JP6438373B2 - 光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの側方から光を入出力する技術に関する。

光ファイバ側方入出力技術は、或る角度で曲げられた光ファイバの曲がり部分の側面に別の光ファイバを突き当てるという構造により、２つの光ファイバ間での光信号の授受を可能にする技術である。光ファイバ側方入出力技術は、例えば心線対照や信号モニタ、線路切替を行うために、曲げた光ファイバの側方から光信号を入出射させることに利用される（例えば、非特許文献１及び２を参照。）。以下、この明細書では曲げられるほうの光ファイバを主光ファイバと称し、曲げ光ファイバの側面に突き当てられるほうの光ファイバをプローブファイバと称する。光ファイバ側方入出力技術は、漏洩光モニタ、心線対照用の試験光入射、あるいは光回線の経路変更に係る短瞬断切替器などへの適用が検討されている。

アクセス網では単心のファイバを複数本束ねたテープファイバを使用することが一般的である。テープファイバは通常の光ファイバを複数本隣接させて相互に接着したものである。

図１は、主光ファイバとしてテープファイバの曲げ部に通信光を入射して結合させている様子を説明する図である。これは、シングルモードファイバの先端に同直径の屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）を融着し、主光ファイバの曲げ部上へ集光して入射している例である。テープファイバにおいて、４本の光ファイバはテープファイバ曲げ平面内に垂直方向に並列されている。なお、「曲げ平面」とは、曲げる前及び曲げた後の主光ファイバ（テープファイバであればいずれかの光ファイバ）を含む平面（図１のＸ−Ｚ平面）のことである。

図２は、図１のＧＲＩＮレンズ光学系により主光ファイバの曲げ部へ入射する円形ビームの像（図２（ａ））と光強度プロファイル（図２（ｂ）（ｃ））を示す図である。強度がピーク値の１／ｅ^２（＝０．１３５）となる径をビームウェスト径とする。ビームウェスト径は２４μｍであり、主光ファイバの曲げ部へ結合する入射結合効率は２３％である。ここで入射効率とは入出力用ファイバアレイを出た光線が曲げたファイバのコアへ結合する効率である。

清倉ほか、「ローカル光入出力技術のための小径曲げ光ファイバの放射シミュレーション ―光線路切替の結合効率検討―」、電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、Ｂ−１０−１６（２０１３年９月） 廣田ほか、「側方入出力技術を用いた光線路切替装置の検討」、電子情報通信学会信学技報、ＩＥＩＣＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ＯＦＴ ２０１３−５０ （２０１４−０１） 田野辺ほか、ＳＭ／ＭＭ共用デュアルモード光ファイバ、信学技報ＯＣＳ ２００７−３７ Ｔｈｏｒｌａｂｓ製品情報、"ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｈｏｒｌａｂｓ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｈｏｒｃａｔ／ＴＴＮ／ＤＣＦ１３−ＳｐｅｃＳｈｅｅｔ．ｐｄｆ"、２０１５年９月１５日検索 清倉ほか，「デュアルモードファイバプローブ利用によるローカル光入出力技術の受光効率改善検討」電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、Ｂ−１３−１４（２０１５年９月） Ｇｏ！Ｆｏｔｏｎウェブサイト"ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｏｆｏｔｏｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｄｆ／ｓｍｌ／ＳＭＬ＿Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ＿Ｎｏｔｅ＿Ｒ１−１３ＭＡＲ．ｐｄｆ"、２０１５年１０月８日検索

テープファイバのファイバコア間の間隔は２５０μｍ程度である。そのファイバコア間の間隔は、ほぼ等間隔ではあるが、被覆の厚さの揺らぎに起因したコア間隔の揺らぎ（２０μｍ程度）がある。このため、図２のように狭く円形に集光してしまうと、図２（ａ）に示すようにコアが２０μｍずれるとコアにビームが全く入射せず、光信号入出力が非常に困難となる（入射結合効率の悪化）。つまり、主光ファイバの曲げ部に集光するようにレンズを用いて最適集光すると、位置許容性が悪化し、ファイバコアの位置の揺らぎに対応することが困難という課題が発生する。

そこで、コアの位置許容性（位置トレランス）を持たせるために主光ファイバの曲げ部へ照射するビーム径を拡大するという方法が考えられる。図３は、ＧＲＩＮレンズ光学系で主光ファイバの曲げ部へビーム径を拡大して照射する光学系を説明する図である。図３の光学系は、例えば、図１の光学系においてＧＲＩＮレンズのピッチを０．２５付近に設定することで実現可能である。なお、ピッチとは、屈折率分布型レンズ内を通る光線の蛇行周期を表す。ピッチ０．２５とは無限遠にある物体の倒立実像が出射端面上に結像する長さである。ピッチＰは無次元の数であり以下の式で表される（非特許文献６を参照。）。
［式］
Ｐ＝（１／２π）ｚ√Ａ
ここでｚはレンズの長さであり、√Ａは屈折率分布定数で単位は長さの逆数である。

図４は、図３のＧＲＩＮレンズ光学系により主光ファイバの曲げ部へ入射する円形ビームの像（図４（ａ））と光強度プロファイル（図４（ｂ）（ｃ））を示す図である。ビームウェスト径は７２μｍに拡大している。図３の光学系では、照射領域が拡大され、位置トレランスを持たせることができるが、入射結合効率は３．１％に低下してしまう。結合効率が低下するとファイバ被覆を経由して通信を行うレベルの光強度を確保できず、ローカル光入出力を利用した通信が困難となる。つまり、図３の光学系とすれば、入射結合効率が低く、光信号入出力が非常に困難という課題が発生する。

主光ファイバの曲げ部に集光してビーム径を絞れば位置許容性が悪化し、コアの位置揺らぎの許容性が低下する一方、位置許容性を広げるためにビーム径を広げれば結合効率が低下するというトレードオフの関係があった。このように、従来の光ファイバ側方入出力装置には、コアの位置許容性と結合効率というトレードオフの関係があり、双方を満足することが困難という課題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、主光ファイバとの結合効率を保ちつつ主光ファイバのコアの位置許容性を高めることができる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法を提供することを目的とする。

本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、ＧＲＩＮレンズ光学系において、集光ビームを位置許容性が必要な方向のみ直径を拡大した楕円形とし、コアの位置ずれによる光結合効率低下をふせぎ、コアの位置ずれを考慮しなくてよい方向にはビームの直径を絞りビームの光強度低下を抑えて光結合効率を確保することとした。

具体的には、本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
先端に光軸を一致させた屈折率分布型レンズが融着され、前記曲げ部に前記屈折率分布型レンズが近接され、前記屈折率分布型レンズを介して前記曲げ部に入射光を入射し、前記曲げ部から漏洩する漏洩光を前記屈折率分布型レンズで受光することが可能な入出力用光ファイバと、
前記曲げ部と前記屈折率分布型レンズとの間に設けられ、前記曲げ部における前記主光ファイバの接線方向と前記入射光及び前記漏洩光の光軸とに垂直な方向に前記入射光及び前記漏洩光のビーム径を拡張する光学系と、
を備える。

具体的には、本発明に係る光ファイバ側方入出力方法は、曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力方法であって、
先端に屈折率分布型レンズを融着した入出力用光ファイバを前記曲げ部に近接し、前記屈折率分布型レンズを介して前記曲げ部に入射光を入射し、前記曲げ部から漏洩する漏洩光を前記屈折率分布型レンズで受光するときに、
前記曲げ部と前記屈折率分布型レンズとの間に光学系を設け、前記曲げ部における前記主光ファイバの接線方向と前記入射光及び前記漏洩光の光軸とに垂直な方向に前記入射光及び前記漏洩光のビーム径を拡張することを特徴とする。

テープファイバのコア位置の揺らぎは曲げ平面に垂直な方向のみで、曲げ平面内の揺らぎは無視できる。そこで、コア位置揺らぎの方向に対しては幅を広く、コア位置が揺らがない方向へは幅が狭いような楕円形状の像（ビーム）を形成する。必要最小限の範囲にビームを拡大することによって、コアの位置ずれ許容度を高め、且つ光強度低下による結合効率低下を抑制できる。

従って、本発明は、主光ファイバとの結合効率を保ちつつ主光ファイバのコアの位置許容性を高めることができる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法を提供することができる。

前記光学系は、前記曲げ部における前記主光ファイバの接線方向と前記入射光及び前記漏洩光の光軸とに垂直な方向に平行な中心軸を有する円筒レンズであることを特徴とする。円筒レンズを用いて集光が必要な方向のみ集光し、不要な方向には集光を緩和することができる。

光入出力光学系が屈折率媒体中に存在する場合、前記円筒レンズは、屈折率分布型レンズであることを特徴とする。

前記主光ファイバは、複数の光ファイバ心線が並列するテープファイバであり、
前記入出力用光ファイバは、前記光ファイバ心線にそれぞれ対応して並列しているファイバアレイであり、
前記光学系は、１つであり、複数の前記入出力用光ファイバの光軸に共通とすることができる。

本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、それぞれの前記入出力用光ファイバを配置する複数のファイバ用Ｖ溝、及びそれぞれの前記ファイバ用Ｖ溝と直角に交わり、前記円筒レンズを配置する１つの円筒レンズ用Ｖ溝を有するファイバアレイ基板をさらに備えることを特徴とする。当該ファイバアレイ基板を用いることで容易に前記入出力用光ファイバを製造することができる。

前記入出力用光ファイバは、中心から表面に向けてコアの屈折率が階段状のプロファイルであることが好ましい。中心から表面に向けてコアの屈折率が階段状のプロファイルである前記入出力用光ファイバを用い、前記曲げ部への前記入射光をシングルモードで伝搬させ、受光した前記曲げ部からの前記漏洩光をマルチモードで伝搬させることで、入出力用光ファイバが主光ファイバの曲げ部からの漏洩光を受光する受光効率を高めることができる。

前記入出力用光ファイバが中心から表面に向けてコアの屈折率が階段状のプロファイルである場合、本発明に係る光ファイバ側方光入出力装置は、入射光と漏洩光を分離するため、
前記入出力用光ファイバをマルチモードで伝搬された前記漏洩光をマルチモードファイバを介して受光する光受信器と、
シングルモードファイバと接続され、前記入射光を前記シングルモードファイバへ出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源からの前記入射光をシングルモードで伝搬するように前記入出力用光ファイバに結合し、前記入出力用光ファイバからの前記漏洩光を前記マルチモードファイバへ結合する波長合分波部と、
をさらに備える。

本発明は、主光ファイバとの結合効率を保ちつつ主光ファイバのコアの位置許容性を高めることができる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法を提供することができる。

４心テープファイバ（主光ファイバ）の曲げ部へ光を入射し、曲げ部からの漏洩光を受光する、従来の光ファイバ側方光入出力装置を説明する構成図である。入出力用光ファイバは、先端に屈折率分布型レンズを有する。（ａ）はファイバ曲げ平面に平行な方向（ｚ方向）からみた図である。（ｂ）はファイバ曲げ平面に垂直な方向（ｙ方向）からみた図である。 従来の光ファイバ側方光入出力装置のＧＲＩＮレンズ系による主光ファイバ側の集光位置でのビーム形状を説明する図である。（ａ）は曲げ部のコアへ入射するビームの像であり、（ｂ）と（ｃ）はその光強度プロファイルである。 ４心テープファイバ（主光ファイバ）の曲げ部へ光を入射し、曲げ部からの漏洩光を受光する、従来の光ファイバ側方光入出力装置を説明する構成図である。入出力用光ファイバは、先端に屈折率分布型レンズを有する。（ａ）はファイバ曲げ平面に垂直な方向（ｙ方向）からみた図である。（ｂ）はファイバ曲げ平面に平行な方向（ｚ方向）からみた図である。 従来の光ファイバ側方光入出力装置のＧＲＩＮレンズ系による主光ファイバ側の集光位置でのビーム形状を説明する図である。（ａ）は曲げ部のコアへ入射するビームの像であり、（ｂ）と（ｃ）はその光強度プロファイルである。 ４心テープファイバ（主光ファイバ）の曲げ部へ光を入射し、曲げ部からの漏洩光を受光する、本発明に係る光ファイバ側方光入出力装置を説明する構成図である。入出力用光ファイバは、先端に屈折率分布型レンズを有し、さらに円筒レンズを有する。（ａ）はファイバ曲げ平面に垂直な方向（ｙ方向）からみた図である。（ｂ）はファイバ曲げ平面に平行な方向（ｚ方向）からみた図である。 ４心テープファイバ（主光ファイバ）の曲げ部へ光を入射し、曲げ部からの漏洩光を受光する、本発明に係る光ファイバ側方光入出力装置を説明する構成図である。入出力用光ファイバは、先端に屈折率分布型レンズを有し、さらに円筒レンズを有する。（ａ）はファイバ曲げ平面に垂直な方向（ｙ方向）からみた図である。（ｂ）はファイバ曲げ平面に平行な方向（ｚ方向）からみた図である。 本発明に係る光ファイバ側方光入出力装置のＧＲＩＮレンズ系による主光ファイバ側の集光位置でのビーム形状を説明する図である。（ａ）は曲げ部のコアへ入射するビームの像であり、（ｂ）と（ｃ）はその光強度プロファイルである。 本発明に係る光ファイバ側方光入出力装置の入出力用光ファイバが受光する漏洩光を説明する図である。（ａ）はファイバ曲げ平面に垂直な方向（ｙ方向）からみた図である。（ｂ）は屈折率分布型レンズと光ファイバとの接合面におけるビームの光強度プロファイルである。 本発明に係る光ファイバ側方光入出力装置のＧＲＩＮレンズ系による入出力用光ファイバ側の集光位置での楕円ビーム形状を説明する図である。（ａ）は曲げ部のコアへ入射するビームの像であり、（ｂ）及び（ｃ）はその光強度プロファイルである。 本発明に係る光ファイバ側方光入出力装置が備えるファイバアレイ基板を説明する３面図である。 本発明に係る光ファイバ側方光入出力装置が備えるファイバアレイ基板に入出力用光ファイバと円筒レンズを配置したことを説明する２面図である。 デュアルモードファイバの屈折率プロファイルを説明する図である。 本発明に係る光ファイバ側方光入出力装置が備える、入射光と漏洩光を分離する波長合分波部を説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施形態であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図５は、本実施形態の光ファイバ側方光入出力装置３０１を説明する図である。光ファイバ側方光入出力装置３０１は、曲げ部１１が形成された主光ファイバ１０１に対して曲げ部１１を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
先端に光軸を一致させた屈折率分布型レンズ１３が融着され、曲げ部１１に屈折率分布型レンズ１３が近接され、屈折率分布型レンズ１３を介して曲げ部１１に入射光を入射し、曲げ部１１から漏洩する漏洩光を屈折率分布型レンズ１３で受光することが可能な入出力用光ファイバ１０２と、
曲げ部１１と屈折率分布型レンズ１３との間に設けられ、曲げ部１１における主光ファイバ１０１の接線方向と前記入射光及び前記漏洩光の光軸とに垂直な方向に前記入射光及び前記漏洩光のビーム径を拡張する光学系１４と、
を備える。

ここで、主光ファイバ１０１は、複数の光ファイバ心線が並列するテープファイバであり、入出力用光ファイバ１０２は、前記光ファイバ心線にそれぞれ対応して並列しているファイバアレイであり、光学系１４は、１つであり、複数の入出力用光ファイバ１０２の光軸に共通していることを特徴とする。

本実施形態では、光学系１４は、曲げ部１１における主光ファイバ１０２の接線方向と前記入射光及び前記漏洩光の光軸とに垂直な方向に平行な中心軸を有する円筒レンズである。

光ファイバ側方光入出力装置３０１は、ファイバテープ（主光ファイバ１０１）に対してプローブファイバアレイ（入出力用光ファイバ１０２）から光入出力を行う。入出力用光ファイバ１０２は、４本の光ファイバ１２の先端に４個の屈折率分布型円筒レンズ１３が融着されている。そして、入出力用光ファイバ１０２のそれぞれの光軸の先に当該光軸に直交するように、且つ４本の光ファイバ１２に共通するように光学系１４（縦方向集光用円筒レンズ）が配置されている。４本の光ファイバ１２はファイバ曲げ平面内に垂直方向に並列されている。光ファイバ側方光入出力装置３０１は、図３の光ファイバ側方光入出力装置に光学系１４を追加したものである。

図６を用いて本実施形態に係る効果について説明する。
入出力用光ファイバ１０２はそれぞれ個別の通信用レーザ光源や受光用フォトダイオードにも接続されている（図示せず）。通信用レーザ光源からの通信光は光ファイバのコア（直径１０μｍ程度）を経由して屈折率分布型円筒レンズ１３に入り、該レンズ内にてモードフィールドが１００μｍ程度に広がる。その後、入出力用光ファイバ１０２の光軸に直交する方向に配置した縦方向集光用円筒レンズ（光学系１４）に入る。縦方向集光用円筒レンズでは、ファイバ曲げ平面内に沿った方向のみが集光され、ファイバ曲げ平面内に垂直な方向には集光されない。図６（ａ）は曲げ平面に対して水平方向から見た図であり、縦方向集光用屈折率分布型レンズによってビームが曲げ部１１へ集光されている。一方、図６（ｂ）は曲げ平面内から見た図６であり、縦方向集光用レンズを経由してもビームは集光されてない。このように、曲げ平面内に沿った方向にのみ集光することによって楕円ビームが形成される。

すなわちこの光学系は、コリメータで広く照射する系に対して光学系１４（円筒レンズ）を追加することによって一方向のみ集光を実現している。

図７は、主光ファイバ１０１の曲げ部１１近傍の集光位置におけるビームの形状（図７（ａ））と光強度プロファイル（図７（ｂ）、（ｃ））を説明する図である。図７（ａ）は、形成された像を示す図であり、明らかに楕円ビームとなっている。具体的には、横方向のビーム径はビームウェスト径２ω０＝８０ｕｍで集光されていないが、縦方向のビーム径はビームウェスト径２ω０＝２２ｕｍに集光されている。

光ファイバ側方光入出力装置３０１は、主光ファイバのコア位置が揺らぐ方向である曲げ平面内に垂直な方向には光学系１４で通信光を集光せず広くトレランス（許容）を持つ（図７（ａ））。一方、主光ファイバのコア位置が揺らがない方向である曲げ平面内方向のトレランスは狭くてもよいため、光ファイバ側方光入出力装置３０１は、当該方向には光学系１４で通信光を集光して光強度を高め結合効率の低下を防ぐ（図７（ｃ））。具体的な光線追跡計算の結果では入射効率９．１％となり、単純にビームを拡大した図４に比べ入射効率が３倍となっている。

光ファイバ側方光入出力装置３０１が、曲げ部１１と入出力用光ファイバ１０２との間に屈折率整合剤や紫外線硬化接着剤等、屈折率媒体（屈折率１．３以上）を配置する場合、光学系１４の円筒レンズは、屈折率分布型レンズであることが好ましい。一方、曲げ部１１と入出力用光ファイバ１０２との間が空気（屈折率１）である場合、光学系１４として屈折率が一様な円筒レンズを使ってもよい。

（実施形態２）
実施形態１では主光ファイバ１０１へ信号光の入射における位置トレランスの緩和の効果を説明した。本実施形態では、図８を用いて入出力用ファイバ１０２が信号光を受光する場合を説明する。

図８は、曲げ部１１から漏洩した光を入出力用ファイバ１２で受光する様子を説明する図である。光学系は双方向に働くため、曲げ部１１から漏洩した光も屈折率分布型円筒レンズ１３と光ファイバ１２との融着点で楕円ビームとなっていることがわかる。図９は、入出力用ファイバ１０２の屈折率分布型円筒レンズ１３と光ファイバ１２との融着点におけるビーム形状（図９（ａ））と光強度プロファイル（図９（ｂ）、（ｃ））を説明する図である。光ファイバ１２のクラッドは１２５μｍφである。

ビーム形状は、曲げ平面内ではファイバコア程度のビーム幅７μｍであるが、曲げ平面に垂直な方向ではビーム幅が３３．３μｍに広がっている。主光ファイバ１０１のコアの位置は２０μｍ程度揺らぐために入出力用ファイバ１０２の屈折率分布型円筒レンズ１３と光ファイバ１２との融着点でも２０μｍ程度揺らぐ。光ファイバ側方光入出力装置３０１は、主光ファイバ１０１のコア位置揺らぎによる入出力用ファイバ１０２側でのトレランスも有することがわかる。光ファイバ１２のコアが１０μｍの場合は、受光結合効率は１０．９％であるが、の光ファイバ１２を大口径の５０μｍコアのマルチモードファイバに置き換えると、受光効率は３６．１％に向上する。これにより、主光ファイバ１０１のコア位置揺らぎトレランスと受光効率をともに向上させることができる。

ここで、入出力用光ファイバ１０２は、中心から表面に向けてコアの屈折率が階段状のプロファイルであることが好ましい。例えば、入出力用ファイバ１０２の光ファイバ１２として、シングルモードコアとマルチモードコアが同軸で二重となっているデュアルモードファイバ（非特許文献３および５を参照。）やダブルクラッドファイバ（非特許文献４および５を参照。）を利用することができる。これらのファイバは図１２に示すように階段状の屈折率プロファイルをしており、シングルモードファイバとマルチモードファイバの両方の性質を兼ね備えている。このため、入射光をシングルモードコアで伝搬させ、シングルモードコアから出力すれば主光ファイバ１０１の曲げ部１１への入射結合効率を保つことができる。一方、主光ファイバ１０１の曲げ部１１から放射される漏洩光をマルチモードコアで受光すれば、受光効率を向上させることができる。

図１３は、入出力用光ファイバ１０２の光ファイバ１２がデュアルモードファイバやダブルクラッドファイバである場合に入出力用光ファイバ１０２に接続する波長合分波部１０４を説明する図である。波長合分波部１０４は、
入出力用光ファイバ１０２の光ファイバ１２をマルチモードで伝搬された漏洩光をマルチモードファイバ２４を介して受光する光受信器２８と、
シングルモードファイバ２１と接続され、入射光をシングルモードファイバ２１へ出射するレーザ光源２７と、
レーザ光源（ＬＤ）２７からの入射光をシングルモードで伝搬するように入出力用光ファイバ１０２の光ファイバ１２に結合し、入出力用光ファイバ１０２の光ファイバ１２からの漏洩光をマルチモードファイバ２４へ結合する波長合分波器２９と、
をさらに備える。

波長合分波器２９は、３つのポートを有し、それぞれ入出力用光ファイバ１０２の光ファイバ１２、マルチモードファイバ２４、及びシングルモードファイバ２１が接続される。そして、波長合分波器２９は、反射フィルタ２６を有しており、入出力用光ファイバ１０２の光ファイバ１２からの波長λ１の漏洩光をマルチモードファイバ２４へ結合し、シングルモードファイバ２１からの波長λ２の入射光を入出力用光ファイバ１０２の光ファイバ１２へ結合できる。

このため、光ファイバ１２の大直径部分のコアをマルチモードで伝搬する波長λ１の漏洩光は波長合分波器２９と接続されたマルチモードファイバ２４を経由し、損失がほとんどなくアバランシェフォトダイオード２８（ＡＰＤ）により受光できる。一方、波長λ２はＬＤ２７からシングルモードファイバ２１に入り、小さなコア径のまま光ファイバ１２へ送ることができる。

ファイバ側方光入出力装置３０１は、波長合分波部１０４を備えることで、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）２８後段で信号を増幅整形して他へ伝送することができ、他から伝送されてきた信号を増幅整形してＬＤ２７から入出力用光ファイバ１０２へ伝送する中継器として使用することができる。

（実施形態３）
光ファイバ側方光入出力装置３０１は、それぞれの入出力用光ファイバ１０２を配置する複数のファイバ用Ｖ溝、及びそれぞれの前記ファイバ用Ｖ溝と直角に交わり、円筒レンズを配置する１つの円筒レンズ用Ｖ溝を有するファイバアレイ基板１５をさらに備えることが好ましい。

図１０および図１１は、楕円ビームを形成するためのファイバアレイの作製例を示す図である。図１０はファイバアレイ基板１５の三面図である。ガラス基板上に４本のＶ溝４２とそれらに垂直な１本のＶ溝４３が形成されている。図１１は、ファイバアレイ基板１５の完成図である。４本のＶ溝４２には入出力用ファイバ１０２を設置し、１本のＶ溝４３には光学系１４である円筒レンズを設置する。その後、薄板４６をかぶせて、それぞれを紫外線硬化樹脂等で固定化する。以上により、楕円ビームを形成するファイバアレイが製作できる。

［付記］
以下は、本実施形態の光ファイバ側方光入出力装置を説明したものである。
（目的）
従来の光ファイバ側方光入出力装置は、テープファイバのコアの位置ずれに対応するためビーム径を広げて位置許容性を広げると光強度が低下して結合効率が低下するというトレードオフの関係にあった。そこで、本発明は、上記トレードオフを解消して結合効率を維持しつつテープファイバのコアの位置ずれに対応できる光ファイバ側方光入出力装置を提供することを目的とする。

（１）：光ファイバに対して光学系を用いて光を集光させて光の入出力を行う系において、光ファイバの位置が一方向に揺らぎ、その方向と直交する方向には揺らぎがない場合において、揺らぎがある方向への集光径が、揺らぎの幅と同程度であり、揺らぎのない方向への集光径は光ファイバコア径と同程度であることを特徴とする光入出力光学系。

（２）：光入出力光学系において光入出力光学系の発光点から集光位置にコリメート光を照射する光学系において円筒レンズを追加することによって、揺らぎがない方向へのみ集光することによって楕円ビームを形成し、揺らぎがある方向への位置トレランスを緩和したことを特徴とする上記（１）掲載の光入出力光学系。

（３）：上記光ファイバは複数心の光ファイバを束ねたテープファイバであり、テープファイバ中のコア間距離が場所によって揺らいで不等間隔になる場合において、光入出力を行うファイバは等間隔で並列された複数本のファイバであり、該複数本のファイバの先端に円筒レンズが配置されて、該円筒レンズは、光入出力を行うファイバが形成する面内でかつ光入出力ファイバに対して垂直方向に設置され、揺らぎがない方向への集光を行うことを特徴する上記（１）乃至（３）の光入出力光学系。

（４）：該光入出力光学系が屈折率媒体中に存在する場合に、該円筒レンズは屈折率分布型レンズであることを特徴とする上記（２）記載の光入出力光学系。

（５）：上記（３）および（４）の光入出力光学系を構成する際に、基板において４本のＶ溝とそれに垂直方向の１本のＶ溝を形成することによって製作することを特徴とする光入出力光学系。

（６）：光入出力ファイバとしてファイバコアとより直径の大きなコアが同軸で形成されてシングルモードとマルチモードを同時に伝搬できるファイバを使用していることを特徴とした上記（１）乃至（７）記載の光入出力光学系。

（効果）
この発明によれば以下のような作用効果が呈せられる。
集光ビームを楕円形にすることによって位置許容性が必要な方向のみ拡大して位置ずれによる光結合効率低下をふせぎ、位置ずれが発生せず位置許容性が不要な方向には拡大せずに光結合効率を確保することができる。すなわちこの発明の各観点によれば、プローブとの光結合効率を高く保持できる側方光入出力装置を提供することができる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１１：曲げ部
１２：光ファイバ
１３：屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）
１４：光学系（円筒レンズ）
１５：ファイバアレイ基板
２１：シングルモードファイバ
２４：マルチモードファイバ
２６：反射フィルタ
２７：ＬＤ
２８：ＡＰＤ
２９：波長合分波器
４２、４３：Ｖ溝
４６：薄板
１０１：主光ファイバ
１０２：入出用ファイバ
１０４：波長合分波部
３０１：光ファイバ側方光入出力装置

Claims (8)

1. 曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
   先端に光軸を一致させた屈折率分布型レンズが融着され、前記曲げ部に前記屈折率分布型レンズが近接され、前記屈折率分布型レンズを介して前記曲げ部に入射光を入射し、前記曲げ部から漏洩する漏洩光を前記屈折率分布型レンズで受光する入出力用光ファイバと、
   前記曲げ部と前記屈折率分布型レンズとの間に設けられ、前記曲げ部における前記主光ファイバの接線方向と前記入射光及び前記漏洩光の光軸であるｘ方向とに垂直なｙ方向に前記入射光及び前記漏洩光のビーム径を集光せず、ｘ方向とｙ方向とに垂直なｚ方向に前記入射光を集光する光学系と、
   を備え、
   前記主光ファイバは、複数の光ファイバ心線が並列するテープファイバであり、
   前記入出力用光ファイバは、前記光ファイバ心線にそれぞれ対応して並列しているファイバアレイであることを特徴とする光ファイバ側方光入出力装置。
2. 前記光学系は、ｙ方向に平行な中心軸を有する円筒レンズであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ側方光入出力装置。
3. 前記円筒レンズは、屈折率分布型レンズであることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ側方光入出力装置。
4. 前記光学系は、１つであり、複数の前記入出力用光ファイバの光軸に共通していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ側方光入出力装置。
5. それぞれの前記入出力用光ファイバを配置する複数のファイバ用Ｖ溝、及びそれぞれの前記ファイバ用Ｖ溝と直角に交わり、前記円筒レンズを配置する１つの円筒レンズ用Ｖ溝を有するファイバアレイ基板をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ側方光入出力装置。
6. 前記入出力用光ファイバは、中心から表面に向けてコアの屈折率が階段状のプロファイルであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光ファイバ側方光入出力装置。
7. 前記入出力用光ファイバをマルチモードで伝搬された前記漏洩光をマルチモードファイバを介して受光する光受信器と、
   シングルモードファイバと接続され、前記入射光を前記シングルモードファイバへ出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源からの前記入射光をシングルモードで伝搬するように前記入出力用光ファイバに結合し、前記入出力用光ファイバからの前記漏洩光を前記マルチモードファイバへ結合する波長合分波部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ側方光入出力装置。
8. 曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力方法であって、
   先端に屈折率分布型レンズを融着した入出力用光ファイバを前記曲げ部に近接し、前記屈折率分布型レンズを介して前記曲げ部に入射光を入射し、前記曲げ部から漏洩する漏洩光を前記屈折率分布型レンズで受光するときに、
   前記曲げ部と前記屈折率分布型レンズとの間に光学系を設け、前記曲げ部における前記主光ファイバの接線方向と前記入射光及び前記漏洩光の光軸であるｘ方向とに垂直なｙ方向に前記入射光及び前記漏洩光のビーム径を集光せず、ｘ方向とｙ方向とに垂直なｚ方向に前記入射光を集光する
   前記主光ファイバが、複数の光ファイバ心線が並列するテープファイバであり、
   前記入出力用光ファイバが、前記光ファイバ心線にそれぞれ対応して並列しているファイバアレイであることを特徴とする光ファイバ側方入出力方法。