JPS58106516A - 光分波器 - Google Patents

光分波器

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JPS58106516A
JPS58106516A JP20519281A JP20519281A JPS58106516A JP S58106516 A JPS58106516 A JP S58106516A JP 20519281 A JP20519281 A JP 20519281A JP 20519281 A JP20519281 A JP 20519281A JP S58106516 A JPS58106516 A JP S58106516A
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angle
spacing
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Takaichi Watanabe
隆市 渡辺
Koichi Sano
浩一 佐野
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光波長多重通信に用いて好適な回折格子を用い
た光分波器に関する。
第1図〜第4図は回折格子を用いた従来の光分波器の各
側を示し、これらの構成及び動作原理を予め説明し、次
いで間頭点fUQ明する。
第1図の光分波器は平面回折格子1.光学結合系として
のレンズ2.入力元ファイバ3及び複数の出力光ファイ
バ4によ多構成されていた。
入力元ファイバ3からの光はレンズ2によって平行光と
され、これは平面回折格子1で各波長λ1.λ2.λ3
・・・毎に異なる角度分散(波長分散)を受ける。波長
分散された名波長の光線は再びレンズ2で収束され、予
め波長毎に異ムる位置に配置しておいた出力光ファイバ
4のそれぞれ4.4.4に結合され、光分波器として動
作するO 第2図の光分波器は平面回折格子の代りに球面回折格子
5を用いたものであるが、球面回折格子5自身が有する
球面が光学結合系として作用するので第1図におけるレ
ンズ2は省略されている。動作原理は第1図のものと同
様である。
但し、αは球面の元軸に対する入射角である。
第3図の光分波器は平面回折格子の代りに円筒面回折格
子6を用い、光学結合系として一様な屈折率分布の高カ
バ折率層7を有する平板光導波路8を用いたものである
。即ち、円筒面回折格子6で波長分散を受けた光線に対
し、波長分散方向への収束は回折格子6自身の円筒面で
行われ、波長分散と画直な方向への収束は平板光導波路
8で行われたものであるが、動作原理は第1図のものと
同様である。
第4図の光分波器は、第3因におけるものの円筒面回折
格子6の代りに平面回折格子1を用い、光学結合系とし
ては波長分散方向には屈折率が2乗分布し且つ波長分散
と垂直な方向には屈折率が一様分布する高屈折率層7°
を有する平板光導波路8“を用いたものである。この場
合、波長分散された光線の各方向の収束は平板光導波路
81だけで行わされるが、動作原理は第1図のものと同
様である。
ところで、上述した従来の光分波器では、(リ 平面回
折格子1の溝の反射面の向き及び溝間隔は回折格子全面
にわたり一様であり、また (2)球面回折格子5及び円筒面回折格子(3vcおい
ては、溝間14に連続変化していたものの、溝の反射面
は同一方向を向き連続変化していなかった。
そのため従来の光分波器には、損失が大きい等の問題点
があった。即ち、 第1図や第4図のものでは、光学結合系2゜8′の有す
る収差により出力光の像が入力元の像に比べてぼけてし
葦うため、出力光と出力光ファイバ4間の結合が劣化し
たり、いずれかの出力光ファイバ4に結合すべき波長の
出力光の一部が他の出力光ファイバに結合してしまうと
いう現象が生じ、充分波器の損失増加やチャネル間相互
の漏話増加という問題があった。これを改善するために
、従来、組レンズを用いたす平板光導波路8′の高屈折
率層71の屈折率分布を理想値に近づけるなど光学結合
系の収差低減対策をとっていた0しかし、これらの対策
には改善度に限界があること、並びに高価格になること
などの問題があシ十分ではなかった。
一方、第2図や第3図のものでは、球面回折格子5や円
筒面回折格子6の溝間隔を連続変化させることにより光
学結合系の収差を補正していたが、溝の反射面は連続変
化していないため回折効率の劣化が避けられず、元金波
器の損失が増加するという問題があシ、また溝間隔の変
化だけではチャ ネル間相互の漏話が避は切れないとい
う問題があった〇 なお、上述した説明は元金波器についてのものであるが
、入出力関係を逆転すれば元金波器となり、元金波器の
場合でも同様な理由により損失増加の問題があった〇 本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、元の挿入損失が
少なく且つチャンネル間相互の漏話が少ない良好な特性
の元金波器を提供することを目的とする。この目的は、
回折格子の溝の反射面と溝間隔を回折格子全面に亘って
連続的に変化させることにより達成できる0このような
回折格子の溝は各局に製作でき、元金波器は低価格で済
む。以下、図面を参照して本発明を説明する。
まず本発明の代表例として、第3図に示した円筒面回折
格子6を用いた元金波器について説明する。第5図にこ
の場合の構成図を示す。但し、平板光導波路8は図示を
省略する。第5図において、円筒面回折格子6の円筒面
各部の接線に対する溝角θを、入力元ファイバ3から入
射する各方向の光線に対して各部の反射面が場所毎に向
きを変えて垂直となるような角度に設定する0また、溝
間隔d3を、格子面全面にわたって次式(1)に従って
連続的に変化させて設定する。
但し、 dZは溝間隔、 dOは円筒面回折格子6の中心における溝間隔、βは溝
角、 〜は入力元ファイバ3から出射する光線の出射角、弓は
溝角θと出射角θ6に関連して次式(2)で与えられる
角度である0 0・(2) 上述の如く溝角θを設定し且つ溝間隔d3を式(υに示
すように入力光線の出射角〜の関数として変化させると
、各部から回折される成る波長の光線は全てこの波長に
対応する位置の出力光ファイバ4′の端面に収束される
。このような溝構成において、溝間隔を連続変化させた
効果を溝間隔一定の場合と比較して第6図に示す0但し
第6図において、横軸は入力jt、7アイバ3から出射
する光線の出射角ら(X)、縦軸は第5図の成る5Y1
.線9′が回折されて出力光ファイバ4°の端面に入射
する位置と他の光線例えば9.9が回折されて当該出力
光ファイバ4の端面に入射する位置との距11i!(ず
れ)Δ2である。
#!6図において、実IImは溝間隔を連続変化させた
場合を示し、破線は溝間隔一定の場合を示し、本発明の
構成によると入力元ファイバ3の出射光間の角度〜によ
らず、ΔXは零であシ、全ての光線は波長の対応した出
力光ファイバの端面にほぼ一点で集まる。なお、従来の
溝構成である溝間隔一定の場合には、入力元ファイバ3
からの出射角θよによっては最大33.w程度位置がず
れる。り筐9従来では点光源から出射された光線が円筒
面回折格子で回折効果と収束効果を受けた後は、一点に
収束せず、大きく埋けた回折像(収差)となる。このこ
とは、元金波器では成る特定の出力光ファイバ、例えば
4′に全て入らなければならない波長の光線の一部が他
の出力光ファイバ例えば41.4mlに漏れることを意
味し、光分波器のチャネル間相互の漏話特性が劣化する
ことになる◇ 本発明の如く連続的に溝間隔を変化させた溝構成を用い
ると、上述した従来の回折像の埋けは全くなくなり、従
って光分波器のチャネル間相互の漏話特性が劣化するこ
ともない。
一方、第5図において、回折格子60円筒面の接線と錦
の反射面とがなす角即ち溝角θを次式(3)の如く設定
すると、入射光線は殆んど全て、成る定められた回折次
数mに集中して反射回折但し、λBはブレーズ波長と呼
び介層1している波長、δXは出力光ファイバが並ぶ間
隔、 Rは円筒状回折格子の曲率、 J2は隣接するチャネルの中心波長間隔、mは整数であ
る。
このような溝角θにより反射面の向きが連続変化する構
成と、従来の構成即ち円筒面回折格子の全面を分割して
分割部分毎に溝の反射面の向きを一定にした構成とが回
折効率に与える差異を第7図に示す。
第7図において、実線は式(3)に基づく溝角を採用し
た場合の回折効率を示し、左縦軸の如く回折格子の全面
にわたって99.99%以上の高い回折効率が得らtて
いる。一方、破線は三分割の従来のものの回折効率を示
し、右縦軸の如く、各分割部分の中心ではioo *の
回折効率であるが、各部分の継目では回折効率が50%
以下に劣化しており、平均イi′1すると最大70%程
度の回折効率にすぎない。′)まル、光分波器の特性で
考えると、式(3)の溝角θによれば光分波器の挿入損
失が30−程度改善されて小さくなったことになる。
以上説明した如き第5図の溝構成の円筒面回折格子を用
いた光分波器では、従来の光分波器に比較して低損失で
且つチャネル間相互の漏話が少ない良好な特性t−得ら
れる。逆に第5図のものを元金波器として使用する場合
にも、どの波長の光線も1本の元ファイバ3の端面に一
点で収束し、且つ回折効率が高いので、極めて低損失と
なる。
ところで、以上の説明は第3図の円筒面回折格子の光分
波器に本発明を適用した例についてのものであるが、同
様のことが第2図に示した球面回折格子5を用いた光分
波器に言え、更には第1図や第4図に示した平面回折格
子lを用いた光分波器に言える0即ち、第2図の光分波
器に本発明を適用する場合は、球面回折格子1を光軸を
含む断面で切断したときの溝と入射光線との関係は第5
図と同様に力るため、第5図で説明した溝構成を各断面
について与えることによシ同様の特性を得られる。また
、第1図や第4図に示した光分波器の場合には、レンズ
2の収差や高屈折率層7′の屈折率分布に依存した収差
を補正するように溝構成即ち溝角の設定と易にわかる。
更に入力元ファイバ3t−複数本設けた光分波器や、出
力光ファイバ40代ルに受光赫を設けて分岐元を直ちに
電気信号に変換して取出す構成の光分波器とすることも
できる。
以上詳細に説明したように、本発明に係る回折格子を用
いた光分波器では、これに用いる回折格子の溝角の設定
と溝間隔の格子面全面にわたる連続変化とにより、光分
波器の光学結合系が持つ収差を減少できてチャネル間相
互の漏話が減少し、且つ回折効率が向上して挿入損失が
減少する。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図t′ita折格子を用いた光分波器の各
側を示す構成図、第5図はm3図の光分波器に本発明を
適用した場合の一実施例の構成図、第6図は収差減少の
効果を示すグラフ、第7図は回折効率向上の効果を示す
グラフである。 図  面  中、 1は平面回折格子、 2はレンズ、 3は入力光ファイバ、 4は出力光ファイバ、 5は球面回折格子、 6は円筒面回折格子、 7と7は高屈折率層、 8、と8′11丁キ′不う伯導飛路でおる。 特許出願人 日本電信電話公社 代   理   人 弁理士元石士部 (他1名) 第1図 2すλ3す一一一一 第3図 第5図 第6図 θ↓(胸

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1ン  少なくとも1つの入力元ファイバと、元ファ
    イバや受光器など少なくとも1つの受光用素子と、入力
    元ファイバと受光用素子とを光学的に結合する少lくと
    も1つの光学結合系と、入力元ファイバからの複数の波
    長からなる入力元を各波長毎に異なった角度で回折させ
    る円筒面回折格子とからなる光分波器において、前記円
    筒面回折格子が回折格子全面にわた夛、 但し、mは回折次数、 匂はブレーズ波長、 匂は受光用素子が並ぶ間隔、 Rは円筒面回折格子の曲率、 δλは隣接するチャンネルの中心波長間隔である。 なる式で溝の在る部分の円筒面の接線に対し与えら扛る
    溝角θと、 θSは入力元ファイバから出射する光線の出射角、 θ=gFiθとθ工より与えらnる角度である。 なる式で与えられる連続変化の溝間隔dよとで構成され
    ていることを特徴とする光分波器。 (2)  少なくとも1つの入力元ファイバと、元ファ
    イバや受光器など少なくとも1つの受光用素子と、入力
    元ファイバからの複数の波長からなる入力元を各波長毎
    に異なった角度で回折させる球面回折格子とからなる光
    分波srcおいて、前記球面回折格子が元軸を含む全て
    の断面内で、 但し、mは回折次数、 λ3はブレーズ波長、 匂は受光用素子が並ぶ間隔、 Rは球面回折格子の曲率、 δλは隣接するチャネルの中心波長間隔である。 なる式で溝の在る部分の球&h、接線に対し与えられる
    溝角θと、 θ、は入力元ファイバから出射する元−の出射角、 θ2はθとθよよシ与えられる角度である〇なる式で与
    えられる連続変化の溝間隔dZとで構成されていること
    を特徴とする光分波器。
JP20519281A 1981-12-21 1981-12-21 光分波器 Granted JPS58106516A (ja)

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JPS58106516A true JPS58106516A (ja) 1983-06-24
JPS6148125B2 JPS6148125B2 (ja) 1986-10-22

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100296383B1 (ko) * 1999-06-21 2001-07-12 윤종용 누화비 개선을 위한 광파장분할기 제조방법 및 이에 따른 광파장분할기
KR100303283B1 (ko) * 1999-07-14 2001-11-01 윤종용 폴리노미얼 곡선 알고리즘을 이용한 도파로열 격자의 누화특성개선방법
JP2004053992A (ja) * 2002-07-22 2004-02-19 Hitachi Cable Ltd 回折格子、波長合分波器及びこれらを用いた波長多重信号光伝送モジュール

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JP2004053992A (ja) * 2002-07-22 2004-02-19 Hitachi Cable Ltd 回折格子、波長合分波器及びこれらを用いた波長多重信号光伝送モジュール

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