JPH0656445B2

JPH0656445B2 - ハイブリッド光合分波器

Info

Publication number: JPH0656445B2
Application number: JP61160723A
Authority: JP
Inventors: 安昭田村; 英一西村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1986-07-10
Publication date: 1994-07-27
Anticipated expiration: 2009-07-27
Also published as: JPS6317408A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、光ファイバ通信に用いられ、発光素子コリメ
ータ，受光素子コリメータ，光ファイバコリメータ及び
干渉フィルタが１個のケースに収納されたハイブリッド
光合分波器に関する。

［従来の技術］１本の光ファイバに波長の異なる複数の光信号を重畳し
て独立の伝送路を提供する波長分割多重伝送方式は、光
ファイバ伝送路の両端に設けられた光合分波器で光信号
の重畳（合波）及び分離（分波）が行なわれる。この光
合分波器は、伝送用ポートの他、送信用ポート及び受信
用ポートを有し、これらは各々外部の発光用モジュール
及び受光用モジュールに光ファイバを介して接続され
る。

一方、最近では、光合分波器，発光素子及び受光素子を
一体化し、光合分波器と各素子間の光ファイバを省略し
てこれらを直結させたハイブリッド光合分波器が現われ
ている。

３つの異なる波長光を用いて双方向伝送を行なう従来の
ハイブッド光合分波器の例を第２図に示してある。この
ハイブリッド光合分波器１０では、ガラスブロック１１
の光通過面にそれぞれ異なった光学特性をもつ干渉フイ
ルタ１２，１３，１４が光学接着剤にて貼付けられ、各
干渉フィルタには、異なった波長通過特性を有する誘電
体多層膜が用いられる。

また、光ファイバコリメータ１５と発光素子コリメータ
１６Ａとは、干渉フィルタ１２を介して光学的に結合さ
れ、発光素子１７Ａからの光が直接光ファイバ１８へ結
合される。同様に他方の発光素子１７Ｂからの光は、干
渉フィルタ１３を通過し、干渉フィルタ１４，１２で反
射して光ファイバ１８へ結合される。また、光ファイバ
１８からの光は、干渉フィルタ１２で反射した後、干渉
フィルタ１４を通って受光素子１９へ結合される。

このようにハイブリッド光合分波器は、発光及び受光素
子と合分波素子が一体化されているので、送信及び受信
ポートが電気端子になり、従って取付けが容易で小型
化、低コストとなる利点がある。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、従来のハイブリッド光合分波器にあっては、全
ての干渉フィルタや光反射部がガラスブロック１１に固
着されているので、これらの相対位置を自由に調節でき
ないため、発光素子、受光素子、光ファイバ各コリメー
タの精密位置決めにより、光結合を達成しなければなら
ない。光結合手段の一例として発表例の中には、位置合
せに際して、各構成部品を予め精密に加工した後、治具
等を用いて無調整にて、該構成部品を筐体ケースに固定
している例もある。しかし、発光素子として発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）、光ファイバとしてコア径の大きいマル
チモードファイバ（通常５０μｍ）との光結合のように
光結合条件の比較的ゆるい結合系に於ては、この方法で
ある程度の光結合が達成できるが、発光素子としてレー
ザダイオード（ＬＤ）、光ファイバとしてコア径の小さ
いシングルモードファイバ（通常１０μｍ）との光結合
に於ては、極めて厳しい機械的、光学的条件が要求され
るため、上記手段ではかかる結合系の達成は不可能に近
い。

光結合を達成する別の手段として、発光素子、受光素子
の光学的最適位置決めを調整によって行なった後、筐体
ケースに固定する方法もある。この場合は光結合条件の
厳しい光結合系においても、光結合そのものは達成でき
る。しかし、発光素子、受光素子、あるいは発光素子コ
リメータ、受光素子コリメータは機械的固定強度、発光
素子から筐体ケースへの放熱効果、受光素子の高周波接
地が充分満足されない状態で固定されることになり、ハ
イブリッド光合分波器としての信頼性、性能を充分発揮
できない欠点がある。すなわちハイブリッド光合分波器
においては、これら発光、受光素子は筐体ケース上に機
械的に充分安定して固定されることが必要であり、しか
も発光素子の信頼性向上の面からみてその発熱量を筐体
ケースから効率よく放熱することが要求され、また受光
素子に関しては特に高周波誘導雑音の影響を招かないよ
う充分なる高周波接地がなされることが必要である。

また、従来品にあっては、各コリメータの間にガラスブ
ロック１１が存在しているから、光合分波器の小型化に
限界がある。更に、発光素子と受光素子との電気的干渉
を防止する高周波シールド板を中に挿入しようとして
も、ガラスブロックに妨げられる欠点がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、第
１の目的は、発光素子としてレーザダイオード，伝送路
にシングルモードファイバを光結合特性の劣化を招くこ
となく容易に実現し得るハイブリッド光合分波器を提供
することにある。

第２の目的は、光結合系の劣化を招くことなく、しかも
無調整で発光素子コリメータ及び受光素子コリメータを
ケース内に直接取付けることによって機械的に安定で放
熱効果を大ならしめ、かつ高周波接地を容易ならしむる
ハイブリッド光合分波器を提供することにある。

第３の目的は、従来のガラスブロックを省略して全体の
小型化を図れると共に、内部にシールド板等を挿入し得
るスペースが確保できるハイブリッド光合分波器を提供
することにある。

［問題点を解決するための手段］上記各目的を達成するため、本発明のハイブリッド光合
分波器は、内部がシールド効果を有する仕切壁によって
３分割され各素子の外側を被覆するケースと、仕切られ
たケース内に各々配置固定された発光素子コリメータ及
び受光素子コリメータと、仕切壁を介して発光素子コリ
メータと同軸位置に固定された光ファイバコリメータ
と、仕切壁に各々形成された光通過孔と、各光通過孔に
取付けられた干渉フィルタと、光ファイバコリメータか
ら受光素子コリメータに至る光路中に配置され、前記ケ
ースに固定された円筒形状の受け部と該受け部に内接す
る球軸頭を有する支持軸とを備えたボールジョイント式
の角度調節自在な光反射機構とで構成されている。

［作用］これらの構成により、発光素子コリメータ、受光素子コ
リメータ、及び光ファイバコリメータの間は、仕切壁に
よって互いにシールドされ、前記発光素子コリメータか
らの光は、光通過孔、干渉フィルタを通って前記光ファ
イバコリメータへ直結され、前記光ファイバコリメータ
からの光は、干渉フィルタ及び光反射機構で各々反射し
た後、干渉フィルタ、光通過孔を経て前記受光素子コリ
メータへと結合される。さらに前記光反射機構は、円筒
形状の受け部と該受け部に内接する球軸頭を有する支持
軸とを備えているため、前記光反射機構は角度調節自在
であると共に前記受け部の軸方向にも位置調節可能とな
る。

［実施例］第１図には、本発明が適用されたハイブリッド光合分波
器２０の第１実施例が示されている。

このハイブリッド光合分波器２０は、外側を被覆する金
属製ケース２１，発光素子コリメータ２２，受光素子コ
リメータ２３，光ファイバコリメータ２４，干渉フィル
タ２５，２６及び自在ミラー２７から構成されている。

ケース２１の内部は、これと一体に形成された仕切壁２
８によって３分割され、各部分に各々の素子が配置され
ている。これにより、発光素子コリメータ２２、受光素
子コリメータ２３、及び光ファイバコリメータ２４の間
は仕切壁２８によって互いにシールドされ、これらの間
における漏洩光の影響及び電気的誘導雑音のカップング
が防止される。

発光素子コリメータ２２は、発光素子２９と球レンズ３
０から成り、発光素子２９にはレーザダイオードや発光
ダイオードが用いられて球レンズ３０の焦点位置に配置
されている。発光素子コリメータ２２の後端は入力端子
３１に接続され、入力端子３１はケース２１に取付けら
れている。このため、発光素子２９からの放射光は、球
レンズ３０で平行ビームに変換される。

仕切壁２８の受光素子コリメータ２２２との対応部分に
は、光通過孔３２が形成され、光通過孔３２の出口部分
に干渉フィルタ２５が傾斜して固着されている。干渉フ
ィルタ２５は、周知のように波長通過性を有する誘電体
多層膜で、光学的接着剤により光の透過性が低下しない
ように貼付けられるのが望ましい。

ケース２１の図中右側部分には、光ファイバコリメータ
２４が発光素子コリメータ２２と同軸状態で配置されて
いる。光ファイバコリメータ２４は、先端の球レンズ３
３、光ファイバ３４を内蔵したフェルール３５，光ファ
イバ３４の先端に固着された反射防止ガラス３６，全体
を被覆するスリーブ３７から構成されている。また、光
ファイバ３４の先端は、球レンズ３３の焦点位置にあ
り、後端はケース２１を貫通して外部に延びている。こ
のため、球レンズ３３に入射した平行ビームは、収束し
て光ファイバ３４に結合する。

ケース２１の第１図右側下方には、自在ミラー２７が設
置されており、この自在ミラー２７は、干渉フイルタ２
５からの異なる波長をもつ光を反射させて受光側へ光結
合させる。自在ミラー２７は、第３図(A)，(B)，(C)に
拡大して示すようにケース２１の底部内面に固着された
円筒３８，円筒３８に嵌合された球形のホルダ３９，ホ
ルダ３９の上端に取付けられた反射板４０から構成され
ている。円筒３８とホルダ３９は、所謂ボールジョイン
トとなっているから、反射板４０は、図示していないが
入射光を任意の位置（ｘ，ｙ，ｚ）から任意の方向
（θ，φ）へと反射させることができる。

仕切壁２８の下方には、第１図に示すように光通過孔３
２と同様に光通過孔４１が形成され、この入口面に干渉
フィルタ２６に傾斜して貼付けられている。

また、ケース２１の第１図左側下方には、光通過孔４１
の出口に対向して受光素子コリメータ２３が配置され、
受光素子コリメータ２３の端部は出力端子４２に接続さ
れている。受光素子コリメータ２３は、球レンズ４３を
受光素子４４から成り、受光素子４４は球レンズ４３の
焦点に位置決めされている。従って、球レンズ４３に入
射した平行ビームは収束して受光素子４４に結合され、
電気信号となって出力端子４２へと送られる。

更に、この実施例では、ケース２１内の仕切壁２８とケ
ース内側との間に高周波シールド板４５が設けられてい
る。このシールド板４５は、送信回路系と受信回路系が
１つのケース２１に収容されたことによって生ずる高周
波信号の漏洩を防止する。シールド板４５の一部には、
光通過用の孔４６が形成されているから光路が妨げられ
ることはない。

上記構成により、発光素子２９からの放射光は、球レン
ズ３０で平行ビームに変換され、光通過孔３２及び干渉
フィルタ２５を通った後、球レンズ３３で収束されて光
ファイバ３４に結合する。また、光ファイバ３４からの
出射光は、球レンズ３３で平行ビームに変換されて干渉
フィルタ２５で反射され、シールド板４５の孔４６を通
った後自在ミラー２７で反射され、干渉フィルタ２６及
び光通過孔４１を通り、球レンズ４３で収束されて受光
素子４４に結合する。

上記各素子のケース２１への実装は、次の手順で行な
う。まず、発光素子コリメータ２２及び受光素子コリメ
ータ２３をそれぞれケース２１の所定箇所に固定する。
これらの取付けは、単なるねじ止めで充分であり、従来
品のような正確さや光軸調整を要しない。

次に、光ファイバコリメータ２４を発光素子コリメータ
２２の光軸と整合させてケース２１の第１図右側に固定
する。一般に発光素子２９から光ファイバ３４への光結
合条件は、光ファイバ３４の入射角が制限されるので、
光ファイバ３４から受光素子４４への光結合条件に比較
するとかなり厳しい、従って、光ファイバコリメータ２
４のみは、光軸調整を正確に行なってから固定する。

最後に、第１図に点線で示すように干渉フィルタ２５か
らの光が受光素子４４へ結合するように自在ミラー２７
を角度調節する。自在ミラー２７は、全方向の角度節の
みならず、ホルダ３９（第３(B)，(C)参照）のボール部
分を円筒３８に沿って移動させることにより高さ調節も
行なえる。

上述のようにこの実施例では、従来品のガラスブロック
又はプリズムを必要としないので、その分だけ全体を小
型化できると共に、シールド板４５の挿入も可能にな
る。また、各素子の実装に当たって調整を必要とするの
は、発熱及び電気的誘導雑音を伴わない光ファイバコリ
メータ２４と自在ミラー２７のみであり、自在ミラー２
７はその反射面の方向及び角度並びに高さ方向の位置を
容易に変えることができるので、発光素子コリメータ２
２と受光素子コリメータ２３を無調整でケース２１へ強
固に固定できる。従って、発光素子２９の発熱をケース
２１から効率よく放熱させることができると共に、受光
素子４４の高周波接地を容易に行うことができる。

第４図には、本発明の第２実施例が示されており、図中
前実施例と同じ部分には、同一の参照番号を付してあ
る。

このハイブリッド光合分波器２０Ａでは、発光素子コリ
メータ２２と受光素子コリメータ２３とが直交するよう
に配置され、仕切壁２８もこの配置に対応して形成され
ている。また、発光素子コリメータ２２の入力側には、
発光素子駆動用の送信回路４７が接続され、受光素子コ
リメータ２３の出力側には、受光素子４４からの微弱信
号を増幅処理する受信回路４８が接続されている。

従って、発光素子２９からの放射光は、球レンズ３０で
平行ビームに変換され、光通過孔３２，干渉フィルタ２
５を通って光ファイバコリメータ２４に結合される。一
方、光ファイバ３４からの光は、球レンズ３３で平行ビ
ームに変換され、干渉フィルタ２５及び自在ミラー２７
で反射した後、干渉フィルタ２６，光通過孔４１を通
り、球レンズ４３で収束されて受光素子４４に結合す
る。各素子をケース２１に実装する手順及び効果は、前
実施例と全く同様である。

［発明の効果］以上詳述したように本発明のハイブリッド光合分波器
は、内部がシールド効果を有する仕切壁によって３分割
され各素子の外側を被覆するケースと、仕切られたケー
ス内に各々配置固定された発光素子コリメータ及び受光
素子コリメータと、仕切壁を介して発光素子コリメータ
と同軸位置に固定された光ファイバコリメータと、仕切
壁に各々形成された光通過孔と、各光通過孔に取付けら
れた干渉フィルタと、光ファイバコリメータから受光素
子コリメータに至る光路中に配置され、前記ケースに固
定された円筒形状の受け部と該受け部に内装する球軸頭
を有する支持軸とを備えたボールジョイント式の角度調
調節自在な光反射機構とで構成されているので、発光素
子としてレーザダイオード及び伝送路としてシングルモ
ールドファイバの使用が可能となり、また光反射機構は
その反射面の方向及び角度並びに高さ方向の位置を容易
に変えることができるため、光結合系の劣化を招くこと
なくしかも無調整で発光素子コリメータ及び受光素子コ
リメータをケース内に固定することができる。それゆ
え、発光素子、受光素子の機械的安定が図られるととも
に、発光素子の発熱をケースから効率よく放熱し、また
受光素子の高周波接地を容易にすることができ、光学的
な漏れ込みはもちろん、高周波電気信号の漏れ込みも皆
無に近くなり、受光素子に接続される電気系回路の高周
波設計を容にすることができると共に、誘導雑音の影響
を低減することができるという非常に優れた効果を得る
ことができる。

更に、本発明によれば、ガラスブロックやプリズムが不
要となるのでその分だけ光合分波器の小型化が可能にな
ると共に、ケース内にシールド板を設けるためのスペー
スも確保できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るハイブリッド光合分波器の第１実
施例を示す断面図、第２図は従来のハイブリッド光合分
波器を示す断面図、第３図(A)，(B)，(C)は自在ミラー
の各々平面図，正面図，側面図，第４図は第２実施例の
断面図である。２０，２０Ａ……ハイブリッド光合分波器、２１……ケ
ース、２２……発光素子コリメータ、２３……受光素子
コリメータ、２４……光ファイバコリメータ、２５，２
６……干渉フィルタ、２７……自在ミラー、２８……仕
切壁、２９……発光素子、３２，４１……光通過孔、３
４……光ファイバ、３８……円筒、３９……ホルダ、４
０……反射板、４４……受光素子、４５……高周波シー
ルド板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部がシールド効果を有する仕切壁によっ
て３分割され各素子の外側を被覆するケースと、仕切られたケース内に各々配置固定された発光素子コリ
メータ及び受光素子コリメータと、仕切壁を介して発光素子コリメータと同軸位置に固定さ
れた光ファイバコリメータと、仕切壁に各々形成された光通過孔と、各光通過孔に取付けられた干渉フィルタと、光ファイバコリメータから受光素子コリメータに至る光
路中に配置され、前記ケースに固定された円筒形状の受
け部と該受け部に内装する球軸頭を有する支持軸とを備
えたボールジョイント式の角度調節自在な光反射機構
と、から成るハイブリッド光合分波器。
【請求項２】前記ケースには、送信側と受信側とを仕切
る高周波シールド板が設けられている特許請求の範囲第
(1)項に記載のハイブリッド光合分波器。
【請求項３】前記発光素子コリメータと受光素子コリメ
ータは、互いに光軸が平行に配置されている特許請求の
範囲第(1)項に記載のハイブリッド光合分波器。
【請求項４】前記発光素子コリメータと受光素子コリメ
ータは、互いに光軸が直行するように配置されている特
許請求の範囲第(1)項に記載のハイブリッド光合分波
器。