JPH0854532A - 積分素子 - Google Patents
積分素子Info
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- JPH0854532A JPH0854532A JP7103712A JP10371295A JPH0854532A JP H0854532 A JPH0854532 A JP H0854532A JP 7103712 A JP7103712 A JP 7103712A JP 10371295 A JP10371295 A JP 10371295A JP H0854532 A JPH0854532 A JP H0854532A
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- rod
- fibers
- fiber
- bundle
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2817—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using reflective elements to split or combine optical signals
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Cable Accessories (AREA)
- Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 入射光が入力ファイバー間および出力ファイ
バーに均一に分配できる積分素子を提供すること。 【構成】 入り口部分（１８，２４）と出口部分（２
０，２４）とを有し、総量で少くとも２７０°の角度的
偏移を形成する曲りくねった形状に形成された透明な桿
から成る光ファイバー星状カップラ用の積分素子（１７
Ｔ，１７Ｒ）。
バーに均一に分配できる積分素子を提供すること。 【構成】 入り口部分（１８，２４）と出口部分（２
０，２４）とを有し、総量で少くとも２７０°の角度的
偏移を形成する曲りくねった形状に形成された透明な桿
から成る光ファイバー星状カップラ用の積分素子（１７
Ｔ，１７Ｒ）。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は積分素子に関し、更に詳
細にいえば、光ファイバー星状カップラ用の積分素子の
改良に関するものである。
細にいえば、光ファイバー星状カップラ用の積分素子の
改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】損失が少くコンパクトな通信媒体として
の光ファイバーの利点は異論がないが、ファイバーを他
のファイバーと検出器および源泉とに界面を形成させる
にはまだ問題がある。米国特許第４，３２９，０１７号
および米国特許出願第３２５，２５６号とには反射形像
面を利用する種々の低損失界面モジュールが記載されて
いる。界面モジュールは部分的伝送面を使用して種々の
監視、分配切換えおよび多重機能を行う。モジュールは
高容量通信システムに要求される精密な公差を特徴とし
しかも手頃な費用で大量生産できる。
の光ファイバーの利点は異論がないが、ファイバーを他
のファイバーと検出器および源泉とに界面を形成させる
にはまだ問題がある。米国特許第４，３２９，０１７号
および米国特許出願第３２５，２５６号とには反射形像
面を利用する種々の低損失界面モジュールが記載されて
いる。界面モジュールは部分的伝送面を使用して種々の
監視、分配切換えおよび多重機能を行う。モジュールは
高容量通信システムに要求される精密な公差を特徴とし
しかも手頃な費用で大量生産できる。
【０００３】以上説明したモジュールは一般に比較的に
少数のファイバーの界面形成に関するものであるが、多
数の（たとえば、１０ないし９０本）ファイバーを互い
に接続する必要のある用途もある。たとえば、星状カッ
プラは複数の入力ファイバーのいづれか１つを複数の出
力カップラ（一般に入力ファイバーと同数）のすべてと
通信させる。このことは典型的には光学的信号を入力フ
ァイバーからそのような信号を混合する積分素子に通信
し次いで混合された信号を出力ファイバーに均一に分配
することにより行う。典型的星状カップラの構造は互い
に結合される複数のファイバーのそれぞれの中間部分か
ら被覆を取除き露出したコアを溶融して接合する必要が
ある。溶融した部分は１本の素子を形成し、ファイバー
の被覆された部分は片側で入力ファイバーを形成し反対
側で出力ファイバーを形成する。あるいはまた入力ファ
イバーの端部は被覆を最小厚味に減少するため食刻する
ことができ、この端部は合わせて別個の１本化した素子
に接着する。（出力ファイバーも同様に束ねる）。ファ
イバーの端部は薄いガラスのスラブの縁部に直線的に並
べて接着するかほぼ円形に束ねて円形の桿の端部に接着
することもできる。
少数のファイバーの界面形成に関するものであるが、多
数の（たとえば、１０ないし９０本）ファイバーを互い
に接続する必要のある用途もある。たとえば、星状カッ
プラは複数の入力ファイバーのいづれか１つを複数の出
力カップラ（一般に入力ファイバーと同数）のすべてと
通信させる。このことは典型的には光学的信号を入力フ
ァイバーからそのような信号を混合する積分素子に通信
し次いで混合された信号を出力ファイバーに均一に分配
することにより行う。典型的星状カップラの構造は互い
に結合される複数のファイバーのそれぞれの中間部分か
ら被覆を取除き露出したコアを溶融して接合する必要が
ある。溶融した部分は１本の素子を形成し、ファイバー
の被覆された部分は片側で入力ファイバーを形成し反対
側で出力ファイバーを形成する。あるいはまた入力ファ
イバーの端部は被覆を最小厚味に減少するため食刻する
ことができ、この端部は合わせて別個の１本化した素子
に接着する。（出力ファイバーも同様に束ねる）。ファ
イバーの端部は薄いガラスのスラブの縁部に直線的に並
べて接着するかほぼ円形に束ねて円形の桿の端部に接着
することもできる。
【０００４】星状カップラの１つの用途はいくつかの端
子が互いにデータを交換する局地ネットワークにおいて
なされる。
子が互いにデータを交換する局地ネットワークにおいて
なされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな用途では、カップラはまたモニタ信号を発生するこ
とを必要とする場合もあり、これら信号はそれぞれカッ
プラに入って来る対応するチャンネルの信号を表わす。
モニタ信号は中央のモニタプロセッサに送られ、このプ
ロセッサは特定の時間に１つ以上の端子が伝送するのを
防止する。そのようなモニタ信号を発生するには通常で
は各チャンネルにタップする必要があり多数のチャンネ
ルを有する系統では不便でまた高価につく。
うな用途では、カップラはまたモニタ信号を発生するこ
とを必要とする場合もあり、これら信号はそれぞれカッ
プラに入って来る対応するチャンネルの信号を表わす。
モニタ信号は中央のモニタプロセッサに送られ、このプ
ロセッサは特定の時間に１つ以上の端子が伝送するのを
防止する。そのようなモニタ信号を発生するには通常で
は各チャンネルにタップする必要があり多数のチャンネ
ルを有する系統では不便でまた高価につく。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の星状カップラ−
モニタはビームスプリッタと以下に述べる第１、第２お
よび第３の空間的に個別の領域に相対的に配向した少く
とも１つの形像素子とを備えている。第１の領域におけ
るいづれかの個所から発する光の僅かな部分（たとえば
５％）を第２の領域における対応する個所に形像する。
この第１の領域における特定の個所から発する光の大部
分（たとえば９５％）を第３の領域における対応する個
所に形像する。入力束のＮ本の入力ファイバーの端部を
第１の領域において位置合わせする。桿の如き積分素子
を第３の領域に配置する。
モニタはビームスプリッタと以下に述べる第１、第２お
よび第３の空間的に個別の領域に相対的に配向した少く
とも１つの形像素子とを備えている。第１の領域におけ
るいづれかの個所から発する光の僅かな部分（たとえば
５％）を第２の領域における対応する個所に形像する。
この第１の領域における特定の個所から発する光の大部
分（たとえば９５％）を第３の領域における対応する個
所に形像する。入力束のＮ本の入力ファイバーの端部を
第１の領域において位置合わせする。桿の如き積分素子
を第３の領域に配置する。
【０００７】この積分素子は入力ファイバーの束の横方
向寸法と等しい横方向寸法を有する入口部分を有してい
る。積分素子の入口部分と入力ファイバーの束とが光学
的に共役の個所に配置されているので、入力ファイバー
のいづれか１つから発する光の大部分は積分素子の入口
部分の対応する個所すなわち小部分に形像される。
向寸法と等しい横方向寸法を有する入口部分を有してい
る。積分素子の入口部分と入力ファイバーの束とが光学
的に共役の個所に配置されているので、入力ファイバー
のいづれか１つから発する光の大部分は積分素子の入口
部分の対応する個所すなわち小部分に形像される。
【０００８】積分素子はまた出口部分を有し入口部分と
出口部分との間に伝播する光が積分素子に光が入った特
定の小領域と横方向に空間的な相関を失うという特性を
有している。本発明の１つの伝送具体例においては、出
力束の出力ファイバーが出口部分に圧接せしめられる
と、積分素子に入る光は出力ファイバーに均一に分配さ
れる。反射的具体例では、積分素子は反射面を有し入口
部分と出口部分とは一致し、積分素子に入る光は入力フ
ァイバー間に均一に分配される。
出口部分との間に伝播する光が積分素子に光が入った特
定の小領域と横方向に空間的な相関を失うという特性を
有している。本発明の１つの伝送具体例においては、出
力束の出力ファイバーが出口部分に圧接せしめられる
と、積分素子に入る光は出力ファイバーに均一に分配さ
れる。反射的具体例では、積分素子は反射面を有し入口
部分と出口部分とは一致し、積分素子に入る光は入力フ
ァイバー間に均一に分配される。
【０００９】一つの具体例では、ビームスプリッタは高
い反射率（たとえば、９５％）を有する平面リフレクタ
であり、形像素子は単一わん曲（好ましいのは球状）リ
フレクタである。第１および第３の領域とわん曲したリ
フレクタとはビームスプリッタの反対側にあるり第２の
領域はビームスプリッタの反対側にある。入力ファイバ
ーから発する光はその僅かな部分がビームスプリッタに
よりわん曲したリフレクタに反射される。その結果によ
る集中した束は次いで大部分の積分素子に形像されるべ
く反射され僅かな部分は対応するモニタファイバーの端
部に形像されるべくビームスプリッタを通過してもう一
度ビームスプリッタに衝突する。
い反射率（たとえば、９５％）を有する平面リフレクタ
であり、形像素子は単一わん曲（好ましいのは球状）リ
フレクタである。第１および第３の領域とわん曲したリ
フレクタとはビームスプリッタの反対側にあるり第２の
領域はビームスプリッタの反対側にある。入力ファイバ
ーから発する光はその僅かな部分がビームスプリッタに
よりわん曲したリフレクタに反射される。その結果によ
る集中した束は次いで大部分の積分素子に形像されるべ
く反射され僅かな部分は対応するモニタファイバーの端
部に形像されるべくビームスプリッタを通過してもう一
度ビームスプリッタに衝突する。
【００１０】好ましい形式の積分素子は束の直径と等し
いコア直径を有する桿またはファイバーである。桿また
はファイバーを全体の角度的偏移を２７０°程度または
それより大にして曲りくねった形状に曲げる。所要度の
角度的偏移にするには、ファイバーの長さを屈曲半径
（真直ぐな部分がないと仮定して）の約５倍にする必要
がある。
いコア直径を有する桿またはファイバーである。桿また
はファイバーを全体の角度的偏移を２７０°程度または
それより大にして曲りくねった形状に曲げる。所要度の
角度的偏移にするには、ファイバーの長さを屈曲半径
（真直ぐな部分がないと仮定して）の約５倍にする必要
がある。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１２】図１Ａと図１Ｂとには本発明の星状カップ
ラ−モニタ１０の第１の具体例の２つの形式が光学的略
図で示してある。対応する部分には同じ符号が付してあ
る。概していえば、星状カップラ−モニタ１０は入力フ
ァイバー（（１２（１…Ｎ）とする））の束１２をモニ
タファイバー１５（（１５（１…Ｎ）とする））の束１
５と積分素子１７とに結合するように作用し、従って任
意特定の入力ファイバー１２（i）から発する光の僅か
な部分が対応するモニタファイバー１５（i）に伝送さ
れ大部分は積分素子１７に伝送される。束１２，１５の
ファイバーは６角形に密接して束ねられ数は７本、１５
本、３７本、６１本または９１本で良いが９１本が恐ら
く実用上の上限である。
ラ−モニタ１０の第１の具体例の２つの形式が光学的略
図で示してある。対応する部分には同じ符号が付してあ
る。概していえば、星状カップラ−モニタ１０は入力フ
ァイバー（（１２（１…Ｎ）とする））の束１２をモニ
タファイバー１５（（１５（１…Ｎ）とする））の束１
５と積分素子１７とに結合するように作用し、従って任
意特定の入力ファイバー１２（i）から発する光の僅か
な部分が対応するモニタファイバー１５（i）に伝送さ
れ大部分は積分素子１７に伝送される。束１２，１５の
ファイバーは６角形に密接して束ねられ数は７本、１５
本、３７本、６１本または９１本で良いが９１本が恐ら
く実用上の上限である。
【００１３】また図２を参照すると、積分素子１７は伝
送形状１７Ｔか反射形状１７Ｒで良い。伝送形状１７Ｔ
においては、積分素子はガラスの桿から成り、その一端
は入口部分１８を形成し他端は出口部分２０を形成して
いる。積分素子１７Ｔは任意特定の個所で入口部分１８
に入る光がこの素子を通過する際にそのような個所との
空間的相関を失う。従って、光は出口部分２０を離れる
時その部分全体にわたり散らされる。
送形状１７Ｔか反射形状１７Ｒで良い。伝送形状１７Ｔ
においては、積分素子はガラスの桿から成り、その一端
は入口部分１８を形成し他端は出口部分２０を形成して
いる。積分素子１７Ｔは任意特定の個所で入口部分１８
に入る光がこの素子を通過する際にそのような個所との
空間的相関を失う。従って、光は出口部分２０を離れる
時その部分全体にわたり散らされる。
【００１４】均一に積分するには、桿を全体の角度的偏
移を２７０°またはそれ以上にして曲りくねって折り曲
げる。しかしながら、２７０°より可成り大きい角度に
曲げると積分の均一性を更に増大することなく屈曲損失
を増大することになる。桿の全長（従って、積分器の全
体寸法）は屈曲半径と一次的に比例する。桿が折れるほ
ど小さくはないがこぢんまりさの配慮が小さい屈曲半径
の障害となる。桿の直径の約２０〜３０倍の屈曲半径が
適当である。桿を６００ミクロンのプラスチックで被覆
したシリカのファイバーで作ったコアで輪郭を決める場
合には、約５ｍｍの屈曲半径が適当であると判った。折
り曲げた部分をすべて一定の（最小）半径であると仮定
すると、桿の長さは真直なすなわち過度部分の長さを加
えて折り曲げた部分の屈曲半径の約５倍にする必要があ
る。桿は少くとも一方が曲りくねった溝を形成してある
１対の向かい合った板の如き便利な手段により曲りくね
った状態に保持できる。その他の形状寸法の配慮に左右
され桿は発生する光が入ると同じ方向か反対方向に運動
するよう曲げることができる。
移を２７０°またはそれ以上にして曲りくねって折り曲
げる。しかしながら、２７０°より可成り大きい角度に
曲げると積分の均一性を更に増大することなく屈曲損失
を増大することになる。桿の全長（従って、積分器の全
体寸法）は屈曲半径と一次的に比例する。桿が折れるほ
ど小さくはないがこぢんまりさの配慮が小さい屈曲半径
の障害となる。桿の直径の約２０〜３０倍の屈曲半径が
適当である。桿を６００ミクロンのプラスチックで被覆
したシリカのファイバーで作ったコアで輪郭を決める場
合には、約５ｍｍの屈曲半径が適当であると判った。折
り曲げた部分をすべて一定の（最小）半径であると仮定
すると、桿の長さは真直なすなわち過度部分の長さを加
えて折り曲げた部分の屈曲半径の約５倍にする必要があ
る。桿は少くとも一方が曲りくねった溝を形成してある
１対の向かい合った板の如き便利な手段により曲りくね
った状態に保持できる。その他の形状寸法の配慮に左右
され桿は発生する光が入ると同じ方向か反対方向に運動
するよう曲げることができる。
【００１５】曲りくねった形状にすると真直な桿に相対
的に、特に桿の中心付近に入る光に対し（すなわち、束
の中心付近のファイバーに対し）積分の均一性をいちじ
るしく改善する。出力ファイバー（個々に符号２２（１
…Ｎとした）束２２は出口部分２０に圧接せしめられ従
って素子１７Ｔに入る光は出力ファイバーに均一に分配
される。最高の結合効率を保持するため、束１２，１
５，２２（もし存在していれば）のファイバーは少くと
もファイバーが合体する領域に非常に薄い被覆を有して
いる必要がある。更にまた、桿の直径は束２２の断面直
径に厳密に釣り合う必要がありまた桿の数字で表わした
開口はファイバーの開孔と少くとも同じ大きさにする必
要がある。
的に、特に桿の中心付近に入る光に対し（すなわち、束
の中心付近のファイバーに対し）積分の均一性をいちじ
るしく改善する。出力ファイバー（個々に符号２２（１
…Ｎとした）束２２は出口部分２０に圧接せしめられ従
って素子１７Ｔに入る光は出力ファイバーに均一に分配
される。最高の結合効率を保持するため、束１２，１
５，２２（もし存在していれば）のファイバーは少くと
もファイバーが合体する領域に非常に薄い被覆を有して
いる必要がある。更にまた、桿の直径は束２２の断面直
径に厳密に釣り合う必要がありまた桿の数字で表わした
開口はファイバーの開孔と少くとも同じ大きさにする必
要がある。
【００１６】反射形状１７Ｒでは、素子は一端に反射被
覆２３を有し他端２４と共に同一の広がりを有する入口
部分と出口部分とをそれぞれ形成している。素子１７Ｒ
は光が素子１７Ｒを２回トラバースするので素子１７Ｔ
の長さの僅か半分の長さで良い。従って、素子１７Ｒに
いづれかの個所から入る光は反射せしめられて入力ファ
イバー１２のすべてに等しく分配される。
覆２３を有し他端２４と共に同一の広がりを有する入口
部分と出口部分とをそれぞれ形成している。素子１７Ｒ
は光が素子１７Ｒを２回トラバースするので素子１７Ｔ
の長さの僅か半分の長さで良い。従って、素子１７Ｒに
いづれかの個所から入る光は反射せしめられて入力ファ
イバー１２のすべてに等しく分配される。
【００１７】通常では、星状カップラ−モニタ１０（お
よび以下に説明する他の具体例）はそれより大きい系統
に重ね継ぎすることができるユニットとして作られる。
この目的のために、束１２，１５，２２（もし存在すれ
ば）のファイバーは通常では数インチか数フィートの長
さを有する細くねじり巻いて作られている。入力ファイ
バーと出力ファイバー（もしあれば）は系統において長
いファイバーに重ね継ぎされ他方モニタファイバーは直
接適当な検出器に結合できる。
よび以下に説明する他の具体例）はそれより大きい系統
に重ね継ぎすることができるユニットとして作られる。
この目的のために、束１２，１５，２２（もし存在すれ
ば）のファイバーは通常では数インチか数フィートの長
さを有する細くねじり巻いて作られている。入力ファイ
バーと出力ファイバー（もしあれば）は系統において長
いファイバーに重ね継ぎされ他方モニタファイバーは直
接適当な検出器に結合できる。
【００１８】時にはファイバー束１２，１５，２２（も
し存在すれば）は断面がほぼ円形以外のものであると有
利なことがある。たとえば、ファイバーをリボン状にす
ると使用するファイバー数の融通性を更に大にできファ
イバーの機械的接続を容易にできる。そのような形状を
有する束に対しては、積分素子１７は桿ではなくスラブ
の形式である。
し存在すれば）は断面がほぼ円形以外のものであると有
利なことがある。たとえば、ファイバーをリボン状にす
ると使用するファイバー数の融通性を更に大にできファ
イバーの機械的接続を容易にできる。そのような形状を
有する束に対しては、積分素子１７は桿ではなくスラブ
の形式である。
【００１９】再び図１Ａを参照すると、カップラ−モニ
タ１０の光学的に重要な要素は平面反射リフレクタ２５
の如きビームスプリッタと形像手段又は形像素子即ちわ
ん曲した（好ましくは球状の）形像リフレクタ３０とを
含む。ビームスプリッタ２５は約９５％の反射率と５％
の伝送率とを有し他方形像リフレクタ３０はほぼ全体が
反射性である。入力束１２、モニタ束１５および積分素
子１７は第１、第２および第３の領域３５ａ，３５ｂお
よび３５ｃでそれぞれ位置合わせする。
タ１０の光学的に重要な要素は平面反射リフレクタ２５
の如きビームスプリッタと形像手段又は形像素子即ちわ
ん曲した（好ましくは球状の）形像リフレクタ３０とを
含む。ビームスプリッタ２５は約９５％の反射率と５％
の伝送率とを有し他方形像リフレクタ３０はほぼ全体が
反射性である。入力束１２、モニタ束１５および積分素
子１７は第１、第２および第３の領域３５ａ，３５ｂお
よび３５ｃでそれぞれ位置合わせする。
【００２０】球状リフレクタの幾何学的および光学的特
性は米国特許第４，３２９，０１７号および米国特許出
願第３２５，２５６号に記載されている。これら特許お
よび特許出願の記載が本願明細書に参考として述べてあ
る。簡単に指摘すると、わん曲の中心が自己共役個所で
ありまたこの屈曲の中心を通る平面が自己共役平面であ
る。この平面にあり屈曲の中心から僅かに変位している
対物点がこの平面における光学的共役像点で形像され、
この形像点は屈曲の中心の反対側に等しく間隔をあけて
ある。
性は米国特許第４，３２９，０１７号および米国特許出
願第３２５，２５６号に記載されている。これら特許お
よび特許出願の記載が本願明細書に参考として述べてあ
る。簡単に指摘すると、わん曲の中心が自己共役個所で
ありまたこの屈曲の中心を通る平面が自己共役平面であ
る。この平面にあり屈曲の中心から僅かに変位している
対物点がこの平面における光学的共役像点で形像され、
この形像点は屈曲の中心の反対側に等しく間隔をあけて
ある。
【００２１】リフレクタ３０の屈曲の中心３７はリフレ
クタ２５に相対的に角度４２に配置した第１の自己共役
面４０に位置している。領域３５ｂは屈曲の中心３７か
ら僅かに変位した平面４０に位置している。リフレクタ
２５の平面における平面４０の幾何学的反射がリフレク
タ２５に相対的に角度４７°に配置した第２の自己共役
面４５を形成する。屈曲の中心３７は平面４５における
点５０に幾何学的に反射する。領域３５ａ，３５ｃは平
面４５における点５０の両側にあり領域３５ｂ，３５ｃ
は相互の幾何学的反射である。ソリッド構造のカップラ
−モニタ１０は第１と第２のプリズム５２，５３と一面
が平らで一面が凸状レンズ５５との接合した組合わせ体
から成る。プリズムの一方は誘電または金属被覆で良い
ビームスプリッタを支持している。レンズ５５の凸面は
リフレクタ３０を形成する反射性被覆を支持している。
これら構成要素のすべてを周知の方法で指標合わせ接合
材を使用して接合する。
クタ２５に相対的に角度４２に配置した第１の自己共役
面４０に位置している。領域３５ｂは屈曲の中心３７か
ら僅かに変位した平面４０に位置している。リフレクタ
２５の平面における平面４０の幾何学的反射がリフレク
タ２５に相対的に角度４７°に配置した第２の自己共役
面４５を形成する。屈曲の中心３７は平面４５における
点５０に幾何学的に反射する。領域３５ａ，３５ｃは平
面４５における点５０の両側にあり領域３５ｂ，３５ｃ
は相互の幾何学的反射である。ソリッド構造のカップラ
−モニタ１０は第１と第２のプリズム５２，５３と一面
が平らで一面が凸状レンズ５５との接合した組合わせ体
から成る。プリズムの一方は誘電または金属被覆で良い
ビームスプリッタを支持している。レンズ５５の凸面は
リフレクタ３０を形成する反射性被覆を支持している。
これら構成要素のすべてを周知の方法で指標合わせ接合
材を使用して接合する。
【００２２】図１Ａの具体例では、形状寸法は２２．５
°の角度に基づいている。製造性を良好にするため、プ
リズム５２，５３は同じにできる（反射被覆を除い
て）。しかしながら、これらプリズムはいく分異なる形
状にすることもできることは理解できよう。もっとも簡
単な形状は４５°の角度に基いていて図１Ｂに示してあ
る。
°の角度に基づいている。製造性を良好にするため、プ
リズム５２，５３は同じにできる（反射被覆を除い
て）。しかしながら、これらプリズムはいく分異なる形
状にすることもできることは理解できよう。もっとも簡
単な形状は４５°の角度に基いていて図１Ｂに示してあ
る。
【００２３】前記した形状寸法関係の結果として装置は
次のように作用する。領域３５におけるファイバーの端
部から分出する光はビームスプリッタ２５により反射さ
れ（僅かな部分は失われ最早や何の役割も果たさない）
リフレクタ３０により収斂される。収斂する光は再びビ
ームスプリッタ２５に衝突する。大部分は反射され領域
３５ｃの小部分に形像されて積分素子１７に入る。僅か
な部分はビームスプリッタ２５を通過して領域３５ｂに
おけるファイバー端部に形像される。
次のように作用する。領域３５におけるファイバーの端
部から分出する光はビームスプリッタ２５により反射さ
れ（僅かな部分は失われ最早や何の役割も果たさない）
リフレクタ３０により収斂される。収斂する光は再びビ
ームスプリッタ２５に衝突する。大部分は反射され領域
３５ｃの小部分に形像されて積分素子１７に入る。僅か
な部分はビームスプリッタ２５を通過して領域３５ｂに
おけるファイバー端部に形像される。
【００２４】図１Ｂの具体例の作用は図１Ａの具体例の
作用とはビームスプリッタに対する一層大きな角度が分
極感度になる点で相違する。
作用とはビームスプリッタに対する一層大きな角度が分
極感度になる点で相違する。
【００２５】図３には第２の具体例のカップラ−モニタ
６０が光学的略図で示してある。第１の具体例のものと
対応する部品には第１の具体例に使用したと同じ符号が
付してある。図１Ａと図１Ｂとの具体例におけるよう
に、入力ファイバー束１２内のファイバーの任意１本の
端部から発生する光の大部分は積分素子１７に伝送され
僅かな部分はモニタファイバー束１５のファイバーの対
応する１つに伝送される。しかしながら、この具体例で
は２つの形像素子を使用している。これら素子は高い反
射係数（たとえば、９５％）を有するわん曲した好まし
いのは球状のリフレクタ６２とレンズ６５とである。入
力束１２と積分素子１７とはリフレクタ６２に相対的に
光学的共役領域３５ａ，３５ｃに位置決めされ他方モニ
タ束１５はレンズ６５に相対的に領域３５ａに光学的に
共役である領域３５ｂに位置決めされている。リフレク
タ６２は透明な対物５７（典型的にはガラス）の凸状外
面の被覆として形成することができる。
６０が光学的略図で示してある。第１の具体例のものと
対応する部品には第１の具体例に使用したと同じ符号が
付してある。図１Ａと図１Ｂとの具体例におけるよう
に、入力ファイバー束１２内のファイバーの任意１本の
端部から発生する光の大部分は積分素子１７に伝送され
僅かな部分はモニタファイバー束１５のファイバーの対
応する１つに伝送される。しかしながら、この具体例で
は２つの形像素子を使用している。これら素子は高い反
射係数（たとえば、９５％）を有するわん曲した好まし
いのは球状のリフレクタ６２とレンズ６５とである。入
力束１２と積分素子１７とはリフレクタ６２に相対的に
光学的共役領域３５ａ，３５ｃに位置決めされ他方モニ
タ束１５はレンズ６５に相対的に領域３５ａに光学的に
共役である領域３５ｂに位置決めされている。リフレク
タ６２は透明な対物５７（典型的にはガラス）の凸状外
面の被覆として形成することができる。
【００２６】図４には第３の具体例の星状カップラ−モ
ニタ７０が光学的に略図で示してある。前記具体例の部
品と対応する部品には同じ符号が付してある。前記した
具体例におけるように、入力束１２内のファイバーのい
づれか１本の端部から発生する光の大部分は積分素子１
７に伝送され一方僅かの部分はモニタ束１５のファイバ
ーの対応する１本に伝送される。しかしながら、この具
体例では１つの平面スプリッタ７１と３つの形像素子と
を使用している。
ニタ７０が光学的に略図で示してある。前記具体例の部
品と対応する部品には同じ符号が付してある。前記した
具体例におけるように、入力束１２内のファイバーのい
づれか１本の端部から発生する光の大部分は積分素子１
７に伝送され一方僅かの部分はモニタ束１５のファイバ
ーの対応する１本に伝送される。しかしながら、この具
体例では１つの平面スプリッタ７１と３つの形像素子と
を使用している。
【００２７】ソリッド構造のこのカップラ−モニタ７０
は第１および第２の対角的に衝合する４５°プリズム７
２，７３と第１、第２および第３の傾斜したインデック
スレンズ７５ａ，７５ｂ，７５ｃとから成る。プリズム
の１つは適当に被覆されて対向面を高い反射率（たとえ
ば、９５％）にしてビームスプリッタ７１を形成する。
傾斜したインデックス（自己集束）素子は当業界で良く
知られているので詳細に説明しないがこれら素子がそれ
ぞれ第１の端面から発する光がコリメートされた光とし
て第２の端面を通過するようにした第１および第２の端
面を有する４分の１ピッチ素子であることは注目する必
要がある。束１２，１５と積分素子１７とはレンズ７５
ａ，７５ｂ，７５ｃのそれぞれの第１の端面における対
応する領域に結合されている。レンズ７５ａ，７５ｂ，
７５ｃの第２の端面はプリズム７２に、従ってビームス
プリッタ７１の同じ側に結合されている。レンズ７５ｂ
の第２の端面はプリズム７３に従ってビームスプリッタ
７１の反対側に結合されている。
は第１および第２の対角的に衝合する４５°プリズム７
２，７３と第１、第２および第３の傾斜したインデック
スレンズ７５ａ，７５ｂ，７５ｃとから成る。プリズム
の１つは適当に被覆されて対向面を高い反射率（たとえ
ば、９５％）にしてビームスプリッタ７１を形成する。
傾斜したインデックス（自己集束）素子は当業界で良く
知られているので詳細に説明しないがこれら素子がそれ
ぞれ第１の端面から発する光がコリメートされた光とし
て第２の端面を通過するようにした第１および第２の端
面を有する４分の１ピッチ素子であることは注目する必
要がある。束１２，１５と積分素子１７とはレンズ７５
ａ，７５ｂ，７５ｃのそれぞれの第１の端面における対
応する領域に結合されている。レンズ７５ａ，７５ｂ，
７５ｃの第２の端面はプリズム７２に、従ってビームス
プリッタ７１の同じ側に結合されている。レンズ７５ｂ
の第２の端面はプリズム７３に従ってビームスプリッタ
７１の反対側に結合されている。
【００２８】図１Ａ−図Ｂ、図３および図４の具体例は
光が偶数回反射される（カップラ−モニタ１０の場合に
は２回、カップラ−モニタ６０の場合には反射されな
い）ようにする入力ファイバー１２とモニタファイバー
１５との間の光路が特徴である。この特徴については後
記に説明する。
光が偶数回反射される（カップラ−モニタ１０の場合に
は２回、カップラ−モニタ６０の場合には反射されな
い）ようにする入力ファイバー１２とモニタファイバー
１５との間の光路が特徴である。この特徴については後
記に説明する。
【００２９】入力およびモニタ束に多数のファイバーを
有する具体例では、ファイバー毎に位置合わせすること
はカップラ−モニタの製造においてたまらなく気力を殺
す仕事であることは理解できよう。図５にはファイバー
毎の位置合わせを容易に行えるよう入力およびモニタ束
を作る一連の段階を図式で示してある。要するに、この
方法は先づ１つの束から入力および出力束を形成するよ
うにしてある。この目的のため、複数のファイバー７６
を提供する。知られているように、１つの標準形状のフ
ァイバーは５０ミクロン直径のコアと１２５ミクロン直
径の被覆とから成る。これを包囲するファイバー７６は
食刻工程等にかけての工程ではファイバー７６のそれぞ
れの中間部分７７の被覆の厚味を最小に、たとえば、２
ミクロンに減少する。中間部分７７は長さが２ないし４
インチで変移部分７８は食刻以前の直径と減少した直径
との間の恐らく1／4インチ程度である。食刻したファイ
バーを次いで少くとも中間部分７７で接合して剛強な組
合わせ体７９を形成する。接着は溶融または接着の如き
任意便利な技術により行うことができる。ファイバーは
平行に密接して束ねた６角形状に接合することが好まし
いが、後記するように前記した具体例には特に対称条件
は課さない。組合わせ体１７を次いで接着部の中心で切
断して束１２，１５を形成する。この切断は、たとえ
ば、ダイヤモンド鋸を使用して行い次いで裂けた端部を
みがく。
有する具体例では、ファイバー毎に位置合わせすること
はカップラ−モニタの製造においてたまらなく気力を殺
す仕事であることは理解できよう。図５にはファイバー
毎の位置合わせを容易に行えるよう入力およびモニタ束
を作る一連の段階を図式で示してある。要するに、この
方法は先づ１つの束から入力および出力束を形成するよ
うにしてある。この目的のため、複数のファイバー７６
を提供する。知られているように、１つの標準形状のフ
ァイバーは５０ミクロン直径のコアと１２５ミクロン直
径の被覆とから成る。これを包囲するファイバー７６は
食刻工程等にかけての工程ではファイバー７６のそれぞ
れの中間部分７７の被覆の厚味を最小に、たとえば、２
ミクロンに減少する。中間部分７７は長さが２ないし４
インチで変移部分７８は食刻以前の直径と減少した直径
との間の恐らく1／4インチ程度である。食刻したファイ
バーを次いで少くとも中間部分７７で接合して剛強な組
合わせ体７９を形成する。接着は溶融または接着の如き
任意便利な技術により行うことができる。ファイバーは
平行に密接して束ねた６角形状に接合することが好まし
いが、後記するように前記した具体例には特に対称条件
は課さない。組合わせ体１７を次いで接着部の中心で切
断して束１２，１５を形成する。この切断は、たとえ
ば、ダイヤモンド鋸を使用して行い次いで裂けた端部を
みがく。
【００３０】もしファイバーに最小厚味の被覆を有する
ファイバーが当初提供されれば食刻工程は省略できる。
この場合には入力ファイバーを公称被覆厚味を有する長
いファイバーに重ね継ぐのにある特殊な取扱いを必要と
する。
ファイバーが当初提供されれば食刻工程は省略できる。
この場合には入力ファイバーを公称被覆厚味を有する長
いファイバーに重ね継ぐのにある特殊な取扱いを必要と
する。
【００３１】このようにして形成したファイバーが正確
に釣り合う端部の形状寸法を有しているので束１２にお
けるファイバーの端部の配列がレンズまたは偶数の反射
を有する鏡系統を通して形像され、この形像された配列
が形像をユニット拡大で行う限りファイバー束に対応す
ることは理解できよう。従って、束１２を束１５に相対
的に並べるには簡単な移行と回転とにより容易に行え
る。各束における２本の対応するファイバーを一度び光
学的に結合すると、すべてのファイバーが光学的に結合
される。束は任意特定の内部対称を有している必要はな
い。
に釣り合う端部の形状寸法を有しているので束１２にお
けるファイバーの端部の配列がレンズまたは偶数の反射
を有する鏡系統を通して形像され、この形像された配列
が形像をユニット拡大で行う限りファイバー束に対応す
ることは理解できよう。従って、束１２を束１５に相対
的に並べるには簡単な移行と回転とにより容易に行え
る。各束における２本の対応するファイバーを一度び光
学的に結合すると、すべてのファイバーが光学的に結合
される。束は任意特定の内部対称を有している必要はな
い。
【００３２】図６には星状カップラ−モニタの変形例が
光学的に略図で示してある。前記具体例の部品と対応す
るものには同じ符号が付してある。屈曲の中心８３を有
する第１のわん曲したリフレクタ８２と屈曲の中心８７
を有する第２のわん曲したリフレクタとにより形像およ
びビーム分配機能を行う。束１２〜１５はリフレクタ８
２の屈曲の中心８３を中心として対称的に位置決めされ
束１２と積分素子とはリフレクタ８５の屈曲の中心８７
を中心として対称的に位置決めされている。第２のリフ
レクタ８５はほぼ全体が反射性で第１のリフレクタ８２
はガラスと空気との界面においてフレネル反射により簡
単に得られる小さい反射係数を有している。
光学的に略図で示してある。前記具体例の部品と対応す
るものには同じ符号が付してある。屈曲の中心８３を有
する第１のわん曲したリフレクタ８２と屈曲の中心８７
を有する第２のわん曲したリフレクタとにより形像およ
びビーム分配機能を行う。束１２〜１５はリフレクタ８
２の屈曲の中心８３を中心として対称的に位置決めされ
束１２と積分素子とはリフレクタ８５の屈曲の中心８７
を中心として対称的に位置決めされている。第２のリフ
レクタ８５はほぼ全体が反射性で第１のリフレクタ８２
はガラスと空気との界面においてフレネル反射により簡
単に得られる小さい反射係数を有している。
【００３３】図６は略図で屈曲の中心８３の両側に束１
２，１５を屈曲の中心８７の両側に束１２と積分素子１
７とを示し、図７には束１２，１５と積分素子１７とを
密接して束ねて配置してある。
２，１５を屈曲の中心８７の両側に束１２と積分素子１
７とを示し、図７には束１２，１５と積分素子１７とを
密接して束ねて配置してある。
【００３４】この具体例は同じ側に入力およびモニタ束
を有することが所望の場合には有利である。しかしなが
ら、この具体例は入力束とモニタ束との間を運動する力
を奇数回（１回）反射させ、従って、リフレクタ８２が
形像する入力ファイバーの端部の配列が前記２つの具体
例と同じように対応せずに反対になることは理解できよ
う。従って、図５の方法を適当に使用するには、結果の
束は左右対称でなければならない。もし束を密接して束
ねた６角形状にして形成しまたもし被覆の厚味を均一に
減少するとこの要件を満たす必要がある。
を有することが所望の場合には有利である。しかしなが
ら、この具体例は入力束とモニタ束との間を運動する力
を奇数回（１回）反射させ、従って、リフレクタ８２が
形像する入力ファイバーの端部の配列が前記２つの具体
例と同じように対応せずに反対になることは理解できよ
う。従って、図５の方法を適当に使用するには、結果の
束は左右対称でなければならない。もし束を密接して束
ねた６角形状にして形成しまたもし被覆の厚味を均一に
減少するとこの要件を満たす必要がある。
【００３５】以上要約すると、本発明が星状カップラー
モニタを簡単で、丈夫な構造と形状とにすることが判
る。
モニタを簡単で、丈夫な構造と形状とにすることが判
る。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、構成の積
分素子であるために、この積分素子に入る光は入力ファ
イバー間および出力ファイバーに均一に分配されるとい
う利点がある。
分素子であるために、この積分素子に入る光は入力ファ
イバー間および出力ファイバーに均一に分配されるとい
う利点がある。
【００３７】尚、本発明の好ましい具体例を述べたが、
種々の変形、変更したものとこれらに類するものも本発
明の原理から逸脱するものではない。たとえば、図１Ａ
および図１Ｂの具体例は同じであるプリズム５２，５３
を使用しているが、このようにすることは要件ではな
い。事実、もし余分の材料を取除く場合にはいくぶん小
さい形状にすることができる。従って、図１Ａと図１Ｂ
とにおいて、レンズ５５の右側縁の右方のガラスを全部
取り除くことができる。更にまた、以上説明した具体例
はすべてユニット拡大で行っているが、ある情況では偏
差を容認したりまたは指示することすらできる。更にま
た、前記した具体例は１つまたはそれ以上の数の束を固
着する中実の透明な対物を使用するが、空間とファイバ
ー上の非反射被覆を使用する変形例も適している。
種々の変形、変更したものとこれらに類するものも本発
明の原理から逸脱するものではない。たとえば、図１Ａ
および図１Ｂの具体例は同じであるプリズム５２，５３
を使用しているが、このようにすることは要件ではな
い。事実、もし余分の材料を取除く場合にはいくぶん小
さい形状にすることができる。従って、図１Ａと図１Ｂ
とにおいて、レンズ５５の右側縁の右方のガラスを全部
取り除くことができる。更にまた、以上説明した具体例
はすべてユニット拡大で行っているが、ある情況では偏
差を容認したりまたは指示することすらできる。更にま
た、前記した具体例は１つまたはそれ以上の数の束を固
着する中実の透明な対物を使用するが、空間とファイバ
ー上の非反射被覆を使用する変形例も適している。
【図１】図１Ａは、星状カップラの第１の具体例の光学
的略図、図１Ｂ、は図１Ａと同様の略図、
的略図、図１Ｂ、は図１Ａと同様の略図、
【図２】積分素子の２つの形式を示す光学的略図、
【図３】第１の具体例と同じ対称特性を有する第２の具
体例を示す光学的略図、
体例を示す光学的略図、
【図４】第１の具体例と同じ対称特性を有する第３の具
体例を示す光学的略図、
体例を示す光学的略図、
【図５】入力束とモニタ束とを製造する方法を示す略
図、
図、
【図６】異なる対称を有する変形具体例を示す光学的略
図、
図、
【図７】図６に示した具体例用にファイバー束と積分素
子との好ましい結合を示す図。
子との好ましい結合を示す図。
１０…カップラ−モニタ、１２…第１の束、１５…第２
の束、１７…形像素子、２５…ビームスプリッタ、３０
…形像素子、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ…第１、第２およ
び第３の領域、７６…ファイバー、７７…中間部分、７
９…組合わせ体。
の束、１７…形像素子、２５…ビームスプリッタ、３０
…形像素子、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ…第１、第２およ
び第３の領域、７６…ファイバー、７７…中間部分、７
９…組合わせ体。
フロントページの続き (72)発明者 ナリンダー・エス・カパニー アメリカ合衆国カリフォルニア州94061, ウッドサイド，グリーンウェイズ・ドライ ブ 2126 (72)発明者 フレッド・シー・ウンターライトナー アメリカ合衆国カリフォルニア州94303, パロ・アルト，グローヴ・アベニュー 3732
Claims (4)
- 【請求項１】 入口部分（１８，２４）と出口部分（２
０，２４）とを有し、総量で少くとも２７０°の角度的
偏移を形成する、曲りくねった形状に形成された透明な
桿から成る光ファイバー星状カップラ用の積分素子（１
７Ｔ，１７Ｒ）。 - 【請求項２】 前記入口部分（１８）と出口部分（２
０）とが前記桿の両端に位置し、積分素子を伝送星状カ
ップラに使用するのに適合せしめた請求項１記載の素
子。 - 【請求項３】 前記桿の第１の端部が反射的に被覆され
（２３）、前記入口部分（２４）と出口部分（２４）と
が共に第１の端部とは反対の第２の端部に位置し、第２
の端部から第１の端部に回わり、少くとも２７０°の偏
移が形成されて積分素子を反射性星状カップラに使用す
るのに適合せしめた請求項１記載の素子。 - 【請求項４】 前記曲りくねった形状が前記桿の直径の
約２０〜３０倍の最小曲率半径を形成している請求項１
記載の素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/606,119 US4714313A (en) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | Star coupler for optical fibers |
| US606119 | 1984-05-02 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60094574A Division JPH0795129B2 (ja) | 1984-05-02 | 1985-05-01 | 星状カップラーモニタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0854532A true JPH0854532A (ja) | 1996-02-27 |
| JP2813152B2 JP2813152B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=24426618
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60094574A Expired - Lifetime JPH0795129B2 (ja) | 1984-05-02 | 1985-05-01 | 星状カップラーモニタ |
| JP7103712A Expired - Fee Related JP2813152B2 (ja) | 1984-05-02 | 1995-04-27 | 積分素子 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60094574A Expired - Lifetime JPH0795129B2 (ja) | 1984-05-02 | 1985-05-01 | 星状カップラーモニタ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4714313A (ja) |
| EP (1) | EP0160574A3 (ja) |
| JP (2) | JPH0795129B2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4755017A (en) * | 1984-11-29 | 1988-07-05 | Kaptron, Inc. | Construction for fiber optics communications modules using elements bonded along abutting flat surfaces and method of fabricating same |
| US4757431A (en) * | 1986-07-01 | 1988-07-12 | Laser Media | Off-axis application of concave spherical reflectors as condensing and collecting optics |
| US4787693A (en) * | 1987-11-02 | 1988-11-29 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Passive star coupler |
| US4913508A (en) * | 1988-09-30 | 1990-04-03 | At&T Bell Laboratories | Passive optical device |
| US4934784A (en) * | 1989-03-20 | 1990-06-19 | Kaptron, Inc. | Hybrid active devices coupled to fiber via spherical reflectors |
| US4995692A (en) * | 1990-02-06 | 1991-02-26 | General Motors Corporation | Fiber optic star coupler |
| US5355249A (en) * | 1992-04-21 | 1994-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical passive components |
| US5408556A (en) * | 1993-12-06 | 1995-04-18 | Kaptron, Inc. | 1 X N splitter for single-mode fibers and method of construction |
| US5768450A (en) * | 1996-01-11 | 1998-06-16 | Corning Incorporated | Wavelength multiplexer/demultiplexer with varied propagation constant |
| US6111674A (en) * | 1996-02-23 | 2000-08-29 | Corning Incorporated | Multiple reflection multiplexer and demultiplexer |
| US5852693A (en) * | 1996-11-26 | 1998-12-22 | Ultratech Stepper, Inc. | Low-loss light redirection apparatus |
| TW373083B (en) * | 1996-12-20 | 1999-11-01 | Corning Inc | Reflective coupling array for optical waveguide |
| US6031952A (en) * | 1998-11-13 | 2000-02-29 | Dicon Fiberoptics, Inc. | Broadband coupler |
| US6347178B1 (en) * | 1999-11-01 | 2002-02-12 | Gsi Lumonics Ltd. | Optical fibre apparatus |
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| CN102792200A (zh) | 2010-03-19 | 2012-11-21 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 光学星形耦合器 |
| US8554028B2 (en) | 2010-10-20 | 2013-10-08 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Upstream fiber optic couplers and methods for power splitting passive optical networks |
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| JPS53135652A (en) * | 1977-04-30 | 1978-11-27 | Fujitsu Ltd | Optical branching element |
| JPS541644A (en) * | 1977-06-06 | 1979-01-08 | Fujitsu Ltd | Optical branching element |
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