JPH09184941A

JPH09184941A - 光スターカプラ

Info

Publication number: JPH09184941A
Application number: JP23240596A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kobayashi; 毅小林; Tetsuya Saito; 哲哉斎藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1996-09-03
Publication date: 1997-07-15
Also published as: GB9622270D0; GB2307059A

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバからミキシング部に入射された光信
号を効率良く分岐・結合し、光信号の強度を均一にする
光スターカプラを提供する。【解決手段】複数の光ファイバ11〜1Eの片端を束ねて固
定し，この端面21を平面研磨し，端面21の一部に光反射
手段22を備えるバンドル部２と、一方の端面32がバンド
ル部２の平面研磨された端面21に当接し，少なくとも，
複数の光ファイバ11〜1Eのコア部 11a〜1Ea を覆う広さ
を備える導波路31からなるミキシング部３と、ミキシン
グ部３の他方の端面33に配備される光拡散反射手段４
と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、任意の光ファイバ
から伝送される光信号を分岐し、他の光ファイバに均等
に低損失で結合するための光スターカプラに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に光ファイバ等を用いて情報通信網
を構築するには、１つの光信号を複数の光ファイバに分
岐したり、複数の光ファイバからの光信号を１つの光フ
ァイバに集めたりする光スターカプラが必要となる．こ
うした目的を達成する光スターカプラとしては、特開昭
59-126510 「スターカプラ」、United States Patent.4
365864 Dec.28,1982 “OPTICAL FIBRE MULTIPORT COUPL
ERS”が開示されている。図５は上記開示された従来技
術の内、本発明に関連する部分を抽出しアレンジした光
スターカプラの一例であり、以下、この要旨を説明す
る。

【０００３】図５において、光スターカプラは、複数の
光ファイバ11〜19、1A〜1E（以下、複数の光ファイバ11
〜1Eで表示する）の片端を束ねて固定し，この複数の光
ファイバ11〜1Eを固定した端面21を平面に形成し，この
端面21の一部に光反射手段22を備えるバンドル部２と、
一方の端面32がバンドル部２の平面に形成された端面21
に当接し，少なくとも，複数の光ファイバ11〜1Eのコア
部を覆う広さを備える導波路31を構成するミキシング部
３と、ミキシング部３の他方の端面33に配備される反射
面42を備える終端側ミラー41と、を備えて構成される。

【０００４】かかる構成において、この光スターカプラ
は、複数の光ファイバ11〜1Eを束ねたバンドル部２の端
面21と、図示例では円柱状で透明な光学ガラスからなる
ミキシング部３の端面32と、を接合する。光ファイバ11
〜1Eのバンドル部２と接合されている端面32とは反対側
のミキシング部３の端面33には、反射面42を有する終端
側ミラー41が貼りつけられる。ミキシング部３の導波路
31は、円柱状のコア部31a の側面周囲にコア部31a より
も屈折率の小さいクラッド部31b が形成されている。

【０００５】この様な光スターカプラにおいて、例えば
光ファイバ12からミキシング部３に入射する光信号6a,6
b は、ミキシング部３の導波路31の中に広がり、その一
部はミキシング部３のコア部31a の側面で全反射されな
がら伝播し、終端側ミラー41に達する。さらに、これら
の光信号6a,6b は終端側ミラー41で反射され、再びミキ
シング部３の導波路31を伝播して光ファイバ11〜1E側に
もどる。ここで各光ファイバ11〜1Eのコア部分 11a〜1E
a に達した光はその光ファイバを通して出力される。

【０００６】特開昭59-126510 「スターカプラ」の図示
例では、終端側ミラー41がミキシング部３の他方の端面
33上に光学反射処理（反射面42）が施され、また、バン
ドル部２の端面21の一部に形成された光反射手段22は、
複数の光ファイバ11〜1Eのコア部 11a〜1Ea を除いたク
ラッド部 11b〜1Eb と光ファイバ11〜1Eの相互間に形成
される間隙部10とに光学反射処理（反射面23）が形成さ
れて構成される。例えば、光ファイバ12からミキシング
部３に入射した光信号は、ミキシング部３の長さを充分
長くとることにより、反射面42で反射し、端面21の全面
にほぼ一様に拡散することができる。複数の光ファイバ
11〜1Eのコア部 11a〜1Ea に入射した光信号はそのまま
出力され、クラッド部 11b〜1Eb や間隙部10への光信号
は反射面23と反射面42とで反射を繰り返して出力され
る。この結果、光ファイバ12からきた光信号は、低損失
で他の光ファイバ11〜1Eに分配することができる。

【０００７】また、United States Patent. 4365864 De
c.28,1982 “OPTICAL FIBRE MULTIPORT COUPLERS”のFi
g.1 （当該部材番号は括弧付で表示する）の図示例で
は、終端側ミラー41は当該発明の全反射ミラー(18)に対
応し、また、バンドル部２の端面21の一部に形成された
光反射手段22は、アパーチャー付ミラー(19)のアパーチ
ャー部分を介して各光ファイバ11〜1Eのコア部 11a〜1E
a からの光信号6a,6b をミキシング部３に入射させる。
そして、光ファイバ12からミキシング部３に入射した光
信号6a,6b は、反射面42で反射し、端面21の全面にほぼ
一様に拡散し、光ファイバ11〜1Eのコア部 11a〜1Ea に
入射した光信号6a,6b はそのまま出力される。クラッド
部 11b〜1Eb や間隙形成部分10への光信号は反射面23と
反射面42とで反射を繰り返して出力される。この結果、
低損失で他の光ファイバ11〜1Eに分配することができ
る。なお、アパーチャー付ミラー(19)は、バンドル部２
の端面21上に形成するか、あるいは、ミキシング部３の
端面32上に形成される。

【０００８】上述の構成の光スターカプラはミキシング
部３の寸法を適切に選択し、ミキシング部３の導波路31
に入射した光信号6a,6b が反射面42で反射し端面21の全
面にほぼ一様に拡散する様に図るが、実験結果によれ
ば、ミキシング部３の導波路31の中央部分に入射した光
は、導波路31の周辺部分での光強度分布が少なく、また
逆に、導波路31の周辺部分に入射した光は、導波路31の
中央部分での光強度分布が少なくなる傾向がある。図13
に実験結果の一例を図示する。

【０００９】図13において、図13の(A) は上述の光スタ
ーカプラが光ファイバ11〜17で構成されたときの構成図
を示し、図13の(B),(D) はこの光スターカプラのバンド
ル部２の光ファイバ11〜17の配置図を示し、図13の(C),
(E) は横軸に光強度分布を、縦軸に導波路31のAB線上の
位置を示し、図13の(C) に中心位置に配置される光ファ
イバ17から導波路31に光が入射したときの光強度分布特
性図を、図13の(E) に周辺位置に配置される光ファイバ
11から導波路31に光が入射したときの光強度分布特性図
を示す。導波路31の中央部分の光ファイバ17から入射し
た光は、導波路31の中央部分で光強度分布が大きく、周
辺部分で少なくなる。また逆に、導波路31の周辺部分、
例えば、光ファイバ11から入射した光は、導波路31に入
射する光ファイバ11〜16がある同心円状の帯状の部分で
光強度分布が大きく、中央部分での光強度分布が少なく
なる傾向がある。いづれの場合にも、光ファイバ11〜17
から出力される光強度がバラツク原因となる。

【００１０】図６はこの様な問題を改善するために従来
から行われていた他の従来技術例である。図６におい
て、図５と異なる主な点は、光強度分布が少なくなるミ
キシング部３の中央部分に光ファイバがなく、代わりに
この部位に反射面23を有する円形ミラー24が配置されて
いる点である。即ち、光ファイバ11〜18の端面が円周を
なすように並べてバンドル化した複数の光ファイバ11〜
18をミキシング部３に接合して構成される。光ファイバ
11〜18が接合されているミキシング部３の一方の端面32
の光ファイバ11〜18の内側部分には円形ミラー24が形成
され、また、ミキシング部３の他端33に反射面42を備え
る終端側ミラー41が形成されている。ここで、例えば光
ファイバ12からの光信号は、ミキシング部３の導波路31
の中を分散しながら伝播し、終端側ミラー41で反射さ
れ、再びミキシング部３の導波路31の中を伝播して光フ
ァイバ11〜18側にもどる。ここで各光ファイバ11〜18の
コア部分 11a〜18a に達した光は出力され、また、円形
ミラー24に達した光は反射されて再びミキシング部２の
中を往復する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に従来技術に
よる光スターカプラでは、信号光がいずれの光ファイバ
から入射した場合でも、円柱形状のミキシング部の導波
路中を伝播する光の端面に平行な断面における光強度分
布は、均一にすることができない。従って、光ファイバ
を単に束ねて密集させてバンドル化した構成を用いると
各光ファイバへ分岐される出力光信号の強度にバラツキ
が生ずる。

【００１２】これを解消して、各光ファイバに分岐され
る光信号の強度を均一にするために、光ファイバをミキ
シング部の中心軸から一定距離を離した円周上に配置す
る方法が提案されている。この様な構成の場合は、光信
号の分岐比を各光ファイバ毎に一定にするには、各光フ
ァイバとミキシング部との位置ずれを十分に小さくしな
ければならないという加工精度上の問題がある。

【００１３】さらに、各光ファイバと円形ミラーとの各
々の間に隙間があるときは、ミキシング部を伝播してそ
の隙間に達した光は出力光とならずに外部に放射され、
損失となる。同様にミキシング部を伝播して各光ファイ
バのクラッド部分に達した光も、光ファイバ中をほとん
ど伝播できないため損失となり、これらの損失のために
光信号の利用効率が低下するという問題がある。

【００１４】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、光ファ
イバからミキシング部に入射された光信号を効率良く分
岐・結合し、光信号の強度を均一にする光スターカプラ
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、複数の光ファイバの片端を束ね
て固定しこの端面を平面に形成したバンドル部と、一方
の端面がバンドル部の平面に形成された端面に当接し，
少なくとも複数の光ファイバのコア部を覆う広さを備え
る導波路からなるミキシング部と、ミキシング部の他方
の端面に配備される光拡散反射手段と、を備えるものと
する。

【００１６】かかる構成により、光ファイバからミキシ
ング部に入射した光信号がミキシング部の他方の端面に
配備される光拡散反射手段に到達し、光拡散反射され
る。この光拡散反射作用により、反射光は予め定められ
た分布特性で拡散反射されるので、従来技術におけるバ
ンドル部の光ファイバから入射してミキシング部を伝播
する光信号が端面に平行な断面で不均一な光強度分布に
なると言う問題は、終端側ミラーでの拡散反射により均
一化することができる。よってバンドル部の各光ファイ
バとミキシング部との間に位置ずれがあっても各光ファ
イバへの光信号の分岐比のばらつきを小さくすることが
できる。

【００１７】また、複数の光ファイバの片端を束ねて固
定しこの端面を平面に形成したバンドル部と、一方の端
面がバンドル部の平面に形成された端面に当接し，少な
くとも複数の光ファイバのコア部を覆う広さを備える導
波路からなるミキシング部と、ミキシング部の他方の端
面に配備される光拡散反射手段と、を備え、ミキシング
部の導波路は、中心部分ほど屈折率が高い屈折率分布型
導波路を構成するものとする。

【００１８】また、ミキシング部の導波路の２つの端面
の間隔は、一方の端面への入射光の入射方向に応じて、
他方の端面からの出射光の出射位置が定まる寸法にする
ものとする。かかる構成により、バンドル部のいずれか
の光ファイバからの光信号は、屈折率分布型導波路に入
射して屈折されながら伝播し、光拡散反射手段を構成す
る光拡散層に達する。このときの光信号は、光信号を出
射した光ファイバが配置された位置と入射方向とで定ま
る位置と伝播方向とで光拡散層に入射する。その後、光
信号は光拡散層で拡散されて出射し、終端側ミラーで反
射され、再び光拡散層で拡散されて屈折率分布型導波路
に入射する。拡散されて様々な入射方向で屈折率分布型
導波路に入射した光信号は再び屈折率分布型導波路中を
伝播し、バンドル部が接している屈折率分布型導波路の
端面に達する。拡散反射された光がバンドル部の屈折率
分布型導波路の端面に到達する位置は、拡散反射され屈
折率分布型導波路に入射する各々の入射方向に対応した
様々な位置に分散する。従って、光拡散層での拡散作用
によってバンドル部の屈折率分布型導波路に接する端面
での光信号の強度分布をより均一化することができ、均
一に分布するこの光信号が各光ファイバへの入射光とな
る。

【００１９】特に、ミキシング部の導波路の間隔を、一
方の端面への入射光の入射方向に応じて他方の端面から
の出射光の出射位置が定まる寸法にすることにより、終
端側ミラーからのもどり光を拡散させ、所定の範囲内の
あらゆる入射方向で屈折率分布型導波路に入射させれ
ば、バンドル部の各光ファイバの端面が含まれる領域内
のあらゆる出射位置に拡散反射光を伝播することができ
る。光拡散反射手段が拡散反射する光の方向に対して均
一な強度分布するときは、バンドル部のあらゆる位置に
均一な強度分布の光を伝播させることができる。

【００２０】また、複数の光ファイバの片端側を円筒状
に配置・固定しこの端面を平面に形成したバンドル部
と、一方の端面がバンドル部の平面に形成された端面に
当接し，少なくとも円筒状に配置される複数の光ファイ
バのコア部を覆う広さを備え，断面が同心円状をなす円
筒形の導波路からなるミキシング部と、ミキシング部の
他方の端面に配備される光反射手段と、を備えるものと
する。

【００２１】かかる構成により、断面が同心円状をなす
円筒形の導波路の長さを予め定められた長さより長くす
ることにより、任意の光ファイバから円筒形導波路に入
射する光は、光ファイバの開口数(NA)に基づく光の広が
りにより、同心円状をなす円筒形の導波路周辺で反射さ
れ、同心円の中心軸に対して円周方向の角度依存性の少
ない光パワーを得ることができる。即ち、円筒形導波路
上の位置に均一な強度分布の光を伝播させることができ
る。

【００２２】また、複数の光ファイバの片端を多角形状
に配置・固定しこの端面を平面に形成したバンドル部
と、一方の端面がバンドル部の平面に形成された端面に
当接し，少なくとも多角形状に配置される複数の光ファ
イバのコア部を覆う広さを備え，断面が多角形状をなす
多角柱の導波路からなるミキシング部と、ミキシング部
の他方の端面に配備される光反射手段と、を備えるもの
とする。

【００２３】かかる構成により、断面が多角形状をなす
多角柱の導波路の長さを予め定められた長さより長く
し、また、多角形の形状を例えば三角形、長方形、六角
形などとし、多角形の周辺を折り返し展開することによ
り二次元平面上に隙間なく且つ重なりなく展開できる形
状とする。この結果、任意の光ファイバから多角形の導
波路に入射する光は、光ファイバの開口数(NA)に基づく
光の広がりにより、多角形状をなす円筒形の導波路周辺
で反射され、光ファイバへの戻り光は多角形内の場所の
依存性の少ない光パワーを得ることができる。

【００２４】また、ミキシング部の他方の端面に配備さ
れる光反射手段は、光拡散反射手段を備えることもでき
る。かかるミキシング部の他方の端面に光拡散反射手段
を備える構成により、断面が同心円状をなす円筒形の導
波路や、断面が多角形状をなす多角柱の導波路、のミキ
シング部の長さを短くすることができる。

【００２５】また、バンドル部の平面に形成された端面
は、光反射手段を備えることもできる。また、バンドル
部端面の平面に形成される光反射手段は、複数の光ファ
イバのコア部を除き、少なくとも、ミキシング部が当接
する全面に光反射面を形成することもできる。

【００２６】また、光拡散反射手段は、ミキシング部の
他方の端面と終端側ミラーの平坦な反射面との間に透明
な光拡散層を設けて形成することもできる。また、光拡
散反射手段は、ミキシング部の他方の端面と終端側ミラ
ーの平坦な反射面との間に体積ホログラムからなる光拡
散層を設けて形成することもできる。

【００２７】また、光拡散反射手段は、終端側ミラーが
ミキシング部と当接する面側に微小な凹凸面を有する反
射面を備えることもできる。また、光拡散反射手段を終
端側ミラーに設けることに代わって、光拡散反射手段
は、ミキシング部の他方の端面に微小な凹凸面と、反射
面と、を備えることもできる。

【００２８】かかる構成により、各光ファイバのコアに
入射しなかった光信号はバンドル側光反射手段で反射さ
れて再び導波路内を伝播し、出力されるまで終端側ミラ
ーとバンドル側光反射手段の間で繰り返し反射される。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は本発明による実施例１、２
の光スターカプラの構成図、図２はミキシング部の導波
路の屈折率特性図、図３は屈折率分布型導波路における
光信号の伝播特性を説明する説明図、図４は屈折率分布
型導波路における入射光・出射光の特性図、図７は本発
明による実施例３、５の光スターカプラの構成図、図８
は本発明による実施例４、５の光スターカプラの構成
図、図９は断面が多角形状をなす導波路の説明図、図10
は実施例３による光スターカプラの信号光パワー分布の
変化を説明する説明図、図11は実施例４による光スター
カプラの信号光パワー分布の変化を説明する説明図、図
12は断面が多角形状をなす変形導波路の説明図、であ
り、図５、図６、図13に対応する同一機能部材には同じ
符号が付してある。

【００３０】本発明の光スターカプラによる実施の形態
は、以下に述べる３つの形態に大別することができる。
即ち、光スターカプラは； (1) 実施例１、２に対応し、ミキシング部が円柱形状の
導波路で構成され、ミキシング部の他の端面に光拡散反
射手段を備える構成、特に導波路が屈折率分布型導波路
からなる構成 (2) 実施例３、５に対応し、ミキシング部が円筒形状の
導波路であり、ミキシング部の他の端面に光反射手段ま
たは光拡散反射手段を備えてなる構成 (3) 実施例４、５に対応し、ミキシング部が多角形状の
導波路であり、ミキシング部の他の端面に光反射手段ま
たは光拡散反射手段を備えてなる構成以下、次の３つの実施形態を説明する。

【００３１】(1) ；図１において、光スターカプラは、
複数の光ファイバ11〜1Eの片端を束ねて固定し，この端
面21を平面に形成したバンドル部２と、一方の端面32が
バンドル部２の平面に形成された端面21に当接し，少な
くとも，複数の光ファイバ11〜1Eのコア部 11a〜1Ea を
覆う広さを備える導波路31からなるミキシング部３と、
ミキシング部３の他方の端面33に配備される光拡散反射
手段４と、を備えて構成される。

【００３２】かかる構成において、例えば、光ファイバ
12からミキシング部３に入射した光信号6a,6b はミキシ
ング部３の他方の端面33に配備される光拡散反射手段４
に到達し、拡散反射される。従来技術でバンドル部２の
１つの光ファイバから入射しミキシング部３を伝播する
光信号が端面32,33 に平行な断面での不均一な強度分布
する問題は、光拡散反射手段４での拡散反射により反射
光を拡散分布させて反射光の均一化を図ることができ
る。この結果、ミキシング部３の中を伝播してバンドル
部２にもどる光の強度分布はほぼ均一となり、バンドル
部２の各光ファイバ11〜1Eとミキシング部３との間の位
置ずれに拘わらず、各光ファイバ11〜1Eへの光信号の分
岐比のばらつきを小さくすることができる。

【００３３】(2) ；図７において、光スターカプラは、
複数の光ファイバ11〜18の片端側を円筒状に配置・固定
し，この端面21を平面に形成したバンドル部2Aと、一方
の端面32がバンドル部2Aの平面に形成された端面21に当
接し，少なくとも，上記円筒状に配置される複数の光フ
ァイバ11〜18のコア部 11a〜18a を覆う広さを備え、断
面が同心円状をなす円筒形の導波路81からなるミキシン
グ部８と、ミキシング部８の他方の端面33に配備される
光反射手段4Aと、を備えて構成される。

【００３４】かかる構成において、断面が同心円状をな
す円筒形の導波路81の長さｚを予め定められた長さz0よ
り長くすることにより、任意の光ファイバ (11〜18) か
ら円筒形導波路81に入射する光は、光ファイバ１の開口
数(NA)に基づく光の広がりにより、同心円状をなす円筒
形の導波路81の周辺（コア部81a とクラッド部81b 、お
よびコア部81a とクラッド部81c の界面）で反射され、
同心円の中心軸Ｚに対して円周方向の角度θによる依存
性の少ない光パワーを得ることができる。即ち、円筒形
導波路81上の位置に均一な強度分布の光を伝播させるこ
とができる。

【００３５】(3) ；図８において、光スターカプラは、
複数の光ファイバ11〜18の片端を多角形状に配置・固定
しこの端面21を平面に形成したバンドル部2Bと、一方の
端面32がバンドル部2Bの平面に形成された端面21に当接
し，少なくとも多角形状に配置される複数の光ファイバ
11〜18のコア部 11a〜18a を覆う広さを備え，断面が多
角形状をなす多角柱の導波路（図示例では断面が長方形
状の角柱の導波路92、以下、図８では導波路92を代表例
として説明する）からなるミキシング部９と、ミキシン
グ部９の他方の端面32に配備される光反射手段4Cと、を
備えて構成される。

【００３６】かかる構成により、断面が多角形状をなす
多角柱の導波路92の長さｚを予め定められた長さz0より
長くする。また、多角形の形状は、例えば三角形、長方
形、六角形などとし、多角形の周辺を折り返し展開する
ことにより二次元平面上に隙間なく且つ重なりなく展開
できる形状とする。この結果、任意の光ファイバ (11〜
18) から多角形の導波路92に入射する光は、光ファイバ
の開口数(NA)に基づく光の広がりにより、多角形状をな
す円筒形の導波路92の周辺（コア部92a とクラッド部92
b の界面）で反射され、光ファイバ11〜18への戻り光は
多角形内の場所の依存性の少ない光パワーを得ることが
できる。

【００３７】

【実施例１】図２はミキシング部３の導波路31の屈折率
特性を示し、以下、実施例１として、図２の(A) に図示
するミキシング部３の導波路31が均一な屈折率ｎのコア
部31a を有する光スターカプラを説明する。導波路31の
コア部31a の屈折率ｎはクラッド部31b の屈折率より高
いので、ミキシング部内の端面32から端面33への光信号
6a,6b の伝播はコア部31a とクラッド部31b の境界での
全反射を利用して低損失で光信号の伝播を行うことがで
きる。

【００３８】図１において、バンドル部２は、光ファイ
バ11から光ファイバ1Eまで（図では光ファイバ16から光
ファイバ1Eまでは番号を明示せず）の14本の光ファイバ
が束ねられて形成されている。ミキシング部３は、バン
ドル部２の光ファイバ11〜1Eを束ねた部分よりも大きな
断面のコア部31a を持つ導波路31、例えば、大径の光フ
ァイバ31からなり、その一方の端面32にはバンドル部２
の各光ファイバ11〜1Eの端面21と接するように配置され
ている。光拡散反射手段４は、図示例では、平坦な反射
面42を有する終端側ミラー41と、この反射面42の表面側
に光拡散層（43、44、45のいずれか、特に区分しないと
きは43で代表する）が形成されている。反射面42はミキ
シング部３の導波路31の端面33に光拡散層43を介して接
するように配置されている。このような光拡散層43は、
例えば、表面に微細な凹凸を持つ透明な部材により形成
することができる。

【００３９】バンドル部２は、束ねた光ファイバ11〜1E
の間に接着材を充填して固定し、ミキシング部３と接す
る側を、例えば、研磨して平坦な面を形成する。この面
の上には、各光ファイバ11〜1Eのコア部分 11a〜1Ea
（図１の(B) ではコア部分12a以外の番号は図示省略）
を除き、光ファイバ11〜1Eのクラッド部 11b〜1Eb およ
び間隙部10の全面を覆うようにハッチングで図示される
光反射手段22（反射面23）が形成されている。この光反
射手段22は、例えば、バンドル部２の端面21に塗布した
ネガ型フォトレジストを各光ファイバ11〜1Eからの出射
光で露光、現像して各光ファイバのコア部分 11a〜1Ea
のみにフォトレジストが被覆された状態をつくり、次
に、蒸着によりこのバンドル部２の端面21に金属膜等の
反射膜を形成し、最後に各光ファイバ11〜1Eのコア部分
11a〜1Ea を被覆していたフォトレジストを剥離するこ
とにより形成することができる。

【００４０】バンドル部２のいずれかの光ファイバ（例
えば、12) からの入力光6a,6b は、ミキシング部３に入
射して導波路31のコア部31a を分散しながら伝播し、端
面33に接した光拡散反射手段４（光拡散層43）で拡散さ
れ、続いて反射面42で反射され、再び光拡散層43で拡散
され、導波路31のコア部31a を伝播して端面32に達す
る。このとき、光拡散反射手段４に達する前までは不均
一であった導波路31内の光信号の強度分布は、光拡散反
射手段４における拡散反射により均一化され、端面32で
はほぼ均一な強度分布が得られる。従って、端面32に接
する各光ファイバ11〜1Eのコア部11a 〜1Ea に至った光
の強度は、これらコア部11a 〜1Ea が導波路31のコア部
31a からはみ出さない限り、コア部 11a〜1Ea の位置に
拘わらずほぼ同じになる。これらの光信号がそのまま各
光ファイバ11〜1Eからの出力光となるので、入力光信号
から各出力光への分岐は、ばらつきを小さく構成するこ
とができる。また、各光ファイバ11〜1Eのコア部分 11a
〜1Ea 以外に到達した光信号は光反射手段22の反射面23
で反射され、再び導波路31のコア部分31a を伝播する。
こうして、光信号6a,6b は、各光ファイバ11〜1Eから出
力されるまで光拡散反射手段４と光反射手段22の間で多
重反射され、各光ファイバ11〜1Eからの出力光以外に外
部に放射されることがない。従って光損失が小さく、光
信号を効率良く伝送することができる。

【００４１】また、図１に図示される様に、反射面42と
光拡散層43とを別個に設けることなく、光拡散反射手段
４として表面に微細な凹凸を持つ反射面を備える光拡散
層45を終端側ミラー41として形成することで光信号の拡
散反射を行うことができる。さらにまた、光拡散反射手
段４を終端側ミラー41に設けることに代わって、光拡散
反射手段４は、ミキシング部３の他方の端面33に微小な
凹凸面と反射面とを備える光拡散層45を構成することが
できる。これらの場合も上述の光拡散層43を表面に微細
な凹凸を持つ透明な部材により形成した場合と同様の作
用・効果を得ることができる。

【００４２】また、光拡散反射手段４は、ミキシング部
３の他方の端面33と終端側ミラー41の平坦な反射面42と
の間に体積ホログラムからなる光拡散層44を設けて形成
することができる。このような体積型ホログラムは、フ
ォトポリマ等の感光材にコヒーレントな拡散光を照射し
て露光することで得られる。この照射する拡散光の拡散
角の範囲、強度分布、波長、感光材への入射角などを選
ぶことで所望の光拡散特性を持つホログラムが得られ
る。

【００４３】

【実施例２】実施例２の光スターカプラの構成は、ミキ
シング部３の導波路31の屈折率特性を除き、図１に図示
される実施例１の光スターカプラの構成と同じである。
このミキシング部３の導波路31の屈折率特性は、図２の
(B) に図示される中心部分ほど屈折率が高い屈折率分布
型特性を有するものである。以下、導波路31が屈折率分
布型特性を有する場合を説明する。

【００４４】図１において、バンドル部２は14本の光フ
ァイバ11〜1Eが束ねられて形成される。バンドル部２の
各光ファイバ11〜1Eの端面21には、中心部分ほど屈折率
が高い屈折率分布型導波路31の一方の端面32が接するよ
うに配置される。終端側ミラー41は平坦な反射面42を有
し、反射面42は屈折率分布型導波路31の端面33に光拡散
層43を介して接するように配置される。また、屈折率分
布型導波路31と接するバンドル部２の端面21には、バン
ドル部２の各光ファイバ11〜1Eのコア部分 11a〜1Ea を
除いたクラッド部 11b〜1Eb と, 各光ファイバ11〜1Eの
間隙部10と, の全面を覆うようにバンドル側に光反射手
段22（反射面23) が形成される。

【００４５】ここで用いられる屈折率分布型導波路31の
屈折率は、導波路31の中心軸のまわりに回転対称であっ
て中心軸から外周方向に向かって放物線状に分布してい
るものとする。このような導波路31が (1)式で表される
屈折率分布特性を有する場合は、導波路31内を伝播する
メリジオナル光線（導波路31の中心軸を含む平面内を伝
播する光線）は、導波路31の入射位置や入射角の如何に
拘わらず入射端面から出射端面までの光路長が一定とな
る。

【００４６】

【数１】ｎ(r) ＝ｎ₀・sech(a・r) … (1) ここで、中心軸上の屈折率をｎ₀,中心軸から距離ｒの屈
折率をｎ(r),屈折率分布定数をa とする。また、屈折率
分布が (2)式で表される屈折率分布特性を有する場合
は、導波路31内を伝播するヘリカル光線（中心軸の周り
をらせん状に伝播する光線）は、導波路31の入射位置や
入射角の如何に拘わらず入射端面32から出射端面33まで
の光路長が一定となる。

【００４７】

【数２】ｎ(r) ＝ｎ₀｛１＋(a・r)²｝^-1/2 … (2) (1) 式と (2)式は、いずれも(a・r)のベキ乗で展開した
とき、(a・r)⁴以上の高次の項が無視できるときは、
(3) 式で近似できる。

【００４８】

【数３】ｎ(r) ＝ｎ₀｛１−(a・r)²/2｝ … (3) 従って、導波路31の屈折率が中心軸から放物線状に分布
し、(a・r)⁴以上の高次の項が無視できるときは、導波
路31の入射端面32から出射端面33までの光路長は、この
導波路31を伝播するどのような光線に対してもほぼ一定
となる。

【００４９】さらに、図４に図示するように、屈折率分
布が (3)式で表される導波路31内を伝播するメリジオナ
ル光線の軌跡（図４でＴで図示）は、入射端面32と出射
端面33の間隔、即ち、導波路31の長さをｚ、入射端面32
での光線の位置をr1, 入射端面32での光線の入射角をα
1,出射端面33での光線の位置をr2, 出射端面33での光線
の出射角をα2 とすると、これらのパラメータ間には
(4) 式に関係がある。

【００５０】

【数４】特に、ｚ＝π／(2a)であるときは、(4) 式より入射光と
出射光の関係は(5) 式で表される。

【００５１】

【数５】よって、(5) 式が成立するときは、この導波路31の入射
端面32の一点(r1)を通る光線は、その入射角 (α1)に依
存せずに出射端面33では一定の出射角 (α2)を持ち、ま
た、その出射位置(r2)は入射角 (α1)に応じて分布する
ことになる。本発明の実施例２で用いられる屈折率分布
型導波路31は、(3) 式で表される屈折率分布特性を持
ち、また、導波路31の長さはπ／(2a)としてあるので、
上述の(5) 式で表される入射光と出射光の関係が成立す
る。

【００５２】また、本発明の実施例２で用いる光拡散反
射手段４は、数多くの微小な体積型ホログラムの集合体
からなる光拡散層44と反射面42を備える終端側ミラー41
とから構成される。各々の微小ホログラムは透明な媒質
の屈折率を周期的に変化させて形成される。体積型ホロ
グラムには、特定の波長と方向で入射する光を強く回折
する性質があり、その入射光の条件はブラッグ条件と呼
ばれ、(6) 式で表される。

【００５３】

【数６】κd ＝κi ＋β … (6) ここで、κi とκd はそれぞれ入射光ベクトルと回折光
ベクトルで、その方向はそれぞれホログラムへの入射光
とホログラムからの回折光の伝播方向に等しく、その大
きさは入射光の波長をλとして２π／λである。βは格
子ベクトルで、その方向はホログラムの等屈折率面の法
線に等しく、その大きさは屈折率変化の１周期の長さを
ｐとして２π／ｐである。従って、各々のホログラムに
対して、そのホログラムのブラッグ条件を満たす入射方
向と回折方向との組合せが１対１に対応する。ここでは
媒質が透明であるので、ある微小ホログラムに入射する
ブラッグ条件からはずれた入射光はほとんど回折されず
にその微小ホログラムを透過する。

【００５４】このように構成される光拡散反射手段４へ
の入射光は、光拡散層44内の微小ホログラムを順次通過
し、この内のブラッグ条件を満たす微小ホログラムで回
折される。多数の微小ホログラムからの回折光は全体と
して入射光を拡散させた光となって光拡散層44から出射
される。光拡散層44への入射方向が異なる入射光は、そ
の方向に対応する別の微小ホログラムで回折される。

【００５５】ここで用いられる光拡散層44は、後述する
所定の角度の範囲内の入射方向と回折方向とのあらゆる
組合せに対応する微小ホログラムが、どの角度方向の組
合せに対しても同じ割合になるように均一に含まれてい
る。従って、この光拡散層44に上述の所定の角度より小
さい入射角となる入射光は、その所定の角度の範囲内の
あらゆる方向に均一に拡散することができる。ここで、
所定の角度とは、屈折率分布型導波路31の中心軸からの
最も離れた光ファイバから出射した光が光拡散層44に達
したときの入射角の大きさが相当する。

【００５６】このような構成の光スターカプラは、以下
の説明のように動作する。図３において、バンドル部２
の図示省略したいずれかの光ファイバ（例えば12) から
入射する光信号6a〜6gは、屈折率分布型導波路31の端面
32から入射して屈折されながら伝播し、端面33に接した
光拡散層44に到達する。屈折率分布型導波路31では先に
説明した (5)式の関係が成立しているので、このときの
端面33からの出射方向、即ち、光拡散層44への入射方向
は、屈折率分布型導波路31の中心軸から光信号6a〜6gを
出射した光ファイバ12のコア部分(12a) までの距離(r1)
に応じて一定の範囲内の方向（α2)となる。即ち、図３
の(A) において、ここでは、光信号6a〜6gは光ファイバ
12のコア部分12a の１点から光ファイバ12の開口数NAで
定まる角度で出射した光のみを示しているので、この光
が端面33から出射する出射方向は一定の方向α2 となっ
て表される。この光拡散層44への入射光は、光拡散層44
により所定の角度の範囲内のあらゆる方向に均一に拡散
される。この所定の角度は、バンドル部２の光ファイバ
11〜1Eの内、屈折率分布型導波路31の中心軸からの最も
離れた光ファイバから出射した光が光拡散層44に達した
ときの入射角の大きさに等しくしてある。

【００５７】光拡散層44からの拡散光は、図３では図示
省略されている反射面42で反射され、再び光拡散層44で
拡散されて、図３の(B) で図示される端面33の a〜g の
様に連続的に屈折率分布型導波路31に入射する。この入
射方向は、光拡散層44で既定された上記所定の角度の範
囲内に均一に分布する。この入射光に対しても (5)式の
関係が成り立ち、かつ、端面33への入射角の最大値は屈
折率分布型導波路31の中心軸から最も遠くにあるバンド
ル部２の光ファイバの位置に対応しているので、屈折率
分布型導波路31を伝播した光7a〜7gは、端面33への入射
方向が同一な部分毎にその方向に対応する端面32上の１
点G に集まり、全体では、屈折率分布型導波路31の中心
軸を中心とし、屈折率分布型導波路31の中心軸から最も
遠くにあるバンドル部２の光ファイバまでの距離を半径
とする円内に均一に分布することができる。従って、端
面32に接する各光ファイバ11〜1Eのコア部分11a 〜1Ea
に到達する光の強度はいずれの各光ファイバ11〜1Eでも
同じになり、これらのコア部分 11a〜1Ea に入射した光
がそのまま各光ファイバ11〜1Eからの出力光となるの
で、各出力に対する入力光信号からの分岐比にはばらつ
きが生じない。

【００５８】さらに、端面32に達して各光ファイバ11〜
1Eから出射されない光の部分は、バンドル２側の光反射
手段22（反射面22）により反射され、再び屈折率分布型
導波路31内を伝播する。こうしてこの光スターカプラに
入力された光信号は、光ファイバ11〜1Eから出力される
まで、光拡散反射手段４と光反射手段22との間で多重反
射されて出力光信号となる。この出力光信号以外は外部
に放射されないので、光損失の少ない光スターカプラを
構成することができる。

【００５９】バンドル部２は、例えば、束ねた光ファイ
バ11〜1Eの間に接着剤を充填・固定し、ミキシング部３
と接する面を平坦に研磨して形成される。バンドル側の
光反射手段22は、前述の様に、例えば、バンドル部２の
端面21に塗布したネガ型フォトレジストを各光ファイバ
11〜1Eからの出射されるフォトレジストに感度がある光
で露光し、これを現像して各光ファイバ11〜1Eのコア部
分11a 〜1Ea のみを被覆した後、蒸着によりこのバンド
ル部２の端面21に金属膜等の反射膜を形成し、最後に各
光ファイバ11〜1Eのコア部分11a 〜1Ea を被覆していた
フォトレジストを剥離することで製作できる。

【００６０】屈折率分布型導波路31は、例えば、電子分
極率が大きく高温でガラス中を移動しやすい一価イオン
をドープした光学ガラスを円柱状に加工した後、これを
溶融塩に長時間浸漬し、あらかじめドープしたイオンと
溶融塩中のアルカリイオンと交換することで生じるイオ
ン拡散分布の放物線近似性を利用して必要な屈折率分布
を形成することで製作できる。

【００６１】光拡散層44をなす微小ホログラムの集合体
は、露光量に応じて屈折率が変化するフォトポリマ等の
感光材にコヒーレントな拡散光を照射して露光すること
で得られる。露光された感光材の内部で交差する２つの
光束がつくる干渉縞での光の強度分布が感光材の屈折率
変化として記録されてホログラムとなるので、このホロ
グラムのブラッグ条件を満たす入射光と回折光との組み
合わせは、このホログラムを露光した２つの光束の組み
合わせと一致する。従って、感光材を露光する拡散光の
強度分布を上述した光拡散層44に要求される所定の角度
の範囲内で均一にすれば、その角度範囲内の２つの方向
をどのように組み合わせた場合でも、その２方向の光束
がつくる干渉縞は同じ大きさで強度変調されるので、上
述した拡散特性を持つ光拡散層44を得ることができる。

【００６２】図１と図３に示した実施例では、屈折率分
布型導波路31の長さｚをπ／(2a)としたが、これと同じ
屈折率分布をもつ導波路では、長さｚが (7)式で表され
る場合、その一方の端面への入射光の入射位置に応じて
他方の端面からの出射光の出射方向を変化させることが
できるので、 (7)式の長さｚの屈折率分布型導波路31を
用いても、本発明を構成することができる。

【００６３】

【数７】ｚ＝(2Ｎ＋１）・π／(2a) … (7) ただし、Ｎは正の整数，さらに、図１と図３に示した実施例では、光拡散層44に
は入射光を透過して拡散させるホログラムを用いたが、
これに代えて入射光を反射して拡散させるホログラムを
光拡散層44に用いても、本発明を構成することができ
る。

【００６４】

【実施例３】図７において、バンドル部2Aは、８本の光
ファイバ11〜18が端面21上に円周状に揃えて配置され
る。ミキシング８の導波路81は、少なくとも、バンドル
部2Aの光ファイバ11〜18のコア部 11a〜18a を覆う厚さ
を有する円筒形状の導波路81のコア部81a と、このコア
部81a の両側面（両端面32、33を除く表面）を覆うクラ
ッド部81b,81c より構成され、コア部81a 内を伝播する
光は全反射条件を満たし、クラッド部81b,81c にもれだ
すことがない様に構成されている。ミキシング８の導波
路81の片端面32は、光ファイバ11〜18のコア部 11a〜18
a のすべての範囲を円筒形状の導波路81のコア部81a が
覆うように配置され、バンドル部2Aの端面21と接してい
る。また、バンドル部2Aの光ファイバ11〜18のコア部 1
1a〜18a を除く全面は、バンドル側反射面23が設置され
ている。ミキシング８の導波路81の他端面33には、光反
射手段4Aとして全面に終端側ミラー41が設置されてい
る。

【００６５】次に、１本の光ファイバ（例えば、11）か
ら信号光がミキシング８の導波路81に入射した場合を説
明する。先ず、ミキシング８の導波路81に対して、バン
ドル2A側の端面21の中心を原点とした円筒座標系（ＲΘ
Ｚ）を導入する。図７の(B)に図示する様に、円筒形状
のミキシング８の導波路部81の、半径方向の長さをｒ、
ｚ軸方向の長さをz0とし、ミキシング８の導波路部81の
中心軸をｚ軸とし、z=0 の面がバンドル側端面21となる
ように座標系を設定する。ミキシング８の導波路部81は
この円筒座座標系において、Ｒ＝ｒ、−π≦θ≦π、０
≦ｚ≦z0の図形として表すことができる。

【００６６】今、光ファイバ11の中心位置を、 (R,Θ,
Z) ＝(r,0,0) として、光ファイバ11からｚ軸の正方向
に信号光が入射した場合について説明する。ｚ＝0 の近
傍での信号光パワーの角度θ依存性は、図10の(A) に図
示される様に光ファイバのニア・フィールド・パターン
(NFP;Near Field Pattern)に近い形となる。この分布特
性は、光の進行方向、即ち、ｚ軸の方向に移動するに従
い、図10の(B) に図示すようにθ＝0 をピークとした山
なりの曲線を描くようになり、やがて、図10の(C) に図
示すように角度θ依存性の小さい平坦な分布を示すよう
になる。

【００６７】ところで、円筒座標系においては、

【００６８】

【数８】Θ＝θ＋2mπ … (8) 但し、−π≦θ≦π、 m：全ての整数であり、角度Θは
物理的に同じ一点を示すので、Θ＝θにおける信号光パ
ワーは、(8) 式で−∞＜m ＜∞のすべてのm に対応する
Θにおける信号光パワーを、Θ方向にそれぞれ -2mπず
つ平行移動し、それらをすべて加算したものである。こ
のことは、信号光がＺ＝z0の位置で終端側ミラー41によ
って反射された後でも、同じ様に適用することができ
る。

【００６９】ここでz0を予め定められた値以上に大きく
とることにより、終端側ミラー41で反射される信号光が
z=0 に戻ったときの信号光パワーの角度θ依存性（傾
き）は相対的に小さくなる。即ち、図10の(C) の実線で
図示される様に、角度範囲（−π≦θ≦π）の信号光パ
ワーの角度θによる傾き自身が小さくなると同時に、角
度範囲外（Θ≦−π、π≦Θ）の信号光パワーは、点線
で図示される様に2mπだけ平行移動して加算されるの
で、−π≦θ≦πの範囲での総合された信号光パワー P
_ALLは均一化される。この結果、各光ファイバ11〜18へ
出力される信号光のパワーのバラツキは小さくすること
ができる。

【００７０】ここでは、信号光が入射する光ファイバの
中心位置を、 (R,Θ,Z) ＝(r,0,0)としたが、角度Θの
対称性を考慮すれば、信号光が入射する光ファイバの中
心位置を一般に、 (R,Θ,Z) ＝ (r,θ,0) 、但し、−π
≦θ≦πとしても、上述の説明と同じ説明が成り立つ。
また、上述の光スターカプラにおいて、バンドル部2Aの
平面に形成される端面21は、光反射手段22を備えること
ができる。特に、この光反射手段22は、複数の光ファイ
バ11〜18のコア部 11a〜18a を除き、少なくとも、ミキ
シング部８の導波路81のコア部81a が当接する全面に光
反射面23を形成することにより、端面32に接する各光フ
ァイバ11〜18のコア部11a 〜18a に至った光信号はその
まま各光ファイバ11〜18からの出力光となるので、入力
光信号から各出力光への分岐は、ばらつきを小さく構成
することができる。また、各光ファイバ11〜18のコア部
分11a〜18a 以外に到達した光信号は光反射手段22の反
射面23で反射され、再び導波路81のコア部分81a を伝播
する。こうして、光信号は、各光ファイバ11〜18から出
力されるまで光反射手段4Aと光反射手段22の間で多重反
射され、各光ファイバ11〜18からの出力光以外に外部に
放射されることがない。従って光損失が小さく、光信号
を効率良く伝送することができる。

【００７１】

【実施例４】図８において、図示例のバンドル部2Bは、
８本の光ファイバ11〜18を矩形面内に端面21を揃えて配
置される。ミキシング９の導波路92は、少なくとも、バ
ンドル部2Bの光ファイバ11〜18のコア部 11a〜18a をす
べて含む寸法の矩形断面を持った四角柱形状のコア部92
a と、このコア部92a の側面（両端面32、33を除く表
面）を覆うクラッド部92b とより構成され、コア部92a
内を伝播する光は全反射条件を満たし、クラッド部92b
にもれだすことがない様に構成されている。ミキシング
９の導波路92の片端面32は、光ファイバ11〜18のコア部
11a〜18a のすべての範囲をコア部92a が覆うように配
置され、バンドル部2Bの端面21と接している。また、バ
ンドル部2Bの光ファイバ11〜18のコア部 11a〜18a を除
く全面は、バンドル側反射面23が設置されている。ミキ
シング９の導波路92の他端面33には、光反射手段4Cとし
て全面に終端側ミラー41が設置されている。

【００７２】次に、１本の光ファイバ（例えば、11）か
ら信号光がミキシング９の導波路92に入射した場合を説
明する。先ず、ミキシング９の導波路92に対して、バン
ドル2B側の端面21の中心を原点とした直交座標系ＸＹＺ
を導入する。図８の(B) に図示する様に、四角柱形状の
ミキシング９の導波路92の、Ｘ軸方向の長さをａ、Ｙ軸
方向の長さをｂとし、ミキシング９の導波路92のＺ軸方
向の長さをz0とし、z=0 の面がバンドル側端面21となる
ように座標系を設定する。ミキシング９の導波路92はこ
の直交座標系において、-a/2≦Ｘ≦a/2 、-b/2≦Ｙ≦b/
2 、０≦Ｚ≦z0の図形として表すことができる。

【００７３】説明を簡明化するため図８の図示例とは異
なるが、今仮に、光ファイバ11の中心位置を、 (X,Y,Z)
＝(0,0,0) とし、四角柱形状の導波路92のコア部92a が
非常に広い場合を想定する。この状態で、光ファイバ11
からｚ軸の正方向に信号光が入射した場合について考察
する。この状態においては、信号光パワーの分布は図11
の実線で図示される特性となる。即ち、ｚ＝0 の近傍で
の信号光パワーのＸ軸方向の依存性は、図11の(A) に図
示される様に光ファイバのニア・フィールド・パターン
(NFP;Near Field Pattern)に近い形となる。この分布特
性は、光の進行方向、即ち、ｚ軸の方向に移動するに従
い、図11の(B) に図示すようにＸ＝0 をピークとした山
なりの曲線を描くようになり、やがて、図11の(C) に図
示すようにＸ軸依存性の小さい平坦な分布を示すように
なる。

【００７４】一方、実際の導波路92は、Ｘ軸方向の位置
(-a/2,a/2)に導波路92のコア部92とクラッド部92b の界
面があるので、この界面で信号光の全反射が発生する。
四角柱形状の導波路92では、全反射する界面がＸ軸およ
びＹ軸に平行に２面存在するので、信号光が全反射する
界面、例えば、Ｘ軸に直交する界面、の位置は(9) 式で
表される。

【００７５】

【数９】Ｘ＝(2m-1)・(a/2) … (9) 但し、 m：全ての整数、即ち、実際の導波路92内の信号光パワーは、図11の実線
で図示される信号光が(9) 式で示される位置を折り目と
して折り返し、すべてを重ねて加算したものである。こ
のことは、信号光がＺ＝z0の位置で終端側ミラー41によ
って反射された後でも、同じように適用することができ
る。

【００７６】ここでz0を予め定められた値以上に大きく
とることにより、終端側ミラー41で反射される信号光が
Ｚ＝０に戻ったときの信号光パワーのＸ軸依存性（傾
き）は相対的に小さくなる。即ち、-a/2≦Ｘ≦a/2 の範
囲での総合された信号光パワーP_ALLは均一化され、各
光ファイバ11〜18へ出力される信号光パワーのＸ方向の
バラツキを小さくすることができる。

【００７７】上記に示したＸ軸方向の説明内容は、その
ままＹ軸方向に適用することができる。即ち、導波路92
の長さz0を予め定められた値以上に大きくとることによ
り、-b/2≦Ｙ≦b/2 の範囲での総合された信号光パワー
P_ALLは均一化され、各光ファイバ11〜18へ出力される
信号光パワーのＹ方向のバラツキを小さくすることがで
きる。

【００７８】以上、入射光ファイバの中心位置を(X,Y)
＝(0,0) としたが、-a/2≦Ｘ≦a/2-b/2≦Ｙ≦b/2 の範
囲内で任意の(X,Y) を選んでも、総合された信号光パワ
ーP _ALLが十分に平坦になる程度に導波路92の長さz0を
大きくとることにより、上述の (X,Y)＝(0,0) の場合と
同じ説明が成り立つ。以上のことから、四角柱形状のミ
キシング９の導波路92を予め定められた値以上に長くす
ることにより、光ファイバ11〜18へ出力される信号光パ
ワーのバラツキを十分小さくすることができる。

【００７９】図９は本発明の実施例４に係わるその他の
実施例である。即ち、ミキシング部９の多角柱をなす導
波路91、92、93の多角形状の断面は、三角形、四角形お
よび六角形が相当し、図９の(A) は導波路91のコア部91
a が太い実線で示される三角形をなす場合を図示し、図
９の(b) は導波路91のコア部91a が四角形をなす場合を
図示し、図９の(c) は導波路91のコア部91a が六角形を
なす場合を図示する。

【００８０】かかる多角形状の断面において、コア部91
a(92a,93a)とクラッド部91b(92b,93b)との界面で発生す
る全反射作用により、総合される信号光パワー P
_ALLは、点線で図示される位置を折り目として折り返し
反射され、すべてを重ねて加算したものである。ここで
は、この折り目が隙間なく、かつ重なりなく構成するこ
とができるので、多角形状の範囲内で任意の位置に入射
した信号光も、総合された信号光パワー P_ALLが十分に
平坦になる程度に導波路92の長さz0を大きくとることに
より、光ファイバへ出力される信号光パワーのバラツキ
を十分小さくすることができる。

【００８１】また、多角柱をなすミキシング部９の多角
形状は、三角形、四角形および六角形以外に、例えば、
これらの三角形、四角形および六角形のエッジコーナー
を一部削る、あるいは丸めた形状でもよい。この場合
は、上述の折り目には、エッジコーナー相当部分に隙間
が発生し、この隙間部分相当の信号光パワーが光ファイ
バへ出力される信号光パワーのバラツキの要因を形成す
るが、隙間相当部分を十分小さくすることにより、実用
上支障のないバラツキに抑えることができる。

【００８２】

【実施例５】また、実施例３、４で述べた光スターカプ
ラにおいて、ミキシング部８、９の導波路81、91〜93の
他方の端面33に配備される光反射手段4A、4Cは、光拡散
反射手段4B,4D を備えることができる。そして、この光
拡散反射手段4B,4D は、上述の実施例１、２で述べたと
同様に、ミキシング部８、９の他方の端面33と終端側ミ
ラー41の平坦な反射面42との間に表面に微細な凹凸を持
つ透明な部材よりなる光拡散層43を設けて形成すること
ができる。

【００８３】また、反射面42と光拡散層43を別個に設け
ることなく、光拡散反射手段4B,4Dとして表面に微細な
凹凸を持つ反射面を備える光拡散層45を終端側ミラー41
として形成することで光信号の拡散反射を行うことがで
きる。さらにまた、光拡散反射手段4B,4D を終端側ミラ
ー41に設けることに代わって、光拡散反射手段4B,4D
は、ミキシング部８、９の他方の端面33に微小な凹凸面
と反射面とを備える光拡散層45を構成することができ
る。これらの場合も上述の光拡散層43を表面に微細な凹
凸を持つ透明な部材により形成した場合と同様の作用・
効果を得ることができる。

【００８４】また、光拡散反射手段4B,4D は、ミキシン
グ部８、９の他方の端面33と終端側ミラー41の平坦な反
射面42との間に体積ホログラムからなる光拡散層44を設
けて形成することができる。このような体積型ホログラ
ムは、フォトポリマ等の感光材にコヒーレントな拡散光
を照射して露光することで得られる。この照射する拡散
光の拡散角の範囲、強度分布、波長、感光材への入射角
などを選ぶことで所望の光拡散特性を持つホログラムが
得られる。

【００８５】かかる構成により、ミキシング部８、９の
他方の端面33に光拡散反射手段4B,4D を備えることによ
り、断面が同心円状をなす円筒形の導波路81や、断面が
多角形状をなす多角柱の導波路91、92、93、のミキシン
グ部８、９の長さz0を短くすることができる。また、光
ファイバに出力される信号光パワーのバラツキをより十
分小さくすることができる。

【００８６】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、終端側ミラーの反射面に光拡散反射手段を形成する
ので、ミキシング部を伝播する光信号の強度分布を均一
化することができる。この結果、バンドル部の各光ファ
イバとミキシング部との間に多少の位置ずれがあって
も、各光ファイバへの出力光に対する入力光信号からの
分岐比のバラツキを小さくすることができる。

【００８７】また、バンドル部のいずれかの光ファイバ
から入射した光信号は、光拡散層で拡散されて屈折率分
布型導波路を伝播することでバンドル部の端面での光強
度分布を均一することができるので、各光ファイバへの
出力光に対する入力光信号からの分岐比のバラツキを少
なくすることができる。また、バンドル部とミキシング
部の接合する面にバンドル部の光ファイバのコア部分以
外の全面にバンドル側ミラーの光反射手段を形成するの
で、入力した光信号は、出力光となるまでミキシング部
の中で多重反射され、出力光以外の形で外部に放射され
ることがないので損失が小さく、光信号を効率良く伝送
することができる。

【００８８】また、ミキシングの導波路を円筒形状また
は多角柱形状として、この導波路長さを予め定められた
長さ以上に長くすることにより、、光ファイバへの出力
光のバラツキを小さくすることができる。この結果、光
ファイバとミキシング部との利用空間効率を損なうこと
なく、光ファイバからミキシング部に入射された光信号
を効率良く分岐・結合し、光信号の強度を均一にする光
スターカプラを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１、２の光スターカプラの
構成図

【図２】ミキシング部の導波路の屈折率特性図

【図３】屈折率分布型導波路における光信号の伝播特性
を説明する説明図

【図４】屈折率分布型導波路における入射光・出射光の
特性図

【図５】従来技術による一例の光スターカプラの構成図

【図６】従来技術による他の例の光スターカプラの構成
図

【図７】本発明による実施例３、５の光スターカプラの
構成図

【図８】本発明による実施例４、５の光スターカプラの
構成図

【図９】断面が多角形状をなす導波路の説明図

【図10】実施例３による光スターカプラの信号光パワー
分布の変化を説明する説明図

【図11】実施例４による光スターカプラの信号光パワー
分布の変化を説明する説明図

【図12】断面が多角形状をなす変形導波路の説明図

【図13】従来技術による導波路の光強度分布の実験結果
の一例図１、11〜1E 光ファイバ 11a 〜1Ea コア部 11b 〜1Eb クラッド部 11b 〜1Eb クラッド部 10 間隙部２、2A,2B バンドル部 21,32,33 端面 22 光反射手段 23,42 反射面 24 円形ミラー３，８，９ミキシング部 31,81,91,92,93 導波路 31a,81a,91a,92a,93a コア部 31b,81b,91b,92b,93b クラッド部４,4B,4D 光拡散反射手段 4A,4C 光反射手段 41 終端側ミラー 43〜45 光拡散層 6a〜6g，7a〜7g 光信号 91c,92c,93c 隙間ｎ屈折率Ｎ正の整数

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光ファイバの片端を束ねて固定し，
この端面を平面に形成したバンドル部と、一方の端面がバンドル部の平面に形成された端面に当接
し，少なくとも，複数の光ファイバのコア部を覆う広さ
を備える導波路からなるミキシング部と、ミキシング部の他方の端面に配備される光拡散反射手段
と、を備える、ことを特徴とする光スターカプラ。
【請求項２】複数の光ファイバの片端を束ねて固定し，
この端面を平面に形成したバンドル部と、一方の端面がバンドル部の平面に形成された端面に当接
し，少なくとも，複数の光ファイバのコア部を覆う広さ
を備える導波路からなるミキシング部と、ミキシング部の他方の端面に配備される光拡散反射手段
と、を備え、ミキシング部の導波路は、中心部分ほど屈折率が高い屈
折率分布型導波路を構成する、ことを特徴とする光スターカプラ。
【請求項３】請求項２に記載の光スターカプラにおい
て、ミキシング部の導波路の２つの端面の間隔は、一方
の端面への入射光の入射方向に応じて、他方の端面から
の出射光の出射位置が定まる寸法とする、ことを特徴とする光スターカプラ。
【請求項４】複数の光ファイバの片端側を円筒状に配置
・固定し，この端面を平面に形成したバンドル部と、一方の端面がバンドル部の平面に形成された端面に当接
し，少なくとも，前記円筒状に配置される複数の光ファ
イバのコア部を覆う広さを備え、断面が同心円状をなす
円筒形の導波路からなるミキシング部と、ミキシング部の他方の端面に配備される光反射手段と、
を備える、ことを特徴とする光スターカプラ。
【請求項５】複数の光ファイバの片端を多角形状に配置
・固定し，この端面を平面に形成したバンドル部と、一方の端面がバンドル部の平面に形成された端面に当接
し，少なくとも，前記多角形状に配置される複数の光フ
ァイバのコア部を覆う広さを備え、断面が多角形状をな
す多角柱の導波路からなるミキシング部と、ミキシング部の他方の端面に配備される光反射手段と、
を備える、ことを特徴とする光スターカプラ。
【請求項６】請求項４または請求項５に記載の光スター
カプラにおいて、ミキシング部の他方の端面に配備され
る光反射手段は、光拡散反射手段を備える、ことを特徴
とする光スターカプラ。
【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれかの項に
記載の光スターカプラにおいて、バンドル部の平面に形
成される端面は、光反射手段を備える、ことを特徴とす
る光スターカプラ。
【請求項８】請求項７に記載の光スターカプラにおい
て、バンドル部端面の平面に形成される光反射手段は、
複数の光ファイバのコア部を除き、少なくとも、ミキシ
ング部が当接する全面に光反射面を形成する、ことを特
徴とする光スターカプラ。
【請求項９】請求項１、２、３、６、７、８のいずれか
の項に記載の光スターカプラにおいて、光拡散反射手段
は、ミキシング部の他方の端面と終端側ミラーの平坦な
反射面との間に透明な光拡散層を設けて形成する、こと
を特徴とする光スターカプラ。
【請求項１０】請求項１、２、３、６、７、８のいずれ
かの項に記載の光スターカプラにおいて、光拡散反射手
段は、ミキシング部の他方の端面と終端側ミラーの平坦
な反射面との間に体積ホログラムからなる光拡散層を設
けて形成する、ことを特徴とする光スターカプラ。
【請求項１１】請求項１、２、３、６、７、８のいずれ
かの項に記載の光スターカプラにおいて、光拡散反射手
段は、終端側ミラーがミキシング部と当接する面側に微
小な凹凸面を有する反射面を備える、ことを特徴とする
光スターカプラ。
【請求項１２】請求項１１に記載の光スターカプラにお
いて、光拡散反射手段を終端側ミラーに設けることに代
わって、光拡散反射手段は、ミキシング部の他方の端面
に微小な凹凸面と、反射面と、を備える、ことを特徴とする光スターカプラ。