JP7167776B2 - 光接続構造 - Google Patents
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Description
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。実施形態に係る光接続構造は、複数の第1伝送路を有する第1空間多重伝送路と、複数の第2伝送路を有する第2空間多重伝送路と、第1空間多重伝送路と光学的に結合された第1レンズ機構と、第2空間多重伝送路と光学的に結合された第2レンズ機構と、第1端面及び第2端面を有し、第1空間多重伝送路と第1レンズ機構との間に配置された第1ビーム径変換部と、を備え、第1レンズ機構及び第2レンズ機構は、互いに光学的に結合され、第1レンズ機構と第2レンズ機構との間で平行光を伝搬し、第1端面は、第1空間多重伝送路と接し、第2端面は、複数の第1伝送路の中心軸に垂直な面に対して傾斜しており、第1ビーム径変換部は、第2端面における光の径が第1端面における光の径よりも大きくなるように構成されている。
本開示の光接続構造の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
(参考文献1)G.P. Agrawal, “Fiber-Optic Communication Systems,”Wiley.
(参考文献2)C.R. S. Fludger et. al, “Experimental measurements of the impact of multi-path interferenceon PAM signal,” OFC Proceedings, W1F6, 2014.
図2は、第1実施形態に係る光接続構造を示す図である。図2に示されるように、光接続構造1Aは、第1空間多重伝送路11と、第2空間多重伝送路12と、第1ビーム径変換部21と、第2ビーム径変換部22と、第1レンズ機構31と、第2レンズ機構32と、透過型光学素子2と、を備えている。光接続構造1Aは、第1空間多重伝送路11及び第2空間多重伝送路12を互いに接続する空間光学系である。
図3は、第2実施形態に係る光接続構造を示す図である。第2実施形態に係る光接続構造1Bについて、光接続構造1Aとの相違点を中心に説明する。図3に示されるように、光接続構造1Bでは、第1レンズ機構31が単一のレンズ57である。また、第2レンズ機構32が単一のレンズ58である。更に、第1レンズ機構31と第2レンズ機構32との間では、複数の平行光が互いに交差した状態で伝搬する。
図4は、第3実施形態に係る光接続構造を示す図である。第3実施形態に係る光接続構造1Cについて、光接続構造1Bとの相違点を中心に説明する。図4に示されるように、光接続構造1Cでは、第1レンズ機構31と第2レンズ機構32との間では、複数の平行光が互いに平行な状態で伝搬する。
図5は、第4実施形態に係る光接続構造を示す図である。第4実施形態に係る光接続構造1Dについて、光接続構造1Aとの相違点を中心に説明する。図5に示されるように、光接続構造1Dは、透過型光学素子2(図2参照)の代わりに反射型光学素子3を備えている。反射型光学素子3は、例えば、フィルタ、可動ミラーである。可動ミラーとしては、MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)ミラー及びMEMSミラーアレイが挙げられる。反射型光学素子3は、反射面3aを有している。反射型光学素子3は、反射面3aがコア41の中心軸及びコア43の中心軸に対して、例えば45度傾斜するように配置されている。なお、伝送路同士が干渉しなければ必ずしも45度でなくてもよい。
図6は、第5実施形態に係る光接続構造を示す図である。第5実施形態に係る光接続構造1Eについて、光接続構造1Bとの相違点を中心に説明する。図6に示されるように、光接続構造1Eは、透過型光学素子2(図3参照)の代わりに反射型光学素子3を備えている。
図7は、第6実施形態に係る光接続構造を示す図である。第6実施形態に係る光接続構造1Fについて、光接続構造1Cとの相違点を中心に説明する。図7に示されるように、光接続構造1Fは、透過型光学素子2(図3参照)の代わりに反射型光学素子3を備えている。
図8は、第7実施形態に係る光接続構造を示す図である。第7実施形態に係る光接続構造1Gは、光接続構造1Aを基本構成として構成されている。図8では、第1空間多重伝送路11及び第2空間多重伝送路12の断面構成が、第1空間多重伝送路11及び第2空間多重伝送路12の横にそれぞれ示されている。図8に示されるように、光接続構造1Gでは、第1空間多重伝送路11及び第2空間多重伝送路12は、ファイババンドル(多芯ファイバ)である。第1空間多重伝送路11は、複数のコア41をそれぞれ含む複数の第1SCF61と、第1SCF61を結束する樹脂62と、を有している。コア41はそれぞれクラッド42に覆われている。第1空間多重伝送路11は、断面円形を有し、複数の第1SCF61が六方充填状態で配置されている。第2空間多重伝送路12は、複数のコア43をそれぞれ含む複数の第2SCF63と、第2SCF63を結束する樹脂64と、を有している。コア43はそれぞれクラッド44に覆われている。第2空間多重伝送路12は、断面円形を有し、複数の第2SCF63が六方充填状態で配置されている。第1レンズ機構31及び第2レンズ機構32では、第1空間多重伝送路11及び第2空間多重伝送路12に対応してレンズ51,53が六方充填状態で配置されている。
図9は、第8実施形態に係る光接続構造を示す図である。第8実施形態に係る光接続構造1Hは、光接続構造1B及び光接続構造1Eを基本構成として構成されている。図9では、第1空間多重伝送路11、第2空間多重伝送路12、及び第3空間多重伝送路13の断面構成が、第1空間多重伝送路11の横、第2空間多重伝送路12の横、及び第3空間多重伝送路13の下にそれぞれ示されている。光接続構造1Hは、第3空間多重伝送路13と、第3ビーム径変換部23と、単一のレンズ59である第3レンズ機構33と、を更に備えている。光接続構造1Hは、透過型光学素子及び反射型光学素子の機能を備える光学素子として、フィルタ4を備えている。光接続構造1Hは、マルチコア光増幅器に適用されている。第1空間多重伝送路11は増幅対象となる信号光S1を伝搬する。第2空間多重伝送路12は、励起光S2を伝搬する。第3空間多重伝送路13は、信号光S1及び励起光S2が結合された結合光S3を入力し、信号光S1を励起光S2で増幅する。光接続構造1Hは、フィルタ4の代わりに他の光学素子を備えてもよい。
図11は、第9実施形態に係る光接続構造を示す図である。第9実施形態に係る光接続構造1Iは、光接続構造1Bを基本構成として構成されている。図11では、第1空間多重伝送路11、第2空間多重伝送路12、及びマルチモードファイバ(以下、「MMF」とも略す)70の断面構成が、第1空間多重伝送路11の横、第2空間多重伝送路12の横、及びMMF70の下にそれぞれ示されている。10Cは、MMF70と、単一のレンズ73と、を更に備えている。光接続構造1Iは、透過型光学素子2及び反射型光学素子3の機能を備える光学素子として、フィルタ4を備えている。光接続構造1Iは、マルチコア光増幅器に適用されている。第1空間多重伝送路11は増幅対象となる信号光S1を伝搬する。MMF70は、励起光S2を伝搬する。第2空間多重伝送路12は、信号光S1及び励起光S2が結合された結合光S3を入力し、信号光S1を励起光S2で増幅する。
図13は、第10実施形態に係る光接続構造を示す図である。第10実施形態に係る光接続構造1Jは、光接続構造1Bを基本構成として構成されている。光接続構造1Jでは、異なるコアピッチを有するMCF同士の接続を実現することができる。図13では、第1空間多重伝送路11及び第2空間多重伝送路12の断面構成が、第1空間多重伝送路11及び第2空間多重伝送路12の横にそれぞれ示されている。
図14は、第11実施形態に係る光接続構造を示す図である。第11実施形態に係る光接続構造1Kは、光接続構造1Cを基本構成として構成されている。光接続構造1Kでは、光接続構造1Jと同様に異なるコアピッチを有するMCF同士の接続を実現することができる。図14では、第1空間多重伝送路11及び第2空間多重伝送路12の断面構成が、第1空間多重伝送路11及び第2空間多重伝送路12の横にそれぞれ示されている。
図15は、第12実施形態に係る光接続構造を示す図である。第12実施形態に係る光接続構造1Lは、光接続構造1D(図5参照)を基本構成として構成されている。光接続構造1Lでは、MEMSミラーによる複数伝送路の一括スイッチングを実現することができる。ここでは、入出力のポート数が3つの例を説明するが、4つ以上であってもよい。
図16は、第13実施形態に係る光接続構造を示す図である。第13実施形態に係る光接続構造1Mは、光接続構造1D(図5参照)を基本構成として構成されている。光接続構造1Mにおいても、光接続構造1Lと同様にMEMSミラーによる複数伝送路の一括スイッチングを実現することができる。ここでは、入出力のポート数が3つの例を説明するが、4つ以上であってもよい。
Claims (18)
- 複数の第1伝送路を有する第1空間多重伝送路と、
複数の第2伝送路を有する第2空間多重伝送路と、
前記第1空間多重伝送路と光学的に結合された第1レンズ機構と、
前記第2空間多重伝送路と光学的に結合された第2レンズ機構と、
第1端面及び第2端面を有し、前記第1空間多重伝送路と前記第1レンズ機構との間に配置された第1ビーム径変換部と、を備え、
前記第1レンズ機構及び前記第2レンズ機構は、互いに光学的に結合され、前記第1レンズ機構と前記第2レンズ機構との間で平行光を伝搬し、
前記第1端面は、前記第1空間多重伝送路と接し、
前記第2端面は、前記複数の第1伝送路の中心軸に垂直な面に対して傾斜しており、
前記第1ビーム径変換部は、前記第2端面における光の径が前記第1端面における光の径よりも大きくなるように構成されている、光接続構造。 - 第3端面及び第4端面を有し、前記第2空間多重伝送路と前記第2レンズ機構との間に配置された第2ビーム径変換部を更に備え、
前記第3端面は、前記第2空間多重伝送路と接し、
前記第4端面は、前記複数の第2伝送路の中心軸に垂直な面に対して傾斜しており、
前記第2ビーム径変換部は、前記第4端面における光の径が前記第3端面における光の径よりも大きくなるように構成されている、請求項1に記載の光接続構造。 - 前記第2端面には、前記複数の第1伝送路及び前記複数の第2伝送路を伝搬する光の反射を抑制する反射抑制膜が設けられている、請求項1又は請求項2に記載の光接続構造。
- 前記第1空間多重伝送路は、単一の第1コアを前記第1伝送路としてそれぞれ含む複数の第1シングルコアファイバと、前記複数の第1シングルコアファイバを結束する樹脂と、を有するファイババンドルである、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光接続構造。
- 前記第1ビーム径変換部は、前記第1コアと接続され、前記第1コアの屈折率と同等の屈折率を一様に有する透光性部材である、請求項4に記載の光接続構造。
- 前記第1空間多重伝送路は、前記複数の第1伝送路として複数の第1コアを含むマルチコアファイバである、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光接続構造。
- 前記第1ビーム径変換部は、前記複数の第1コアと接続された複数の第2コアを含むマルチコアファイバであり、
前記第2端面における前記複数の第2コアのコア径は、前記第1端面における前記複数の第2コアのコア径よりも大きい、請求項6に記載の光接続構造。 - 前記第1ビーム径変換部は、前記複数の第1コアと接続され、前記複数の第1コアの屈折率と同等の屈折率を一様に有する透光性部材である、請求項6に記載の光接続構造。
- 前記第1レンズ機構及び前記第2レンズ機構は、単一のレンズであり、
前記第1レンズ機構は、前記第1空間多重伝送路の端面に、前記第1レンズ機構の焦点が位置するように配置されており、
前記第2レンズ機構は、前記第2空間多重伝送路の端面に、前記第2レンズ機構の焦点が位置するように配置されており、
前記第1レンズ機構と前記第2レンズ機構との間では、複数の前記平行光が互いに平行な状態で伝搬する、請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の光接続構造。 - 前記第1レンズ機構及び前記第2レンズ機構は、単一のレンズであり、前記第1レンズ機構の焦点及び前記第2レンズ機構の焦点が互いに重なるように配置されており、
前記第1レンズ機構は、前記第1空間多重伝送路の端面に、前記第1レンズ機構の焦点が位置するように配置されており、
前記第2レンズ機構は、前記第2空間多重伝送路の端面に、前記第2レンズ機構の焦点が位置するように配置されており、
前記第1レンズ機構と前記第2レンズ機構との間では、複数の前記平行光が互いに交差した状態で伝搬する、請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の光接続構造。 - 第3端面及び第4端面を有し、前記第2空間多重伝送路と前記第2レンズ機構との間に配置された第2ビーム径変換部を更に備え、
前記第3端面は、前記第2空間多重伝送路と接し、
前記第4端面は、前記複数の第2伝送路の中心軸に垂直な面に対して傾斜しており、
前記第2ビーム径変換部は、前記第4端面における光の径が前記第3端面における光の径よりも大きくなるように構成され、
前記第2空間多重伝送路は、前記複数の第2伝送路として複数の第3コアを含むマルチコアファイバであり、
前記第1ビーム径変換部の前記第1端面におけるモードフィールド径と前記第2ビーム径変換部の前記第3端面におけるモードフィールド径との比率、及び前記第1レンズ機構の焦点距離と前記第2レンズ機構の焦点距離との比率は、前記複数の第1コアのコアピッチと前記複数の第3コアのコアピッチとの比率と同等である、請求項9又は10に記載の光接続構造。 - 前記第1レンズ機構は、前記複数の第1コアのそれぞれに対応する複数のレンズを有するレンズアレイである、請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の光接続構造。
- 前記第1レンズ機構及び前記第2レンズ機構と光学的に結合され、光を一方向にのみ通すアイソレータコアを更に備える、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の光接続構造。
- 前記第1レンズ機構及び前記第2レンズ機構と光学的に結合され、異なる波長の光を結合又は分離可能なフィルタを更に備える、請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の光接続構造。
- 前記フィルタは、励起光及び前記第1レンズ機構から出力された光を結合して前記第2レンズ機構に入力させ、
前記第2空間多重伝送路には、希土類が添加されており、
前記第2空間多重伝送路は、前記第2レンズ機構から入力した前記光を、前記第2レンズ機構から入力した前記励起光で増幅する、請求項14に記載の光接続構造。 - 前記第1レンズ機構及び前記第2レンズ機構を含む3つ以上のレンズ機構のうち、2つの前記レンズ機構を光学的に結合させる可動ミラーを更に備える、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の光接続構造。
- 前記第1伝送路の径は6μm以下である、請求項1から請求項16のいずれか1項に記載の光接続構造。
- 前記第2端面における光の径は8μm以上である、請求項17に記載の光接続構造。
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