JPS6149643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光フアイバを伝搬する光を多数の光フ
アイバに効率良く分配して光結合を行い得る光分
配器に関する。

主としてポイント・ポイント間の通信を担う光
通信の発展がめざましく、オフイス内でのデータ
交換や多数の端末装置間でのデータ転送等、幅広
い利用が見込まれている。この光通信は一般に光
フアイバを用いて光情報を伝送するものであり、
従来の同軸ケーブルを用いた通信技術との競合に
おいて、光フアイバ通信が有する耐雑音性等の特
徴を活かした効率の良い光分配器の出現が望まれ
ている。

しかして従来より知られている光分配器には、
第１図ａ，ｂに示すミキシングロツド形のもの
や、第２図に示す一次元ミキシングロツド形のも
の等がある。第１図ａ，ｂに示すミキシングロツ
ド形のものは、ロツド１の対向する両端面にそれ
ぞれ光フアイバ２，３を配置し、一方の光フアイ
バ２から送り出された光をロツド１を介して他方
の光フアイバ３に導くものである。この場合、ロ
ツド１を伝搬する光の拡がりを利用して、複数の
光フアイバ３に対して光分配する作用が呈せられ
る。しかし、このミキシングロツド形のもので
は、ロツド１の断面積に対するフアイバ２，３の
コアの総面積比、即ちパツキングフラクシヨンが
小さく、結合損失が大きいと云う欠点がある。ま
た上記光の拡がりを利用して光分配を行わせる為
にはロツド１の長さを長くすることが必要である
等の問題を有している。

これに対して第２図に示す一次元ミキシングロ
ツド形のものは、円柱レンズ４を用いて光フアイ
バ２からの光を一軸方向にのみ平行にして板状ビ
ームとし、これをミキシングロツド１内に導びい
てロツド１の側面で多数回反射させ、端面にて反
射させたのち前記円柱レンズ４を再び介して線状
に光を投影し、これによつて光フアイバ３へ光を
分配するようにしたものである。このような構造
であれば円柱レンズ４によつて光の板状ビームが
フアイバコアの寸法と同程度に集束される為、パ
ツキングフラクシヨンの改善を図り得ると云う効
果がある。然し、上記円柱レンズ４の焦点距離を
大きくすると、その全体形状が大型化し、また板
状ビームの厚みがロツド１内の伝播に従つて拡大
すると云う不具合がある。これ故、理想的に一次
元ミキシングによる損失の低減を図り得ない問題
がある。

一方、特開昭55−6320号公報には、非点収差の
発出を抑えた光分配器が開示される。これに開示
される光分配器は、円筒鏡面と回折格子とを用い
て平行光線を形成し、これによつて効率の高い光
分配を行うものであるが、上記回折格子を必要と
する等、量産性、汎用性等の点で問題が残る。

即ち、従来より知られている光分配器は個々に
利点を有するものの未だ多くの問題を有し、汎用
性に富む実用性の高い光分配器としてその機能を
十分に発揮していない。

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、光フアイバを介
して伝播された光を他の複数の光フアイバに効率
良く分配することのできる実用性の高い簡易な構
造の光分配器を提供することにある。

本発明の概要は、光フアイバから放射される光
が上記光フアイバの開口数で定まる拡がり角で円
錐状に拡がり乍ら伝播し、この光を平行平板から
なる光学媒質の端部から上記平行平板に平行に入
射させると、上記円錐状に拡がる光は平行平板に
垂直な方向では平行面間を全反射しながら伝搬
し、また平行面と平行な方向にはその影響を受け
ることなる扇状に拡がつて伝播することから光分
布の一様化された扇状ビームを得、この光分布の
一様化された点、つまりミキシングされた点で光
の分配を行わしめることにより、上述した目的を
効果的に達成したものである。

即ち本発明は所定厚みの平行平板からなる光学
媒質の厚み方向両側面を全反射面とし、且つ上記
光学媒質の一端面より上記平行平板と平行に光を
導入するようにして光学媒質内に分布の一様な扇
形ビームを形成し、他端面を両端面間の距離と等
しい曲率半径で且つその主軸を上記厚み方向とし
た曲面として、つまり上記一端面上で、且つその
厚み方向に主軸を持つ所定の曲率半径の曲面から
なる反射面を形成して光ビームを折返す構造とす
ることにより、小型で簡易な構造で効率の高い光
分配を行うようにして光分配器を提供するもので
ある。

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。

第３図ａは実施例に係る光分配器の概略構成を
示す斜視図で、同図ｂ〜ｄはそれぞれその光分配
作用を示す図である。

第３図ａにおいて、第１の光学媒質１１は、例
えば光学ガラスからなる厚みｄの平行平板であ
り、その厚み方向両側面に上記第１の光学媒質１
１より屈折率の低い他の光学ガラスからなる第２
の光学媒質１２ａ，１２ｂを配設している。これ
によつて第１および第２の光学媒質１１，１２
ａ，１２ｂの界面が全反射面として形成されてい
る。また第１の光学媒質１１の一方端は、その厚
み方向に平行に平面加工されており、後述する２
つの一次元光フアイバアレイ１３，１４との間の
光入出射面となつている。これらの一次元光フア
イバアレイ１３，１４は、複数本の光フアイバを
一次元配列し、その端面を一平面上に揃えた構造
を有するものであり、ここでは説明の都合上、光
フアイバアレイ１３の或る一つの光フアイバから
放射された光を本発明に係る光分配器を介して他
方の一次元光フアイバアレイ１４の全ての光フア
イバに分配して光結合を行うものとして説明す
る。

しかして、第１の光学媒質１１の平行平板の厚
みｄは上記光フアイバアレイ１３，１４のアレイ
幅に略等しく定められている。そして、上記第１
の光学媒質１１の上記一方端である光入出射面と
対向する他方端は、両端面の距離をＬとし、この
距離Ｌと等しい曲率半径で且つその主軸を平行平
板の厚み方向に平行にした曲面に形成されてい
る。換言すれば上記距離Ｌを曲率半径とする曲面
からなる他端面は、その主軸Ｘを前記一端面上の
該第１の光学媒質１１の厚み方向として形成され
ている。この曲面をなす他端面は、例えば金属膜
あるいは誘電体多層膜が蒸着される等して、高反
射率面とされており、これによつて前記第１の光
学媒質１１の一方端から平行平面に平行に入射さ
れ、内部を伝播した光が反射されるようになつて
いる。そして、前記平面をなす一端面の、上記他
端面の曲面をなす主軸Ｘから等距離で、且つ主軸
に平行な位置が前記一次元光フアイバアレイ１
３，１４の光結合点、つまり光の入出力ポートと
して定められている。即ち入出力ポートは一端面
の主軸Ｘに平行な中心位置からそれぞれ距離ｈを
離して定められている。これらの入出力ポートに
対して前記一次元光フアイバアレイ１３，１４が
その端面を対向して配置される。尚、光フアイバ
アレイ１３，１４から上記入出力ポートを介して
第１の光学媒質１１に入出力される光は、上記第
１の光学媒質１１の平行平面（平行板面）に対し
て平行に与えられる。

かくしてこのような構造の光分配器によれば、
入力用の一次元光フアイバアレイ１３の１本の光
フアイバより放射された光は、その開口数N.Aに
従つた拡がりを以つて平行板状の第１の光学媒質
１１に入射する。このとき、第１の光学媒質１１
の厚み方向両側面は、それより低い屈折率の第２
の光学媒質１２ａ，１２ｂとの間で界面を形成し
ているので、厚み方向に拡がる光は全反射条件を
満たし乍ら反射伝播する。また上記厚み方向に垂
直な方向に拡がる光は何ら影響を受けることな
く、上記拡がり角で拡がり乍ら伝播する。従つて
これによつて第１の光学媒質１１中を伝播する光
は扇形ビームとなる。しかして、上記垂直方向に
拡がる光成分だけを捕えてみれば、第３図ｂに示
すように扇形に拡がり、他端曲率面で反射されて
扇形に縮小しながら出力ポートに導びかれ、他方
の一次元光フアイバアレイ１４に到達することに
なる。つまり他端面は、両端間の距離Ｌと等しい
曲率半径の曲面を形成しているので、光フアイバ
アレイ１３，１４との入出力ポートと上記曲面の
反射点との距離が等しく、入出力ポート間の距離
ｈが距離Ｌに比して殆んど無視できることから、
一方の光フアイバアレイ１３より放射された光が
他端面で反射されて他方の光フアイバアレイ１４
に導びかれるようになる。

一方、平行板体からなる第１の光学媒質１１の
厚み方向に拡がる光成分は、第３図ｃに示すよう
に第２の光学媒質１２ａ，１２ｂとの界面で全反
射されて他端面に到達する。この場合、例えば入
射光のうち拡がり角θ_１以下の成分は上記反射を
受けることなく他端面に到達し、また拡がり角θ
_１〜θ_２の成分は一回の反射を受けて、また拡が
り角θ_２〜θ_３の成分は２回の反射を受けてそれ
ぞれ他端面に到達すると考えることができる。
尚、この反射回数は光フアイバの開口数N.Aと第
１の光学媒質１１の厚みｄ、両端間の距離Ｌによ
つて異なるが、基本的には同様にして反射回数を
異にする拡がり角成分に光を分けて考えることが
できる。しかして、このような反射を受けて伝播
する各拡がり角の異なる光成分の分布は第３図ｄ
に示すように分解して示すことができる。そして
これらの分布を有する光成分は、他端面に到達し
たとき重ね合せられ、ここに一様な分布となる。
このような一様分布は、各光フアイバから放射さ
れる光のそれぞれについて行われ、結局、幅−ａ
〜＋ａに亘つて一様な光の分布状態が得られ、こ
こにミキシングがなされることになる。

かくしてこのような反射を繰返し乍ら伝播する
光は他端面で反射されたのち、出力ポートとなる
一端面位置に線状に結像し、その光分布強度は一
様なものとなる。従つて、出力ポートに結合され
る光フアイバアレイ１４の各光フアイバには、上
記分布の一様な光がそれぞれ与えられることにな
り、ここに均一な光分配が実現される。また本構
造によれば、光フアイバアレイ１３，１４と第１
の光学媒質１１の他端面、つまり曲面形状をなす
反射面との間の位置と角度だけを調整すればよい
のでその使用が容易であり、しかも光学媒質１１
中を折返して光路を定めているのでコンパクト化
も図り得る。また原理的に１対１の結像系を構成
するので損失が少なく、効率の高い光分配作用が
期待でき、原理的な損失要因はパツキングフラク
シヨンのみとなる。また、本構造は屈折作用を持
たない反射形の光分配器を実現するものであるか
ら、先に示した特開昭55−6320号公報に開示され
るもののように、また第２図に示したもののよう
に波長依存性を有しないと云う効果を奏する。更
には第１図および第２図に示したもののように、
その製作が複雑となることがなく、角度調整個所
が多い等の不具合もない。つまり一次元ミキシン
グ形のようにロツド長を長くして結像距離を長く
する必要がなく、また分配損失を抑えることがで
きる等の著しい効果を有する実用性の高い光分配
器をここに提供することができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、ここでは一次元光フアイバアレイ
間の光分配結合につき示したが、反射型のスター
カツプラとしても同様に構成することができる。
また、第１の光学媒質１１の厚みｄや距離Ｌ等は
仕様に応じて定めればよいものである。要するに
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは従来のミキシングロツド形の光
分配器を示す図、第２図は従来の一次元ミキシン
グロツド形の光分配器を示す図、第３図ａ〜ｄは
本発明の一実施例を示すもので、第３図ａは概略
構成を示す斜視図、第３図ｂ〜ｄはそれぞれ同実
施例の光分配作用を説明する為の図である。 １１……第１の光学媒質、１２ａ，１２ｂ……
第２の光学媒質、１３，１４……一次元光フアイ
バアレイ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定厚みの平行板体からなり、一端面を平面
   からなる光の入出射面とし、他端面を上記一端面
   上の上記平行板体の厚み方向に主軸を持つ所定の
   曲率半径の曲面からなる高反射率面とした第１の
   光学媒質と、この第１の光学媒質より低い屈折率
   を有し上記第１の光学媒質の厚み方向の両側面に
   それぞれ配設された第２の光学媒質とからなり、 前記第１の光学媒質の他端面は、前記一端面上
   の前記主軸と平行で、且つ該主軸から等距離位置
   に、該第１の光学媒質を介して光分配して光学的
   結合される一次元光フアイバアレイの結合点を定
   めてなることを特徴とする光分配器。 ２ 平行板体からなる第１の光学媒質の厚みは、
   この第１の光学媒質を介して該第１の光学媒質の
   一端面で光学的結合される一次元光フアイバアレ
   イのアレイ幅と等しく定められたものである特許
   請求の範囲第１項記載の光分配器。 ３ 第１の光学媒質は光学ガラスからなり、この
   第１の光学媒質の曲面形成された他端面上に金属
   膜或いは誘電体多層膜を形成して高反射率面とし
   たものである特許請求の範囲第１項記載の光分配
   器。