263A
Authority: JP
Inventors: 尚也和田; 小林　哲也; 哲也小林; 裕作鳥取
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology; Optoquest Co Ltd
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology; Optoquest Co Ltd
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2031-09-09
Also published as: US20140212094A1; EP2755068A4; CA2850618C; CA2850618A1; JP2013057880A; US9146357B2; CN103858037A; EP2755068B1; EP2755068A1; CN103858037B; WO2013035441A1

Description

本発明は光ファイバ型光機能素子カートリッジモジュールに関する。

特許第３９３３９６７号（特許文献１）には，光機能素子カートリッジモジュールが開示されている。この文献に開示されたカートリッジ型光機能モジュールは，バルク型の光機能素子を対象としたものであった。

特許第３９３３９６７号

一方，バルク型の光学素子以外の光学素子を用いたモジュールに関するニーズがある。しかしながら，特許第３９３３９６７号（特許文献１）に開示されたモジュールのカートリッジに光ファイバ型のモジュール又は導波路型のモジュールを搭載しようとすると，モジュールの両端にある光ファイバコリメータとの間で良好な光結合を得ることができないという問題があった。

更に従来の光機能素子カートリッジモジュールでは，光増幅ができないという問題があった。

本発明は，基本的には，カートリッジにコリメータを搭載し，コリメータの位置調整機構を設けることで，モジュールの両端にある光ファイバコリメータとの間で良好な光結合を得ることができるという知見に基づく。

さらに，本発明は，モジュールの両端にある光ファイバコリメータとの間で良好な光結合を得ることができるため，ＥＤＦＡを含む光ファイバ型のモジュール，又は導波路型のモジュールをカートリッジに搭載できるという知見に基づく。

本発明のカートリッジ型光機能モジュール１０は，対向して配置された第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３と，光機能オブジェクト５と，光機能オブジェクト５を脱着可能に載置するベース部７とを有する。第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３はベース部７に連結されている。そして，光機能オブジェクト５は，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３の間で光結合が可能なように配置される少なくとも１つの光機能を有する光学素子４を載置したカートリッジである。

このモジュールにおいて，光学素子４は，光ファイバ型のモジュール又は導波路型のモジュールである。そして，光機能オブジェクト５は，第３のコリメータ１３と，第３のコリメータ１３の光機能オブジェクト５内の位置を調整するための第１の位置調整機構１７とを有する。

そして，このモジュールにおいて，好ましい第１の位置調整機構１７は，第３のコリメータ１３の縦方向及び横方向の位置を調整するための機構である。

そして，このモジュールにおいて，好ましい光学素子４は，光ファイバ型増幅器である。

そして，このモジュールにおいて，好ましい光学素子４は，光遅延回路である。

本発明は，各カートリッジにも光ファイバコリメータを搭載し，しかも各カートリッジに光ファイバコリメータの調整機構を設けることで，モジュールの両端にある光ファイバコリメータとの間で良好な光結合を得ることができる。これにより，本発明は，光ファイバ型のモジュール，又は導波路型のモジュールをカートリッジに搭載できる。

さらに，本発明は，光ファイバ型のモジュールとしてＥＤＦＡモジュールを用いることで，光増幅を行うことができる光ファイバ型光機能素子カートリッジモジュールを提供できる。

図１は，本発明のカートリッジ型光機能モジュールの構成を説明するための概念図である。図２は，本発明の光機能オブジェクトの外観例を説明するための図である。図３は，本発明の位置調整機構を説明するための図である。図４は，本発明の光機能オブジェクトの例を説明するための図である。図５は，本発明のベース部を説明するための図である。

本発明は，少なくとも両端に位置するカートリッジがコリメータを有する。そして，本発明は，たとえば，コリメータの位置を微調整することができるように，カートリッジの形状を工夫した。カートリッジ中央にコリメータ挿入部を設け，その上方及び横方向の穴に調整機構を設けた。すると，モジュールを実際にセットアップする際に，複数のカートリッジを基体に装着した後，各カートリッジの光結合や光ファイバコリメータとの光結合を最適化するように，コリメータの位置を調整することができる。調整機構の例は，手動で移動することができるねじや，電気的な指令により位置を移動できるアクチュエータである。この調整機構により，コリメータの位置を最適化でき，これにより光ファイバ型や導波路型の光学素子を用いても，最適な光学結合を達成できる。

以下，図面を用いて本発明のモジュールを具体的に説明する。図１は，本発明のカートリッジ型光機能モジュールの構成を説明するための概念図である。図１に示されるように，本発明のカートリッジ型光機能モジュール１０は，対向して配置された第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３と，光機能オブジェクト５と，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３を連結するとともに光機能オブジェクト５を脱着可能に載置するベース部７とを有する。そして，光機能オブジェクト５は，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３の間で光結合が可能なように配置される少なくとも１つの光機能を有する光学素子４を載置したカートリッジである。図１に示される例では，カートリッジとしての光機能オブジェクト５を３つ含む。

カートリッジ型光機能モジュールは，基本的には，特許文献１に開示されたカートリッジ型光機能モジュールと同様の機能を有する。すなわち，ベース部７に第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３が所定間隔で設けられている。そして，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３の間に，所定数の光機能オブジェクト５をカートリッジとして設置し，ベース部７に固定することができる。各カートリッジの光学素子と，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３とは光学的に結合される。そのため，カートリッジ型光機能モジュール１０は，カートリッジを交換することで，様々な光学的機能を有するモジュールとして使用することができるものである。

第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３は，それぞれ光ファイバ部とコリメータ部とを有する。そして，コリメータ部と光ファイバ部とは光を伝達できるように接続されている。第１の光ファイバコリメータ２のコリメータ部と，第２の光ファイバコリメータ３のコリメータ部とは，ベース部７の上部の空間を隔てて対向する。この空間には，所定の数のカートリッジを挿入できる。

第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３は，コリメータ部の位置を調整するための第２の位置調整機構を有するものが好ましい。そのような位置調整機構の例は，コリメータ部を上下又は左右に移動できる機構である。位置調整機構の例は，後述するコリメータ調整機構のように，コリメータの上部又は下部からねじやアクチュエータでコリメータを押してコリメータの縦方向の位置を調整できるものである。さらに，位置調整機構の例は，後述するコリメータ調整機構のように，コリメータの右部又は左部からねじやアクチュエータでコリメータを押してコリメータの横方向の位置を調整できるものである。

図２は，本発明の光機能オブジェクトの外観例を説明するための図である。光機能オブジェクト５は，光学素子４を載置したカートリッジタイプの物である。光学素子４は，後述する第３のコリメータ１３により，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３の間で光結合が可能なように配置される。光機能オブジェクト５は，１つでもよいし，２個又は３個以上であってもよい。光機能オブジェクト５が１つの場合は，２つのコリメータと，光学素子とを有すればよい。そして，２つのコリメータは光学素子と光学的に接続されるとともに，それぞれ第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３の間で光結合することができる。本発明のモジュール１０が，複数の光機能オブジェクト５を搭載できる場合，それらの光機能オブジェクト５が同じ機能を有するものであってもよいし，異なる機能を有するものであってもよい。本発明のモジュール１０が，複数の光機能オブジェクト５を搭載できる場合，すべての光機能オブジェクトが，光ファイバ型のモジュール又は導波路型のモジュールを有する必要がない。たとえば，１つ又は２つ以上の光機能オブジェクトが，光ファイバ型のモジュール又は導波路型のモジュールであれば，残りの光機能オブジェクトはダミーであってもよいし，バルク型の光学素子を有するものであってもよい。この場合，カセットを分割し，末端のカセットに第３のコリメータ１３を搭載させ，そのカセットに隣接するカセットには光学素子４を搭載してもよい。一つのカセットが，第３のコリメータ１３と光学素子４とを搭載していてもよい。

１つのカセットが２つの第３のコリメータ１３を有する場合，第３のコリメータ１３は，光機能オブジェクト５の光の出入り口にそれぞれ設けられる。したがって，通常，２つの第３のコリメータ１３は，それぞれカートリッジの表面及び裏面に設けられる。そして，２つの第３のコリメータ１３は，光学素子と光学的に接続されている。第３のコリメータ１３は，好ましくは，カートリッジがベース部７に装着された際に，第１及び第２の光ファイバコリメータのコリメータ部の位置に対応する位置に設けられる。第３のコリメータ１３は，光ファイバ部とコリメータ部とを有する光ファイバコリメータであってもよい。

光学素子４は，第３のコリメータ１３又は隣接するカセットの光学素子との間で光の伝達を行うことができるように設定されている。本発明において，光学素子４は，光ファイバ型のモジュール又は導波路型のモジュールである。光ファイバ型のモジュールの例は，光ファイバ型増幅器（例えば，ＥＤＦＡモジュール）である。ＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅器）モジュールは，ＥＤＦＡファイバを有し，光増幅作用を有するモジュールである。光ファイバ型のモジュールの別の例は，光ファイバを有する光遅延回路である。この光遅延回路は，カートリッジ内に光ファイバによる回路が設けられている。そいて，この光遅延回路は，光ファイバを光が伝搬する時間分，光遅延が生ずる。導波路型のモジュールの例は，ＳＯＡ（半導体光増幅器）である。

第３のコリメータ１３は，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３に隣接する部位にのみ設けられてもよいし，それぞれのカートリッジに設けられてもよい。

図２に示されるように，光機能オブジェクト５は，その上方中心に光路を形成する穴を有するとともに，その上面及び側面に光路へ向けた穴を有する物が好ましい。そして，光機能オブジェクト５は，コリメータ及び光学素子のいずれか又は両方を収容する。そして，上面及び側面から光路へ向けた穴に位置調整機構１７を設ける。

図３は，本発明の位置調整機構を説明するための図である。図１３に示される例は，位置調整機構１７がねじである。第３のコリメータ１３の縦方向の位置を，上部のネジ１７を用いて調整できる。また，第３のコリメータ１３の横方向の位置を，側面のネジ１７を用いて調整できる。

ベース部７は，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３を連結するとともに光機能オブジェクト５を脱着可能に載置するための基体である。通常，ベース部７の両端に，それぞれ第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３を設置することで，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３がベース部７に連結される。

光機能オブジェクト５は，図１に示されるように，第３のコリメータと光学素子を１つ含むものであってもよい。また，光機能オブジェクト５は，第３のコリメータを有するものと，光学素子を有するものが存在してもよい。図４は，本発明の光機能オブジェクトの例を説明するための図である。図４に示されるように，本発明の光機能オブジェクト５は，ひとつのカートリッジに２つのコリメータ１３及びそれぞれのコリメータの位置調整機構１７が存在してもよい。図４の例では，光学素子が光ファイバ型（例えば，ＥＤＦＡファイバ又は遅延回路）である。

ベース部７は，たとえば，特許文献１の図８及び図９に開示されたものを適宜用いることができる。図５は，本発明のベース部を説明するための図である。図５に示されるように，ベース部７のうち，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３の間の空間には，所定の数のカートリッジ５を設置できる。すると，カートリッジ５に含まれる光学素子と，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３とは良好な光結合を得ることができるように，カートリッジ内のコリメータの位置を調整できるようにされている。

たとえば，光機能オブジェクト５には，ベース部７に光機能オブジェクト５を固定するための取り付け部が設けられてもよい。そして，ベース部７には，取り付け部とかかり合って，光機能オブジェクト５をベース部７に固定するための係合部が設けられてもよい。

次に，本発明のカートリッジ型光機能モジュール１０の使用例について説明する。ベース部７には，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３が設置されている。そして，モジュールに必要な機能に応じて，ベース部７に挿入するカセットの種類を決める。カセットの数に余裕がある場合は，ダミーカセットを挿入してもよい。ダミーカセットは，隣接するカセットと光結合を行うものの特に光機能を有しないものである。ダミーカセットの例は光学素子として，ファイバや光学結晶を有するものである。挿入するカセットの種類を決めた場合，カセットを挿入し，ベース部７に設置する。この際，カセットの下部の窪み（凹部）が，ベース部７に存在する突起部（凸部）にはまるようにされていてもよい。

ベース部７にカセット（光機能オブジェクト５）を設置した後，適宜第３のコリメータの位置を調整する。最も，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３の位置も調整してもよい。第３のコリメータの位置を調整する際には，調整機構を利用する。コリメータの位置を調整することで，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３と光学素子４との光結合を最適化することができる。たとえば，光学素子４の一つとして，光増幅型ファイバを用いた場合は，モジュール内で光増幅を達成できる。このようなファイバ型の光学素子を用いた場合も，第３のコリメータが存在するので，第１及び第２の光ファイバコリメータ２，３との効果的な光結合を達成することができる。

本発明は，光通信機器の技術分野にて利用され得る。

２第１の光ファイバコリメータ
３第２の光ファイバコリメータ
４光学素子
５光機能オブジェクト
７ベース部
１０カートリッジ型光機能モジュール
１３第３のコリメータ
１７第１の位置調整機構

Claims

対向して配置された第１及び第２の光ファイバコリメータ（２，３）と，
前記第１及び第２の光ファイバコリメータ（２，３）の間で光結合が可能なように配置される少なくとも１つの光機能を有する光学素子（４）を載置した光機能オブジェクト（５）と，
前記第１及び第２の光ファイバコリメータ（２，３）を連結するとともに前記光機能オブジェクト（５）を脱着可能に載置するベース部（７）と，を有する，
カートリッジ型光機能モジュール（１０）であって，
前記光学素子（４）が，
光ファイバ型のモジュール又は導波路型のモジュールであり，
前記光機能オブジェクト（５）は，
一つのカセットの中に，
当該光機能オブジェクト（５）の光の出入り口にそれぞれ設けられ，光ファイバ部とコリメータ部とを有する２つの第３のコリメータ（１３）と，
前記２つの第３のコリメータ（１３）と光学的に接続された前記光学素子（４）と，
前記２つの第３のコリメータ（１３）それぞれの前記光機能オブジェクト（５）内の位置を調整するための２つの第１の位置調整機構（１７）と，を有することを特徴とする，
カートリッジ型光機能モジュール。
請求項１に記載のカートリッジ型光機能モジュールであって，
前記光機能オブジェクト（５）は，
前記２つの第３のコリメータ（１３）が配置され，光路を形成する第１の穴と，
上面及び側面に前記第１の穴に向けた第２の穴と，を有するものであり，
前記２つの第１の位置調整機構（１７）は，
前記第２の穴に配置され，前記２つの第３のコリメータ（１３）の縦方向及び横方向の位置を調整するための機構である，
カートリッジ型光機能モジュール。
請求項１に記載のカートリッジ型光機能モジュールであって，
前記光学素子（４）は，光ファイバ型増幅器である，
カートリッジ型光機能モジュール。
対向して配置された第１及び第２の光ファイバコリメータ（２，３）と，
前記第１及び第２の光ファイバコリメータ（２，３）の間で光結合が可能なように配置される少なくとも１つの光機能を有する光学素子（４）を載置した光機能オブジェクト（５）と，
前記第１及び第２の光ファイバコリメータ（２，３）を連結するとともに前記光機能オブジェクト（５）を脱着可能に載置するベース部（７）と，を有する，
カートリッジ型光機能モジュール（１０）であって，
前記光学素子（４）が，
光ファイバ型のモジュール又は導波路型のモジュールであり，
前記光機能オブジェクト（５）は，
第３のコリメータ（１３）と，
前記第３のコリメータ（１３）の前記光機能オブジェクト（５）内の位置を調整するための第１の位置調整機構（１７）と，を有し，
前記光学素子（４）は，光遅延回路である，
カートリッジ型光機能モジュール。