JPH055811A - 導波路形光結合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通信中の光ファイバ伝送路の障害検出を行う
試験光を該光ファイバ伝送路に導入するための小形の光
結合器を実現する。 【構成】 第一及び第二の入力端及び少なくとも一つの
出力端を有する導波路形光結合部２２と、この第一の入
力端及び上記出力端にそれぞれ一端が結合されると共に
他端が光ファイバ伝送路の光ファイバと結合される信号
光入力用光導波路２４ａ〜２４ｄ及び信号光出力用光導
波路２５ａ〜２５ｄと、光結合部２２の第二の入力端に
結合される試験光導入用光導波路２６ａ〜２６ｄと、上
記信号光入力用光導波路２４ａ〜２４ｄを横断する溝２
９に配設される光フィルタ部２３とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光線路中に試験光を導
入するための光結合器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバの導入拡大に伴う光線
路の建設・保守試験稼働の増大が予想されており、これ
を効率よく行うための図１１に示すような方法が提案さ
れている（例えば、富田他、「光線路試験・管理システ
ムの構成法」、１９９０年電子通信情報学会春季全国大
会論文集、Ｂ−８８８）。

【０００３】図１１において、１は伝送装置、２は通信
光の発光部、３は通信光の受光部、４は光カプラ、５は
光ファイバ伝送路、６ａ，６ｂはそれぞれ局内側、局外
側（加入者側）に置かれた試験光除去用の光フィルタ、
７は試験装置、８は試験装置が任意の光ファイバ伝送路
にアクセスするための光スイッチである。ここで、通信
は、伝送装置間を結ぶ上り、下りの光ファイバ対の間
で、例えば1.３μm の波長を用いて行われる。そして、
光ファイバ伝送路５の試験は、通信波長とは別の波長、
例えば波長1.５５μm のパネル列を用いたＯＴＤＲ法
（オプティカル・タイム・ドメイン・リフレクトメトリ
イ法）等によって行う。即ち、通信中の光ファイバ伝送
路５に光カプラ４を介して局内側より試験光を導入し、
光ファイバ伝送路を伝搬中に生ずる試験光の後方散乱光
や接続点での反射戻り光を、再度、光ファイバ４を介し
て試験装置７に取り込み、正常・異常の判断、破断点位
置の検出等を行う。また、光ファイバ伝送路の終端付近
に置かれる光フィルタ６ｂに試験光のみを反射させる機
能を付加して、試験光が光ファイバの終端まで到達して
いるか、否かを判別して光ファイバ伝送路の故障の有無
を検知する方法も提案されている（富田他、「光線路の
自動故障切分け法」、１９９０年電子通信情報学会春季
全国大会論文集、Ｂ−８９０）。

【０００４】このような方法で、光フィルタ６ａ，６ｂ
には、例えば、通信光には通信光1.３μm のみを伝搬さ
せて試験光1.５５μm を伝搬させないものが用いられ、
この光フィルタによって通信品質に影響を与えない試験
ができる。また、光線路の建設時の導通試験等において
は、通信が行われていないので任意波長の試験光を用い
ることが出来る。すなわち、図１１に示す方法によっ
て、局内側からの操作で随時にかつ短時間で光線路の状
態を把握でき、効率的な光線路の試験・管理ができる。

【０００５】ところで、上記構成の光ファイバ伝送路５
の試験を行うには、試験光を光ファイバ伝送路５に導入
するための光カプラ４、光ファイバ伝送路５を伝搬する
試験光が加入者側の伝送装置に混入するのを防止する光
フィルタ６ｂ、さらに光ファイバ伝送路を逆方向に戻る
試験光が局内側の伝送装置に混入するのを防止する光フ
ィルタ６ａが不可欠な構成要素であり、しかもこれらは
試験する光ファイバ伝送路５すべてに必要である。特
に、光カプラ４と光フィルタ６ａは光ファイバ伝送路５
を収容する局舎内に設置する必要がある。

【０００６】従来、光カプラと光フィルタは、図１２に
示すように１つの匡体内に収容され（上記引用文献、富
田他、「光線路試験・管理システムの構成法」、１９９
０年電子通信情報学会春季全国大会論文集、Ｂ−８８８
中における光分岐モジュール）、これが架に搭載されて
いた。なお、図２において、９は２本の光ファイバを融
着後、延伸させてコア部を近接させ光結合部を形成した
いわゆる光ファイバカプラ、１０は光ファイバ中に誘導
体多層膜フィルタを配設した光フィルタ、１１は光カプ
ラと光フィルタの接続部分、１２は光ファイバ、１３は
これらを収容する匡体である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１２に示す
形態には次のような欠点がある。第１には、光カプラ９
と光フィルタ１０とを同時に製造はできないので、両者
を別々に製造してその後に両者を接続する必要があるこ
とである。このため、結続部の損失が増え、接続のため
の工程が増える。第２には、通常、光ファイバ１２の各
部の長さは長めに設定されるが、その余長処理を行う際
に損失を増やさないために、ある程度以上の曲げ半径が
必要となり、匡体１３全体が大きくなってしまうことで
ある。このため、多数の光ファイバが集中する局内にお
いて、匡体１３を収容する膨大な容積が必要となってし
まう。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑み、通信中の
光ファイバ伝送路の障害検出を行う試験光を該光ファイ
バ伝送路に導入するための小形の光結合器を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る導波路形光結合器は、通信中の光ファイバ伝送
路の障害検出を行う試験光の該光ファイバに導入するた
めに該光ファイバ伝送路の途中に挿入される光結合器で
あって、第一及び第二の入力端及び少なくとも一つ出力
端を有して該第二の入力端からの光を該出力端に選択的
に結合すると共に該出力端からの光を該第二の入力端に
選択的に結合する少なくとも一つの導波路形光結合部
と、この導波路形光結合部の上記第一の入力端及び上記
出力端にそれぞれ一端が結合されると共に他端が上記光
ファイバ伝送路の光ファイバと結合される信号光入力用
光導波路及び信号光出力用光導波路と、上記導波路形光
結合部の第二の入力端に結合される試験光導入用光導波
路と、上記導波路形光結合部の第一の入力端に結合する
信号光入力用光導波路を横断する溝若しくは該信号光入
力用光導波路の端面部分に配設される誘電体多層干渉膜
形の光フィルタ、とを具備することを特徴とする。

【００１０】

【作用】前記構成の導波路形光結合器は、光カプラであ
る光結合部が光導波路で構成されると共に該導波路形光
結合部に結合される信号光入力用光導波路の途中若しく
は端面部に光フィルタを含む構成であるので、従来のよ
うな光カプラと光フィルタとの接続部が排除される。ま
た、この構成では、光カプラと光フィルタとを同時に製
造できるので、製造工程、コストの削減となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を一実施例に基づいて説明す
る。

【００１２】図１には第１実施例に係る導波路形光結合
器の平面図及び断面図を示す。両図に示すようにこの光
結合器２０は、Ｓi 基板２１上に光カプラである光結合
部２２及び光フィルタ部２３がそれぞれ４組ずつ搭載さ
れたものである。また、図中、２４ａ〜２４ｄ、２５ａ
〜２５ｄ、２６ａ〜２６ｄ、２７ａ〜２７ｄは比屈折率
差△＝0.３％、８μｍ×８μｍの石英ガラス光導波路、
２８はクラッド、２９は溝を示す。

【００１３】ここで、石英ガラス光導波路２４ａ〜２４
ｄ、２５ａ〜２５ｄ、２６ａ〜２６ｄ、２７ａ〜２７ｄ
は、Ｓｉ基板２１の上にスート堆積、ガラス化処理、ド
ライエッチングによるパターン化によって作製される
（河内：“導波路型光回路素子”、オプトロニクス、vo
l.80.p85(1989.9)。この光導波路にはＳｉＯ₂ ガラスに
ＴｉＯ₂ が数％添加されており、このＴｉＯ₂ の添加量
によって光導波路の屈折率が制御される。そして光導波
路２４ａ〜２４ｄと光導波路２５ａ〜２５ｄとは光ファ
イバ伝送路に接続される信号光入力用光導波路及び信号
光出力用光導波路であり、光導波路２６ａ〜２６ｄは試
験光導入用の光ファイバに接続される試験光導入用光導
波路であり、光導波路２７ａ〜２７ｄはモニタ等の目的
に用いられる。なお、光導波路の入出力端子は２５０μ
ｍ間隔に配置されている。

【００１４】また、光結合部２２としては、例えば図２
に示すような方向性結合回路２２Ａを用いる。この方向
性結合回路２２Ａは、入力端子Ｘ，Ｙ、出力端子Ｖ，Ｗ
を有する２入力２出力のものであり、端子２２Ａ−Ｘか
ら入力された波長1.３μｍの光は端子２２Ａ−Ｖに出力
され、端子２２Ａ−Ｙに入力された波長1.５５μｍの光
は端子２２Ａ−Ｖから出力される。そして、端子２２Ａ
−Ｙに入力される光が端子２２Ａ−Ｖに出力される割合
を結合率として表わせば図３に示す特性となる。

【００１５】光フィルタ部２３は、波長1.３μｍの光を
透過すると共に波長1.５５μｍの光を反射する干渉膜２
３ａを厚さ約２０μｍの透明基板２３ｂに、幅約２５０
μｍの間隔て縞状に付着したものである。この光フィル
タ部２３は、信号光入力用光導波路２４ａ〜２４ｄ、試
験光導入用光導波路２６ａ〜２６ｄの光軸と４〜８度程
度傾いてこれらを横断する幅３０μｍの溝２９の中に設
置されたもので、干渉膜２３ａの部分が各信号光入力用
光導波路２４ａ〜２４ｄの光路と一致する位置に接着剤
で固定されている。なお、縞状の光フィルタ部２３は、
多層干渉膜を蒸着後エッチング等で不要部分を除去する
か、または蒸着面を縞状のマスクで覆い、多層干渉膜を
選択蒸着することによって作製できる。

【００１６】以上の構成において、信号光入力用光導波
路２４ａ〜２４ｄの入力端子から入力する波長1.３μｍ
の通信光は光フィルタ部２３と光カプラである光結合部
２２を透過後、信号光出力用光導波路２５ａ〜２５ｄの
出力端子から光ファイバ伝送路に出力される。また、試
験光導入用光導波路２６ａ〜２６ｄの入力端子より入力
される波長1.５５μｍの試験光は、光フィルタ部２３の
透明基板２３ｂをそのまま透過し、光結合部２２におい
て信号光出力用光導波路２５ａ〜２５ｄにそれぞれ結合
した後、光ファイバ伝送路に出力される。一方、試験光
の反射光、散乱光は光ファイバを逆方向に戻り、信号光
出力用光導波路２５ａ〜２５ｄに入力後、光結合部２２
で試験光導入用光導波路２６ａ〜２６ｄに結合し、試験
装置に戻る。なお、光結合部２２で結合しない一部の試
験光は光フィルタ部２３の干渉膜２３ａによってクラッ
ド部２８内に反射されるため、光送信器には戻らない。
この光結合器２０では、通信波長1.３±0.03μｍに対す
る挿入損失は約１ｄＢであり、また試験波長1.５５±0.
０３μｍの試験光を１ｄＢの損失で光ファイバ伝送路に
導入することができる。また、試験光の伝送装置への混
入量は−５０ｄＢ以下である。なお、光結合器２０の大
きさは光導波路を保持するハウジング部を含めても、７
mm×３０mm×５mmと小形である。

【００１７】本発明の第２の実施例は、図１における光
結合部２２の構成が第１の実施例の場合と異なり図４に
示す構成のものを用いたものである。この光結合部２２
Ｂは結合部の光導波路幅が異なる非対称構造を有してお
り、この構造のものは、図５に結合率と波長との関係の
一例を示すように、1.４μｍ近傍で結合率が増加から減
少に転じ、波長特性の平坦化が生じる。この結果、1.２
〜1.４μｍの波長域で結合率３０±１０％、1.５５±0.
０３μｍで２５±１０％の平坦な特性が得られる（高木
他、「石英系導波路形広帯域カプラ」、１９９０年電子
通信情報学会春季全国大会論文集、Ｃ−189 ）。即ち、
端子２２Ｂ−Ｘから入力する波長域1.２〜1.４μｍの信
号光の７０±１０％を端子２２Ｂ−Ｖに透過させ、端子
２２Ｂ−Ｙから入力する1.５５±0.０３μｍの試験光の
２５±１０％を端子２２Ｂ−Ｖへ結合できる。最大結合
率とこれを与える波長は結合領域における光導波路の
幅、結合領域の長さ等のパラメータを選ぶことにより、
任意に設定ができる。なおこの光結合部２２Ｂでは、端
子２２Ｂ−Ｘから端子２２Ｂ−Ｖにいたる通信光、及び
端子２２Ｂ−Ｙから端子２２Ｂ−Ｖにいたる試験光に損
失を生じるが、通信光の波長帯域を十分に確保したい場
合に有効である。

【００１８】本発明の第３の実施例では、図１における
結合部２２の構成が第１、第２の実施例と異なり、図６
に示す構成のものを用いるのである。この光結合部２３
Ｃは、２つの３ｄＢ方向性結合器で構成したマッハ・ツ
ェンダー干渉計の２つのアーム間に微小な光路差を与え
たものである。(K.Jinguji.'Mach-Zehnder interferome
ter type optical waveguide coupler with wavelength
-flattened couplingratio', Electronics Letters, Vo
l.26, P.1326(1990 ）) 。この構成の光結合部２２Ｃ
は、図７の特性例のように、第２の実施例の場合より更
に平坦で広帯域な特性を示し、1.２５〜1.６５μｍの波
長に対する結合率は２０±２％である。即ち、1.２５〜
1.６５μｍの波長のどの波長の信号光も８０±２％が端
子２３Ｃ−Ｘから端子２３Ｃ−Ｖに透過し、1.２５〜1.
６５μｍの波長のどの波長の試験光も２０±２％の光が
端子２３Ｃ−Ｙから端子２３Ｃ−Ｖへ結合する。最大結
合率とこれを与える波長が光導波路のパラメータによっ
て設定出来るのは、第２の実施例の場合と同様である。
しかし、この実施例の場合には、結合率の波長依存性が
小さいので、通信波長や試験波長が変動しても損失変動
の少ない光結合器を得ることが出来る。また、結合率の
平坦領域が広いので、広い通信波長域を確保したい場
合、例えば通信波長域を1.３〜1.５５μｍに設定して、
この波長域において1.３μｍと1.５５μｍの２波長多重
伝送を行い、試験波長を別の波長、例えば1.６μｍに設
定するような場合に効果的である。

【００１９】図８は本発明の第４の実施例に係る光結合
器３０を示すものであり、図中、３２は光結合部、３３
は光フィルタ部、３３ａは干渉膜、３３ｂは透明基板、
３４ａ〜３４ｄは信号光入力用光導波路、３５ａ〜３５
ｄは信号光出力用光導波路、３６ａ〜３６ｄは試験光導
入用光導波路、３８はクラッド、３９は溝を示す。本実
施例の光結合部３２は図に示すように２入力１出力のい
わゆるＹ分岐形のものであり、２つの入力端の一方及び
出力端には光ファイバ伝送路に接続される信号光入力用
光導波路３４ａ〜３４ｄ及び信号光出力用光導波路３５
ａ〜３５ｄが結合され、入力端の残りの一方に試験光導
入用の光ファイバに接続される試験光導入用光導波路２
６ａ〜２６ｄが結合されている。なお、光フィルタ部３
３の構成は図１のものと同様である。かかる光結合器３
０の光結合部３２においては通信光と試験光が３ｄＢの
損失を受けるが、波長依存性がほとんどないことが特徴
となる。

【００２０】図９は本発明の第５の実施例に係る光結合
器４０を示すものであり、図中、４２は光結合部、４３
は光フィルタ部、４３ａは干渉膜、４３ｂは透明基板、
４４ａ〜４４ｄは信号光入力用光導波路、４５ａ〜４５
ｄは信号光出力用光導波路、４６ａ〜４６ｄは試験光導
入用光導波路、４７ａ〜４７ｄはモニタ用光導波路、４
８はクラッド、４９は溝を示す。本実施例の光結合器４
０は、光ファイバ伝送路に接続される信号光入力用光導
波路４４ａ〜４４ｄの光導波路端子、及び試験光導入用
の光ファイバに接続される試験光導入用光導波路４６ａ
〜４６ｄの光導波路端子をそれぞれ並べたものである。
したがって、この構成では光フィルタ部４３において特
に微細なピッチの縞状の干渉膜を必要としない点で有利
である。但し、この構成では光導波路同志が交差するこ
とになるが、交差により生じる損失は、一交差部当り0.
１ｄＢ以下と小さいので問題はない。なお、光結合部４
２及び光フィルタ部４３の基本的構成は第１〜第３の実
施例と同様である。

【００２１】図１０は本発明の第６の実施例に係る光結
合器５０を示すものであり、図中、５２は光結合部、５
３は光フィルタ部、５４ａ〜５４ｄは信号光入力用光導
波路、５５ａ〜５５ｄは信号光出力用光導波路、５６ａ
〜５６ｄは試験光導入用光導波路、５７ａ〜５７ｄはモ
ニタ用光導波路、５８はクラッドである。本実施例の光
結合器５０では、光導波路端面に光フィルタを接着した
り、干渉膜を直接導波路端面に蒸着する等することによ
り光フィルタ部５３を設けたものである。なお、図で
は、光導波路端面を斜めに研磨した面に干渉膜を直接蒸
着したものを示す。なお、光結合部５２の基本的構成は
第１〜第３の実施例と同様である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
線路中に試験光を導入して線路試験を行う場合に必要と
なる光カプラと光フィルタとを内蔵した小形かつ経済性
の高い導波路形光結合器を提供でき、これによって、加
入者光線路網等の光線路の効果的な保守、管理に多大な
効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係る光結合器の平面図及び断面
図である。

【図２】光結合部の一例を示す説明図である。

【図３】図２の光結合部の結合率と波長との関係を示す
図である。

【図４】光結合部の他の例を示す説明図である。

【図５】図４の光結合部の結合率と波長との関係を示す
図である。

【図６】光結合部の他の例を示す説明図である。

【図７】図６の光結合部の結合率と波長との関係を示す
図である。

【図８】第４の実施例に係る光結合器を示す平面図であ
る。

【図９】第５の実施例に係る光結合器を示す平面図であ
る。

【図１０】第６の実施例に係る光結合器を示す平面図で
ある。

【図１１】従来技術における試験光の光ファイバ伝送路
への導入を示す説明図である。

【図１２】従来技術に係る光結合器の一例を示す説明図
である。

【符号の説明】

２０，３０，４０，５０ 光結合器 ２１ 基板 ２２，３２，４２，５２ 光結合部 ２３，３３，４３，５３ 光フィルタ部 ２３ａ，３３ａ，４３ａ 干渉膜 ２３ｂ，３３ｂ，４３ｂ 透明基板 ２４ａ〜２４ｄ，３４ａ〜３４ｄ，４４ａ〜４４ｄ，５
４ａ〜５４ｄ 信号光入力用光導波路 ２５ａ〜２５ｄ，３５ａ〜３５ｄ，４５ａ〜４５ｄ，５
５ａ〜５５ｄ 信号光出力用光導波路 ２６ａ〜２６ｄ，３６ａ〜３６ｄ，４６ａ〜４６ｄ，５
６ａ〜５６ｄ 試験光導入用光導波路 ２７ａ〜２７ｄ，４７ａ〜４７ｄ，５７ａ〜５７ｄ モ
ニタ用光導波路 ２８，３８，４８，５８ クラッド ２９，３９，４９ 溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 信夫 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 通信中の光ファイバ伝送路の障害検出を
   行う試験光を該光ファイバに導入するために該光ファイ
   バ伝送路の途中に挿入される光結合器であって、第一及
   び第二の入力端及び少なくとも一つ出力端を有して該第
   二の入力端からの光を該出力端に選択的に結合すると共
   に該出力端からの光を該第二の入力端に選択的に結合す
   る少なくとも一つの導波路形光結合部と、この導波路形
   光結合部の上記第一の入力端及び上記出力端にそれぞれ
   一端が結合されると共に他端が上記光ファイバ伝送路の
   光ファイバと結合される信号光入力用光導波路及び信号
   光出力用光導波路と、上記導波路形光結合部の第二の入
   力端に結合される試験光導入用光導波路と、上記導波路
   形光結合部の第一の入力端に結合する信号光入力用光導
   波路を横断する溝若しくは該信号光入力用光導波路の端
   面部分に配設される誘電体多層干渉膜形の光フィルタ、
   とを具備することを特徴とする導波路形光結合器。 【請求項２】 請求項１において、導波路形光結合部
   が、方向性結合回路からなることを特徴とする導波路形
   光結合器。 【請求項３】 請求項１において、導波路形光結合部
   が、２つのアーム間に微小光路差を付与したマッハ・ツ
   ェンダー回路からなることを特徴とする導波路形光結合
   器。 【請求項４】 請求項１において、導波路形光結合部
   が、Ｙ字形結合回路からなることを特徴とする導波路形
   光結合器。