JPS6051088B2

JPS6051088B2 - 光分配回路

Info

Publication number: JPS6051088B2
Application number: JP52123717A
Authority: JP
Inventors: 孝一峰村
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1977-10-14
Filing date: 1977-10-14
Publication date: 1985-11-12
Also published as: JPS5456850A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は光ファイバ通信に関し、特に複数個の光フ
ァイバからの光を他の複数個の光ファイバに分配する光
ファイバ用の光分配回路に関する。

通信システムでは信号を複数の所に分配する目的で信号
の分配回路が必要なことが多い。通信システムのうちで
も近年、光通信がその広帯域性、耐電磁誘導性等の種々
の特長から注目されているが、特に伝送路に光ファイバ
を用いる光ファイバ通信システムは前記の特長の他に、
長中継間隔、低価格、小型、光ファイバの軽量、高可撓
性等の種々の長所から有望であると考えられている。光
ファイバ通信の分野での光分配回路としては従来、例え
ば厚さ約８０μｍのガラス板（一種の光伝送体）とこの
ガラス板の端面に沿つて板状に配置された光ファイバと
を組み合せたものが用いられていた。しかし、この従来
の光分配回路では、ガラス板の厚さが約８０ｐｒｒｔ、
と薄いために、ガラス板の製作や光分配回路の組立てが
難かしいという欠点があつた。さらにこの光分配回路で
は、光がガラス板の厚さ約８０Ｐ７Ｔｌ、の両側の面で
多重反射して伝搬する構成であるため、これら面の汚れ
等が不完全性により光の多重反射において損失が生じる
という欠点があつた。またこの光分配回路でガラス板の
厚さを厚くすると、光ファイバのコア直径がガラス板の
厚さよりも小さくなり、ガラス板から光フアイバヘの光
の結合損失が大きくなるという欠点があつた。この発
明の目的は低損失で、しかも光伝送体の製作や回路の組
立ての容易な光ファイバ用の光分配回路を提供すること
にある。

この発明によれば、光軸面にほぼ垂直な二端面を有す
る光伝送体と、この光伝送体の前記の二端面のそれぞれ
に近接してほぼ平行に、しかも前記光伝送体の光軸面と
平行な面上に片側の端面が配置された複数個の光ファイ
バとを含み、前記光伝送体がその光軸面に垂直な断面内
で光軸面からの距離の２乗にほぼ比例して減少する屈折
率分布を有し、しかもほぼ（１１２）ｍピッチ（ｍは正
の整数）の長さを有することを特徴とする光ファイバ用
の光分配回路が得られる。

この発明の光分配回路に用いる光伝送体は、その光軸
面に垂直な断面内で屈折率ｎ（に）が光軸面からの距離
にが大きくなるにつれてほぼ次式に従つて減少する物体
である。

ｎ（に）■ｎｏ（１−Ｆａｒ”）（１）但し、馬
は光軸面上の屈折率、ａは正の整数である。

このような光伝送体はイオン交換等を用いて作られ、両
端面を平面に−しても光軸面と垂角な方向にはレンズ作
用を有する。屈折率が光軸面と垂直な方向に２乗分布し
ているから、例えば光伝送体の光軸面に平行に異軸で入
射した光は光軸面にそつて、正弦波状に蛇行して進行す
る。すなわち屈折率が２乗分布している光伝送体に入射
する光の入射位置を光軸面からｒ１、入射角度をθ１、
出射位置をＲ２、出射角度を０。光伝送体の長さをＬと
すれば、次式の関係が成立する。光が入射したときと同
じ位置、角度で出射するようになる光伝送体の長さ、す
なわち１ピッチ長を舅とすれば、（２），（３）式から
となる。

また（２），（３）式でｒェニ０、すなわち光が光伝送
体の端面で光軸面上に角度０１で入射するようにすれば
、長さが１／２！の所、すなわち１１２ピッチ長の所で
Ｒ２＝０，θ２＝ーθ１となり、光は光伝送体の他の端
面で光軸面上から角度一θ１で出射するようになる。但
し、光軸面に平行な方向には垂直な方向のような屈折率
の分布がないから、光伝送体に発散光が入射するとすれ
ば、光軸面に平行な方向では光はそのまま広がり、場合
によつては光伝送体の側壁で反射したりして光伝送体の
他端に達する。従つて光伝送体の一方の端面に光ファイ
バ出力のスポット状の光が入射すれ．は、１１２ピッチ
長の出射側の他方の端面では光は細長いビームになる。
本発明は以上のように１１２ピッチ長の光伝送体の一方
の端面に位置した光ファイバからの出射光が、他方の端
面からは細長いビームになつて出射されることを利用し
、前記光．伝送体の両端面に複数個の光ファイバの端面
を近接させて配置することにより、光ファイバ出射光を
前記光伝送体の反対側端面に位置した複数個の光ファイ
バに入射させ、分配するものである。この発明によれば
、前記光伝送体の端面で光軸・面上に入射した光はやは
りこの光軸面上から出射するから、入射光を効率よく、
すなわち低損失で複数個の光ファイバに分配することが
できるし、また光伝送体は特に薄くする必要がないので
、その製作や回路の組立て等は簡単である。次にこの発
明について図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の最も好ましい実施例の構成を示す図
でａは平面図、ｂは立面図、ｃは光伝送体の光軸面に垂
直な方向の屈折率の分布を示した図である。

１１２ピッチ長の光伝送体１の端面２および他の端面３
にはそれぞれ光ファイバ１１〜１４および光ファイバ１
５〜１８の端面が近接して）配置されている。

光伝送体１の端面２，３は光軸面４にほぼ垂直で、しか
も前記光ファイバ１１〜１４および光ファイバ１５〜１
８の片面の端面はそれぞれ端面２および端面３にほぼ平
行で、さらに光ファイバ１１〜１８の光軸２１〜２８は
光伝・送体１の光軸面４の延長面上にくるように配置さ
れている。光伝送体１の光軸面４に垂直な方向には屈折
率は（１）式および第１図ｃに示したように２乗分布し
ているから、光ファイバ１１〜１４から光伝送体１に入
射した光は、光伝送体１の光軸面４に垂直な方向には例
えば第１図ｂの光線５のように進んで端面３の所に集光
される。一方、光伝送体１の光軸面４に平行な方向には
屈折率は一定だから、例えば光ファイバ１２から光伝送
体１に入射した光は、光伝送体１の光軸面４に平行な方
向には、例えば第１図ａの光線６，７，８のように進み
、端面３の所に達する。この場合、光は光線７，８のよ
うに光伝送体１の側壁９，１０で反射されてもよい。従
つて、スポット状の光として端面２から光伝送体１に入
射した光ファイバ１２の出力光は細長いビームになつて
、他の端面３から出射される。光ファイバ１１，１３，
１４の出射光も同様に細長いビームになつて端面３から
出射される占ところで、光ファイバ１５〜１８の一方の
端面を光伝送体１の端面３に近接させ、しかも光ファイ
バ１５〜１８の光軸２５〜２８を光軸面４の延長面上に
くるようにし、光ファイバ１５〜１８の側壁が互いに近
接させて配置してあるから、前記の細長いビームは効率
よく、すなわち低損失で光ファイバ１５〜１８に入射す
る。第１図ｃに示すような屈折率分布を厚さ方向に有す
る光伝送体１は、例えばタリウムイオンを含む厚さが約
０．５７ｒ＄ｌのガラス基板を高温のカリウム溶融塩中
にひたすことにより得られ、賜＝１．６３、ａ＝１．６
Ｔ！Ｕｎ−２のものが実現できている。

この場合の１１２ピッチの長さは（４）式を使い、１１
２Ｌ（＞＝２．４８ＴｒｒＩｆＬとなる。このような光
伝送体１の製作および回路の組立ては光伝送体１の厚さ
が約０．５７ｍｎと厚いから簡単である。光ファイバ１
１〜１８には例えばコア直径１００ｐＴｒＬ１クラッド
直径１５０ｐ７ＴＬ，．Ｎ．Ａ．一ニ０．２のシリカフ
ァイバが用い得る。光ファイバ出射光の最大出射角度θ
．．Ａｘはθ．．Ａｘ＝Ｓｉｎ−１（Ｎ．Ａ．）で表わ
されるから、前記のＮ．Ａ．＝０．２の光ファイバ１１
〜１４からの出射光の最大出射角度θ．．ＡＯは１１．
５４となる。この光は、光伝送体１の反対側の端面３に
達すると光軸面４に平行な方向には約±５５０Ｐ７ＴＬ
の幅になる。従つて、前記の形状の光ファイバを４本並
べることができ、光ファイバ１１〜１４からの出射光は
４本の光ファイバに分配される。この場合の４本の各光
ファイバへの分配損失は約へＢとなり、低損失な光分配
回路が構成できる。さらに、光ファイバ１１〜１８の端
面付近のクラッド部分をエッチング等により薄くして、
ほとんどコア部分同志で光ファイバが接触するようにす
れば、クラッドに入射する光の割合を小さくでき、さら
に低損失にしたり、同じ分配損失で分配される光ファイ
バの数を増したりすることができる。例えば、光ファイ
バの端面付近を直径１００ｐｍのコアだけにすれば、前
記の約±５５０ｐｍの光ビームの幅内に光ファイバを６
本並べることができるようになる。この場合の６本の各
光ファイバへの分配損失は、前記の端面付近のクラッド
を取り除かない４本の光ファイバに光を分配した場合の
分配損失にほぼ等しく、約永Ｂである。なお、光ファイ
バは、分配する光を送り出すとともに、光伝送体１の反
対側の端面に位置する光ファイバからの光を受ける、い
わゆる双方向伝送路として使用することもできる。また
、光伝送体１の端面２とこの端面２に近接した光ファイ
バ１１〜１４の端面との間、および光伝送体１の他の端
面３とこの端面３に近接した光ファイバ１５〜１８の端
面との間には屈折率整合液を入れて反射損失を低減した
り、また屈折率整合を兼ねた透明接着剤を挿入して反射
損失の低減と，両端面の相互位置の固定を行なうことも
できる。

なお、この実施例では光伝送体１は１１２ピッチ長であ
るとしたが、１１２ピッチ長より少し短かくてもよく、
その場合には光ファイバ１１〜１８と光伝送体１とを少
し離して対向させればよい。

さらに、光伝送体１は１ピッチ長や１１１２ピッチ長の
ようにほぼ１１２ピッチ長の整数倍でもよいことは言う
までもない。なお、この実施例では光ファイバ１１〜１
８の光軸２１〜２８は光伝送体１の光軸面４の延長面上
にくるとしたが、光伝送体１が１ノ２（２ｒＴ１＋１）
ピッチ長（ｍは正の整数）の場合には光軸２１〜２８と
光軸面４とはほぼ平行で、しかも光ファイバ１１〜１４
の光軸２１〜２４と光ファイバ１５〜１８の光軸２５〜
２８とは光軸面４に対して対称の面上にあつてもよい。

また、光伝送体１がｌピッチ長（ｌは１以上の整数）の
場合には光ファイバ１１〜１４の光軸２１〜２４と光フ
ァイバ１５〜１８の光軸１５〜１８とは光軸面４と平行
な同一面上にあつてもよい。さらに、これらの場合、光
ファイバの光軸２１〜２８は光伝送体１の光軸面４に対
して同じ角度だけ少し傾けてもよ・い。但し、光軸２１
〜２４の傾きの方向と光軸２５〜２８の傾きの方向とは
光伝送体１が１１２（２ｒＴ１＋１）ピッチ長の場合に
は逆、ｌピッチ長の場合には同じにする必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す図でａは平面
図、ｂは立面図、ｃは光伝送体１の光軸面４に垂直な方
向の屈折率の分布を示した図である。なお図において、１・・・・・・光伝送体、２，３・・
・５端面、４・・・・・・光軸面、５，６，７，８・・
・・・光線、９，１０・・・・・・側壁、１１〜１８・
・・・・・光ファイバ、２１〜２８・・・・・光軸であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１光軸面からの距離のほぼ二乗に比例して減少する屈
折率分布を有し前記光軸面にほぼ垂直な両端面と光が蛇
行しながら伝播するピッチの約（１／２）ｍピッチ（ｍ
は正の整数）長さとを有する光伝送体と、この光伝送体
の前記光軸面と平行な面上に各々の前記端面に近接して
互いに平行に配置された複数個の光ファイバとを含むこ
とを特徴とする光分配回路。