JPS6266209A - 光通信網用の波長マルチプレクス素子 - 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〕 この発明は、モノモード元伝送ファイバを備え異る波長
λ５．λ、で操作される光通信網、特に広帯域ｌ５ＤＮ
網に対する波長マルチプレクス素子に関するものである
。

〔従来の技術〕

この柿の素子は例えば文献ウインツア（０゜ＷｉｎＺｅ
ｒ　＋著「波長マルチプレクス素子」（Ｗａｖｅｌｅｎ
ｇｔｈ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ　Ｃｏｍｐｏｎａｎ
ｔ　。

ＩＥＢＥＪ、　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎ　ＬＴ
−２／４＋　１９８４　）、ｐ。３６９−３７８）によ
り公知である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明の目的は、低廉な製作費で製作され、布設に際
して位置合せが簡単であり、波長マルチプレクス無しの
光導波路区間に後から追加可能であるこの種の素子を提
供するここである。

〔問題点ゼ解決Ｔるための手段〕

この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として挙げた構
成、即ち光学レンズと、その前面に設けられた波長選択
フィルタと、レンズとフィルタを取囲みソケットに差し
込まれるプラグ体とを備え、波長λ、？透過させるフィ
ルタの前面がこの波長に対して透明な材料で被覆され、
レンズの背面にはモノモード光波導体とマルチモード光
波導体がそれらのレンズに近い終端部においてモノモー
ド光波導体のレンズ側終端部から放出され、フィルタで
反射される波長の光がレンズとフィルタを通過してマル
チモード光波導体のレンズに近い終端部の近傍に集束さ
れてこの光波導体に光結合されるように保持され、その
際モノモード光波導体のレンズから遠い終端部は光伝送
ファイバに結合され、マルチモード光波導体のレンズか
ら遠い終端部は光検出器に結合された構成とすることに
よって達成される。

〔発明の作用効果〕

この発明によるマルチプレクス素子は特に広帯域ｌ５Ｄ
Ｎ回路網に適している。ここで１８ＯＮは集積サービス
・ディジタル回路網Ｉ　ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖ
ｉｃｅ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　＋の略称で
ある。

このセルチブレクス素子は著しく廉価であり、レンズプ
ラグに対する結合フランジを備える送信モジュールと利
金せて１つのモジュールとして使用することができる。

その上設定された伝送区間はその送信モジュールが既に
レンズプラグを備えているものである限り、この発明の
素子を付加することによりその他の変＊Ｗ加えることな
く双方向操作に使用Ｔることができる。

この発明によるモジュール構成の素子の利点は簡単な構
成プランだけにあるのではなく、従来のように例えば送
信ダイオードの故障に際して送信器と受信器を含む波長
マルチプレクス・モジュールの全体？廃棄する必要はな
く故障部品だけを交換下ればよいこともある。従って製
作に際してモジュール構成に歩留りを向上させる。

この発明によるマルチプレクス素子又はＷＤＭ素子は前
記の文献に示されている素子に比べて１つの断片に過ぎ
ず、全体の機能に関しては送信モジュール内で特殊のビ
ーム形成を必要としない。

しかし送信モジュールの特定のビームに対して広い範囲
で簡単に整合が可能であるという利点がある。

〔実施態様〕

特許請求の範囲第２項によるこの発明の実施例では、レ
ンズは棒レンズでありその前方の端面に波長選択フィル
タが面結合されている。

特許請求の範囲第３項による実施例では、モノモード光
波導体のレンズ側の終端部が棒レンズの元軸に垂直に向
けられ、マルチモード光波導体のレンズ側の終端部がそ
れに平行に伸び、棒レンズの前方の端面は光軸に対して
傾斜している。この有利な素子は結合レンズとのプラグ
結合用のソケット？備える通常のレーザー・モジュール
と組合せて操作可能であり、レーザーダイオードの放出
光がこのソケットの軸の方向に平行光束として送り出さ
れる。この素子のレンズの光軸は、プラグがレーザー・
モジュールに差込まれる場合そのレンズの光軸に合致す
る。平行光束は素子のレンズの背面において光軸上に集
束される。モノモード光波導体のレンズ側の終端はこの
集束点に置かれるから光はこの光波導体に結合される。

前方の端面の僅かな傾斜によりモノモード光波導体のレ
ンズ側の終端から放出されたフィルタで反射される波長
の光は、レンズとフィルタによってレンズの背面におい
てモノモード光波導体のレンズ側終端の傍らに集束され
るようになる。マルチモード光波導体のレンズ側終端は
この集束点又はその近くに置かれるから、この光はこの
光波導体に結合される。

棒レンズの前方端面の＃４斜角は偏光に無関係なフィル
タ効果の達成のためにできるだけ小さく選定しなければ
ならない。その下限界は両光波溝体間の最小間隔によっ
て与えられる。

特許請求の範囲第２ｍ又は第３項による実施例では、軸
に平行に入射する光が主として棒レンズの一万の端面上
に集束されるように軸上の棒レンズの長さが選定され、
両方の光波導体はレンズに突き合せ結合される。

この発明による素子のプラグは、前面側においレーザー
・モジュールから送り出された光がこの元に刻して透明
なフィルタを通して妨害されることなくレンズに到達す
ることを可能にするものでなければならない。この発明
の第ｌの実施形態ではそのため特許請求の範囲第５項に
記載したようにプラグ体が１つの波長に対して透明な合
成樹脂材料から成り、鋳造部品としてレンズとフィルタ
ならびに両方の光波導体？その支持体と共に包囲する。

これに対してこの発明の第２の実施形態では特許請求の
範囲第６項に示されるようにプラグ体が中空円筒形金属
体から成り、その内部にレンズとフィルタならびに両刀
の元１１８体がその支持体と共に収容され、その前面側
が透明な合成樹脂材料又はガラス板で閉鎖される。プラ
グ体の前面の合成樹脂材料は特許請求の範囲第７項に従
い研磨しておくと効果的である。

両光波導体に対する支えは特許請求の範囲第８項に従い
プラグ体に固定された支持体で構成し、光波導体をこの
支持体に固定すると効果的である。この場合特許請求の
範囲第９項に従い両光波導体？ファイバとしこれを支持
体の案内溝内に固定することができる。

受信モジュールが光検出器と共に直接素子に組込まれる
素子形態の場合は、特許請求の範囲第１０項に従いマル
チモード光波導体を支持体に集積された光伝送路とする
のが特に有利である。支持体は特許請求の範囲第１１項
に従いガラス製とし、集積光伝送路はイオン交換によっ
てガラス支持体内に作ると有利である。更に特許請求の
範囲第１２項に従い集積光伝送路に湾曲部を作り、これ
をレンズの光軸に対して垂直に伸びるレンズから遠い終
端部に移行させると効果的である。この場合光検出器は
特許請求の範囲第１３項に従い、直接集債光伝送路のレ
ンズから遠い終端部に結合するのが良い。マルチモード
光波導体が集積光伝送路であるときは常に特許請求の範
囲第１４項に従いモノモード光波導体をファイバとし、
これ？支持体の案内溝内に固定するのが有利である。

〔実施例〕

次に図面についてこの発明の実施例？更に詳細に説明Ｔ
る。

第１図に示されているレーサー・モジュールはレーザー
ダイオード２を収める容器１から成り、差込みソケット
４がこの容器にとりつけられている。ソケット４内には
球面レンズの形の結合レンズ３が設けられているが、こ
れは例えば棒レンズとしてもよい。ここで棒レンズとは
、半径方向の屈折率分布曲線が勾配プロフィＡ−ｆ示し
光学レンズとして作用する透明材料の棒のことである。

このような棒レンズは公知である。結合レンズ３は、レ
ーザーダイオード２の放出波長λ、の平行光ビーム３！
がレンズ３従ってソケット４から送り出されるように構
成され、レーザーダイオード２の光放出面２１からの適
当な間隔？保って配置される。

マルチプレクス素子自体は棒レンズ５、前方端面５１に
面結合された２つの操作波長λ１　とλ。

を分離するための干渉フィルタ６および透明プラグ体ｌ
Ｏから構成される。プラグ１０の外径はソケット４に差
込むことができるように選定される。プラグ１０は素子
への低損失結合を可能にする外にフィルタ６？保護する
。棒レンズ５の背後の端面５２には光伝送ファイバ７と
８が結合される。区間ファイバへのピグテールを形成す
るモノモード・ファイバ７は棒レンズ５の光軸Ａに向っ
て配向される。この光軸はモジュールと素子が差込まれ
ている状態ではレンズ３の光軸人に一致する。軸Ａに平
行し放出ファイバとして使用されるマルチモード・ファ
イバ８は受信モジュール１３の元ダイオード１３１に達
する。受信モジュールは必要に応じてマルチプレクス素
子内に設けることも可能である。ファイバ８には例えば
コア直径５０μ鶏のステップ・プロフィルファイバのよ
うなコア直径の大きいファイバが好適である。そのコア
直径は一方ではレンズ５との結合を容易に下るためでき
るだけ大きく選ぶのがよいが、同時に光ダイオード１３
１の充光面の大きさによって約５０μ鶏に限定され、更
に偏光に関係しないフィルタ作用とそれに伴うファイバ
軸からの間隔？最小に保つ必要からもこれ以上大きくす
ることは許されない。

棒レンズ５はその軸Ａの上で１７４ピツチに等しい長さ
を持ち、前面側から入射した波長λＩ　（フィルタ６の
通過波長）の軸に平行な光束を背面側の端面で軸Ａの上
に集束する。レンズ５は前方の端面が斜めに研磨されて
いるから、軸に垂直に突き当る平面に対して小さい角α
で又り、レンズは軸人の周囲で中心よりも長くあるいは
短くなっている。傾斜した前方端面には波長選択フィル
タ例えば干渉フィルタ６が全面的に接着する。双方向伝
送に灼してはフィルタに異にする２つの素子が設けられ
る。これらのフィルタは相補型とし、一方のフィルタの
通過波長が他方のフィルタの非通過波長になるようにＴ
る。相補型フィルタは干渉フィルタの形で実現可能であ
る。

偏光に無関係なフィルタ作用に対しては傾斜角αをでき
るだけ小さく選ぶ必要がある。七の下眼は両光波辱体の
側方間隔によって決定される。光波導体７と８が例えば
支持体９の案内溝内に固定されたファイバであるときは
、最小角αは支持体の案内溝の間の最小道幅とファイバ
の外径によって決まる。素子は両レンズの共通軸の回り
の回転に不感性と下るのがｎ利である。これは区間ファ
イバに導く光波導体７が軸Ａ上にあり、引出し用の光波
導体８はレンズから遠い終＠８２に固く結合された光検
出器＋３１と共に軸Ａの回りに円を画くことに基くもの
である。従って送信ダイオード２とモノモード光波導体
７はプラグの回転に際して相互整合状態にとどめられる
。プラグ体１０はその前方端面がレーザー・モジュール
からレンズ５への光の通過？妨害しないことが必要であ
る。第１図の実施例ではプラグ体１０は波長λ１に対し
て透明な合成樹脂材料例えばエポキシ樹脂で作られ、鋳
造部品としてフィルタ６、レンズ５および光波導体７と
８に対する支持体を包囲する。

プラグ体ｌＯの外径は旋盤加工により規定値に調整され
る。プラグ体は差込み結合に際してソケット４上を移動
する袋ナラ）１１に固定するのがｎ利である。

第２図には第１図の素子の主要部を拡大して示す。ここ
ではプラグ体の背面の直径が拡大した部分１０】は除か
れているが、モノモードファイバ７のレンズ近くの終端
７１から出るフィルタ６で反射される波長λ、の光のレ
ンズ５内の通路が記入されている。この光は終端面７】
から発散光束として放出され、レンズ５ン通過する間に
次第に平行光束として集束され、軸Ａに対して傾斜下る
フィルタ６で反射され、レンズ５により背面の端面５２
の近くの点Ｐに集められる。この点はフィルタ６の傾斜
によってレンズと光波導体７の軸Ａから側刃にｘｏだけ
離れている。軸Ａに平行なマルチモードファイバ８はそ
のレンズに近い終端８１がＡＰの近くに置かれるように
軸Ａからこの間隔Ｘｏ　ａｔ保って設けられる。これに
よってこの点に集束された波長λ、の光がマルチモード
ファイバに光結合されることになる。

第３図は第１図の素子の１つの変形の一部分？拡大して
示す。この変形ではプラグ１０が単体ではなく、レンズ
５とフィルタ６およびファイバ７．８とその支持体９を
収容する管状の金属体１３から成り、その前面側はフィ
ルタ６に至るまで透明体１２で閉舶されている。透明体
１２は例えば透明合成樹脂材料で作られ、その前面側端
面は金属体１３と共に平面研磨することができる。その
代りにくさび形のガラス小板？使用し、フィルタ６とレ
ンズ５を金属体１３に収容する前にレンズ５とフィルタ
６を接合剤で結合してもよい。

受信モジュール？光ダイオード１３１と共に直接素子に
組み込む場合には、支持体９を図示のものとは異ったも
のにする方が効果的である。例えば支持体９には区間フ
ァイバに導くモノモードファイバ７の案内溝だけを設け
、マルチモードファイバ８の案内溝は支持体９に集積さ
れた光導波路に格下。この光導波路はガラス物体にイオ
ン交換によって作られたものであり、受信信号で変調さ
れた光な例えばファイバ７の軸方向に垂直に偏向して直
接光結合された受信ダイオード１３１に向ける。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるマルチプレクス素子とそれに整
合するレーザー・モジュールの図式的断面図、第２図は
第１図に示されている素子の拡大衛面図、第３図は第１
図の素子の１つの変形の拡大断面図である。 ９ＪＩＪｘ図において、 ｌ・・・　レーザー・モジュール、　　５・・・棒レン
ズ、　　６・・・干渉フィルタ、　　７・・・モノモー
ド光ファイバ、　　８・・・　マルチモード光ファイバ
。 ｌＯ・Ｊ・プラグ、　　１３・・・受信モジュール。 ７；−ルｌ？、壬 ＩＧ　１ ＩＧ　２ ＩＧ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光学レンズ（５）、レンズ（５）の前面に設けられ
   た波長選択性フィルタ（６）、およびレンズ（５）とフ
   ィルタ（６）を取囲みソケット（４）に差し込まれるプ
   ラグ体（１０）とを備え、波長λ＿１を通過させるフィ
   ルタ（６）は前面がこの波長に対して透明な材料で被覆
   され、レンズ（５）の背面にはモノモード光波導体（７
   ）とマルチモード光波導体（８）がレンズ（５）に向つ
   たレンズ近くの終端部（７１又は８１）において、モノ
   モード光波導体（７）のレンズ側終端（７１）から放出
   されフィルタ（６）で反射される波長（（λ＿２）の光
   がレンズ（５）とフィルタ（６）を通過し少くともマル
   チモード光波導体（８）のレンズに近い終端（８１）の
   近傍に集束されてこの光波導体（８）に光結合されるよ
   うに保持され、その際モノモード光波導体（７）のレン
   ズから遠い終端（７２）は光伝送ファイバに結合され、
   マルチモード光波導体（８）のレンズから遠い終端（８
   ２）は光検出器（１３１）に結合されることを特徴とす
   るモノモード光伝送ファイバを備え異る波長（λ＿１、
   λ＿２）で操作される光通信網用の波長マルチプレクス
   素子。 ２）光学レンズ（５）が棒レンズから成り、波長選択性
   フィルタ（６）はこの棒レンズの前方表面（５１）に面
   結合されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のマルチプレクス素子。 ３）モノモード光波導体（７）のレンズに近い終端部が
   棒レンズ（５）の光軸（Ａ）に向けられ、マルチモード
   光波導体（８）のレンズに近い終端部がこれに平行に伸
   びていること、棒レンズ（５）の前方端面（５１）が軸
   （Ａ）に対して僅かに傾斜していることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載のマルチプレクス素子。 ４）棒レンズ（５）の光軸（Ａ）上の長さは軸に平行に
   入射する光が棒レンズの一方の端面上に集束するように
   選定されていること、両方の光波導体（７、８）が棒レ
   ンズ（５）に突き合せ結合されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項又は第３項記載のマルチプレクス
   素子。 ５）プラグ体（１０）が波長λ＿１の光に対して透明な
   合成樹脂材料から成り、鋳造品としてフィルタ（６）を
   備えるレンズ（５）と両方の光波導体（７、８）を支持
   体（９）と共に包囲することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第４項の１つに記載のマルチプレクス素子
   。 ６）プラグ体（１０）が中空円筒形金属体（１３）から
   成り、フィルタ（６）を備えるレンズ（５）と一方の光
   波導体（７、８）が支持体（９）と共にこの金属体内に
   収容され、その前面が透明な合成樹脂材料（１２）又は
   ガラス小板によつて閉鎖されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項記載のマルチプレクス素子。 ７）プラグ体の前面の合成樹脂材料が研磨されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６項記載の
   マルチプレクス素子。 ８）両光波導体（７、８）の一方の支持体がプラグ体（
   １０）に固定された支持体（９）から成り、それに光波
   導体（７、８）が固定されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第７項の１つの記載のマルチプレ
   クス素子。 ９）両光波導体（７、８）が光ファイバから成り、支持
   体（９）の案内溝内に固定されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第８項記載のマルチプレクス素子。 １０）マルチモード光波導体（８）が支持体に集積され
   た光波導体であることを特徴とする特許請求の範囲第８
   項記載のマルチプレクス素子。 １１）支持体がガラスから成り、それに集積された光波
   導体はイオン交換によつて作られたものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１０項記載のマルチプレクス
   素子。 １２）集積された光波導体が湾曲部を持ち、この湾曲部
   がレンズ（５）の軸（Ａ）に垂直に伸びるレンズから遠
   い終端部に移行することを特徴とする特許請求の範囲第
   １０項又は第１１項記載のマルチプレクス素子。 １３）光検出器（１３１）が集積された光波導体のレン
   ズから遠い終端に結合されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１２項記載のマルチプレクス素子。 １４）モノモード光波導体（７）が支持体（９）の案内
   溝内に固定されたファイバから成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第１３項の１つに記載のマルチ
   プレクス素子。