JPS5931682B2 - 光フアイバ分岐装置 - Google Patents
光フアイバ分岐装置Info
- Publication number
- JPS5931682B2 JPS5931682B2 JP1988277A JP1988277A JPS5931682B2 JP S5931682 B2 JPS5931682 B2 JP S5931682B2 JP 1988277 A JP1988277 A JP 1988277A JP 1988277 A JP1988277 A JP 1988277A JP S5931682 B2 JPS5931682 B2 JP S5931682B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- reflective surface
- converging lens
- light
- branching device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は１本の光ファイバ中を伝送されてきた光を３
本以上の複数本の光ファイバ内へ分割して伝送させる光
ファイバ分岐装置に関するものである。
本以上の複数本の光ファイバ内へ分割して伝送させる光
ファイバ分岐装置に関するものである。
従来のこの種装置は、例えば第１図のように構成されて
いた。
いた。
すなわち、入射側光ファイバＦ中を伝送されてきた光は
、光学系Ｌによつてほゞ平行光線に変換される。
、光学系Ｌによつてほゞ平行光線に変換される。
この平行光線の光路中に光軸と４５度をなすように挿入
された所要の透過率と反射率を持つハーフミラーＨ１に
よつて入射側光ファイバＦよりの出射光の一部が反射さ
れ、光路を９０度変え第２のハーフミラーＨ２に達する
。ここで第２のハーフミラーＨ２によつて一部の光が反
射され、光学系Ｌｉによつて絞られ出射側光ファイバＦ
１中に送り込まれる。また、第２のハーフミラーＨ２を
透過した光は光学系Ｌ２によつて絞られ、出射側光ファ
イバＦ２中に送りこまれる。ハーフミラーＨ１を透過し
た光は、第３のハーフミラーＨ３に達し、同様に出射側
光ファイバＦ３、Ｆ４に分割されて送りこまれる。この
ようにしてこの例では、入射側光ファイバＦを伝送され
てきた光は、４本の出射側光ファイバＦ、、Ｆ２、Ｆ３
、Ｆ４に分割されて送りこまれる。この種の分岐装置で
は多数の光学系と・・−フミラーを必要とし、高価であ
ると共に装置が大形となり、また、多数の部品を精度良
く軸合せするのが困難なばかりでなく、外部環境による
部品の位置ずれや汚染の問題などにより安定性に乏しい
欠点があつた。この発明は、これらの欠点を改善するた
めに考えられたものであり、中心軸に対し屈折率が２乗
分布しており、かつ、その二つの子午面の一部に反射面
を設けた集束性レンズを用いることによつて分岐装置を
構成したもので、以下図面によつて詳細に説明する。
された所要の透過率と反射率を持つハーフミラーＨ１に
よつて入射側光ファイバＦよりの出射光の一部が反射さ
れ、光路を９０度変え第２のハーフミラーＨ２に達する
。ここで第２のハーフミラーＨ２によつて一部の光が反
射され、光学系Ｌｉによつて絞られ出射側光ファイバＦ
１中に送り込まれる。また、第２のハーフミラーＨ２を
透過した光は光学系Ｌ２によつて絞られ、出射側光ファ
イバＦ２中に送りこまれる。ハーフミラーＨ１を透過し
た光は、第３のハーフミラーＨ３に達し、同様に出射側
光ファイバＦ３、Ｆ４に分割されて送りこまれる。この
ようにしてこの例では、入射側光ファイバＦを伝送され
てきた光は、４本の出射側光ファイバＦ、、Ｆ２、Ｆ３
、Ｆ４に分割されて送りこまれる。この種の分岐装置で
は多数の光学系と・・−フミラーを必要とし、高価であ
ると共に装置が大形となり、また、多数の部品を精度良
く軸合せするのが困難なばかりでなく、外部環境による
部品の位置ずれや汚染の問題などにより安定性に乏しい
欠点があつた。この発明は、これらの欠点を改善するた
めに考えられたものであり、中心軸に対し屈折率が２乗
分布しており、かつ、その二つの子午面の一部に反射面
を設けた集束性レンズを用いることによつて分岐装置を
構成したもので、以下図面によつて詳細に説明する。
まず、この発明を説明するために必要な集束性レンズの
働きについて述べる。
働きについて述べる。
第２図は、従来一般の円柱状の集束性レンズの働きを示
す図である。集束性レンズＭは中心軸σに対し屈折率が
次式で与えられるような２乗分布をしている。ｎ（に）
■ ｎｏ（１−−に２）（１） ここで、 ｎ（ｒ）：中心軸よりｒの距離の点の屈折率ＮＯ：中心
軸上の屈折率ａ：集束性レンズに固有な定数 である。
す図である。集束性レンズＭは中心軸σに対し屈折率が
次式で与えられるような２乗分布をしている。ｎ（に）
■ ｎｏ（１−−に２）（１） ここで、 ｎ（ｒ）：中心軸よりｒの距離の点の屈折率ＮＯ：中心
軸上の屈折率ａ：集束性レンズに固有な定数 である。
よく知られているように、このような集束性レンズ内で
の近軸光線Ｒは中心軸σを中心に２πしてピツチ７Ｒの
正弦波状に蛇行し、この集束性レンズの焦点距離ｆおよ
び集束性レンズ端面から主平面までの距離ｈは次式で与
えられる。
の近軸光線Ｒは中心軸σを中心に２πしてピツチ７Ｒの
正弦波状に蛇行し、この集束性レンズの焦点距離ｆおよ
び集束性レンズ端面から主平面までの距離ｈは次式で与
えられる。
ここで、ｌは集束性レンズの長さである。
集束性レンズの特性は式（２）、（３）より明らかな様
２πに、長さ一を周期に変化するので 集束性レン゛
、′Ｗ ゛ズの長さｌの代りにＪ
ｉｌの値が用いられることが多い。
２πに、長さ一を周期に変化するので 集束性レン゛
、′Ｗ ゛ズの長さｌの代りにＪ
ｉｌの値が用いられることが多い。
例えば、πカットの集束性レンズというの４人１１１−
πの長さのレンズのことである。式（２）、（３）から
れかるようにπカットの集束性レンズを用いれば、レン
ズの両端面の位置に結像関係を生じさせることが可能で
あり、その時の倍率は１である。つぎに、この発明によ
る二つの子午面の一部に反射面を設けた集束性レンズに
ついて説明する。
πの長さのレンズのことである。式（２）、（３）から
れかるようにπカットの集束性レンズを用いれば、レン
ズの両端面の位置に結像関係を生じさせることが可能で
あり、その時の倍率は１である。つぎに、この発明によ
る二つの子午面の一部に反射面を設けた集束性レンズに
ついて説明する。
第３図はこの発明の一実施例に用いる二つの子午面の一
部に反射面Ｒｌ，Ｒ２を設けた集束性レンズ１（以下反
射面付集束性レンズと呼ぶ）であつて、二つの子午面が
互いに９０度の場合を示している。子午面の一部に反射
面を設けることは、例えば反射面部分の長さをもつ通常
の集束性レンズを各々の子午面に平行に子午面まで研磨
したものと、反射面のない部分の長さをもつ通常の集束
性レンズとを中心軸σを一致させて接着することによつ
て容易に製作することができる。研磨した子午面は集束
性レンズ内で光線のこの子午面への入射角が大きければ
そのまま全反射を利用した反射面になるし、また、鏡面
処理を行なつて反射面とすることも可能である。説明を
簡単にするために、反射面付集束性レンズの長さｌは２
πカツト以下であるとする。なお、２πカット以上の場
合についても以下と定性的には同時のことが成立するこ
とは集束性レンズの周期性より明らかである。さて、反
射面付集束性レンズ１の反射面のついた方の扇形の端面
側に置かれた物体Ｐから扇形の端面に入射する光線につ
いて考える。一般に光線は２πカツト長の集束性レンズ
を通過する間にある特定の子午面を必ず１回だけ横切る
。
部に反射面Ｒｌ，Ｒ２を設けた集束性レンズ１（以下反
射面付集束性レンズと呼ぶ）であつて、二つの子午面が
互いに９０度の場合を示している。子午面の一部に反射
面を設けることは、例えば反射面部分の長さをもつ通常
の集束性レンズを各々の子午面に平行に子午面まで研磨
したものと、反射面のない部分の長さをもつ通常の集束
性レンズとを中心軸σを一致させて接着することによつ
て容易に製作することができる。研磨した子午面は集束
性レンズ内で光線のこの子午面への入射角が大きければ
そのまま全反射を利用した反射面になるし、また、鏡面
処理を行なつて反射面とすることも可能である。説明を
簡単にするために、反射面付集束性レンズの長さｌは２
πカツト以下であるとする。なお、２πカット以上の場
合についても以下と定性的には同時のことが成立するこ
とは集束性レンズの周期性より明らかである。さて、反
射面付集束性レンズ１の反射面のついた方の扇形の端面
側に置かれた物体Ｐから扇形の端面に入射する光線につ
いて考える。一般に光線は２πカツト長の集束性レンズ
を通過する間にある特定の子午面を必ず１回だけ横切る
。
したがつて、扇形の端面より入射した光線のうち、光線
Ｈ。で代表される光は反射面Ｒｌ，Ｒ２のいずれからも
影響を受けず、通常の集束性レンズを通過する光線と全
く同じ振舞いをして、通常の集束性レンズにおける結像
関係に従つて像Ｑ。を結ぶ。光線Ｈ１で代表される光は
、反射面Ｒ１によつて１回反射されるが、反射面Ｒ２の
影響を受けない。反射面Ｒ１が集束性レンズの子午面、
従つて対称面であることに留意すると、光線Ｈ１で代表
される光は、物体Ｐと反射面Ｒ１に対して対称な物体か
らの光線が通常の集束性レンズを通過するのと同様に振
舞い、反射面Ｒ１に関して像Ｑ。と対称な像Ｑ１を結ぶ
。光線Ｈ２で代表される光は反射面Ｒ２によつて１回反
射され、反射面Ｒ１の影響を受けないので、反射面Ｒ２
に関して像Ｑ。と対称な像Ｑ２を結ぶ。光線Ｈ３で代表
される光は反射面Ｒｌ，Ｒ２によつてそれぞれ１回ずつ
反射されるので、反射面Ｒ１に関して像Ｑ。と対称な像
Ｑ１の反射面Ｒ２に関して対称な像Ｑ３を結ぶ。したが
つて、このような反射面付集束性レンズ１の結像関係は
、通常の集束性レンズによる結像の他に、反射面Ｒｌ，
Ｒ２に関して対称な位置にも結像が生じることになる。
第４図は、反射面付集束性レンズ１による物体と結像と
の関係を模式的に説明するもので、同図ｚπａは土述の
二つの子午面が９０度（一ー）で交叉している場合であ
り、４個の像が結ばれることがわかる。
Ｈ。で代表される光は反射面Ｒｌ，Ｒ２のいずれからも
影響を受けず、通常の集束性レンズを通過する光線と全
く同じ振舞いをして、通常の集束性レンズにおける結像
関係に従つて像Ｑ。を結ぶ。光線Ｈ１で代表される光は
、反射面Ｒ１によつて１回反射されるが、反射面Ｒ２の
影響を受けない。反射面Ｒ１が集束性レンズの子午面、
従つて対称面であることに留意すると、光線Ｈ１で代表
される光は、物体Ｐと反射面Ｒ１に対して対称な物体か
らの光線が通常の集束性レンズを通過するのと同様に振
舞い、反射面Ｒ１に関して像Ｑ。と対称な像Ｑ１を結ぶ
。光線Ｈ２で代表される光は反射面Ｒ２によつて１回反
射され、反射面Ｒ１の影響を受けないので、反射面Ｒ２
に関して像Ｑ。と対称な像Ｑ２を結ぶ。光線Ｈ３で代表
される光は反射面Ｒｌ，Ｒ２によつてそれぞれ１回ずつ
反射されるので、反射面Ｒ１に関して像Ｑ。と対称な像
Ｑ１の反射面Ｒ２に関して対称な像Ｑ３を結ぶ。したが
つて、このような反射面付集束性レンズ１の結像関係は
、通常の集束性レンズによる結像の他に、反射面Ｒｌ，
Ｒ２に関して対称な位置にも結像が生じることになる。
第４図は、反射面付集束性レンズ１による物体と結像と
の関係を模式的に説明するもので、同図ｚπａは土述の
二つの子午面が９０度（一ー）で交叉している場合であ
り、４個の像が結ばれることがわかる。
同図Ｂ，ｃはいずれも二つの子午面が図ｂのように物体
Ｐが子午面交叉角の２等分線上にあると３個の像が結ば
れるが、同図ｃのようになると６個の像が結ばれる可能
性がある。このように、二つの子午面の間の角を２π （ｎ−３、４、５Ｊ・・・・・・・・・・・・・・）と
することにより、ｎ個の像を結ばせることができる。
Ｐが子午面交叉角の２等分線上にあると３個の像が結ば
れるが、同図ｃのようになると６個の像が結ばれる可能
性がある。このように、二つの子午面の間の角を２π （ｎ−３、４、５Ｊ・・・・・・・・・・・・・・）と
することにより、ｎ個の像を結ばせることができる。
第５図はこの発明の一実施例を示したもので長さがπカ
ツトの反射面付集束性レンズ１と、１本の入射側光フア
イバＦ、４本の出射側光フアイバＦＯ，Ｆｌ，Ｆ２，Ｆ
３から構成されている。入射側光フアイバＦと出射側光
フアイバＦ。は各々その端面が通常の集束性レンズによ
る倍率１の結像関係の位置に設置されており、入射側光
ファィバＦと出射側光フアイバＦｌ，Ｆ２，Ｆ３は、そ
れぞれの端面がすでに説明した反射面付集束性レンズ１
に特有の倍率１の結像関係の位置に設置されている。こ
れらの位置はπカツトの集束性レンズの特性によりすべ
て反射面付集束性レンズ１の端面土になる。さて、入射
側光フアイバＦより出た光束のうち、反射面Ｒｌ，Ｒ２
のいずれからも影響を受けない光束は反射面付集束性レ
ンズによつて集光され出射側光フアイバＦ。に送り込ま
れる。また、入射側光フアイバＦより出た光のうち、反
射面Ｒ１だけで１度反射される光束は、出射側光フアイ
バＦ１に、反射面２だけで１度反射される光束は出射側
光フアイバＦ２に、反射面Ｒｌ，Ｒ２によりそれぞれ１
度反射される光束は出射側光フアイバＦ３に、反射面付
集束性レンズ１に特有の結像特性に従つて送り込まれる
。このようにして、入射側光フアイバＦを伝送されてき
た光は、上記の四つの光束に含まれる光量比に応じた分
割比で、４本の出射側光フアイバＦ。，Ｆｌ，Ｆ２，Ｆ
３に分割伝送される。四つの光束に含まれる光量は反射
面Ｒ，，Ｒ２の長さｓに関係しており、出射側光フアイ
バＦｌ，Ｆ２，Ｆ３に送り込まれる光量は反射面の長さ
ｓが長くなるに従つて増大する。反射面の長さｓが反射
面付集束性レンズ１の長さの半分のとき、四つの光束に
含まれる光量がほぼ等しくなり、４本の出射側光フアイ
バに４等分される。なお、この実施例では反射面付集束
性レンズ１の長さがπカットのものを用いるとして説明
したが、他の長さの場合についても同様の原理に基づい
て分岐装置を作ることができるのは明らかであこの発明
による光フアイバ分岐装置では、一つの反射面付集束性
レンズのみで３分岐以上の多分岐が可能であり、従来の
ものに比して部品数が少なく、安価にかつ小形に製造で
きる。また、部品数の低減により軸合せのための機構も
簡単になる。さらに、挿入損失も低減できる。また、特
にｎπカツト、（ｎ＝１、２、３、・・・・・・・・・
・・・・・・）の反射面付集束性レンズを用いれば、入
射側および出射側の光フアイバと反射面付集束性レンズ
を密着させて構成でき、フレネル損失低減のための無反
射コートの必要がない。また、この場合は分岐部を一体
比することができ、外部環境に対しても安定な分岐装置
となる。なお、実施例は反射面付集束性レンズの長さが
πカツトのものについて示したが、この発明はこれに限
らず反射面付集束性レンズの長さがπカツト以外のもの
を用いても分岐装置を構成することができる。
ツトの反射面付集束性レンズ１と、１本の入射側光フア
イバＦ、４本の出射側光フアイバＦＯ，Ｆｌ，Ｆ２，Ｆ
３から構成されている。入射側光フアイバＦと出射側光
フアイバＦ。は各々その端面が通常の集束性レンズによ
る倍率１の結像関係の位置に設置されており、入射側光
ファィバＦと出射側光フアイバＦｌ，Ｆ２，Ｆ３は、そ
れぞれの端面がすでに説明した反射面付集束性レンズ１
に特有の倍率１の結像関係の位置に設置されている。こ
れらの位置はπカツトの集束性レンズの特性によりすべ
て反射面付集束性レンズ１の端面土になる。さて、入射
側光フアイバＦより出た光束のうち、反射面Ｒｌ，Ｒ２
のいずれからも影響を受けない光束は反射面付集束性レ
ンズによつて集光され出射側光フアイバＦ。に送り込ま
れる。また、入射側光フアイバＦより出た光のうち、反
射面Ｒ１だけで１度反射される光束は、出射側光フアイ
バＦ１に、反射面２だけで１度反射される光束は出射側
光フアイバＦ２に、反射面Ｒｌ，Ｒ２によりそれぞれ１
度反射される光束は出射側光フアイバＦ３に、反射面付
集束性レンズ１に特有の結像特性に従つて送り込まれる
。このようにして、入射側光フアイバＦを伝送されてき
た光は、上記の四つの光束に含まれる光量比に応じた分
割比で、４本の出射側光フアイバＦ。，Ｆｌ，Ｆ２，Ｆ
３に分割伝送される。四つの光束に含まれる光量は反射
面Ｒ，，Ｒ２の長さｓに関係しており、出射側光フアイ
バＦｌ，Ｆ２，Ｆ３に送り込まれる光量は反射面の長さ
ｓが長くなるに従つて増大する。反射面の長さｓが反射
面付集束性レンズ１の長さの半分のとき、四つの光束に
含まれる光量がほぼ等しくなり、４本の出射側光フアイ
バに４等分される。なお、この実施例では反射面付集束
性レンズ１の長さがπカットのものを用いるとして説明
したが、他の長さの場合についても同様の原理に基づい
て分岐装置を作ることができるのは明らかであこの発明
による光フアイバ分岐装置では、一つの反射面付集束性
レンズのみで３分岐以上の多分岐が可能であり、従来の
ものに比して部品数が少なく、安価にかつ小形に製造で
きる。また、部品数の低減により軸合せのための機構も
簡単になる。さらに、挿入損失も低減できる。また、特
にｎπカツト、（ｎ＝１、２、３、・・・・・・・・・
・・・・・・）の反射面付集束性レンズを用いれば、入
射側および出射側の光フアイバと反射面付集束性レンズ
を密着させて構成でき、フレネル損失低減のための無反
射コートの必要がない。また、この場合は分岐部を一体
比することができ、外部環境に対しても安定な分岐装置
となる。なお、実施例は反射面付集束性レンズの長さが
πカツトのものについて示したが、この発明はこれに限
らず反射面付集束性レンズの長さがπカツト以外のもの
を用いても分岐装置を構成することができる。
以上のように、この発明によれば、３分岐以上の多分岐
装置を一つの反射面付集束性レンズによつて実現できる
ので、小形で安価に分岐装置を製作できる利点があり、
また、πカットの反射面付集束性レンズを用いることに
より、入射側および出射側光フアイバと反射面付集束性
レンズとを密着させることができ、フレネル反射損失の
ない、かつ安定で外部環境に強い分岐装置を構成できる
利点がある。
装置を一つの反射面付集束性レンズによつて実現できる
ので、小形で安価に分岐装置を製作できる利点があり、
また、πカットの反射面付集束性レンズを用いることに
より、入射側および出射側光フアイバと反射面付集束性
レンズとを密着させることができ、フレネル反射損失の
ない、かつ安定で外部環境に強い分岐装置を構成できる
利点がある。
第１図は従来の光フアイバ分岐装置を示す構成図、第２
図は従来の集束性レンズを示す図、第３図はこの発明に
用いる反射面付集束性レンズを示す図、第４図はこの発
明に用いる反射面付集束性レンズによる結像関係を説明
する図、第５図はこの発明による光フアイバ分岐装置の
一実施例を示す図である。 図中、１は反射面付集束性レンズ、Ｆは入射側光フアイ
バ、ＦＯ，Ｆｌ，Ｆ２，Ｆ３は出射側光フアイバ、Ｒｌ
，Ｒ２は反射面である。
図は従来の集束性レンズを示す図、第３図はこの発明に
用いる反射面付集束性レンズを示す図、第４図はこの発
明に用いる反射面付集束性レンズによる結像関係を説明
する図、第５図はこの発明による光フアイバ分岐装置の
一実施例を示す図である。 図中、１は反射面付集束性レンズ、Ｆは入射側光フアイ
バ、ＦＯ，Ｆｌ，Ｆ２，Ｆ３は出射側光フアイバ、Ｒｌ
，Ｒ２は反射面である。
Claims (1)
- １ １本の入射側光ファイバ中を伝送されてきた光を３
本以上の複数本の出射側光ファイバへ所要の光量比で分
割して送り込む光ファイバ分岐装置において、中心軸に
対し屈折率が２乗分布しているような集束性レンズの互
いに角度が（２π／ｎ）（ｎ＝３、４、５、・・・）を
なす二つの子午面の一部に反射面を設けた集束性レンズ
を用い、この集束性レンズの一端側に上記入射側光ファ
イバを、また、その他端側に上記ｎ本の各出射側光ファ
イバをそれぞれ配設した光ファイバ分岐装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988277A JPS5931682B2 (ja) | 1977-02-25 | 1977-02-25 | 光フアイバ分岐装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988277A JPS5931682B2 (ja) | 1977-02-25 | 1977-02-25 | 光フアイバ分岐装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53105243A JPS53105243A (en) | 1978-09-13 |
| JPS5931682B2 true JPS5931682B2 (ja) | 1984-08-03 |
Family
ID=12011571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988277A Expired JPS5931682B2 (ja) | 1977-02-25 | 1977-02-25 | 光フアイバ分岐装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5931682B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0354171Y2 (ja) * | 1985-10-14 | 1991-11-28 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6031104A (ja) * | 1983-08-01 | 1985-02-16 | Nec Corp | 光合波分配器 |
-
1977
- 1977-02-25 JP JP1988277A patent/JPS5931682B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0354171Y2 (ja) * | 1985-10-14 | 1991-11-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53105243A (en) | 1978-09-13 |
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