JPS6215508A - 光分波器 - 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】 〔概要〕 光ファイバを接続するレンズ系において、光ファイバの
先端面に該光ファイバの直径とほぼ同じ直径の球形レン
ズを同軸に、かつ該先端面が該球形レンズの焦点内に位
置するように配置したことにより、 該光ファイバからの出射光の広がり角度を小さくし、光
分波器等の高性能化を実現したものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光ファイバを接続するレンズ系、特に光ファイ
バからの出射光の広がり角度４小さく−４る構成に関す
る。

光ファイバを（１，■路とした）ｖ、涌イ１−言よ、光
ファイバの伝ｉＸ特ｔ’ｌが向ｌ−シ、半導体１／−→
Ｊの室温連続発振が実■１１すると一部（に、各関連分
野の技術発展Ｃ，−支えられ−ｒ、同軸ケーブルやミリ
波勇波管線路等を伝送媒体とした従来の有線および無線
ｊｍ仏の一部にと、って替わるようになった。

〔従来の技術〕

前記光ｊｍ伯等（、こ使用ずろ尤デバイス、例えば光分
波器にコ−は）て、光ファイバから出ル１し成る広がり
を有する光信号は、コリメータ１ノンズを介し平行光線
となって回折格Ｙに照射する。Ｊると、波長によって反
射角度が僅かにＮｊＣろ３Ｊ、うｄ、二構成された該回
折格了番、ｌ、光信号を該光イ、）号Ｃ，Ｚ含む波に別
に分離（５７、該二Ｉリメータレンスを介Ｕ７予め配置
さ旧た光ファイバに入射さ一部る。

光ファイバからの出射光は第６し１に示ず如く、即ら、
＋　７２にグラノｉ３を被覆した光コア・イハ１を伝播
し７だ光信号５は、光））・イハ１の先端面から角＋Ｙ
　ｆｔ　ｔこ広がる出射−光７とｌ（っ−（出１、Ｉ４
−る。

第７図は光分波器の模Ｊ（図であり、複数本（図は５本
）の光ファイバ１と、“−１リメータｌ／ンズ８と、う
（波回折格了９とを含め光分波器を構成、したとき、光
ファイバＩ、の出射光７１；ｌ：　＝−ｒリメータレン
ズ８で平行光線、とな−、て凹折枯ｐ　９　？：ｉ入射
する。

すると、回（）ｉ格イ９に、１、っ了分波され沖）ηが
胃なろ各分波光１０−１〜１０−６は、光ファイバ１、
〜１−１を伝ｌｉｔ、出射するようＱ、−なる。

かかる光分岐器の分波器１ｔ＋：　Ｌ；ｌ、第）（図に
小ず如く横軸を波Ｌλ、縦軸を光Ｍ、光ソアイハ］　　
、（、，７入射する分波光１（１，、の波長をλ　１１
児ファイバｌ、に入射する分波光１０２の波１．５りλ
−７．尤ファイバ１　言こ人’ＪＪする分波光１７＋−
３の波１．４ｃλ−、ｉＹ、ファイバ］−ｄこ入射する
う１波光ＩＯ４の波Ｉ龜苓λ　４．とずれば、光フｔイ
ハ１−７へ１−５に入射する分波光の光量特１ソ［は、
平１１１の少ないピーク形状乙こなる。

従って、光波長が少し変動したり、尤フーｒイハ１、〜
１−１の整列ピッチがずれ八〃）、光コア・イム１−１
〜ｌ−５，コリメータ１／ンス８９回折（ｈ了９の相対
的な位置関係がずれ、尤ファ・イハ１２〜１−３の中心
から分波光ｊＯ，−１ｎ、が少し偏っただけで、分波器
の損失増加が大きく、ハン１幅が狭くなる欠点があった
。

第９図と第１０図は、前記欠点ｔこ対処した従来技術の
代表例を説明するための図であり、そ求自−バ：ｌ前記
欠点がコア２の径を大きくする、二と、延いては （二１７２の径）／（尤ファ・イハ１’！ｌｌ￥ｙ＞を
大きくすることで改善されることに鑑めた方法である。

第９図において、光ファイバＩｌｌ、Ｉ光ノアイバ１の
先端近傍でグラン１：３のり１周部分（図中の斜線部分
）を除去し薄肉にしたものであり、尤ファイバ１１を使
用する、−とで、：２ア２の整列ピッチが小さくなり、
光分波器は高１ノ［細化する。

第１０図において、光伝播素子１２は一端で光ファイバ
１−１〜１−５の各コア２に対向し他端が光ファイバ１
−０〜１　、の整列ビン千より小さいピ・２チで整列す
る複数の導波路１３１〜１３−５が形成さ４１′□（Δ
′る。そこで、光伝播素了１２を光〕γ・イハｌ　１〜
Ｉ−５と、コリメータレンズ８との間６、−配設し尤ろ
）波器を構成すれば、該光分岐器（、、ｌ＾−Ｇｌ’ｌ
能什１−４ろ、二とになる。

〔発明が解決しようとずろ間匙点〕

しかしながら、光分波器″９において１）；１記欠点を
除去する従来技術には、第９図に示す如く光ファイバを
部分的に加１する傾ねしさや、第１０図に小ず光伝播素
子等を具えることで光デバイス４犬形化すると共に、そ
れらに依っ゛ｒ尤デバイスの鉗み立て、調整がそれ以前
よｌ／ｌ難しくなるという問題点があった。

〔問題点を解決−４るための手段〕 第１図は本発明の２Ｌ木図であり、第１図において、１
は光ファイバ、４は光ファイバ１の直径と同じ直径の球
形１／ンス、■）は球形レンズ４の焦点である。

上記問題点は第１図によれば、 光ファイバ１と同軸に光ファイバｌの直径とほぼ同じ直
径の球形レンズ４を貝え、球形レンズ４の焦点Ｐ内に光
ファイバ１の先端面が位置するように配置してなること
を特徴とし、 さらには、光ファイバ１の先端面が球形レンズ４に接し
てなること、 球形レンス４が光学ガラスにてなること、前記配置が、
シリ１ンの単結晶板に形成したＶ字形断面の同一溝に、
光ファイバ１と球形レンズ４とを搭載してなること、お
よび該シリコンの単結晶板に複数本の前記Ｖ字形断面溝
を並列形成し、該溝のそれぞれに光ファイバ１と球形レ
ンズ４とを搭載してなることを特徴とする光レンズ系に
より解決される。

（作用〕 上記手段によれば、光ファイバの出射光は球形レンズを
透過して出射し、該透過により出射法がり角度が狭くな
り、該出射光と反対方向の入射光は球形レンズに絞られ
て入射するため、該光ファイバのコアの径は見掛は上で
大きくなる。

即ち、光ファイバと球形レンズとを上記手段の如く組み
合わせることにより、 （コア２の径）／（光ファイバ１の径）を光学的に拡大
することができる。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図において、コア２にグランド３を被覆した光ファ
イバｌの直径をＤ畦としたとき、光学材料例えば光学ガ
ラスにてなる球形レンズ４の直径もＤＩＩＩＩｌｌであ
って、光ファイバ１の中心軸の延長ヒに球形レンズ４の
中心が位置し、かつ、光ファイバｌの先端面は球形レン
ズ４の焦点Ｐより球形レンズ４に近く配設されている。

すると、球形レンズ４を透過するコア２の出射光６は、
球形レンズ４により従来の広がり角度βより小さい広が
り角度αとなって出射する。

そして、球形レンズ４はコア２を太くしたのと同じ効果
、即ち出射光６をその出射方向と反対側に延長し、該延
長線が光ファイバ１の先端面に接する円の直径をｄとし
たとき、球形レンズ４を透過した出射光６は、見掛は上
、コア２の直径より大きい直径ｄの円から出射したのと
同じになる。

従って、本発明によれば、球形レンズ４を光ファイバ１
の先方に配置するのみで、 （コア２の径）／（光ファイバ１の径）を大きくしたの
と同じ結果が得られる。

第２図は本発明の一実施例に係わる光レンズ系パ夕あり
、第１図に示す如く光ファイバｌと球形レンズ４とを離
して配設したとき、その間隙のばらつきによって生じる
、出射光６の広がり角度αのばらつくことをなくしたも
のである。

第１図と共通部分に同一符号を使用した第２図において
、１４はシリコンの単結晶板にその異方エツチング性を
利用しＶ字形断面の溝を形成した基板であり、該■溝に
搭載し同軸とした光ファイバ１の先端面は球形レンズ４
に接している。

かかる構成の光レンズ系は、例えば球形レンズ４を基板
１４のＶ溝に接着して搭載し、光ファイバーはその先端
面が球形レンズ４と接するように■溝に接着して搭載、
または該Ｖ溝に押圧し固定すれば、光ファイバーと球形
レンズ４とは位置関係が容易に一定となる。その結果、
出射光６の広がり角度αが一定になる。

第３図は本発明の他の実施例に係わる光レンズ系であり
、球形レンズ４の先方にコリメータレンズ１５を配設し
である。

第１図と共通部分に同一符号を使用した第３図において
、同軸かつ先端面が球形レンズ４と接するよ）に光ファ
イバーを配設し、球形レンズ４の先方に配設したコリメ
ータレンズ１５は、その焦点が球形レンズ４の後方の光
ファイバ端の虚像位置と一致するようにしである。

従っ・ｔミ球形レンズ４を透過した出射光６は、コリメ
ータレンズ１５を透過し平行光線となり、かかる平行光
線を例えば光分岐回折格子に照射し、光分波器が構成さ
れる。

第４図ム、を本発明を利用した九分波３３０）・例を示
す模式図である。

第１図および第７図と共通部分に同一・符号を使用した
第４図において、１６はシリニ１ンの中結晶機にその異
方エツチングＰ１を利用し複数本の■字形断面講を並列
形成した基板である。該Ｖ講のそれぞれに搭載し同軸と
した光ファイバｌの先端面は、横・列に整列する球形レ
ンズ４　？、二接するようになっている。球形レンズ４
の先方に配設したコリメータレンズ８は、その焦点距離
がｆｌ形レンズ４の焦点位置に一致し、：１リメータｌ
／ンズ８の先方に分波回折格子９が配設されている。

かかる構成になる光分波器は、光ファイバ１１の出射光
７が球形レンズ４と：ｌリメータレンス８を透過して回
折格子９に入１・）する。すると、回折格子９によって
分波され波長が胃なる各分波光１０−３〜１０−４は、
球形レンズ４を透過してそれぞれの光ファイバ■−２〜
Ｉ−ｓに入射する。

そして、第４図に示す光分波器の分波４）＋１は、第５
図に示す如く横軸を波長λ、縦軸を光曖、光ファイバＩ
−２に入射する分波光１０−、の波長をλ　１゜光ファ
イバ１　、に入射４″る分波光１０−７の波長をλ−２
．光ファイバ１−４に入射する分波光１０−３の波長を
λ−１．光ファイバ１−５に入射する分波光１．０．、
（７）波長をλ−４とすれば、光ファイバ１２〜１−５
に入射する分波光の各光Ｖ特性は、図示の如く、球形レ
ンズ４によってピーク先端が平坦となり、許容ハント幅
ができる。

従って、光波長が少し変動１〜たり、光ファイバＩ−５
〜ｌ−ｓの整列ピッチが多少ずれたり、光ファイバｌ−
３〜１−５．コリメータレンズ８１回折格子９の相対的
な（☆置関係が多少ずれ、光ファイバ１−２〜１−ｓの
中心から分波光１０．、ｔ〜１０４が少し偏っていても
、８１″容ハンを幅があるため分波器の特性は変化しな
い。

なお、本発明は光合波器にも適用可能なことが、明らか
であることを付記する。

〔発明の効果〕

以ト説明した如く本発明によれば、光ファイバ■ からの出射光の広がりか、該光ファイバの先方に球形レ
ンズを配設するという容易な作業で狭く制御される。そ
の結果、光分波器等の光デバイスを高性能化し得た実用
上の効果が顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本図、 第２図は本発明の一実施例に係わる光レンズ系、第３図
は本発明の他の実施例に係わる光レンズ系、 第４図Ｉｔ本発明を利用した光分波器の一例を示す模式
図、 第５図は第４図に示す光分波器の分波特性、第６図は光
ファイバからの出射光を説明するための図、 第７図は従来構成になる光分波器の模式図、第Ｂｑは第
７図に示す光分波器の分波特性、第９図と第１０図は第
８図の分波特性を改善する従来技術の代表例を説明する
ための図、である。 】　２ 図中において、 １は光ファイバ、 ４ば球形ｌ／ンズ・ １４．１６はシリコンの華結晶板（基４１ｉ）、Ｐは球
形レンズの焦点、 を示す。 ｆｉｌ！１ −Ｑ　ｒｘ＄Ｉ　← 茅　６　図 従来−尤扮波】詠項氏図 尤４ｙξパ之７（豫ごつづら（九すミす丹り１に）也ｌ
；（１−す５イＡε釆映イｆ４（１）廃　７　図 耳印森 り分訣弥必沢持１・生とグ善わ仇来州年２）第ｆＯ図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ（１）と同軸に該光ファイバ（１）の
   直径とほぼ同じ直径の球形レンズ（４）を具え、該球形
   レンズ（４）の焦点内に該光ファイバ（１）の先端面が
   位置するように配置してなることを特徴とする光レンズ
   系。
2. （２）前記光ファイバ（１）の先端面が前記球形レンズ
   （４）に接してなることを特徴とする、前記特許請求の
   範囲第１項記載の光レンズ系。
3. （３）前記球形レンズ（４）が光学ガラスにてなること
   を特徴とする、前記特許請求の範囲第１項記載の光レン
   ズ系。
4. （４）前記配置が、シリコンの単結晶板に形成したＶ字
   形断面の同一溝に、前記光ファイバ（１）と前記球形レ
   ンズ（４）とを搭載してなることを特徴とする、前記特
   許請求の範囲第１項記載の光レンズ系。
5. （５）前記シリコンの単結晶板に複数本の前記Ｖ字形断
   面溝を並列形成し、該溝のそれぞれに前記光ファイバ（
   １）と前記球形レンズ（４）とを搭載してなることを特
   徴とする、前記特許請求の範囲第４項記載の光レンズ系
   。