JPH0271205A - 光合分波器 - 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） 本発明は、簡易な構造にして組立の容易な光合分波器に
関するものである。

（従来の技術） 従来の光合分波器の一例を第３図に示す。同図中１はフ
ェルール、２は光ファイバ、３はフェルールホルダ、４
はファイバ結合用分布屈折率レンズ、５は五角形プリズ
ム、６は第１の干渉フィルタ、７は平面反射器、８は三
角形プリズム、９はレーザダイオード結合分布屈折率レ
ンズ、１０はレンズホルダ、１１はレーザダイオードパ
ッケージ、１２はレーザダイオードチップ、１３は第２
の干渉フィルタ、１４はホトダイオード結合用分布屈折
率レンズ、１５はレンズホルダ、１６はホトダイオード
パッケージ、１７はホトダイオードチップ、１８は合分
波器ケースである。

第３図に示した従来の光合分波器の動作は下記の通りで
ある。

フェルール１内の光ファイバ２から入射した光は、ファ
イバ結合用分布屈折率レンズ４で平行光束に変換され、
五角形プリズム５の一面に接着された第１の干渉フィル
タ６に入射する。干渉フィルタ６の阻止波長帯域に該当
する波長成分は反射されて、平面反射器７に導かれて再
度反射され、光ファイバ２からの入射光に対して垂直な
方向に導かれる。さらに第２の干渉フィルタ１３で不要
な波長成分を除去された後、ホトダイオード結合用分布
屈折率レンズ１４で収束され、ホトダイオードパッケー
ジ１６内のホトダイオードチップ１７の受光面に到達す
る。

一方、レーザダイオードパッケージ１１内のレーザダイ
オードチップ１２から出射した光は、レーザダイオード
結合用分布屈折率レンズ９で平行光束に変換され、三角
プリズム８を通過した後、第１の干渉フィルタ６に導か
れる。第１の干渉フィルタ６の通過波長帯域に該当する
波長成分の光は、五角形プリズム５を通過した後、ファ
イバ結合用分布屈折率レンズ４で収束され、光ファイバ
２の端面上に結像する。

以上説明したことから明らかなように、従来の技術では
２個のプリズム５，８および３個のレンズ４，９．１４
を必要とするため部品点数が多く、またこれに伴って組
立工程が複雑であった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、部品点数が多く、またこれに伴って組立工程
が複雑であった従来の技術の欠点を解決し、簡易な構造
にして組立の容易な光合分波器を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の光合分波器は、発光素子と、該発光素子から出
射した第１波長の光を集光する第１レンズと、該第１レ
ンズを経由した第１波長の光を通過する干渉フィルタと
、該干渉フィルタを経由した第１波長の光の焦点に端面
が配置された光ファイバと、該光ファイバ端面から出射
し、前記干渉フィルタで反射された第２波長の光を集光
する第２レンズと、該第２レンズの焦点に配置された受
光素子から成る光合分波器において、前記発光素子を搭
載した発光素子パッケージと前記第１レンズを光軸に垂
直な平面内で調芯固定する第２レンズホルダと、 前記受光素子を搭載した受光素子パッケージと前記第２
レンズを調芯固定する第２レンズホルダ前記光ファイバ
を挿入固定したフェルールを光軸方向に可動とするフェ
ルール挿入孔を有するフェルールホルダと、 前記光ファイバを挿入固定した前記フェルールの端部に
前記干渉フィルタを固定する干渉フィルタホルダとを有
し、 前記第１レンズホルダには、前記第２レンズホルダを前
記光ファイバの光軸と平行な平面内で位置調整し、固定
することが可能な貫通孔付き第２レンズホルダ取り付け
部を備えており、前記第１レンズホルダと前記フェルー
ルホルダは、それぞれ光軸に垂直な平面で相接する端面
を備えており、 前記第２レンズ主面と前記光ファイバ端面間の距離は、
前記第２レンズ主面と前記受光素子間の距離に比べて大
きくする。

このような構造とすることにより、前記発光素子と前記
光ファイバの最適結合が得られるように、該光ファイバ
を挿入固定した前記フェルールと前記第１レンズとの相
対位置を調整する場合に、前記第２レンズによって形成
される前記光ファイバ端面の像は、常に前記受光素子の
受光面にほぼ平行に移動することとなり、前記受光素子
パッケージを前記受光素子パッケージ取り付け部内で平
行移動するだけで、前記光ファイバと前記受光素子の最
適結合が得られる利点を生じる。

（実施例） 以下に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

実施例１ 第１図は本発明の第１実施例の構成図であって、１９は
発光素子、２０は発光素子パッケージ、２１は第１レン
ズ、２２は第１レンズホルダ、２３は第２レンズホルダ
端面、２４は光ファイバ、２５は光ファイバ端面、２６
はフェルーノペ２７はフェルール外周、２８はフェルー
ルホルダ、２９はフェルール挿入孔、３０はフェルール
ホルダ内周、３１はフェルールホルダ端面、３２は第２
レンズホルダ２２に設けた窓部、３３は第２レンズホル
ダ取り付け部、３４は干渉フィルタ、３５は干渉フィル
タホルダ、３６は干渉フィルタホルダ内周、３７は干渉
フィルタ固定面、３８は受光素子、３９は受光面、４０
は受光素子パッケージ、４１は受光素子パッケージ窓、
４２は第２レンズホルダ、４３は第２レンズを示す。

（作　用） 第１図に示した第１実施例の動作は以下の通りである。

発光素子１９から出射した第１波長の発散光し１は、発
光素子パッケージ２０から第１レンズ２１に導かれて収
束光Ｌ２に変換される。収束光Ｌ２は、第１波長の光を
通過する干渉フィルタ３４を経由して、光ファイバ２４
の端面２５に通過収束光Ｌ３として収束する。

逆に外部から光ファイバ２４に導かれた第２波長の光Ｌ
Ｄは、光ファイバ端面２５から出射し、第２波長の光Ｌ
Ｄを反射する干渉フィルタ３４で反射光Ｌ４として反射
されて、第２レンズ４３を通過経由して、受光素子３８
の受光面３９に反射通過収束光Ｌ５として収束する。

このような動作が最も好ましい状態で行われるためには
、発光素子１９から出射した発散光Ｌ１が途中、収束光
Ｌ２となり、最終の通過収束光Ｌ３の結像位置に光ファ
イバ端面２５が正しく配置され、かつ光ファイバ端面２
５から出射した光ＬＤが途中、反射光Ｌ４となり、最終
の反射通過収束光Ｌ５の結像位置に受光面３９が正しく
配置されなければならない。

まず発光素子１９と光ファイバ２４との結合方法につい
て説明する。発光素子１９の発光中心と第１レンズ２１
の主面間の光路長をｄｌ、同じく光ファイバ端面２５と
第１レンズ２１の主面間の光路長をｄ２とすると、ｄ　
２／ｄ　１＝ＤＦ／ＤＬの関係で与えられる値とする必
要がある。ここでＤＦは光ファイバ２４のビームスポッ
ト直径、ＤＬは発光素子の発光スポット直径である。こ
の実施例では光ファイバ２４として、ＤＦ＝１０μｍの
単一モードファイバを使用し、発光素子として、ＤＬ＝
２μｍのレーザダイオードを使用したので、ｄ２／ｄｉ
−，５である。さてこの実施例においては簡易構造と簡
易組立をねらいとして、発光素子パッケージ２０と第１
レンズ２１間の位置調整は行わない方法を採用している
。このため発光素子１９の発光中心と第１レンズ２１と
は、最適位置から光軸方向にΔｄｌ、光軸に垂直な方向
に△χ１だけの位置誤差を生じる可能性がある。光軸方
向の位置誤差Δｄ１に起因する結合損失増加は、光ファ
イバ端面２５と第１レンズ２１の主面間の光路長ｄ２を
△ｄ２だけ調整することにより補償することができ、ま
た光軸に垂直な方向の位置誤差△χ１に起因する結合損
失増加は、光ファイバ２４の光軸中心と第１レンズ２１
の光軸中心を△χ２だけ光軸に垂直な面内で位置調整す
ることにより補償することができる。

ここでΔｄ２（ｄ２／ｄｉ）２・八ｄ１、Δχ２　＝　
（ｄ２／ｄｉ）・△χ１の関係にある。この実施例では
△ｄ１、Δχ１を部品寸法公差から約５０μｍと想定し
ており、△ｄ２！＝ｉ１．２５ｍｍ、△７２”＝２５０
　μｍとなる。Δｄ２テ与えられる光軸方向の位置調整
を可能とするため、本発明では光ファイバ２４を挿入固
定したフェルール２６の外周２７に嵌合する内周３０を
有するフェルール挿入孔２９が、フェルールホルダ２８
に設けられである。

△χ２で与えられる光軸に垂直な方向の位置調整を可能
とするため、本発明ではフェルールホルダ２８の端面３
１と第１レンズホルダ２２の端面２３が光軸に垂直に設
けられており、両端面を相接した状態で光軸を調整する
ことを可能としている。

次に光ファイバ２４と受光素子３８との結合方法につい
て説明する。本発明においては簡易構造と簡易組立をね
らいとして受光素子パッケージ４０と第２レンズ４３間
の位置調整は行わない方法を採用している。このため光
ファイバ端面２５と第２レンズ４３の主面間の光路長ｄ
３が最適値から変われば、光ファイバ２４と受光素子３
８との結合が損なわれる。

しかるに前記のように光ファイバ端面２５は、光軸方向
に△ｃ１２　＃　１．２５ｍｍ　　程度可動でなければ
ならない。そこでこの実施例においては、金属を切削加
工してなる干渉フィルタホルダ３５の内周３６をフェル
ール外周２７に嵌合して固定するとともに、干渉フィル
タ固定面３７に干渉フィルタ３４を樹脂接着して、干渉
フィルタ３４をフェルール２６に一体とし、かつ第２レ
ンズホルダ４２を第１レンズホルダ２２の第２レンズホ
ルダ取り付け部３３内において光ファイバ２４の光軸に
平行な平面上で位置調整可能な構造を採用している。こ
のうよな構造により、ファイバ端面２５が光軸方向Δｄ
２だけ移動しても、第２レンズホルダ４２を同一方向に
Δｄ２だけ移動すれば、光路長ｄ３を不変とすることが
できる。一方、前記のように光ファイバ端面２５は、光
軸に垂直な方向に△χ２程度可動でなければならない。

この場合は、干渉フィルタ３４が光ファイバ端面２５と
一体に移動するので、光路長ｄ３は△χ２だけ変化する
。

そこで本発明においては、光ファイバ端面２５と第２レ
ンズ４３の主面間の光路長ｄ３を第２レンズ４３の主面
と受光素子３８の受光面３９間の光路長ｄ４より大とし
、光路長ｄ３がΔχ２だけ変化した場合の結像位置の変
移を、（ｄ４／ｄ３）　２・Δχ２に縮小して、結合の
低下を軽減している。この実施例においては、第２レン
ズ４３として３＋Ｔ１ｍφのＢＫ７ガラス製の球レンズ
を使用し、ｄ３−６．５ｍｍ　、　ｄ４＝２．７５　ｍ
ｍとしたが、この場合、Δχ２−±２５０μｍの変移に
対する結合損失の増加は０．３ｄＢ以下であった。

この実施例においては、金属を切削加工してなる干渉フ
ィルタホルダ３５の内周３６をフェルール外周２７に嵌
合して固定するとともに、干渉フィルタ固定面３７に干
渉フィルタ３４を樹脂接着して干渉フィルタ３４をフェ
ルール２６に一体としているが、金属の切削加工で傾斜
した干渉フィルタ固定面３７を形成することは高価なも
のとなり、また固定面３７に干渉フィルタ３４を接着す
ることは作業性に劣るうえ、樹脂接着面の接着力は高温
高湿環境下で劣化するおそれがある。この欠点を解決す
るには、前記フェルール外周２７を溶接可能な金属材料
で形成し、前記干渉フィルタホルダ３５は、溶接可能な
金属材料をプレス成形で加工して作製し、該干渉フィル
タホルダ３５を該フェルール２６の金属端面または金属
外周面に溶接固定する方法が有効である。

また前記干渉フィルタ３４は、前記干渉フィルタホルダ
３５に低融点ガラスで固定したガラス基板の表面に、多
層薄膜形成技術で設ける方法が有効である。

上記の実施例の光合分波器は、干渉フィルタ３４のみで
波長を分離しているので、分離度が不足する場合も生じ
る。この場合には干渉フィルタ３４と第２レンズの間に
第２の干渉フィルタを挿入するこはが有効であるが、こ
のような構成は上記の実施例から容易に類推できるもの
である。

実施例２ 第２図は本発明の第２実施例の構成図であって、４４は
発光素子、４５は発光素子パッケージ、４６は第１レン
ズ、４７は第２レンズホルダ、４８は第１レンズホルダ
端面、４９は光ファイバ、５０はフェルール端面、５１
は平面反射器、５２はフェルール、５３はフェルール外
周、５４はフェルールホルダ、５５はフェルール挿入孔
、５６はフェルールホルダ内周、５７はフェルールホル
ダ端面、５８は第２レンズホルダ４フに設けた窓部、５
９は第２レンズホルダ取り付け部、６０は干渉フィルタ
、６１は干渉フィルタホルダ、６２は干渉フィルタホル
ダ内周、６３は干渉フィルタ固定面、６４は受光素子、
６５は受光面、６６は受光素子パッケージ、６７は第２
レンズホルダ、６８は第２レンズ、６９は分離度向上用
干渉フィルタである。

（作　用） 第２図に示した第２実施例の作用は第１実施例と同様で
ある。

第２実施例の特徴は前記フェルール端面５０の一部に光
軸に垂直な面に対して傾斜角度を持って形成された平面
反射器５１を有し、前記干渉フィルタ６０で反射された
第２波長の光が該平面反射器５１で反射された後、前記
第２レンズ６８を経由して前記受光素子６４に結合する
ことにある。このような構成で得られる効果は、光ファ
イバ４９から出射した光ファイバが前記干渉フィルタ６
０に入射する時の入射角を垂直に近づけることができる
ので、干渉フィルタ６０の偏波依存性を小さくできるこ
とにある。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の光合分波器は、フェルー
ルを光軸方向に位置調整し、フェルールホルダを光軸に
垂直な方向に位置調整することにより、発光素子と光フ
ァイバ間の最適結合が得られ、その後、第２レンズホル
ダを光軸に平行な面内で位置調整するだけで、光ファイ
バと受光素子間の最適結合も得ることが可能であるので
、受光素子を光軸方向に位置調整する機構が必要でなく
、構造が簡単である。そのうえ、プリズム等の光学部品
が不要であるので、部品点数も少なく、それだけ組立工
程を簡素化できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成図、第２図は本発
明の第２の実施例の構成図、第３図は従来の光合分波器
の一例の構成図である。 ｌ・・・フェルール　　　　２・・・光ファイバ３・・
・フェルールホルダ ４・・・ファイバ結合用分布屈折率レンズ５・・・五角
形プリズム　　６・・・第１のフィルタ７・・・平面反
射器　　　　８−三角形プリズム９・・・レーザダイオ
ード結合分布屈折率レンズ１０・・・レンズホルダ １１・・・レーザダイオードパッケージ１２・・・レー
ザダイオードチップ １３・・・第２の干渉フィルタ １４・・・ホトダイオード結合用分布屈折率レンズ１５
・・・レンズホルダ １６・・・ホトダイオードパッケージ １７・・・ホトダイオードチップ １８・・・光合分波器ケース　　１９・・・発光素子２
０・・・発光素子パッケージ ２１・・・第１レンズ　　　　　２２・・・第２レンズ
ホルダ２３・・・第１レンズホルダ端面 ２４・・・光ファイバ　　　　　２５・・・光ファイバ
端面２６・・・フェルール　　　　　２７・・・フェル
ール外周２８・・・フェルールホルダ　　２９・・・フ
ェルール挿入孔３０・・・フェルールホルダ内周 ３１・・・フェルールホルダ端面 ３２・・・第２レンズホルダ２２に設けた窓部３３・・
・第２レンズホルダ取り付け部３４・・・干渉フィルタ ３５・・・干渉フィルタホルダ ３６・・・干渉フィルタホルダ内周 ３７・・・干渉フィルタ固定面 ３８・・・受光素子　　　　　　３９・・・受光面４０
・・・受光素子パッケージ ４１・・・受光素子パッケージ窓 ４２・・・第２レンズホルダ　　４３・・・第２レンズ
４４・・・発光素子　　　　　　４５・・・発光素子パ
ッケージ４６・・・第１レンズ　　　　　４７・・・第
２レンズホルダ４８・・・第２レンズホルダ端面 ４９・・・光ファイバ　　　　　５０・・・フェルール
端面５１・・・平面反射器５２・・・フェルール５３・
・・フェルール外周５４・・・フェルールホルダ５５・
・・フェルール挿入孔 ５６・・・フェルールホルタ内周 ５７・・・フェルールホルダ端面 ５８・・・第２レンズホルダ４フに設けた窓部５９・・
・第２レンズホルダ取り付け部６０・・・干渉フィルタ
　　　　６１・・・干渉フィルタホルダ６２・・・干渉
フィルタホルダ内周 ６３・・・干渉フィルタ固定面　６４・・・受光素子６
５・・・受光面　　　　　　　６６・・・受光素子パッ
ケージ６７・・・第２レンズホルダ　　６８・・・第２
レンズ６９・・・分離度向上用干渉フィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発光素子と、該発光素子から出射した第１波長の光
   を集光する第１レンズと、該第１レンズを経由した第１
   波長の光を通過する干渉フィルタと、該干渉フィルタを
   経由した第１波長の光の焦点に端面が配置された光ファ
   イバと、該光ファイバ端面から出射し、前記干渉フィル
   タで反射された第２波長の光を集光する第２レンズと、
   該第２レンズの焦点に配置された受光素子から成る光合
   分波器において、 前記発光素子を搭載した発光素子パッケージと前記第１
   レンズを光軸に垂直な平面内で調芯固定する第１レンズ
   ホルダと、 前記受光素子を搭載した受光素子パッケージと前記第２
   レンズを調芯固定する第２レンズホルダと、 前記光ファイバを挿入固定したフェルールを光軸方向に
   可動とするフェルール挿入孔を有するフェルールホルダ
   と、 前記光ファイバを挿入固定した前記フェルールの端部に
   前記干渉フィルタを固定する干渉フィルタホルダとを有
   し、 前記第１レンズホルダには、前記第２レンズホルダを前
   記光ファイバの光軸と平行な平面内で位置調整し、固定
   することが可能な貫通孔付き第２レンズホルダ取り付け
   部を備えており、 前記第１レンズホルダと前記フェルールホルダは、それ
   ぞれ光軸に垂直な平面で相接する端面を備えており、 前記第２レンズ主面と前記光ファイバ端面間の距離は、
   前記第２レンズ主面と前記受光素子間の距離に比べて大
   きいことを特徴とする光合分波器。 ２、前記フェルール外周は溶接可能な金属材料から成り
   、前記干渉フィルタホルダは、前記フェルールの中心軸
   に対して所定の角度傾斜した干渉フィルタ固定端面と、
   該干渉フィルタで反射した前記第２波長の光を通過する
   貫通孔を外周面に備えた溶接可能な金属材料から成るプ
   レス成形部材であり、該干渉フィルタホルダは該フェル
   ールの金属端面または金属外周面に溶接固定され、前記
   干渉フィルタは前記干渉フィルタホルダに低融点ガラス
   で固定されていることを特徴とする請求項１記載の光合
   分波器。 ３、前記フェルールは端面の一部に光軸に垂直な面に対
   して傾斜角度を持って形成された平面反射器を有し、前
   記干渉フィルタで反射された第２波長の光は、該平面反
   射器で反射された後、前記第２レンズを経由して前記受
   光素子に結合することを特徴とする請求項１記載の光合
   分波器。