JPS6051089B2 - 光多分配器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ノ この発明は、光ファイバ伝送系に用いられる光多分
配器に関するものである。

従来のこの種の装置を第１図に示す。図中１はミキシン
グロッド、１１〜１７は入力側光ファイバ、２１〜２７
は出力側光ファイバである。ミキシングロッド１は、光
学的に透明なガラスの棒であり、その側面は十分になめ
らかな面である。この光多分配器の動作は次のようにし
て行なわれる。即ち、入力側光ファイバ１１〜１７の任
意の１本を伝送されてきた光束は、ミキシングロッド端
面１ａよりミキシングロッド内に入る。ミキシングロッ
ド１内へ入射した光束は、ミキシングロッド１の側面で
全反射を繰り返しながら進行しその結果ミキシングロッ
ドの端面１ｂでは端面１ｂ上でほぼ一様な光強度分布を
もつ。この結果ミキシングロッド端面１ｂに近接してお
かれた７本の光ファイバ２１〜２７にほぼ等しい割合で
上記光束は分配される。従来のこの種の光多分配器では
、ミキシングロッドと入射側光ファイバの接続部におい
てミキシングロッド端面の面積とミキシングロッド端面
内に占める出射側光ファイバのコア部の面積の割合だけ
損失が生じた。光ファイバ断面が円形であることと、光
ファイバがコアと光を伝達しないクラッドの２層構造で
あることから、上記損失は通常玄Ｂ以上であり、低損失
の光多分配器を得ることはきわめて困難であつた。この
発明は、これらの欠点を除去するため、多角柱のミキシ
ングロッドと光ファイバとを光学系を介し結合させ、光
ファイバからの出射光を光学系によつてフーリエ変換し
たのちミキシングさせたもので、以下図面について詳細
に説明する。

第２図はこの発明による光多分配器の一実施例である。
１は光学的に透明な四角柱のミキシングロッドであり、
その端面１ａ，１ｂ及び側面１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆは
いずれも光学的になめらかな面である。

２は焦点距離がｆの光学レンズである。

４は反射面である。

１１〜１４は入出射両用光ファイバである。

入出射兼用光ファイバ１１〜１４は各々光学レンズ２の
光軸からほぼ等距離の点に．設置されている。又、入出
射兼用光ファイバ１１〜１４の端面及び四角柱ミキシン
グロッド１の端面１ａはほぼ光学レンズ２の２つの焦点
面上に配設されている。又、四角柱ミキシングロッド１
の中心軸と光学レンズ２の光軸は同一の光軸０−０にほ
ぼ一致しておかれている。以下この実施例の動作につい
て説明する。

まず光ファイバ１１より出射した光束が光ファイバ１１
〜１４にほぼ均等に分配されることを述べる。光ファイ
バ１１より出射した光束は、光ファイバ１１の端面が光
学レンズ２の焦点面上にあるので、光学レンズ２よつて
ほぼ平行な光束Ｌ。に変換される。この光束Ｌ。は光学
レンズ２のもう１つの焦点面上におかれたミキシングロ
ッド１の端面１ａより、ミキシングロッド内へ入射する
。光ファイバ１１が光学レンズ３の光軸よりγだけオフ
セットされ配設されているので、光束Ｌ。のミキシング
ロッドへの入射角はαは、このオフセット量γによつて
決定され次式で与えられる。され入射した光束舅はミキ
シングロッド内で、ミキシングロッド側面１ｃ，１ｄ，
１ｅ，１ｆによつて反射され進み、反射鏡４によつて進
行方向が逆転し再びミキシングロッド側面１ｃ，１ｄ，
１ｅ，１ｆによつて反射されながら進み、ミキシングロ
ッド端面１ａに到達し、端面１ａより出射される。

さて、入射光束！を光軸０−０に垂直な面に投影したと
きのミキシングロッド側面１ｃ，１ｅとのなす角をθと
すれば、ミキシングロッド内での側面での多重反射によ
り、ミキシングロッドより出射する光束は、光束を光軸
０−０に垂直な面に投影したときの、ミキシングロッド
側面１ｃ，１ｅと±θ、及び士（１８００−θ）の角を
なす４つの光束Ｌｌ，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に分かれる。又
、これらの光束レ〜Ｌ４と光軸０−０とのなす角は、光
束Ｌ。と光軸０−０のなす角αに等しい。ミキシングロ
ッド１より出射したこれら４つの光束は光学レンズ３に
よつてその焦点面上で４点に絞られる。光束レ〜Ｌ４と
光軸のなす角がαであることより、これら４点の光軸０
−０からの距離はすべて等しくγであり、又その位置は
光束Ｌ１〜Ｌ４の光軸に垂直な面内での放射方向±θ及
び士（１８０光−０）によつて決定される。θの放射方
向をもつ光束Ｌ１が光ファイバ１１の端面に絞られるこ
とは光束Ｌ。がθの放射方向をもつていたことより明ら
かである。従つて他の３光束の焦束点に他の３本の光フ
ァイバ１２，１３，１４を配設しておけば、光ファイバ
１１より出射した光は、この光多分配器によつて光ファ
イバ１１〜１４に分配され入射される。さて、他の光フ
ァイバ１２，１３，１４から出射した光束についても、
ミキシングロッド内で反射、４分割される光束の光軸０
−０に垂直な面内での放射方向のいずれも±θ、±（１
８０な−θ）で表わされるのでやはり光ファイバ１１〜
１４へ分配される。即ち、この光多分配器では、光学レ
ンズ２とミキシングロッド１、反射面４とによつて、光
ファイバ１１の端面の実像を光ファイバ１１，１２，１
３，１４端面上に結像させ又、光ファイバ１２の端面の
実像を同様光ファイバ１１〜１４端面上に、光ファイバ
１３の実像を光ファイバ１１〜１４端面上に、光ファイ
バ１４の端面の実像を光ファイバ１１〜１４端面上に結
像させており、この結像関係によつて４：４分配がなさ
れるわけである。従つてこの発明による光多分配器では
、従来の光多分配器で生じたクラッド層の存在による損
失は原理上零にすることができ低損失な光多分配の構成
が可能となる。ただ光ファイバからの出射光は、ミキシ
ングロッド端面では円状に広がつているため、四角と円
の面積差だけの損失は生じるがこの値は、ミキシングロ
ッドの大きさを最適に設計することにより、１．０ｄＢ
程度に抑えることができ従来の光多分配器に比しきわめ
て低損失となる。第３図は、この発明の他の実施例であ
る。

１は四角柱のミキシングロッド、２，３は光学レンズ、
１１〜１４は入射用光ファイバ、２１〜２４は出射用光
ファイバである。

この実施例では、光ファイバ１１〜１４の任意の１本よ
り出射した光が光ファイバ２１〜２４は分配され送り込
まれる。第４図は、この発明のもう１つの実施例である
。

１は四角柱のミキシングロッド２は屈折率がロッド中心
からの距離の２乗にほぼ比例して減少する屈折率分布形
レンズでロッドの長さは、その焦点面がほぼロッド端面
に一致するよう設計されている。

４は反射面１１〜１４は入出力共用光ファイバである。

この実施例では、第２図に示した実施例と同様、光ファ
イバ１１〜１４の任意の一本より出射した光が光ファイ
バ１１〜１４に分配され送り込まれる。但し屈折率分布
形レンズ２を用いることによりほぼレンズの両端面に焦
点面を一致させているので、光ファイバ１１〜１牡屈折
率分布形レンズ２、ミキシングロッド１をすべて密着さ
せ構成できる利点を有する。なお、このような屈折率分
布形レンズは、すでに述べた第３図の実施例の光学レン
ズ２，３として用いることもできるのは明らかであろう
。以上は、断面形状が四角柱のミキシングロッドを用い
て４：４分配を行なう光多分配器について述べてきたが
断面がｎ角形のｎ角形ミキシングロッドを用いればｎ：
ｎ（あるいは頷：２ｒ１（ｎが奇数））の分配の光多分
配器が構成できるのは、以上の説明から明らかであろう
。

以上のようにこの発明による光多分配器では、多角柱の
ミキシングロッドを光学系を介し光ファ”イバと結合さ
せることにより、光ファイバからの出射光を光学系によ
つてフーリエ変換しのち、多角柱のミキシングロッドへ
入射させる構造としたので、入射側光ファイバと出射側
光ファイバの任意の１組の間にすべて結像関係が成立し
、したが・つて、光ファイバのクラッド層の厚さの影響
なく低損失な光多分配器が構成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光多分配器の斜視図、第２図はこの発明
による光多分配器の一実施例の斜視図、）第３図はこの
発明による光多分配器の他の実施例の斜視図、第４図は
この発明による光多分配器のもう１つの実施例の斜視図
である。 図中１は多角柱のミキシングロッド、２，３は光学レン
ズ、４は反射面、１１〜１４及び２１〜′）２７は光フ
ァイバである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １本以上の光ファイバあるいは光ファイバ束を伝送
   されてきた光を複数本の光ファイバあるいは光ファイバ
   束にほぼ均等に分配する光多分配器において、断面形状
   が多角形の光学的に透明なミキシングロッドと、前記ミ
   キシングロッドの両端面に焦点面をほぼ一致させておか
   れた２つの光学レンズと、前記光学レンズの各々の他の
   焦点面上にほぼ一致して端面がおかれ、かつ中心軸が互
   いにほぼ平行となるように配置された、１本以上の光フ
   ァイバあるいは光ファイバ束からなる第１の光ファイバ
   群および２本以上の光ファイバ、あるいは光ファイバ束
   からなる第２の光ファイバ群からなり、前記ミキシング
   ロッドの中心軸と２つの光学レンズの光軸をほぼ平行に
   置き、かつ前記二つの光ファイバ群の各光ファイバある
   いは光ファイバ束の端面を前記光軸から各々の光ファイ
   バ群内でほぼ等距離に配設したことを特徴とする光多分
   配器。 ２ 光学レンズとして、焦点面がほぼレンズの端面上に
   あるような屈折率分布形レンズを用いたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光多分配器。 ３ １本以上の光ファイバあるいは光ファイバ束を伝送
   されてきた光を複数本の光ファイバあるいは光ファイバ
   束にほぼ均等に分配する光多分配器において、断面形状
   が多角形の光学的に透明なミキシングロッドと、この片
   端面に焦点面をほぼ一致させた光学レンズと、前記光学
   レンズの他の焦点面上にほぼ一致させて端面がおかれ、
   かつ中心軸が互いにほぼ平行となるように配設された２
   本以上の光フアアイバあるいは光ファイバ束からなる光
   ファイバ群と、前記ミキシングロッドの他の端面上にほ
   ぼ一致させておかれた反射面からなり、前記ミキシング
   ロッドと前記光学レンズの光軸をほぼ一致させかつ前記
   光ファイバ群の各光ファイバあるいは光ファイバ束の端
   面を前記光軸からほぼ等距離に配設したことを特徴とす
   る光多分配器。 ４ 光学レンズとして、焦点面がほぼレンズの端面にあ
   るような屈折率分布形レンズを用いたことを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載の光多分配器。