JPS6231321B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、１本の光伝送路を伝播してきた複
数の異なる波長の光をそれぞれ独立に異なる方向
に分離する機能を有する、干渉フイルタを用いた
光波長分波装置に関するものである。

第１図は従来の干渉フイルタを用いた光波長分
波装置の一例を示すものである。

なお一般に光伝送路には光フアイバを用いる場
合が多いので、ここでは具体的に光フアイバを用
いた場合について示す。第１図において光フアイ
バ１１，１２，１３の端面は、それぞれ２１，２
２，２３の焦点面に置かれている。干渉フイルタ
は平板ガラス１５の一面１６に形成されており、
入射光線３１に対して約20度傾けられている。

光フアイバ１１より出射した光はレンズ２１に
より平行光束３１に変換される。平行光束３１は
干渉フイルタ面１６に入射した透過特性に応じた
波長の光が透過し、残りの波長の光は反射する。
ここで透過光３２はレンズ２２により光フアイバ
１２に集光する事ができるが、反射光３３はもし
干渉フイルタ面１６が光軸に対して垂直に置かれ
ている場合は、光フアイバ１１に再入射してしま
うことになり、取り出すことができない。そこで
干渉フイルタ面を傾ける必要が生じる。従来の干
渉フイルタは平板ガラス１５の表面１６に形成さ
れていたので、この場合平板ガラス１５を傾ける
必要があつた。しかし干渉フイルタは、フイルタ
面に入射する光線の角度が約20度以上になると、
透過特性が著しく劣下する性質があり、平板ガラ
ス１５の入射光線３１に対する傾き角度は20度付
近までに限られていた。このため従来の干渉フイ
ルタを用いた光波長分波装置では、第１図に示す
ように平板ガラス１５を約20度傾け、反射光３３
をレンズ２３により集光して光フアイバ１３に入
射させていた。この時、入射光３１に対する反射
光３３の相対的な角度は40度ぐらいであり、かな
り鋭角であつた。したがつて上記の構造では、入
射側光フアイバ１１と反射側光フアイバ１３が近
接してしまうため光フアイバ同志の軸合わせ調整
がやりにくいという欠点があつた。また光フアイ
バの結合を光コネクタにより行なうとした場合も
光コネクタ同志が隣接してしまうため光コネクタ
の着脱がしにくいという欠点があつた。

この発明はこれらの欠点を除去するために、プ
リズムの一面に多層膜干渉フイルタを形成しこれ
を組み合わせたもので、反射光および透過光を入
射光に対して垂直方向に取り出す事ができる。以
下図面について詳細に説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示す図である。
ブロツク４０は２個のプリズム１からなり二等辺
三角形状に接合されており、その境界面５に干渉
フイルタが形成されている。ブロツク５０は２個
のプリズム１からなり平行四辺形状に接合されて
おり、その境界面５に干渉フイルタが形成されて
いる。ブロツク４０とブロツク５０は互いに斜面
が平行になるように向かいあつており、全体の形
が台形となるように設置されている。第３図にプ
リズム１の形状を示す。頂角θと屈折率ｎの間に
は第(1)式の関係が成立しており、第(2)式の全反射
条件を満足している。

sinθ＝−ncos3θ ……(1) θ＜cos^-1１／ｎ ……(2) この時プリズム１の面４に垂直入射した光線３
１は面３で全反射をして干渉フイルタ面５に入射
し、反射された成分の光３３は面３より入射光線
３１に対して垂直方向に出射する。

ここで上記第(2)式が成り立つ事の説明を以下に
行なう。

光線３３が光線３１に対して垂直をなすための
条件として、第３図に示すγとθとが γ＝θ ……(3) プリズムの媒質の屈折率をｎとすると、面３の
屈折条件から sinγ＝nsinβ ……(4) 又第１図より β＋２α＝π／２−θ ……(5) β＋α＝γ ……(6) 第(5)式第(6)式より ２γ−β＝π／２−θ ……(7) 第(3)式を代入して β＝３θ−π／２ ……(8) 第(3)式、第(8)式を第(4)式に代入して第(2)式の条
件式を得る。

sinθ＝ｎ sin（３θ−π／２） ∴sinθ＝−ｎ cos3θ ……(2) 例えばこのプリズム１を光学ガラスでもつとも
一般的に用いられるBK７で作るものとすれば、
BK・７の屈折率はｎ＝1.51であるので第(1)式よ
り頂角θは約38度となる。この時第(2)式の全反射
条件は、θ＜48.5度であるのでθ≒38度は全反射
条件を充分満足する。また干渉フイルタ面５への
入射角度αは、α＝π／２−θより求まり約14度であ るが、これも干渉フイルタの特性を充分満足する
値である。したがつて、プリズム１は容易に得る
事ができ、ブロツク４０、ブロツク５０の構成が
可能である。

さて第２図においてブロツク４０の境界面５に
は波長λ_１の光だけを透過し他の波長の光を反射
する干渉フイルタ、ブロツク５０の境界面５には
波長λ_２の光だけを透過し他の波長の光を反射す
る干渉フイルタが形成されている。この時光フア
イバ１１より出射した波長λ_１，λ_２，λ_３…λ
_oの光はレンズ２１で平行光束に変換されブロツ
ク４０に入射し第２図に示す光路をとり、波長λ
_１の光と波長λ_２の光は入射光１１に対して左右
方向に垂直に出射しそれぞれ光フアイバ１２，１
４に入射し、残りの波長λ_３…λ_oの光は入射光
１１に対して同方向に真すぐに出射し光フアイバ
１３に入射する。

したがつてこのような構成とする事により、複
数の波長をもつた入射光に対し、選択して取り出
された波長の光は垂直方向に取り出す事ができ、
このために光フアイバ同志の軸合わせの調整機構
の設置空間が充分にとれ、軸合わせ調整操作が容
易になるという効果がある。また上述した構成で
は入射した複数の波長の光のうち、取り出されな
かつた波長の光は全て、入射光に対して直進方向
に出射させる事ができるため、更に特定の波長の
光を取り出し分波数を増加したい場合は、第２図
の構成の分波装置において、ブロツク４０、ブロ
ツク５０の境界面５に異なつた波長の光を透過す
る干渉フイルタを形成し、これをそのまま継続し
て設置する事により容易に実現できるという利点
がある。第４図に分波数を増やした場合の本分波
装置の構成を示す。第４図に示すように分波数は
本分波装置を複数個従継接続すれば、構成上無限
大にする事ができるが、フアイバ１１より入射し
レンズ２１により平行光束に変換された入射光３
１は光路が長くなるにつれて広がりを持ち始める
ため、出射光フアイバでの結合効率が悪くなる事
が考えられる。この場合は、第５図に示すように
分波装置間に補正用レンズ１００を挿入する事に
より広がつた光は平行光束に修整されるのでこの
ことにより容易に解決される。

なお、以上は波長を分離する光波長分波装置と
しての作用についてのみ説明したが、この装置で
は第２図、第４図、第５図の光線の向きを逆方向
にとることにより明らかに光波長多重装置として
も適用できる。

以上のように、この発明に係る光波長分波装置
では、頂角θと屈折率ｎの間にsinθ＝−ｎ
cos3θ、θ＜cos^-1１／ｎの関係がある直角プリズムの 直角と頂角に挾まれた面に多層膜干渉フイルタを
形成し、この直角プリズム２個を多層膜干渉フイ
ルタ面で接合させて、平行四辺形状に組み合わせ
たブロツクと、二等辺三角形状に組も合わせたブ
ロツクを台形状に設置することにより、出力光を
入力光に対し垂直方向に取り出すことができ、光
フアイバ同志の軸合わせを容易にできるという効
果を有する。また分波数を増加する場合、本分波
装置を継続設置する事により容易に実現できると
いう利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の干渉フイルタを用いた光波長分
波装置を示す図、第２図はこの発明の一実施例を
示す図、第３図はフイルタを形成したプリズムの
作用を説明する図、第４図、第５図はこの発明の
他の実施例を示す図である。 図中１５は平板ガラス、１６は干渉フイルタ
面、１１は被分波光出射フアイバ、１３は反射光
入射フアイバ、１２，１４は透過光入射フアイ
バ、２１はコリメートレンズ、２２は集光レン
ズ、３１は入射光、３２は透過光、３３は反射
光、１は直角プリズム、４０は二等辺三角形状ブ
ロツク、５０は平行四辺形状ブロツク、５は干渉
フイルタ面、３は全反射面、１００は平行光束補
正用レンズである。なお、図中、同一あるいは相
当部分には同一符号を付して示してある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 頂角θと屈折率ｎの間にsinθ＝−ncos3θ、
   及びθ＜cos^-1１／ｎの関係がある直角プリズムの直角 と頂角に挾まれた面に多層膜干渉フイルタを形成
   し、この直角プリズム２個を多層膜干渉フイルタ
   面で接合させて平行四辺形状に組み合わせたプリ
   ズムブロツクと、上記直角プリズム２個を多層膜
   干渉フイルタ面で接合させて、二等辺三角形状に
   組み合わせたプリズムブロツクとを互いに斜辺で
   向かい合わせて台形状にしたプリズムブロツクセ
   ツトを用い、上記二等辺三角形状に組み合わせた
   プリズムブロツクの底辺より垂直に光を入射させ
   たことを特徴とする光波長分波装置。