JPS60182403A - 光分岐素子 - Google Patents

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】 この発明は例えは光通信／ステムや先君」ＩｊｌｌＩ７
ステムに使用される光分岐素子に関するものである。

く背　景〉 １台の中央情報処理装置と遠隔地にある複数の端末機群
との間を１本の幹線光ファイバーとこの幹線光ファイバ
ーから分岐される分岐光ファイバーで接続し、複数の端
末機からは中央情報処理装置に対してそれぞれ異なる情
報を伝送可能とし、中央情報処理装置からは共通の情報
を各端末機に伝送可能に構成された双方向光通信伝送路
が使用されている３、このような光通信伝送路では幹線
光ファイバーと各端末器に接続される分岐光ファイバー
間とを光分岐・合流素子を介して光学的に接続する必要
がある。

従来このような場合に使用される光分岐・合流素子とし
ては、・・−フミラーなどの反射膜を利用したものと光
フアイバー間の分布結合を利用したものとが提案されて
いる。しかし反射膜を利用するものは反射膜の特性を選
択することによって伝送光信号の分岐比を広い範囲で変
化し得る屑１」点はあるものの、分岐方向が一つの反射
膜に対応してＪ方向しか設定出来々い。従って２方向或
は３方向という多方向への分岐を行なわせるためには反
射膜をそれぞれ２枚、３枚と増加した構成をとらねばな
らない。

この反射膜を使用した伝送路の組立てにおいては、光フ
ァイバ、セルフォックレンズ、及び反射膜の位置合せが
光伝送特性を大きく左右する。このために、この種の反
射膜を使用した伝送路の組立では、微妙な位置合せ作業
に多大の工数が必要とされる。

ゴ方、光フアイバ間の分布結合を利用したものでは、分
布結合されるべき光ファイバの被覆を除去し、結合個所
において光ファイバをテーバ状に微細加工してこのテー
パ部分で接合させるようにして分布結合されるべき４光
フアイバを光学的に接続しなくてはならない。この分布
結合を利用したものでは、光ファイバの結合のための微
細加工作業が微妙で安定したものが得難いと共に、熱や
振動などの外乱の影響を受け易いという欠点がある。

この発明はこれら従来提案されている光分岐素子での諸
欠点を解決し、構造が簡単且つ堅固であシ、製作も容易
で量産可能であり、さらに熱や振動などの外乱の影響を
受けることのない光分岐素子を提供するものである。

〈発明の概要〉 この発明では断面が円形の中心線状光伝送路と、この中
７ｔＬ−線状光伝送路とほぼ同一径で中心線状光伝送路
の周面に一端側で接して配設される断面が円形の周辺線
状光伝送路とを主要部とじて構成される。中心線状光伝
送路の端面とその端面を同一面上にそろえ、且つ中心線
状光伝送路の端面とその端面を接するようにして、周辺
線状光伝送路か一端側で中心線状光伝送路の周面に接し
て配設される。このように中心線状光伝送路の周面に接
して周辺線状光伝送路を配設した状態で、これら光伝送
路はその端面を同一面上にそろえて、保持体で固定され
る。この固定に際して保持体には各光伝送路の端面と一
致する対接面が形成される。

一方、とのように各光伝送路が固定される保持体の対接
面に対接する反射体が設けられる。この反射体には、周
辺線状光伝送路の端面と中心線状光伝送路の端面との接
点を中・しとして、周辺線状伝送路の直径よりも大きな
半径の半球状反射凹面がそれぞれの周辺線状光伝送路に
対応して形成される。反射体にはこれらの半球状反射凹
面が互に連続して反射凹面が構成される。

この発明の光分岐素子はこのように構成されているため
に中心線状光伝送路を通って伝播される光信号は、その
周面に端面側において接して配設される周辺線状光伝送
路に反射凹面を介して損失が少なく極めて効率のよい状
態で伝送され、逆方向の周辺線状光伝送路から中心線状
光伝送路・＼の光伝送も同様に極めて効率よく行なわれ
る。全体の構造は簡単化され、温度変化や振動などの外
乱に対しても伝送特性が影響を受けない構成のものを低
い製造費で量産可能となる。

〈実施例〉 以下この発明の実施例を図面を使用して詳細に説明事る
。

この発明においては、中心線状光伝送路及び周辺線状伝
送路幻、光フアイバ自体もしくは、光ファイバとこの一
端面に対接配置されるフィルタ膜とで構成される。又、
使用される光ファイバはノングルモード形のもの或はマ
ルチモート形のものいずれのものでもよい。

以下に説明する第１の実施例（ｄ、中心線状光伝送路及
び周辺線状光伝送路とし、て光ファイバを使用したもの
であり、第２の実施例は中７シ・線状光伝送路及び周辺
線状光伝送路として光ファイバの一端面にフィルタ膜を
対接して取り付けたものを使用したものである。第］及
び第２の実施例において使用される光ファイバの構成例
を第１図に示す。

第１図に示すように、コア１２とこの外側に配設される
クラッド１３とでガラスファイバー１４が構成されてい
て、このガラスファイバー１４がウレタン樹脂などの一
次被覆１５で被われ、その外周がナイロンなどの二次被
覆１６で被覆保護されている。このように構成されてい
る光ファイバ月の外径（ｄ、約１ｍ＋ｎである。

第１の実施例においては、このような構成の光ファイバ
の同一径のものが、この発明の中心線状光伝送路及び周
辺線状光伝送路として使用されている。中心線状光伝送
路の廻りに中心線状光伝送路の端面とその端面を同一面
上にそろえ、且つ中心線状光伝送路の端面とその端面を
接するようにして複数個の周辺線状光伝送路が配設され
る。この第１の実施例に使用される周辺線状光伝送路数
は、最小２個であり、最大個数としては６個が使用され
る。

第１の実施例における一つの中心・線状光伝送路とこれ
を囲んでの複数個の周辺線状光伝送路との配列は、中・
し・線状光伝送路の中心に対して互に対称な位置の中心
線状光伝送路の６回対称点の二つを組対称点として、こ
の組対称点の選択された組に対して行なわれる。即ち選
択された組の対称点で、中心線状光伝送路の端面と接す
るように周辺線状光伝送路がその端面を同一面上にそろ
えて配列される。

第２図の示す配列は、一つの組対称点Ｐ＋　、　Ｐ２を
選んで、中心線状光伝送路１１−Ｃの周面に対して対称
点Ｐ＋　、　Ｐ２で接するよって周辺線状光伝送路１ｌ
−Ｒ１及び１ｌ−Ｒ４を配列したもので第１の実施例に
おいて一つの組対称点が選ばれ、最小数の周辺線状光伝
送路が使用されて、中心線状光伝送路に対して配列され
た例である。１、 これらの中心線状光伝送路１１−Ｃ及び周辺線状光伝送
路１ｌ−Ｒ１、１ｌ−Ｒ４がその端面を同一面上にそろ
え且つ、中心線状光伝送路１１−Ｃの端面と周辺線状光
伝送路１１−４１　、１ｌ−Ｒ４の端Ｕｉｉとを接した
状態て配設され、この同一面に対接面をそろえた保持体
で端面側が固定される。

即ち、第３図に示すように、平面２１上に対して、中心
線状光伝送路１１−Ｃ及び周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１
、１ｌ−Ｒ４がそれぞれの端面を一致させ且つ中心線状
光伝送路１１−Ｃの端面と周辺線状光伝送路１１−Ｒ１
、１ｌ−Ｒ４の端面を接した状態でこれらの端面側が保
持体２２で固定される。保持体２２としては例えば樹脂
材が使用される。この保持体２２には対接面２３が平面
状に形成され、この対接面２３は平面２１に一致するよ
うに形成されている。

この保持体２２の対接面２３に対接配設される反射体２
４が例えば合成樹脂材で形成される。この反射体２４に
は周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１、１ｌ−Ｒ４が配設され
ている組対に点Ｐ＋　、　Ｐ４をそれぞれ中心とし、周
辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１、１ｌ−Ｒ４の直径よりも大
きな半径の半球状反射凹面２５　、２６が形成され、反
射体２４にはこれらの半球状反射凹面２５　、２６が互
に連続して、反射凹面が形成される。反射体２４には第
４図に示すように半球状反射凹面２５　、２６によって
反射凹面が形成され、この反射凹面の断面は第３図に示
すような形状となっている。

実施例において、中心線状光伝送路１１−Ｃから伝送さ
れる光が周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１，及び１ｌ−Ｒ４
に分岐伝送される場合について説明する。

第３図において、半球状反射凹面２５　、２６の半径を
Ｍとし、中心線状光伝送路１１−Ｃの端面の中心をＰａ
とし、中心Ｐｏから周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１側にｒ
だけ離れた点において、中心線状光伝送路１１−Ｃから
伝送される光の反射凹面での反＃：ｌは、半球状反射凹
面２６で行なわれる。一方、中心Ｐａから周辺線状光伝
送路１ｌ−Ｒ４側に離れた点において、中心線状光伝送
路１１−Ｃから伝送される光の反射は、半球状反射凹面
２５で行なわれる。

左右対称なので、半球状反射凹面２６での一次反射を取
り上げて説明する。第３図で中ノし・線状光伝送路１１
−Ｃから伝送され、半球状反射四面２６の点Ｑで反射す
る反射光の周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１の端面上−・の
到達点を１．とし、点１．及び点Ｐ＋間距離をＸとする
と、点Ｑにおける半球状反射凹面２６の半径と入射光及
び反射光のなす角をθ中心線状光伝送路及び周辺線状光
伝送路として使用される光ファイバの半径をＲ半球状反
射凹面２６の半径をＭとして第４図で直線Ｘ−Ｘ上の光
について次式が成立する。

ｓｉｎθ　Ｒ −４−ｒ　−−−−（１） ｘ−２Ｍ−、−ｇｇ−２ 一方ｒとθとの間には次式の関係が成立する。

ｒ　＝Ｂ　Ｍ　ｓｉｎθ　−−（２） ＲＲ 第３図から０≦ｒ　＜ｚであり、ｒ　＝　０でｓｉｎθ
＝醒となり、又ｒ＝Ｒ／２ではＳ石θ＝０である。これ
らの条件を（１）式に代入するとそれぞれｒ　＝　Ｏで
はとなり、ｒ　＝’２ではｘ　＝　Ｑとなる。従って、
臀＝１即ち、半球状反射凹面２５　、２６の半径を周辺
線状光伝送路１ｌ−Ｒ１、１ｌ−Ｒ４の直径に等しくす
ると、ｘ　＝　Ｒとなり最も有効に周辺線状光伝送路を
利用することかり能である。因にＭをＲに比して極めて
大きな値としＭ→０にするとＸ−田となる。

このようにして、中心線状光伝送路１１−〇からの伝達
光は点Ｐｏを中心にして、それぞれ周辺線状光伝送路１
ｌ−Ｒ１及び１ｌ−Ｒ４に反射体２４の反射凹面で効率
よく反射されて分岐される。

第４図の直ｗｘ−ｘ−ｔはずれた位置の光についても半
球状反射凹面２６における伝達光の入射点Ｑと点Ｐ＋と
を結ぶ直線に対して対称に周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１
方向に反射する。従ってこの反射光は周辺線状光伝送路
１ｌ−Ｒ１の端面に入射する光となり、中心線状光伝送
路１１−Ｃと周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１間での光の伝
送は高効率で行なわれる。中心線状光伝送路１１−Ｃと
周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ４間での光の伝送効率も同様
にして極めて優れている。

光の減衰を考慮に入れ、又周辺線状光伝送路を有効に利
用することを考えると、反射半球面の半径Ｍは周辺線状
光伝送路の直径Ｒに近つけた方がよいが、実際には全体
の構造か極めて小型であり、その製作上の条件も考慮す
ると発明者等の実測では、２．ＯＲ＞Ｍ＞　１．２　Ｒ
の範囲内で最適の条件のものが得られることが確認され
ている。

反射体２４を合成樹脂相で作成する場合には、二つの半
球状反射凹面２５　、２６が連続した形状の反射凹面の
製作用型を金属で形成し、この製作用型により反射凹面
を有する反射体２４を作成する。

反射体２４を金属利で作成する場合には、回転研摩器に
半径Ｍの半球状の研摩体を取りつけて、最初に点Ｐ１の
垂直線上に研摩体の中心位置を合わせ、顕微鏡で観察し
ながら研摩体の中心位置が点Ｐ＋に達する壕で例えば１
μｍ　７８秒程度の細塵速度で回転研摩を行なって、半
球状反射凹面２６を作成する。

次いで、同一の研摩体により同様に点Ｐ４に対して研摩
体の中心位置が点Ｐ４に達するまで研摩を行なって、半
球状反射四面２５を作成し、これら半球状反射四面２５
と半球状反射凹面２６との境界部を連続させて、反射体
２４に反射凹面を形成する。

いずれの場合にも、反射半球状面の四面粗度を小さくす
ることが必要であり、このだめに反射凹面を設定値より
もやや大きめに形成し、形成された内周面に金、クロム
、アルミニウムなどの金属蒸着やメッキを施すようにす
ると、四面粗度を小さくして、光の分岐効率を向上させ
ることが出来ることが発明者等により確認されている。

第５１ＹＮｄ、周辺線状光伝送路を最大数である６個使
用した場合のこの発明の光分岐素子における中心線状光
伝送路と周辺線状光伝送路との配列の要部の構成を示す
もので、この場合には第６図に示すように６回対称点Ｐ
１〜Ｐ６のすべてを中心として、それぞれの周辺線状光
伝送路１ｌ−Ｒ１−１１−Ｒ６に対応する半球状反射凹
面３］〜３６が形成され、これらの半球状反射ｂ１１１
］がそれぞれ境界部分で連続して、反射凹面が反射体２
４に形成される。

この場合には、中心線状光伝送路１１−ｃの中心Ｐｏを
中心に半径方向に６等分された中心線状光伝送路１１−
Ｃの端面のそれぞれの領域から伝送される光は、それぞ
れ対応する半球状反射凹面３１〜３６で反射されてそれ
ぞれ対応する周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１−１ｌ−Ｒ６
に効率よく分岐される。いずれの構成のものにおいても
、（１）式で為えられる反射条件を一次反射では満足し
ない光も存在するが、これらは反射凹面内で高次反射を
行なって、中心線状光伝送路から周辺線状光伝送路に効
率よく伝送される。

第２図或は第５図に示したいずれの例においても、実施
例で説明した場合と逆方向即ちそれぞれの周辺線状光伝
送路から位置される光を中心線状光伝送路にそれぞれ分
岐させて、中心線状光伝送路でこれらの分岐光の合い・
を行なわせることも出来る。

又保持体２２の対接向２３と反射体２４の反射半球状面
間の空間部分にグリセリンなとの屈折率整合液を充填す
ることにより、温度変化に対する屈折率の変化を小さく
して光の分岐特性を向上させることが可能である。

第７図はこの発明の光分岐素子の第２の実施例の要部の
構成を示すもので、この実施例は中ノド線状光伝送路１
１−Ｃとしては光ファイバを、周辺線状光伝送路１１−
Ｒ１、１ｌ−Ｒ４としては、光ファイバの端面にそれぞ
れフィルター膜４１　、４２を対接して取りイス４けた
ものを使用した例である。

第７図では、６回対称点の内点Ｐ＋及びＰ４にそれぞれ
周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１及び１ｌ−Ｒ４を端面側で
中心線状光伝送路１１−Ｃに接して設けた例が示されて
いるが、例えば６回対称点のすべてを使用して第５図に
相当する構成のものとすることも可能である。この場合
も中心線状光伝送路１１−〇及び周辺線状光伝送路１ｌ
−Ｒ１、１ｌ−Ｒ４の端面は面２１上にそろえて配設さ
れる。

例えばフィルター膜４１として波長λ１のみを透過する
特性のもの、フィルターに：４２として波長λ２のみを
透過する特性のものを取り付けると、中心線状光伝送路
１１−Ｃから伝達される光の内、波長λ１構成か周辺線
状光伝送路１ｌ−Ｒ１に、又波長λ２構成が周辺線状光
伝送路１ｌ−Ｒ４に分岐伝送される。

又この実施例においては中ノし・線状光伝送路１１−Ｃ
の端面に所定波長のみを透過するフィルター膜を取り付
けて、周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１、１１−Ｒ４を光フ
ァイバーのみで構成し、周辺線状光伝送路１ｌ−Ｒ１、
１１，−Ｒ４から伝達される光の内の所定波長成分のみ
を中心線状光伝送路１１−Ｃに伝送するような構成にす
ることも可能である。

各実施例では、組対称点を一組及び三組選択して中心線
状光伝送路の廻りに周辺線状光伝送路を配設した構成の
ものを示したが、例えば−組の対称点と他に一つの対称
点を選ぶなど、一般には複数個の対称点を選んでその位
置に周辺線状光伝送路を配設した構成とすることが出来
る。この発明の光分岐素子はその構造が簡単であり、製
造も比較的容易に行なわれ、中心線状光伝送路と周辺線
状光伝送路間で高精度で且つ効率のよい光分岐伝送を行
なわせることが可能となる。又この発明の光分岐素子で
は光分岐に際して、簡単ｖｃＰ波特性を具備させること
が可能であり、さらに構造上、熱や振動などの外乱の影
響を受けることがなく、安定した光の分岐伝送を行なわ
せることが出来る。

又、保持体２２の対接面２３と反射体２４の反射凹面間
に屈折率整合液を充填することにより、温度変化に対す
る屈折率変化を減少させることが出来る。

以上詳細に説明したように、この発明によると構造が簡
単堅固で高精度で１つ高効率の光分岐を行なうことが可
能で、熱や振動などの外乱により光伝送特性が変化する
ことがない光分岐素子を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光分岐素子に使用する光ファイバの
構成例を示す図、第２図はこの発明の光分岐素子の実施
例の保持体の構成を示す平面図、第３図はこの発明の光
分岐素子の第１の実施例の構成を示す断面原理図、第４
図はこの発明の光分岐素子の実施例の反射体の構成を示
す平面図、第５図はこの発明の光分岐素子の実施例の保
持体の構成の他の例を示す平面図、第６図はとの発明の
光分岐素子の実施例の反射体の構成の他の例を示す平面
図、第７図はこの発明の光分岐素子の第２の実施例の構
成を示す断面原理図である。 １１−Ｃ：中心線状光伝送路、１ｌ−Ｒ１＝１１−Ｒ６
：周辺線状光示、送路、２１：平面、２２：保持体、２
３：対接面、２４：反射体、２５　、２６　：半球状反
射凹面、４．１，４２：フィルター膜。 特許出願人　住友金属鉱山株式会社 代　理　人　革　野　卓 ７１　図 ７１７３　図 第４　ｚ 丼　５良 ７１７６　７ ′″Ａ７７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面が円形の中心線状光伝送路に対してほぼ同一径で断
   面が円形の周辺線状光伝送路が複数個その一端側で、前
   記中心線状光伝送路の端面とその端面を同一面上にそろ
   え且つ前記中心線状光伝送路とその端面を接して配設さ
   れ、前記中心線状光伝送路と前記周辺線状光伝送路とは
   前記端ｍｌ側で前Ｎａ　ｌ’１１−１Ｍ１　Ｋ対接面を
   そろえた保持体で固定され、前記保持体の対接面に対接
   して反射体が配設され、この反射体には、前記中心線状
   光伝送路の端面と前記周辺線状光伝送路の端面との接点
   を中心として前記周辺線状光伝送路の直径よりも大きな
   半径の半球状反射凹面が形成され、これら半球状反射凹
   面によりＡｉ＋記反躬体に反射凹面が構成されてなるこ
   とを特徴とする光分岐素子。