JPS62269106A - 光分岐結合器 - 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】 〔産業上の利用分野〕・ 本発明は、光伝送路中の光の分岐および係合を行う光分
岐結合器に係わり、と（にシングルモードファイバの光
分岐に好適の光分岐結合器に関する□。　　　　　　　
　　　　□ 〔従来の技術〕 近年、光ケーブル伝送高速度および大容量化に伴い、シ
ングルモードファイバケーブルの基幹伝送ケーブルの普
及はめざましいものがあり、光ＬＡＮなどの加入者系へ
のシングルモードファイバケーブルの適用も開発から実
用の段階に入りつつある。

このシングルモードファイバ伝送に重要な光デバイスの
１つとして、２人力・２出力の４端子形光分岐結合器が
ある。シングルモードファイバ伝送は、マルチモードフ
ァイバ伝送と異なって、光の偏光を考慮する必要がある
。例えば、Ｇ１−５０程度のマルチモードファイバ伝送
の場合、数百のモードの光が、ランダムな偏光方向を持
ってファイバ中を伝搬するので、普通は偏光方向を考え
る必要はない。

しかし、光がシングルモードファイバ中を伝搬する場合
には、ファイバの７オーミング等により光の偏光方向が
回転することがよく知られていて、シングルモードファ
イバ用の光デバイスは、偏光方向依存性のないことが必
要となってくる。なお、マルチモードファイバにおいて
も、入射光の偏光が偏っている場合には、シングルモー
ドファイバと同様な考慮が必要である。

第３図は、従来の２人力・２出力の４端子形光分岐結合
器１を示している。

本体２には、先端にレンズ３．４を有するシングルモー
ドの光ファイバ５．６と、先端にレンズ７．８を有し、
かつ上記光ファイバ５．６と同一光軸上のシングルモー
ドの光ファイバ９．１１がそれぞれ接続されている。本
体２内には、ハーフミラ１２が各光軸と４５°の傾斜角
をなして配置されている。

光ファイバ５から出射した光は、レンズ３により平行光
になってハーフミラ１２に入射し、透過光と反射光の２
つに分けられ、透過光はレンズ７により光ファイバ９に
、そして反射光はレンズ８により光ファイバｔｉにそれ
ぞれ集光される。同様にして、光ファイバ６から出射し
た光の透過光ふよび反射光は、レンズ８．７を介して光
ファイバ１１．９にそれぞれ集光される。

第４図は、従来の別の４端子形光分岐結合器１３を示し
ている。

この光分岐結合器１３においては、本体１４の一側板１
４ａに前記光ファイバ５．６が、そして対向する他方の
側板１４ｂに光ファイバ９．１１がそれぞれ傾斜して接
続されている。各光ファイバ５．６および９．１１をこ
のように配置することにより、ハーフミラ１１にべの入
射角が小さくなるように構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第３図の光分岐結合器ｌにおいては、ハーフミラ１２へ
の入射角が４５°と大きいので、偏光方向依存性のない
分岐比を得るには、特殊な構成をした高価なハーフミラ
を要するという問題がある。

しかしながら、光学的多層膜の場合、通常の安価なハー
フミラにふいても、多層膜への入射角が小さい程、偏光
方向依存性が小さくなり、多層膜への垂直入射において
偏光方向依存性がなくなる。

よって、偏光方向依存性のない分岐比を安価に得るには
、多層膜への入射角を小さくする必要がある。

第４図に示す光分岐結合器１３においては、光ファイバ
５．６および９．１１を特殊な配置構造にしてハーフミ
ラ１２への入射角を小さくシ、偏光方向依存性が小さく
なるようにしである。しかしながら、上記光分岐結合器
１３においては、光ファイバ５．６および９．１１の端
末は、本体２１から離隔するにつれて拡開する向きに傾
斜してそれぞれ配置されていて、光分岐結合器１３の実
装の支障および光分岐結合器１３が大嵩になるという問
題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、光ファイバからの出射光を平行にし、ある
いは平行光を光ファイバに集光するためのレンズが先端
にマウントされている光ファイバが、レンズが、対向す
るようにして２対平行に設けている。この対向するレン
ズ間には、２枚の全反射面を対向する各レンズに向けて
楔状をなす全反射素子が、頂角が対向するようにして配
置され、さらに、両全反射素子間には、全反射素子に各
面が対向しているハーフミラが配置されている。光ファ
イバから出射した光は、全反射素子により反射されて小
さな入射角でハーフミラに入射して、透過光と反射光に
分けられる。上記のように構成された光分岐結合器にお
いては、ハーフミラに対する光ファイバからの出射光の
入射角が小さいので偏光方向依存性が小さく、かつ光フ
ァイバ端末が同一方向に平行に配置されているので、コ
ンパクトに収納することができるという実装上の利点が
ある。

〔実施例〕

以下、第１図および第２図に示す一実施例によって本発
明を説明する。

第１図に示す光分岐結合器２０において、本体２１の一
側板２１ａには、レンズ２２．２３を先端にそれぞれ有
する光ファイバ２４．２５が、そして他方の側ｌＮ２１
ｂには、上記レンズ２２．２３と対向しているレンズ２
６．２７を有する光ファイバ２８．２９が平行に接続さ
れている。各光ファイバ２４．２５．２８．２９として
は、コア径が１０φのシングルモード光ファイバが、そ
してレンズ２２．２３．２６．２７としては、屈折率収
束形レンズが用いられている。

上記レンズ２２．２６問およびレンズ２３．２７間には
、全反射面をレンズ２２．２６にそれぞれ向けて楔状を
なす全反射素子３１が、そしてレンズ２３．２７間には
、同様の全反射素子３２が、その頂角を対向するように
してそれぞれ配設されている。両全反射素子３１．３２
は、２枚の全反射ミラーを合わせて楔状に形成したもの
からなっている。

両全反射ミラー３１．３２の中間には、各面が全反射ミ
ラー３１．３２にそれぞれ向いているハーフミラ３３が
配設されている。このハーフミラ３３は、波長１．３μ
ｍにおいて、入射角ｌＯ。

で分岐比が１＝１になるものが使用されている。

上記全反射素子３１．３２の全反射面の頂角は、ハーフ
ミラ３３への入射角が１０°になるように１００°に設
定されている。

このように構成された光分岐結合器２０において、光フ
ァイバ２４からの出射光３４はレンズ２２により平行光
にされるとともに、全反射素子３１により反射されてハ
ーフミラ３３に入射されて、透過光３５と反射光３６と
に分けられる。全反射素子３２により反射された透過光
３５は、レンズ２７により光ファイバ２９へ収束され、
他方の反射光３６は、レンズ２６により光ファイバ２８
にそれぞれ収束される。他方の光ファイバ２５からの出
射光も同様に分岐して光ファイバ２８．２９にそれぞれ
集光することができる。

第２図に示す光分岐結合器３７は、別の全反射素子３８
．３９を適用したものであり、第１図の部材と同一の機
能のものは同じ符号で表わしてその説明は省略する。

全反射素子３８．３９は全反射面がレンズ２２．２６及
び２３．２７にそれぞれ対向し、かつ頂角が対向して配
置されたプリズムからなっている。

全反射素子３８．３９は、これらを、ハーフミラ３３の
各端面にそれぞれ接着することにより一体的に形成され
ている。全反射素子３８．３９の全反射作用は、プリズ
ム材料と空気との屈折率差を利用することにより得られ
る。

このように両全反射素子３８．３９およびハーフミラ３
３を一体的に構成することにより、光分岐結合器３７内
への全反射素子３８．３９及びハーフミラ３３の正確な
設定を短時間内に行うことがきる。

第３図の光分岐結合器１においては、光ファイバ５．６
からの出射光が、４５°の角度でハーフミラ１２に入射
していたので、マルチモードファイバ用光分配器に使用
される一般のハーフミラを光分岐結合器ｌに用いると、
分岐比の偏光方向依存性が１０％以上あったが、本実施
例の光分岐結合器２０．３７においては、出射光がハー
フミラ３３に１０°の角度で入射しているので、偏光方
向依存性を４％以下に抑えることができた。

また、本実施例における光ファイバ２４．２５および光
ファイバ２８．２９は、本体２１の対向する側板２１ａ
、２１ｂのみに、かつ平行に配装置されているので、第
４図の光分岐結合器１３に比べて５０％以下の小さいス
ペース内にコンパクトに収納することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の２人力・２出力の４端子形
光分岐結合器は、光ファイバからの出射光は、楔状をな
す全反射素子により小さい入射角でハーフミラに入射さ
れるので、−光方向依存性のないコンパクトな光分岐結
合器を構成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光分岐結合器の平面図
、第２図は別の実施例を示す光分岐結合器の平面図、第
３図は従来の光分岐結合器の一例を示す平面図、第４図
は従来の光分岐結合器の別の例を示す平面図である。 ２０・・・・・・光分岐結合器、２１・・・・・・本体
、２２．２３・・・・・・レンズ、 ２４．２５・・・・・・光ファイバ、 ２６．２７・・・・・・レンズ、 ２８．２９・・・・・・光ファイバ、 ３１．３２・・・・・・全反射素子、 ３３・・・・・・ハーフミラ、 ３７・・・・・・光分岐結合器、 ３８．３９・・・・・・全反射素子。 出　顎　人　　　　日本電気株式会社 代　理　人　　　　弁理士　山内梅雄 第３図 手続補正書（自発） 昭和６２年８月５日 テ許庁艮宮殿 事件の表示 昭和６１年特許軸　第１１２４６８号 、（ｌ明の名称 光分岐結合器 浦正をする者 事件との関係　　　特許出願人 氏名（名称）　　　日本電気株式会社 、代理人 ■　１　５　１　　　１！（３２０）０９６９　　　フ
ァクシミリ　（３２０）０９５２明細書の全文を別紙の
通り訂正する。 以上 明　　　細　　　書 １０発明の名称 光分岐結合器 ２、特許請求の範囲 １、光ファイバからの出射光を平行にし、あるいは平行
光を光ファイバに集光するためのレンズが先端にマウン
トされていて互いに平行をなし、かつレンズがそれぞれ
対向している光ファイバと、２枚の全反射面を対向する
各レンズに向けて楔状をなし、かつ頂角が対向するよう
にして対向するレンズ間にそれぞれ配置された１対の全
反射素子と、この全反射素子に各面が対向して全反射素
子間に配置されたハーフ−ミラーを備えることを特徴と
する光分岐結合器。 ２、全反射素子が、対向するレンズに向けて反射面が楔
状をなす全反射ミラーからなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の光分岐結合器。 ３、全反射素子が、対向するレンズに向けて反射面が楔
状をなすプリズムからなることを特徴とする特許請求の
範囲第１°項記載の光分岐結合器。 ４、対向する１対の全反射素子および７％−フミラーが
、対向するレンズに向けて反射面が楔状をなすプリズム
と、各面を両プリズムにそれぞれ固着されたハーフミラ
−からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光分岐結合器。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光伝送路中の光の分岐および結合を行う光分
岐結合器に係わり、とくにシングルモードファイバの光
分岐に好適の光分岐結合器に関する。 〔従来の技術〕 近年、光ケーブル伝送高速度および大容量化に伴い、シ
ングルモードファイバケーブルの基幹伝送ケーブルの普
及はめざましいものがあり、光ＬＡＮなどの加入者系へ
のシングルモードファイバケーブルの適用も開発から実
用の段階に入りつつある。 このシングルモードファイバ伝送に重要な光デバイスの
１つとして、２人力・２出力の４端子形光分岐結合器が
ある。シングルモードファイバ伝送は、マルチモードフ
ァイバ伝送と異なって、光の偏光を考慮する必要がある
。例えば、ＧＩ−５０程度のマルチモードファイバ伝送
の場合、数百のモードの光が、ランダムな偏光方向を持
ってファイバ中を伝搬するので、普通は偏光方向を考え
る必要はない。 しかし、光がシングルモードファイバ中を伝搬する場合
には、ファイバのフォーミング等により光の偏光方向が
回転することがよく知られていて、シングルモードファ
イバ用の光デバイスは、偏光方向依存性のないことが必
要となってくる。なお、マルチモードファイバにおいて
も、入射光の偏光が偏っている場合には、シングルモー
ドファイバと同様な考慮が必要である。 第３図は、従来の２人力・２出力の４端子形光分岐結合
器１を示している。 本体２には、先端にレンズ３．４を有するシングルモー
ドの光ファイバ５．６と、先端にレンズ７．８を有し、
かつ上記光ファイバ５．６と同一光軸上のシングルモー
ドの光ファイバ９．１１がそれぞれ接続されている。本
体２内には、ハーフミラ−１２が各光軸と４５°の傾斜
角をなして配置されている。 光ファイバ５から出射した光は、レンズ３により平行光
になってハーフミラ−１２に入射し、透過光と反射光の
２つに分けられ、透過光はレンズ７により光ファイバ９
：二、そして反射光はレンズ８により光ファイバ１１に
それぞれ集光される。 同様にして、光ファイバ６から出射した光の透過光およ
び反射光は□、レンズ８．７を介して光ファイバ１１．
９にそれぞれ集光される。 第４図は、従来の別の４端子形光分岐結合器１３を示し
ている。 この光分岐結合器１３においては、本体１４の一側板に
前記光ファイバ５．６が、そして対向する他方の側板に
光ファイバ９．１１がそれぞれ傾斜して接続されている
す各光ファイバ５、ｉおよび９．１１をこのように配置
することにより、ハーフミラ−１２への入射角が小さく
なるように構成されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 第３図の光分岐結合器１においては、ハーフミラ−１２
への入射角が４５°と大きいので、偏光方向依存性のな
い分岐比を得るには、特殊な構成をした高価なハーフミ
ラ−を要するという問題がある。しかしながら、光学的
多層膜の場合、通常の安価なハーフミラ−においても、
多層膜への入射角が小さい程、偏光方向依存性が小さく
なり、多層膜への垂直入射において偏光方向依存、性が
なくなる。よって、偏光方向依存性のない分岐比を安価
に１尋るには、多層膜への入射角を小さくする必要があ
る。 第４図に示す光分岐結合器１３においては、光ファイバ
５．６および９．１１を特殊な配置構造にしてハーフミ
ラ−１２への入射角を小さくし、偏光方向依存性が小さ
くなるようにしである。しかしながら、上記光分岐結合
器１３においては、光ファイバ５．６および９．１１の
端末は、本体１４から離隔するにつれて拡開する向きに
傾斜してそれぞれ配置されていて、光分岐結合器１３の
実装の支障および光分岐結合器１３が大嵩になるという
問題がある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明では、光ファイバからの出射光を平行にし、ある
いは平行光を光ファイバに集光するためのレンズが先端
にマウントされている光ファイバが、レンズが対向する
ようにして平行に設けている。この対向するレンズ間に
は、２枚の全反射面を対向する各レンズに向けて楔状を
なす全反射素子が、頂角が対向するようにして配置され
、さらに、両全反射素子間には、全反射素子に各面が対
向しているハーフミラ−が配置されている。光ファイバ
から出射した光は、全反射素子により反射されて小さな
入射角でハーフミラ−に入射して、透過光と反射光に分
けられる。上記のように構成された光分岐結合器におい
ては、ハーフミラ−に対する光ファイバからの出射光の
入射角が小さいので偏光方向依存性が小さく、かつ光フ
アイバ端末が同一方向に平行に配置されているので、コ
ンパクトに収納することができるという実装上の利点が
ある。 〔実施例〕 以下、第１図および第２図に示す一実施例によって本発
明を説明する。 第１図に示す光分岐結合器２０において、本体２１の一
側板には、レンズ２２．２３を先端にそれぞれ有する光
ファイバ２４．２５が、そして他方の側板には、上記レ
ンズ２２． ２３と対向しているレンズ２６．２７を有する光ファイ
バ２８．２９が平行に接続されている。各光ファイバ２
４．２５．２８．２９としては、コア径が１０μｍの、
シングルモード光ファイバが、そしてレンズ２２．２３
．２６．２７としては、屈折率分布形レンズが用いられ
ている。 上記レンズ２２．２６問およびし、ンズ？３．２７間に
は、全反射面をレンズ２２．２６にそれぞれ向けて楔状
をなす全反射素子３１が、そしてレンズ２３．２７間に
は、同様の全反射素子３２が、その頂角を対向するよう
にしてそれぞれ配設されている。両全反射素子３１．３
２は、２枚の全反射ミラーを合わせて楔状に形成したも
のからなっている。 両全反射ミラー３１．３２の中間には、各面が全反射ミ
ラー３１．３２にそれぞれ向いているハーフミラ−３３
が配設されている。このハーフミラ−３３は、波長１．
３μｍにおいて、入射角ｌＯ°で分岐比がｌ：１になる
ものが使用されている。上記全反射素子３１．３２の全
反射面の頂角は、ハーフミラ−３３への入射角が１０°
になるように１００°に設定されている。 このように構成された光分岐結合器２０において、光フ
ァイバ２４からの出射光３４はレンズ２２により平行光
にされるとともに、全反射素子３１により反射されてハ
ーフミラ−３３に入射されて、透過光３５と反射光３６
とに分けられる。全反射素子３２により反射された透過
光３５は、レンズ２７により光ファイバ２９へ収束され
、他方の反射光３６は、レンズ２６により光ファイバ２
８にそれぞれ収束される。他方の光ファイバ２５からの
出射光も同様に分岐して光ファイバ２８．２９にそれぞ
れ集光することができる。 第２図に示す光分岐結合器３７は、別の全反射素子３８
．３９を適用したものであり、第１図の部材と同一の機
能のものは同じ符号で表わしてその説明は省略する。 全反射素子３８．３９は全反射面がレンズ２２．２６及
び２３．２７にそれぞれ対向し、かつ頂角が対向して配
置されたプリズムからなっている。 全反射素子３８．３９は、これらを、ハーフミラ−３３
の各端面にそれぞれ接着することにより一体的に形成さ
れている。全反射素子３８．３９の全反射作用は、プリ
ズム材料と空気との屈折率差を利用することにより得ら
れる。 このように両全反射素子３８．３９およびハーフミラ−
３３を一体的に構成することにより、光分岐結合器３７
内への全反射素子３８．３９及びハーフミラ−３３の正
確な設定を短時間内に行うことがきる。 第３図の光分岐結合器１においては、光ファイバ５．６
からの出射光が、４５°の角度でハーフミラ−１２に入
射していたので、マルチモードファイ、バ用光分岐結合
器に使用される一般のハーフミラ−を光分岐結合器ｌに
用いると、分岐比の偏光方向依存性が１０％以上あった
が、本実施例の光分岐結合器２０．３７においては、出
射光がハーフミラ−３３に１０°の角度で入射している
ので、偏光方向依存性を４％以下に抑えることができた
。 また、本実施例における光ファイバ２４．２５および光
ファイバ２８．２９は、本体２１の対向する側板のみに
、かつ平行に配置されているので、第４図の光分岐結合
器１３に比べて５０％以下の小さいスペース内にコンパ
クトに収納することができる。 本実施例では、以上２人力２出力の４端子形光分岐結合
器で説明したが、本発明は１人力２出力または２人力１
出力の３端子の構成であっても可能であることは明らか
である。 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明の光分岐結合器は、光ファイ
バからの出射光は、楔状をなす全反射素子により小さい
入射角で２１−フミラーに入射されるので、偏光方向依
存性のないコン、ｚＮタクト光分岐結合器を構成するこ
とが可能となる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例を示す光分岐結合器の平面図
、第２図は別の実施例を示す光分岐結合器の平面図、第
３図は従来の光分岐結合器の一例を示す平面図、第４図
は従来の光分岐結合器の別の例を示す平面図である。 １．１３．２０・・・・・・光分岐結合器、２．１４．
２１・・・・・・本体、 ３．４．２２．２３・・・・・・レンズ、５．６．２４
．２５・・・・・・光ファイノイ、７．８．２６．２７
・・・・・・レンズ、９．１１．２８．２９・・・・・
・光ファイノく、３１．３２・・・・・・全反射素子、 １２．３３・・・・・・ハーフミラ−１３７・・・・・
・光分岐結合器、 ３８．３９・・・・・・全反射素子。 出　　願　　人 日本電気株式会社 代　　理　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバからの出射光を平行にし、あるいは平行
   光を光ファイバに集光するためのレンズが先端にマウン
   トされていて互いに平行をなし、かつレンズがそれぞれ
   対向している２対の光ファイバと、２枚の全反射面を対
   向する各レンズに向けて楔状をなし、かつ頂角が対向す
   るようにして対向するレンズ間にそれぞれ配置された１
   対の全反射素子と、この全反射素子に各面が対向して全
   反射素子間に配置されたハーフミラを備えることを特徴
   とする光分岐結合器。 ２、全反射素子が、対向するレンズに向けて反射面が楔
   状をなす全反射ミラーからなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の光分岐結合器。 ３、全反射素子が、対向するレンズに向けて反射面が楔
   状をなすプリズムからなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の光分岐結合器。 ４、対向する１対の全反射素子およびハーフミラが、対
   向するレンズに向けて反射面が楔状をなすプリズムと、
   各面を両プリズムにそれぞれ固着されたハーフミラから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光分
   岐結合器。