JPH10186182A - 監視制御用光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装性に優れ、小型で光軸調整の不要な低コ
ストの監視制御用光モジュールを提供する。 【解決手段】 段付きのガラス基板２上に、光ファイバ
１の一部をＵ字型に形成して配置し、光ファイバ１の入
力ポート側と出力ポート側とに、それぞれ光軸に対し傾
斜させて傾斜溝５を設け、各傾斜溝５に光分岐用の薄膜
誘電体ハーフミラー６を装着し、各薄膜誘電体ハーフミ
ラー６からの分岐光を受光素子８ａ，８ｂに結合させ
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、光ファイバ通信に
おける監視制御用光モジュールに係り、特に光ファイバ
増幅器を用いた光通信システムの監視制御に適用される
監視制御用光モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的な光ファイバ増幅器には、
増幅光出力の安定化のために出力光の一部をモニター
し、励起光源の出力パワーを制御する構成が採用されて
いる。また、光ファイバ内を高出力光パワーが伝送され
るために、光コネクタ外れや光ファイバ断線が生じたと
きには光出力を遮断しなければならない。そして、通
常、そのような異常状態を監視するため、開放された光
ファイバ端からの反射戻り光を検出する方法が採用され
ている。

【０００３】従来の光ファイバ増幅器に用いられる監視
制御機能を有する光モジュールとしては、1996年の電子
情報通信学会誌・総合全国大会Ｃ−208において提案さ
れているものがある。この光モジュールは、図６に示す
構成図のように、増幅後の波長λ１の信号光を出力する
光ファイバ40と、励起光源(図示せず)からの波長λ２の
励起光を出力する光ファイバ41と、この光ファイバ41か
らの出力光を光ファイバ40に結合するための集光レンズ
43と、励起光を反射し、また信号光を透過する波長選択
フィルタ42と、反射戻り光を遮断する光アイソレータ44
と、信号光の一部を分岐する光カプラ45と、光カプラ45
を通過する信号光を出力光ファイバ46に結合する集光レ
ンズ47と、信号光をモニターする第１の受光素子48と、
反射戻り光をモニターする第２の受光素子49より構成さ
れる。

【０００４】次に、前記構成の光モジュールの動作につ
いて説明する。

【０００５】光ファイバ41より出力された波長λ２の励
起光は、集光レンズ43でコリメートされ波長選択フィル
タ42に入射する。波長選択フィルタ42で反射された波長
λ２の光は、再び集光レンズ43を介して光ファイバ40に
結合される。

【０００６】一方、光ファイバ40より出力されかつ増幅
された波長λ１の信号光は、前記と同様に集光レンズ43
でコリメートされて波長選択フィルタ42に入射する。波
長選択フィルタ42では波長λ１の信号光を通過して、光
アイソレータ44に入射する。ここでは、順方向のみ通過
し、逆方向の光は遮断される。光アイソレータ44を通過
した光は、光カプラ45に入射して、分岐比に応じた光だ
け反射して信号光をモニターする第１の受光素子48に結
合する。さらに、光カプラ45を通過した光は集光レンズ
47を介して出力光ファイバ46に結合する。

【０００７】また、光コネクタ外れや光ファイバ断線な
どによって生じる伝送路からの反射戻り光は、集光レン
ズ47でコリメートされて光カプラ45に入射し、光カプラ
45で一部反射された光は、反射戻り光をモニターする第
２の受光素子49に結合する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の監視制御用光モジュールは、光を空間伝搬する構成
であるために、集光レンズ43，47が必要となり、光軸調
整などを伴う組立作業によってコスト高になると共に、
形状が大きくなるなどの問題がある。

【０００９】また、入出力用の光ファイバ40，41，46が
光モジュール本体の両端に設置されており、装置内のコ
ーナーへの実装が困難となって部品配置の制限を受ける
ことになる。

【００１０】本発明は、前記従来の問題を解決するもの
であって、実装性に優れた小型で、かつ光軸調整の不要
な低コストの監視制御用光モジュールを提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記問題を解決するため
に、本発明の監視制御用光モジュールは、基板上にＵ字
状に変形させて配置した光ファイバにおける入出力ポー
ト部分のそれぞれに傾斜溝を設け、各傾斜溝に特定の波
長の光の一部を反射する光分岐素子を装着し、この光分
岐素子に対向させてそれぞれ受光素子を設置して構成し
たものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、基板上に略Ｕ字状に光ファイバを配置し、この光フ
ァイバにおける入力ポート側と出力ポート側との一部に
それぞれ傾斜溝を設け、前記各傾斜溝に、伝送される光
の一部を反射する光分岐素子を装着し、この光分岐素子
で光反射する領域にそれぞれ受光素子を設けたものであ
り、この構成によって、レンズ等の光軸調整を行う部材
がないため、無調整で光の一部を取り出すことができ
る。

【００１３】請求項２に記載の発明は、前記光分岐素子
と前記受光素子との間に特定波長の光を遮断する光学フ
ィルタを設けたものであり、この構成によって、信号光
と異なる波長の光が受光素子に入射することを防ぐこと
ができる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、前記Ｕ字状に配
置された光ファイバの少なくとも湾曲部分にカーボンコ
ートを被覆したものであり、この構成によって、光ファ
イバ自体の持つ許容曲げ半径以下に湾曲させた場合にお
ける光ファイバの強度劣化を防止することができる。

【００１５】請求項４に記載の発明は、前記傾斜溝の少
なくとも一方に、偏光無依存型のアイソレータ素子と前
記光分岐素子とを装着したものであり、この構成によっ
て、光ファイバ増幅器に必要な光アイソレータ機能を具
備した素子と光分岐素子とを一体化することにより小型
化を図ることができる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、前記傾斜溝が形
成される光ファイバ部分に対して、コア拡大処理を施し
たものであり、この構成によって、光ファイバ間の間隙
による損失増加を抑えることができる。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しつつ詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の第１実施形態を説明するた
めに監視制御用光モジュールの全体構成を示す斜視図、
図２は図１の監視制御用光モジュールにおける要部を示
す拡大断面図である。図１，図２において、１は伝送用
の光ファイバであって、一部をＵ字型に加工して入力ポ
ートと出力ポートとが同一方向に向かうように設置され
ている。２は段付きのガラス基板であって、上段側の基
板上に光ファイバ１を埋め込む一対の溝３ａ，３ｂと電
極パターン４とが設けられている。５は光ファイバ１の
光軸に対し傾斜させて形成された傾斜溝であって、光フ
ァイバ１の入力ポート側と出力ポート側とにそれぞれ同
時にスリット加工を施すことによって形成されている。

【００１９】６は光分岐素子としての薄膜誘電体ハーフ
ミラーであって、前記スリット加工を施した光ファイバ
１の傾斜溝５における傾斜内面７に装着されている。こ
こで傾斜内面７の角度は、好ましくは22.5度以下にした
方が薄膜誘電体ハーフミラー６における偏光影響を少な
くすることができる。８ａ，８ｂは面実装型の受光素子
であって、受光面側に電極が設けられている。９，10は
受光素子８ａ，８ｂの出力端子であって、ガラス基板２
上に設けた図示しないパターンに結線されている。

【００２０】次に、以上のように構成された監視制御用
光モジュールについて、その動作を説明する。

【００２１】光ファイバ１の入力ポート側より入射した
信号光は、傾斜溝５に設けられた光分岐用の薄膜誘電体
ハーフミラー６で一部反射されて、一方の受光素子８ａ
に入射する。また、伝送路で生じる反射戻り光などによ
る光ファイバ１の出力ポート側からの光は、同様に傾斜
溝５に設けられた薄膜誘電体ハーフミラー６で一部反射
されて、他方の受光素子８ｂに入射する。

【００２２】したがって、第１実施形態の監視制御用光
モジュールによれば、光ファイバ１がＵ字型に形成して
あるため１回のスリット加工で形成可能な傾斜溝５をそ
の各辺に設けるとともに、１枚の薄膜誘電体ハーフミラ
ー６をそれぞれに装着することによって、入力ポート側
の信号光のモニターと伝送路からの反射光のモニターを
行うことができる。

【００２３】さらに、光ファイバ１の入力ポート側と出
力ポート側とが対称の位置関係に設置されているため、
逆方向から光入射しても同じ機能が得られる。

【００２４】また、Ｕ字型に形成した光ファイバ１の少
なくとも湾曲部分にカーボンコートの被覆を施すことに
より湾曲部分の光ファイバ１の径を小さくすることがで
き、小型で耐強度性を持った光モジュールが得られる。

【００２５】図３は本発明の第２実施形態を説明するた
めの監視制御用光モジュールにおける要部の構成を示す
断面図である。なお、以下において、図１，図２に基づ
いて説明した部材と同一あるいは実質的に同等の機能の
部材には同一符号を付して詳しい説明を省略する。

【００２６】第２実施形態の監視制御用光モジュールに
おいて、前記第１実施形態における監視制御用光モジュ
ールと異なる点は、光ファイバ１の入力ポート側に設置
されている受光素子８ａと薄膜誘電体ハーフミラー６と
の間に波長選択フィルタ16を付加して設置した構成であ
り、波長選択フィルタ16を設けたことによって、例えば
波長多重による双方向伝送を行う場合に、逆方向の信号
が順方向信号の反射戻り光検出用受光素子に漏れ込むの
を防ぐことができる。

【００２７】図４は本発明の第３実施形態を説明するた
めの監視制御用光モジュールの全体斜視図、図５は図４
の監視制御用光モジュールにおける要部を示す断面図で
あり、第３実施形態の監視制御用光モジュールにおい
て、前記第１実施形態における監視制御用光モジュール
と異なる構成は、光ファイバ１の入力ポート側の薄膜誘
電体ハーフミラー６が作用する位置に偏光無依存型のア
イソレータ素子としての光アイソレータチップ11を装着
した点である。

【００２８】すなわち、図４，図５において、12は永久
磁石で、光アイソレータチップ11の磁気光学素子13に磁
界を印加するためのものであり、磁気光学素子13はこの
磁界の作用により通過する光の偏光面を45度回転させ
る。14は複屈折板であって、入射した光を二つの直交す
る直線偏光に分離し、それぞれ伝搬する光路を異ならせ
るように作用する。15は１／２波長板であって、通過す
る光の偏光面を45度回転させるものである。

【００２９】次に、以上のように構成された第３実施形
態の監視制御用光モジュールについて、その動作を説明
する。

【００３０】光ファイバ１の入力ポート側より入射した
順方向の光は、傾斜溝５に設けられた薄膜誘電体ハーフ
ミラー６によって一部反射されて受光素子８ａに入射す
る。薄膜誘電体ハーフミラー６を通過した光は、複屈折
板14で常光と異常光の二つの直線偏光に分離されて磁気
光学素子13に入射し、ここで、偏光面が45度回転されて
１／２波長板15に入射する。すると、さらに45度偏光面
が回転されるために、光は、入射ポート側の複屈折板14
の出射時の偏光面に対し、90度回転することになる。１
／２波長板15を出射した光は出射ポート側の複屈折板14
で再び結合されて光ファイバ１内を伝搬して行く。

【００３１】一方、逆方向の光は、同様に光ファイバ１
内の出射ポート側の複屈折板14で常光と異常光に分離さ
れ、１／２波長板15と磁気光学素子13を経由して、入射
ポート側の複屈折板14に入射する。ここでの偏光面の状
態は、順方向の出射時の状態と90度偏光面が異なってお
り、光ファイバ１に結合されない。

【００３２】したがって、第３実施形態の監視制御用光
モジュールによれば、伝送信号の一部を検出する機能
と、光アイソレータ機能を一体化したことになり、光フ
ァイバ増幅器の出力監視制御用として小型化が図れるこ
とになる。

【００３３】また、第３実施形態の監視制御用光モジュ
ールの構成において、光アイソレータチップ11を装着す
る光ファイバ１の傾斜溝５部分に対してコア拡大処理を
施すことにより、低損失の光結合が可能になる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の監視制御
用光モジュールによれば、１本の光ファイバをＵ字状に
加工してなる伝送路光ファイバにおける入射ポート側と
出射ポート側とにそれぞれ傾斜溝を設け、この傾斜溝内
に光分岐素子を装着し、この光分岐素子と対向させてそ
れぞれ受光素子を設置することにより、小型で、かつ低
コストの監視制御モジュール効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を説明するための監視制
御用光モジュールの全体斜視図である。

【図２】図１の監視制御用光モジュールにおける要部を
示す断面図である。

【図３】本発明の第２実施形態を説明するための監視制
御用光モジュールにおける要部の構成を示す断面図であ
る。

【図４】本発明の第３実施形態を説明するための監視制
御用光モジュールの全体斜視図である。

【図５】図４の監視制御用光モジュールにおける要部を
示す断面図である。

【図６】従来の光ファイバ増幅器に用いられる監視制御
機能を持った光モジュールの構成図である。

【符号の説明】

１…光ファイバ、 ２…ガラス基板、 ３ａ，３ｂ…
溝、 ４…電極パターン、５…傾斜溝、 ６…薄膜誘電
体ハーフミラー、 ７…傾斜面、 ８ａ，８ｂ…受光素
子、 ９，10…出力端子、 11…光アイソレータチッ
プ、 12…磁石、13…磁気光学素子、 14…複屈折板、
15…１／２波長板、 16…波長選択フィルタ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に略Ｕ字状に光ファイバを配置
   し、この光ファイバにおける入力ポート側と出力ポート
   側との一部にそれぞれ傾斜溝を設け、前記各傾斜溝に、
   伝送される光の一部を反射する光分岐素子を装着し、こ
   の光分岐素子で光反射する領域にそれぞれ受光素子を設
   けたことを特徴とする監視制御用光モジュール。
2. 【請求項２】 前記光分岐素子と前記受光素子との間に
   特定波長の光を遮断する光学フィルタを設けたことを特
   徴とする請求項１記載の監視制御用光モジュール。
3. 【請求項３】 前記Ｕ字状に配置された光ファイバの少
   なくとも湾曲部分にカーボンコートを被覆したことを特
   徴とする請求項１記載の監視制御用光モジュール。
4. 【請求項４】 前記傾斜溝の少なくとも一方に、偏光無
   依存型のアイソレータ素子と前記光分岐素子とを装着し
   たことを特徴とする請求項１記載の監視制御用光モジュ
   ール。
5. 【請求項５】 前記傾斜溝が形成される光ファイバ部分
   に対して、コア拡大処理を施したことを特徴とする請求
   項４記載の監視制御用光モジュール。