JPS61212807A

JPS61212807A - 光導波管のための二方向性三路星形分配器

Info

Publication number: JPS61212807A
Application number: JP61055161A
Authority: JP
Inventors: アルベルト　ビースマイアー
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1986-03-14
Publication date: 1986-09-20
Also published as: FR2578984B1; SE461243B; GB2172412B; US4747651A; FR2578984A1; SE8601163D0; JPH0473124B2; DE3509053C1; SE8601163L; GB2172412A; CH670319A5; GB8606329D0

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】ＬＬ上二月１上芳この発明は、光導波管のための連結器と、各連結器の間
に分配または収束結合部材を備えた、光導波管のための
二方向性三路星形分配器に関する。

二方向性星形分配器の存在は、情報伝送のためのファイ
バ光学的パスシステム実現の前提となっている。例えば
、これらの分配器を介して、ファ・ｆバ光学情報回路に
、二方向に送信、受信可能な関連部材（装置）が連結で
きる。

藍末９兼遺いわゆるＹまたはＴカプラ（ドイツ公開公報第３］２４
　＋ｆｌｌｌ　号）が知られているが、この装置では、
２つの部分光線流が結合部材としてのグラディエンＩ・
レンズを通して唯一つの光線流に収束される。これに並
ぶ光線流の収束方法として、Ｙ−カプラもまた知られて
いるが、この装置では、２木のファイノ＜が、溶解また
は貼り合わせによって１本のファイバに収束されている
。ファイバの熱軟化、ねじり、撚りは、製造の際に手工
業的な高い熟練技術を必要とし、このことが少なくとも
現在では自動化を明んでいる。そのうえ、１つのＹ−カ
プラのすべての連結器が、互いに同等に連絡しているわ
けではない。３つのＹ−カプラを使って初めて、１つの
二方向性星形分配器が構成され得る。この構成は、第１
図に示されるが、これによって、同時にＹ−カプラと三
路星形分配器の間の機能的差異が明らかになっている。

さらに、三路星形分配器（ドイツ特許公報第３．３２４
，６１１号）、特に、ファイバが分断され、反射型直角
プリズムを使って光の一部を後続２アイへのなかに分配
する三−路星形分配器が知られている。このために必要
な平行光線は３個のレンズによって整えられている。そ
の構造は、第２図に示きれる。

この装置は、すでに、プリズムの移動によって分配比ま
たは結合比を連続的に変化させ得るという利点をもって
いるが、主にレンズの調整から生じる高い機械的経費が
、低価格での大量生産を阻んでいる。光学的原理から、
少なくとも三つの同等のファイバ連結器において、約５
０％までのみの損失の少ない分配が可能である。このシ
ステムの利点、すなわち変化させ得る分配比は、定まっ
た分配比をもった同一様式のカプラを交換することによ
ってもまた達成される。

、ｎが解決し７ようと　る間ｎ点この発明は、損失が少なく、普遍的に取り付は可能で、
単純かつ低価格で大量生産可能な、光導波管のための二
方向性三路星形分配器を作るという課題に基づいている
。

さらに、このような星形分配器は、多くの星形分配器の
連結によって、任意の二方向性の分枝が実現されるよう
に作られるべきである。

問題点を解決するための手段この課題は、本発明によれば、特許請求の範囲第１項の
特徴部分に記載の構成によって解決される。

肘の効果ここに提案された三路星形分配器は、特に７７４７人光
学パスシステムの低経費構成に適している。このため、
光導波管として特に直径１ｍｍの合成物質ファイバ、ま
たは直径０．５ｍｍのガラスまたは水晶でできたいわゆ
る太めファイバが使われる。この程度の厚さの結合部材
は、射出成形法によって、低価格で大量生産できる。ま
た、この方法でできた表面の質は、ここで必要とされる
目的に十分なものである。

本発明は、特に、光束の分配、収束が均質組成の合成物
質でできた平面的部材の内部で完全に行なわれるような
光伝送を形成するという考えに基づいている。光線の向
きは、もっばら合成物質部相から空気への境界面での全
反射効果によってのみ変えられる。それゆえ、例えば、
反射膜を蒸着するなどの表面処理は不必要である。回折
効果を無視すれば、先導波管からの放射円錐が一定範囲
に限られてできるため、影の部分にある点で、それ以外
では、空中に浮くように合成物質部材を固定することの
できる点を、合成物質部材内に見つけ出すことは常に可
能である。

底面と−に面とは互いに平行であり、合成物質部材と空
気間の屈折率の差は、光導波管の心と外被（クラッド）
の屈折率の差より常に大きいので、合成物質部材内の垂
直方向において常に全反射が達成される。それゆえ、光
束は、垂直方向において、光導波管の内径に等しいこと
が望ましい合成物質部材の高さで、その伝播に制限を受
けている。

結合部材の縦側面における反射も同様に全反射でなけれ
ばならないので、一定の臨界角が守られなければならな
い。このための長円形反射面のパラメーターが、特許請
求の範囲第３項記載の特徴部分に与えられている。ここ
で、第３図に示される実施例については、光導波管の口
径数０．５３、および結合部材の屈折率ｎ＝１．５が基
礎におかれている。

文−」Ｌ−刻第３図に示される二方向性三路星形分配器（１）は、均
質組成のガラスまた合成ガラスの平行平面板で形成され
た３つの結合部材（２、３、４）を備えている。ここで
、合成ガラスとは一般にＰＭＭＡと呼ばれ、特にアクリ
ルガラスまたはプレキシガラスとして知られる透明な合
成物質のことを言う。

各結合部材は、平面反射面である内面（５）と、長円形
反射面である外面（６）とを持つ。ここで、各結合部材
の側面（５、６）は、結合平面（２，１、２，２。

３：＋．　３．２　；’４．Ｉ　、”　４．２）によっ
て互いに結合し、これらの結合平面は、各対応する内面
（５）と角ｇを張っている。図示された実施例では、３
つの内面は正二角形を作るので、ｇ＝６０°である。

各内面（５）と結合面との交線（２．１．Ｉ　、　４．
２．１　；２．２．ｌ　、３．２．１・および３．１．
１　、４．１．１）は互いに重なり、有利に材料自体で
つなかつ８なので、３つの結合部材（２，３，４）は材
料自体で一体構成となっている。それぞれ互いに隣接す
る２つの結合平面（２，１′、４．２”、　２．２　．
３．２″；および３．１．４．１）は、同様にして、同
一の平面を形成し、それらにそれぞれ光導波管（７，８
，９）の端面（７，’ｌ　。

８．１．９．１）が平行に対置されている。光導波管は
、各々、光導波管（７）の光軸（７，２）上に交線（２
，ｘ、ｉ、４．２．１）が、光導波管（８）の光軸（’
Ｉ（、２）上に交線（２，２，１，３，２，１）が、光
導波管（９）の光軸（９，２）　ｌに交線（３，１，Ｉ
　、４．１．１）が来るように調整されている。

長円形反則面として形成される各結合部材　（２、３，
４）の外面（６）は、入射円錐光束の間口角ａが反射円
錐光束の間口角すと等しく、さらに、平均点Ｆ２に入る
全光線の長さｙｌ・・・・・・踊の総和を反射光束の光
線数ｍで割った値）に等しくなるように構成されている
。このとき反射は全反射でなければならないので、光導
波管の口径数Ｎ、Ａ　（例えばＮ、Ａ＝　０．５３　）
”、結合部材の材料物質の屈折率ｎ（プレキシガラスで
はｎ＝１．５）、およびこれによって決まる開口角Ｃ（
例えばｃ＝２６’）を考慮したうえでさらにＪ光束の光
線入射角が全反射臨界角（例えば、プレキシガラスと空
気とあ間の”臨界角は４２°）より大きいが等しくなる
ように考慮しなければならない。さらに、長円形反射面
（ム）の焦点Ｆ１、Ｐ２（図の□実施例では、結合゛部
材（４）の長円形反射面（６）の焦点）は、内面（５）
の外部にあって、□しかもその鏡像焦点Ｆ’　　Ｆ’　
　が結合平面（図の実施例では、結合平面（ａ、′２．
４．１’））上に位置するように選ばれ躯ければならな
いす以上に述べたパラメーターによって、長円形反射面
の形状が決定キ゛れるべきであり、またそのように決定
されている。

結合部材’（２，３、”４”）の厚さは光導波管（７′
′、８．９）の心の直径にほぼ等しいか等しいことが望
ましく、また内面（Ｋ）の長さは光導波管の心の直径の
約８倍から１５倍であり、特に望ましい実施例では１０
倍になっている。

図の実施例に示されるように、結合された３つの光導波
管’（７，８，９）および結合部材（２，３，４）は、
同しものであり、さらに結合部材　（２、ている。当然
、異なった光導波管および（または）結合比に対しては
、長円のパラメーターを変えた方が効果的な場合もある
。図の実施例においては、３つの光導波管連結器は、同
一の分配比をもち、０．５である。しかし、光導波管げ
、８．８）の連結器　（７，３，８，３，９，３）の単
数または複数を、それぞれ結合部材（２，３、４）の光
導波管に接する２つの結合平面（２，１、４，２、２，
２，３，２、３，４，４，１）に平行に（矢印（１１）
の方向）移動させることによって、分配比を変えること
が可能である。

さらに第３図かられかるように、光導波管（８）の連結
器（８，３）において、両結合平面（２，２，３，２）
から光導波管（８）の方向に突出したガラスまたは合成
ガラスでできた連結部が、構成ぶれており、この連結部
は、連結器（８，３）によって光導波管（８）と心合わ
せされている。連結部（１０）の外径は、少なくとも光
導波管の心の直径に等しく、最大限光導波管のクラッド
の直径に等しくなるように運ばれている。連結部（１０
）は有利に結合部材（２，３）の結合平面（２，２，３
，２）と材料自体でつながっているので、結合部材（２
，３、４）および連結部（１０）から構成される単一体
は射出成形品として製造することができる。この連結部
（１０）は、この三路星形分配器をさらにもう１つの三
路星形分配器と縦続接続させる際に、光導波管（７，８
）から入用する部分光束を混合する役割を持っている。

本発明によって構成される三路星形分配器を縦続接続さ
せることによって、考え得るすべての分配比を持つ任意
多数の分枝を備えた星形分配器を実現させることができ
る。

第３図には斜線を引いた領域（１２、１３）が示されて
いるが、これは境界帯をあられし、結合素子内では光束
が限定された円錐であるので、光学的機能上は意味のな
い領域である。この領域は、固定部材を用いて結合部材
を固定するために使うのが好ましい。１つの好ましい実
施例では、結合部材　（２、３、４）の固定のために固
定部材（１４）が使われ、固定部材（１４）は、胴線部
（１３）内で、それぞれ結合部材と結合され、しかも、
結合部材と材料自体でつながり、一体の部材として射出
成形法で製造される。

すでに詳述したように、先導波管の連結器、したがって
光導波管自体を分配比を変えるためこれに接する結合平
面に平行に（矢印（１１）の方向）移動させることが可
能である。第４図は、光導波管（７，８）を矢印（１１
）の方向、つまり光導波管（８）の方に移動させた三路
星形分配器を示している。例えば、光導波管（７）を送
信部として、光導波管（８）を受信部として、光導波管
（８）を送信部／受信部として実現した場合、Ｙ−カプ
ラができるが、ここで光導波管（７）から光導波管（９
）へ結合部材（４）を通して伝送される”クロスト−り
（漏話）部分”（＋５）　（分配された情報の一部）は
任意に調整されることが可能で、例えば送信部（光導波
管（７））の簡単な機能モニタができる。

光導波管（７，９）を反対方向（ｌ　ｌ’　）に移動さ
せると、収束カプラ素子が得られるが、ここでは、゛光
導波管（７）から光導波管（９）に流れる信号エネル　
□キのごくわずかな部分だけが光導波管（８）に転送さ
れる。

したがって本発明の二方向性三路星形分配器は、汎用素
子であり、これを使って、３つの同等の連結器をもつ分岐点、Ｙ−カプラ、分枝素子、様々の星形分配器を連結させることによって任意の二方
向性分枝、を、実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＹ−カプラから構成される二方向性三路星形分
配器（従来技術）である。第２図は直角プリズムを使った二方向性三路星形分配器
（従来技術）である。第３′図は本発明の二方向性三路星形分配器の平面図で
ある。第４図はクロストーク機能をもつ二方向性Ｙ−カプラと
して構成された本発明の三路星形分配器である。

Claims

【特許請求の範囲】（１）光導波管のための連結器と、各連結器の間に分配
または収束結合部材を備えた光導波管のための二方向性
三路星形分配器であつて、３つの結合部材（２、３、４）は、それぞれ、均質な組
成の平行平面ガラスまたは合成ガラスで作られ、各結合
部材の内面（５）は、平面の反射面として、また各結合
部材の外面（８）は長円形反射面として構成され、両縦側面（５、６）は、光導波管（７、８、９）の端面
（７．１、８．１、９．１）に平行で内面（５）と角ｇ
をなす結合平面（２．１、２．２；３．１、３．２；４
．１、４．２）を、その両端に介して結合され、上記結
合平面と内面のなす交線（２．１．１、４．２．１；２
．２．１、３．２．１；３．１．１、４．１．１）は、
それぞれ、光導波管の光軸（７．２、８．２、９．２）
上にある、ことを特徴とする二方向性三路星形分配器。（２）特許請求の範囲第１項の二方向性三路星形分配器
であつて、３つの結合部材（２、３、４）の内面（５）が正三角形
をなすことを特徴とする星形分配器。（３）特許請求の範囲第１項の二方向性三路星形分配器
であつて、結合部材（２、３、４）の長円形反射面（６）は、以下
に示すパラメーター、すなわちａ）入射円すい光束の開口角（ａ）は、反射円すい光束
の開口角（ｂ）にほぼ等しいか等しいことが望ましいこ
と、ｂ）ｍを光線（ｘ＿１・・・・・・・Ｘ＿ｍ、ｙ＿１・
・・・・・・ｙ＿ｍ）の数とするとき、平均対物距離（
Σｘ＿ｉ／ｍ）が、ほぼ平均像距離（Σｙ＿ｉ／ｍ）に
等しいこと、ｃ）反射は全反射になつていること、ｄ）光導波管（７、８、９）の口径数と、結合部材（２
、３、４）の材料の屈折率ｎ、ｅ）内面（５）（平面反射面）は、長円形反射面の焦点
Ｆ＿１、Ｆ＿２を結ぶ線分と長円形反射面の間にあるこ
と、ｆ）長円形反射面（６）の鏡像焦点Ｆ′＿１、Ｆ′＿２
は結合平面（２．１、２．２；３．１、３．２；４．１
、４．２）の上にあること、によつて決定されることを特徴とする星形分配器。（４）特許請求の範囲第３項の二方向性三路星形分配器
であつて、結合部材（２、３、４）の内面、底面、上平面での反射
も、同様に全反射になつていることを特徴とする星形分
配器。（５）特許請求の範囲第１項の二方向性三路星形分配器
であつて、結合部材（２、３、４）の厚さは、光導波管（７、８、
９）の心の直径にほぼ等しいか等しいことが望ましいこ
とを特徴とする星形分配器。（８）特許請求の範囲第１項の二方向性三路星形分配器
であつて、結合部材（２、３、４）の内面（５）の長さは、光導波
管（７、８、９）の心の直径の倍数であることを特徴と
する星形分配器。（７）特許請求の範囲第６項の二方向性三路星形分配器
であつて、結合部材（２、３、４）の内面（５）の長さは、光導波
管の心の直径の８倍から１５倍であり、かつ特に１０倍
が望ましいことを特徴とする星形分配器。（８）特許請求の範囲第１項の二方向性三路星形分配器
であつて、連結された３つの光導波管（７、８、９）は、同等であ
ることを特徴とする星形分配器。（９）特許請求の範囲第１項の二方向性三路星形分配器
であつて、光導波管（７、８、９）の連結器（７．３、８．３、９
．３）のうち、少なくとも１つの連結器が、分配比を変
化させるために、２つの結合部材（２、４；２、３：３
、４）の連結器に接する２つの結合平面（２．１、４．
２；２．２、３．２；３．１、４．１）に平行に（矢印
（１１）方向）移動させ得ることを特徴とする星形分配
器。（１０）特許請求の範囲第１項の二方向性三路星形分配
器であつて、３つの結合部材（２、３、４）は、一体の構成として材
料自体でつながつていることを特徴とする星形分配器。（１１）特許請求の範囲第１０項の二方向性三路星形分
配器であつて、３つの結合部材（２、３、４）はそれぞれ、交線（２．
１．１、４．２．１；２．２．１、３．２．１；３．１
．１、４．１．１）で、互いに材料自体でつながつてい
ることを特徴とする星形分配器。（１２）特許請求の範囲第１項の二方向性三路星形分配
器であつて、少なくとも１つの連結器（８．３）において、両結合平
面（２．２、３．２）から光導波管（８）の方向に突き
出したガラスまたは合成ガラスの連結部（１０）が構成
されていることを特徴とする星形分配器。（１３）特許請求の範囲第１２項、第１０項または第１
１項の二方向性三路星形分配器であつて、連結部（１０
）は、結合部材（２、３）の両結合平面（２．２、３．
２）と材料自体でつながつていることを特徴とする星形
分配器。（１４）特許請求の範囲第１２項の二方向性三路星形分
配器であつて、連結部（１０）の外径は、少なくとも光導波管（８）の
心の直径に等しく、最大限光導波管（８）のクラッドの
直径に等しいことを特徴とする星形分配器。（１５）特許請求の範囲第１２項の二方向性三路星形分
配器であつて、連結部（１０）は、光導波管（８）の連結器（８．３）
によつて、光導波管（８）の中心に位置づけられている
ことを特徴とする星形分配器。（１６）特許請求の範囲第１２項の二方向性三路星形分
配器であつて、連結部（１０）は、もう１つの三路星形分配器の連結器
と、縦続接続させることができることを特徴とする星形
分配器。（１７）特許請求の範囲第１項または第３項の二方向性
三路星形分配器であつて、結合部材　（２、３、４）は、光束の放射円錐の外部（
（１２、１３）の部分）に置かれた部材（１４）によつ
て固定され、部材（１４）は、結合部材（２、３、４）
と材料自体でつながつていることが望ましいことを特徴
とする星形分配器。