JPWO2006134675A1 - Optical multiplexer / demultiplexer and assembly apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
複数の受発光素子(1〜5)と、入射光線の一部を透過させ残りを反射させる複数の光線分岐素子(11〜14)と、対応する受発光素子と光線分岐素子とを結ぶ光路上に配置された複数の結合素子(6〜10)と、ある光線分岐素子からの反射光線が他の光線分岐素子に入射するまでの光路上に配置された導波素子(15〜18)とを備えている。全ての結合素子は、単一の結合素子ブロック(25)に一体形成されている。これにより、組み立て時間の増加を抑え、製造コストを抑制できる。また、結合素子として設計パラメータが少ない球面ミラーを用いることにより、結合素子を単一ブロックにアレイ化形成しても歩留まりが高くなる。また、導波素子として凹面ミラーを用い、全ての導波素子を単一の導波素子ブロックに配列することにより、導波素子ブロックのアライメント許容誤差がゆるくなり、組み立てが容易になる。On the optical path connecting a plurality of light emitting / receiving elements (1-5), a plurality of light branching elements (11-14) that transmit part of incident light and reflect the rest, and the corresponding light receiving / emitting elements and light branching elements And a plurality of coupling elements (6 to 10) arranged on the optical path, and a waveguide element (15 to 18) arranged on the optical path until a reflected light beam from one light beam branching element enters another light beam branching element. I have. All coupling elements are integrally formed in a single coupling element block (25). Thereby, the increase in assembly time can be suppressed and manufacturing cost can be suppressed. Further, by using a spherical mirror with few design parameters as a coupling element, the yield can be increased even if the coupling elements are arrayed in a single block. Further, by using a concave mirror as a waveguide element and arranging all the waveguide elements in a single waveguide element block, the alignment tolerance of the waveguide element block becomes loose and assembly becomes easy.
Description
本発明は、光信号を合分波する光合分波器およびその組み立て装置に関し、例えば、複数の波長の光信号を一本の伝送路に多重して伝送する波長多重光伝送装置およびその組み立て装置に関する。 The present invention relates to an optical multiplexer / demultiplexer that multiplexes and demultiplexes an optical signal and an assembling apparatus thereof, for example, a wavelength multiplexing optical transmission apparatus that multiplexes and transmits optical signals of a plurality of wavelengths on a single transmission line, and an assembling apparatus thereof. About.
一本の光伝送路を有効に活用し、大容量伝送を可能にする技術として、波長多重光伝送技術が知られている。波長多重光伝送は、送信側でそれぞれ波長の異なる複数の光信号を発生させ、光合波器を用いて、これらの信号を一本の伝送路に多重して伝送し、受信側で光分波器により異なる波長の信号を分離し、それぞれの波長ごとに準備された受光素子によりその信号を受信するものである。 A wavelength division multiplexing optical transmission technique is known as a technique that makes effective use of a single optical transmission line and enables large-capacity transmission. In wavelength division multiplexing optical transmission, a plurality of optical signals with different wavelengths are generated on the transmission side, and these signals are multiplexed and transmitted on a single transmission line using an optical multiplexer, and optical demultiplexing is performed on the reception side. A signal having a different wavelength is separated by a detector, and the signal is received by a light receiving element prepared for each wavelength.
波長多重伝送は、一つの波長のみを用いた伝送に比べ、一本のファイバあたりの伝送容量の大容量化が容易であり、又、複数の伝送路を用いた場合に比較して、伝送路コストが削減できるため、通信容量の大容量化および通信コストの低減に効果的である。波長多重光伝送を行う際には、送信側で光合波、受信側で光分波を行なうために、光合分波器が用いられる。 Wavelength multiplexing transmission makes it easy to increase the transmission capacity per fiber compared to transmission using only one wavelength, and the transmission path is more than that using multiple transmission paths. Since the cost can be reduced, it is effective for increasing the communication capacity and reducing the communication cost. When performing wavelength division multiplexing optical transmission, an optical multiplexer / demultiplexer is used to perform optical multiplexing on the transmitting side and optical demultiplexing on the receiving side.
<第1の従来例>
従来の光合分波器の第1例として、文献1(米国特許公報6832031号)に記載のものがある。この光合分波器の概略構成を図37に示す。この光合分波器は、受信素子1001aによって受信された光信号を波変換素子1003a〜1003dによって複数の波長域に分波し、それぞれの波長域の光信号を送信素子1002a〜1002dから送信するものである。<First Conventional Example>
As a first example of a conventional optical multiplexer / demultiplexer, there is one described in Document 1 (US Pat. No. 6,832,031). A schematic configuration of this optical multiplexer / demultiplexer is shown in FIG. This optical multiplexer / demultiplexer demultiplexes the optical signal received by the receiving element 1001a into a plurality of wavelength ranges by the
より具体的には、光合分波器は、下部キャリヤ1004aおよび上部キャリヤ1004bを有している。下部キャリヤ1004aには、カップリング装置1005a〜1005cが取り付けられている。カップリング装置1005a〜1005cには、受信素子1001,送信素子1002b,1002dがそれぞれ個別に配設される。上部キャリヤ1004bにも2つのカップリング装置が取り付けられ、それぞれのカップリング装置に残りの送信素子1002a,1002cが配設される。また、下部キャリヤ1004aと上部キャリヤ1004bとの間の空間には、波変換素子1003a〜1003dが配設されている。波変換素子1003a〜1003dは、それぞれ異なる特定の波長の光線のみを透過させ、それ以外の波長の光線を反射させる素子である。
More specifically, the optical multiplexer / demultiplexer includes a
図38を参照し、カップリング装置1005aの構成について更に説明する。カップリング装置1005aは、受信素子1001を保持するストッパ面1006を有する。また、カップリング装置1005aには、ストッパ面1006上の受信素子1001と対向する位置に、受信素子1001からの光信号を入射方向に対して90゜をなす角度方向に反射する反射面1007が形成されている。この反射面1007は、その縦断面が放物線、双曲線または楕円の一部を描いている。さらに、カップリング装置1005aへの受信素子1001の位置決めを容易にするために、ストッパ面1006の側部にストッパ1008が設けられている。カップリング装置1005b,1005cもまた、カップリング装置1005aと同様の構成をしている。
The configuration of the
このような構成の光合分波器において、受信素子1001から光信号が出射されると、この光信号はカップリング装置1005aの反射面1007によって図39に示すように光軸が90゜変換され、波変換素子1003aに向かって反射される。そして、特定の波長の光線のみが波変換素子1003aを透過し、送信素子1002aから送信される。波変換素子1003aで反射された光線は、波変換素子1003bに至り、波変換素子1003aとは異なる波長域の光線が透過し、送信素子1002bから送信される。同様の動作を繰り返すことにより、分波された単色光線が送信素子1002a〜1002dのそれぞれから送信される。
In the optical multiplexer / demultiplexer configured as described above, when an optical signal is emitted from the
<第2の従来例>
従来の光合分波器の第2例として、文献2(特開2004−206057号)に記載のものがある。この光合分波器の概略構成を図40に記載する。この光合分波器は、光ファイバ2001a〜2001fを平行に並べて先端にコネクタ2002を取り付けた光ファイバアレイ2003と、下面にマイクロレンズ2004a〜2004fが配列されたマイクロレンズアレイ2005と、透明なカバー部材2006と、フィルタ2007a〜2007dからなるフィルタ層2008と、導光ブロック2009と、導光ブロック2009の下面に形成された平面状のミラー層2010とで構成されている。<Second Conventional Example>
A second example of a conventional optical multiplexer / demultiplexer is described in Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-206057). FIG. 40 shows a schematic configuration of this optical multiplexer / demultiplexer. This optical multiplexer / demultiplexer includes an
このような構成の光合分波器において、波長λ1、λ2、λ3、λ4の光を多重した光は光ファイバ2001aから出射しマイクロレンズアレー2005のマイクロレンズ2004aでその光軸を曲げられて平行光になり、ミラー層2010で反射してフィルタ層2008に入射する。フィルタ層2008のこの位置には、波長λ1の光のみを透過し、それ以外の波長の光を反射するフィルタ2007aが配置されている。したがって、波長λ1の光はフィルタ2007aを透過し、マイクロレンズ2004cで光軸を曲げられて光ファイバ2001cに結合する。よって、光ファイバ2001cの光出射端からは波長λ1の光が取り出される。
In the optical multiplexer / demultiplexer having such a configuration, light obtained by multiplexing light of wavelengths λ1, λ2, λ3, and λ4 is emitted from the
一方、フィルタ2007aで反射された光(波長λ2、λ3、λ4)は、ミラー層2010で再度反射して、フィルタ層2008に入射する。フィルタ層2008のこの位置にはフィルタ2007bが配置されており、フィルタ2007bを透過した波長λ2の光はマイクロレンズ2004dに入射し、光軸方向を曲げられて光ファイバ2001dに結合する。よって、光ファイバ2001dの光出射端からは波長λ2の光のみが取り出される。同様の動作を繰り返すことにより、光ファイバ2001d,2001eの光出射端からは波長λ3,λ4の光が取り出される。
On the other hand, the light (wavelengths λ2, λ3, λ4) reflected by the filter 2007a is reflected again by the
<第3の従来例>
従来の光合分波器の第3例を図41に示す。この光合分波器は、保持部材3101に誘電体多層膜フィルタ3102−1〜3102−4が固定されており、光を入出力する光ファイバ3103−1〜3103−5、光ファイバから出射された光を平行光に変換したり、誘電体多層膜フィルタを透過した光を光ファイバへ集光したりするレンズ3104−1〜3104−5がそれぞれ位置合わせされて搭載されている。<Third conventional example>
A third example of a conventional optical multiplexer / demultiplexer is shown in FIG. In this optical multiplexer / demultiplexer, dielectric multilayer filters 3102-1 to 3102-4 are fixed to a
この光合分波器は、λ1〜λ4の四つの波長の光が多重された波長多重光を合分波するものである。光入力用の第1の光ファイバ3103−1から出射された波長多重光は、レンズ3104−1により平行光線に変換され、保持部材3101の中を透過した後、第1の誘電体多層膜フィルタ3102−1に入射する。第1の誘電体多層膜フィルタ3102−1は波長λ4の光を透過し、それ以外の波長の光を反射する特性を持っており、このフィルタにより選択された波長λ4の光がレンズ3104−2により第2のファイバ3103−2に集光され、出力される。第1の誘電体多層膜フィルタ3102−1により反射された光は、保持部材3101内を伝播して、順次、フィルタ3102−2〜3102−4に入射する。以下、第2のフィルタ3102−2は波長λ3を透過し、それ以外の波長は反射するため、同様にλ3の光が第3のファイバ3103−3より出力される。以下同様に、λ2を透過する第3のフィルタ3102−3によってλ2の光が第4のファイバ3103−4より、λ1を透過する第4のフィルタ3102−4によってλ1の光が第5のファイバ3103−5より出力される。
This optical multiplexer / demultiplexer multiplexes / demultiplexes wavelength multiplexed light in which lights of four wavelengths λ1 to λ4 are multiplexed. The wavelength multiplexed light emitted from the first optical fiber 3103-1 for light input is converted into parallel rays by the lens 3104-1, transmitted through the
このような構成では、ファイバから出射された光を平行光に変換し、また、平行光をファイバに集光するためのレンズがファイバの本数分必要となり、部品数が増加する。また、各ファイバとレンズをそれぞれ位置調整して取り付ける必要があり、組み立て工数が増加する。これらの問題を解決するため、各ファイバからの出射光を平行光に変換する、あるいは、平行光をファイバへ集光するためのレンズ部品数を削減するための発明がいくつかなされている。 In such a configuration, the number of lenses required to convert the light emitted from the fiber into parallel light and to collect the parallel light on the fiber is increased, and the number of components increases. Further, it is necessary to adjust the position of each fiber and lens, and the number of assembly steps increases. In order to solve these problems, several inventions have been made to reduce the number of lens components for converting the emitted light from each fiber into parallel light or condensing the parallel light onto the fiber.
<第4の従来例>
従来の光合分波器の第4例として、文献3(岡部、他1名、「WWDM用合分波器SMOPの開発」、電子情報通信学会総合大会、2002年、予稿集C−3−76、P208)に記載のものがある。この光合分波器の概略構成を図42に示す。この光合分波器は、透明な保持部材3105の間に、相互に間隔を置いて配置された複数の光線分岐素子3106と、ポート3107からこの光線分岐素子3106に波長多重光を斜めに案内する第1のレンズ3109と、フィルタ反射面で反射された各波長の光をポート3107に集光させる複数の第2のレンズ3110を備える。この構成では、第1のレンズ3109と複数の第2のレンズ3110を1つの光学基板上に作製することができるため、部品数を削減することができる。<Fourth Conventional Example>
As a fourth example of a conventional optical multiplexer / demultiplexer, Reference 3 (Okabe and one other, “Development of a WWDM multiplexer / demultiplexer SMOP”, IEICE General Conference, 2002, Proceedings C-3-76 , P208). FIG. 42 shows a schematic configuration of this optical multiplexer / demultiplexer. This optical multiplexer / demultiplexer guides wavelength multiplexed light obliquely from a plurality of
<第5の従来例>
従来の光分波器の第5例として、文献4(米国特許第6198864号)に記載のものがある。この光分波器の概略構成を図43に示す。この光分波器は、主光学ブロック3200の表面に複数の収束リフレクタ3201が形成されると共に、複数の波長特定フィルタ3202が接続されており、各フィルタで反射された光は主光学ブロック3200内部を伝播し、収束リフレクタ3201で反射され、順次、隣接する次の波長特定フィルタに導かれる構成となっている。<Fifth conventional example>
As a fifth example of a conventional optical demultiplexer, there is one described in Document 4 (US Pat. No. 6,1988,864). A schematic configuration of this optical demultiplexer is shown in FIG. In this optical demultiplexer, a plurality of converging
この光分波器において、入射ファイバ3203から入射された光は、反射面3204で反射、集光された後、第1のフィルタ3202aへ入射し、第1のフィルタ3202aを透過した光は、レンズアレイブロック3205のレンズ3206aを通過し、集光されて検出器3207aへ入射される。第1のフィルタ3202aで反射された光は、収束リフレクタ3201aで反射され、第2のフィルタ3202bへ入射される。以降、第2のフィルタ3202b、第3のフィルタ3202c、第4のフィルタ3202dで同様な動作を繰り返し、波長多重光の分波を行なう。
In this optical demultiplexer, the light incident from the
この光分波器では、複数のレンズが一体化されたレンズアレイブロック3205が、主光学ブロック3200に突起部で位置合わせされており、また、ファイバ3203から入射された光は、主光学ブロック3200に作りこまれた反射面3204により平行光線に変換される構成となっているため、個別のレンズを位置合わせする必要が無く、組み立てコストを削減できる。
In this optical demultiplexer, a
<第6の従来例>
従来の光合分波器の第6例として、文献5(特開2005−17811号)に記載のものがある。この光合分波器の概略構成を図44に示す。この光合分波器は、導波素子3003〜3005が形成された導波素子ブロック3001と、光線分岐素子3006,3007や透過窓3008,3009が形成されたアレイ素子搭載ブロック3002とを有する。導波素子ブロック3001には、アレイ素子搭載ブロック3002を保持する保持構造が一体形成されている。<Sixth Conventional Example>
As a sixth example of a conventional optical multiplexer / demultiplexer, there is one described in Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-17811). FIG. 44 shows a schematic configuration of this optical multiplexer / demultiplexer. This optical multiplexer / demultiplexer includes a
透過窓3008を介して光合分波器の内部に送られた光線は、導波素子と光線分岐素子とに交互に反射され、ジグザグの光路に沿って伝播する。光線分岐素子3006,3007を透過する波長の光線は、光線分岐素子3006,3007のそれぞれから取り出され、その他の波長の光線は透過窓3009から取り出される。
Light rays sent into the optical multiplexer / demultiplexer through the
このような構成にすることにより、導波素子ブロック3001の上部にアレイ素子搭載ブロック3002を載せるだけで、導波素子ブロック3001上の素子とアレイ素子搭載ブロック3002上の素子とを精度よく位置決めできる。
With such a configuration, the elements on the
しかしながら、上述した従来の光合分波器にはいくつかの課題がある。 However, the conventional optical multiplexer / demultiplexer described above has several problems.
<課題1>
図37に示した従来の光合分波器では、受信素子1001および送信素子1002a〜1002dが、複数のカップリング装置にそれぞれ個別に配設される。このため、光合分波器を組み立てるときには、受信側カップリング装置と送信側カップリング装置との相対位置を、過剰損失が低くなるようにアライメントする必要がある。したがって、上述した分波動作時には複数の受信側カップリング装置を、また合波動作時には複数の送信側カップリング装置を、各チャネルごとにアライメントする作業が必要になる。このため、光合分波器のチャネル数増大に伴いアライメント工数が増大し、組み立て時間が長くなり製造コストが高くなるという問題があった。<
In the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 37, a receiving
<課題2>
また、図37に示した従来の光合分波器では、受信側カップリング装置と送信側カップリング装置とが分離している。このため、光合分波器の組み立て後に環境温度が変化すると、装置内の温度勾配などの影響によって不均一な膨張収縮が発生し、受信側カップリング装置と送信側カップリング装置との相対的な位置ずれが発生する可能性が高い。位置ずれは損失の原因となるため、従来の光合分波器には環境温度変化に伴う損失変動が大きいという問題があった。<
In the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 37, the reception side coupling device and the transmission side coupling device are separated. For this reason, when the environmental temperature changes after the optical multiplexer / demultiplexer is assembled, non-uniform expansion / contraction occurs due to the influence of the temperature gradient in the device, and the relative relationship between the reception side coupling device and the transmission side coupling device is generated. There is a high possibility of misalignment. Since the position shift causes a loss, the conventional optical multiplexer / demultiplexer has a problem that a loss fluctuation accompanying an environmental temperature change is large.
<課題3>
図40に示した従来の光合分波器では、フィルタ間を伝播する光線を反射する導波素子としてのミラー層2010が平面状をしている。このため、ミラー層2010の位置を調整しても反射光線の角度を変化させることができず、アライメントすることができない。したがって、図45に示すように、光ファイバアレイ2003(またはマイクロレンズアレイ2005)の位置を調整することで、アライメントを実施することになる。この場合、結合素子としてのマイクロレンズ2004a〜2004fに対する入射光線の位置ずれ許容量が重要となる。マイクロレンズ2004a〜2004fはコリメート光と収束光を相互に変換することが目的なので、大きな集光パワーを有している。したがって、マイクロレンズ2004a〜2004fに対する入射光線の位置ずれが僅かでも、出射(反射)光線に大きな角度ずれが発生し、伝播光線の光路長が長くなるにつれて大きな光軸ずれをもたらすので、過剰損失が発生する。<
In the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 40, the
図46は、図40に示した従来の光合分波器における結合効率のファイバアレイシフト量依存性を示している。この図から分かるように、光ファイバアレイ2003の位置が数μmずれるだけで、5dB以上の大きな過剰損失が発生することもある。このように、この光合分波器は、許容される過剰損失に対して、光ファイバアレイ2003のアライメント許容誤差が厳しいため、高精度な組み立て装置を必要とし、組み立て時間も増大するため製造コストが増大するという問題があった。
FIG. 46 shows the dependence of the coupling efficiency on the fiber array shift amount in the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. As can be seen from this figure, a large excess loss of 5 dB or more may occur only by shifting the position of the
<課題4>
また、図40に示した従来の光合分波器において、ミラー層2010が形成された導光ブロック2009の固定に用いられる接着剤が、環境温度の変化などにより膨張収縮すると、ミラー層2010の角度が設計値からずれることがある。この場合、ミラー層2010とフィルタ層2008との間を多重反射する伝播光線の光軸に注目すると、ミラー層2010でもフィルタ層2008でも伝播光線の光軸角度ずれを補正することができない。その結果、図47に示すように、光路長が伸びるにしたがって、光軸位置ずれが増大する。したがって、図40に示した従来の光合分波器には、環境温度の変化に対して大きな損失変動が発生するという問題があった。<
In addition, in the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 40, when the adhesive used for fixing the
<課題5>
また、図42および図43に示した従来の光合分波器は、何れにおいても、ファイバから出射した拡散光をフィルタへ入射するためのレンズを、一体成型可能なレンズアレイとすることにより部品点数を削減している。しかし、これらのレンズアレイを用いた小型光合分波器は、以下に示すような問題がある。<
The conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 42 and FIG. 43 uses a lens array that can integrally mold the diffused light emitted from the fiber into the filter so that the number of parts can be increased. Have reduced. However, small optical multiplexers / demultiplexers using these lens arrays have the following problems.
まず、光学ブロック内部を光が導波する構成のため、光学的に透明度が高い材料を使う必要があり、材料選択の自由度が限られ、材料コストが高くなる。また、ブロック内部を導波する際の光の損失が避けられない。
次に、ファイバまたは光検出器の固定用部材とレンズアレイとが別体であるため、ファイバまたは光検出器を固定する部材をレンズアレイとは別に準備し、レンズアレイに対し位置調整して固定する必要がある。
更に、レンズとフィルタ間の距離は光学基板または光学ブロックの寸法により一意に決まってしまい、誤差を調整する機構を持たない。First, since the light is guided inside the optical block, it is necessary to use a material having high optical transparency, so that the degree of freedom in material selection is limited and the material cost is increased. Further, light loss is unavoidable when the light is guided inside the block.
Next, since the fixing member for the fiber or photodetector and the lens array are separate, prepare a member for fixing the fiber or photodetector separately from the lens array, and adjust the position to the lens array and fix it. There is a need to.
Furthermore, the distance between the lens and the filter is uniquely determined by the dimensions of the optical substrate or optical block, and has no mechanism for adjusting the error.
<課題6>
図42に示した従来の光合分波器では、各レンズ3109,3110、各フィルタ3106、各光ファイバ3107を別々のアレイ素子として製造し、これらを組み立てる。この際、調芯作業をしなければならず、そのうえ調芯軸数が多いため、調整時間が増大してしまうという問題があった。また、光合分波器の組み立て装置に各調芯軸の調整機能をもたせると、調芯軸数が多いため、装置自体が複雑化してしまうという問題があった。<
In the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 42, the
<課題7>
図44に示した従来の光合分波器において、導波素子3003〜3005を凹面ミラーとし、導波素子と光線分岐素子との間を多重反射する伝播光線の光軸に注目する。<
In the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 44, the
この光合分波器では、導波素子ブロック3001にアレイ素子搭載ブロック3002の保持構造が一体形成されているため、導波素子ブロック3001に角度ずれが発生した場合、アレイ素子搭載ブロック3002にも同じ量の角度ずれが発生する。アレイ素子搭載ブロック3002に形成されている光線分岐素子3006,3007は平面ミラーに相当するが、平面ミラーの角度ずれは入射光軸の角度ずれを増幅させてしまう。よって、伝播光線が光線分岐素子3006,3007に入反射するたびに伝播光軸に大きな角度ずれが発生し、伝播光線が導波素子3003〜3005へ入射する際の大きな位置ずれをもたらす。
In this optical multiplexer / demultiplexer, since the holding structure of the array
一方、導波素子3003〜3005は集光パワーをもっているため、伝播光線が導波素子3003〜3005に入反射するたびに角度ずれを補正することができる。しかし、入射位置ずれが極端に大きい場合は、角度ずれの補正効果が十分得られなかったり、角度ずれを増幅させることもある。以上の効果が相乗的に作用し、アレイ素子搭載ブロック3002の角度ずれがない場合より、伝播光線の角度ずれが大きくなってしまう。
On the other hand, since the
その一例を図48Aおよび図48Bに示す。図48Aに示すように導波素子ブロック3001が傾斜していないときには、導波素子への伝播光線の入反射角は11.31゜である。これに対し、例えば、導波素子3003〜3005のミラー曲率半径が5mm程度、導波素子3003〜3005と光線分岐素子3006,3007との距離も5mm程度の場合、図48Bに示すように導波素子ブロック3001が5゜傾斜すると、伝播光線の入反射角は2゜〜17゜となり、伝播光線の角度ずれが大きくなることが分かる。伝播光線の角度ずれは過剰損失の原因となる。したがって、従来の光合分波器には、わずかな導波素子ブロック3001の角度ずれが大きな過剰損失をもたらすという問題があった。
An example is shown in FIGS. 48A and 48B. As shown in FIG. 48A, when the
本発明の主要な目的は、光合分波器の製造コストを低減することにある。
その他、本発明には以下の目的もある。すなわち、本発明の他の目的は、光合分波器における環境温度変化に伴う損失変動を低くする、光合分波器の材料選択の自由度を高める、光合分波器の光損失を低減する、光合分波器を組み立てる際の調芯軸数を減らし光合分波器の位置調整を簡易化して調整時間を低減する、光合分波器の組み立て装置を簡易化する、導波素子ブロックの角度ずれがもたらす過剰損失を抑制することにある。A main object of the present invention is to reduce the manufacturing cost of an optical multiplexer / demultiplexer.
In addition, the present invention has the following objects. That is, another object of the present invention is to reduce the loss fluctuation accompanying the environmental temperature change in the optical multiplexer / demultiplexer, increase the freedom of material selection of the optical multiplexer / demultiplexer, reduce the optical loss of the optical multiplexer / demultiplexer, Reduce the number of alignment axes when assembling the optical multiplexer / demultiplexer, simplify the position adjustment of the optical multiplexer / demultiplexer and reduce the adjustment time, simplify the assembly device of the optical multiplexer / demultiplexer, angle deviation of the waveguide element block It is to suppress the excessive loss caused by.
このような目的を達成するために、本発明に係る光合分波器は、光線の受光および発光の少なくとも一方を行う複数の受発光素子と、入射された光線の一部を透過させ残りを反射させる複数の光線分岐素子と、対応する受発光素子と光線分岐素子とを結ぶ光路上に配置された複数の結合素子と、ある光線分岐素子からの反射光線が他の光線分岐素子に入射するまでの光路上に配置された導波素子とを備え、前記結合素子の全てが単一の結合素子ブロックに一体形成されていることを特徴とする。 In order to achieve such an object, an optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention includes a plurality of light receiving and emitting elements that perform at least one of light reception and light emission, and a part of the incident light beam and the remaining light is reflected. A plurality of beam branching elements, a plurality of coupling elements arranged on an optical path connecting the corresponding light emitting / receiving element and the beam branching element, and a reflected beam from one beam branching element until it enters another beam branching element And all of the coupling elements are integrally formed in a single coupling element block.
また、本発明に係る光合分波器は、前記結合素子が、球面からなる凹面ミラーであることを特徴とする。 In the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention, the coupling element is a concave mirror made of a spherical surface.
また、本発明に係る光合分波器は、前記導波素子が、凹面ミラーであることを特徴とする。 In the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention, the waveguide element is a concave mirror.
また、本発明に係る光合分波器は、前記受発光素子のそれぞれを一定間隔かつ平行に配置すると共に、前記受発光素子のそれぞれの端面を同一平面上に位置決めする受発光素子固定構造を有する受発光素子固定ブロックと、前記光線分岐素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置する光線分岐素子ブロックと、前記導波素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置する導波素子ブロックと、前記受発光素子固定ブロック、前記結合素子ブロック、前記光線分岐素子ブロック、前記導波素子ブロックを、空間を介して配置すると共に、前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとを対向して平行に配置し、前記光線分岐素子ブロックを前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとの間に平行に配置する光メインブロックと更にを備え、前記結合素子ブロックは、前記結合素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置し、前記結合素子は、前記受発光素子からの光線を反射して平行光にすると共に、前記受発光素子への光線を反射して集光し、前記導波素子ブロックは、前記結合素子からの光線が前記結合素子に隣接する結合素子に反射されるように位置決めされ、前記光線分岐素子ブロックは、前記結合素子と前記導波素子の光路上に前記光線分岐素子が配置されるように位置決めされていることを特徴とする。 In addition, the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention has a light receiving / emitting element fixing structure in which the light receiving / emitting elements are arranged in parallel at a constant interval and each end face of the light receiving / emitting element is positioned on the same plane. A light receiving / emitting element fixing block, a light beam branching element block in which each of the light beam splitting elements is arranged on the same plane at the same regular intervals as the light receiving / emitting element, and a wave guide element on the same plane. The waveguide element block arranged at the same fixed interval, the light receiving and emitting element fixing block, the coupling element block, the beam splitter block, and the waveguide element block are arranged through a space, and the coupling element block And the waveguide element block are arranged in parallel to face each other, and the beam splitter block is disposed between the coupling element block and the waveguide element block. An optical main block arranged in parallel; and the coupling element block is configured such that each of the coupling elements is arranged on the same plane at the same fixed interval as the light receiving and emitting elements, and the coupling elements are separated from the light emitting and receiving elements. The light beam from the coupling element is reflected by the coupling element adjacent to the coupling element. The beam branching element block is positioned so as to be reflected, and the beam branching element block is positioned so that the beam branching element is disposed on an optical path between the coupling element and the waveguide element.
また、本発明に係る光合分波器は、前記導波素子ブロックが、前記導波素子が配列された面の反対側の面に、曲面からなる突起部を更に備えることを特徴とする。 In the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention, the waveguide element block further includes a protrusion having a curved surface on a surface opposite to the surface on which the waveguide elements are arranged.
また、本発明に係る光合分波器の組み立て装置は、導波素子が配列された導波素子ブロックに形成された曲面からなる突起部を把持可能な把持手段と、前記把持手段を垂直方向および水平方向へ移動自在な位置調整手段と、前記把持手段の移動に伴って反力を発生させる反力発生手段とを備えることを特徴とする。 The optical multiplexer / demultiplexer assembling apparatus according to the present invention includes a gripping means capable of gripping a protrusion formed of a curved surface formed on a waveguide element block in which waveguide elements are arranged, and the gripping means in the vertical direction and It comprises a position adjusting means that is movable in the horizontal direction, and a reaction force generating means that generates a reaction force in accordance with the movement of the gripping means.
また、本発明に係る光合分波器は、前記導波素子の全てが単一の導波素子ブロックに配列され、前記結合素子ブロックは、前記光線分岐素子を保持する保持構造を備え、前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとは分離していることを特徴とする。 In the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention, all of the waveguide elements are arranged in a single waveguide element block, and the coupling element block includes a holding structure for holding the beam splitter, and the coupling The element block and the waveguide element block are separated from each other.
本発明の光合分波器では、受光素子用の結合素子と発光素子用の結合素子が単一の結合素子ブロックに一体形成されているので、組み立て時間の増加を抑え、製造コストを抑制できる。また、環境温度変化に伴う損失変動が小さくなる。 In the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention, since the coupling element for the light receiving element and the coupling element for the light emitting element are integrally formed in a single coupling element block, an increase in assembly time can be suppressed and manufacturing cost can be suppressed. Further, the loss fluctuation accompanying the environmental temperature change is reduced.
また、本発明の光合分波器では、結合素子として設計パラメータが少ない球面ミラーを用いることにより、結合素子を単一ブロックにアレイ化形成しても歩留まりが高くなり、結果として製造コストを抑制できる。 Further, in the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention, by using a spherical mirror with few design parameters as a coupling element, the yield is increased even if the coupling elements are arrayed in a single block, and as a result, the manufacturing cost can be suppressed. .
また、本発明の光合分波器では、導波素子が凹面ミラーであり、全ての導波素子が単一の導波素子ブロックに配列されているので、組み立てを容易化でき、製造コストを低減できる。また、環境温度の変化に対する損失変動を抑制できる。 In the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention, the waveguide elements are concave mirrors, and all the waveguide elements are arranged in a single waveguide element block, so that the assembly can be facilitated and the manufacturing cost is reduced. it can. Moreover, the loss fluctuation | variation with respect to the change of environmental temperature can be suppressed.
また、本発明の光合分波器では、信号光が空間を伝播するようにしたので、光合分波器を構成するブロックの材料選択の自由度を高めると共に光損失を削減することができる。
また、ブロックとして光学透明な部材を利用しなくてもよいため、安価で機械的強度や熱特性に優れる材料により受発光素子固定ブロックの製造が可能となる。
また、光合分波器の組み立てを行う際には、複数の受発光素子を受発光素子固定ブロックに予め固定し、受発光素子固定ブロックの位置を調整して、光メインブロックに固定するだけで、個々の受発光素子を個別に調整することなく、複数の受発光素子の結合素子に対する位置合わせを行うことができる。その結果、両者の位置合わせ作業を容易にすると共に、組み立てコストを削減することができる。
また、光メインブロックと導波素子ブロックが独立したブロックとなっているため、組み立ての際に、結合素子ブロック上に形成されている結合素子と導波素子ブロック上に搭載されている導波素子の角度や位置を損失の少ない最適な位置に調整することが可能であり、光損失の削減が図れる。Further, in the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention, the signal light propagates through the space, so that the degree of freedom in selecting the material of the block constituting the optical multiplexer / demultiplexer can be increased and the optical loss can be reduced.
In addition, since it is not necessary to use an optically transparent member as the block, it is possible to manufacture the light receiving and emitting element fixing block with a material that is inexpensive and excellent in mechanical strength and thermal characteristics.
When assembling the optical multiplexer / demultiplexer, simply fix a plurality of light emitting / receiving elements to the light receiving / emitting element fixing block in advance, adjust the position of the light receiving / emitting element fixing block, and fix it to the optical main block. The alignment of the plurality of light emitting / receiving elements with respect to the coupling element can be performed without individually adjusting the individual light emitting / receiving elements. As a result, both positioning operations can be facilitated, and the assembly cost can be reduced.
In addition, since the optical main block and the waveguide element block are independent blocks, the coupling element formed on the coupling element block and the waveguide element mounted on the waveguide element block at the time of assembly. It is possible to adjust the angle and position of the light to an optimal position with little loss, and light loss can be reduced.
本発明の光合分波器およびその組み立て装置によれば、3軸回転ステージなどの複雑な回転機構が不要となり、組み立て装置自体が簡易な構造になるので、その製造コストを低減することができる。全ての回転軸を所定の角度になるように調整する必要なしに組み立てられるため、組み立て手順が簡単になり、組み立て時間および組み立て作業を低減することができる。また、導波素子ブロックの基板の中央に突起部を配置することにより、導波素子ブロックを組み立て装置で把持したときに、把持した位置と導波素子ブロックの重心位置とが一致するので、導波素子ブロックを安定して把持することができる。また、真空チャックのパイプが導波素子ブロックの突起部の直径より小さいことにより、真空チャックのパイプを導波素子ブロックの突起部に密着させることができ、導波素子ブロックの把持が容易になる。 According to the optical multiplexer / demultiplexer and its assembling apparatus of the present invention, a complicated rotating mechanism such as a three-axis rotating stage is not required, and the assembling apparatus itself has a simple structure, so that the manufacturing cost can be reduced. Since all the rotating shafts are assembled without having to be adjusted to a predetermined angle, the assembling procedure is simplified, and the assembling time and assembling work can be reduced. In addition, by arranging the protrusion at the center of the substrate of the waveguide element block, when the waveguide element block is gripped by the assembling apparatus, the gripped position coincides with the gravity center position of the waveguide element block. The wave element block can be gripped stably. Further, since the vacuum chuck pipe is smaller than the diameter of the projection of the waveguide element block, the vacuum chuck pipe can be brought into close contact with the projection of the waveguide element block, and the waveguide element block can be easily held. .
また、本発明に係る光合分波器では、光線分岐素子を保持する保持構造が導波素子ブロックから分離しているので、導波素子ブロックの角度ずれが過剰損失増大に及ぼす影響を抑制できる。 In the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention, since the holding structure for holding the beam branching element is separated from the waveguide element block, the influence of the angular deviation of the waveguide element block on the increase in excess loss can be suppressed.
以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the following examples do not limit the present invention.
<第1の実施例>
図1〜図6は、本発明の第1の実施例に係る光合分波器を説明する図である。なお、図1〜図4には、光分波器とした場合の光合分波器内部を伝播する光線を概念的に示してある。<First embodiment>
1 to 6 are diagrams for explaining an optical multiplexer / demultiplexer according to a first embodiment of the present invention. 1 to 4 conceptually show the light rays propagating through the optical multiplexer / demultiplexer when the optical demultiplexer is used.
図1に示すように、本実施例にかかる光合分波器は、ミラーアレイブロック25の部分と導波部構造24の部分とから構成されている。ミラーアレイブロック25には、凹面の球面ミラーからなる結合素子(曲面を示すために補助線をつけてある)6〜10と、波長多重光線または単色光線を入出力する光ファイバ1〜5とが設けられている。導波部構造24には、特定の波長域を含む光線を透過すると共に特定の波長域以外の光線を反射する光線分岐素子11〜14と、光線を反射する反射面15〜18とが設けられている。
As shown in FIG. 1, the optical multiplexer / demultiplexer according to this embodiment includes a
ここで、反射面15〜18は導波素子として機能する。結合素子6〜10が設けられたミラーアレイブロック25は結合素子ブロックと呼ぶことができる。
Here, the reflecting
本実施例に係る光合分波器を、分波器として利用する場合の動作原理について説明する。光合分波器の外部から入力された波長多重光線は、光ファイバ1を伝播し光合分波器の内部に導かれ、結合素子6に対してやや拡散した波長多重光線として出射される。結合素子6は、この出射された波長多重光線をコリメート化しつつ反射して、反射面15に伝播させる。伝播した波長多重光線は、反射面15において再び反射され、光線分岐素子11に入射する。
An operation principle when the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment is used as a demultiplexer will be described. The wavelength multiplexed light input from the outside of the optical multiplexer / demultiplexer propagates through the
光線分岐素子11に入射した波長多重光線は、光線分岐素子11において特定の波長域を含む光線が透過され、単色光線となり結合素子7に伝播した後、結合素子7において反射されると共に集光され、光ファイバ2に結合して、光合分波器の外部へ出力される。
The wavelength-multiplexed light incident on the
特定の波長域以外の光線からなる波長多重光線は、光線分岐素子11において透過されずに反射され、反射面16に伝播される。反射面16に伝播された波長多重光線は、反射面16において反射され、光線分岐素子12に入射する。
A wavelength-multiplexed light beam composed of a light beam outside a specific wavelength range is reflected without being transmitted by the light
光線分岐素子12に入射した波長多重光線は、光線分岐素子12おいて、光線分岐素子11とは異なる特定の波長域を含む光線が透過され、単色光線となり結合素子8に伝播した後、結合素子8において反射されると共に集光され、光ファイバ3に結合して、光合分波器の外部へ出力される。
The wavelength multiplexed light incident on the
以上の過程を繰り返すことで、光ファイバ1から入射された波長多重光線を、分波された複数の単色光線として、光ファイバ2〜5から取り出すことができる。
By repeating the above process, the wavelength multiplexed light incident from the
また、本実施例に係る光合分波器を合波器として利用する場合は、上述した分波動作における波長多重光線および単色光線の進行方向を逆向きにした場合に相当する。すなわち、光合分波器の外部から、光ファイバ2〜5にそれぞれ単色光線を入力することで、当該複数の単色光線を、合波された波長多重光線として光ファイバ1から取り出すことができる。
Further, when the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment is used as a multiplexer, it corresponds to a case where the traveling directions of the wavelength multiplexed light and the monochromatic light in the above-described demultiplexing operation are reversed. That is, by inputting monochromatic rays to the
なお、本実施例では、光線分岐素子の数を4個、結合素子の数を5個、反射面の数を4枚、光ファイバの数を5本として説明したが、本発明はこれらの数に限定されない。また、波長多重光線および単色光線の受発光素子としては、光ファイバに限定されず、一部または全部の受発光素子がレーザダイオードやフォトダイオードなどの受発光素子であってもよい。受発光素子とは、光線の受光および発光の少なくとも一方を行う素子をいう。さらに、1つの光合分波器に、発光点と受光点とがそれぞれ複数個存在する構成としてもよい。 In the present embodiment, the number of beam branching elements is four, the number of coupling elements is five, the number of reflecting surfaces is four, and the number of optical fibers is five. It is not limited to. Further, the wavelength-multiplexed light and monochromatic light receiving and emitting elements are not limited to optical fibers, and some or all of the light receiving and emitting elements may be light emitting and receiving elements such as laser diodes and photodiodes. The light emitting / receiving element refers to an element that performs at least one of light reception and light emission. Furthermore, a configuration may be adopted in which a plurality of light emitting points and light receiving points exist in one optical multiplexer / demultiplexer.
図1に示すように、本実施例にかかる光合分波器では、全ての光ファイバ1〜5の受発光点、全ての結合素子6〜10、全ての光線分岐素子11〜14、全ての反射面15〜18がそれぞれ1つの直線上に配置されている。このため、それぞれの光学素子をアレイ状に一括配置することができ、各光学素子を容易に配置・形成・固定することができる。
As shown in FIG. 1, in the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment, the light receiving and emitting points of all the
図2は、本実施例にかかる光合分波器の光学系を光ファイバの光軸方向(II矢視方向)から見た状態を示している。この図では、図1に示した部材と同一部材を、図1と同じ符号で示している。 FIG. 2 shows a state in which the optical system of the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment is viewed from the optical axis direction of the optical fiber (II arrow direction). In this figure, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
上述したように、分波動作時は、光ファイバ1に外部から波長多重信号光を入力し、光ファイバ2〜5からそれぞれ単色光線を取り出すことができる。
As described above, during the demultiplexing operation, wavelength multiplexed signal light can be input to the
反射面15〜18と光線分岐素子11〜14との間を伝播する光線の光路については、反射面と光線分岐素子との間の光路長、隣接する光線分岐素子の間隔、光線分岐素子への光線入射角の3つの要素のうち、2つの要素を固定することで一意に決定できる。したがって、一般的には光路長を短くして、光線分岐素子への光線入射角を小さくするのが望ましい。これらの設計は、光線分岐素子11〜14や結合素子6〜10の大きさにより制約される。
As for the optical path of the light beam propagating between the reflecting
本実施例のように結合素子6〜10の表面が球面の場合、入射光線が感じる反射面の曲率半径は、光線の反射面への入射位置に依存しない。したがって、図2に示すように、光線の入反射点を、結合素子の反射面の適当な位置に配置することで、所望の焦点距離を維持しつつ、入射光線の光軸と反射光線の光軸とがなす角度を任意に設定することができる。
When the surfaces of the
図3は、本実施例にかかる光合分波器の光学系を側面方向(III矢視方向)から見た状態を示している。この図では、図1に示した部材と同一部材を、図1と同じ符号で示している。なお、符号30が示す部分は、受発光面である光ファイバ1の端面である。
FIG. 3 shows a state in which the optical system of the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment is viewed from the side surface direction (the direction of arrow III). In this figure, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. In addition, the part shown with the code |
光ファイバ1の端面30と結合素子6との間は、収束光(合波器の場合)あるいは拡散光(分波器の場合)が伝播することになるので、設計どおりに光線を伝播させるためには、光ファイバ1と結合素子6との相対的な位置と角度を精密に決定する必要がある。
Since converged light (in the case of a multiplexer) or diffused light (in the case of a demultiplexer) propagates between the
また、球面ミラーからなる結合素子6の曲率半径と、光ファイバ端面30から結合素子6までの光路長は、光ファイバのモードフィールド径(NA)と、結合素子6から反射面15までの光路長とを制約条件として最適化する必要がある。結合素子6の有効反射面積も、入反射光線のケラレが発生しないように最適化する必要がある。
Further, the radius of curvature of the
図4は、本実施例にかかる光合分波器の光学系を複数の光ファイバを含む面に対して垂直方向(IV矢視方向)から見た状態を示している。この図では、図1に示した部材と同一部材を、図1と同じ符号で示している。 FIG. 4 shows a state in which the optical system of the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment is viewed from the direction perpendicular to the plane including the plurality of optical fibers (in the direction of the arrow IV). In this figure, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
全チャネルの光ファイバ1〜5は、隣接する端面同士を結ぶ直線Yと端面を通過する光線の光軸X1〜X5とが直交するように配置され、結合素子6〜10から光ファイバ1〜5の端面までのそれぞれの光路長が全チャネルにおいてほぼ一致している。The
したがって、コリメート光の伝播光路が最短光路長のチャネルであっても、最長光路長のチャネルであっても、できるだけ高い結合効率が得られるように、結合素子6〜10の曲率半径を光学設計する必要がある。
Therefore, the radius of curvature of the
図5は、本実施例にかかる光合分波器を構成する部材のうち、結合素子と光ファイバ固定用のV溝とが一体形成されてなるミラーアレイブロック25の具体例を示す斜視概略外観図である。
FIG. 5 is a perspective schematic external view showing a specific example of a
図5に示すように、ミラーアレイブロック25は、板状基板の表面において一つの基板端部に直線状に形成された第1のV溝36と、当該V溝36を構成する一方の傾斜面36aにおいてV溝36の直線軸方向に沿って配列して形成された結合素子6〜10と、V溝36の直線軸方向と垂直かつ、結合素子6〜10と対向してV溝36に繋がるように形成された複数の直線状のV溝(固定構造)19〜23とから構成される。複数のV溝19〜23は光ファイバ固定用のV溝であり、それぞれ各結合素子6〜10に対向するように形成されている。V溝19〜23の代わりにU溝を用いることもできる。
As shown in FIG. 5, the
V溝19〜23、V溝36や結合素子6〜10の形成方法としては、板状基板を直接、目的の形状に削りだす切削加工や、目的の形状の鋳型を切削した後、当該鋳型に樹脂などを流し込み加熱・成型を行う射出成型などが考えられる。同一のミラーアレイブロック25を大量に製造する場合には、射出成型法が適している。
As a method of forming the V-
図6は、図5に示すミラーアレイブロック25に、反射面と複数の光線分岐素子とを保持するための導波部構造を組み合わせてなる、第1の実施例にかかる光合分波器の具体例を示す斜視概略外観図である。
FIG. 6 shows a specific example of the optical multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment, in which the
図6に示すように、第1の実施例にかかる光合分波器は、図5に示すミラーアレイブロック25におけるV溝36の上部を覆うように導波部構造24が固定されて構成されている。導波部構造24は、三方を上方にのびる壁面で構成される平面コ字形状の構造体の内部に、光線分岐素子11〜14を設置するための中段の棚部39と、長板状の反射面35を設置するための上段の保持突起部38が形成され、平面コ字形状の構造体の内部が部分的に空洞となった形状となっている。
As shown in FIG. 6, the optical multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment is configured by fixing the
導波部構造24は、平面コ字形状の構造体における壁面が形成されていない側をV溝19〜23に面するようにして、ミラーアレイブロック25の上に設置される。上段の保持突起部38は長板状の反射面35の両端を支持して、導波部構造24内の上部に反射面35が設置されている。
The
中段の棚部39は、下方のV溝36に形成された結合素子6〜10に対応する位置がそれぞれ切り欠かれて形成された搭載部24-1〜24-4を有する。搭載部24-1〜24-4には、それぞれ光線分岐素子11〜14が上から搭載され、下方へ落下しないように保持されている。
The
本実施例のように、光線分岐素子11〜14としては、各チャネルに各素子を嵌め込むような形態が考えられる。この場合には、素子を載せかえるだけで、任意の合分波スペクトルを有する光合分波器を実現することができる。また、本実施例のように、反射面35としては、導波部構造24とは別体の一枚の平板を適用することができるが、可能であれば導波部構造24に一体形成してもよい。
As in the present embodiment, as the
本実施例では、各光線分岐素子11〜14の間を伝播する光線は空間中を伝播するが、例えばガラスまたは透明樹脂などで形成された光学ブロックの内部を光線が伝播する別の実施例も考えられる。
In this embodiment, the light beam propagating between the light
すなわち、直方体形状の光学ブロックの表面に反射面を形成し、その裏面にアレイ状に光線分岐素子を形成する。そして、この直方体形状の光学ブロックを、例えば図6に示す導波部構造24の平面コ字形状の構造体内部において、反射面35と中段の棚部39と光線分岐素子11〜14の代わりに設置して、光合分波器を構成する実施例である。このような実施例にすれば、光線分岐素子と反射面と間の光路長精度を向上させたり、複数の光線分岐素子を一括連続形成できたりするメリットがある。
That is, a reflective surface is formed on the surface of a rectangular parallelepiped optical block, and light beam splitting elements are formed in an array on the back surface. Then, this rectangular parallelepiped-shaped optical block is replaced with, for example, the reflecting
以下、本実施例の効果について説明する。 Hereinafter, the effect of the present embodiment will be described.
<複数の結合素子6〜10を同一のミラーアレイブロック25に一体形成>
本実施例に係る光合分波器では、光ファイバ1〜5のそれぞれに対応する結合素子6〜10が同一のミラーアレイブロック25に一体形成されているため、全ての光ファイバ1〜5がミラーアレイブロック25に隣接するように整列された光学系となる。したがって、単一のミラーアレイブロック25を位置調整するだけでアライメント作業を完了することができる。このため、光合分波器のチャネル数が増大しても、アライメント工数は一定となる。したがって、図37に示した従来の光合分波器よりも、組み立て時間の増加を抑え、製造コストを抑制することができる。<A plurality of
In the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment, since the
また、光ファイバ1〜5のそれぞれに対応する結合素子6〜10が同一のミラーアレイブロック25に形成されているため、光合分波器の組み立て後に環境温度が変化しても温度勾配の発生が抑制される。その結果、膨張収縮が均一となり、対応する光ファイバと結合素子との相対的な位置ずれが抑制される。したがって、図37に示した従来の光合分波器よりも、環境温度変化に伴う損失変動が小さくなる。
Further, since the
結合素子を結合素子ブロックに一体形成する場合には、本実施例のように結合素子が凹面ミラーであることが望ましい。その理由は、凹面ミラーであれば結合素子ブロックの光学透明性が問われないので、樹脂などの低コストで加工しやすい量産向きの材質を利用することができ、より低コストで製造が可能となるからである。 When the coupling element is formed integrally with the coupling element block, it is desirable that the coupling element is a concave mirror as in this embodiment. The reason for this is that the optical transparency of the coupling element block is not questioned if it is a concave mirror, so it is possible to use a material suitable for mass production, such as resin, which is easy to process at a low cost, and can be manufactured at a lower cost. Because it becomes.
<結合素子6〜10の形状>
図37に示した従来の光合分波器では、結合素子としての反射面1007が回転放物面、回転双曲面または回転楕円面を有している。しかし、これらの形状は設計パラメータが多い。具体的には、焦点の位置座標(パラメータ3つ)、回転軸の方向ベクトル(パラメータ3つ)、二次係数(パラメータ1つ)の合計7つのパラメータが必要となる。このような形状の反射面1007を、本実施例と同様に、単一ブロックに金型を用いて射出成型によりアレイ化形成すると、設計どおりの形状の反射面ができる確率が低下し、歩留まりが低下してしまう。また、設計どおり製造できているかどうか、評価することも困難である。結果として、製造コストが増大してしまう。<Shape of coupling element 6-10>
In the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 37, the reflecting
これに対し、本実施例では結合素子6〜10が球面ミラーであるので、設計パラメータが少ない。具体的には、曲率中心の位置座標(パラメータ3つ)と曲率半径(パラメータ1つ)の合計4つのパラメータが必要となるだけである。したがって、上述したように球面ミラーからなる結合素子6〜10を単一ブロックにアレイ化形成しても、設計どおりの形状の反射面をつくりやすいので、歩留まりが高くなる。また、設計どおり製造できているかどうか、評価することも比較的容易である。結果として、製造コストを低減することができる。
On the other hand, since the
なお、結合素子6〜10を球面ミラーとする場合には、結合素子6〜10に入射する光線の入射光軸と、結合素子6〜10で反射される光線の反射光軸のなす角度が十分小さいことが望ましい。その理由は、球面ミラーにビームが入射する場合、入射角度が大きくなるとコマ収差が大きくなり、過剰損失が大きくなってしまうからである。また、すべての結合素子6〜10の曲率半径が同一であることが望ましい。複数の曲率半径からなる結合素子6〜10を形成する場合、金型を切削するための工具の種類をできるだけ減らすために、曲率半径の差を十分小さくすることが望ましい。
When the
<全ての光ファイバ1〜5を単一平面上に配置>
図37に示した従来の光合分波器では、下部キャリヤ1004aに受信素子1001,送信素子1002b,1002dが配置され、上部キャリヤ1004bに送信素子1002a,1002cが配置されている。すなわち、受信素子1001および送信素子1002a〜1002dが2つの平面上に配置されている。このため、光合分波器を組み立てる際に、全ての送受信素子を一括して実装することができない。その結果、組み立て時間が長くなり、製造コストが高くなる。<All
In the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 37, a receiving
これに対し、本実施例では、送受信素子に対応する受発光素子としての光ファイバ1〜5が、ミラーアレイブロック25の単一平面上に配置される。このため、全ての光ファイバ1〜5を一括して実装することができる。その結果、従来の光合分波器よりも組み立て時間を短縮し、製造コストを低減することができる。
On the other hand, in this embodiment, the
なお、全受発光素子の光軸が互いに平行であり、全受発光点が同一直線(受発光点連結線)に配置され、全受発光素子の光軸と受発光点連結線が直交する光学系が望ましい。例えば、受発光素子として光ファイバを用いる場合には、図4に示したように、全ファイバが互いに平行かつ、全ファイバの突き出し量が均一になるように光ファイバ1〜5を整列させることは比較的容易である。また、このように光ファイバ1〜5が整列配置されたファイバアレイブロックを別途準備し、当該ファイバアレイブロックをミラーアレイブロックに嵌め込むことにより、全ファイバを容易に実装することができる。
The optical axes of all the light emitting / receiving elements are parallel to each other, all the light receiving / emitting points are arranged on the same straight line (light receiving / emitting point connecting line), and the optical axis of all the light receiving / emitting elements is orthogonal to the light receiving / emitting point connecting line. System is desirable. For example, when an optical fiber is used as the light emitting / receiving element, as shown in FIG. 4, it is possible to align the
<V溝19〜23>
図37に示した従来の光合分波器は、送受信素子位置決め用のストッパ1008が設けられた複数のカップリング装置1005a〜1005cを有している。このため、過剰損失を低減するようにアライメント作業を行う場合、送信素子1001または受信素子1002a〜1002dを実装した後にカップリング装置1005a〜1005cを微調整しなければならない。その結果、光合分波器の組み立て時間が長くなり、製造コストが高くなる。<V groove 19-23>
The conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 37 has a plurality of
これに対し、本実施例では、複数の光ファイバ1〜5の位置決めに用いられるV溝19〜23がミラーアレイブロック25に一体形成されている。このため、光ファイバ1〜5と結合素子6〜10との相対位置を正確かつ簡易に決定することができ、光ファイバ1〜5実装後の結合素子6〜10の微調整も不要となる。その結果、従来の光合分波器よりも組み立て時間を短縮し、製造コストを低減することができる。
On the other hand, in this embodiment,
<第2の実施例>
図7は、第2の実施例に係る光合分波器のミラーアレイブロックの斜視概略外観図であり、光線分岐素子を保持する構造を有している。図8は、第2の実施例に係る光合分波器の斜視概略外観図である。なお、本実施例は、第1の実施例の変形例である。<Second embodiment>
FIG. 7 is a perspective schematic external view of the mirror array block of the optical multiplexer / demultiplexer according to the second embodiment, which has a structure for holding the beam splitter. FIG. 8 is a schematic perspective view of an optical multiplexer / demultiplexer according to the second embodiment. This embodiment is a modification of the first embodiment.
図7に示すように、第2の実施例に係る光合分波器のミラーアレイブロック25は、板状基板の表面において一つの基板端部に直線状に形成されたV溝36と、当該V溝36を構成する一方の傾斜面36aにおいてV溝36の直線軸方向に沿って配列して形成された結合素子6〜10と、V溝36の直線軸方向と垂直かつ、結合素子6〜10と対向してV溝36に繋がるように形成された複数の直線状のV溝19〜23とから構成される。複数のV溝19〜23は光ファイバ固定用のV溝であり、それぞれ各結合素子6〜10に対応して対向するように形成されている。
As shown in FIG. 7, the
更に、前記基板端部および傾斜面36aには、各結合素子6〜10を仕切るようにして設けられた上方へのびる複数の壁部が形成され、平面櫛歯状の光線分岐素子保持構造24aを構成している。光線分岐素子保持構造24aは導波部構造24の一部を構成する。各結合素子6〜10を挟む両側の側壁の上面がそれぞれ搭載部24-1〜24-4となっており、それぞれの搭載部に光線分岐素子が設置される。
Furthermore, a plurality of upwardly extending wall portions provided so as to partition the
図8に示すように、本実施例にかかる光合分波器は、図7に示すミラーアレイブロック25におけるV溝36(すなわち光線分岐素子保持構造24a)の上部を覆うように導波部構造24の一部である反射面保持構造24bが固定されて構成されている。導波部構造24は、ミラーアレイブロック25に設けられた光線分岐素子保持構造24aと、ミラーアレイブロック25の上部に設置される反射面保持構造24bとからなる。
As shown in FIG. 8, the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment covers the
反射面保持構造24bは、ミラーアレイブロック25のV溝36の直線軸方向の両端部において上方にのびる壁部と、当該2つの壁部の上面にまたがる天井部とからなり、ミラーアレイブロック25のV溝19側からV溝23側まで跨ぐように形成された、側面コ字形状の内部が空洞となった構造体である。天井部の下面には、天井部の下方において設置された光線分岐素子11〜14に対応する位置に、反射面15〜18が形成されている。
The reflecting
本実施例では、平面櫛歯状の光線分岐素子保持構造24aにおける各チャネルの隔離する壁部の間に、それぞれ結合素子6〜10を形成する必要がある。したがって、ミラーアレイブロック25を直接、目的の形状に削りだす切削加工を適用するよりも、目的形状の鋳型を切削して製造する射出成型の方が、製造方法として適している、
In the present embodiment, it is necessary to form the
また、導波部構造24は光線分岐素子保持構造24aと反射面保持構造24bとから構成され、光線分岐素子保持構造24aはミラーアレイブロック25と一体的に形成されるため、反射面保持構造24bの加工自由度を向上させることができる。したがって、反射面15〜18を凹面にして、反射面保持構造24bに一体形成する場合に最適である。
The
また、光線分岐素子保持構造24aを所定の設計に基づいて形成することにより、光線分岐素子保持構造24aの上面に光線分岐素子11〜14を載せるだけで、光線分岐素子11〜14と結合素子6〜10との相対的な位置および角度を決定することができる。
Further, by forming the beam branching
なお、本実施例においても、上述した第1の実施例と同様の効果も得られる。 In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.
<第3の実施例>
図9〜図11は、本発明の第3の実施例に係る光合分波器を説明する図である。図9は、本実施例にかかる光合分波器の光学系を示す側面概略構成図である。図9には、光合分波器内部を伝播する光線を概念的に示してある。<Third embodiment>
FIGS. 9-11 is a figure explaining the optical multiplexer / demultiplexer based on the 3rd Example of this invention. FIG. 9 is a schematic side view of the optical system of the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment. FIG. 9 conceptually shows light rays propagating through the optical multiplexer / demultiplexer.
本実施例では、図9に示すように、光ファイバ41の受発光面である端面50を通過する光線の光軸と、光線分岐素子48-1を透過する光線の光軸とのなす角度が45°よりも小さいことが特徴である。したがって、結合素子43に入射する光線の入射角を十分小さくして、コマ収差を低減し、損失を低減することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the angle formed by the optical axis of the light beam passing through the
本実施例では、複数のV溝41、42-1〜42-8(図10,図11を参照。)を含む平面に対して、光線分岐素子48-1〜48-8や反射面49(図11を参照。)を、ミラーアレイブロック40の表面に対して精度よく傾斜させて配置する必要があるため、これらの部材を正確かつ簡易に位置決めするための構造的な工夫を施すことが望ましい。この具体例について、図10,図11に基づいて説明する。
In the present embodiment, the light branching elements 48-1 to 48-8 and the reflection surface 49 (with respect to a plane including a plurality of
図10は、本実施例にかかる光合分波器を構成する部材のうち、結合素子と光ファイバ固定用のV溝と、導波部構造の一部が一体形成されてなるミラーアレイブロック40の具体例を示す斜視概略外観図である。
FIG. 10 shows a
図10に示すように、ミラーアレイブロック40は、板状基板の表面において一つの基板端部に直線状に形成されたV溝51と、当該V溝51を構成する一方の傾斜面51aにおいてV溝51の直線軸方向に沿って配列して形成された結合素子43、44-1〜44-8と、V溝51の直線軸方向と垂直かつ、結合素子43、44-1〜44-8と対向してV溝51に繋がるように形成された複数の直線状のV溝41、42-1〜42-8とから構成される。複数のV溝41、42-1〜42-8は光ファイバ固定用のV溝であり、それぞれ各結合素子43、44-1〜44-8に対応して対向するように形成されている。
As shown in FIG. 10, the
更に、前記基板端部とは垂直な2つの基板端部において、V溝51が形成されていない部分であって、V溝43および44-8の外側に、一対の略角柱突起部である光線分岐素子保持部45と、同様に一対の略角柱突起部である反射面保持部46とが形成されている。光線分岐素子保持部45は、反射面保持部46よりも結合素子側に形成されている。また、光線分岐素子保持部45および反射面保持部46において、結合素子側の面とは反対側の面は、それぞれ平坦な傾斜面45a、平坦な傾斜面46aとなっている。
In addition, the two substrate end portions perpendicular to the substrate end portions are portions where the V-
傾斜面51aの傾斜角については、結合素子43、44-1〜44-8に入射する光線の入射角を十分小さくするため、図5等に示すミラーアレイの傾斜面よりも比較的切り立った(基板表面に対してほぼ垂直に近い)傾斜面となっている。
The inclination angle of the
ミラーアレイブロック40に光線分岐素子を直接、斜めに配置するための保持構造を形成する場合、配置角度の精度を向上させるためには、光線分岐素子の面積を十分大きくする必要がある。しかし、光線分岐素子の面積を大きくすると製造コストが増大したり、光合分波器のサイズが増大したり、チャネル間隔の増大にともない伝播光線の光路長が長くなり、チャネル間の損失ばらつきが増大したりする問題が発生する。
When forming a holding structure for directly and obliquely arranging the beam branching elements in the
そこで、これらの問題を回避するためには、複数の光線分岐素子をアレイ状に配置した平板(フィルタアレイ平板)を別途準備し、そのフィルタアレイ平板の位置および角度を精度よく決定するための保持部を、ミラーアレイブロックに一体形成するのが望ましい。 In order to avoid these problems, a flat plate (filter array flat plate) in which a plurality of beam branching elements are arranged in an array is prepared separately, and a holding for accurately determining the position and angle of the filter array flat plate is provided. The part is preferably formed integrally with the mirror array block.
このようにすることで、隣接する光線分岐素子の間に、各光線分岐素子を保持するための櫛歯状構造が不要となり、櫛歯状構造を形成するためにチャネル間隔を拡大する必要もなくなる。また、アレイ化されたV溝の外側に保持部を形成すればよいので、十分大きなサイズの保持部を形成でき、反射領域を有する平板(各チャネルに配置された光線分岐素子や、複数の光線分岐素子がアレイ化形成されてなるフィルタアレイ平板など)の配置角度の精度も向上させることができる。もちろん、この保持部は、光線分岐素子以外の反射面の位置および角度を精度よく決定するためにも利用できる。 This eliminates the need for a comb-like structure for holding each light-branching element between adjacent light-branching elements, and eliminates the need to increase the channel spacing to form the comb-like structure. . In addition, since a holding portion may be formed outside the arrayed V-groove, a holding portion having a sufficiently large size can be formed, and a flat plate having a reflection region (a beam splitter arranged in each channel or a plurality of light beams). The accuracy of the arrangement angle of the filter array flat plate in which the branch elements are formed in an array can also be improved. Of course, this holding part can also be used to accurately determine the position and angle of the reflecting surface other than the beam splitter.
図11は、光線分岐素子保持部45および反射面保持部46に、それぞれフィルタアレイ平板47および反射面49が保持されてなる、光合分波器を示している。光線分岐素子保持部45およびフィルタアレイ平板47と、反射面保持部46および保持された反射面49とから導波部構造が構成されている。
FIG. 11 shows an optical multiplexer / demultiplexer in which the filter array
フィルタアレイ平板47は、一対の光線分岐素子保持部45の傾斜面45aに両端面で接することにより、傾斜して保持されている。また、平板状の反射面49は、一対の反射面保持部46の傾斜面46aに両端面で接することにより、傾斜して保持されている。フィルタアレイ平板47は、外観が枠状の形状をしており、当該枠内に結合素子44-1〜44-8に対応して光線分岐素子48-1〜48-8が嵌め込まれている。
The filter array
なお、フィルタアレイ平板47としては、本実施例のように、各光線分岐素子を物理的な穴にアレイ状に嵌め込んで形成するタイプ以外にも、ガラス板などの光学透明な平板に各光線分岐素子をアレイ状に貼り付けて形成するタイプや、光学透明な平板に透過波長域の異なる誘電体多層膜をアレイ状に直接、形成するタイプなども考えられる。いずれの場合も、全ての光線分岐素子の反射面が同一平面上に配置されるように注意してフィルタアレイ平板を製造する必要がある。
The filter array
以下、本実施例の効果について説明する。 Hereinafter, the effect of the present embodiment will be described.
<入反射光軸の成す角が45°より小さい>
結合素子としてミラーを用いる場合、結合素子に入射する入射光線と結合素子で反射される反射光線の成す角度は0°よりも大きい。したがって、全ての受発光素子の光軸を同一平面に配置する場合、各結合素子における入射光線と反射光線の成す角度を均一化し、受発光素子と結合素子とを結ぶ光路長を均一化するためには、受発光素子の光軸が含まれる平面(以下、受発光素子平面)と、各光線分岐素子で透過・反射する光線の光軸が含まれる平面(以下、光線分岐素子平面)を立体的に交差させる必要がある。さらに、ある光線分岐素子で反射された光線を別の光線分岐素子に入射させるための反射面、すなわち導波素子が必要になる。<An angle formed by the incident / reflection optical axis is smaller than 45 °>
When a mirror is used as the coupling element, the angle formed between the incident light incident on the coupling element and the reflected light reflected by the coupling element is greater than 0 °. Therefore, when the optical axes of all the light emitting / receiving elements are arranged on the same plane, the angle formed by the incident light and the reflected light in each coupling element is made uniform, and the optical path length connecting the light receiving / emitting element and the coupling element is made uniform. Includes a plane including the optical axis of the light emitting / receiving element (hereinafter referred to as light receiving / emitting element plane) and a plane including the optical axis of the light beam transmitted / reflected by each light branching element (hereinafter referred to as the light beam splitting element plane). Must be crossed. Furthermore, a reflection surface, that is, a waveguide element, is required to make a light beam reflected by a certain light beam branching element enter another light beam branching element.
ここで、図37に示した従来の光合分波器では、結合素子に相当する反射面1007が回転放物面、回転双曲面、回転楕円面となっている。この場合は、結合素子の入反射光軸の成す角度が90°程度になり、光線分岐素子平面と受発光素子平面の成す角度も90゜程度になる場合が多い。したがって、受発光素子平面に対して導波素子が最も遠い位置に配置されることになり、受発光素子や導波素子を位置決めするための構造体を単一ブロックで構成することが困難である。
In the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 37, the reflecting
このため、受発光素子を位置決めする構造体と、導波素子を位置決めする構造体を別々のブロックで構成しなければならない。したがって、部品点数や組み立て工数が増大し、製造コストが増大してしまう。また、温度勾配発生時の歪みの影響を受けやすく、過剰損失が増大してしまう。さらに、隣接する光線分岐素子のピッチ、および光線分岐素子に入射する光線の入射角が同じ場合、光学系のサイズが大きくなってしまう。 For this reason, the structure for positioning the light emitting / receiving element and the structure for positioning the waveguide element must be configured in separate blocks. Therefore, the number of parts and the number of assembly steps increase, and the manufacturing cost increases. In addition, it is easily affected by distortion at the time of temperature gradient generation, and excessive loss increases. Furthermore, when the pitch of the adjacent beam branching elements and the incident angle of the light beam incident on the beam branching element are the same, the size of the optical system becomes large.
これに対し、本実施例では、結合素子43,44-1〜44-8の入反射光軸の成す角度が45°よりも小さいので、光線分岐素子平面と受発光素子平面の成す角度も同程度まで小さくすることが可能となる。したがって、導波素子に相当する反射面49を、前記二平面の成す角度が90°の場合よりも、受発光素子平面に対して近い位置に配置することができ、受発光素子や導波素子を位置決めするための構造体を単一ブロックで構成するのが容易になる。
On the other hand, in this embodiment, the angle formed by the incident / reflecting optical axes of the
このため、部品点数や組み立て工数を削減し、製造コストを抑制することができる。また、温度勾配発生時の歪みの影響を受けにくく、過剰損失を抑制することができる。さらに、隣接する光線分岐素子のピッチ、および光線分岐素子に入射する光線の入射角が同じ場合、光学系のサイズを小型化することができる。 For this reason, the number of parts and assembly man-hours can be reduced, and the manufacturing cost can be suppressed. In addition, it is difficult to be affected by distortion at the time of temperature gradient occurrence, and excessive loss can be suppressed. Furthermore, when the pitch of the adjacent beam splitter and the incident angle of the beam incident on the beam splitter are the same, the size of the optical system can be reduced.
なお、結合素子が球面ミラーの場合、コマ収差の影響を小さくするため、光線分岐素子平面と受発光素子平面の成す角度はできるだけ小さい方が望ましい。ただし、伝播光線と受発光素子が干渉しないように注意する必要がある。 When the coupling element is a spherical mirror, it is desirable that the angle formed by the light beam splitting element plane and the light receiving / emitting element plane is as small as possible in order to reduce the influence of coma aberration. However, care must be taken so that the propagating light beam and the light emitting / receiving element do not interfere with each other.
<光線分岐素子保持部45および反射面保持部46がミラーブロック45に一体形成>
光線分岐素子48-1〜48-8および反射面49は、ミラーとしての機能を有する。このため、これらの位置・角度ずれが伝播光線の光軸ずれをもたらし過剰損失を増大させるので、高い実装精度が要求される。特に、光線分岐素子48-1〜48-8は反射光線の角度ずれを増幅させる平面ミラーなので注意を払う必要がある。<The light beam splitting
The beam splitters 48-1 to 48-8 and the reflecting
ここで、本実施例では、光線分岐素子保持部45および反射面保持部46がミラーアレイブロック40に一体形成されている。したがって、光線分岐素子48-1〜48-8がアレイ状に形成されたフィルタアレイ平板(フィルタアレイブロック)47を光線分岐素子保持部45の傾斜面45aに、また反射面49を反射面保持部46の傾斜面46aに押し付け、突き当て、接着するだけで、組み立てが完了する。このため、特殊な組み立て装置や高度なスキルを必要とせず、高精度かつ簡易に部品を組み立てられるため、製造コストを削減することができる。
Here, in this embodiment, the beam branching
なお、光線分岐素子保持部45および反射面保持部46のいずれかがミラーアレイブロックに一体形成されている形態も可能であるが、本実施例のように両方がミラーアレイブロックに一体形成されている方が望ましい。そうすれば、結合素子43,44-1〜44-8、光線分岐素子48-1〜48-8、反射面49という三者の相対的な位置および角度を正確かつ簡易に決定できるので、組み立て時間を大幅に削減できる。
It is possible to adopt a mode in which one of the light beam splitting
<光線分岐素子48-1〜48-8と反射面49との間に空間が介在>
伝播媒質に樹脂を用いる場合、長距離光通信で使用される1.5μm程度の波長の光信号の伝播損失が大きい。伝播媒質として光学ガラスを用いる場合、伝播損失を低減できるものの、凹面ミラーなどの導波素子を高精度かつアレイ状に製造するのが困難となる。ガラス射出成型を用いて量産すると、ひとつの金型で製造可能な収量が低下するので、製造コストの増大をもたらす。したがって、図43に示した従来の光分波器のように、光線分岐素子に相当する波長特定フィルタ3202と導波素子に相当する収束リフレクタ3201との間を光線が伝播する形態にすると、伝播損失と製造コストがともに増大する。<Space is interposed between the beam splitters 48-1 to 48-8 and the reflecting
When resin is used for the propagation medium, the propagation loss of an optical signal having a wavelength of about 1.5 μm used in long-distance optical communication is large. When optical glass is used as the propagation medium, propagation loss can be reduced, but it is difficult to manufacture waveguide elements such as concave mirrors in a highly accurate array. When mass production is performed using glass injection molding, the yield that can be produced with a single mold is reduced, resulting in an increase in production cost. Therefore, like the conventional optical demultiplexer shown in FIG. 43, when the light beam propagates between the
これに対し、本実施例では、光線分岐素子48-1〜48-8と、導波素子に相当する反射面49との間に空間が介在している。したがって、光線は空間中を伝播するので、伝播損失は無視できるほど小さい。したがって、従来の光分波器よりも、伝播損失が非常に小さくなる。また、光線分岐素子48-1〜48-8のピッチを大きくしたり、光線分岐素子48-1〜48-8への伝播光線の入射角を大きくしても、伝播損失は増大しないので、光学設計自由度も向上できる。なお、本実施例では、導波素子の光学透明性は問われないため、低コストで加工しやすく量産向きの材質(樹脂など)を利用するのが望ましい。
On the other hand, in the present embodiment, a space is interposed between the beam splitters 48-1 to 48-8 and the reflecting
<第4の実施例>
図12,図13は、本発明の第4の実施例に係る光合分波器を説明する図である。図12は、本実施例にかかる光合分波器の具体的なミラーアレイブロックの斜視概略外観図である。また、図13は、具体的なミラーアレイブロックと具体的な導波部構造とを組み立てなる本実施例にかかる光合分波器の斜視概略外観図である。なお、本実施例は、第3の実施例の応用例である。<Fourth embodiment>
12 and 13 are diagrams for explaining an optical multiplexer / demultiplexer according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a perspective schematic external view of a specific mirror array block of the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment. FIG. 13 is a perspective schematic external view of the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment in which a specific mirror array block and a specific waveguide structure are assembled. This embodiment is an application example of the third embodiment.
図12に示すように、ミラーアレイブロック40は、板状基板の表面において、3つの基板端部に形成された側壁部40a,40b,40cと、側壁部40aが形成された基板端部に当該側壁部40aに沿って直線状に形成されたV溝51と、当該V溝51を構成する一方の傾斜面51aにおいてV溝51の直線軸方向に沿って配列して形成された結合素子43、44-1〜44-8と、V溝51の直線軸方向と垂直かつ、結合素子43、44-1〜44-8と対向してV溝51に繋がるように形成された複数の直線状のV溝41、42-1〜42-8とから構成される。複数のV溝41、42-1〜42-8は光ファイバ固定用のV溝であり、それぞれ各結合素子43、44-1〜44-8に対応して対向するように形成されている。
As shown in FIG. 12, the
3つの基板端部に形成された側壁部40a,40b,40cにより、光ファイバアレイの両外側と結合素子の上方との三方が囲まれた形状となっている。側壁部40bには、光線分岐素子保持部となる傾斜面45aおよび反射面保持部となる傾斜面46aが形成され、同様に側壁部40cにも対応する傾斜面45a,46aが形成されている。光線分岐素子保持部の傾斜面45aは、反射面保持部の傾斜面46aよりも結合素子側に形成されている。また、各傾斜面45a,46aは平坦な傾斜面である。
The
図13に示すように、複数の光線分岐素子48-1〜48-8がアレイ状に形成されたフィルタアレイ平板47のアレイ方向の長さは、平板状の反射面49の長手方向の長さよりも短くなっており、これに対応して、傾斜面45aと46aとは側壁部の平面形状が階段状となるように側壁部40b,40cに形成されている。
As shown in FIG. 13, the length in the array direction of the filter array
本実施例では、フィルタアレイ平板47および反射面49を位置決めするための四箇所の傾斜面は長方形状の平坦面であるが、各長方形状の平面に微小な突起構造を2つずつ形成すれば、面接触ではなく点接触で平板を位置決めできるため、位置決め精度をさらに向上させることができる。
In this embodiment, the four inclined surfaces for positioning the filter array
また、本実施例のように、V溝部分を囲むように三面に側壁を形成し、それらの側面に平板の保持部(傾斜面)、複数の結合素子を形成するような構造にすることで、機械的な強度を向上させ、環境温度の変化などに対しても変形しにくいミラーアレイブロックとすることができる。 Further, as in the present embodiment, by forming a side wall on three surfaces so as to surround the V-groove portion, and forming a flat plate holding portion (inclined surface) and a plurality of coupling elements on those side surfaces. The mirror array block is improved in mechanical strength and hardly deforms even when the environmental temperature changes.
なお、本実施例においても、上述した第3の実施例と同様の効果も得られる。 In this embodiment, the same effect as that of the third embodiment described above can be obtained.
以上、各実施例で説明してきた結合素子、光線分岐素子保持構造、V溝などを形成する方法としては、基板を直接、目的の形状に削りだす切削加工や、目的の形状の鋳型を切削した後、当該鋳型に樹脂などを流し込み加熱・成型を行う射出成型などが考えられるが、同一のミラーアレイブロック等を大量に製造する場合には、射出成型法が適している。また、V溝の形状についても、結合素子に近い領域の形状精度、結合素子との相対的な位置精度にのみ十分注意を払えば、それ以外の部分にはそれほど高い精度は必要ない。 As described above, as a method of forming the coupling element, the beam branching element holding structure, the V-groove, and the like described in each embodiment, a cutting process in which a substrate is directly cut into a target shape or a mold having a target shape is cut. Thereafter, injection molding or the like in which resin or the like is poured into the mold and heated and molded can be considered. However, when the same mirror array block or the like is manufactured in large quantities, the injection molding method is suitable. In addition, as for the shape of the V-groove, as long as sufficient attention is paid only to the shape accuracy of the region close to the coupling element and the relative positional accuracy with respect to the coupling element, the other portions do not need to have a very high accuracy.
<第5の実施例>
図14は、本発明の第5の実施例に係る光合分波器の概略構成図である。なお、同図には、光合分波器内部を伝播する光線を概念的に示してある。<Fifth embodiment>
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of an optical multiplexer / demultiplexer according to the fifth embodiment of the present invention. In the figure, light rays propagating through the optical multiplexer / demultiplexer are conceptually shown.
図14に示すように、第5の実施例に係る光合分波器は、光線を入出力するためのレンズが一体形成されたレンズアレイブロック110と、特定の波長域を含む光線を透過すると共に特定の波長域以外の光線を反射する光線分岐素子111〜114と、光線を反射する反射面128とから構成されている。また、光合分波器には、光ファイバ115〜119が結合され、波長多重光線または単色光線が入出力されるようになっている。
As shown in FIG. 14, the optical multiplexer / demultiplexer according to the fifth embodiment transmits a light beam including a specific wavelength region, and a
レンズアレイブロック110は、波長多重光線を入出力するためのレンズ120と、単色光線を入出力するためのレンズ101〜104と、レンズアレイブロック本体から突き出て、光線分岐素子111〜114を保持する光線分岐素子保持構造105〜109とから構成されている。レンズアレイブロック110において、レンズ101〜104および光線分岐素子保持構造105〜109は交互に配置されている。例えばレンズ101は突起状の光線分岐素子保持構造105と光線分岐素子保持構造106との間に配置され、他のレンズ102〜104についても、それぞれ2っの突起状の光線分岐素子保持構造の間に配置されている。
The
また、例えば光線分岐素子111は、突起状の光線分岐素子保持構造105および光線分岐素子保持構造106の上面においてその両端を保持されており、他の光線分岐素子112〜114についても、それぞれ2つの突起状の光線分岐素子保持構造にそれらの両端を保持されている。この結果、レンズ101〜104およびそれらに対応した光線分岐素子111〜114が対(図14では4対)となってレンズアレイブロック本体に並べられた構成となっている。レンズ101〜104は光線分岐素子111〜114に向かって凸となるレンズである。
Further, for example, the light
光線分岐素子111〜114は、その光入射・反射面がレンズアレイブロック110におけるレンズ101〜104および120が一列に並んだ面と平行になるように、光線分岐素子保持構造105〜109に保持される。さらに、反射面128は、レンズアレイブロック110に保持された光線分岐素子111〜114の側において、その光線を反射する面が光線分岐素子111〜114の光入射・反射面と平行になるように設置される。
The
波長多重光線を入出力する光ファイバ115は、単色光線を入出力する光ファイバ116〜119と共に、レンズアレイブロック110を挟んで反射面128とは反対側に設置される。
The
各光ファイバ115〜119における受発光点(端面における光線を受光・発光する点)を連結した線は、フィルタアレイ面および光線分岐素子111〜114の反射面と平行である一方、光ファイバ115〜119の受発光面(端面)とは平行ではない。すなわち、光ファイバ115〜119は、その受発光面がフィルタアレイ面に対して斜めとなるように配置されている。光線分岐素子111〜114がレンズアレイ面またはフィルタアレイ面と平行である(傾斜していない)ため、反射面128として単一の平板を用いることが可能となる。
A line connecting light receiving and emitting points (points for receiving and emitting light rays at the end face) in each of the
本実施例に係る光合分波器を分波器として利用する場合、当該分波器の動作原理は、以下のとおりである。光合分波器の外部から光ファイバ115を伝播してきた波長多重光線は、光合分波器の内部に導かれ、やや拡散した波長多重光線としてレンズ120に入射する。当該波長多重光線は、レンズ120においてコリメート化された後、反射面128に伝播する。反射面128に伝播した波長多重光線は、反射面128において反射され、光線分岐素子111に入射する。
When the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment is used as a demultiplexer, the operation principle of the demultiplexer is as follows. The wavelength multiplexed light propagated through the
光線分岐素子111に入射した波長多重光線は、光線分岐素子111において特定の波長域を含む光線が透過し、単色光線となりレンズ101に入射する。そして、レンズ101において集光され、光ファイバ116に結合して、光合分波器の外部へ出力される。
The wavelength-multiplexed light that has entered the light
特定の波長域以外の光線からなる波長多重光線は、光線分岐素子111を透過せずに反射され、反射面128に伝播する。反射面128に伝播した波長多重光線は、反射面128において反射され、光線分岐素子112に入射する。
A wavelength-multiplexed light beam composed of a light beam outside the specific wavelength band is reflected without passing through the light
光線分岐素子112に入射した波長多重光線は、光線分岐素子112において特定の波長域を含む光線が透過し、単色光線となりレンズ102に入射する。そして、レンズ102において集光され、光ファイバ117に結合して、光合分波器の外部へ出力される。
The wavelength-multiplexed light that has entered the light
以上の過程を繰り返すことで、光ファイバ115から入射した波長多重光線を、分波された複数の単色光線として、光ファイバ116〜119から取り出すことができる。
By repeating the above process, the wavelength multiplexed light incident from the
また、本実施例に係る光合分波器を合波器として利用する場合は、上述する分波動作における波長多重光線および単色光線の進行方向を逆向きにした場合に相当する。すなわち、光合分波器の外部から、光ファイバ116〜119にそれぞれ単色光線を入力することで、当該複数の単色光線を、合波された波長多重光線として光ファイバ115から取り出すことができる。
Further, when the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment is used as a multiplexer, it corresponds to the case where the traveling directions of the wavelength multiplexed light and the monochromatic light in the above-described demultiplexing operation are reversed. That is, by inputting monochromatic rays to the
光ファイバ116〜119の端面とレンズ101〜104との間は、収束光(分波器の場合)あるいは拡散光(合波器の場合)が伝播することになる。このため、設計どおりのビームを伝播させるためには、光ファイバとレンズとの相対的な位置と角度を精密に決定する必要がある。したがって、光ファイバ116〜119を簡易かつ正確に固定するための構造をレンズアレイブロック110に一体形成することが望ましい。
Convergent light (in the case of a demultiplexer) or diffused light (in the case of a multiplexer) propagates between the end faces of the
本実施例では、単色光線を入出力するための光ファイバ116〜119と、レンズ101〜104と、光線分岐素子111〜114とがそれぞれ1つの直線上に配置されているため、それぞれの光学素子をアレイ状に一括配置することができ、各光学素子を容易に配置・形成・固定することができる。また、本実施例では、すべての光ファイバ115〜119を光合分波器の一方の面に配置しているので、光合分波器をパッケージの隅などに実装する場合に適している。
In this embodiment, the
なお、本実施例では、光線分岐素子の数を4枚、レンズの数を5個、反射面の数を3枚、光ファイバの数を5本として説明したが、本発明はこれらの数に限定されない。また、波長多重光線および単色光線の受発光点としては、光ファイバに限定されず、一部または全部の受発光点がレーザダイオードやフォトダイオードなどの受発光素子であってもよい。さらに、1つの光合分波器に、発光点と受光点とがそれぞれ複数個存在する構成としてもよい。 In the present embodiment, the number of beam branching elements is four, the number of lenses is five, the number of reflecting surfaces is three, and the number of optical fibers is five. However, the present invention is limited to these numbers. It is not limited. The light receiving and emitting points for wavelength multiplexed light and monochromatic light are not limited to optical fibers, and some or all of the light receiving and emitting points may be light receiving and emitting elements such as laser diodes and photodiodes. Furthermore, a configuration may be adopted in which a plurality of light emitting points and light receiving points exist in one optical multiplexer / demultiplexer.
<第6の実施例>
図15は、本発明の第6の実施例に係る光合分波器の概念図である。本実施例に係る光合分波器は、隣り合う光線分岐素子の間を伝播する光線の光路上に配置された導波素子が凹面ミラー215〜218であることと、全ての凹面ミラー215〜218がミラーアレイブロックとは別個の導波素子ブロック220に一体形成されていることに特徴がある。<Sixth embodiment>
FIG. 15 is a conceptual diagram of an optical multiplexer / demultiplexer according to a sixth embodiment of the present invention. In the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment, the waveguide elements arranged on the optical path of the light beam propagating between the adjacent light beam branching elements are the
このような構成にすることにより、導波素子ブロック220の位置を調整するだけで、凹面ミラー215〜218からの反射光線の角度を変化させ、すべてのチャネルの過剰損失を低くするようなアライメントが可能である。この場合、凹面ミラー215〜218に対する入射光線の位置ずれ許容量が重要となる。凹面ミラー215〜218はコリメート光同士の相互変換(すなわち、ビーム径をほぼ維持したまま波面の位相を反転させること)が目的なので、結合素子206〜210よりも集光パワーが小さい。したがって、凹面ミラー215〜218に対する入射光線の位置ずれが反射光線の角度ずれに及ぼす影響、すなわち光軸ずれにともなう過剰損失を抑制できる。
With such a configuration, only by adjusting the position of the waveguide element block 220, the angle of the reflected light from the
図16は、この光合分波器における結合効率の導波素子ブロックシフト量依存性の一例を示している。このグラフから分かるように、例えば導波素子ブロック220の位置が10μm前後ずれても、過剰損失を1dB以内に抑制できる光学設計も可能となる。このように、この光合分波器は、許容される過剰損失に対して、導波素子ブロック220のアライメント許容誤差がゆるく、組み立てを容易化できるので、製造コストを低減できる。 FIG. 16 shows an example of the dependence of the coupling efficiency on the waveguide element block shift amount in this optical multiplexer / demultiplexer. As can be seen from this graph, for example, even if the position of the waveguide element block 220 is shifted by about 10 μm, an optical design that can suppress excess loss within 1 dB is possible. As described above, the optical multiplexer / demultiplexer has a loose alignment tolerance of the waveguide element block 220 with respect to an allowable excess loss, and can be easily assembled. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
次に、この光合分波器を組み立てた後に、環境温度の変化などにより導波素子ブロック220の角度が設計値からずれた場合、凹面ミラー215〜218と光線分岐素子211〜214との間を多重反射する伝播光線の光軸に注目すると、凹面ミラー215〜218は集光パワーをもっているため、図17に示すように、伝播光線が凹面ミラー215〜218に入反射するたびに、伝播光軸の位置ずれおよび角度ずれが周期的に補正される。したがって、光路長が伸びても伝播光軸の位置ずれや角度ずれが累積しない。したがって、環境温度の変化に対する損失変動を抑制できる。
Next, after the optical multiplexer / demultiplexer is assembled, when the angle of the waveguide element block 220 is deviated from the design value due to a change in the environmental temperature, the gap between the
<第7の実施例>
次に、本発明の第7の実施例について説明する。本実施例に係る光合分波器は、内部を光線が伝播する光学ブロックを不要とすることで、材料選択の自由度を高めると共に光損失を削減し、更に、ファイバ位置あわせ部材(後述するフランジ固定面316等)と光の集光を行う光学系(後述する結合素子ブロック305)を一体化することで、ファイバ位置あわせを容易化し、フィルタ(後述する光線分岐素子ブロック303)と光学系(後述する光導波ミラーブロック304等)のアライメントにより低損失を実現でき、その結果、小型化、低コスト化を図るものである。以下、図面に基づいて本実施例について説明するが、この実施例は本発明を限定するものではない。なお、本実施例における全ての図面において共通する部材、部分は同一の符号で示し、重複する説明は省略する。<Seventh embodiment>
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. The optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment eliminates the need for an optical block through which light propagates, thereby increasing the degree of freedom in material selection and reducing optical loss. Further, a fiber alignment member (a flange described later) By integrating a
図18および図19は、本発明の第7の実施例に係る光合分波器の斜視外観図である。なお、図18は、光合分波器の前方側からの斜視図であり、図19は、光合分波器の後方側からの斜視図である。
本実施例に係る光合分波器は、8つの波長の信号光を合波して波長多重光としたり、波長多重光を分波して8つの波長の信号光としたりすることができる、8チャネル光合分波器の例である。18 and 19 are perspective external views of an optical multiplexer / demultiplexer according to the seventh embodiment of the present invention. 18 is a perspective view from the front side of the optical multiplexer / demultiplexer, and FIG. 19 is a perspective view from the rear side of the optical multiplexer / demultiplexer.
The optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment can multiplex signal light of eight wavelengths into wavelength multiplexed light, or can demultiplex wavelength multiplexed light into signal light of eight wavelengths. It is an example of a channel optical multiplexer / demultiplexer.
これらの図に示すように、本実施例に係る光合分波器は、光メインブロック301と、複数の光ファイバが固定されたファイバ固定ブロック302と、複数の誘電体多層膜フィルタが固定された光線分岐素子ブロック303と、光導波ミラーブロック304とからなる。光導波ミラーブロック304は導波素子ブロックに相当する。ここで、結合素子ブロック305と光メインブロック301は一体に構成されている。
As shown in these drawings, in the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment, an optical
図20は光メインブロックの斜視概略図である。
光メインブロック301は、平板状の底面313と、底面313の三方を囲うように、底面313上に立設された結合素子ブロック305および壁面312とを有する。結合素子ブロック305の内側には、凹面ミラーや平面ミラー等からなる複数の結合素子317が形成されたミラー面311が形成され、ミラー面311の両端にミラー面311とほぼ垂直になるように、二つの壁面312が形成された構成となっている。二つの壁面312には、それぞれの壁面312の内側にミラー面311と平行なフィルタブロック固定面314を持つ段差が形成されており、この段差に光線分岐素子ブロック303が固定できるようになっている。FIG. 20 is a schematic perspective view of the optical main block.
The optical
また、壁面312において、ミラー面311(結合素子ブロック305)とは反対側の終端部付近には、壁面312の上部にミラー面311と平行な光導波ミラーブロック固定面315を持つ切り欠きが形成されており、この切り欠きに光導波ミラーブロック304が固定できるようになっている。更に、底面313と二つの壁面312において、ミラー面311(結合素子ブロック305)と反対側の終端部には、光ファイバ固定ブロック302を固定するためのフランジ固定面316が形成されている。
Further, on the
ここで、壁面312は、図20中奥側(結合素子ブロック305側)の高さが低く、手前側(フランジ固定面316側)の高さが高く、壁面312を側面視した場合、略台形状の形状となっており、光ファイバ固定ブロック302に対して、光線分岐素子ブロック303、光導波ミラーブロック304の配置位置を高くしている。また、結合素子317は、後述する光ファイバ固定ブロック302のファイバ固定溝321と同じ間隔、つまり、光ファイバ323と同一間隔で13個の結合素子317が一列に並ぶように、ミラー面311上に形成されたものである。
Here, the
なお、光メインブロック301上のフィルタブロック固定面314および光導波ミラーブロック固定面315は、完全な平面である必要はなく、図21に示すような突起318が形成されていても良い。これら突起318の頂点を結んだ面が、ミラー面311に平行になるように作られていれば、これら突起318の頂点に光線分岐素子ブロック303および光導波ミラーブロック304を押し当てることで、ミラー面311と平行に位置合わせされる。このような突起318を用いれば、面全体の平面度を高精度にコントロールすることなく、それぞれの突起318の高さをコントロールするだけでよくなるため、光メインブロック301の成型が容易になる。
Note that the filter
図22は光ファイバ固定ブロック302の概略図である。
光ファイバ固定ブロック302は、直方体状のブロック320の上面に複数のファイバ固定溝321が平行に形成されており、このファイバ固定溝321と垂直な平面を持つフランジ322が形成されている。光ファイバ323は、光ファイバ固定ブロック302上面のファイバ固定溝321にはめ込まれ、複数の光ファイバ323が平行になるように固定される。ファイバ固定溝321の断面形状としては、V字、U字、台形等が挙げられる。この光ファイバ固定ブロック302のフランジ322を、光メインブロック301のフランジ固定面316に接触させるように固定することで、光ファイバ323の先端が光メインブロック301に形成された結合素子317と向き合う位置に固定され、光ファイバ323の端面から入出射する光が、光メインブロック301に形成された結合素子317と結合させられる。FIG. 22 is a schematic view of the optical
In the optical
図23は光線分岐素子ブロック303の断面図である。
光線分岐素子ブロック303は、光ファイバ固定ブロック302のファイバ固定溝321と同じ間隔、つまり、光ファイバ323と同一間隔で9個の貫通孔332が一列に並ぶように開けられた板状の基板331のフィルタ搭載面334に、これらの貫通孔332のうち一番端の1つを除いた8個の貫通孔332を塞ぐように8枚の誘電体多層膜フィルタ333が貼り付けられたものである。FIG. 23 is a cross-sectional view of the
The
この光線分岐素子ブロック303は、図18(図20)の例では、フィルタ搭載面334と反対側の面336が、光メインブロック301の壁面312の内側のフィルタブロック固定面314に接触するようにして接着されている。そのため、光線分岐素子ブロック303のフィルタ搭載面334の反対面336と誘電体多層膜フィルタ333の表面とが平行になるように誘電体多層膜フィルタ333を貼り付けておけば、光メインブロック301のフィルタブロック固定面314とミラー面311は平行に作られているため、光メインブロック301のフィルタブロック固定面314に波長選択ブロック3を押し付けて固定するだけで、複雑な角度調整をすることなく誘電体多層膜フィルタ333の表面とミラー面311が平行になるように取り付けられ、組み立て手順が簡略化できる。
In the example of FIG. 18 (FIG. 20), the
なお、光線分岐素子ブロック303は、図24に示すように、貫通孔の開いていない板状の透明基板335に、一列に8枚の誘電体多層膜フィルタ333が貼り付けられている構成でも良い。この場合、透明基板335のフィルタ搭載面334と反対の面336に、無反射コート層を形成して、反射防止加工を行い、反射損失や迷光の発生を防ぐことが望ましい。貫通孔の開いていない基板を用いることで、誘電体多層膜フィルタ333の接着面積を大きくすることができ、接着強度を上げられると共に、透明基板335と誘電体多層膜フィルタ333間の間隙によって生じる干渉縞を観察しながら接着することで、透明基板335と誘電体多層膜フィルタ333との平行度を高い精度で確保しながら接着することが可能である。
As shown in FIG. 24, the
図25は光導波ミラーブロック304の概略図である。
光導波ミラーブロック304は、板状の部材341の導波ミラー形成面342に、光ファイバ固定ブロックのファイバ固定溝321と同じ間隔、つまり、光ファイバ323と同一間隔で8個の凹面ミラー343が形成されたものである。この光導波ミラーブロック304は、光メインブロック301の切り欠き部に形成された導波ミラーブロック固定面315と導波ミラー形成面342が接触するように取り付けられる。即ち、光導波ブロック固定面315と導波ミラー形成面342は平行になるよう搭載される。更に、光メインブロック301の光導波ブロック固定面315は、光メインブロック301のミラー面311と平行になるように作られているため、光導波ミラーブロック304を光メインブロック301の導波ミラーブロック固定面315に押し付けて固定するだけで、複雑な角度調整をすること無しに導波ミラー形成面342が光メインブロック301のミラー面311と平行になるように取り付けられ、組み立て手順が簡略化できる。FIG. 25 is a schematic view of the optical
The optical
次に、本実施例にかかる光合分波器を光分波器として用いる場合の動作について説明する。 Next, the operation when the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment is used as an optical demultiplexer will be described.
図26は、本実施例にかかる光合分波器の概略内部構造図であり、内部における光路を図示してある。なお、結合素子317−1〜317−9は凹面ミラーにより形成することができる。
同図に示すように、入力光ファイバ323−1端面から出射された拡散光は、光メインブロック301に形成されたコモン結合素子317−1で反射されることによって平行光線または平行に近い光線に変換され、光導波ミラーブロック304の方向へ折り返される。折り返された光線は、光線分岐素子ブロック303の貫通孔332を通り、光導波ミラーブロック304の第1の凹面ミラー343−1によって反射され、第1の誘電体多層膜フィルタ333−1に入射する。FIG. 26 is a schematic internal structure diagram of the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment, in which the optical path inside is illustrated. The coupling elements 317-1 to 317-9 can be formed by concave mirrors.
As shown in the figure, the diffused light emitted from the end face of the input optical fiber 323-1 is reflected by a common coupling element 317-1 formed in the optical
第1の誘電体多層膜フィルタ333−1を透過した光は、チャネル1結合素子317−2により第1の出力ファイバ23−2に集光され、出力される。第1の誘電体多層膜フィルタ333−1により反射された光は、再び光導波ミラーブロック304の第2の凹面ミラー343−2によって反射され、第2の誘電体多層膜フィルタ333−2に入射される。第2の誘電体多層膜フィルタ333−2を透過した光は、チャネル2結合素子317−3により第2の出力ファイバ23−3に集光され出力される。第2の誘電体多層膜フィルタ333−2により反射された光は、再び光導波ミラーブロックの凹面ミラー343−3によって反射され、第3の誘電体多層膜フィルタ333−3に入射される。以降同様に、第3、第4・・・の誘電体多層膜フィルタ333−3、333−4・・・へ順次入射を繰り返すことにより、波長多重光の分波が行われる。
The light transmitted through the first dielectric multilayer filter 333-1 is collected and output to the first output fiber 23-2 by the
光メインブロック301の結合素子317を、光ファイバ323から結合素子317までの距離のおおむね2倍の曲率半径を有する曲面とした場合、光ファイバ323から出射し、結合素子317によって反射された光は、ほぼ平行な光線となり空間を伝播する。この場合、光メインブロック301の結合素子317と光導波ミラーブロック304の凹面ミラー343とが共焦点系を形成するように、それぞれの曲率を調整し、ビームウエストの位置に誘電体多層膜フィルタ333のフィルタ面が来るようにしておけば、全ての誘電体多層膜フィルタ333上での光線のビームスポット径が揃うと同時に、すべての出射光ファイバ323−2〜323−9端面でのビームスポット径が揃うため、全ての出力光ファイバ323−2〜323−9に最適に結合する光学系が実現でき、光損失を削減できる。
When the
なお、上記光合分波器内部の光路を側面視した場合(図26中、壁面312側から光合分波器内部を見た場合)、例えば、分波器として機能させるときには、出射光ファイバ323−1から出射した光は、コモン結合素子317−1によって、所定角度で上方側へ反射されて、光ファイバ固定ブロック302の上方側に配置された光線分岐素子ブロック303の貫通孔332を通過して、光ファイバ固定ブロック302の上方側に配置された光導波ミラーブロック304の凹面ミラー343−1に入射される。そして、結合素子343−1に入射した光は、凹面ミラー343−1によって、所定角度で下方側へ反射されて、光線分岐素子ブロック303の第1の誘電体多層膜フィルタ333−1へ入射され、更に、第1の誘電体多層膜フィルタ333−1を透過した光が、光メインブロック301のチャネル1結合素子317−2に入射された後、結合素子317−2によって、反射集光されて、出力光ファイバ323−2から出力される。第1の誘電体多層膜フィルタ333−1により反射された光は、再び光導波ミラーブロック304の第2の凹面ミラー343−2によって反射され、第2の誘電体多層膜フィルタ333−2に入射される。第2の誘電体多層膜フィルタ333−2を透過した光は、チャネル2結合素子317−3により第2の出力ファイバ23−3に集光され出力される。以降同様な入射、反射等を順次繰り返すことにより、波長多重光の分波が行われる。
When the optical path inside the optical multiplexer / demultiplexer is viewed from the side (in FIG. 26, when the inside of the optical multiplexer / demultiplexer is viewed from the
本実施例による光合分波器の組み立て手順を以下詳細に説明する。
まず、光ファイバ固定ブロック302の複数のファイバ固定溝321に、光ファイバ323を接着固定する。接着固定を行う際には、光ファイバ323の先端を壁面に突き当てる等の手法により、全ての光ファイバ323の先端が同じだけ光ファイバ固定ブロック302の先端から突き出すように揃えてから接着を行い、光ファイバ323を光ファイバ固定ブロック302に接着固定後、光ファイバ固定ブロック302の先端を研磨することで、全ての光ファイバ323の先端位置が揃うようにしても良い。つまり、光ファイバ323の端面が、光ファイバ323の光軸に垂直、かつ、同一平面上に配置されることになる。なお、光ファイバ323の先端は、反射損失を減らすために無反射コートをしておくことが望ましい。The procedure for assembling the optical multiplexer / demultiplexer according to this embodiment will be described in detail below.
First, the
次に、光ファイバ323が固定された光ファイバ固定ブロック302のフランジ322を、光メインブロック301のフランジ固定面316上でずらすように調芯を行い、光ファイバ固定ブロック302と光メインブロック301の位置あわせを行った後、接着固定を行う。位置あわせは、まず、光メインブロック301の平面ミラーからなる平面ミラー317−10と平面ミラー用ファイバ323−10を用いて、光メインブロック301と光ファイバ固定ブロック302の角度を調整することから始める。平面ミラー317−10は、光ファイバ323の光軸の設計値と垂直になるように作られているため、平面ミラー用ファイバ323−10から出射された光が平面ミラー317−10によって反射され、再び平面ミラー用ファイバ323−10に戻ってくる光量は、光ファイバ固定ブロック302が設計どおりの角度になるよう角度が調整された場合に最も多くなる。このため、平面ミラー用ファイバ323−10から光を入射し戻ってくる光をモニタすることで、光ファイバ固定ブロック302が所定の角度に取り付けられているかどうか確認できる。
Next, alignment is performed so that the
光ファイバ固定ブロック302の角度の調整の後は、位置の調整を行う。光メインブロック301の両端の位置合わせミラー317−11、317−12は、位置あわせ用光ファイバ323−11、323−12の端面となる位置に中心を持つ球面(光ファイバから凹面ミラーまでの距離とほぼ等しい半径を有する球面)からなる凹面ミラーとなっている。そのため、位置あわせ用光ファイバ323−11、323−12から出射された光が位置あわせ用ミラー317−11、317−12によって反射され、再び同じファイバ端面に戻ってくる光量は、位置あわせ用光ファイバ323−11、323−12の端面が位置あわせ用ミラー317−11、317−12の中心にあった場合に最も多くなる。この位置あわせミラー317−11、317−12がミラー面311の両端に設けられているので、二つの位置あわせ用光ファイバ323−11、323−12から光を入射し、戻ってくる光をモニタすることで光ファイバ固定ブロック302を設計どおりの位置に調整することができる。
After the adjustment of the angle of the optical
このように、角度と位置が調整された光メインブロック301と光ファイバ固定ブロック302を接着固定する。
In this way, the optical
次に、光線分岐素子ブロック303を光メインブロック301に固定する。前述のように、光メインブロック301にはミラー面311と平行なフィルタブロック固定面314が形成されており、光線分岐素子ブロック303をフィルタブロック固定面314に押し付けながら固定することで、誘電体多層膜フィルタ333は機械的に所定の角度に固定されるようになっている。光線のビーム径に比べ誘電体多層膜フィルタ333の面積が十分に大きければ、光線分岐素子ブロック303の位置あわせの精度が要求されないため、光線分岐素子ブロック303の位置あわせは、光メインブロック301のフィルタブロック固定面314の段差の角に機械的に突き当てる等の手法で十分な位置あわせが可能である。
Next, the
光線分岐素子ブロック303の固定後に、光導波ミラーブロック304を光メインブロック301に固定する。ここでも前述のように、光メインブロック301に導波ミラーブロック固定面315が形成されているため、この面に光導波ミラーブロック304を押し付けることで光メインブロック301と光導波ミラーブロック304が所定の角度になるよう調整される。
After fixing the
本実施例では、光メインブロック301と光導波ミラーブロック304が正しく所定の角度で取り付けられているか確認するため、光メインブロック301の結合素子317のうちのひとつとして、光導波ブロック角度調整ミラー317−13が形成されている。光導波ミラーブロック角度調整用ファイバ323−13から出射した光は、光導波ミラーブロック角度調整ミラー317−13によって反射され、光導波ミラーブロック304の導波ミラー形成面342に垂直な平行光線に変換される。この平行光線は光導波ミラーブロック304の導波ミラー形成面342に形成された平面ミラー344によって反射され、再び光導波ミラーブロック角度調整ミラー317−13で反射、集光され光導波ミラーブロック角度調整用ファイバ323−13に戻る。この光導波ミラーブロック角度調整用ファイバ323−13に戻ってくる戻り光は、光導波ミラーブロック304が所定の角度に取り付けられていた場合に最も多くなるため、この戻り光の強度をモニタすることで、光導波ミラーブロック304が所定の角度に取り付けられているかどうか確認することができる。
In this embodiment, in order to confirm whether the optical
光導波ミラーブロック304の角度調整後、入力光ファイバ323−1より光を入射し、それぞれの出力光ファイバ323−2〜323−9からの出力光が最も大きくなるよう光導波ミラーブロック304の位置を調整し、固定する。光メインブロック301に平面ミラー317−10、位置あわせミラー317−11、317−12、光導波ミラーブロック角度調整用ミラー317−13を設けることで、以上の手順により、光メインブロック301、光ファイバ固定ブロック302、光線分岐素子ブロック303および光導波ミラーブロック304が、正しい角度と位置で固定することができるようになる。
After adjusting the angle of the optical
なお、本実施例にかかる光合分波器は、光の入出力を上述する説明とは逆方向として、各出力光ファイバからそれぞれの誘電体多層膜の透過スペクトルに対応する波長の信号を入力することにより、入力光ファイバから波長多重光として出射することができ、光合波器としての利用も可能である。 The optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment inputs a signal having a wavelength corresponding to the transmission spectrum of each dielectric multilayer film from each output optical fiber, with the input / output of light being in the opposite direction to that described above. Thus, it can be emitted from the input optical fiber as wavelength multiplexed light, and can be used as an optical multiplexer.
本実施例では、受発光素子として光ファイバ323を例示したが、受発光素子としては、その他に、レーザダイオード、フォトダイオード、また、光ファイバ、レーザダイオード、フォトダイオード等と光学レンズ系とが組み合わされた部品、即ち、先球ファイバ、ファイバコリメータ、送信系光サブアセンブリ(TOSA)、受信系光サブアセンブリ(ROSA)等の光パッケージ部品等が挙げられる。
In this embodiment, the
また、これらを位置決めするための受発光素子固定構造についても、V溝、U溝や凹溝をはじめ、これ以外の構造でも構わない。そして、例えば、受発光素子として光ファイバ323を用いる場合には、光ファイバ323の端面が同一平面上に配置されるように、また、受発光素子としてフォトダイオードを用いる場合には、フォトダイオードの受発光点が同一平面上に配置されるように、V溝等を用いて位置決めする。
Also, the light receiving and emitting element fixing structure for positioning these may be other structures such as a V groove, a U groove and a concave groove. For example, when the
また、結合素子317とは、入射光線を反射させると共に平行光にする、または、集光させる素子のことをいう。
The
また、光線分岐素子として誘電体多層膜フィルタ333を例示したが、この光線分岐素子とは、入射光線のうち、特定の波長域の光線を透過させ、それ以外の波長域の光線を反射させる素子である。特定の波長域を固定して利用する場合の光線分岐素子の具体例としては、誘電体多層膜を利用したバンドパスフィルタ、エッジフィルタ、また、波長オーダーの微細格子構造が表面に形成された共振モードフィルタ等が考えられる。また、透過させる波長域は、外部からの制御により、各光線分岐素子について独立に変化させることも可能であり、その場合は電気光学効果または熱光学効果を利用した波長可変フィルタ、MEMS技術を利用したエタロンフィルタ等が考えられる。当然、光線を透過する波長域が、入射光線全ての波長域を含んでいる場合も考えられる。その場合は、光線分岐素子は光学的な透過窓に相当する。逆に、入射光線の全ての波長域を透過させない光線分岐素子は、平面状の反射面と同等の機能を有する。
Moreover, although the
本実施例では、光ファイバ323等の受発光素子から入射された光は空間を伝播し、光メインブロック301に形成された結合素子317−1〜317−9により反射され、再び空間を伝播した後、光導波ミラーブロック304上に形成された凹面ミラー343等の導波素子により反射される。この反射光は、光導波ミラーブロック304上に形成された導波素子と、誘電体多層膜フィルタ333等の光線分岐素子との間で反射を繰り返すことにより、分波あるいは合波が行われる。
In this embodiment, the light incident from the light receiving and emitting elements such as the
このように、受発光素子から入射された光はすべて空間中を伝播する構成となっているため、結合素子ブロック305と光導波ミラーブロック304を形成する材料として、光学透明な材質を利用する必要はなく、光学的に不透明でも、安価で機械的強度や熱特性に優れる材料を利用できる。また、受発光素子から出射される拡散光は、レンズではなく結合素子317−1〜317−9により集光され、空間を導波するのに適した光ビームに変換される。また、光導波ミラーブロック304上に形成された導波素子と、誘電体多層膜フィルタ333等の光線分岐素子との間で反射を繰り返すことにより合波・分波が行われた光ビームは、光メインブロック301上に形成された結合素子317−1〜317−9により受発光素子に集光されるため、効率よく受発光素子に結合させて、光合分波器から出力することができる。
As described above, since all the light incident from the light emitting / receiving element propagates through the space, it is necessary to use an optically transparent material as a material for forming the
更に、光ファイバ固定ブロック302等の受発光素子固定ブロックには複数の受発光素子が固定されており、光合分波器の組み立てを行う際には受発光素子固定ブロックの位置を調整し、光メインブロック301に固定するだけで、個々の受発光素子を個別に調整することなく、複数の受発光素子の結合素子に対する位置合わせを行うことができるため、両者の位置合わせ作業が容易になる。また、光メインブロック301と光導波ミラーブロック304が独立したブロックとなっているため、組み立ての際に結合素子ブロック上に形成されている結合素子と光導波ミラーブロック304上に搭載されている導波素子の角度や位置を損失の少ない最適な位置に調整することが可能であり、光損失の低減を図れる。
In addition, a plurality of light emitting / receiving elements are fixed to the light receiving / emitting element fixing block such as the optical
また、本実施例では、結合素子317−1〜317−9として、受発光素子から結合素子までの距離の約2倍の半径を有する球面からなる凹面ミラーを用いることができる。この場合、光入出力用の受発光素子から出射された光は、凹面ミラーによって、多少の球面収差は発生するものの、平行光線に近い光線に変換されて光線分岐素子に入射する。光線分岐素子によって合波あるいは分波された平行光線に近い光線は、他の凹面ミラーにより集光されて、光出力用の受発光素子から出力される。凹面ミラーの曲率半径は、受発光素子の光入出射点から結合素子までの距離の約2倍が良く、理想的には受発光素子からの光を反射した光ビームのビームウエストが光線分岐素子上に形成されるような半径にすることが望ましい。 In the present embodiment, as the coupling elements 317-1 to 317-9, concave mirrors made of spherical surfaces having a radius approximately twice the distance from the light emitting / receiving element to the coupling element can be used. In this case, the light emitted from the light input / output element for light input / output is converted into a light beam close to a parallel light beam by the concave mirror, but enters the light beam branching element, although some spherical aberration occurs. A light beam close to a parallel light beam combined or demultiplexed by the light beam branching element is collected by another concave mirror and output from the light receiving / emitting element for light output. The radius of curvature of the concave mirror is about twice as long as the distance from the light incident / exit point of the light emitting / receiving element to the coupling element. Ideally, the beam waist of the light beam reflected from the light emitting / receiving element is the beam branching element. It is desirable to have a radius as formed above.
また、本実施例では、結合素子317−1〜317−9として、受発光素子の付近に焦点を有するパラボリック曲面からなる凹面ミラーを用いることができる。この場合、光入出力用の受発光素子から出射された光は、凹面ミラーにより平行光線に変換されて、光線分岐素子に入射する。この平行光線は、光線分岐素子が最も良好に波長選択することができる光線である。光線分岐素子により合波あるいは分波された平行光線は、他の凹面ミラーにより集光されて、光出力用の受発光素子から出力される。また、受発光素子から出射され結合素子により変換された平行光線は、光導波ミラーブロック304上に形成された平面ミラー344に反射された後、当該結合素子により再び当該受発光素子に集光され出力されるようにしても良い。このような構成とすれば、光導波ミラーブロック304が所定の取り付け角度と異なって取り付けられていた場合、光導波ミラーブロック304の平面ミラー344によって反射された光は、結合素子によって受発光素子の受光点と異なる点に集光される。このため、受発光素子からの出力光を観察することにより、光導波ミラーブロック304が所定の取り付け角度に取り付けられているかを確認できるため、高い角度精度で光導波ミラーブロック304が光メインブロック301に固定できる。
In the present embodiment, as the coupling elements 317-1 to 317-9, concave mirrors made of a parabolic curved surface having a focal point in the vicinity of the light emitting / receiving element can be used. In this case, the light emitted from the light input / output element for light input / output is converted into a parallel light beam by the concave mirror and enters the light beam branching element. This parallel light beam is a light beam that can be best selected by the beam splitter. The parallel light beam combined or demultiplexed by the light beam branching element is condensed by another concave mirror and output from the light emitting / receiving element for light output. Further, the parallel light beam emitted from the light emitting / receiving element and converted by the coupling element is reflected by the
また、本実施例では、結合素子317−1〜317−9として、受発光素子から結合素子までの距離とほぼ等しい半径を有する球面からなる凹面ミラーを用いることができる。この場合、光入出力用の受発光素子から出射された光は、凹面ミラーにより反射され、再び当該受発光素子の受発光点に集光され、出力される。このような構成とすれば、受発光素子固定ブロックと光メインブロック301が所定の取り付け位置と異なって取り付けられていた場合、受発光素子から出射され、光メインブロック301の凹面ミラーにより反射された光は、当該受発光素子の受発光点と異なる点に集光される。このため、受発光素子からの出力光の強度を観察することにより、受発光素子固定ブロックが所定の位置に取り付けられているかを確認できるため、高い位置精度で受発光素子固定ブロックが光メインブロック301に固定できる。
In this embodiment, as the coupling elements 317-1 to 317-9, concave mirrors made of spherical surfaces having a radius substantially equal to the distance from the light emitting / receiving element to the coupling element can be used. In this case, the light emitted from the light receiving / emitting element for light input / output is reflected by the concave mirror, and is again condensed and output to the light receiving / emitting point of the light receiving / emitting element. With such a configuration, when the light receiving / emitting element fixing block and the optical
また、本実施例では、位置決め用ミラーとして、受発光素子の光軸に垂直な面を持つ平面ミラー317−10を用いることができる。この場合、平面ミラー317−10は受発光素子の光軸に垂直になるよう設計されているため、受発光素子から出射された光は平面ミラー317−10によって反射され、受発光素子の方向へ反射される。この反射光を受発光素子で受光した出力は、受発光素子が設計通りの角度に取り付けられていた場合に最高となり、受発光素子が設計の角度よりずれて取り付けられていた場合は平面ミラー317−10と受発行手段は垂直とならず、受発光素子で受光できる反射面からの反射光は、設計どおりに取り付けられていた場合に比べ減少する。このため、受発光素子からの出力光の強度を観察することにより、受発光素子固定ブロックが所定の角度に取り付けられているかを確認できるため、高い位置精度で受発光素子固定ブロックが光メインブロック301に固定できる。
In this embodiment, a plane mirror 317-10 having a surface perpendicular to the optical axis of the light emitting / receiving element can be used as the positioning mirror. In this case, since the plane mirror 317-10 is designed to be perpendicular to the optical axis of the light receiving / emitting element, the light emitted from the light receiving / emitting element is reflected by the plane mirror 317-10 and travels toward the light receiving / emitting element. Reflected. The output when the reflected light is received by the light emitting / receiving element is the highest when the light receiving / emitting element is mounted at the designed angle, and when the light receiving / emitting element is mounted with a deviation from the designed angle, the
また、本実施例では、光導波ミラーブロック304の導波素子として、凹面ミラー343を用いることができる。この場合、光導波ミラーブロック304の反射面を反射することで伝播する光合波器内の光ビームが、ビームを集光しながら伝播させるレンズ列導波路と同様になるため、平面ミラーを用いた場合に比べて光の損失を低減することができる。特に、合分波する波長数が多くなり、光導波ミラーブロック304における反射回数が多くなった場合に、平面ミラーを用いた場合に比べて損失を大きく減らすことができる。
In this embodiment, a
また、本実施例のように、複数本の光ファイバ323をファイバ固定用溝に固定した受発光素子固定ブロックを予め準備しておけば、受発光素子固定ブロックを光メインブロック301に位置あわせして固定するだけで、複数のファイバ一本一本を個別に位置あわせすることなく光メインブロック301に固定できるため、組み立て手順の削減が可能となる。また、複数本の光ファイバ323を受発光素子固定ブロックに固定する際にも、受発光素子固定ブロックには光ファイバ323を固定するためのV字断面、U字断面あるいは四角断面の溝が複数本形成されているため、光ファイバ323をこの溝にはめ込むだけで受発光素子固定ブロックと光ファイバ323の位置合わせがなされ、組み立て手順の削減が可能となる。
Further, as in this embodiment, if a light receiving / emitting element fixing block in which a plurality of
光線分岐素子ブロックとして、ガラス等の透明部材を基板335とし、基板335の上に光線分岐素子を貼り付けて構成した場合、平面度の高い基板335を用いれば、この平面に複数の光線分岐素子を押さえつけて固定することで、複数の光線分岐素子が少ない角度ばらつきで搭載されるため、精度の高い光線分岐素子ブロックを製造することができる。しかし、この場合、基板335の表面で反射損失が発生しないよう無反射コートが必要になり、また、高価な光学透明度の高い部材を利用する必要があるため、コスト増の要因となる。また、透明部材の吸収による光の損失の発生が避けられない。
As the beam branching element block, when a transparent member such as glass is used as the
これに対し、光線分岐素子ブロックとして、貫通孔332を開けておいた基板331を用いれば、高価な光学透明の部材を用いることなく、また、無反射コートも不要となり、コスト削減が図れる。また、基板331の光吸収による光の損失も避けることができる。
On the other hand, if the
<第8の実施例>
次に、図面に基づいて本発明の第8の実施例について説明する。本実施例は、8波の波長多重光をそれぞれの波長の光線に分波する光分波器に本発明の光合分波器およびその組み立て装置を適用した例である。この実施例は本発明を限定するものではない。なお、全ての図面において共通する部材、部分は同一の符号で示し、重複する説明は省略する。<Eighth embodiment>
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is an example in which the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention and its assembling apparatus are applied to an optical demultiplexer that demultiplexes eight wavelength multiplexed light into light beams of respective wavelengths. This example does not limit the invention. In addition, the member and part which are common in all the drawings are shown with the same code | symbol, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図27は、本発明の第8の実施例に係る光素子アレイを一方向(突起部側)から見た斜視図である。図28は、この光素子アレイを他方向(光素子側)から見た斜視図である。 FIG. 27 is a perspective view of the optical element array in accordance with the eighth embodiment of the present invention viewed from one direction (projection portion side). FIG. 28 is a perspective view of the optical element array as viewed from the other direction (optical element side).
光素子アレイ410は、図27および図28に示すように、一方の面(ドーム形成面)402に、曲面からなる突起部である半球状(ドーム状)のチャック用ドーム403が形成され、他方の面(ミラー形成面)404に、第1〜第8の凹面ミラー405a〜405hが一列に配列して形成された板状の基板401からなる凹面ミラーアレイであり、光線を第1〜第8の凹面ミラー405a〜405hにより反射するものである。ただし、チャック用ドーム403は、その中心が基板401のほぼ中央、すなわち基板401の重心位置と一致して成型される。このような位置にチャック用ドーム403を成型したことにより、光素子アレイ410を後述する組み立て装置で把持したときに、把持した位置と光素子アレイ410の重心位置がと一致するので、光素子アレイ410を安定して把持することができる。
As shown in FIGS. 27 and 28, the
図29および図30は、光素子アレイ410を用いた8波の光合分波器の斜視図である。これらの図に示すように、光合分波器420は、光メインブロック421と、入力用ファイバ422と、出力用ファイバ423a〜423hと、それぞれ透過波長が異なる第1〜第8の誘電体多層膜フィルタ424a〜424hが一列に配列して貼り付けられたフィルタアレイ平板425と、光素子アレイ410とを有する。
29 and 30 are perspective views of an 8-wave optical multiplexer / demultiplexer using the
すなわち、光メインブロック421の板状基板の表面において、3つの基板端部に側壁部421a,421b,421cがそれぞれ形成されており、側壁部421b,421cには、フィルタアレイ平板425を保持するフィルタアレイ保持部426a,426b、および光素子アレイ410を保持する反射面保持部427a,427bがそれぞれ形成される。ただし、光素子アレイ410のミラー形成面404は、後述する光メインブロック421の結合素子429に対向して配置される。
That is, on the surface of the plate-like substrate of the optical
また、光メインブロック421の板状基板の表面において、側壁部421aに沿って直線状にV溝428が形成されており、V溝428を構成する一方の傾斜面428aにおいてV溝428の直線軸方向に沿って第1〜第9の結合素子429a〜429iが配列して形成される。入力用ファイバ422、および出力用ファイバ423a〜423hは、光メインブロック421の板状基板の表面に所定の間隔にて形成されたV溝にそれぞれ設置しており、それらのポートが第1〜第9の結合素子429a〜429iにそれぞれ対向して配置される。フィルタアレイ保持部426a,426bは、フィルタアレイ平板425を所定の角度に保持するように作られる。反射面保持部427a,427bは、光素子アレイ410を所定の角度に保持するように作られる。また、これら保持部427a,427bに光素子アレイ410の側面が押付けられたとき、ミラー形成面404と垂直な軸回りの角度が、所定の角度となるように調整される。
Further, a V-
このような光合分波器420の動作原理を、図31を用いて説明する。この動作原理を分かり易くするため、この図中に光線を描きこんである。以下、この光合分波器420による分波動作を説明する。この図に示すように、入力用ファイバ422から入力された拡散光は、光メインブロック421の第1の結合素子429aによってほぼ平行な光線となって光素子アレイ410の方向に反射され、光素子アレイ410の第1の凹面ミラー405aにて反射されて、第1の誘電体多層膜フィルタ424aに入射する。第1の誘電体多層膜フィルタ424aを透過した特定波長域の光線は、第2の結合素子429bにより集光され第1の出力用ファイバ423aから出力される。第1の誘電体多層膜フィルタ424aにより反射された光線は、光素子アレイ410の第2の凹面ミラー405bにより再び反射され、第2の誘電体多層膜フィルタ424bに入射される。
The operating principle of such an optical multiplexer /
第2の誘電体多層膜フィルタ424bを透過した光線は、第3の結合素子429cにより集光され第2の出力用ファイバ423bから出力される。第2の誘電体多層膜フィルタ424bにより反射された特定波長域の光線は、光素子アレイ410の第3の凹面ミラー405cにより再び反射され、第3の誘電体多層膜フィルタ424cに入射される。以下、同様の動作を繰り返すことで波長多重光の分波が行われる。入出力を逆転して用いれば、波長多重光の合波が行われ、合波器として機能する。
The light beam transmitted through the second
図32は、本実施例に係る光合分波器の組み立て装置の概略図である。この組み立て装置450は、光素子アレイ410のチャック用ドーム403を把持可能な把持機構(把持手段)441と、把持機構441を垂直方向および水平方向へ移動自在な位置調整機構(位置調整手段)442と、位置調整機構442の移動に伴って反力を発生させる反力発生手段である伸縮部材443と、把持機構441を保持部材459を介して支持するアーム452とを有する。アーム452は、X方向、Y方向、およびZ方向の3方向に移動可能なXYZステージ458に設置される。
FIG. 32 is a schematic diagram of an optical multiplexer / demultiplexer assembling apparatus according to the present embodiment. The assembling
位置調整機構442は、Z方向(垂直方向)とY方向(水平方向)にそれぞれスライド(移動)する二つのスライドレール453,454からなる。把持機構441は、先端にパイプを有する真空チャック451であり、そのパイプの内径が光素子アレイ410のチャック用ドーム403の直径より小さく形成される。前記パイプをこのような形状にしたことにより、真空チャック451のパイプを光素子アレイ410のチャック用ドーム403に密着させることができ、光素子アレイ410の把持(吸着)が容易になる。
The
伸縮部材443は、真空チャック451と保持部材459の間に取り付けられ、Z方向の下向きに押圧力を発生させる板ばね455と、保持部材459とアーム452の先端との間に取り付けられ、Y方向におけるアーム452から離れる向きに押圧力を発生するコイルバネ456とを有する。真空チャック451の上端には真空ポンプ(図示せず)へ連結するゴムホース457が接続されており、真空チャック451の下端に上述した光素子アレイ410のチャック用ドーム403が吸着(把持)される。また、アーム452は上方に延在しその上方先端が横方向にさらに延在する形状であり、真空チャック451の先端が下方に向けてアーム452の先端に取り付けられるため、真空チャック451に吸着した光素子アレイ410をX方向、Y方向、およびZ方向に任意に動かすことができる。
The
この組み立て装置450を用いて、光メインブロック421に光素子アレイ410を位置合わせして、取り付ける(組み付ける)手順を図33、図34、および図35を用いて説明する。
最初に、光メインブロック421の反射面保持部427が上方に向くように固定し、ミラー形成面404が下方に向くように光素子アレイ410を反射面保持部427に搭載させる。A procedure for aligning and attaching (assembling) the
First, the
組み立て装置450のXYZステージ458のX,Y方向を移動させ、光メインブロック421に搭載された光素子アレイ410のチャック用ドーム403の上部に真空チャック451が配置されるように調整する。その後、ステージ458のZ方向を調整し、真空チャック451を下降させて、図33に示すように、真空チャック451の先端をチャック用ドーム403に接触させる。
The
真空チャック451はアーム452の下降に伴い、チャック用ドーム403と接触した後、板ばね455の押圧力によってチャック用ドーム403に押し付けられる。真空チャック451がチャック用ドーム403に押し付けられた状態で、真空チャック451につながった真空ポンプを動作させれば、真空チャック451により吸引する部分がドーム状に形成されており、また真空チャック451もパイプ状の形状であるため、光メインブロック421の反射面保持部427が正確に真上を向いていなくても、真空チャック451の角度調整を行うことなく、光メインブロック421の反射面保持部427と光素子アレイ410のミラー形成面404の平行が保たれたまま光素子アレイ410が真空チャック451に固定される。
As the
真空チャック451に固定された光素子アレイ410をXYZステージ458のZ方向にわずかに動かすことで、図34に示すように、光メインブロック421と光素子アレイ410にわずかな間隙を生じさせて、両者に摩擦力が働かないようにする。
By slightly moving the
この状態にて、XYZステージ458のY方向に動かすことで、真空チャック451がY軸方向に動き、図35に示すように、光素子アレイ410を光メインブロック421の突き当て面431に突き当てることができる。真空チャック451はパイプ状であるため、光メインブロック421の突き当て面431に押し当てられた光素子アレイ410は、側面406が突き当て面431に沿う角度になるように、真空チャック451を軸として回転し、Z軸回りの角度が所定の角度に調整される。
In this state, by moving the
このように、光素子アレイ410にチャック用ドーム403を形成し、パイプ状の真空チャック451をもつ組み立て装置450を用いることで、組み立て装置450にθx、θy、およびθzの回転機構をもたせることなく、光素子アレイ410の全ての角度調整が行える。
In this way, by forming the
以上のような作業で角度調整がなされた光素子アレイ410は、XYZステージ458のX,Y方向を動かすことで最適な光結合が得られるようにX位置とY位置が調整される。その後、XYZステージ458のZ方向を下方へ動かし、光素子アレイ410と反射面保持部427を接触させる。光素子アレイ410と反射面保持部427を接触させた後、最適な光結合が得られているかを再度確認後、必要に応じてX,Y方向の微調整を行い、光素子アレイ410と光メインブロック421を接着などの手法により固定することで合分波器が完成する。
In the
このような組み立て装置450と組み立て手法により、組み立て装置450に3軸回転ステージなどの複雑な回転機構が不要となり、組み立て装置自体が簡易な構造になるので、その製造コストを低減することができる。全ての回転軸を所定の角度になるように調整する必要なしに組み立てられるため、組み立て手順が簡単になり、組み立て時間および組み立て作業を低減することができる。
With such an
光素子アレイ410の光素子は、上述したような光線を反射する凹面ミラー405に限定されるものではなく、例えば、平面ミラー、誘電体多層膜フィルタ、回折格子、レンズなどでも良く、光素子アレイ410と同様な作用効果を奏する。
The optical element of the
また、上記では、ミラー形成面404に対向する面402にチャック用ドーム403を形成した光素子アレイ410を用いて説明したが、チャック用ドームは、光素子と重ならないように形成すれば良く、光素子アレイ410と同様な作用効果を奏する。
In the above description, the
<第9の実施例>
図36は、本発明の第9の実施例に係る光合分波器を説明する図であり、光合分波器の導波素子ブロックが傾斜したときの状態を示している。<Ninth embodiment>
FIG. 36 is a diagram for explaining an optical multiplexer / demultiplexer according to the ninth embodiment of the present invention, and shows a state when the waveguide element block of the optical multiplexer / demultiplexer is inclined.
本実施例に係る光合分波器は、凹面ミラーからなる導波素子502〜505が形成された導波素子ブロック501と、光線分岐素子507〜510が形成された光線分岐素子ブロック506とを有している。光線分岐素子ブロック506は、結合素子ブロックに形成されたブロック保持構造511,512により保持され、導波素子ブロック501に対向配置されている。結合素子ブロックと導波素子ブロック501とは分離している。このため、図44に示した従来の光合分波器とは異なり、ブロック保持構造511,512は導波素子ブロック501から分離した構成となっている。
The optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment includes a
ブロック保持構造511,512を導波素子ブロック501から分離した構成とすることにより、導波素子ブロック501の角度がずれても、光線分岐素子ブロック506の角度は変わらず、光線分岐素子507〜510に角度ずれは影響しない。よって、伝播光線が光線分岐素子507〜510に入反射しても、伝播光軸の角度ずれは増幅されず、導波素子502〜505への伝播光線の入射位置に極端に大きなずれは生じない。
By adopting a configuration in which the
一方、導波素子502〜505は集光パワーをもっているため、伝播光線が導波素子502〜505に入反射するたびに角度ずれを補正することができる。したがって、図44に示した従来の光合分波器のように、保持構造が導波素子ブロックに一体形成されている場合よりも、伝播光線の角度ずれを抑制することができる。
On the other hand, since the
例えば、導波素子502〜505のミラー曲率半径が5mm程度、導波素子502〜505と光線分岐素子507〜510との距離も5mm程度、導波素子502〜505への伝播光線の入反射角の設計値が11.31゜の場合を考える。導波素子ブロック501が5゜傾斜した場合、導波素子502〜505への伝播光線の入反射角が、従来は2゜〜17゜程度であるのに対して、本実施例では10゜〜14゜程度であり、入反射角の設計値からの誤差が小さい。したがって、本実施例によれば、導波素子ブロック501の角度ずれが光軸ずれ、すなわち過剰損失増大に及ぼす影響を抑制することができる。
For example, the mirror curvature radius of the
本発明は、上述したように光合分波器に適用した場合を説明したが、入射光線のうち特定の光量の光線を透過させ、残りの光量の光線を反射させる機能を有する光線分岐素子を利用したデバイス、すなわち、光カプラまたは光分配器等に本発明を適用した場合にも、光合分波器における効果とほぼ同様の効果を提供することができる。 The present invention has been described with reference to the case where the present invention is applied to an optical multiplexer / demultiplexer. However, the present invention uses a beam splitter having a function of transmitting a specific amount of light among incident rays and reflecting the remaining amount of light. Even when the present invention is applied to such a device, that is, an optical coupler or an optical distributor, it is possible to provide substantially the same effect as that of the optical multiplexer / demultiplexer.
Claims (31)
入射された光線の一部を透過させ残りを反射させる複数の光線分岐素子と、
対応する受発光素子と光線分岐素子とを結ぶ光路上に配置された複数の結合素子と、
ある光線分岐素子からの反射光線が他の光線分岐素子に入射するまでの光路上に配置された導波素子とを備え、
前記結合素子の全てが単一の結合素子ブロックに一体形成されていることを特徴とする光合分波器。A plurality of light emitting and receiving elements that perform at least one of light reception and light emission;
A plurality of beam branching elements that transmit a part of the incident light beam and reflect the rest,
A plurality of coupling elements arranged on an optical path connecting the corresponding light emitting / receiving element and the beam branching element;
Including a waveguide element disposed on an optical path until a reflected light beam from a certain light beam branching element enters another light beam branching element;
An optical multiplexer / demultiplexer, wherein all of the coupling elements are integrally formed in a single coupling element block.
前記結合素子は、球面からなる凹面ミラーであることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1,
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the coupling element is a concave mirror made of a spherical surface.
前記導波素子は、凹面ミラーであることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1,
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the waveguide element is a concave mirror.
前記結合素子に入射する光線の入射角が45゜よりも小さいことを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 2,
An optical multiplexer / demultiplexer, wherein an incident angle of light incident on the coupling element is smaller than 45 °.
前記受発光素子のそれぞれによって受光および発光される光線の光軸は、全て単一平面上に配置されていることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1,
An optical multiplexer / demultiplexer characterized in that the optical axes of light rays received and emitted by each of the light receiving and emitting elements are all arranged on a single plane.
前記結合素子ブロックは、前記受発光素子を保持する固定構造を備えることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1,
The optical coupling / demultiplexing device, wherein the coupling element block includes a fixing structure for holding the light emitting / receiving element.
前記固定構造は、V溝およびU溝のいずれかであることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 6,
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the fixed structure is one of a V groove and a U groove.
前記結合素子ブロックは、前記光線分岐素子および前記導波素子の少なくとも一方を保持する保持構造を備えることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1,
The coupling element block includes a holding structure that holds at least one of the light beam branching element and the waveguide element.
前記導波素子の全てが単一の導波素子ブロックに配列されることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1,
An optical multiplexer / demultiplexer, wherein all of the waveguide elements are arranged in a single waveguide element block.
前記導波素子と前記光線分岐素子とは、空間を介して配置されていることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1,
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the waveguide element and the beam splitter are arranged via a space.
前記結合素子ブロックは、前記光線分岐素子を保持する保持構造を備え、
前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとは分離していることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 9,
The coupling element block includes a holding structure for holding the beam splitter.
An optical multiplexer / demultiplexer characterized in that the coupling element block and the waveguide element block are separated.
前記受発光素子は、隣接する受発光素子のそれぞれの受発光点を連結してなる直線と、前記受発光素子が受発光する光線の光軸とが直交していることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 6,
The light receiving / emitting element is characterized in that a straight line formed by connecting the light receiving and emitting points of adjacent light receiving and emitting elements and an optical axis of a light beam received and emitted by the light receiving and emitting element are orthogonal to each other. Waver.
前記結合素子ブロックは、
一端部と他端部とが平行な板状の基板と、
前記基板の表面において、前記基板の一端部に直線状に形成された第1のV溝とを更に備え、
前記結合素子のそれぞれは、前記第1のV溝を構成する一方の傾斜面に配列され、
前記固定構造は、前記基板の表面において、前記第1のV溝と垂直かつ、前記結合素子のそれぞれと対向して、前記基板の他端部から前記第1のV溝に繋がるように直線状に形成された複数のV溝であることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 6,
The coupling element block is:
A plate-like substrate in which one end and the other end are parallel;
A first V-groove formed linearly at one end of the substrate on the surface of the substrate;
Each of the coupling elements is arranged on one inclined surface constituting the first V-groove,
The fixing structure is linear on the surface of the substrate so as to be perpendicular to the first V-groove and to face each of the coupling elements so as to be connected to the first V-groove from the other end of the substrate. An optical multiplexer / demultiplexer comprising a plurality of V-grooves.
三方を壁面で構成された平面コ字状をし、壁面が形成されていない側を前記複数のV溝に面するようにして前記第1のV溝の上方に配置された構造体を更に備え、
前記構造体は、
前記第1のV溝に配列された前記結合素子に対応する位置がそれぞれ切り欠かれた棚からなる光線分岐素子保持構造と、
前記光線分岐素子保持構造の上方に形成された突起からなる導波素子保持構造とを備え、
前記光線分岐素子は、前記光線分岐素子保持構造を構成する棚の切り欠かれた部分にそれぞれ配置され、
前記導波素子の両端は、前記導波素子保持構造を構成する突起に保持されることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 13,
The structure further includes a structure that has a U-shaped planar shape formed by wall surfaces on three sides, and is disposed above the first V-groove so that the side on which the wall surface is not formed faces the plurality of V-grooves. ,
The structure is
A light-branching element holding structure including a shelf in which positions corresponding to the coupling elements arranged in the first V-groove are cut out,
A waveguide element holding structure comprising a protrusion formed above the beam branching element holding structure,
The light beam branching elements are respectively arranged in the notched portions of the shelves constituting the light beam branching element holding structure,
An optical multiplexer / demultiplexer characterized in that both ends of the waveguide element are held by protrusions constituting the waveguide element holding structure.
前記基板の一端部および前記第1のV溝の傾斜面に形成され、前記結合素子のそれぞれを仕切る平面櫛歯状の複数の壁部からなる光線分岐素子保持構造を更に備え、
前記光線分岐素子は、前記光線分岐素子保持構造を構成する壁部の上面にそれぞれ配置されることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 13,
A light-branching element holding structure comprising a plurality of planar comb-like wall portions formed on one end portion of the substrate and the inclined surface of the first V-groove and partitioning each of the coupling elements;
The optical branching filter is disposed on the upper surface of a wall portion constituting the beam splitting element holding structure.
前記第1のV溝の長手方向の両端を跨ぐように形成された、側面コ字形状の構造体を更に備え、
前記導波素子は、前記構造体の天井部の下面に配置されることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 15,
A lateral U-shaped structure formed so as to straddle both longitudinal ends of the first V-groove;
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the waveguide element is disposed on a lower surface of a ceiling portion of the structure.
前記光線分岐素子が整列配置される枠体を更に備え、
前記結合素子ブロックは、
前記基板の一端部および他端部を挟む2つの側端部にそれぞれ形成され、前記結合素子に背向する面が平坦な傾斜面となった一対の突起部からなる光線分岐素子保持構造と、
前記基板の2つの側端部における、前記光線分岐素子保持構造よりも前記基板の他端部に近い位置にそれぞれ形成され、前記結合素子に背向する面が平坦な傾斜面となった一対の突起部からなる導波素子保持構造とを更に備え、
前記光線分岐素子が配置された前記枠体の両端は、前記光線分岐素子保持構造を構成する突起部の傾斜面に当接して保持され、
前記導波素子の両端は、前記導波素子保持構造を構成する突起部の傾斜面に当接して保持されることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 13,
Further comprising a frame in which the beam branching elements are arranged and arranged;
The coupling element block is:
A light-branching element holding structure comprising a pair of protrusions formed on two side end portions sandwiching one end portion and the other end portion of the substrate, respectively, and the surface facing the coupling element is a flat inclined surface;
A pair of two side end portions of the substrate that are formed at positions closer to the other end portion of the substrate than the beam branching element holding structure, and whose surfaces facing the coupling element are flat inclined surfaces. And further comprising a waveguide element holding structure consisting of protrusions,
Both ends of the frame on which the beam branching element is arranged are held in contact with the inclined surfaces of the protrusions constituting the beam branching element holding structure,
An optical multiplexer / demultiplexer characterized in that both ends of the waveguide element are held in contact with inclined surfaces of protrusions constituting the waveguide element holding structure.
前記光線分岐素子が整列配置される枠体を更に備え、
前記導波素子は、長手方向の長さが前記枠体よりも長く、
前記結合素子ブロックは、
前記基板の一端部と、一端部および他端部を挟む2つの側端部とに形成された側壁と、
前記基板の2つの側壁部に形成された側壁を、前記基板の一端部と他端部との中央近傍から他端部まで切り欠いて形成され、前記結合素子に背向する面が平坦な一対の傾斜面からなる光線分岐素子保持構造と、
前記基板の2つの側壁部に形成された側壁を、前記光線分岐素子保持構造の傾斜面よりも前記基板の他端部に近い部分から他端部まで更に切り欠いて形成され、前記結合素子に背向する面が平坦な一対の傾斜面からなる導波素子保持構造とを更に備え、
前記光線分岐素子が配置された前記枠体の両端は、前記光線分岐素子保持構造の傾斜面に当接して保持され、
前記導波素子の両端は、前記導波素子保持構造の傾斜面に当接して保持されることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 13,
Further comprising a frame in which the beam branching elements are arranged and arranged;
The waveguide element is longer in the longitudinal direction than the frame,
The coupling element block is:
A side wall formed on one end of the substrate and two side ends sandwiching the one end and the other end;
A pair of side walls formed on the two side wall portions of the substrate are cut out from the vicinity of the center of the one end portion and the other end portion of the substrate to the other end portion, and the surfaces facing the coupling element are flat. A light-branching element holding structure comprising an inclined surface of
The side walls formed on the two side wall portions of the substrate are further cut out from a portion closer to the other end portion of the substrate than the inclined surface of the beam branching element holding structure to the other end portion. A waveguide element holding structure comprising a pair of inclined surfaces with flat back surfaces;
Both ends of the frame on which the beam branching element is arranged are held in contact with the inclined surface of the beam branching element holding structure,
An optical multiplexer / demultiplexer, wherein both ends of the waveguide element are held in contact with inclined surfaces of the waveguide element holding structure.
前記受発光素子のそれぞれを一定間隔かつ平行に配置すると共に、前記受発光素子のそれぞれの端面を同一平面上に位置決めする受発光素子固定構造を有する受発光素子固定ブロックと、
前記光線分岐素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置する光線分岐素子ブロックと、
前記導波素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置する導波素子ブロックと、
前記受発光素子固定ブロック、前記結合素子ブロック、前記光線分岐素子ブロック、前記導波素子ブロックを、空間を介して配置すると共に、前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとを対向して平行に配置し、前記光線分岐素子ブロックを前記結合素子ブロックと前記導波素子ブロックとの間に平行に配置する光メインブロックと更にを備え、
前記結合素子ブロックは、前記結合素子のそれぞれを同一平面上に前記受発光素子と同じ一定間隔で配置し、
前記結合素子は、前記受発光素子からの光線を反射して平行光にすると共に、前記受発光素子への光線を反射して集光し、
前記導波素子ブロックは、前記結合素子からの光線が前記結合素子に隣接する結合素子に反射されるように位置決めされ、
前記光線分岐素子ブロックは、前記結合素子と前記導波素子の光路上に前記光線分岐素子が配置されるように位置決めされていることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 1,
A light receiving and emitting element fixing block having a light receiving and emitting element fixing structure that positions each of the light emitting and receiving elements in parallel with a constant interval and positions each end face of the light receiving and emitting elements on the same plane;
A light-branching element block that arranges each of the light-branching elements on the same plane at the same regular intervals as the light-receiving / emitting elements;
A waveguide element block in which each of the waveguide elements is arranged on the same plane at the same regular intervals as the light emitting and receiving elements;
The light receiving / emitting element fixing block, the coupling element block, the light beam branching element block, and the waveguide element block are arranged through a space, and the coupling element block and the waveguide element block are opposed to each other in parallel. An optical main block disposed in parallel between the coupling element block and the waveguide element block; and
The coupling element block arranges each of the coupling elements on the same plane at the same regular intervals as the light receiving and emitting elements,
The coupling element reflects light from the light emitting / receiving element into parallel light and reflects light to the light emitting / receiving element to collect light.
The waveguide element block is positioned such that light rays from the coupling element are reflected by a coupling element adjacent to the coupling element;
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the beam splitter block is positioned so that the beam splitter is disposed on an optical path between the coupling element and the waveguide element.
前記結合素子のうち少なくとも一つは、前記受発光素子から前記結合素子までの距離の約2倍の半径を有する球面からなる凹面ミラーであることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 19,
At least one of the coupling elements is a concave mirror made of a spherical surface having a radius of about twice the distance from the light emitting / receiving element to the coupling element.
前記結合素子のうち少なくとも一つは、前記受発光素子から前記結合素子までの距離とほぼ等しい半径を有する球面からなる凹面ミラーであることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 19,
At least one of the coupling elements is a concave mirror made of a spherical surface having a radius substantially equal to the distance from the light emitting / receiving element to the coupling element.
前記結合素子のうち少なくとも一つは、前記受発光素子の光軸に垂直な面をもつ平面ミラーであることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 19,
At least one of the coupling elements is a plane mirror having a plane perpendicular to the optical axis of the light emitting / receiving element.
前記導波素子は、凹面ミラーであることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 19,
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the waveguide element is a concave mirror.
前記受発光素子固定ブロックは、前記受発光素子の光軸と垂直な面を持つフランジを備え、
前記光メインブロックは、前記フランジの面と接触し、前記受発光素子固定ブロックを固定する受発光素子固定面を備えることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 19,
The light emitting / receiving element fixing block includes a flange having a surface perpendicular to the optical axis of the light emitting / receiving element,
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the optical main block includes a light receiving / emitting element fixing surface that contacts the surface of the flange and fixes the light receiving / emitting element fixing block.
前記受発光素子は、光ファイバであり、
前記受発光素子固定ブロックは、前記受発光素子固定構造として、前記光ファイバを固定するV溝、U溝および四角断面の溝のいずれかを複数本備えることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 19,
The light emitting / receiving element is an optical fiber,
The light receiving / emitting element fixing block includes, as the light receiving / emitting element fixing structure, a plurality of any one of a V groove, a U groove and a square cross section groove for fixing the optical fiber.
前記光線分岐素子ブロックは、
板状部材と、
前記板状部材に一定間隔で設けられた複数の貫通孔を備え、
前記光線分岐素子は、前記貫通孔を塞ぐように配置されることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 19,
The beam splitter block is:
A plate-like member;
Provided with a plurality of through holes provided in the plate member at regular intervals,
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the beam splitter is disposed so as to close the through hole.
前記光線分岐素子ブロックは、
光学透明な板状部材と、
前記板状部材の一方側の面に形成された無反射コート層とを備え、
光線分岐素子は、前記板状部材の他方側の面に一定間隔で配置されていることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 19,
The beam splitter block is:
An optically transparent plate-like member;
A non-reflective coating layer formed on one surface of the plate-like member,
An optical multiplexer / demultiplexer, wherein the beam branching elements are arranged at regular intervals on the other surface of the plate-like member.
前記導波素子ブロックは、前記導波素子が配列された面の反対側の面に、曲面からなる突起部を更に備えることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 9,
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the waveguide element block further includes a protrusion having a curved surface on a surface opposite to a surface on which the waveguide elements are arranged.
前記突起部は、前記導波素子ブロックの中央に形成されていることを特徴とする光合分波器。The optical multiplexer / demultiplexer according to claim 28,
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the protrusion is formed at the center of the waveguide element block.
前記把持手段を垂直方向および水平方向へ移動自在な位置調整手段と、
前記把持手段の移動に伴って反力を発生させる反力発生手段と
を備えることを特徴とする光合分波器の組み立て装置。A gripping means capable of gripping a protrusion formed of a curved surface formed in a waveguide element block in which the waveguide elements are arranged;
Position adjusting means capable of moving the gripping means vertically and horizontally;
An optical multiplexer / demultiplexer assembling apparatus comprising: a reaction force generating unit that generates a reaction force in accordance with the movement of the gripping unit.
前記把持手段は、内径が前記導波素子ブロックの突起部の直径より小さいパイプを先端に備える真空チャックであることを特徴とする光合分波器の組み立て装置。In the assembly apparatus of the optical multiplexer / demultiplexer of Claim 30,
An assembly apparatus for an optical multiplexer / demultiplexer, wherein the gripping means is a vacuum chuck having a pipe having an inner diameter smaller than the diameter of the projection of the waveguide element block at the tip.
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