JPS5815926Y2 - 複合型光波長分波回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は異なる波長をもつ複数の光を一本の光フアイバ
中に伝搬させる波長多重光ファイバ通信装置の受信部に
釦いて用いられる複合型光波長分波回路に関するもので
ある。

近年、光半導体素子や光ファイバの高品質化が進み、光
通信特に光フアイバ通信の実用化が急速に進展している
。

光フアイバ通信の実用化にあたつては光フアイバ通信に
よる一通信路当りのコストを低減させることが重要な問
題である。

このコスト低減を実現するための一方法として、光ファ
イバ一本当りの伝送容量を増加させる方法がある。

従来考えられていた光フアイバ伝送容量を増加させるた
めの方法は、光ファイバをいわゆる集束型多モードファ
イバあるいは単一モードファイバにすることであった。

これとは別に、最近注目をあびている方法として異なる
波長をもつ複数の光を一本の光フアイバ中に伝搬させる
波長多重光ファイバ通信方式があシ、この方式によれば
波長の異なる送信光源の数だけ伝送容量を増加させるこ
とができる。

波長多重光ファイバ通信方式は先に述へた集束型多モー
ドファイバや単一モードファイバに対して適用できるこ
とは勿論のことであるが、さらに従来伝送容量が比較的
小さいと考えられていたステップ型多モードファイバに
対しても適用でき、実質的な伝送容量を増加させること
ができるため、その実用上の効果は大きい。

波長多重光ファイバ通信を行なうためには受信部におい
て受信光を波長に応じて分波する光波長分波回路が不可
欠の構成要素である。

さて、光ファイバの中で比較的低損失なシリカファイバ
の伝送損失は波長０．８μｍ付近および波長１．１μｍ
付近で低いので、シリカファイバを用いた波長多重光フ
ァイバ通信はその波長域で行なうことが望ましい。

波長多重度が低い場合（送信光源の数が少ない場合）に
は、上記波長域のいずれか一方の波長域を使用すればよ
いが、波長多重度が高い場合は上記波長域の両方を使い
、しかも少なくともいずれか一方の波長域で送信光源を
二つ以上使う必要が生じる場合がある。

このような場合、両方の波長域にある送信光源の全てに
対して挿入損失が小さく、シかも十分に分波ができる光
波長分波回路が必要になる。

さて、光波長分波回路として現在筐でのところ確実な性
能を有するものとしては、入射する光の波長により透過
率の異なる波長選択性ミラーや入射する光の波長により
出射する光の角度が異なる角度分散素子等を利用したも
のが考えられるが、これらを従来のように使用するだけ
で、広い波長域の光の全てに対して挿入損失が小さくし
かも十分に分波ができる光波長分波回路を構成すること
は困難である。

例えば、波長選択性ミラーにはある波長域の光のみを透
過させるバンドバズミラーとある波長より長い波長域も
しくは短かい波長域の光のみを透過させるダイクロイッ
クミラーとがあり、前者は透過波長幅を狭くできるが挿
入損失が比較的大きいので多数個組合わせて用いるには
適しておらず、後者は挿入損失が比較的小さいが透過波
長域端の切れが鋭くないため狭い波長幅の光を取出すに
は適していないという欠点がある。

また角度分散素子にはプリズムや回折格子があるが、こ
れらは単位波長差に対する出射角の角度差すなわち角分
散度が波長に関して一定でなく長波長はど小さいので、
例えば送信光源の中心波長が等間隔であるような場合、
長波長側の光に対して角分散度が適正であるように設計
すると、短波長側の光に対しては大き過ぎることになり
分波された光を受光素子で受ける時に受光もれが生じて
挿入損失増大の原因になることがある。

又逆に短波長側の光に対して角分散度が適正であるよう
に設計すると、長波長側の光に対しては不十分になり不
要な光を受光して漏話の原因になることがある。

また、挿入損失を小さくするために光波長分波回路の光
部品（レンズ、プリズム等）に施される反射防止膜は広
い波長範囲の光の全てに対し最適にすることが困難であ
ったり不可能であったシする。

また、プリズムに使用される物質では一般に吸収の小さ
い波長域は限定されているし、回折格子もその格子定数
等によシ最も効率よい波長域が定まっている。

従って従来技術では広い波長域にある光の全てに対して
挿入損失が小さくしかも十分に分波ができる光波長分波
回路の実現が困難であった。

本考案の目的は、広い波長域にある光の全てに対して挿
入損失が小さくしかも十分に分波ができる光波長分波回
路を提供することにある。

本考案によれば、入力した複数の波長からなる光を二つ
以上の波長域の光に分波し光出力部より出力する第１の
光波長分波回路と、該第１の光波長分波回路の該光出力
部に光学的に結合された光入力部を有しかつ該光入力部
から入力する波長域の限定された光をさらに二つ以上の
波長域の光に分波する少なくとも一つの第２の光波長分
波回路とを含む複合型光波長分波回路が得られる。

本考案による複合型光波長分波回路では、まず第１の光
波長分波回路で入力した光を二つ以上の波長域の光に分
波し、次いでその分波された波長域の限定された光をさ
らに第２の光波長分波回路で二つ以上の波長域の光に分
波する構成を有している。

従って第２の光波長分波回路では波長域の限定された光
を分波すればよいのであるから、挿入損失が小さくしか
も十分に分波ができるように最適設計することができる
。

また、第１の光波長分波回路ではいくつかの波長域の光
にのみ分波すればよいのであるから挿入損失の低減は比
較的容易である。

従って本考案による複合型光波長分波回路は、入力した
広い波長域にある光の全てに対して挿入損失が小さくし
かも十分に分波ができるように製作することができる。

次に図面を用いて本考案について説明する。

第１図は本考案の実施例の構成図である。

第２図は第１の光波長分波回路１０の構造図、第３図は
第１の光波長分波回路１０の反射膜１５の反射率波長特
性を示す図、第４図は第２の光波長分波回路２０の構造
図である。

第１の光波長分波回路１０の光入力部１１は入力光ファ
イバ１に光学的に結合されて釦り、第１の光波長分波回
路１０の第１の光出力部１２と第２の光波長分波回路の
光入力部２１とが短波長用光ファイバ２により光学的に
結合されており、筐た第１の光波長分波回路１０の第２
の光出力部１３と第３の光波長分波回路３０の光入力部
３１とが長波長用光ファイバ３により光学的に結合され
ている。

入力光ファイバには波長λ１（０，８０μｍ）の光、波
長）Ｓ２（０，８３μｍ）の光、波長λ３ （０，８６
１ｔｍ ）の光及び波長λ４（１，２０μｍ）の光、波
長λ５（１，２３μｍ）の光、波長λ６（１，２６μｍ
）の光が伝搬している。

波長λ１．λ２゜λ３の光はＧａＡ１Ａｓダブルへテロ
構造の半導体レーザの発振光であり、波長λ４．λ５．
λ６の光はＩｎＧａＡｓＰダブルへテロ構造の半導体レ
ーザの発振光である。

第１の光波長分波回路１０は特願昭５１−１２２６５３
による光分岐結合デバイスを光波長分波回路に応用した
ものであって以下にその構造を説明する。

第２図に示すように入力光ファイバーを伝搬する波長λ
１．λ２．λ３及びλ４゜λ５．λ６の光は光入力部１
１より集束性光伝送体１４に入射して入射光１１になり
反射膜１５に当たる。

反射膜１５は第３図に示すような反射率波長特性を有し
ているダイクロイックミラーであるため、波長λ１．λ
２．λ３の光は反射膜１５を通過して集束性光伝送体１
６に入って透過光１９となり、第１の光出力部１２より
短波長用光ファイバ２に入射する。

一方、波長λ４．λ５．λ６の光は反射膜１５で反射し
て反射光１８となり第２の光出力部１３より長波長用光
ファイバ３に入射する。

従って第１の光波長分波回路１０は入力した波長λ１．
λ２．λ３及びλ４．λ５．λ６ の光を短波長側の波
長λ１．λ２．λ３の光と長波長側の波長λ４゜λ５．
λ６の光とに分波することができる。

集束性光伝送体１４１６は共にいわゆるよピッチ長の集
束性光伝送体であり、この効果等については前記の特願
昭５１−１２２６５３を参照されたい。

第２の光波長分波回路２０及び第３の光波長分波回路３
０は従来公知のプリズム分光器の原理を応用したもので
あり、両者はその基本的構造が同一であるので前者につ
いてのみ説明する。

第４図に示すように短波長用光ファイバ２を伝搬する波
長λ１゜λ２．λ３の光は第２の光波長分波回路２０の
光入力部２１より入射し、コリメータレンズ２２でほぼ
平行光に変換され、次いで硫化カドミウムプリズム２３
に入射して各波長ごとに異なる角度で出射し、集光レン
ズ２４でその角度変化が集光位置のずれに変換されるた
め、波長λ１．λ２．λ３ の光は異なる位置に集光し
、それぞれ出力光ファイバ２５，２６．２７に入射する
。

従って第２の光波長分波回路２０により波長λ１．λ２
．λ３の光が分波される。

長波長用光ファイバ３を伝搬する波長λ４．λ５．λ６
の光も同様に第３の光波長分波回路３０により、それぞ
れ出力ファイバ３５．３６゜３７に入射し分波される。

第２の光波長分波回路２０のコリメータレンズ２２、集
光レンズ２４と硫化カドミウムプリズム２３は波長λ１
．λ２．λ３の光を分波するために最適であるように定
められており、また挿入損失を低減させるためのレンズ
等の反射防止膜も波長λ１．λ２．λ３の光に対し最適
であるように形成されている。

同様に第３の光波長分波回路３０も、波長λ４．λ５．
λ６に対し挿入損失が小さくしかも十分に分波ができる
ように製作されている。

以上の構成でわかるようにこの実施例では、短波長側の
波長λ１．λ２．λ３の光用と長波長側の波長λ４．λ
５．λ６の光用の光波長分波回路が別々であるのでそれ
ぞれ挿入損失が小さくしかも十分に分波ができるように
製作することが可能になっている。

また、この実施例の第１の光波長分波回路は波長選択性
□ラーを使用した光波長分波回路であるので、極めて小
型かつ低挿入損失であり、また部品数が少なく全体が一
体化されているため安定性に優れていると共に安価であ
るという特長がある。

また第２の光波長分波回路はプリズムを使用した光波長
分波回路であるので、製作が容易という利点の他に実施
例のような三つの（あるいはそれ以上の）送信光源光の
分波でも一度に分波が可能であるという特長がある。

この特長はプリズムの代りに回折格子を使用した場合で
も同様である。

なお、実施例において、第１の光波長分波回路１０の反
射膜１５は長波長側の波長λ４．λ５．λ６の光に対し
て反射率が大きいダイクロイックミラーを使用したが、
逆に短波長側の波長λ１．λ２゜λ３の光に対して反射
率が大きく長波長側の波長λ４．λ５．λ６の光に対し
て反射率が小さいダイクロイックミラーを使用してもよ
い。

筐た例えば送信光源として波長λ１及びλ４．λ５．λ
６の光を使用する場合には、反射膜１５として波長λ１
の光用のバンドパスミラーを使用してもよく、シかも第
２の光波長分波回路２０が不要になることは明らかであ
ろう。

また、第２．第３の光波長分波回路２０．３０では角度
分散素子としてプリズムを使用したが、その代りに回折
格子を使用してもよい。

筐た、第２．第３の光波長分波回路２０．３０では出力
光ファイバ２５〜２７．３５〜３Ｔを使用して分波され
た光を光の１１取出したが、その代すにアバランシェダ
イオードなどの受光素子を直接集光レンズ２４の後方に
配列して電気信号に変換して取出してもよい。

また、第１の光波長分波回路１０と第２．第３の光波長
分波回路２０゜３０とを光学的に結合するために、短波
長用光ファイバ２と長波長用光ファイバ３を使用したが
、それを無くし直接的に結合するような構成にしてもよ
い。

また、実施例では第１の光波長分波回路１０に波長選択
性□ラーを使用し、第２．第３の光波長分波回路２０．
３０にプリズムを使用したが、本発明の実施方法は上記
に限ることなく上記以外の光波長分波回路の組合せであ
ってもよい。

例えば、第１の波長分波回路１０にプリズムや回折格子
などの角度分散素子を使用した光波長分波回路を用いて
もよく、この場合には原理上光の分波がある波長域ごと
に行なえるので三つ以上の波長域の光に分波するのに便
利である。

さらに、本考案の応用に関して付言すると、本考案は光
を波長に応じて分波する装置に関するものであるが、逆
に三つ以上の光を低挿入損失で効率よく光ファイバに結
合する光波長多重結合回路として使用できることも、光
の伝搬の可逆的な性質から明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である複合型光波長分波回路
の構成図、第２図は本考案に用いる第１の光波長多重分
波回路１０の構造図、第３図は第１の光波長分波回路１
００反射膜１５の反射率波長特性を示す図、第４図は本
考案に用いる光波長分波回路２０の構造図である。 図にかいて、１は入力光ファイバ、２は短波長用光ファ
イバ、３は長波長用光ファイバ、１０゜２０．３０は第
１．第２．第３の光波長分波回路、１１．２１．３１は
光入力部、１２は第１の光出力部、１３は第２の光出力
部、１４．１６は集束性光伝送体、１５は反射膜、１１
は入射光、１８は反射光、１９は透過光、２２はコリメ
ータレンズ、２３は硫化カドミウムプリズム、２４は集
光レンズ、２５〜２γ、３５〜３１は出力光ファイバで
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力した複数の波長からなる光を二つ以上の波長域の光
   に分波し光出力部より出力する波長選択性ミラーを使用
   する第１の光波長分波回路と、該第１の光波長分波回路
   の前記光出力部に光学的に結合された光入力部を有し、
   該光入力部から入力する波長域の限定された光をさらに
   二つ以上の波長域の光に分波する角度分散素子を使用す
   る少なくとも１つの第２の光波長分波回路とを含む複合
   型光波長分波回路。