JPH07218755A - 光回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光信号を処理する各種の光学部品の間を光フ
ァイバを介して接続して光回路装置を構成する場合に、
光ファイバの引き回し箇所を偏らせて配置できるように
して、装置全体の小型化が図れるようにする。 【構成】 少なくとも一つの光学部品(ここでは合波器)
ＷＤＭには、その一側端にのみ複数の光ファイバＦ₁，
Ｆ₂，Ｆ₃が並列に接続されるとともに、光ファイバ
Ｆ₁，Ｆ₂から出る光をこの光学部品ＷＤＭを構成する光
学素子ＢＳを通過させて他方の光ファイバＦ₃に導く光
路折返手段Ｍ₁，Ｍ₂が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィルタ、合波器、分
波器、減衰器等の光信号を処理する各種の光学部品間を
光ファイバを介して互いに接続してなる光回路装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光回路装置として、たと
えば、図１１に示すような光増幅装置がある。

【０００３】同図において、符号ＥＤＦはＥr等の希土
類元素をドープして誘導放出によって光を増幅する増幅
用光ファイバ、Ｃinは信号光の入射コネクタ、Ｃoutは
信号光の出射コネクタ、ＬＤは励起光源としてのレーザ
ダイオード、ＷＤＭは信号光と励起光とを混合する合波
器である。

【０００４】また、Ｉ₁，Ｉ₂は光を一方向にのみ通過さ
せて反射光を防止するためのアイソレータ、ＢＦは励起
光および増幅用光ファイバＥＤＦで生じる蛍光の各波長
成分の光を遮断して信号光のみを通過させるバンドパス
フィルタである。

【０００５】そして、上記の増幅用光ファイバＥＤＦ、
および合波器ＷＤＭ、アイソレータＩ₀，Ｉ₁等の各光学
部品が通常の通信用の光ファイバＦを介して互いに接続
されている。

【０００６】この場合、従来技術では、合波器ＷＤＭ、
アイソレータＩ₁，Ｉ₂等のように、光信号に対して何等
かの処理を行う光学部品に対しては、その両側部に光フ
ァイバＦが接続された構成となっている。

【０００７】たとえば、一つのアイソレータＩ₁に着目
すると、このアイソレータＩ₁は、図１２に示すよう
に、そのハウジングＨ₀の両端にそれぞれ光ファイバＦ
(図中左側のをＦ₀₁、右側のをＦ₀₂とする)が接続されて
おり、また、ハウジングＨ₀内には、アイソレーション
素子ＩＥ₀の前後にレンズＬ₀₁，Ｌ₀₂が配置されてい
る。そして、たとえば、左側の光ファイバＦ₀₁からハウ
ジングＨ₀内に入射された光は、左側のレンズＬ₀₁、ア
イソレーション素子ＩＥ₀、右側のレンズＬ₀₂を順次通
過して右側の光ファイバＦ₀₂に入射される。なお、Ｋは
光ファイバＦの固定具である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の光
回路装置では、合波器ＷＤＭ、アイソレータＩ₁，Ｉ₂等
のように、光信号に対して各種の処理を行う光学部品に
対して、その両側部にそれぞれ光ファイバＦが接続され
ており、このため、装置の小型化が阻害されていた。

【０００９】すなわち、各光学部品ＷＤＭ，Ｉ₁，Ｉ₂，
…間を光ファイバＦを引き回して接続する場合、光ファ
イバＦに生じる曲げ半径が極度に小さくなると、損失の
増大、光ファイバの破断等が生じる。したがって、光フ
ァイバＦを引き回す際には一定の許容曲げ半径Ｒを確保
しておく必要がある。

【００１０】しかし、許容曲げ半径Ｒを確保するために
は、各光学部品ＷＤＭ，Ｉ₁，Ｉ₂，…の配置間距離を大
きくとる必要があり、その結果、装置全体の縦幅Ｖ₀と
横幅Ｗ₀が共に大きくなって、小型化が図れない。

【００１１】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、入力される光信号を処理する各種の光
学部品間を光ファイバを介して接続して光回路装置を構
成する場合に、光ファイバの引き回し箇所を一方に偏ら
せて配置できるようにして、装置全体の小型化が図れる
ようにすることを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、光信号を処理する各種の光学部品の間を
光ファイバを介して接続してなる光回路装置において、
次の構成を採る。

【００１３】すなわち、本発明では、少なくとも一つの
光学部品には、その一側端に入出射用の一対の光ファイ
バが並列に接続されるとともに、前記一方の光ファイバ
から出る光をこの光学部品を構成する光学素子を通過さ
せて他方の光ファイバに導く光路折返手段が設けられて
いる。

【００１４】この光路折返手段としては、具体的には反
射ミラーやプリズムにより構成される。

【００１５】また、光学素子がフィルタ素子の場合に
は、このフィルタ素子を光路折返手段と前記一対の光フ
ァイバとの間で、かつ、光折返手段で折り返される入出
射の両光路上に共に配置した構成とすることができる。

【００１６】さらに、光学素子が光路折返手段と前記一
対の光ファイバとの間において光折返手段で折り返され
る入出射の両光路に跨がって配置されている場合には、
光路折返手段と光学素子との間の入出射の両光路の一方
の光路上に１／２波長板を配置した構成とすることがで
きる。

【００１７】

【作用】上記構成において、入出射用の一対の光ファイ
バが接続された光学部品については、一方の光ファイバ
から出た光は、光路折返手段によってその光路が折り返
されて他方の光ファイバに導かれるので、この光学部品
の光ファイバ接続側と対向する他端側には、光ファイバ
が引き回されることがない。

【００１８】このため、光ファイバの引き回しのための
空間を省略できるので、各光学部品の配置間距離がその
分だけ短縮化される。

【００１９】また、光学素子がフィルタ素子の場合に
は、光路折返手段で光が折り返されることにより、フィ
ルタ素子を入出射の際にそれぞれ通過(計２回通過)する
ことになるので、フィルタの阻止能力が高くなる。

【００２０】さらに、光路折返手段と光学素子との間の
入出射の両光路の一方の光路上に１／２波長板を配置し
た場合には、最初に光学素子を通過する際の偏波損失と
光路折返手段で折り返されて再び光学素子を通過する際
の偏波損失とが平均化されることになり、偏波依存性が
改善される。

【００２１】

【実施例】図１および図２は、本発明の光回路装置とし
て、光増幅装置に適用した場合の各実施例を示す構成図
であり、図１１に示した従来例に対応する部分には同一
の符号を付す。

【００２２】図１および図２において、符号ＥＤＦは増
幅用光ファイバ、Ｃinは所定波長(本例では１.５５μm)
を有する信号光が入射される入射コネクタ、Ｃoutは信
号光の出射コネクタ、ＬＤは一定波長(本例では１.４８
μm)の励起光を発生する励起光源としてのレーザダイオ
ード、ＷＤＭは信号光と励起光とを混合する合波器、Ｉ
₁，Ｉ₂はアイソレータ、ＢＦは信号光のみを通過させる
バンドパスフィルタである。

【００２３】そして、図１の実施例では、光増幅装置を
構成する上記の増幅用光ファイバＥＤＦや各光学部品Ｗ
ＤＭ，Ｉ₀，Ｉ₁，…が縦幅方向に沿って縦列配置されて
おり、これらＥＤＦ，ＷＤＭ，Ｉ₀，Ｉ₁，…が通常の通
信用の光ファイバＦを介して互いに接続されている。

【００２４】また、図２の実施例では、光増幅装置を構
成する上記の増幅用光ファイバＥＤＦや各光学部品ＷＤ
Ｍ，Ｉ₀，Ｉ₁，…が縦幅方向と横幅方向とに沿ってそれ
ぞれ交互に配置されており、これらＥＤＦ，ＷＤＭ，Ｉ
₀，Ｉ₁，…が通常の通信用の光ファイバＦを介して互い
に接続されている。

【００２５】そして、図１および図２のいずれの場合
も、光信号を処理する光学部品である、合波器ＷＤＭ、
アイソレータＩ₁，Ｉ₂、およびバンドパスフィルタＢＦ
は、共にその一側部にのみ光ファイバＦが並列に接続さ
れた構成となっている。

【００２６】したがって、図１の実施例の装置では、光
ファイバＦは、許容曲げ半径Ｒを確保した状態で、その
引き回し箇所が各光学部品ＷＤＭ，Ｉ₁，Ｉ₂，…の片側
(図１では右側)にのみ集中されることになり、その結
果、図１１に示した従来の光増幅装置と比較すると、装
置全体の縦幅Ｖ₁は従来の幅Ｖ₀と略同じ(Ｖ₁≒Ｖ₀)であ
るが、その横幅Ｗ₁は従来の幅Ｗ₀よりもかなり短く(Ｗ₁
＜＜Ｗ₀)なっている。

【００２７】また、図２の実施例の装置では、光ファイ
バＦは、許容曲げ半径Ｒを確保した状態で、その引き回
し箇所が各光学部品ＷＤＭ，Ｉ₁，Ｉ₂，…で挟まれる空
間部のみ集中されることになり、その結果、図１１に示
した従来の光増幅装置と比較すると、装置全体の縦幅Ｖ
₂および横幅Ｗ₂のいずれも、従来の幅Ｖ₀，Ｗ₀よりも大
幅に短縮化(Ｖ₂＜＜Ｖ₀，Ｗ₂＜＜Ｗ₀)されている。

【００２８】図１および図２に示すように、光信号を処
理する各光学部品としての合波器ＷＤＭ，アイソレータ
Ｉ₀，Ｉ₁，およびバンドパスフィルタＢＦに対して光フ
ァイバＦを一側部にのみ並列接続できるのは、後述のよ
うに、各光学部品ＷＤＭ，Ｉ₀，Ｉ₁，…に、光ファイバ
Ｆから出る光をその内部で折り返えして他の光ファイバ
Ｆに導く光路折返手段が設けられているからである。

【００２９】具体的には、たとえば、合波器ＷＤＭに着
目した場合、この合波器ＷＤＭは、図３に示すように、
そのハウジングＨ₁の一側部に３本の光ファイバＦ(それ
ぞれＦ₁，Ｆ₂，Ｆ₃とする)が固定具Ｋによって並列に接
続されている。また、ハウジングＨ₁内には、各光ファ
イバＦ₁，Ｆ₂，Ｆ₃に対する入出射光路に対して４５°
傾斜して全反射ミラーＭ₁，ビームスプリッタＢＳ、お
よび全反射ミラーＭ₂が順次縦列配置されるとともに、
一方の全反射ミラーＭ₁およびビームスプリッタＢＳと
各光ファイバＦ₁，Ｆ₂との間の光路上にコリメート用の
レンズＬ₁，Ｌ₂が、また、他方の全反射ミラーＭ₂と光
ファイバＦ₃との間の光路上に集光用のレンズＬ₃がそれ
ぞれ配置されている。

【００３０】そして、一対の全反射ミラーＭ₁，Ｍ₂が特
許請求の範囲における光路折返手段として作用する。ま
た、ビームスプリッタＢＳは、半透膜フィルタ等からな
るもので、本例では１.５５μmの信号光は透過するが、
１.４８μmの励起光は反射するように構成されている。
さらに、上記の一つの光ファイバＦ₁は入射コネクタＣi
nに、他の一つの光ファイバＦ₂はレーザダイオードＬＤ
に、残り一つの光ファイバＦ₃はアイソレータＩ₁にそれ
ぞれ接続されている。

【００３１】この構成において、入射コネクタＣinから
の信号光(波長：１.５５μm)は一つの光ファイバＦ₁を
介して、また、レーザダイオードＬＤからの励起光(波
長：１.４８μm)は他の一つの光ファイバＦ₂を介して、
それぞれ合波器ＷＤＭのハウジングＨ₁内に出射され
る。そして、各光ファイバＦ₁，Ｆ₂から出射された信号
光と励起光とは、それぞれのレンズＬ₁，Ｌ₂で平行光と
なり、信号光は全反射ミラーＭ₁で直交方向に反射され
た後、ビームスプリッタＢＳをそのまま通過し、また、
励起光はビームスプリッタＢＳで直交方向に反射され
る。これにより、信号光と励起光とが合波され、合波さ
れた光がさらに全反射ミラーＭ₂で直交方向に反射され
てレンズＬ₃で集光された後、光ファイバＦ₃に入射され
る。

【００３２】なお、上記の合波器ＷＤＭでは、一対の全
反射ミラーＭ₁，Ｍ₂で光路折返手段を構成したが、これ
に代えて、図４に示すように、両端面を４５°に切り欠
いた長台形状のプリズムＰ₁で構成することも可能であ
る。この場合、プリズムＰ₁の中間位置には、１.５５μ
mの信号光は透過するが、１.４８μmの励起光は反射す
る半透膜フィルタが形成されており、また、プリズムＰ
₁の各レンズＬ₁〜Ｌ₃に対向する面には、非反射膜(ＡＲ
コート)を設けるのが不要反射を防止する上で好まし
い。このようなプリズムＰ₁を用いた場合には、全反射
ミラーＭ₁，Ｍ₂で光路折返手段を構成する場合に比較し
て、雰囲気温度の変動に対する光学的な位置関係の狂い
が少ないという利点がある。

【００３３】また、光増幅装置を構成する一つのアイソ
レータＩ₁に着目すると、このアイソレータＩ₁は、図５
に示すように、そのハウジングＨ₂の一側部に２本の光
ファイバＦ(それぞれＦ₄，Ｆ₅とする)が固定具Ｋによっ
て並列に接続されている。また、ハウジングＨ₂内に
は、各光ファイバＦ₄，Ｆ₅に対する入出射光路に対して
４５°傾斜して一対の全反射ミラーＭ₄，Ｍ₅が縦列配置
されるとともに、一方の全反射ミラーＭ₁と光ファイバ
Ｆ₄との間の光路上にアイソレーション素子ＩＥ₁および
コリメート用のレンズＬ₄が、また、他方の全反射ミラ
ーＭ₂と光ファイバＦ₅との間の光路上に集光用のレンズ
Ｌ₅が、それぞれ配置されている。

【００３４】そして、この場合も、一対の全反射ミラー
Ｍ₄，Ｍ₅が特許請求の範囲における光路折返手段として
作用する。また、上記のアイソレーション素子ＩＥ
₁は、たとえば、一対の偏光子の間にファラデー素子(い
ずれも図示省略)を配置して構成される。さらに、上記
の一方の光ファイバＦ₄は合波器ＷＤＭに、他方の光フ
ァイバＦ₅は増幅用光ファイバＥＤＦにそれぞれ接続さ
れている。

【００３５】この構成において、合波器ＷＤＭで信号光
(波長：１.５５μm)と励起光(波長：１.４８μm)とが合
波された光が一つの光ファイバＦ₄を介してアイソレー
タＩ₁のハウジングＨ₂内に出射される。そして、この光
ファイバＦ₄から出射された光は、レンズＬ₄で平行光と
なり、アイソレーション素子ＩＥ₁で戻り光がカットさ
れる。そして、アイソレーション素子ＩＥ₁を通過した
光は、全反射ミラーＭ₄で直交方向に反射され、さら
に、全反射ミラーＭ₅で直交方向に反射された後、レン
ズＬ₅で集光されて光ファイバＦ₅に入射され、増幅用光
ファイバＥＤＦに導かれる。

【００３６】なお、図５に示したアイソレータＩ₁で
は、一対の全反射ミラーＭ₄，Ｍ₅で光路折返手段が構成
されているが、これに代えて、図６および図７に示すよ
うな構成にすることも可能である。

【００３７】すなわち、図６では、ハウジングＨ₂内の
光ファイバＦ₄，Ｆ₅の接続側と反対側に一枚の全反射ミ
ラーＭ₆を設けるとともに、この全反射ミラーＭ₆と各光
ファイバＦ₄，Ｆ₅との間に設けられるレンズＬ₄，Ｌ₅が
共に全反射ミラーＭ₆上の一点に焦点を結ぶように配置
することで、光路折返手段が構成されている。この構成
では、全反射ミラーＭ₆が一枚あればよく、光路折返手
段の配置構成を簡略化できる。

【００３８】また、図７では、両端面を４５°に切り欠
いた長台形状のプリズムＰ₂で光路折返手段が構成され
ている。この場合もプリズムＰ₂の各レンズＬ₄，Ｌ₅に
対向する面には、非反射膜(ＡＲコート)を設けるのが不
要反射を防止する上で好ましい。そして、このようなプ
リズムＰ₁を用いた場合には、一対の全反射ミラーＭ₁，
Ｍ₂で光路折返手段を構成する場合に比較して、雰囲気
温度の変動に対する光学的な位置関係の狂いが少ないと
いう利点がある。

【００３９】なお、他方のアイソレータＩ₂も図５ない
し図７に示した構成と基本的に同じであるから説明は省
略する。

【００４０】また、本例のバンドパスフィルタＢＦは、
図５ないし図７において、アイソレーション素子ＩＥに
代えて、誘電体多層膜などからなるフィルタ素子ＦＥ₁
を設けることで同様に構成できるが、さらに、図８に示
すような構成とするのがより好ましい。

【００４１】すなわち、図８に示すバンドパスフィルタ
ＢＦは、図６と比較した場合、光路折返手段である全反
射ミラーＭ₆と、一対の光ファイバＦ₄，Ｆ₅との間にお
いて、レンズＬ₄，Ｌ₅が配置されるのみならず、全反射
ミラーＭ₆で折り返される入出射の両光路上に跨がって
単一のフィルタ素子ＦＥ₂が配置されていることであ
る。なお、この場合のフィルタ素子ＦＥ₂は、その通過
波長帯域が信号光の波長λ₀(＝１.５５μm)に合わせて
あり、また、一方の光ファイバＦ₄にはアイソレータＩ₂
が、他方の光ファイバＦ₅には出射コネクタＣoutが接続
される。

【００４２】この構成においては、一方の光ファイバＦ
₄を経由して出射された光と、全反射ミラーＭ₆で反射さ
れた光とがそれぞれこのフィルタ素子ＦＥ₂を通過す
る。つまり、光がフィルタ素子ＦＥ₂を計２回通過する
結果、図９に示すように、フィルタの阻止能力が高くな
る。

【００４３】たとえば、本例の場合、光ファイバＦ₄か
らは、信号光(波長：１.５５μm)、励起光(波長：１.４
８μm)および増幅用光ファイバＥＤＦで生じる蛍光が混
じった光が出射されるが、フィルタ素子ＦＥを一回通過
しただけでは、図９の実線で示すように、信号光の波長
λ₀(＝１.５５μm)以外の不要な波長成分の光を十分除
けない場合でも、フィルタ素子ＦＥを２回通過すると、
図９の破線で示すように、不要な波長成分の光が十分に
除かれて信号光成分のみを取り出すことができる。

【００４４】なお、図８に示す例では、単一のフィルタ
素子ＦＥ₂が全反射ミラーＭ₆で折り返される入出射光路
上に跨って配置されているので構成が簡単であるが、入
射および反射の各光路上に個別にフィルタ素子ＦＥを配
置した場合にも同様の効果が得られる。

【００４５】さらに、図８において、全反射ミラーＭ₆
で折り返される入出射の光路上の一方、たとえば出射側
の光路上の、全反射ミラーＭ₆とフィルタ素子ＦＥ₂との
間に、１／２波長板Ｑを配置してもよい。

【００４６】このような１／２波長板Ｑを設けた場合に
は、図１０に示すように、最初にフィルタ素子ＦＥ₂を
通過する際の偏波損失α₁と、全反射ミラーＭ₆で折り返
されて再びフィルタ素子ＦＥ₂を通過する際の偏波損失
α₂とが平均化されることになり、このバンドパスフィ
ルタＢＦの偏波依存性が改善される。

【００４７】なお、図８では、光路折返手段で折り返さ
れる光の入出射光路に跨って配置されているのがフィル
タ素子ＦＥ₂としたが、これに限定されるものではな
く、たとえば、光路への反射戻り光を低減するために、
たとえば光減衰板を光路に対して斜めに挿入する場合に
も偏波特性が発生するので、このような光減衰板のよう
な回路素子に対しても、その入出射側の一方の光路上に
１／２波長板Ｑを配置すれば、偏波依存性が改善される
ので都合がよい。

【００４８】なお、上記の実施例では、光回路装置とし
て、光増幅装置を例にとって説明したが、一般的に、光
信号を処理する各種の光学部品間を光ファイバＦを介し
て接続するような光回路装置(たとえば光論理演算回路
装置など)にも本発明を広く適用することができるのは
勿論である。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、各種の光学部品間を光
ファイバを介して接続する場合に、光ファイバの引き回
し箇所を偏らせて配置できるので、装置全体の小型化を
図ることができる。

【００５０】さらに、光路折返手段によって光が折り返
される特性を利用して、フィルタ特性や光学素子の偏波
特性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光回路装置の実施例に係る光増幅装置
の構成図である。

【図２】本発明の光回路装置の他の実施例に係る光増幅
装置の構成図である。

【図３】図１または図２の装置を構成する合波器の構成
を示す平面断面図である。

【図４】図３の合波器の変形例を示す平面断面図であ
る。

【図５】図１または図２の装置を構成するアイソレータ
の構成を示す平面断面図である。

【図６】図５のアイソレータの変形例を示す平面断面図
である。

【図７】図５のアイソレータのさらに他の変形例を示す
平面断面図である。

【図８】図１または図２の装置を構成するバンドパスフ
ィルタの構成を示す平面断面図である。

【図９】図８のバンドパスフィルタのフィルタ特性を示
す説明図である。

【図１０】図８のバンドパスフィルタに１／２波長板を
設ける場合の特性を示す説明図である。

【図１１】光回路装置の従来例としての光増幅装置の構
成図である。

【図１２】図１１の装置を構成する従来のアイソレータ
の構成を示す平面断面図である。

【符号の説明】

Ｃin…入射コネクタ、Ｃout…出射コネクタ、ＬＤ…レ
ーザダイオード、ＷＤＭ…合波器、Ｉ₁，Ｉ₂…アイソレ
ータ、ＥＤＦ…増幅用光ファイバ、ＢＦ…バンドパスフ
ィルタ、Ｆ，Ｆ₁〜Ｆ₅…光ファイバ、Ｍ₁〜Ｍ₆…全反射
ミラー(光路折返手段)、Ｐ₁，Ｐ₂…プリズム(光路折返
手段)、ＩＥ₁…アイソレーション素子、ＦＥ₁，ＦＥ₂…
フィルタ素子、Ｑ…１／２波長板。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光信号を処理する各種の光学部品の間を
   光ファイバを介して互いに接続してなる光回路装置にお
   いて、 少なくとも一つの光学部品には、その一側端側にのみ入
   出射用の複数の光ファイバが並列に接続されるととも
   に、前記少なくとも一つの光ファイバから出る光をこの
   光学部品を構成する光学素子を通過させて残りの光ファ
   イバに導く光路折返手段が設けられていることを特徴と
   する光回路装置。
2. 【請求項２】 光路折返手段は、反射ミラーにより構成
   されるものである請求項１記載の光回路装置。
3. 【請求項３】 光路折返手段は、プリズムにより構成さ
   れるものである請求項１記載の光回路装置。
4. 【請求項４】 前記光学素子はフィルタ素子であり、こ
   のフィルタ素子は、光路折返手段と前記一対の光ファイ
   バとの間で、かつ、光折返手段で折り返される入出射の
   両光路上に共に配置されていることを特徴とする請求項
   １ないし請求項３のいずれか一つに記載の光回路装置。
5. 【請求項５】 前記光学素子は、光路折返手段と前記一
   対の光ファイバとの間において光折返手段で折り返され
   る入出射の両光路上に跨って配置され、かつ、光路折返
   手段と光学素子との間の入出射の両光路の一方の光路上
   に１／２波長板が配置されていることを特徴とする請求
   項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の光回路装
   置。