KR20040016406A - 광 모듈 - Google Patents

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KR20040016406A
KR20040016406A KR1020030056214A KR20030056214A KR20040016406A KR 20040016406 A KR20040016406 A KR 20040016406A KR 1020030056214 A KR1020030056214 A KR 1020030056214A KR 20030056214 A KR20030056214 A KR 20030056214A KR 20040016406 A KR20040016406 A KR 20040016406A
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모리타키요시
타카노테쯔오
요쿠요시아쯔
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호야 가부시키가이샤
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Abstract

콜리메이터 간의 광축 어긋남을 용이하게 보정할 수 있어, 양호한 광결합을 얻을 수 있는 광 모듈을 제공한다.
입력광용 콜리메이터(111), 출력광용 콜리메이터(112), 분기광용 콜리메이터(113), 삽입광용 콜리메이터(114), 및, 파장 선택 필터(115)를 공통 기판(130) 상에 배치하고, 각 콜리메이터(111~114)와 파장 선택 필터(115) 사이의 광로에 각각 광로 보정용 미러 혹은 동일한 효과를 얻을 수 있는 프리즘(121~124, XXX~XXX)을 배치하고, 미러 혹은 프리즘의 조정에 의해 콜리메이터 간의 광축 어긋남을 보정하도록 하였다.

Description

광 모듈{Optical module}
본 발명은, 예를 들면, 광통신 분야에 있어서, 중계국을 향해 간선으로부터 신호광을 분기하거나, 중계국으로부터의 신호광을 간선으로 삽입하거나 하는 광 분기삽입 장치에 이용되는 광 모듈에 관한 것이다.
파장 분할 다중을 이용한 광통신에 있어서, 특정 파장의 신호를 중계국으로분기하거나 특정 파장의 신호를 중계국으로부터 삽입하거나 하는 목적으로 이용되는 장치로서, 일본 특개 2000-183816호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 광 분기삽입 장치가 알려져 있다.
이 광 분기삽입 장치는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 입력용 광 전송로(1)로부터 입력되는 파장 다중광을 각 파장의 광으로 분파하는 광 분파기(3)와, 일단 분파된 각 파장의 광을 합파하여 출력 전송로(2)로 보내기 위한 광 합파기(4)를 가지고 있다. 이 광 분기삽입장치에는, 또한, 광 분파기(3)에서 분파된 각 파장의 광을 중계국(8)의 수신기(7)로 분기한 후에 중계국(8)의 송신기(6)로부터 송신된 신호를 새롭게 삽입하거나, 혹은, 광 분파기(3)에서 분파된 각 파장의 광을 그대로 광 합파기(4)에 투과시키거나를 선택하기 위한 광 스위치(5)가, 각 파장의 광로에 대응하여 복수개 구비되어 있다.
이러한 분기 삽입 장치에 있어서, 광 분파기(3) 혹은 광 합파기(4)에는, 파장 선택 필터나 렌즈 등을 광화이버로부터의 출사 광로 상에 고정하여, 다파장 신호로부터 단파장 성분을 분리하는 기능, 혹은, 단파장 성분을 다파장 신호에 삽입하는 기능을 가지게 한 필터 모듈이 사용되는 경우가 많다.
이러한 필터 모듈은, 예를 들면, 일본 특표평 10-511476호 공보나 일본 특개평 10-311905호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 렌즈와 광화이버로 이루어지는 콜리메이터를, 파장 선택 필터를 사이에 두고, 대향시켜 배치한 구성을 이루고 있다.
일반적으로는, 이러한 필터 모듈에 있어서는, 파장 선택 필터, 렌즈, 및 광화이버가, 광축 조정된 상태에서 공통의 통형상 케이스에 삽입 고정되어 있다. 이러한 모듈은, 일반적으로, Add/Drop Multiplexer(ADM)라 불리고 있다.
도 3의 광 분기삽입 장치에 있어서의 광 분파기(3)나 광 합파기(4)는, 복수의 파장에 대하여 같은 식의 합파 혹은 분파를 수행할 필요가 있기 때문에, 서로 다른 파장 분리 특성을 가지는 상기 필터 모듈 단일체를 복수개 이용하여, 이들의 신호 입출사단의 광화이버를 순차 융착 등의 방법으로 접속함으로써 구성되어 있다. 이러한 모듈은 일반적으로 「Mux/DeMux」라고 불리고 있다. 광 분파기(3) 혹은 광 합파기(4)에 입력되는 광은, 상기 복수개의 필터 모듈을 순차 통과함으로써, 각 파장으로 분파되거나, 혹은, 각 파장의 광이 순차 합파되도록 이루어져 있다(예를 들면, 일본 특개평 11-337765호 공보 등 참조). 또한, 순차 접속된 복수개의 상기 단일체 모듈은, 단일체 케이스에 장착되어 있는 것이 일반적이다.
그런데, 상술한 필터 모듈을 이용한 광 분기삽입 장치에 있어서는, 광통신에 사용하는 채널 수가 많아질수록, 그에 대응하여 단일체의 필터 모듈의 사용 개수를 늘릴 필요가 있다. 그 때문에, 원재료 부품 가격이, 단일체의 필터 모듈 가격의 배수 이상으로 되어 버린다. 또한, 필터 모듈의 입출력단의 광화이버를 융착하는 공정을 갖기 때문에, 공정이 번잡하고 많은 비용이 들 뿐만 아니라, 융착 접속시의 축 어긋남에 기인하는 접속 손실이 생겨 버린다. 또한, 단일체의 필터 모듈은 케이스 내에 고정된 구조를 이루고 있기 때문에, 기능 부분 이외의 쓸데없는 체적을 필요로 하고, 채널의 증대에 수반하여 필요한 부품 체적도 마찬가지로 확대되는 등의문제가 있었다.
본 발명자들은, 이러한 문제를 해소하기 위하여, 필터 모듈의 케이스인 외장체를 없애고, 상술한 바와 같은 각 구성 부품을 단일 기판 상에 고정하여, 부품 사이를 광이 공간 전반(傳搬)하는 구성으로 함으로써, 쓸데없는 부품을 사용하지 않고, 필요 최소한의 체적으로, 광 모듈의 저가격화, 소형화, 저손실화의 도모를 꾀하였다.
그러나, 실제로 모듈 내의 요소 부품을 분리하여 기판 상에 배치하는 경우, 각 부품으로부터의 출사광에 광축 어긋남이 발생하여, 광결합을 용이하게 수행할 수 없어, 기대한 성능을 얻을 수 없음이 판명되었다.
이 광축 어긋남의 요인으로는,
① 반사 손실 저감을 목적으로 하기 때문에, 광화이버와 굴절률 분포형 렌즈 등의 단면을 경사 단면으로 하고 있음;
② 파장 선택 필터인 유전체 다층막 필터의 기판을 광이 투과할 때에 광축이 어긋남;
③ 각 부품의 외형 정밀도를 싱글 모드 화이버끼리의 광결합에 필요한 가공 정밀도 이하에서 밖에 제작할 수 없음;
④ 이들 부품을 설치하는 기판의 가공 정밀도를 싱글 모드 화이버끼리의 광결합에 필요한 정밀도 이하에서 밖에 제작할 수 없음; 등을 생각할 수 있다.
상기의 내용을 구체적으로 설명하면, 광화이버끼리, 특히 싱글 모드 화이버끼리의 광결합에는, 코어 지름이 10㎛ 이하이기 때문에, 서브마이크론 레벨의 위치맞춤 정밀도가 요구되지만, 화이버 피그테일이나 렌즈 등 수동적인 광부품에서는, 부품 공차나 제조 공차가 이것을 넘어 버려, 사실상 이 정밀도에서의 제작은 불가능하다. 또한, 예를 들면 개개의 제작이 가능했다고 하더라도, 현재 주류인 제법으로 제작된 콜리메이터에서는, 출사광이 광축으로부터 어긋나 버리는 문제가 남아 있다.
도 4에 현재 주류인 제작방법, 즉, 화이버 피그테일(11)과 굴절률 분포 렌즈(12)의 조합으로 제작된 콜리메이터를 나타낸다. 반사 손실의 저감을 위하여, 피그테일(11) 및 렌즈(12)의 각 단면에는 약 8°의 각도가 부여되어 있으며, 이것이 원인으로, 출사광은 입사광의 위치에 비하여, 위치 어긋남 δ과 각도 어긋남 θ이 발생한다. 특히 각도 어긋남 θ에 의한 광축 어긋남량은, 도 5에 나타낸 바와 같이 결합 거리 L이 멀어질수록 커진다. 따라서, 동일 직선 상에 있는 V홈 등에 설치된 콜리메이터쌍은, 그 간격이 수mm 이상 떨어지면, 광결합이 거의 0(제로)이 되어 버린다.
또한, 기판 상에 콜리메이터를 고정하기 위한 V홈을 연삭(硏削)으로 제작하는 경우, 콜리메이터쌍을 배치하는 두 개의 V홈은, 작업상의 요청에 따라 서로 평행하게 형성하는 것이 바람직하지만, 이러한 V홈 상에서는, 상술한 이유로 인해 유효한 광결합을 실현하는 콜리메이터쌍을 제작할 수 없다.
또한, 파장 선택 필터 등의 간섭 필터는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 통상 유한의 두께를 갖는 유리 기판(15) 상에 성막(成膜)을 행함으로써 제작되고 있으며, 발생하는 막압력에 대한 파괴를 막기 위하여 약 1mm 정도의 두께를 가지고 있다.구절률 n1의 매질(1)로부터 두께 h를 갖는 굴절률 n2의 매질(2)에 입사각 θ로 입사한 광의 평행 위치 어긋남량 δ(=매질(2)이 없는 경우에 지나야 할 광로와 실제의 광로와의 차)은, 다음의 식으로 나타낼 수 있다.
도 7은, 다양한 두께(0.5∼1.5mm)를 갖는 기판을, 도 6과 같이 광이 통과할 때의 광축의 어긋남량 δ(㎛)과 입사각 θ(Degree)과의 관계를 나타내고 있다. 이 도에 나타낸 바와 같이, 기판의 두께와 입사각에 의존하여 광축 어긋남이 발생하기 때문에, 간섭 필터 삽입 전에 미리 콜리메이터쌍의 광결합을 수행한 상태로 해 놓았다고 하여도, 필터를 삽입하는 것 만으로, 광로가 어긋나, 손실이 대폭으로 증대하거나 결합 불가능하게 되어 버린다.
또한, 예를 들어 상기와 같은 어긋남을 모두 예상하여 설계를 하였다고 해도, 부품 및 기판 등의 가공 오차나 조립 오차 등이 각각의 부품에서 발생하고, 더욱이, 이들의 오차는 광결합에 필요한 정밀도를 확실히 벗어난 레벨의 것이기 때문에, 의미가 없는 것이 되어 버린다.
이상 설명한 바와 같이, 종래의 시도에서처럼, 동일 기판 상에 형성한 부품 고정용의 각 V홈에 단순히 각 부품을 평행하게 늘어놓아 배치한 것 만으로는, 현실적으로, 광축 어긋남이 커서 충분한 광결합을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 동일 기판상에 콜리메이터 및 간섭 필터 등의 각 부품을 배치한 광 모듈에 있어서, 광축 어긋남을 용이하게 보정할 수 있어, 양호한 광결합을 얻을 수 있는 광 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 광통신 분야에서 이용되는 광 분파 장치나 광 합파 장치로서 이용할 수 있는, 저손실로 소형화 및 저가격화가 가능한 광 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은, 본 발명 실시예 1의 광 모듈의 구성도로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도.
도 2는, 본 발명 실시예 2의 광 모듈의 평면도로서, (a)는 광 분파 장치로서 사용한 경우, (b)는 광 합파 장치로서 사용한 경우의 설명도.
도 3은, 종래의 광 분기삽입 장치의 개략 구성도.
도 4는, 콜리메이터의 광축 어긋남의 설명도.
도 5는, 콜리메이터의 광축 어긋남의 특성을 나타내는 도.
도 6은, 파장 선택 필터의 광축 어긋남의 설명도.
도 7은, 파장 선택 필터의 광축 어긋남의 특성을 나타내는 도.
도 8은 본 발명 실시예 3의 광 모듈 구성을 나타내는 평면도로서, (a)는 전반사 프리즘형, (b)는 설형(楔形) 프리즘형.
도 9는, 본 발명 실시예 3의 전반사 프리즘형 광 모듈의 평면도로서, (a)는 광 분파 장치로서 사용한 경우, (b)는 광 합파 장치로서 사용한 경우의 설명도.
도 10은, 본 발명 실시예 3의 설형(楔形) 프리즘형 광 모듈의 평면도로서, (a)는 광 분파 장치로서 사용한 경우, (b)는 광 합파 장치로서 사용한 경우의 설명도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
130, 230 기판
100, 200, 300, 400, 500, 600 광 모듈
111 입력광용 콜리메이터
112 출력광용 콜리메이터
113 분기광용 콜리메이터
114 삽입광용 콜리메이터
115, 115a~115d 파장 선택 필터
121~124, 220~225 광로 보정용 미러
301~304, 410~415 광로 보정용 반사형 프리즘
501~504, 610~615 광로 보정용 설형(楔形) 프리즘
131~134 V홈
210~215 콜리메이터
청구항 1의 발명의 광 모듈은, 외부로부터의 입력광을 콜리메이트하는 입력광용 콜리메이터와, 외부로의 출력광을 입사하고 집광하여 외부로 전송하는 출력광용 콜리메이터와, 상기 입력광용 콜리메이터로부터 출력광용 콜리메이터까지의 광로 중에 배치된 간섭 필터와, 상기 각 콜리메이터와 간섭 필터와의 사이의 광로 중에 각각 배치된 광로 보정용 미러 혹은 미러와 같은 효과를 얻을 수 있는 프리즘을 공통의 기판 상에 장비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이하, 미러 및 프리즘을 광로 보정용 부품이라 칭한다.
본 발명에서는, 각 콜리메이터와 간섭 필터와의 사이의 광로 중에 각각 광로 보정 부품을 배치하고 있기 때문에, 각 광로 보정 부품을 조정함으로써, 콜리메이터 간의 광축 어긋남을 용이하게 보정할 수 있어, 양호한 광결합을 실현할 수 있다. 또한, 각 구성부품을 공통기판 상에 고정하고, 부품간을 광이 공간 전반하는 구성으로 하고 있기 때문에, 쓸데없는 부품을 사용하지 않아도 되어, 필요 최소한의 체적으로, 광 모듈의 저가격화 및 소형화를 도모할 수 있다.
상기 간섭 필터로는, 청구항 2의 발명과 같이,
(a) 입사되는 광 중 특정 파장 대역의 광만을 투과하고, 다른 파장의 광을 반사하는 파장 선택 필터;
(b) 입사되는 광의 강도가 파장에 대하여 균일하지 않은 경우에, 이 강도를 평탄화하도록 광 강도를 보정하는 이득등화(利得等化) 필터;
(c) 입사되는 광의 광량의 일부분만을 끄집어 내기 위한 필터;중, 적어도 어느 하나가 사용할 수 있다.
청구항 3 발명의 광 모듈은, 입력용 광 전송로로부터 전송되어 오는 파장 다중광을 평행광으로 콜리메이트하는 입력광용 콜리메이터와, 이 입력광용 콜리메이터를 통하여 입사되는 파장 다중광 중 특정 파장 대역의 광만을 투과하고 다른 파장 대역의 광을 반사하는 파장 선택 필터와, 이 파장 선택 필터를 투과한 광을 집광하여 외부의 분기용 광 전송로에 전송하는 분기광용 콜리메이터와, 외부의 삽입용 광 전송로로부터 전송되어 오는 특정 파장 대역의 광을 평행광으로 콜리메이트하여 상기 파장 선택 필터로 입사시키는 삽입광용 콜리메이터와, 이 삽입광용 콜리메이터에 의해 파장 선택 필터에 입사되어 투과한 광과, 상기 파장 다중광 중 파장 선택 필터에서 반사된 광과의 합성광을, 집광하여 외부의 출력용 광 전송로로 전송하는 출력광용 콜리메이터와, 상기 각 콜리메이터와 파장 선택 필터 사이의 광로에 각각 배치된 광로 보정용의 미러, 혹은 미러와 같은 효과를 얻을 수 있는 프리즘을 구비하고, 이들 각 콜리메이터와 파장 선택 필터와 광로 보정용 미러를 공통의 기판 상에 장비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 각 콜리메이터와 파장 선택 필터와의 사이의 광로 중에 각각광로 보정용의 미러 혹은 프리즘을 배치하였기 때문에, 각 미러 혹은 프리즘을 조정함으로써, 콜리메이터 간의 광축 어긋남을 용이하게 보정할 수 있어, 양호한 광결합을 수행할 수 있다. 따라서, 저손실의 광 분기삽입 장치를 실현할 수 있다. 또한, 각 구성부품을 단일 기판 상에 고정하여, 부품 사이를 광이 공간 전반하는 구성으로 하고 있기 때문에, 쓸데없는 부품을 사용하지 않아도 되어, 필요 최소한의 체적으로, 광 모듈의 저가격화 및 소형화를 도모할 수 있다.
청구항 4 발명의 광 모듈은, 입사광 중 특정 파장의 광만을 투과하고 다른 파장의 광을 반사하는 분파 기능과, 한쪽 면으로부터 입사되어 투과하는 특정 파장의 광과 다른 면으로부터 입사되어 반사하는 다른 파장의 광을 합파(合波)하는 합파 기능을 가지는 파장 선택 필터를, 상기 특정 파장을 다르게 하여 복수 장비함과 동시에, 복수의 파장 선택 필터를, 광의 진행 방향의 상류측에서 하류측을 향하여 순서대로 필터의 반사광이 입사하도록 배치하고, 최상류의 파장 선택 필터로의 입사광의 광로 상과, 각 파장 선택 필터의 투과광의 광로 상과, 최하류의 파장 선택 필터의 반사광의 광로 상에 각각 콜리메이터를 배치하며,상기 각 콜리메이터, 파장 선택 필터, 및 광로 보정용의 미러 혹은 프리즘을, 공통의 기판 상에 배치한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 파장 다중광으로부터 순차적으로 서로 다른 파장의 광을 분기하여 끄집어 내거나, 서로 다른 파장의 광을 순차적으로 합파하여 파장 다중화하거나 할 수 있다. 그 때, 콜리메이터나 파장 선택 필터를 단일 기판 상에 고정하여, 부품 사이를 광이 공간 전반하는 구성으로 하고 있기 때문에, 쓸데없는 부품을사용하지 않아도 되어, 필요 최소한의 체적으로, 광 모듈의 저가격화 및 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 각 콜리메이터와 파장 선택 필터와의 사이의 광로 중에 각각 광로 보정용 미러, 혹은 미러와 같은 효과를 얻을 수 있는 프리즘을 배치하였기 때문에, 각 광로 보정용 부품을 조정함으로써, 콜리메이터 간의 광축 어긋남을 용이하게 보정할 수 있어, 양호한 광결합을 수행할 수 있다. 따라서, 저손실의 복수파장 광 분파장치나 복수파장 광 합파장치를 만들 수 있다.
청구항 5 발명의 광 모듈은, 청구항 4에 기재된 광 모듈 중, 최상류의 콜리메이터를, 외부의 입력용 광 전송로로부터의 파장 다중광을 수광(受光)하는 입력광용 콜리메이터로 하고, 그 이외의 콜리메이터를, 상기 파장 선택 필터로 투과 또는 반사한 광을 외부로 끄집어 내기 위한 분기광용 콜리메이터로 하고, 상기 파장 선택 필터를 분파용 광소자로서 이용함으로써, 파장 다중광을 순차 분파하는 복수파장 광 분파장치를 구성한 것을 특징으로 한다.
청구항 6 발명의 광 모듈은, 청구항 4에 기재된 광 모듈 중, 최하류의 콜리메이터를, 외부의 출력용 광 전송로로 출력광을 전송하는 출력광용 콜리메이터로 하고, 그 이외의 콜리메이터를, 외부로부터 상기 파장 선택 필터에 대하여 서로 다른 파장의 광을 입사하는 삽입광용 콜리메이터로 하고, 상기 파장 선택 필터를 합파용 광소자로서 이용함으로써, 서로 다른 파장의 광을 순차 합파하는 복수파장 광 합파장치를 구성한 것을 특징으로 한다.
청구항 5의 발명에 따르면, 저손실로 파장 다중광을 서로 다른 파장의 광으로 순차 분파할 수 있으며, 청구항 6의 발명에 따르면, 저손실로 서로 다른 파장의광을 합파하여 파장 다중화할 수 있다.
청구항 7 발명의 광 모듈은, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 콜리메이터를, 공통의 기판 상에 형성한 V홈에 배치한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 공통 기판 상에 형성한 V홈에 각 콜리메이터를 고정하고 있기 때문에, 조립이 용이하다.
청구항 8 발명의 광 모듈은, 청구항 7에 있어서, 상기 각 콜리메이터를, 공통의 기판 상에 평행하게 형성한 V홈에 배치한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 공통 기판 상에 평행하게 형성한 V홈에 콜리메이터를 고정하고 있기 때문에, 광로 보정용 미러 혹은 프리즘으로 광로를 조정함으로써, 가공이 용이한 평행한 V홈을 사용하면서, 각 콜리메이터 간의 광축 어긋남을 용이하게 보정할 수 있어, 양호한 광결합을 수행할 수 있다.
상기 콜리메이터로는, 청구항 9 발명과 같이, 광화이버와, 이 광화이버의 출사단 혹은 입사단에 배치한 콜리메이트 렌즈로 구성한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광로 보정용 미러로는, 청구항 10 발명과 같이, 짐발형의 미러를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 광로 보정 부품으로서 프리즘을 이용하는 경우, 전반사형의 프리즘 혹은, 임의 각도를 가지는 설형(楔形) 프리즘의 정수리 부분을 사용하는 것이 바람직하다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 발명 실시예 1의 광 모듈(100)을 나타내는 구성도로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도이다. 이 광 모듈(100)은, 광 분기삽입 장치로서의 기능(즉, 입력되는 파장 다중광에 대하여 특정 파장의 광을 외부로 분기하고, 동시에, 외부로부터 입력되는 특정 파장의 광을, 분기되지 않은 광에 합파하여 출력하는 기능)을 가지는 것으로, 동일 기판(130) 상에, 네 개의 콜리메이터(111, 112, 113, 114) 및 한 개의 파장 선택 필터(115)를 배치하고, 파장 선택 필터(115)와 각 콜리메이터(111, 112, 113, 114) 사이에 각각 광로 보정용 미러(121, 122, 123, 124)를 배치하여, 각 부품 사이에서 광이 공간 전반하도록 구성한 것이다.
파장 선택 필터(115)는, 입사광 중의 특정 파장의 광만을 투과하고 다른 파장의 광을 반사하는 분파 기능과, 한쪽 면에서 입사되어 투과하는 특정 파장의 광과 다른 면에서 입사되어 반사하는 다른 파장의 광을 합파하는 합파 기능을 가지는 것이다. 이 파장 선택 필터(115)는, 유리나 수지 등의 투광성 기판 상에 광학 다층막(예: 유전체 다층막)을 형성하여, 광학 다층막의 재료 및 층구조에 의해 필터 특성을 발휘할 수 있도록 한 것이다. 광학 다층막은 일반적으로, 굴절률이 작은 재료와 굴절률이 큰 재료를 교대로 적층한 구조를 이루고 있다.
이 광 모듈(100)에서는, 네 개의 콜리메이터로서, 입력광용 콜리메이터(111), 출력광용 콜리메이터(112), 분기광용 콜리메이터(113), 삽입광용 콜리메이터(114)를 설치하고 있다.
입력광용 콜리에이터(111)는, 입력용 광 전송로(간선 광 화이버)로부터 입력되는 파장 다중광(입력광)을 공간 전송용으로 콜리메이트하여 파장 선택 필터(115)의 표면에 입사시키는 것, 분기광용 콜리메이터(113)는, 파장 선택 필터(115)의 표면에 입사하여 투과한 특정 파장의 광을 집광하여 분기용 광 전송로에 입사시키는 것, 삽입광용 콜리메이터(134)는, 외부의 삽입용 광 전송로를 통하여 입사된 광을 공간 전송용으로 콜리메이트하여 파장 선택 필터(115)의 이면에 입사시키는 것, 출력광용 콜리메이터(112)는, 삽입광용 콜리메이터(114)를 통하여 외부로부터 파장 선택 필터(115)에 입력된 특정 파장의 광과, 파장 선택 필터(115)에서 반사된 다른 파장의 광이 합파된 광을 집광하여 출력용 광 전송로로 출력하는 것이다.
본 실시예에 사용되고 있는 입력광용 콜리메이터(111), 출력광용 콜리메이터(112), 분기광용 콜리메이터(113), 삽입광용 콜리메이터(114)의 각 콜리메이터는, 모두 광화이버와 광학적으로 결합하는 콜리메이트 렌즈로 구성되고, 광화이버의 신호광을 평행광으로 변환(콜리메이트)하여 공간을 향해 출사하거나, 공간 전송되어 온 평행광을 광화이버의 단면에 집광시켜 입사하거나 하는 기능을 한다.
콜리메이트 렌즈로는, 취급이 용이하다는 점에서, 로드 형상의 렌즈를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 로드 형상의 렌즈로는, 굴절률 분포형의 로드 형상 렌즈나, 균일한 로드의 일단부에 구면 또는 비구면이 형성된 렌즈를 들 수 있다. 콜리메이터는, 광화이버와 렌즈를 각각 기판 상에 배치하여 구성할 수도 있지만, 미리 광화이버와 렌즈를 조합시킨 것을 작성해 두고, 이것을 기판 상에 배치하여 구성할 수도 있다. 후자의 것은, 예를 들면, 콜리메이트 렌즈와 같은 지름의 유지구에 광화이버를 고정하고, 콜리메이트 렌즈 및 광화이버 부착 유지구를, 유리나스테인레스 등 금속제의 공통의 통형상 부재에 삽입 고정함으로써 형성할 수 있다.
상기 각 콜리메이터(111~114)는, 동일 기판(130) 상에 서로 평행하게 형성된 V홈(131~134) 상에 각각 위치 결정 고정되어 있다. 여기에서, 입력광용 콜리메이터(111)를 고정한 제 1 V홈(131)과, 삽입광용 콜리메이터(114)를 고정한 제 4 V홈(134)은 한 길에 절단되어 형성되고, 출력광용 콜리메이터(112)를 고정한 제 2 V홈(132)과, 분기광용 콜리메이터(113)를 고정한 제 3 V홈(133)은 한 길에 절단되어 형성되어 있다.
따라서, 입력광용 콜리메이터(111) 및 출력광용 콜리메이터(112)는, 직사각형의 기판(130)의 한쪽 변에 가까운 위치에 서로 인접하도록 배치되고, 이에 대향하는 변에 가까운 위치에, 분기광용 콜리메이터(113) 및 삽입광용 콜리메이터(114)가 서로 인접하도록 배치되어 있다. 또한, 제 1 V홈(131)과 제 4 V홈(134)이 한 길에 절단되어 형성되어 있음으로써, 입력광용 콜리메이터(111)와 삽입광용 콜리메이터(114)의 각 출사단이 서로 대향하고, 출력광용 콜리메이터(112)와 분기광용 콜리메이터(113)의 각 입사단이 서로 대향하고 있다. 파장 선택 필터(115)는, 상술한 서로 대향하는 두 쌍의 콜리메이터(111, 114, 112, 113) 사이에 놓아지도록 기판(130)의 거의 중심에 배치되어 있다.
그리고, 입력광용 콜리메이터(111)를 출사한 광이 파장 선택 필터(115)의 표면(한쪽 면)에 소정 각도로 입사하고, 파장 선택 필터(115)를 투과한 광이 분기광용 콜리메이터(113)에 입사하도록, 입력광용 콜리메이터(111)와 파장 선택 필터(115) 사이의 광로, 및, 분기광용 콜리메이터(113)와 파장 선택 필터(115) 사이의 광로에, 각각 광로 보정용 미러(121, 123)가 배치되어 있다. 또한, 삽입광용 콜리메이터(114)를 출사한 광이 파장 선택 필터(115)의 이면(타면)에 소정 각도록 입사하고, 삽입광용 콜리메이터(114)로부터 출사되어 파장 선택 필터(115)를 투과한 광과, 입력광용 콜리메이터(111)로부터 출사되어 파장 선택 필터(115)의 표면에서 반사한 광과의 합파광이, 출력광용 콜리메이터(112)에 입사하도록, 삽입광용 콜리메이터(114)와 파장 선택 필터(115) 사이의 광로, 및, 출력광용 콜리메이터(112)와 파장 선택 필터(115) 사이의 광로에, 각각 광로 보정용 미러(124, 122)가 배치되어 있다.
여기에서, 각 콜리메이터(111~114)나 파장 선택 필터(115) 등의 고정에 사용하는 기판(130)으로는, 조립 후의 부품 간 위치 어긋남을 방지하기 위하여, 열팽창 계수가 작은 실리콘 기판, 유리 기판, 알루미늄 등의 금속 기판, 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 기판(130)의 두께는, 충분한 강성을 얻을 수 있는 정도이면 된다. 또한, 기판(130)에 형성하는 콜리메이터 배치용의 V홈(131~134)은, 연삭으로 형성할 수 있다. 유리나 플라스틱 기판을 이용한 경우에는, 압축 성형으로 틀의 형상을 전사함으로써, V홈을 형성할 수도 있다. 또한, 기판에, 파장 선택 필터나, 미러를 고정하는 슬릿 등의 홈을 설치할 수도 있다.
상기 미러(121~124)는, 광로를 변경함과 동시에, 부품의 외형 정밀도에 의해 생기는 광축 어긋남 및 부품 통과시의 광축 어긋남을 보정하기 위하여 이용되고 있다. 따라서, 짐발(Gimbal) 기구를 가진 미러나, 그에 준한 조정 기구를 갖는 미러를 이용하는 것이 바람직하다. 짐발 기구를 가진 미러라 함은, 미러의 한 점(통상중심)을 회전 중심으로 하여, 그 기울기가 조정 가능한 미러를 말한다. 이들 미러(121~124)로는, 반사율이나 내구성이 뛰어나다는 점에서, 알루미늄이나 금 등의 금속 미러를 이용하는 것이 바람직하다.
이 광 모듈(100)은, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
먼저, V홈(131~134)을 형성한 기판(130)을 준비한다. 다음으로 각 콜리메이터(111~114)를 기판(130) 상의 V홈(131~134)에 배치하여 고정한다. 이 때의 콜리메이터(111~114)의 고정은, 일시적이어도 항구적이어도 상관없다. 단지, 열경화 혹은 UV 경화 등, 경화 과정 시간의 단축화를 위해서는, 후에 모아서 항구적으로 기판에 접착하는 것이 좋다.
콜리메이터(111~114)를 배치하면, 다음으로 시험적으로 입력광용 콜리메이터(111)로부터 광을 출사하여, 이 광이 분기광용 콜리메이터(113)와 결합하도록, 각 콜리메이터(111, 113) 사이에 두 장의 미러(121, 123)를 배치하고, 그 위치 및 기울기를 조정한다. 이들 두 장의 미러(121, 123)는, 그 방향이나 기울기를 조정함으로써, 삼차원적인 광로 변환을 수행하는 기능을 갖기 때문에, 입력광용 콜리메이터(111)로부터의 출사광을, 분기광용 콜리메이터(113)가 어떠한 위치 관계에 있더라도, 이것에 입사할 수 있어, 저손실로 양자의 광결합을 수행할 수 있다. 콜리메이터(111, 113) 쌍의 광결합의 확인에는, 임의 파장의 광을 발생하는 광원과 출사측의 콜리메이터(111)를 접속하여, 콜리메이트된 광원 광량과, 상대측 콜리메이터(113)에 입사하는 광량을, 광 멀티메이터 등으로 모니터한다. 마찬가지로, 삽입광용 콜리메이터(114)로부터 광을 출사하여, 출력광용 콜리메이터(112)와의 사이에서 적절한 광결합이 이루어지도록, 두 개의 콜리메이터(114, 112) 사이에 미러(124, 122)를 배치하고, 그 위치 및 기울기를 조정한다.
다음으로, 기판(130)의 거의 중앙에 파장 선택 필터(115)를 배치한다. 이 파장 선택 필터(115)는, 미러(121~124)와 마찬가지로 자신의 방향과 기울기를 변화시킬 수 있다. 여기에서는 먼저, 파장 선택 필터(115)에서 반사되는 파장의 광을 입력광용 콜리메이터(111)로부터 출사한다. 그리고, 입력광용 콜리메이터(111)로부터 출사된 광이, 미러(121)에서 반사되어 파장 선택 필터(115)에 입사하고, 파장 선택 필터(115)에서 반사한 광이, 또다시 미러(122)에서 반사되어 출력광용 콜리메이터(112)에 입사하도록, 파장 선택 필터(115)의 위치 및 기울기를 조정한다.
다음으로, 파장 선택 필터(115)의 투과파장의 광을 입력광용 콜리메이터(111)로부터 출사한다. 그리고, 파장 선택 필터(115)를 투과함으로써 생기는 광축 어긋남을, 파장 선택 필터(115)와 분기광용 콜리메이터(113) 사이에 배치한 미러(123)로 조정한다. 또한, 삽입광용 콜리메이터(114)로부터 파장 선택 필터(115)의 투과 파장의 광을 출사하고, 파장 선택 필터(115)를 투과한 광이, 출력광용 콜리메이터(112)와 광결합하도록, 삽입광용 콜리메이터(114)와 파장 선택 필터(115) 사이에 배치한 미러(124)로 조정한다.
이상과 같이 미러(121~124)를 조정함으로써, 모든 부품 사이의 광로를 일치시킬 수 있어, 파장 선택 필터(115)의 파장 선택 특성에 따른 광의 분파·합파 기능(=광 분기삽입 기능)을 갖는 광 모듈(100)을 제작할 수 있다. 실제로 제작한 광모듈(100)에 따르면, 각 콜리메이터쌍 사이에서는, 0.2dB 이내의 결합 손실로 광결합을 수행할 수 있었다. 또한, 기판(130) 상에 배치한 각 부품은, 광축 조정 후에 기판(130) 상에 고정하는 것이 바람직하다. 다만, 각 미러(121~124)에 대해서는, 통상의 사용에서 움직이지 않도록만 되어 있다면, 그 기울기를 고정하지 않고, 후에 미세 조정할 수 있도록 해 둘 수도 있다.
다음으로 상기 구성의 광 모듈(100)의 작용을 설명한다.
먼저, 입력용 광 전송로로부터 공급된 파장 다중광(파장λ1~λn의 광을 포함하는 것으로 함)은, 입력광용 콜리메이터(111)로부터 평행광으로서 출사된다. 출사된 파장 다중광은, 미러(121)를 통하여 파장 선택 필터(115)의 표면측에 입사되고, 파장 선택 필터(115)의 파장 선택성에 의해, 특정 파장의 광(임의로 파장 λ1이라 한다)만이 파장 선택 필터(115)를 투과하고, 그 외의 파장의 광(파장 λ2부터 λn)은 파장 선택 필터(115)에서 반사된다.
파장 선택 필터(115)를 투과한 파장 λ1의 광은, 미러(123)를 통하여 분기광용 콜리메이터(113)에 입사하여, 외부로 보내진다. 한편, 외부에서 입력되는 파장 λ1의 광은, 삽입광용 콜리메이터(114)로부터 평행광으로서 출사된다. 삽입광용 콜리메이터(114)로부터 출사된 광은, 미러(124)를 통하여 파장 선택 필터(115)의 이면측에 입사하고, 이것을 투과함과 동시에, 파장 선택 필터(115)에서 반사된 파장 λ2~λn의 광과 합파되어, 파장 λ1부터 λn를 포함하는 파장 다중광으로 되고, 미러(122)를 통하여 출력광용 콜리메이터(112)에 입사하여, 출력용 광 전송로로 보내진다. 이렇게 하여, 입력된 파장 다중광에 대하여, 외부로의 특정 파장의 신호광의분기ㆍ삽입이 이루어진다.
이 광 모듈(100)에 의하면, 광의 입출력 부분에 콜리메이터(111~114)를 사용하여, 부품 사이에서 광을 공간 전파시키도록 하고 있기 때문에, 부품 간을 광화이버로 접속할 필요가 없어, 제조의 용이화 및 장치의 소형화가 가능하게 됨과 동시에, 불량시의 부품 교환도 용이하게 이루어질 수 있게 된다. 또한, 1파장의 분기삽입 처리에 파장 선택 필터(115)를 한 개만 사용하기 때문에, 고가인 필터의 개수를 줄일 수 있어, 제조 비용의 저감이 가능하게 된다.
또한, 콜리메이터(111, 113) 사이, 콜리메이터(114, 112) 사이의 광축 어긋남을 파장 선택 필터(115)와 콜리메이터(111~114) 사이에 배치한 미러(121~124)로 보정하도록 하고 있기 때문에, 각 미러(121~124)를 조정함으로써, 충분한 광결합을 얻을 수 있어, 손실이 적은 광 분기삽입 처리를 수행할 수 있다. 또한, 동일 기판(130) 상에 콜리메이터(111~114), 파장 선택 필터(115), 미러(121~124)를 배치하고, 부품 사이를 광이 공간 전반하는 구성으로 하고 있기 때문에, 쓸데없는 부품을 사용하지 않아도 되어, 필요 최소한의 체적으로, 광 모듈(100)의 저가격화 및 소형화를 도모할 수 있다. 특히, 기판(130)에 형성한 서로 평행한 V홈(131~134) 상에 각 콜리메이터(111~114)를 고정하고 있기 때문에, 조립을 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 간섭 필터로서 파장 선택 필터(115)를 사용한 경우를 나타내었지만, 그 이외에, 원신호의 광강도가 파장에 대하여 균일하지 않은 경우에 광강도를 평탄화 보정하는 이득등화 필터나, 입사되는 광의 광량의 일부분만을 끄집어 내는 필터 등, 다른 필터 특성을 갖는 간섭 필터를 사용할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예 2에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명 실시예 2의 광 모듈(200)을 나타내는 평면도이다. (a)는 광 분파 장치로서 사용한 경우의 광의 입출사 방향을 화살표로 나타내고, (b)는 광 합파 장치로서 사용한 경우의 광의 입출사 방향을 화살표로 나타내고 있다.
이 광 모듈(200)은, 복수의 콜리메이터(210~215)와, 복수의 파장 선택 필터(115a~115d)와, 복수의 미러(220~225)를, 공통의 한 장의 기판(230) 상에 배치ㆍ고정한 것이다. 이들 각 요소는, 실시예 1에서 설명한 것과 같은 기능을 갖는다. 예를 들면, 파장 선택 필터(115a~115d)는, 입사광 중의 특정 파장의 광만을 투과하고 다른 파장의 광을 반사하는 분파 기능과, 한쪽 면에서 입사되어 투과하는 특정 파장의 광과 다른 면에서 입사되어 반사하는 다른 파장의 광을 합파하는 합파 기능을 가진다.
여기에서는, 특정 파장을 서로 다르게 한 복수의 파장 선택 필터(115a~115d)를 장비하고 있다. 제 1 파장 선택 필터(115a)는 특정 파장 λ1의 광을 투과하는 특성을 가지며, 제 2 파장 선택 필터(115b)는 특정 파장 λ2의 광을 투과하는 특성을 가지고, 제 3 파장 선택 필터(115c)는 특정 파장 λ3의 광을 투과하는 특성을 가지며, 제 4 파장 선택 필터(115d)는 특정 파장 λ4의 광을 투과하는 특성을 가지고 있다.
이들 복수의 파장 선택 필터(115a~115d)는, 광의 진행 방향의 상류측에서 하류측을 향해, 순서대로 필터의 반사광이 입사하도록 배치되어 있다. (a)의 광 분파 장치로서 이용하는 경우를 기준으로 하면, 광의 진행 방향의 상류측으로부터 하류측을 향해 순서대로 필터의 반사광이 입사하도록, 파장 선택 필터(115a~115d)가, 이 순서대로 배치되어 있다. 특, 제 1, 제 3 파장 선택 필터(115a, 115c)와 제 2, 제 4 파장 선택 필터(115b, 115d)가 비스듬하게 대향하는 위치 관계에 있고, 제 1과 제 3 파장 선택 필터(115a, 115c), 및, 제 2와 제 4 파장 선택 필터(115b, 115d)가 각각 서로 인접하는 위치 관계에 있도록, 각 필터가 배치되어 있다.
그리고, 최상류의 파장 선택 필터(115a)로의 입사광의 광로 상에 입출력용 콜리메이터(210)가 배치되고, 각 파장 선택 필터(115a~115d)의 투과광의 광로 상과, 최하류의 파장 선택 필터(115d)의 반사광의 광로 상에 각각 분기삽입용의 제 1~제 5 콜리메이터(211~215)가 배치되며, 또한, 각 콜리메이터(210~215)와 파장 선택 필터(115a~115d) 사이의 광로에 각각 광로 보정용 미러(220~225)가 배치되어 있다. 입출력용의 콜리메이터(210)와 제 2, 제 4 콜리메이터(212, 214)는, 직사각 형상의 기판(230)의 한 쪽 짧은 변을 따라 이 순서로 배치되며, 제 1, 제 3, 제 5 콜리메이터(211, 213, 215)는 기판(230)의 다른 쪽 짧은 변을 따라 이 순서로 배치되어 있다.
각 미러(211~216)는, 다음과 같이 광이 진행하도록 광로를 조정하고 있다. 먼저, 입출력용의 콜리메이터(211)로부터 출사된 광이, 제 1 파장 선택 필터(115a)에 입사하고, 그 투과광이, 제 1 분기삽입용 콜리메이터(212)에 입사한다. 또한, 제 1 파장 선택 필터(115a)의 반사광이, 제 2 파장 선택 필터(115b)에 입사하고, 그 투과광이, 제 2 분기삽입용 콜리메이터(213)에 입사한다. 또한, 제 2 파장 선택 필터(115b)의 반사광이, 제 3 파장 선택 필터(115c)에 입사하고, 그 투과광이, 제3 분기삽입용 콜리메이터(214)에 입사한다. 또한, 제 3 파장 선택 필터(115c)의 반사광이, 제 4 파장 선택 필터(115d)에 입사하고, 그 투과광이, 제 4 분기삽입용 콜리메이터(215)에 입사한다. 제 4 파장 선택 필터(115d)의 반사광이, 제 5 분기삽입용 콜리메이터(216)에 입사한다.
이 광 모듈(200)은, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
먼저, V홈(도시 생략)을 형성한 기판(230)을 준비한다. 다음으로 각 콜리메이터(210~215)를 기판(230) 상의 V홈에 배치ㆍ고정한다. 고정에 수반되는 작업 및 광결합의 확인은 실시예 1과 같다.
다음으로, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 임의의 파장의 광을 출사하여, 이 광이 제 1 분기삽입용 콜리메이터(211)와 결합하도록, 양 콜리메이터(210, 211) 사이에 두 장의 미러(220, 221)를 배치하고, 그들의 위치 및 방향과 기울기를 조정한다. 콜리메이터(210, 211) 사이에 설치되는 두 장의 미러(220, 221)는, 그 방향이나 기울기를 조정함으로써, 삼차원적인 광로 변환을 수행하는 기능을 갖기 때문에, 한 쌍의 콜리메이터(210, 211)가 어떤 위치 관계에 있더라도, 양자의 광결합을 저손실로 수행할 수 있다.
다음으로, 두 개의 미러(220, 221) 사이에 있어서의 입출력용 콜리메이터(210)로부터의 출사광이 닿는 위치에, 제 1 파장 선택 필터(115a)를 배치한다. 이 제 1 파장 선택 필터(115a)는, 미러(220, 221)와 마찬가지로, 자신의 방향과 기울기를 변화시킬 수 있는 기능을 가지고 있다. 또한, 제 2 분기삽입용 콜리메이터(212)에, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 출사되어 제 1 파장 선택필터(115a)에서 반사된 광이 들어 오도록, 미러(222)를 설치한다. 즉, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 제 1 파장 선택 필터(115a)에서 반사되는 파장(λ1 이외의 파장)의 광을 출사하고, 이 광이 제 2 분기삽입용 콜리메이터(212)에 적절하게 입사하도록, 제 1 파장 선택 필터(115a) 및 미러(222)의 위치ㆍ방향ㆍ기울기를 조정한다.
여기에서, 제 1 파장 선택 필터(115a)를 삽입함으로써, 제 1 분기삽입용 콜리메이터(211)로의 입사광축이 어긋나지만, 이것은 후에, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 제 1 파장 선택 필터(115a)의 투과 파장(λ1)의 광을 출사하여, 이 필터(115a)를 투과한 광이, 제 1 분기삽입용 콜리메이터(211)에 적절하게 입사하도록, 미러(221)의 방향과 기울기를 미세 조정함으로써, 간단하게 보정할 수 있다. 따라서, 필터 삽입 전과 동등한 광결합을 얻을 수 있다.
다음으로, 제 1의 파장 선택 필터(115a)와 미러(222) 사이에 있어서의 입출력용 콜리메이터(210)로부터의 출사광(파장 선택 필터(115a)의 반사광)이 닿는 위치에, 제 2 파장 선택 필터(115b)를 배치한다. 이 제 2 파장 선택 필터(115b)도, 미러와 마찬가지로, 자신의 방향과 기울기를 변화시킬 수 있는 기능을 가지고 있다. 또한, 제 3 분기삽입용 콜리메이터(213)에, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 출사되어 제 1, 제 2 파장 선택 필터(115a, 115b)에서 순차적으로 반사된 광이 들어 오도록, 미러(223)를 설치한다. 즉, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 제 1, 제 2 파장 선택 필터(115a, 115b)에서 반사되는 파장(λ1, λ2 이외의 파장)의 광을 출사하고, 이 광이 제 3 분기삽입용 콜리메이터(213)에 적절하게 입사하도록, 제 2파장 선택 필터(115b) 및 미러(223)의 위치ㆍ방향ㆍ기울기를 조정한다.
이 경우도, 제 2 파장 선택 필터(115b)를 삽입함으로써, 제 2 분기삽입용 콜리메이터(212)로의 입사광축이 어긋나지만, 이것은 후에, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 제 2 파장 선택 필터(115b)의 투과 파장(λ2)의 광을 출사하여, 이 필터(115b)를 투과한 광이, 제 2 분기삽입용 콜리메이터(212)에 적절하게 입사하도록, 미러(222)의 방향과 기울기를 미세 조정함으로써, 간단하게 보정할 수 있다. 따라서, 필터 삽입 전과 동등한 광결합을 얻을 수 있다.
다음으로, 제 2의 파장 선택 필터(115b)와 미러(223) 사이에 있어서의 입출력용 콜리메이터(210)로부터의 출사광(파장 선택 필터(115a, 115b)의 반사광)이 닿는 위치에, 제 3 파장 선택 필터(115c)를 배치한다. 이 제 3 파장 선택 필터(115c)도, 미러와 마찬가지로, 자신의 방향과 기울기를 변화시킬 수 있는 기능을 가지고 있다. 또한, 제 4 분기삽입용 콜리메이터(214)에, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 출사되어 제 1, 제 2, 제 3 파장 선택 필터(115a, 115b, 115c)에서 순차적으로 반사된 광이 들어 오도록, 미러(224)를 설치한다. 즉, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 제 1, 제 2, 제 3 파장 선택 필터(115a, 115b, 115c)에서 반사되는 파장(λ1, λ2, λ3 이외의 파장)의 광을 출사하고, 이 광이 제 4 분기삽입용 콜리메이터(214)에 적절하게 입사하도록, 제 3 파장 선택 필터(115c) 및 미러(224)의 위치ㆍ방향ㆍ기울기를 조정한다.
이 경우도, 제 3 파장 선택 필터(115c)를 삽입함으로써, 제 3 분기삽입용 콜리메이터(213)로의 입사광축이 어긋나지만, 이것은 후에, 입출력용콜리메이터(210)로부터 제 3 파장 선택 필터(115c)의 투과 파장(λ3)의 광을 출사하여, 이 필터(115c)를 투과한 광이, 제 3 분기삽입용 콜리메이터(213)에 적절하게 입사하도록, 미러(223)의 방향과 기울기를 미세 조정함으로써, 간단하게 보정할 수 있다. 따라서, 필터 삽입 전과 동등한 광결합을 얻을 수 있다.
다음으로, 제 3의 파장 선택 필터(115c)와 미러(224) 사이에 있어서의 입출력용 콜리메이터(210)로부터의 출사광(파장 선택 필터(115a, 115b, 115c)의 반사광)이 닿는 위치에, 제 4 파장 선택 필터(115d)를 배치한다. 이 제 4 파장 선택 필터(115d)도, 미러와 마찬가지로, 자신의 방향과 기울기를 변화시킬 수 있는 기능을 가지고 있다. 또한, 제 5 분기삽입용 콜리메이터(214)에, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 출사되어 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 파장 선택 필터(115a, 115b, 115c, 115d)에서 순차적으로 반사된 광이 들어 오도록, 미러(225)를 설치한다. 즉, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 파장 선택 필터(115a, 115b, 115c, 115d)에서 반사되는 파장(λ1, λ2, λ3, λ4 이외의 파장)의 광을 출사하고, 이 광이 제 5 분기삽입용 콜리메이터(215)에 적절하게 입사하도록, 제 4 파장 선택 필터(115d) 및 미러(225)의 위치ㆍ방향ㆍ기울기를 조정한다.
이 경우도, 제 4 파장 선택 필터(115d)를 삽입함으로써, 제 4 분기삽입용 콜리메이터(214)로의 입사광축이 어긋나지만, 이것은 후에, 입출력용 콜리메이터(210)로부터 제 4 파장 선택 필터(115d)의 투과 파장(λ4)의 광을 출사하여, 이 필터(115d)를 투과한 광이, 제 4 분기삽입용 콜리메이터(214)에 적절하게입사하도록, 미러(224)의 방향과 기울기를 미세 조정함으로써, 간단하게 보정할 수 있다. 따라서, 필터 삽입 전과 동등한 광결합을 얻을 수 있다.
다음으로, 이 광 모듈(200)을, 복수파장 광 분파장치로서 사용하는 경우에 대하여 설명한다. 광 분파장치로서 사용하는 경우는, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 입출력용 콜리메이터(210)를, 외부의 입력용 광 전송로로부터의 파장 다중광을 수광(受光)하는 입력용 콜리메이터로 하고, 그 이외의 콜리메이터(211~215)를, 파장 선택 필터(115a~115d)에서 투과 또는 반사한 광을 외부로 끄집어 내는 분기광용 콜리메이터로 하며, 파장 선택 필터(115a~115d)를 분파용 광소자로서 이용함으로써, 파장 다중광을 순차 분파하는 기능을 발휘한다.
지금, 파장 λ1~λ5로 이루어지는 파장 다중광이 입출력용 콜리메이터(210)에 입력된 경우, λ1의 파장만이, 제 1 파장 선택 필터(115a)를 투과하여 제 1 분기삽입용 콜리메이터(211)에 입사되고, 그 외의 파장 λ2~λ5의 광은, 제 2 파장 선택 필터(115b)를 향해 반사된다. 마찬가지로, 제 2 파장 선택 필터(115b)에서는, λ2의 파장의 광만이 투과하여 제 2의 분기삽입용 콜리메이터(212)에 입사되고, 그 외의 파장 λ3~λ5의 광은, 제 3 파장 선택 필터(115c)를 향해 반사된다. 또한, 제 3 파장 선택 필터(115c)에서는, λ3의 파장의 광만이 투과하여 제 3의 분기삽입용 콜리메이터(213)에 입사되고, 그 외의 파장 λ4, λ5의 광은, 제 4 파장 선택 필터(115d)를 향해 반사된다. 제 4 파장 선택 필터(115d)에서는, λ4의 파장의 광만이 투과하여 제 4의 분기삽입용 콜리메이터(214)에 입사되고, 그 외의 파장 λ5의 광은, 제 5 분기삽입용 콜리메이터(215)를 향해 반사된다. 이에 따라, 각 파장의 광이 순차 분파된다.
다음으로, 이 광 모듈(200)을, 복수파장 광 합파장치로서 사용하는 경우에 대하여 설명한다. 광 합파장치로서 사용하는 경우는, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 입출력용 콜리메이터(210)를, 외부의 출력용 광 전송로로 출력광을 전송하는 출력광용 콜리메이터로 하고, 그 이외의 콜리메이터(211~215)를, 외부로부터 파장 선택 필터(115a~115d)에 대하여 서로 다른 파장의 광을 입사하는 삽입광용 콜리메이터로 하며, 파장 선택 필터(115a~115d)를 합파용 광소자로서 이용함으로써, 서로 다른 파장의 광을 순차 합파하는 기능을 발휘한다.
지금, 파장 λ1~λ5의 광이 순차 분기삽입용 콜리메이터(211~215)에 입력된 경우, 제 4 파장 선택 필터(115d)에 있어서 파장 λ5와 λ4의 광이 합파되고, 제 3의 파장 선택 필터(115c)에 있어서 파장 λ5~λ3의 광이 합파되며, 제 2 파장 선택 필터(115b)에 있어서 파장 λ5~λ2의 광이 합파되고, 제 1 파장 선택 필터(115a)에 있어서 파장 λ5~λ1의 광이 합파된다. 그리고, 제 1 파장 선택 필터(115a)로부터 나온 광이, 입출력용 콜리메이터(210)에 입사되어, 외부의 광 전송로로 전송된다.
이상과 같이, 본 실시예의 광 모듈(200)은, 광 분파 장치로서 사용할 수도 있고, 광 합파 장치로서 사용할 수도 있다. 게다가 그 경우, 각 부품을 통과할 때에 생기는 광축 어긋남을, 파장 선택 필터(115a~115d)와 각 콜리메이터(210~215) 사이에 배치한 미러(220~225)로 보정하도록 하고 있기 때문에, 충분한 광결합을 얻을 수 있어, 손실이 적은 광 분파 처리 혹은 광 합파 처리를 수행할 수 있다. 또한, 이 광 모듈(200)에서는, 기판(230) 상에 각 부품을 배치하여 부품 사이를 광이공간 전파하도록 하고 있기 때문에, 종래와 같이 복수의 필터 모듈을 이용하여, 필터 모듈 사이를 광화이버로 접속하는 타입의 광 분파 장치 혹은 광 합파 장치와 비교하여, 저손실로 소형 및 저가격의 광 분파 장치 혹은 광 합파 장치를 얻을 수 있다. 특히, 채널수가 많아지면 많아질수록, 본 실시예의 광 모듈은 유리함을 발휘할 수 있다.
다음으로 본 발명의 실시예 3에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 있어서, 광로 보정용 부품으로서 사용한 미러를, 프리즘으로 치환한 경우에 있어서도, 광 모듈(300, 400, 500, 600)에 나타낸 바와 같이, 같은 효과를 얻을 수 있다. 광 모듈 300 및 400에서는, 프리즘으로 전반사 프리즘을 이용함으로써, 신호광의 광로를 미러와 마찬가지로 보정할 수 있음을 나타내는 예이다. 또한 광 모듈 500 및 600에서는, 프리즘으로, 임의 각도를 가지는 설형(楔形)의 프리즘을 이용하여, 신호광의 굴절각을 이용함으로써, 광로 보정을 수행할 수 있음을 나타내는 예이다. 전반사형과 설형(楔形) 모두, 투과면에 반사 방지막을 부착하면, 반사 미러와 같은 성능을 얻을 수 있다. 특히, 설형(楔形)의 경우는, 저각도 반사에서 발생하는 빔의 확대가 없기 때문에, 프리즘 자체를 작게 할 수 있기 때문에, 전체의 소형화를 도모할 수 있는 이점도 있다.
또한, 각 콜리메이터, 미러, 프리즘, 파장 선택 필터 등의 각 부품의 배치는, 상기 실시에에 한정되는 것이 아니며, 필요한 광로가 형성될 수 있는 것이라면, 다른 배치로 할 수도 있다. 또한, 상기 실시예에서는, 간섭 필터로서 파장 선택 필터를 이용한 경우를 나타내었지만, 다른 기능을 가지는 간섭 필터를 이용할수도 있다. 또한, 필요에 따라, 콜리메이터, 미러, 프리즘, 필터 이외에, 다른 광학부품, 예를 들면, 편광소자, 렌즈 등을 동일 기판 상에 배치할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 콜리메이터와 간섭 필터 사이의 광로 중에 각각 광로 보정용 미러를 배치하고, 콜리메이터 사이의 광축 어긋남을 미러 혹은 프리즘으로 보정하도록 하고 있기 때문에, 양호한 광결합을 실현할 수 있다. 또한, 각 구성부품을 공통 기판 상에 고정하고, 부품 사이를 광이 공간 전반하는 구성으로 하고 있기 때문에, 쓸데없는 부품을 사용하지 않아도 되어, 필요 최소한의 체적으로, 광 모듈의 저가격화 및 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 청구항 3의 발명에 따르면, 양호한 광결합을 수행함으로써, 저손실의 광 분기삽입 장치를 실현할 수 있다. 또한, 청구항 4의 발명에 따르면, 저손실의 복수파장 광 분파장치(청구항 5의 발명)나 복수파장 광 합파장치(청구항 6의 발명)를 만들 수 있다.

Claims (11)

  1. 외부로부터의 입력광을 콜리메이트하는 입력광용 콜리메이터와, 외부로의 출력광을 입사하고 집광하여 외부로 전송하는 출력광용 콜리메이터와, 상기 입력광용 콜리메이터로부터 출력광용 콜리메이터까지의 광로 중에 배치된 간섭 필터와, 상기 각 콜리메이터와 간섭 필터와의 사이의 광로 중에 각각 배치된 광로 보정용 미러 혹은 프리즘을 공통의 기판 상에 장비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 간섭 필터로서,
    (a) 입사되는 광 중 특정 파장 대역의 광만을 투과하고, 다른 파장의 광을 반사하는 파장 선택 필터;
    (b) 입사되는 광의 강도가 파장에 대하여 균일하지 않은 경우에, 이 강도를 평탄화하도록 광 강도를 보정하는 이득등화 필터;
    (c) 입사되는 광의 광량의 일부분만을 끄집어 내기 위한 필터;
    중, 적어도 어느 하나가 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  3. 입력용 광 전송로로부터 전송되어 오는 파장 다중광을 평행광으로 콜리메이트하는 입력광용 콜리메이터와, 이 입력광용 콜리메이터를 통하여 입사되는 파장다중광 중 특정 파장 대역의 광만을 투과하고 다른 파장 대역의 광을 반사하는 파장 선택 필터와, 이 파장 선택 필터를 투과한 광을 집광하여 외부의 분기용 광 전송로에 전송하는 분기광용 콜리메이터와, 외부의 삽입용 광 전송로로부터 전송되어 오는 특정 파장 대역의 광을 평행광으로 콜리메이트하여 상기 파장 선택 필터로 입사시키는 삽입광용 콜리메이터와, 이 삽입광용 콜리메이터에 의해 파장 선택 필터에 입사되어 투과한 광과, 상기 파장 다중광 중 파장 선택 필터에서 반사된 광과의 합성광을, 집광하여 외부의 출력용 광 전송로로 전송하는 출력광용 콜리메이터와, 상기 각 콜리메이터와 파장 선택 필터 사이의 광로에 각각 배치된 광로 보정용 미러 혹은 프리즘을 구비하고, 이들 각 콜리메이터와 파장 선택 필터와 광로 보정용 미러를 공통의 기판 상에 장비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  4. 입사광 중 특정 파장의 광만을 투과하고 다른 파장의 광을 반사하는 분파 기능과, 한쪽 면으로부터 입사되어 투과하는 특정 파장의 광과 다른 면으로부터 입사되어 반사하는 다른 파장의 광을 합파하는 합파 기능을 가지는 파장 선택 필터를, 상기 특정 파장을 다르게 하여 복수 장비함과 동시에,
    상기 복수의 파장 선택 필터를, 광의 진행 방향의 상류측에서 하류측을 향하여 순서대로 필터의 반사광이 입사하도록 배치하고,
    최상류의 파장 선택 필터로의 입사광의 광로 상과, 각 파장 선택 필터의 투과광의 광로 상과, 최하류의 파장 선택 필터의 반사광의 광로 상에 각각 콜리메이터를 배치하며,
    각 콜리메이터와 파장 선택 필터 사이의 광로에 각각 광로 보정용 미러 혹은 프리즘을 배치하고,
    상기 각 콜리메이터, 파장 선택 필터, 및 광로 보정용 미러 혹은 프리즘을, 공통의 기판 상에 배치한 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  5. 상기 제 4항에 기재된 광 모듈 중, 최상류의 콜리메이터를, 외부의 입력용 광 전송로로부터의 파장 다중광을 수광하는 입력광용 콜리메이터로 하고, 그 이외의 콜리메이터를, 상기 파장 선택 필터로 투과 또는 반사한 광을 외부로 끄집어 내기 위한 분기광용 콜리메이터로 하고, 상기 파장 선택 필터를 분파용 광소자로서 이용함으로써, 파장 다중광을 순차 분파하는 복수파장 광 분파장치를 구성한 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  6. 상기 제 4항에 기재된 광 모듈 중, 최하류의 콜리메이터를, 외부의 출력용 광 전송로로 출력광을 전송하는 출력광용 콜리메이터로 하고, 그 이외의 콜리메이터를, 외부로부터 상기 파장 선택 필터에 대하여 서로 다른 파장의 광을 입사하는 삽입광용 콜리메이터로 하고, 상기 파장 선택 필터를 합파용 광소자로서 이용함으로써, 서로 다른 파장의 광을 순차 합파하는 복수파장 광 합파 장치를 구성한 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  7. 제 1 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 콜리메이터를, 공통의 기판 상에 형성한 V홈에 배치한 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 각 콜리메이터를, 공통의 기판 상에 평행하게 형성한 V홈에 배치한 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  9. 제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 콜리메이터를, 광화이버와, 이 광화이버의 출사단 혹은 입사단에 배치한 콜리메이트 렌즈로 구성한 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  10. 제 1 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광로 보정용 미러로서, 짐발형의 미러를 사용한 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  11. 제 1 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광로 보정용 프리즘으로서, 짐발형의 위치 조정을 수행하는 전반사 프리즘을 사용한 것을 특징으로 하는 광 모듈.
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