WO2005006043A1 - モニタリング装置 - Google Patents

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WO2005006043A1
WO2005006043A1 PCT/JP2004/009933 JP2004009933W WO2005006043A1 WO 2005006043 A1 WO2005006043 A1 WO 2005006043A1 JP 2004009933 W JP2004009933 W JP 2004009933W WO 2005006043 A1 WO2005006043 A1 WO 2005006043A1
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WO
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light
monitoring device
signal light
prism
optical transmission
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/009933
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hirokazu Tanaka
Tetsuya Onishi
Ryuji Kawamoto
Original Assignee
Omron Corporation
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corporation filed Critical Omron Corporation
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Publication of WO2005006043A1 publication Critical patent/WO2005006043A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating

Definitions

  • the present invention relates to a monitoring device for detecting a light amount in the field of optical communication.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a light amount monitoring method used in an optical transmission device of a conventional example (Patent Document 1).
  • a laser beam 2 emitted from a semiconductor laser 1 is made incident on an optical transmission line 3 bent in a substantially S-shape from an end face, and radiated from a bent portion 3a of the optical transmission line 3.
  • the received light is received by the light receiving element 4 at a fixed ratio (for example, several percent), and the amount of light emitted from the semiconductor laser 1 or the amount of light propagated through the optical transmission path 3 is calculated based on the amount of light received by the light receiving element 4. I have.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing another conventional example (Patent Document 2).
  • Patent Document 2 two optical fibers 5 and 6 are arranged in parallel, and the end faces of both optical fibers 5 and 6 are inclined toward opposite sides.
  • a meniscus lens 7 having a concave surface facing the optical fibers 5 and 6 is disposed at a position facing the end faces of the optical fibers 5 and 6.
  • the concave surface of the meniscus lens 7 is provided with a branching filter 8 that transmits part (for example, several percent) of light and reflects most of the light.
  • an optical fiber 9 for monitoring is arranged on the convex side of the meniscus lens 7.
  • the signal light L emitted from the core of the optical fiber 5 is refracted by the inclination of the end face, emitted obliquely upward and rightward, and made incident on the meniscus lens 7.
  • Most of the signal light L incident on the meniscus lens 7 is reflected obliquely upward and leftward by the branching filter 8 and enters the core of the optical fiber 6. That is, most of the light propagating through the optical fiber 5 is coupled to the optical fiber 6 via the meniscus lens 7.
  • Patent Document 1 JP-A-2000-171662
  • Patent Document 2 JP-A-10-170750
  • the present invention has been made in view of the above technical problems, and it is an object of the present invention to be able to accurately extract monitor light, to have a simple structure, and to reduce the size. It is to provide a possible monitoring device.
  • a monitoring device is a monitoring device for detecting the amount of signal light propagating through an optical transmission line, wherein at least the ends are kept substantially parallel, and two sets constitute a set.
  • the optical transmission line has two interfaces that are orthogonal to each other, and the signal light is reflected twice at the two interfaces so that the incoming signal light is returned toward the original incident direction.
  • Signal light emitted from the end face of one of the pair of optical transmission paths is made incident on the prism, and the signal light is reflected twice at two interfaces of the prism.
  • the optical transmission path includes an optical fiber, an optical waveguide, and the like.
  • the monitoring device of the present invention only a predetermined ratio of signal light is leaked from the prism. Therefore, if the amount of light leaked from the prism is measured, the original signal is obtained from the predetermined ratio and the measured light amount.
  • the amount of light can be known.
  • the monitoring device since the monitoring device has a simple configuration including an optical waveguide and a prism, it can be manufactured at low cost using a commercially available prism or the like. In addition, since it has a simple configuration, it is easy to assemble, and the monitoring device can be downsized.
  • An embodiment of the present invention is characterized by comprising a light receiving means for receiving the signal light leaked from the interface.
  • the light receiving means includes a light receiving element such as a photodiode, a light receiving element array, and the like.
  • the light receiving unit is positioned with reference to an interface of the prism through which signal light leaks.
  • the light receiving means for measuring the amount of signal light leaking from the prism may be provided outside the monitoring device.
  • the monitoring device can be downsized. Further, if the light receiving means is positioned with reference to the interface where the signal light leaks from the prism, the accuracy of measuring the amount of light by the light receiving means can be stabilized and the measurement accuracy can be improved.
  • Another embodiment of the present invention is a line segment that bisects the included angle between the two orthogonal interfaces when viewed from a direction perpendicular to a plane orthogonal to the two orthogonal interfaces of the prism. Is tilted from the direction parallel to the optical axis direction at the end of the optical transmission path, and is tilted.
  • the two orthogonal interfaces are used as a method of leaking a part of the signal light from the prism.
  • a line segment bisecting the included angle is inclined in a direction parallel to the optical axis direction at the end of the optical transmission path. Therefore, the signal light enters at an incident angle smaller than the critical angle of total reflection at one interface, and a part of the signal light leaks from the interface. Become like Therefore, according to this embodiment, it is possible to easily adjust the ratio of the amount of leakage simply by adjusting the angle of the prism.
  • a filter for leaking a part of incident light to the outside of the light transmitting medium is formed on at least one of the two interfaces of the prism.
  • a part of the incident light is directed to at least one of two interfaces of the prism to the outside of the light transmitting medium. Since a filter for leaking is formed, there is no need to adjust the amount of leak by adjusting the angle of the prism, and no assembly adjustment is required.
  • Yet another embodiment of the present invention is characterized in that a deflecting unit for changing the emission direction of the signal light leaked from the interface of the prism is provided.
  • the restriction on the installation position of the light receiving means can be reduced, and the degree of freedom in design is improved. I do.
  • a plurality of sets of two optical transmission paths are provided, and these optical transmission paths are arranged in a plane orthogonal to two mutually orthogonal interfaces of the prism. It is characterized by being arranged in a row in parallel with.
  • each set of two optical transmission paths is orthogonal to each other of the prism. It is characterized by being arranged in parallel with a plane perpendicular to two interfaces.
  • these optical transmission lines are connected to two orthogonal interfaces of the prism.
  • the two sets of optical transmission lines that can be arranged in a row in parallel with the plane orthogonal to the prism are each arranged in parallel to the plane orthogonal to the two interfaces that are orthogonal to each other. Good. According to these structures, the amount of signal light propagated through a plurality of sets of optical transmission lines can be monitored at once.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a method for monitoring the amount of light according to a conventional example.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a method for monitoring the amount of light according to another conventional example.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a monitoring device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view of the monitoring device of the above.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the operation of the monitoring device.
  • FIG. 6 (a) is a diagram illustrating an operation of a lens
  • FIG. 6 (b) is a diagram illustrating an operation of a different lens.
  • FIG. 7 (a), (b), and (c) are schematic cross-sectional views illustrating a method of adjusting the monitoring device of FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating different adjustment states of the monitoring device of FIG. 3.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of a monitoring device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 (a) is a schematic sectional view showing a state before adjustment of the monitoring device, and (b) is a schematic sectional view showing a state after adjustment.
  • FIG. 11 is a perspective view of a monitoring device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view of the monitoring device of the above.
  • FIG. 13 is a perspective view of a monitoring device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the operation of the monitoring device of the above.
  • FIG. 15 is a schematic sectional view of a triangular prism and a deflecting prism in the monitoring device of FIG.
  • FIG. 16 is a perspective view of a monitoring device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 17 (a) is a cross-sectional view at the position of the upper optical fiber in the monitoring device of the above
  • FIG. 17 (b) is a cross-sectional view at the position of the lower optical fiber of the monitoring device of the same.
  • FIG. 18 (a) is a sectional view showing a state before adjustment of the monitoring device of FIG. 16, and FIG. 18 (b) is a sectional view showing a state after adjustment.
  • FIG. 19 is a perspective view of a monitoring device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 20 is an enlarged sectional view of the monitoring device of the above.
  • FIG. 21 is a perspective view of a monitoring device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 22 is an enlarged cross-sectional view of the monitoring device of the above.
  • FIG. 23 is a perspective view of a monitoring device according to Embodiment 8 of the present invention.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view of the monitoring device of the above.
  • FIG. 25 is a perspective view of a monitoring device according to Embodiment 9 of the present invention.
  • FIG. 26 is a sectional view of the monitoring device of the above.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the monitoring device 11 according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a side view thereof
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining its operation (the prism is exaggerated and enlarged). Drawing ing. ).
  • the monitoring device 11 mainly includes a two-core optical fiber array 12 and a triangular prism 13.
  • the two optical fibers 14 and 15 are held by a holder 16 with their ends S aligned.
  • two optical fibers 14, 15 are positioned at a predetermined pitch and held in parallel.
  • the optical fibers 14 and 15 both constitute an optical communication line, and optical signals are transmitted here.
  • a lens array 17 is attached to a tip end surface of the optical fiber array 12.
  • the lens array 17 has a structure in which two lenses 19 made of a spherical lens or an aspherical lens are provided on the surface of a substrate 18 made of a transparent resin or glass.
  • the lens array 17 has optical fibers 14 and 15. The optical axis of the core is adjusted so that the optical axis of each lens and the optical axis of each lens 19 coincide with each other, and then fixed to the distal end surface of the optical fiber array 12.
  • the triangular prism 13 is a prism having a right-angled isosceles triangle in plan view, and a commercially available product such as a glass product can be used.
  • the triangular prism 13 has two surfaces orthogonal to each other (the surfaces are referred to as reflection surfaces 20 and 21) and a surface that forms an angle of 45 degrees with respect to the reflection surfaces 20 and 21 (this surface is referred to as an input / output surface 22). ).
  • the triangular prism 13 is arranged in front of the optical fiber array 12 so that the input / output surface 22 faces the lens array 17.
  • One reflecting surface 20 is located on the extension of the optical fiber 14 and the other reflecting surface
  • the surface 21 is located on the extension of the optical fiber 15.
  • the optical fiber array 12 is fixed to the casing 23 of the monitoring device 11 or a base 23 such as a circuit board by means of bonding or screwing before the triangular prism 13.
  • the triangular prism 13 is fixed to the base 23 using a fixing means such as an adhesive or a screw after performing an angle adjustment and a position adjustment as described later.
  • the triangular prism 13 when the triangular prism 13 is fixed by adjusting the angle and the position, the triangular prism 13 is at a predetermined angle with respect to the optical fiber array 12 as shown in FIG. It is inclined, and the front surface of the lens array 17 and the entrance / exit surface 22 of the triangular prism 13 are non-parallel.
  • the signal light L When the signal light L is emitted from one optical fiber 14 of the optical fiber array 12, the signal light L is collimated by the lens 19, and then enters the triangular prism 13 from the entrance / exit surface 22. Incident.
  • the signal light L incident on the triangular prism 13 The incident angle ⁇ 1 (incident angle measured from the normal N 1 on the reflecting surface 20) larger than the critical angle ⁇ c of the total reflection at the interface of the triangular prism 13, And is totally reflected.
  • the signal light totally reflected by the reflection surface 20 enters the other reflection surface 21.
  • the incident angle ⁇ 2 of the light incident on the reflecting surface 21 (the incident angle measured from the normal N2 on the reflecting surface 21) is slightly smaller than the critical angle ⁇ c of the total reflection at the triangular prism 13 interface. It is getting smaller. Therefore, the signal light having a predetermined ratio ⁇ : (k 1) of the signal light incident on the reflection surface 21 leaks from the reflection surface 21 to the outside. The signal light L is reflected by the reflection surface 21 at the remaining ratio (l_ / c) and returns to the lens array 17 side. The signal light L returned to the lens array 17 is collected by the lens 19 and coupled to the core of the optical fiber 15.
  • the light amount of light leaking from the reflecting surface 21 of the triangular prism 13 is measured using a light receiving element such as a photodiode, the light amount of the signal light L propagating through the optical fiber 14 or the optical fiber 15 is obtained. You can know. In other words, if the result of measuring the amount of light leaked from the reflection surface 21 of the triangular prism 13 with the light receiving element is Pmoni, the amount of the signal light L propagating in the optical fiber 14 is Pmoni.
  • the amount of the signal light L propagating in the optical fiber 15 is
  • FIGS. 6 (a) and 6 (b) are diagrams showing the function of the lens 19 provided in the lens array 17 (the prism is exaggerated and enlarged).
  • the signal light L emitted from the core of the optical fiber 14 is converted into parallel light by the lens 19, enters the triangular prism 13 as parallel light, and enters the reflecting surface.
  • the parallel light reflected twice at 20, 21 and emitted from the entrance / exit surface 22 in the original direction is collected by the lens 19 and coupled to the core end surface of the optical fiber 15
  • the signal light L emitted from the core of the optical fiber 14 is condensed by the lens 19, enters the triangular prism 13 while condensing, and is reflected.
  • the light is reflected by the surface 20 and becomes a diffused light after being condensed at one point at the center between the reflective surfaces 20 and 21.
  • the diffused light is reflected by the reflective surface 21 and emitted from the entrance / exit surface 22 in the original direction.
  • Light is collected by lens 19 Then, the optical fiber 15 is coupled to the core end face.
  • any of the method of Fig. 6 (a) and the method of Fig. 6 (b) may be used, but the method of Fig. 6 (b) is adopted. It is desirable that the light receiving element receive the light at a distance where the leaked light La leaked from the reflecting surface 21 does not spread much (at least the diameter of the light beam cross section is smaller than the diameter of the lens).
  • FIGS. 7 (a), 7 (b) and 7 (c) are diagrams for explaining a method of adjusting the triangular prism 13 in the monitoring device 11 of the present invention.
  • a triangular prism 13 is arranged in front of the optical fiber array 12 so that the lens array 17 and the input / output surface 22 of the triangular prism 13 are parallel to each other.
  • the signal light L emitted from the optical fiber 14 is arranged such that it is totally reflected twice by the reflecting surfaces 20 and 21 of the triangular prism 13, returns to the original direction, and enters the optical fiber 15.
  • the signal light L having a known light amount Po is emitted from the optical fiber 14, and the triangular prism 13 is rotated in the R direction to allow a part of the signal light L to leak from the reflection surface 21 of the triangular prism 13.
  • the incident angle of the signal light L incident on the reflection surface 20 increases, so that the signal light L is totally reflected by the reflection surface 20 and then incident on the reflection surface 21.
  • the triangular prism 13 rotates in the R direction the angle of incidence on the reflecting surface 21 decreases, and when the angle of incidence falls below the critical angle of total reflection at the interface of the triangular prism 13, the inclination of the triangular prism 13 increases.
  • the triangular prism 13 When the angle of the triangular prism 13 is adjusted so that the ratio / of the leaked light La becomes a predetermined value, the triangular prism 13 is moved in the S direction perpendicular to the optical fibers 14 and 15 while keeping the inclination of the triangular prism 13 unchanged. The triangular prism 13 is moved in parallel and the position of the triangular prism 13 is determined at a position where the amount of the signal light L incident on the optical fiber 15 becomes maximum, as shown in FIG. When the optimum position of the triangular prism 13 is determined in this way, the triangular prism 13 is fixed to the base 23 or the like with an adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, or is fixed with a fastener such as a screw.
  • an adhesive such as an ultraviolet curable adhesive
  • Each of the light amount monitoring devices 11 may adjust the triangular prism 13 one by one as described above. However, for example, at the start of a lot, the first monitoring device 11 is adjusted as described above and the triangular prism 13 is adjusted. The position and the angle of the prism 13 are determined, and then the triangular prism 13 may be attached to the position and the angle of the monitoring device 11 by an assembling machine without performing the adjustment operation one by one.
  • the light receiving element 24 may be provided outside the monitoring device 11 or may be configured as a part of the monitoring device 11. When the light receiving element 24 is pre-installed as part of the monitoring device 11, the light receiving element 24 should be fixed to the base 23 or the like after adjusting the position and angle at which the above-mentioned leaked light La can be efficiently received. Good.
  • the two optical fibers 14 and 15 are arranged in parallel and only the triangular prism 13 needs to be arranged on the end face side, miniaturization is easily achieved. That can be S. Further, the ratio of the leakage light La can be precisely controlled by adjusting the rotation angle of the triangular prism 13. Further, the emission direction of the leakage light La can be easily controlled, and the light receiving element 24 can reliably receive the light.
  • the signal light L is totally reflected by the first reflecting surface 20, and a part of the signal light L is reflected from the reflecting surface 21 by the second reflecting surface 21. It was leaking.
  • FIG. 8 the prism is exaggerated and enlarged
  • the first reflection surface 20 can be obtained.
  • a part of the signal light L leaks from the reflection surface 20, and the signal light L can be totally reflected by the second reflection surface 21.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a structure of a monitoring device 31 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • a multi-core optical fiber array 12 is used.
  • the optical fiber array 12 holds a large number of optical fibers 14a, 14b,..., 15b, 15a such as eight and twelve, and holds the ends thereof in parallel.
  • the lens array 17 is also provided with a large number of lenses 19 such as 8, 12 or the like corresponding to the optical fibers 14a, 14b,..., 15b, 15a.
  • the triangular prism 13 corresponds to each of the optical filters 14a, 14b,. The corresponding size is used. In the following, it is assumed that the number of optical fibers is eight.
  • the signal light L emitted from the optical fiber 14a is collimated by the lens 19, enters the triangular prism 13, and enters the reflecting surface.
  • the light is totally reflected twice at 20 and 21 and enters the lens 19 from the triangular prism 13.
  • the light is condensed by the lens 19 and coupled to the optical fiber 15 a.
  • the signal lights L emitted parallel to each other from the optical fibers 14b, 14c, and 14d pass through the lens 19, are totally reflected twice by the reflecting surfaces 20, 21 of the triangular prism 13, and return to the lens 19. Are coupled to optical fibers 15b, 15c and 15d, respectively.
  • the light is emitted from any of the optical fibers 14a, 14b, 14c, and 14d as shown in FIG. Since the reflected signal light L is incident on the reflecting surface 21 at the same angle and the incident angle, the shifted and shifted signal light L leaks from the reflecting surface 21 at the same ratio and the ratio ⁇ .
  • each of the optical fibers 14a, 14b, and 14c , 14c it is possible to monitor each light amount of the signal light L propagating in 14d.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a structure of a monitoring device 32 according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 12 is a plan view thereof.
  • the monitoring device 32 is obtained by adding a light receiving element array 33 to the monitoring device 31 of the second embodiment.
  • a horizontal piece 34a of a flexible board 34 bent in a substantially L shape is joined, and a light receiving element array 33 is mounted on a vertical and vertical piece 34b of the flexible board 34. . Further, two spacers 35 are attached to the vertical and vertical pieces 34b so as to sandwich the light receiving element array 33.
  • the flexible substrate 34 is attached to the triangular prism 13 and the upper surface of the base 23 such that the spacer 35 is brought into contact with the reflection surface 21 of the adjusted triangular prism 13.
  • the light receiving element array 33 is arranged in parallel with the reflecting surface 21 so as to leave a gap between the light receiving element array 33 and the reflecting surface 21.
  • the light receiving element array 33 has a plurality of light receiving elements 24 mounted thereon. Is tilted in the direction in which the leaked light La is incident so that light can be received efficiently.
  • the light receiving element array 33 is opposed to the reflecting surface 21.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the structure of a monitoring device 36 according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 14 is a sectional view thereof
  • FIG. 15 is a schematic sectional view of the triangular prism 13 and the deflecting prism 38.
  • This monitoring device 36 is also based on the monitoring device 31 of the second embodiment, and is further provided with a deflection prism 38 and a light receiving element array 33 added thereto.
  • a deflection prism 38 having a right-angled isosceles cross section is previously attached to the outside of the reflection surface 21 via a spacer 37, and the deflection prism 38 is connected to the reflection surface 21. They face each other in parallel with a gap. Due to the deflecting prism 38, the leaked light La leaking from the reflecting surface 21 of the triangular prism 13 is bent right below as shown in FIG. A light receiving element array 33 is fixed on the upper surface of the base 23 so as to receive each leaked light La bent downward by the deflecting prism 38.
  • the light receiving element array 33 can be installed on the base 23 in parallel with the base 23, so that wiring to the light receiving element array 33 becomes easy.
  • Example 5
  • FIG. 16 is a perspective view showing the structure of the monitoring device 41 according to Embodiment 5 of the present invention.
  • an optical fiber array 12 having two stages of optical fibers 14a, 14b,... And optical fibers 15a, 15b,.
  • a plurality of optical fibers 14a, 14b,... are held in a row with their ends aligned in parallel, and as shown in FIG. 17 (b).
  • a plurality of optical fibers 15a, 15b,... are held in a line with their ends aligned in parallel, and the upper optical fibers 14a, 14b,. There is a one-to-one correspondence up and down.
  • the lens array 17 is also provided with a plurality of lenses 19 in two stages corresponding to the optical fibers 14a, 14b,..., 15a, 15b,.
  • the triangular prism 13 has a reflection surface 20 and a reflection surface 21 positioned vertically and a light entrance / exit surface 22 facing the lens 19, and is rotatable about a horizontal rotation axis. Supported (support means are omitted).
  • the triangular prism 13 is arranged so that the entrance / exit surface 22 and the lens array 17 are parallel.
  • the signal light L emitted from the optical fiber 14a is collimated by the lens 19, enters the triangular prism 13, is totally reflected twice by the reflecting surfaces 20 and 21, and is reflected by the triangular prism 13 to the lens 19 And is condensed by the lens 19 and coupled to the optical fiber 15a.
  • the signal lights L emitted parallel to each other from the optical fibers 14b, 14c,... Pass through the lens 19 and are totally reflected twice by the reflecting surfaces 20 and 21 of the triangular prism 13 so as to be reflected twice.
  • the optical fibers are coupled to the optical fibers 15b, 15c,.
  • the angle and the like of the triangular prism 13 are adjusted (the adjustment method is different between the horizontal direction and the vertical direction, but is performed in the same manner as the method shown in FIG. 7).
  • the signal light L emitted from any of the optical fibers 14a, 14b, 14c,... Is equal and enters the reflecting surface 21 at an incident angle.
  • the signal light L of the deviation is equal, and leaks from the reflection surface 21 at a ratio ⁇ . Therefore, if the amount of the leaked light La from the reflecting surface 21 of the signal light L emitted from each of the optical fibers 14a, 14b, 14c,... Is individually measured by the light receiving element, each of the optical fibers 14a, 14b, 14c , ... can monitor the amount of each signal light L propagating in the light.
  • FIG. 19 is a perspective view showing a structure of a monitoring device 42 according to Embodiment 6 of the present invention
  • FIG. 20 is an enlarged sectional view thereof.
  • This monitoring device 42 is based on the monitoring device 41 of the fifth embodiment, with the light receiving element array 33 added thereto.
  • the light receiving element array 33 is fixed on the upper surface of the base 23 so as to receive each leaked light La leaked from the triangular prism 13. .
  • FIG. 21 is a perspective view showing a structure of a monitoring device 43 according to Embodiment 7 of the present invention
  • FIG. 22 is an enlarged sectional view thereof.
  • This monitoring device 43 is based on the monitoring device 41 of the fifth embodiment, with a light receiving element array 33 and the like added thereto.
  • a deflecting prism 45 mounted on a triangular prism via a spacer 44 is attached to the reflecting surface 21 of the triangular prism 13.
  • the deflection prism 45 By attaching the deflection prism 45 to the reflection surface 21, the leakage light La emitted from the reflection surface 21 of the triangular prism 13 can be bent in a direction closer to the direction perpendicular to the base 23.
  • each light receiving element 24 can receive the leaked light La substantially vertically, and the light receiving sensitivity is improved.
  • FIG. 23 is a perspective view of a monitoring device 51 according to Embodiment 8 of the present invention, and FIG. 24 is an enlarged sectional view thereof.
  • the leakage light La is generated without changing the angle of the triangular prism 13.
  • This monitoring device 51 uses the optical fiber array 12 described in the fifth embodiment (FIG. 16).
  • the triangular prism 13 is arranged so that the entrance / exit surface 22 is parallel to the lens array 17. Further, a branch filter 52 is formed in at least a region of the reflection surface 21 of the triangular prism 13 where the signal light L is incident.
  • the branching filter 52 transmits light having a certain ratio ⁇ of the incident light and reflects the remaining light.
  • the light receiving element array 33 is arranged at a position where the light transmitted through the branch filter 52 reaches.
  • the signal light L emitted from the optical fiber 14a is converted into parallel light by the lens 19 and then enters the triangular prism 13.
  • the light is totally reflected by the reflection surface 20 and enters the reflection surface 21.
  • FIG. 25 is a perspective view of a monitoring device 53 according to Embodiment 9 of the present invention
  • FIG. 26 is an enlarged sectional view thereof.
  • This monitoring device 53 is obtained by adding a deflecting prism 54 having a triangular prism shape to the monitoring device 51 shown in FIG. That is, the deflecting prism 54 is attached to the reflecting surface 21 of the triangular prism 13 with the branching filter 52 attached to the reflecting surface 21 interposed therebetween.
  • the direction of the leaked light La that has passed through the branch filter 52 and leaked is bent by the deflecting prism 54 so that the light La enters the light receiving element array 33 mounted on the base 23 almost vertically.
  • the sensitivity of the light receiving element 24 can be improved.
  • the monitoring device of the present invention can be used for monitoring the amount of signal light propagating through an optical transmission line such as an optical fiber or an optical waveguide in the field of optical communication.

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Abstract

【課題】　モニタ用の光を精度よく取り出せ、構造も簡略で、小型化の可能なモニタリング装置を提供する。 【解決手段】　光ファイバ１４、１５を平行に保持した光ファイバアレイ１２の先端面にレンズアレイ１７を取り付ける。レンズアレイ１７には、各光ファイバ１４、１５の端面に対向させてレンズ１９を設ける。レンズアレイ１７の前方には、三角プリズム１３を配置そ、三角プリズム１３の入出射面２２はレンズアレイ１７に対して傾いている。光ファイバ１４から出射された信号光Ｌは、レンズ１９によって平行光に変換されて三角プリズム１３に入射し、反射面２０で全反射した後、反射面２１に入射する。反射面２１に入射する信号光Ｌの入射角は、全反射の臨界角よりも少し小さくなっており、一定比率κだけ信号光Ｌが反射面２１から外部へ漏れる。よって、この漏れ光Ｌａを計測することで、信号光Ｌの光量を求めることができる。

Description

明 細 書
モニタリング装置
技術分野
[0001] 本発明は、光通信の分野において光量を検出するためのモニタリング装置に関す る。
^景技術
[0002] 図 1は従来例（特許文献 1)の光伝送装置で用いられてレ、る光量モニタリング方法を 説明する概略図である。この従来例にあっては、半導体レーザー 1から出射されたレ 一ザ一光 2を略 S字状に屈曲した光伝送路 3に端面から入射させ、光伝送路 3の屈 曲部分 3aから放射された一定比率 (例えば、数％)の漏れ光を受光素子 4によって 受光し、受光素子 4における受光量に基づいて半導体レーザー 1からの出射光量又 は光伝送路 3における伝搬光量を演算している。
[0003] このような従来方式では、簡単な構成によって漏れ光をモニタリングすることができ るが、光伝送路 3の屈曲部分 3aから放射される漏れ光量とその漏れ方向を制御する ことが困難であり、計測精度が低かった。また、屈曲部分 3aの曲率を大きくすると、屈 曲部分 3aにおける漏れ光量が大きくなるので、屈曲部分 3aの曲率をあまり大きくする ことができず、そのため小型化することも困難であった。また、その構造上、多チャン ネル化にも対応させることができなかった。
[0004] また、図 2は別な従来例（特許文献 2)を示す概略図である。この従来例では、 2本 の光ファイバ 5、 6が平行に配設されており、両光ファイバ 5、 6の端面は互いに反対 側に向けて傾斜している。これらの光ファイバ 5、 6の端面に対向する位置には、凹面 を光ファイバ 5、 6側に向けてメニスカスレンズ 7が配置されている。メニスカスレンズ 7 の凹面には一部（例えば、数％)の光を透過させ大部分の光を反射させる分岐フィル タ 8が設けられている。さらに、メニスカスレンズ 7の凸面側には、モニター用の光ファ ィバ 9が配置されている。
[0005] しかして、光ファイバ 5のコアから出射される信号光 Lは、その端面の傾斜によって 屈折させられて斜め右上方へ向けて出射され、メニスカスレンズ 7に入射させられる。 メニスカスレンズ 7に入射した信号光 Lの大部分は、分岐フィルタ 8により斜め左上方 に向けて反射され、光ファイバ 6のコアへ入射する。すなわち、光ファイバ 5を伝搬す る光の大部分は、メニスカスレンズ 7を介して光ファイバ 6に結合される。
[0006] 一方、光ファイバ 5からメニスカスレンズ 7に向けて出射された信号光 Lの一部（例え ば、数0 /0)は、分岐フィルタ 8を透過してメニスカスレンズ 7によって集光され、後方の モニター用の光ファイバ 9のコアに入射する。よって、この光ファイバ 9に入射した光 の光量を計測することにより光ファイバ 5又は光ファイバ 6を伝搬する信号光 Lの光量 を求めることができる。
[0007] し力、しながら、図 2のような従来方式では、光ファイバ 5、 6の端面に複雑な斜め研磨 を施す必要があり、また凹面側に分岐フィルタ 8を形成されたメニスカスレンズ 7を必 要とするなど、生産性が悪ぐコストも高くついていた。さらに、光ファイバ 5、 6と光ファ ィバ 9との間には大きな空間的距離が必要で、光ファイバ 9の他端には受光素子を設 ける必要があり、小型化が困難であった。また、その構造上、多チャンネル化にも対 応させることが困難であった。
[0008] 特許文献 1 :特開 2000 - 171662号公報
特許文献 2：特開平 10 - 170750号公報
発明の開示
[0009] 本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とすると ころは、モニタ用の光を精度よく取り出すことができ、構造も簡略で、小型化の可能な モニタリング装置を提供することにある。
[0010] 本発明にかかるモニタリング装置は、光伝送路を伝搬する信号光の光量を検出す るためのモニタリング装置であって、少なくとも端部がほぼ平行に保たれ、かつ、 2本 で一組となった前記光伝送路と、互いに直交する 2つの界面を有し、当該 2つの界面 で信号光を 2回反射させることによって、入射してきた信号光を元の入射方向へ向け て返すようにしたプリズムとを備え、前記一組の光伝送路のうち一方の光伝送路の端 面から出射された信号光を前記プリズム内に入射させ、プリズムの 2つの界面で信号 光を 2回反射させることによって信号光を元の入射方向へ戻して前記一組の光伝送 路のうち他方の光伝送路の端面に信号光を入射させると共に、前記プリズムの 2つの 界面のうち少なくとも一方から所定比率の信号光が漏れるようにしたことを特徴として いる。ここで、光伝送路には、光ファイバ、光導波路などが含まれる。
[0011] 本発明のモニタリング装置によれば、所定比率の信号光だけをプリズムから漏出さ せるので、プリズムから漏出した光の光量を計測すれば、所定比率及び計測した光 量から、元の信号光の光量を知ることができる。し力も、このモニタリング装置は、光 導波路とプリズムとからなる簡単な構成を有しているので、市販のプリズムなどを用い て安価に製作することができる。また、簡単な構成を有しているので、組立も容易で、 モニタリング装置を小型化することができる。
[0012] 本発明の実施態様は、前記界面から漏れた信号光を受光する受光手段を備えたこ とを特徴としている。前記受光手段には、フォトダイオード等の受光素子ゃ受光素子 アレイなどが含まれる。受光手段を備えた実施態様においては、その受光手段が、 前記プリズムにおける信号光の漏出する界面を基準として位置決めされていることが 望ましい。
[0013] この実施態様における、プリズムから漏れた信号光の光量を計測するための受光 手段は、モニタリング装置の外部に設けられていてもよいが、受光手段をモニタリング 装置に一体化することによって漏れた信号光の光量計測精度を高めることができると 共に、モニタリング装置をより小型化することができる。さらに、プリズムにおける信号 光の漏出する界面を基準として受光手段を位置決めすれば、受光手段による光量の 計測精度を安定させることができると共に計測精度を向上させることができる。
[0014] 本発明の別な実施態様は、前記プリズムの互いに直交する 2つの界面に直交する 平面と垂直な方向から見たとき、前記直交する 2つの界面の挟角を 2等分する線分が 、前記光伝送路の端部の光軸方向と平行な方向から傾レ、てレ、ることを特徴としてレヽる
[0015] この実施態様においては、プリズムから信号光の一部を漏出させる方法として、プリ ズムの互いに直交する 2つの界面に直交する平面と垂直な方向から見たとき、前記 直交する 2つの界面の挟角を 2等分する線分が、前記光伝送路の端部の光軸方向と 平行な方向力 傾くようにしている。そのため、一方の界面における全反射の臨界角 よりも小さな入射角で信号光が入射するので、当該界面から信号光の一部が漏れる ようになる。よって、この実施態様によれば、プリズムの角度を調整するだけで容易に 漏れ量の比率を調整することができる。
[0016] 本発明のさらに別な実施態様は、前記プリズムの 2つの界面のうち少なくとも一方の 界面に、入射光の一部を透光性媒質の外部へ漏出させるためのフィルタを形成した ことを特徴としている。
[0017] この実施態様においては、プリズムから信号光の一部を漏出させる別な方法として 、プリズムの 2つの界面のうち少なくとも一方の界面に、入射光の一部を透光性媒質 の外部へ漏出させるためのフィルタを形成しているので、プリズムの角度調整による 漏れ量の調整の必要が無ぐ組立調整が不要になる。
[0018] 本発明のさらに別な実施態様は、前記プリズムの界面から漏れた信号光の出射方 向を変化させるための偏向手段を設けたことを特徴としている。
[0019] また、プリズムの界面から漏れた信号光の出射方向を変化させるための偏向手段を 設けた実施態様では、受光手段の設置位置の制約を少なくすることができ、設計の 自由度が向上する。
[0020] 本発明のさらに別な実施態様は、 2本で一組となった光伝送路を複数組備え、これ らの光伝送路が、前記プリズムの互いに直交する 2つの界面に直交する平面と平行 に一列に配列されてレ、ることを特徴としてレ、る。
[0021] 本発明のさらに別な実施態様は、 2本で一組となった光伝送路を複数組備え、一組 となった 2本の光伝送路がそれぞれ、前記プリズムの互いに直交する 2つの界面に直 交する平面と平行に配列されてレ、ることを特徴としてレ、る。
[0022] 上記 2つの実施形態のように、 2本で一組となった光伝送路を複数組備えている場 合には、これらの光伝送路が、前記プリズムの互いに直交する 2つの界面に直交する 平面と平行に一列に配列させてもよぐ一組となった 2本の光伝送路がそれぞれ、前 記プリズムの互いに直交する 2つの界面に直交する平面と平行に配列させてもよい。 これらの構造によれば、複数組の光伝送線路を伝搬されてレ、る信号光の光量を一度 にモニターすることができる。
[0023] なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることが できる。 図面の簡単な説明
[図 1]従来例による光量のモニタリング方法を説明する概略図である。
[図 2]別な従来例による光量のモニタリング方法を説明する概略図である。
[図 3]本発明の実施例 1によるモニタリング装置の概略斜視図である。
[図 4]同上のモニタリング装置の側面図である。
[図 5]同上のモニタリング装置の作用説明のための断面図である。
[図 6] (a)はレンズの作用を説明する図、 （b)は異なるレンズの作用を説明する図であ る。
[図 7] (a) (b) (c)は、図 3のモニタリング装置の調整方法を説明する概略断面図であ る。
[図 8]図 3のモニタリング装置の異なる調整状態を説明する断面図である。
[図 9]本発明の実施例 2によるモニタリング装置の概略斜視図である。
[図 10] (a)は同上のモニタリング装置の調整前の状態を示す概略断面図、（b)は調 整後の状態を示す概略断面図である。
[図 11]本発明の実施例 3によるモニタリング装置の斜視図である。
[図 12]同上のモニタリング装置の平面図である。
[図 13]本発明の実施例 4によるモニタリング装置の斜視図である。
[図 14]同上のモニタリング装置の作用を説明するための断面図である。
[図 15]図 13のモニタリング装置における、三角プリズム及び偏向プリズムの概略断面 図である。
[図 16]本発明の実施例 5によるモニタリング装置の斜視図である。
[図 17] (a)は同上のモニタリング装置の上段の光ファイバの位置における断面図、（b )は同上のモニタリング装置の下段の光ファイバの位置における断面図である。
[図 18] (a)は図 16のモニタリング装置の調整前の状態を示す断面図、 (b)は調整後 の状態を示す断面図である。
[図 19]本発明の実施例 6によるモニタリング装置の斜視図である。
[図 20]同上のモニタリング装置の拡大断面図である。
[図 21]本発明の実施例 7によるモニタリング装置の斜視図である。 [図 22]同上のモニタリング装置の拡大断面図である。
[図 23]本発明の実施例 8によるモニタリング装置の斜視図である。
[図 24]同上のモニタリング装置の断面図である。
[図 25]本発明の実施例 9によるモニタリング装置の斜視図である。
[図 26]同上のモニタリング装置の断面図である。
[0025] なお、図面において用いられている主な符号は、次の通りである。
12 光ファイバアレイ
13 三角プリズム
14、 15 光ファイバ
14a、 14b、■· -、 15a、 15b、… 光ファイノく
17 レンズアレイ
19 レンズ
20、 21 反射面
24 受光素子
33 受光素子アレイ
38 偏向プリズム
45 偏向プリズム
52 分岐フィルタ
54 偏向プリズム
L 信号光
La 漏れ光
発明を実施するための最良の形態
[0026] 以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。但し、本発明は、以下の 実施例に限定されるものでなぐ本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において変 形することができることはもちろんである。
実施例 1
[0027] 図 3は本発明の実施例 1によるモニタリング装置 11の構造を示す斜視図、図 4はそ の側面図、図 5はその作用説明のための概略断面図（プリズムを誇張して大きく描い ている。）である。モニタリング装置 11は、主として、 2芯の光ファイバアレイ 12と、三 角プリズム 13によって構成されている。光ファイバアレイ 12においては、 2本の光ファ ィバ 14、 15力 S、その端部を揃えてホルダー 16で保持されている。ホルダー 16内に おいては、 2本の光ファイバ 14、 15が所定のピッチで位置決めされて平行に保持さ れている。この光ファイバ 14、 15はいずれも光通信回線を構成しており、ここには光 信号が伝送されている。また、光ファイバアレイ 12の先端面にはレンズアレイ 17が取 り付けられている。レンズアレイ 17は、透光性を有する樹脂又はガラスからなる基板 1 8の表面に球面レンズ又は非球面レンズからなる 2つのレンズ 19を設けたものであり 、レンズアレイ 17は、光ファイバ 14、 15のコアの光軸と各レンズ 19の光軸とがー致す るように調整されたうえで、光ファイバアレイ 12の先端面に固定されている。
[0028] 三角プリズム 13は平面視で直角二等辺三角形をしたプリズムであって、ガラス製等 の市販品を用いることができる。三角プリズム 13は、互いに直交する 2面（この面を反 射面 20、 21という。）と、反射面 20、 21に対して 45度の角度をなす面（この面を入出 射面 22という。）とを有している。三角プリズム 13は、入出射面 22をレンズアレイ 17に 対向させるようにして光ファイバアレイ 12の前方に配置されており、一方の反射面 20 が光ファイバ 14の延長上に位置し、他方の反射面 21が光ファイバ 15の延長上に位 置している。
[0029] 図 4に示すように、光ファイバアレイ 12は、三角プリズム 13よりも前に、モニタリング 装置 11のケーシングゃ回路基板などのベース 23上に接着、ねじ止め等の手段で固 定されている。三角プリズム 13は、後述のように、角度調整及び位置調整を行なった うえでベース 23に接着剤やねじ等の固定手段を用いて固定されている。
[0030] このモニタリング装置 11にあっては、三角プリズム 13が角度及び位置を調整されて 固定された状態では、図 5に示すように、三角プリズム 13は光ファイバアレイ 12に対 して所定角度傾いていて、レンズアレイ 17の前面と三角プリズム 13の入出射面 22と が非平行となっている。
[0031] しかして、光ファイバアレイ 12の一方の光ファイバ 14から信号光 Lが出射すると、こ の信号光 Lはレンズ 19によってコリメート化され、ついで、入出射面 22から三角プリズ ム 13内に入射する。三角プリズム 13内に入射した信号光 Lは、三角プリズム 13の反 射面 20に対して、三角プリズム 13界面の全反射の臨界角 Θ cよりも大きな入射角 Θ 1 (反射面 20に立てた法線 N 1から測った入射角）で入射し、反射面 20で全反射され る。反射面 20で全反射した信号光は、もう一方の反射面 21に入射する。このとき、反 射面 21に入射する光の入射角 Θ 2 (反射面 21に立てた法線 N2から測った入射角） は、三角プリズム 13界面の全反射の臨界角 Θ cよりもわずかに小さくなつている。そ のため、反射面 21に入射した信号光のうち所定の比率 κ: (くく 1 )の信号光が反射 面 21から外部へ漏れる。残りの比率（l_ /c )で信号光 Lが反射面 21で反射されてレ ンズアレイ 1 7側へ戻る。レンズアレイ 1 7側へ戻った信号光 Lは、レンズ 1 9によって集 光されて光ファイバ 1 5のコアに結合される。
[0032] よって、三角プリズム 13の反射面 21から漏れる光の光量をフォトダイオード等の受 光素子を用いて計測すれば、光ファイバ 14又は光ファイバ 1 5を伝搬している信号光 Lの光量を知ることができる。すなわち、三角プリズム 1 3の反射面 21から漏れた光の 光量を受光素子で計測した結果を Pmoniとすれば、光ファイバ 14内を伝搬している 信号光 Lの光量は、
Pmoni/ κ
となる。あるいは、光ファイバ 1 5内を伝搬する信号光 Lの光量は、
( 1— κ ) Pmoni/ κ
となる。
[0033] 図 6 (a) (b)はレンズアレイ 17に設けられているレンズ 19の働きを示す図（プリズム を誇張して大きく描いている。）である。図 6 (a)の例では、光ファイバ 14のコアから出 射された信号光 Lは、レンズ 1 9によって平行光に変換され、平行光のままで三角プリ ズム 1 3内に入って反射面 20、 21で 2回反射され、入出射面 22から元の方向へ向け て出射された平行光がレンズ 19で集光されて光ファイバ 1 5のコア端面に結合される
[0034] また、図 6 (b)の例では、光ファイバ 14のコアから出射された信号光 Lは、レンズ 19 によつて集光させられ、集光しながら三角プリズム 13内に入って反射面 20で反射さ れ、反射面 20と反射面 21の中央で 1点に集光した後に拡散光となり、反射面 21で 反射され、入出射面 22から元の方向へ向けて出射された拡散光がレンズ 1 9で集光 されて光ファイバ 15のコア端面に結合される。
[0035] 本発明のモニタリング装置 1 1においては、図 6 (a)の方式と図 6 (b)の方式とのいず れの方式でもよいが、図 6 (b)の方式を採用し、反射面 21から漏れた漏れ光 Laがあ まり広がらない距離において (少なくとも光束断面の直径がレンズの直径よりも小さレ、 うちに）、受光素子で受光するのが望ましい。
[0036] 図 7 (a) (b) (c)は、本発明のモニタリング装置 1 1における三角プリズム 13の調整方 法を説明する図である。まず、図 7 (a)に示すように、光ファイバアレイ 12の前方に三 角プリズム 13を配置し、レンズアレイ 17と三角プリズム 13の入出射面 22とが平行とな るようにすると共に、光ファイバ 14から出射された信号光 Lが三角プリズム 13の反射 面 20、 21で 2回全反射されて元の方向へ戻り、光ファイバ 15へ入射するように配置 する。
[0037] ついで、光ファイバ 14から既知の光量 Poの信号光 Lを出射させ、三角プリズム 13を R方向に回転させて信号光 Lの一部を三角プリズム 13の反射面 21から漏出させる。 三角プリズム 13を R方向に回転させると、反射面 20に入射する信号光 Lの入射角は 大きくなるので、信号光 Lは反射面 20で全反射した後反射面 21に入射する。三角プ リズム 13が R方向に回転すると、反射面 21への入射角は小さくなるので、この入射角 が三角プリズム 13の界面における全反射の臨界角以下になると、三角プリズム 13の 傾きが大きくなるにつれて反射面 21への入射角も次第に小さくなり、反射面 21から 漏れる信号光 Lの漏れが大きくなる。そこで、図 7 (b)に示すように、反射面 21からの 漏れ光 Laを受光素子 24でモニターしながら、漏れ光 Laの光量 Pmoniを検出し、漏 れ光 Laの比率 = Pmoni/Poが所定値（例えば、 κ = 0.01 )となるように三角プリズ ム 13の角度を微細に調整する。
[0038] 漏れ光 Laの比率 / が所定値となるように三角プリズム 13の角度が調整されたら、 三角プリズム 13の傾きをそのままにして三角プリズム 13を光ファイバ 14、 15に垂直 な S方向へ平行移動させ、図 7 (c)に示すように、光ファイバ 15へ入射する信号光 L の光量が最大となる位置で三角プリズム 13の位置を決める。こうして三角プリズム 13 の最適の位置が決定したら、三角プリズム 13をベース 23などに紫外線硬化型接着 剤などの接着剤で固定したり、ねじ等の留め具を用いて固定する。 [0039] 各光量監視装置 11は、一つ一つ上記のようにして三角プリズム 13を調整してもよ レ、が、例えばロット開始時に初めのモニタリング装置 11を上記のように調整して三角 プリズム 13の位置と角度を決定し、その後のモニタリング装置 11については、一つ 一つ調整作業を行うこと無ぐ組み付け機によってその位置と角度に三角プリズム 13 を取り付けていってもよい。
[0040] なお、受光素子 24は、このモニタリング装置 11の外部に設けられたものでもよぐモ ユタリング装置 11の一部として構成されたものであってもよレ、。受光素子 24をモニタ リング装置 11の一部として予め組み込んでおく場合には、上記漏れ光 Laを効率よく 受光できる位置と角度を調整した後、受光素子 24もベース 23などに固定しておけば よい。
[0041] 本発明のモニタリング装置 11によれば、 2本の光ファイバ 14、 15が平行に配置され ており、その端面側に三角プリズム 13を配置するだけでよいので、容易に小型化を 図ること力 Sできる。また、漏れ光 Laの比率も三角プリズム 13の回転角度を調整するこ とによって精密に制御することができる。さらに、漏れ光 Laの出射方向も容易に制御 でき、受光素子 24で確実に受光させることができる。
[0042] なお、図 5、図 7等に示した例では、最初の反射面 20で信号光 Lが全反射し、 2回 目の反射面 21で信号光 Lの一部が反射面 21から漏れるようになつていた。これに対 し、図 8 (プリズムを誇張して大きく描いている。）に示すように、三角プリズム 13の回 転させる方向を反対向きにして回転角度を調整すれば、最初の反射面 20で信号光 Lの一部が反射面 20から漏れ、 2回目の反射面 21で信号光 Lが全反射するようにで きる。
実施例 2
[0043] 図 9は本発明の実施例 2によるモニタリング装置 31の構造を示す斜視図である。こ のモニタリング装置 31においては、多芯の光ファイバアレイ 12を用いている。例えば 、光ファイバアレイ 12には 8本、 12本などの多数本の光ファイバ 14a、 14b、 · · ·、 15b 、 15aの端部が平行に揃えて保持されている。レンズアレイ 17にも、各光ファイバ 14a 、 14b、…ヽ 15b、 15aに対応して 8個、 12個などの多数のレンズ 19力 S設けられてレヽる 。また、三角プリズム 13ίま各光ファイノく 14a、 14b、…ヽ 15b、 15a及びレンズ 19に対 応する大きさのものが用いられている。なお、以下においては、光ファイバは 8本であ るとする。
[0044] 調整前の状態においては、図 10 (a)に示すように、光ファイバ 14aから出射された 信号光 Lはレンズ 19でコリメ一トイ匕されて三角プリズム 13内に入射し、反射面 20、 21 で 2回全反射して三角プリズム 13からレンズ 19に入射し、レンズ 19で集光されて光 ファイバ 15aに結合される。同様に、光ファイバ 14b、 14c、 14dから互いに平行に出 射された信号光 Lは、それぞれレンズ 19を通過して三角プリズム 13の反射面 20、 21 で 2回全反射されてレンズ 19に戻り、それぞれ光ファイバ 15b、 15c, 15dに結合され る。
[0045] この調整前の状態から出発して、三角プリズム 13の角度等を調整すると（図 7参照） 、図 10 (b)のように、いずれの光ファイバ 14a、 14b、 14c、 14dから出射している信 号光 Lも等しレ、入射角で反射面 21に入射するので、レ、ずれの信号光 Lも等しレ、比率 κで反射面 21から漏出する。よって、各光ファイバ 14a、 14b、 14c、 14dから出射さ れた信号光 Lのうち反射面 21からの漏れ光 Laの光量を受光素子で個別に計測すれ ば、各光ファイバ 14a、 14b、 14c、 14d内を伝搬している信号光 Lの各光量をモニタ 一すること力 Sできる。
実施例 3
[0046] 図 11は本発明の実施例 3によるモニタリング装置 32の構造を示す斜視図、図 12は その平面図である。このモニタリング装置 32は、実施例 2のモニタリング装置 31を基 本として、そこに受光素子アレイ 33を付加したものである。
[0047] ベース 23の上面には、略 L字状に屈曲させたフレキシブル基板 34の水平片 34aが 接合されており、フレキシブル基板 34の縦垂直片 34bに受光素子アレイ 33が実装さ れている。また、縦垂直片 34bには、受光素子アレイ 33を挟むようにして 2つのスぺ ーサ 35が取り付けられている。しかして、調整後の三角プリズム 13の反射面 21にス ぺーサ 35を当接させるようにしてフレキシブル基板 34が三角プリズム 13とベース 23 上面とに取り付けられている。受光素子アレイ 33は、反射面 21との間に隙間をあける ようにして反射面 21と平行に配置されている。受光素子アレイ 33には、複数個の受 光素子 24が実装されており、各受光素子 24は、反射面 21から出射される漏れ光 La を効率よく受光できるよう、漏れ光 Laの入射する方向へ傾けられている。
[0048] このようなモニタリング装置 32によれば、所定の比率 Kで反射面 21から光が漏れる ように三角プリズム 13の角度等を調整した後、反射面 21に受光素子アレイ 33を対向 させるようにしてフレキシブル基板 34を三角プリズム 13とベース 23に取り付けるだけ で簡単に組み立てることができる。
実施例 4
[0049] 図 13は本発明の実施例 4によるモニタリング装置 36の構造を示す斜視図、図 14は その断面図、図 15は三角プリズム 13及び偏向プリズム 38の概略断面図である。この モニタリング装置 36も、実施例 2のモニタリング装置 31を基本として、そこに偏向プリ ズム 38ゃ受光素子アレイ 33を付加したものである。
[0050] このモニタリング装置 36にあっては、反射面 21の外側にスぺーサ 37を介して断面 直角二等辺三角形状の偏向プリズム 38を予め取り付けてあり、偏向プリズム 38は反 射面 21と隙間を隔てて平行に対向している。この偏向プリズム 38により、三角プリズ ム 13の反射面 21から漏れた漏れ光 Laは、図 15に示すように真下へ向けて曲げられ る。ベース 23の上面には、偏向プリズム 38で下方へ曲げられた各漏れ光 Laを受光 できるように受光素子アレイ 33が固定されている。
[0051] このモニタリング装置 36によれば、ベース 23の上にベース 23と平行に受光素子ァ レイ 33を設置することができるので、受光素子アレイ 33への配線などが容易になる。 実施例 5
[0052] 図 16は本発明の実施例 5によるモニタリング装置 41の構造を示す斜視図である。
このモニタリング装置 41においては、 2段の光ファイバ 14a、 14b、…と光ファイバ 15 a、 15b、…とを備えた光ファイバアレイ 12を用いている。例えば、光ファイバアレイ 12 には、図 17 (a)に示すように、複数本の光ファイバ 14a、 14b、…が端部を平行に揃 えて一列に保持され、また、図 17 (b)に示すように、複数本の光ファイバ 15a、 15b、 …が端部を平行に揃えて一列に保持されており、上段の光ファイバ 14a、 14b、…と 下段の光ファイバ 15a、 15b、…とが上下に 1対 1に対応している。レンズアレイ 17に も、各光ファイバ 14a、 14b、 · · ·、 15a、 15b、…に対応して複数個のレンズ 19が 2段 に設けられている。 [0053] 三角プリズム 1 3は、反射面 20と反射面 21が上下に位置し、入出射面 22がレンズ 1 9に対向するように配置されており、水平な回転軸の回りに回転可能に支持されてい る（支持手段については省略する。）。
[0054] しかして、調整前の状態においては、図 18 (a)に示すように、入出射面 22とレンズ アレイ 1 7が平行となるようにして三角プリズム 13が配置されている。この状態では、光 ファイバ 14aから出射された信号光 Lはレンズ 19でコリメート化されて三角プリズム 13 内に入射し、反射面 20、 21で 2回全反射して三角プリズム 1 3からレンズ 1 9に入射し 、レンズ 1 9で集光されて光ファイバ 15aに結合される。同様に、光ファイバ 14b、 14c 、…から互いに平行に出射された信号光 Lは、それぞれレンズ 1 9を通過して三角プリ ズム 1 3の反射面 20、 21で 2回全反射されてレンズ 1 9に戻り、それぞれ光ファイバ 15 b、 1 5c、…に結合される。
[0055] この調整前の状態から出発して、三角プリズム 1 3の角度等を調整すると（調整方法 は、水平方向と垂直方向とは異なるが、図 7に示した方法と同様にして行うことができ る。）、図 18 (b)のように、いずれの光ファイバ 14a、 14b、 14c、…から出射している 信号光 Lも等しレ、入射角で反射面 21に入射するので、レ、ずれの信号光 Lも等しレ、比 率 κで反射面 21から漏出する。よって、各光ファイバ 14a、 14b、 14c、…から出射さ れた信号光 Lのうち反射面 21からの漏れ光 Laの光量を受光素子で個別に計測すれ ば、各光ファイバ 14a、 14b、 14c、…内を伝搬している信号光 Lの各光量をモニター すること力 Sできる。
実施例 6
[0056] 図 1 9は本発明の実施例 6によるモニタリング装置 42の構造を示す斜視図、図 20は その拡大断面図である。このモニタリング装置 42は、実施例 5のモニタリング装置 41 を基本として、そこに受光素子アレイ 33等を付加したものである。
[0057] このモニタリング装置 42にあっては、図 20に示すように、三角プリズム 1 3から漏れ た各漏れ光 Laを受光できるように、ベース 23の上面に受光素子アレイ 33が固定され ている。
[0058] このモニタリング装置 42によれば、ベース 23の上に受光素子アレイ 33を実装する だけで良いので、受光素子アレイ 33の実装が極めて簡単になる。 実施例 7
[0059] 図 21は本発明の実施例 7によるモニタリング装置 43の構造を示す斜視図、図 22は その拡大断面図である。このモニタリング装置 43は、実施例 5のモニタリング装置 41 を基本として、そこに受光素子アレイ 33等を付加したものである。
[0060] このモニタリング装置 43にあっては、三角プリズム 13の反射面 21にスぺーサ 44を 介して三角プリズム上をした偏向プリズム 45を取り付けている。反射面 21に偏向プリ ズム 45を取り付けることにより、三角プリズム 13の反射面 21から出射された漏れ光 L aをベース 23に垂直に近くなる方向へ曲げることができるので、受光素子 24の受光 面がベース 23と平行になるように受光素子アレイ 33が実装されてレ、る場合に、各受 光素子 24がほぼ垂直に漏れ光 Laを受光できるようになって受光感度が向上する。 実施例 8
[0061] 図 23は本発明の実施例 8によるモニタリング装置 51の斜視図、図 24はその拡大し た断面図である。このモニタリング装置 51では、三角プリズム 13の角度を変えること なく漏れ光 Laを発生させてレ、る。
[0062] このモニタリング装置 51では、実施例 5 (図 16)で説明した光ファイバアレイ 12を用 いている。三角プリズム 13は、入出射面 22がレンズアレイ 17と平行となるように配置 されている。さらに、三角プリズム 13の反射面 21のうち、少なくとも信号光 Lが入射す る領域には、分岐フィルタ 52が形成されている。分岐フィルタ 52は、入射した光のう ち一定比率 κの光を透過させ、残りの光を反射させるものである。また、分岐フィルタ 52を透過した光が到達する位置には、受光素子アレイ 33が配置されてレ、る。
[0063] しかして、このモニタリング装置 51によれば、図 24に示すように、光ファイバ 14aか ら出射された信号光 Lは、レンズ 19で平行光に変換された後三角プリズム 13内に入 り、反射面 20で全反射されて反射面 21に入射する。反射面 21には、分岐フィルタ 5 2が貼ってあるので、入射した信号光 Lの光量 Poのうち一定比率の光量 κ Poだけが 分岐フィルタ 52を透過して受光素子アレイ 33の受光素子 24で受光される。よって、 受光素子 24の受光量 Pmoniを検出することで、もとの光量 Po = Pmoni/ κを求める こと力 Sできる。
実施例 9 [0064] 図 25は本発明の実施例 9によるモニタリング装置 53の斜視図、図 26はその拡大し た断面図である。このモニタリング装置 53は、図 23のモニタリング装置 51に三角プリ ズム状をした偏向プリズム 54を付加したものである。すなわち、反射面 21に貼られた 分岐フィルタ 52を挟んで三角プリズム 13の反射面 21に偏向プリズム 54を取り付けて いる。
[0065] このモニタリング装置 53によれば、分岐フィルタ 52を透過して漏れた漏れ光 Laの 方向を偏向プリズム 54によって曲げ、ベース 23に実装された受光素子アレイ 33にほ ぼ垂直に入射させることができ、受光素子 24の感度を良好にすることができる。 産業上の利用可能性
[0066] 本発明のモニタリング装置は、光通信の分野において光ファイバや光導波路等の 光伝送路を伝搬している信号光の光量をモニターする用途に使用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 光伝送路を伝搬する信号光の光量を検出するためのモニタリング装置であって、 少なくとも端部がほぼ平行に保たれ、かつ、 2本で一組となった前記光伝送路と、 互いに直交する 2つの界面を有し、当該 2つの界面で信号光を 2回反射させること によって、入射してきた信号光を元の入射方向へ向けて返すようにしたプリズムとを 備え、
前記一組の光伝送路のうち一方の光伝送路の端面から出射された信号光を前記 プリズム内に入射させ、プリズムの 2つの界面で信号光を 2回反射させることによって 信号光を元の入射方向へ戻して前記一組の光伝送路のうち他方の光伝送路の端面 に信号光を入射させると共に、前記プリズムの 2つの界面のうち少なくとも一方から所 定比率の信号光が漏れるようにしたことを特徴とするモニタリング装置。
[2] 前記界面から漏れた信号光を受光する受光手段を備えたことを特徴とする、請求項 1に記載のモニタリング装置。
[3] 前記受光手段は、前記プリズムにおける信号光の漏出する界面を基準として位置決 めされていることを特徴とする、請求項 2に記載のモニタリング装置。
[4] 前記プリズムの互いに直交する 2つの界面に直交する平面と垂直な方向から見たと き、前記直交する 2つの界面の挟角を 2等分する線分が、前記光伝送路の端部の光 軸方向と平行な方向力、ら傾レ、てレ、ることを特徴とする、請求項 1に記載のモニタリング
[5] 前記プリズムの 2つの界面のうち少なくとも一方の界面に、入射光の一部を透光性媒 質の外部へ漏出させるためのフィルタを形成したことを特徴とする、請求項 1に記載 のモニタリング装置。
[6] 前記プリズムの界面から漏れた信号光の出射方向を変化させるための偏向手段を設 けたことを特徴とする、請求項 1に記載のモニタリング装置。
[7] 2本で一組となった光伝送路を複数組備え、これらの光伝送路が、前記プリズムの互 いに直交する 2つの界面に直交する平面と平行に一列に配列されていることを特徴 とする、請求項 1に記載のモニタリング装置。
[8] 2本で一組となった光伝送路を複数組備え、一組となった 2本の光伝送路がそれぞ れ、前記プリズムの互いに直交する 2つの界面に直交する平面と平行に配列されて レ、ることを特徴とする、請求項 1に記載のモニタリング装置。
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