JPH0746178B2 - 光波長合波方法 - Google Patents

光波長合波方法

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JPH0746178B2
JPH0746178B2 JP21527285A JP21527285A JPH0746178B2 JP H0746178 B2 JPH0746178 B2 JP H0746178B2 JP 21527285 A JP21527285 A JP 21527285A JP 21527285 A JP21527285 A JP 21527285A JP H0746178 B2 JPH0746178 B2 JP H0746178B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 波長の異なる複数の光を合波して1本の光ファイバに伝
送する際に、偏光分離・合成素子に、その一方からは複
数のP偏光を入射し、別の方向からは複数のS偏光を入
射し、かつP偏光とS偏光とで波長が交互にかつ次第に
異なる波長とし、合成された光を回折格子で波長合波し
てから、1本の光ファイバに出力することで、光合波器
のバンド幅を拡張する。
〔産業上の利用分野〕
波長の異なる複数の光を合波して1本の光ファイバで伝
送する際に、複数の光を合波する光波長合波器が必要と
なる。本発明は、この光波長合波器において、バンド幅
を拡大することで、入力側光ファイバと出力側光ファイ
バとの光結合の効率を向上する方法に関する。
〔従来の技術〕
光波長合波器の原理を説明する前に、まず第6図におい
て、光分波器を説明する。入力光ファイバ1から出射し
た光は、コリメートレンズ2を透過して回折格子3によ
る回折の際に分波され、各波長λa、λb…ごとに異な
る出力光ファイバ4a、4b…に入射する。第7図は、出力
光ファイバ4a、4b…から成るシングルモード光ファイバ
・アレイの正面図である。光ファイバ4a、4b…のコア径
をa、それぞれの光ファイバ4a、4b…の間隔をdとする
と、間隔dに対するコア径aが相対的に大きい方が、各
光ファイバ4a、4b…に対し、分波光が確実に入射し易
い。すなわち半導体レーザの温度変化などによって、波
長が変化したりすることがあるが、このような理由で、
入力光ファイバ1から回折格子3に入射するレーザ光の
波長がわずかでも変化すると、分波光5a、5b…の回折角
も鎖線で示すように変化することになる。そしてこのよ
うに分波方向が変化すると、対応するコア径からずれて
しまい、光結合率が低下する。これを防止するには、光
ファイバ間隔dに対し相対的にコア径aが大きいことが
必要である。
第8図は、このような光ファイバ・アレイにおけるバン
ド幅特性を示すもので、横軸を波長λ、縦軸を光損失量
とする。各光ファイバ4a、4b…に入射すべき各分波光の
波長間隔をΔλとし、それぞれの光ファイバ4a、4b…に
入射する各分波光のバンド幅をδλとする。するとバン
ド幅δλと波長間隔Δλの比は、δλ/Δλ≒a/dのよ
うに決まる。ところで、光ファイバ・アレイによってδ
λ、Δλが決まってしまう場合は、バンド幅を拡大し
て、波長変化による光結合損失を防止することは困難で
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第6図とは全く逆に、光ファイバ4a、4b…を回折格子3
に対する光入力用とし、各光ファイバ4a、4b…から波長
λa、λb…のレーザ光を、回折格子3に対し出射す
る。すると回折格子3で波長合波されて、1本の出力光
ファイバ1に入射し、伝送されることで、波長多重通信
が可能となる。
第6図のように分波の際は、前記のバンド幅の問題は、
受信側の光ファイバ4a、4b…のコア径を大きくしたりす
ることで比較的容易に解決でき、さほど問題でないが、
波長合波の際にはそれが不可能なため、バンド幅が重要
課題となっている。
本発明の技術的課題は、従来の光波長合波方法における
このような問題を解消し、波長合波時のバンド幅拡大を
可能とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図は本発明による光波長合波方法の基本原理を説明
する模式図である。8a、8b…と9a、9b…はそれぞれ入力
用の光ファイバである。両入力用光ファイバ8a、8b…と
9a、9b…とは、偏光分離・合成素子6に対し異なる入射
角度をなしている。そして偏光分離・合成素子6と回折
格子3の間にコリメートレンズ2が配置され、また回折
格子3による波長合波された光の回折方向に、1本の出
力用の光ファイバ7が対向配置されている。
各入力用光ファイバ8a、8b…から入力されるP偏光は、
それぞれの光ファイバ8a、8b…ごとに波長が次第に異な
り、また各入力用光ファイバ9a、9b…から入力されるS
偏光も、それぞれの光ファイバ9a、9b…ごとに波長が次
第に異なる。しかも光ファイバ8a、9a、8b、9b…という
ように、P偏光とS偏光とで交互に波長が変化する構成
となっている。
〔作用〕
第6図の分波器における回折格子3の回折による分波作
用を逆に利用して、第1図のように複数の光ファイバ8
a、8b…から波長の異なる複数の光を回折格子3に照射
すると、該回折格子3によって波長合波され、1本の出
力側光ファイバ7に入射する。このとき本発明では、偏
光分離・合成素子6に、ある方向からP偏光が入射し、
別の方向からS偏光が入射する。そのため、偏光分離・
合成素子6によって、P偏光とS偏光が合成された状態
で、回折格子3に入射し波長合波される。第2図はP偏
光とS偏光との波長関係を示す図である。光ファイバ8
a、8b…から入力するP偏光は、各光ファイバ8a、8b…
ごとに、次第に波長が異なり、例えばλp1、λp2、λp3
…の順に波長が変化している。一方光ファイバ9a、9b…
から入力するS偏光の方も、それぞれの光ファイバ9a、
9b…ごとに、次第に波長が異なり、例えばλs1、λs2、
λs3…の順に波長が変化している。またP偏光とS偏光
との波長関係は、λp1、λs1、λp2、λs2、λp3、λs3
…というように、P偏光とS偏光の波長が交互に変化し
ている。そのため、P偏光側の光ファイバ8a、8b…の間
に、S偏光側の光ファイバ9a、9b…が1本おきに挿入さ
れた恰好となる。このとき、光ファイバ8a、8b…の間隔
dは一定であり、その中にS偏光側の光ファイバ9a、9b
…が挿入された恰好となるので、第3図(イ)のよう
に、隣接する光ファイバ間隔は実質的にd・1/2と見な
すことができ、一方コア径aは不変であるから、バンド
幅δλと波長間隔Δλの比:δλ/Δλ≒a/dは実質的
に2倍となり、第4図のようにバンド幅が2倍に拡大さ
れることになる。すなわち、隣接光ファイバ間隔d・1/
2を、比較のために、第7図におけるdと等しくなるよ
うに2倍に拡大すると、第3図(ロ)のように、コア径
aも2倍に拡大されるので、第4図のように実質的にバ
ンド幅が2倍に拡張されることになる。その結果、入力
側光ファイバ8a、8b…、9a、9b…と出力側光ファイバ7
間の光結合の際に、波長変化が生じても、光ファイバの
間隔に対する相対的なコア径が実質的に大きくなってい
るので、光結合の損失が軽減され、光波長合波の信頼性
が向上する。なお第3図の(イ)から(ロ)の状態に拡
大するには、コリメートレンズ2との相対距離を適宜選
択することで可能である。
〔実施例〕 次に本発明による光波長合波方法が実際上どのように具
体化されるかを実施例で説明する。第1図は、偏光分離
・合成素子6として、偏光分離膜を使用した例で示され
ている。この場合は、図示のように、P偏光とS偏光が
互いに直角をなす方向から入射し、偏光分離膜に対し45
度の角度で入射する。
第5図は本発明の方法でP偏光とS偏光を合成する際の
別の実施例を示す側面図である。6aは、方解石などのよ
うな複屈折率の材料からなるプリズムであり、反射面6c
に入力光ファイバ1から入力光10を入射すると、P偏光
10pとS偏光10sに偏光分離され、別々の方向に反射され
る。したがってこの逆に、P偏光10p側からP偏光を入
射し、S偏光10s側からS偏光を入射すると、反射面6c
でP偏光とS偏光が合成されて、光ファイバ1側に出射
する。この原理を利用し、第1図の偏光分離・合成素子
6として、複屈折率プリズム6aを使用すると共に、P偏
光10p側に第1図のP偏光側光ファイバ8a、8b…を配置
し、S偏光10s側に第1図のS偏光側光ファイバ9a、9b
…を配置することで、第1図と全く同様な光波長合波が
可能となる。
第1図の構成において、使用される光ファイバ7、8a、
8b…、9a、9b,…としては、単一偏波ファイバなどが適
している。そして入力光ファイバ8a、8b…、9a、9b…と
して、ファイバ間隔dが125μm、コア径aが10μm程
度のアレイを用いた場合、本発明の方法でバンド幅を拡
張すると、ファイバ間隔dが62.5μm、コア径aが10μ
m程度のアレイと同等の光結合効率が得られる。なお、
同じコア径に対してファイバ間隔をさらに小さくした場
合でも、本方法の効果は同様である。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、P偏光とS偏光を別々の
位置から偏光分離・合成素子6や6aに入射し、偏光合成
してから、回折格子3で波長合波して1本の出力光ファ
イバに入射する。その際に偏光合成されるP偏光とS偏
光との波長が、交互にかつ次第に変化する。そのため光
ファイバのコア間隔に対してコア径が相対的に拡大し、
バンド幅が大きくなったことになり、光波長合波器にお
ける光結合率が向上して、多重光通信の品質が改善され
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光波長合波方法の基本原理を説明
する模式図、第2図は各P偏光と各S偏光との波長関係
を示す図、第3図はP偏光とS偏光との合成後のバンド
幅を説明する図、第4図は本発明の方法におけるバンド
幅を示す特性図、第5図は本発明の方法における偏光合
成の他の実施例を示す側面図、第6図は分波器を示す平
面図、第7図は分波器の受光側光ファイバ・アレイにお
けるファイバ間隔とコア径の関係を示す正面図、第8図
は従来の光波長合波方法におけるバンド幅を示す特性図
である。 図において、2はコリメートレンズ、3は回折格子、
6、6aは偏光分離・合成素子、7は出力側光ファイバ、
8a、8b…はP偏光入力側光ファイバ、9a、9b…はS偏光
入力側光ファイバをそれぞれ示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の光ファイバから偏光分離・合成素子
    (6)に入射した光を、回折格子(3)で波長合波し
    て、1本の光ファイバ(7)に出力する際に、 偏光分離・合成素子(6)に、一方からは各光ファイバ
    (8a)(8b)…によって、波長が次第に異なるP偏光を
    入射し、他方からは各光ファイバ(9a)(9b)…によっ
    て、波長が次第に異なる複数のS偏光を入射し、その際
    波長がP偏光とS偏光とで交互に変化していくような波
    長とし、 偏光分離・合成素子(6)で、両方から入射したP偏光
    とS偏光を合成した後、回折格子(3)で波長合波する
    ことを特徴とする光波長合波方法。
JP21527285A 1985-09-27 1985-09-27 光波長合波方法 Expired - Lifetime JPH0746178B2 (ja)

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