JPH01291207A - 異種光線路の接続部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野Ａ 本発明は光通信分野における異種光線路の接続部に関す
る。

「従来の技術１ 周知の通り、光通信においては、光線路として多モード
型、単一モード型などの光ファイノくが用いられ、これ
に発光ダイオード（ＬＥＤ）　、　　レーザダイオード
（ＬＤ）などの光源が組み合わされる。

かかる光線路（光ファイバ）は、光源光との結合効率、
光ファイバの曲げ損失、光フアイバ相互の接続性、製造
性、経済性などが技術的に考慮されて設計される。

かくて、所要のスペックを満足するように設計された光
ファイバは、所定の伝送距離、伝送信号において、要求
される速度で情報を伝送する。

ところで、公衆通信用ネットワークに関するシステムの
設計、管理、保守につき、国際的な標準化を進め、これ
に導入される光ファイバの種類を限定する傾向があり、
特に最近では、情報量の増大、システムの種類の多様化
により、公衆通信用ネットワークのみならず、各種ネッ
トワークが物理的にオーバラップして導入されはじめて
いる。

このような場合、既存のネットワークと新設のネットワ
ークとを接続する必要が生じる。

その最も単純な形態は、光線路を構成している光フアイ
バ相互の接続である。

１発明が解決しようとする課題１ 光フアイバ接続において、同種の光フアイバ相互を直接
接続する手段は、その接続が伝送速度に関係なくきわめ
て単純に実施でき、その上、双方向伝送が可能である。

それに対し、異種の光フアイバ相互を接続するときは、
これら光ファイバの接続損失が大きくなり、所要の伝送
区間（距離）にわたり、情報たる光信号を伝送すること
ができなきい。

これの対策として、一般的には、光フアイバ接続部に光
受信器、光送信器などによる中継手段を介在させておき
、一方の光ファイバから送られる光信号を受信かつ増幅
し、その増幅された光信号を他方の光ファイバへ送信す
る方法が講じられている。

しかし、上記中継手段によるとき、多くの電子回路が必
要となるので、装置の大型化１、設備のコストアップが
生じ、しかも、電子回路では、一方向のみの伝送となる
ほか、伝送速度に応じた設計が要求され、温度に対する
敏感さも問題となる。

本発明は上述した課題に鑑み、異種光ファイバ相互の光
、結合効率が高く、他にも、有益かつ有用な特性を備え
た異種光線路の接続部を提供しようとするものである。

１課題を解決するための手段１ 本発明に係る異種光線路の接続部は、所期の目的を達成
するため、互いに種類の異なる光線路が、半導体レーザ
増幅素子を介して相互に接続されていることを特徴とす
る。

本発明に係る異種光線路の接続部において、互いに種類
の異なる光線路は、その一つが多モード型の光ファイバ
からなり、他の一つが単一モード型の光ファイバからな
り、これら多モード型光線路、単一モード型光線路が半
導体レーザ増幅素子を介して相互に接続されている。　
□ 本発明に係る異種光線路の接続部において、多モード型
光線路の接続端に、単一モード型の光導波素子が接続さ
れている。

本発明に係る異種光線路の接続部において、−端側に多
モード型光線路と同等のモードフィールドを有し、他端
側に増幅領域と同じモードフィールドを有し、これら両
端部間がモード変換用のテーパ部となっている光導波素
子が、多モード型光線路と半導体レーザ増幅素子との間
に介在されている。

「作用１ 本発明の場合、互いに異種の光線路相互を接続している
半導体レーザ増幅素子に、閾値電流よりもわずかに小さ
い直流電流を注入して、当該半導体レーザ増幅素子を発
振直前の状態に保持し、かかる状態において、一方の光
線路→半導体レーザ増幅素子→他方の光線路、または、
他方の光線路−半導体レーザ増幅素孕−一方の光線路の
ごとく一方向に光信号を伝送したり、あるいは、これら
双方向に光信号を伝送する。

上述した光伝送において、送光側の光線路から半導体レ
ーザ増幅素子に光信萼が入射されたとき、発振直前の状
態にある半導体レーザ増幅素子が、光信号のもつエネル
ギにより発振状態となって、その半導体レーザ増幅素子
内を透過する光信号を増幅し、その増幅された光信号が
、半導体レーザ増幅素子から受光側の光線路に入射され
る。　　　′　　　　　　□ この際、送光側の光線路、半導体レーザ増幅素子、受光
側の光線路など、これらの接続部間において光信号のエ
ネルギが二部失われるが、当該光信号エネルギが半導体
レーザ増幅素子により増幅されるので、かかる結合損失
が補償される。

かくて、異種光線路相互の光結合効率が高まるので、所
定の伝送距離、伝送信号において、要求される速度で情
報を伝送することができる。

しかも、異種光ファイバ間に半導体レーザ増幅素子を介
在させるだけであるから、装置の小型化と設備のコスト
ダウン、設計難度の緩和、温度特性（安定性）などを期
すことができる。

Ｗ実　施　例ｊ 本発明に係る異種光線路の接続部の実施例につき、はじ
め、第１図の実施例を説明する。

第１図において、光線路１１は、−例として、多モード
型（ＧＩ型）の石英系被覆光ファイからなり、光線路１
２は、−例として、単一モード型の石英系被覆光ファイ
バからなる。

これら光線路を構成する光ファイバとしては、プラスチ
ック光ファイバ、プラスチッククラツド光ファイバ（石
英系コア）などでもよい。

第１図において、半導体レーザ増幅素子１３は、光増幅
機佳を有する任意のものからなり、その−例として、結
晶製の基板上に、半導体多層膜による共振鏡、活性層を
含むヘテロ構造、Ｐ型クラッド、Ｎ型クラッドなどが形
成され、これにＰ型電極、Ｎ型電極が付設されたものが
採用される。

さらに、半導体レーザ増幅素子１３の接続端面たる両側
面には、反射を低減すべく、５ｉ０２、ＳｉＮ２などに
よる無反射コートが施される。

第１図において、互いに異種の両光線路１１．１２は、
これらの光フアイバ端部外周から被覆層がそれぞれ除去
され、その被覆除去された各端部が所定間隔をおいて互
いに対向している。

かかる対向状態の光線絡端部間に、半導体レーザ増幅素
子１３が配置され、かつ、該各光線路１１．１２の端部
と半導体レーザ増幅素子１３との間に集光用のレンズ１
４．１５がそれぞれ配置されて、これら光線路１１．１
２と半導体レーザ増幅素子１３とがレンズ１４．１５を
介して光学的に接続されている。

第１図の実施例では、既述の通り、互いに異種の光線路
１１．１２相互を接続している半導体レーザ増幅素子１
３に、閾値電流よりもわずかに小さい直流電流を注入し
て、当該半導体レーザ増幅素子１３を発振直前の状態に
保持する。

かかる状態において、光線路１１→レンズ１４＋半導体
レーザ増幅素子１３→レンズ１５→光線路１２、または
、光線路１２→レンズ１５→半導体レーザ増幅素子１３
→レンズ１４光線路１１のごとく一方向に光信号を伝送
したり、あるいは、これら双方向に光信号を伝送し、こ
の際、両光線路１１．１２にわたる光信号を、既述のご
とく、半導体レーザ増幅素子１３により増幅する。

第１図の実施例における光線路１１．１２と半導体レー
ザ増幅素子１３との結合損失は、光信号が半導体レーザ
増幅素子１３を介して増幅されることにより補償され、
したがって、光線路１１．１２を直接半導体レーザ増幅
素子１３に接続したと等価の結合効率が得られる。

なお、第１図の実施例において、半導体レーザ増幅素子
１３は、その接続端面における反射が増幅度の温度依存
性をもたらすばかりか、入力される光に対しても、波長
依存性のある増幅特性をもたらし、効率のよい増幅特性
が必ずしも保証されない場合が考えられえる。

第６図は、上記における半導体レーザ増幅素子１３の接
続端面での反射率と増幅度の波長依存性との解析例であ
る。

第６図から明らかなように、反射率３０％では望ましい
結果が得られないが、反射率０．３％以下とすることに
より、約５Ｏｒ＋ｍにわたって均一な波長依存性を得る
ことができる。

したがって、送信される光信号の波長につき、半導体レ
ーザ増幅素子１３の波長応答特性の中心波長が、この範
囲内においてシフトしたとしても、異種光線路相互の接
続部として、十分実用に供することのできる光結合度を
満足させる。

さらに、半導体レーザ増幅素子１３による異種光線路相
互の接続部において、互いに分離可能な波長域にある複
数の光信号が、半導体レーザ増幅素子１３に入射された
場合も（ただし、半導体レーザ増幅素子１３の十分な利
得特性を示す範囲内）、これら光信号を個々に、かつ、
混信を最小限に抑えた状態で増幅して、当該増幅素子１
３から出射することができる。

つぎに、第２図の実施例について説明する。

第２図の実施例では、多モード型光線路１１、単−モー
ド型光線路１２を構成している各光ファイバの接続端部
外周が、先細りのテーパ状に形成されているとともに、
これら光ファイバの先端面が球面状に形成されている。

すなわち、第２図に示す実施例の場合、上述した形状構
造により各光線路１１．１２の端部に集光機能が付与さ
れており、したがって、当該実施例では、前述した集光
用のレンズ１４．１５が省略されている。

第２図の実施例において、その他の技術的事項は、第１
図の実施例と同様である。

さらに、第３図の実施例について説明する。

第３図の実施例では、光線路１２の構成は第２図の実施
例と同じであるが、光線路１１の構成が、第２図の実施
例と相違する。

すなわち、多モード型光線路１１を構成している光ファ
イバの先端に、単一モード型光ファイバからなる光導波
素子１６が、融着その他の手段で接続されている。

しかも、光導波素子１６は、既述の集光機能をもだせる
べく、その接続端部外周が先細りのテーパ状に形成され
ているとともに、その先端面が球面状に形成されていて
る。

第３図の実施例において、その他の技術的事項は、第１
図、第２図の実施例と同様である。

その他、図示しない実施例として、前述した多モード型
光線路１１と半導体レーザ増幅素子１３との間に、モー
ド変換用の先導波素子が介在されることがある。

かかる光導波素子における矩形導波路は、その一端（入
射端）側が多モード型光線路１１と同等のモードフィー
ルド、その他端（出射端）側が増幅領域と同じモードフ
ィールドとなっているとともに、これら両端部間が、所
定モードに徐々に変換するためのテーパ部となっている
。

この実施例の場合、多モード型光線路１１からの光信号
（単一モード）を、モード変換用光導波素子により増幅
領域のモードに徐々に変換して半導体レーザ増幅素子１
３に入射し、当該増幅素子１３を介して増幅された光信
号を、単一モード型光線路１２へと送ることができる。

第４図は、第２図の実施例における各光線路１１、１２
、半導体レーザ増幅素子１３が、板状の治具２１に組み
つけられた例を示したものである。

かかる治具２１は、第５図にも明示する通り、その板面
中央に形成された凹所２２と、その凹所２２から治具２
１の両側縁にわたって形成された一対のＶ形をなす凹溝
２３．２４と、治具２１の前縁、後縁からその内方に向
けて切欠された切欠部２５．２８とを備えてなり、かつ
、当該治具２１には、切欠部２５．２６から凹所２２に
わたり、調整ネジ２７．２８がネジこまれている。

上述した治具２１に各光線路１１．１２、半導体レーザ
増幅素子１３などを組みつけるとき、−例として以下の
ようになる。

すなわち、−直線状に並んだ各凹溝２３．２４内には各
光線路１１．１２の端部を嵌めこみ、かつ、凹所２２内
には半導体レーザ増幅素子１３を嵌めこみ、各光線路１
１．１２の端部を、例えば、接着手段により各凹溝２３
．２４内に固着するとともに、半導体レーザ増幅素子１
３を調整ネジ２７．２８により凹所２２内に固定する。

この際、両光線路１１．１２と半導体レーザ増幅素子１
３との結合効率を最大に高めるため、両光線路１１．１
２の端面間隔を適正に保持し、半導体レーザ増幅素子１
３も、再調整ネジ２７．２８の締め込み量を相対的に加
減しながら、凹所２２内における位置を前後に微調整し
、当該半導体レーザ増幅素子１３と両光線路１１．１２
との心合わせを行なう。

第４図、第５図〒述べた治具２１は、第３図の実施例に
そのまま適用することができ、さらに、当該治具２１に
、レンズ保持部とか、光導波素子の保持部などが適宜設
けられることにより、第１図の実施例、図示しない前記
実施例にも適用することができる。

つぎに、本発明に係る異種光線路の接続部の特性につき
、具体的数値をあげて説明する。

本発明における第２図の実施例では、表１に示すごとく
、損失配分で少なくともＯ〜−数ｄＢ以上の効率を達成
することができ、同様に、第３図の実施例でも、表２に
示すごとく、損失配分で０〜数ｄＢ以上の効率を達成す
ることができる。

表　　１ 表　　２ （各表中の符号は、前述した各構成部材と対応する。） 本発明の比較例において、多モード型光線路と単一モー
ド型光線路とを直接結合したところ、単一モード型光線
路から多モード型光線路への光信号伝送は低損失であっ
たが、その逆方向に光信号を伝送した場合は、減衰がき
わめて大きくなり、結合効率が−１３〜−２０ｄＢにも
なった。

「発明の効果」 以上説明した通り、本発明に係る異種光線路の接続部は
、下記の効果が得らる。

■：異種光線路相互の結合効率が高い。

■：電子回路が最小限で足り、接続部の小型化がはかれ
る。

■：双方向の光信号伝送が可能となる。

■：双方向の光信号伝送においては、送受信のための光
分岐結合器が不要となる。

■：波長多重された複数の光信号を個々に、かつ、同時
に増幅して伝送することが可能となる。

■：光信号の伝送速度に関係なく、半導体レーザ増幅素
子の追随可能な応答速度の範囲内では当該光信号の伝送
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明接続部の第一実施例を略示した説明図、
第２図は本発明接続部の第二実施例を略示した説明図、
第３図は本発明接続部の第三実施例を略示した説明図、
第４図は本発明接続部の第二実施例をその組立用治具と
ともに略示した説明図、第５図は上記治具の斜視図、第
６図は本発明接続部の通過帯域特性を示した説明図であ
る。 １１・・・・・・多モード型光線路 １２・・・・・・単一モード型光線路 １３・・・・・・半導体レーザ増幅素子１４・・・・・
・集光用のレンズ １５・・・・・・集光用のレンズ １６・・・・・・光導波素子 代理人　弁理士　斎　藤　義　雄

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに種類の異なる光線路が、半導体レーザ増幅
   素子を介して相互に接続されていることを特徴とする異
   種光線路の接続部。
2. （２）互いに種類の異なる光線路のうち、その一つが多
   モード型の光ファイバからなり、他の一つが単一モード
   型の光ファイバからなり、これら多モード型光線路、単
   一モード型光線路が半導体レーザ増幅素子を介して相互
   に接続されている請求項１に記載の異種光線路の接続部
   。
3. （３）多モード型光線路の接続端に、単一モード型の光
   導波素子が接続されている請求項２に記載の異種光線路
   の接続部。
4. （４）一端側に多モード型光線路と同等のモードフィー
   ルドを有し、他端側に増幅領域と同じモードフィールド
   を有し、これら両端部間がモード変換用のテーパ部とな
   っている光導波素子が、多モード型光線路と半導体レー
   ザ増幅素子との間に介在されている請求項２に記載の異
   種光線路の接続部。