JP2001147341A

JP2001147341A - 光回路モジュール

Info

Publication number: JP2001147341A
Application number: JP2000291189A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kato; 隆司加藤; Hideaki Yuri; 秀明油利; Akihiro Masuda; 昭宏増田
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2001-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】より小型で実装スペースも小さくて済み、か
つ製作が容易な構造の光回路モジュールを提供すること【解決手段】平行な２本の光ファイバ芯線２ａと７ａ
を有する２芯フェルール２０と、１本の光ファイバ芯線
４ａを有する１芯フェルール９とが、１本の直線をなす
モジュール主軸Ｍｓ上にほぼ同軸に配設され、両フェル
ール２０と９の先端面が所定の間隔をおいて対向してい
る。２芯フェルール２０の先端面に対向する第１のコリ
メートレンズ２１と、１芯フェルール９の先端面に対向
する第２のコリメートレンズ１２と、第１および第２の
コリメートレンズ２１と１２の間に介在する光合波分波
フィルタ２２およびウエッジガラス板２３とが、前記両
フェルール２０と９の先端面の間隔部分において前記モ
ジュール主軸Ｍｓ上に直列的に並べて配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信シ
ステムなどの構成要素となる光回路モジュールに関し、
とくに、３本の光ファイバの間に介在して波長の異なる
複数系統の光を合波したり分波する光回路モジュールに
関する。

【０００２】

【従来の技術】よく知られているように、ある種の光フ
ァイバ通信システムでは、図１に示す構成の光ファイバ
増幅器を用いている。同図に示すように、入力ポートＰ
inに導入される波長1.55μｍの信号光が、光アイソレー
タ１を経てエルビウム添加光ファイバ２に伝搬する。こ
の信号光はエルビウム添加光ファイバ２から光合波分波
回路３を透過して光ファイバ４に伝搬し、光アイソレー
タ５を通過して出力ポートＰout に達するようになって
いる。

【０００３】一方、半導体レーザからなる励起光源６は
波長1.48μｍの励起光を発生する。その励起光は、光フ
ァイバ７を伝搬して光合波分波回路３に導入され、ここ
からエルビウム添加光ファイバ２を前記信号光と反対方
向に伝搬する。エルビウム添加光ファイバ２を伝搬する
信号光（波長1.55μｍ）が、反対方向に進行する励起光
（波長1.48μｍ）によって増幅されるようになってい
る。

【０００４】このように励起光の進行方向と信号光の進
行方向とが反対になっているので、このタイプを後方向
励起式の光ファイバ増幅器と呼んでいる。なお、励起光
と信号光の進行方向を同じにした前方向励起式の光ファ
イバ増幅器や、後方向励起式と前方向励起式を組み合わ
せた双方向励起式の光ファイバ増幅器も、従来からよく
知られている。

【０００５】図１に示した後方向励起式の光ファイバ増
幅器において、前記の光合波分波回路３は図２に示すよ
うに構成されていた。この光合波分波回路モジュール
は、前記光ファイバ２の芯線２ａを内包したフェルール
８と、前記光ファイバ４の芯線４ａを内包したフェルー
ル９と、前記光ファイバ７の芯線７ａを内包したフェル
ール１０と、各フェルール８，９，１０の光軸上にそれ
ぞれ配置されたコリメートレンズ１１，１２，１３と、
これら３つのレンズの光軸の間に介在する光合波分波フ
ィルタ（「ＷＤＭ」とも称されている）１４とを備えて
いる。

【０００６】ここで、光合波分波フィルタ１４はガラス
板に誘電体多層膜を形成したものであり、これと３つの
フェルール８，９，１０およびコリメートレンズ１１，
１２，１３の光学的な位置関係により、つぎのような光
路が形成されている。増幅系の光ファイバ芯線２ａから
出射してレンズ１１を経た波長1.55μｍの信号光は、光
合波分波フィルタ１４を透過してレンズ１２により集光
され、出力系の光ファイバ芯線４ａに導入される。ま
た、光ファイバ芯線７ａから出射してレンズ１３を経た
波長1.48μｍの励起光は、光合波分波フィルタ１４で反
射してレンズ１１により集光され、増幅系の光ファイバ
芯線２ａに導入される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のような応用例が
本発明の対象となる従来技術の１つの形態である。しか
しながら、図２に示した構成の従来の光合波分波回路モ
ジュールでは、小型化が難しいという問題があった。こ
のモジュールは、３つのフェルール８，９，１０が図示
していないケースを貫通する形で取り付けられ、そのケ
ースに３つのコリメートレンズ１１，１２，１３が内蔵
されるとともに、光合波分波フィルタ１４が内蔵され
る。そして、各光ファイバ２，４，７が前記ケースから
外部に引き出されるという形態になる。

【０００８】ここで、光合波分波フィルタ１４の透過光
路で光結合するフェルール８（光ファイバ芯線２ａ）と
フェルール９（光ファイバ芯線４ａ）とは、図２のよう
に、ほぼ同一直線上に並んだ配置関係になる。これに対
して、光合波分波フィルタ１４の反射光路で光結合する
フェルール８（光ファイバ芯線２ａ）とフェルール１０
（光ファイバ芯線７ａ）とは、フェルール８とフェルー
ル９とがなす軸形態に対して２０°〜９０°ほどの角度
をなしてケースに取り付けられる。

【０００９】そのため、フェルール８とフェルール９と
の配列がなす主軸に対してフェルール１０が側方に大き
く出っ張った配置関係になってしまう。つまり、ファイ
バ４とファイバ７がハの字型になるケース形態になる。
また、フェルール８用のコリメートレンズ１１とフェル
ール１０用のコリメートレンズ１３とがそれぞれ必要に
なるので、ケースの内部寸法も大きくなる。したがって
ケース全体が大型化するし、光ファイバ４と光ファイバ
７とがハの字型をなして取り付けられることになり、実
装スペースも大きくなる。

【００１０】さらに、上記のように、所定の角度で斜め
にフェルールを装着しようとすると、焦点位置を合わせ
るための光路に沿った前後方向の調整と、角度の調整が
必要となり、平行に配置するものに比べてその組み付け
・調整処理が非常に煩雑となる。すなわち、図２に示す
例でいえば、フェルール８，９間の調整は比較的容易に
行えるが、斜めに装着するフェルール１０の角度調整が
非常に煩雑となる。そして、角度等がずれると、所望の
特性が得られなくなる。

【００１１】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、より小型で実装スペースも小さくて済み、取付・組
立が容易に行え、部品点数の削減を図ることによる製造
し易さ並びにコスト安を図るようにした光回路モジュー
ルを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の光回路モジュールは３ポート型のモジュ
ールであり、基本的なモジュールレイアウトとして、平
行な２本の光ファイバ芯線を有する２芯フェルールと、
１本の光ファイバ芯線を有する１芯フェルールとが、１
本の直線をなすモジュール主軸上にほぼ同軸に配設さ
れ、両フェルールの先端面が所定の間隔をおいて対向し
ている。また、前記２芯フェルールの先端面に対向する
第１のコリメートレンズと、前記１芯フェルールの先端
面に対向する第２のコリメートレンズと、第１および第
２のコリメートレンズの間に介在する光合波分波フィル
タおよびウエッジ板（実施の形態では「ウエッジガラス
板」）とが、前記両フェルールの先端面の間隔部分にお
いて前記モジュール主軸上に直列的に並べて配設されて
いる。そして、前記１芯フェルールの芯線と前記２芯フ
ェルールの一方の芯線とが前記光合波分波フィルタの透
過光路で光結合し、前記２芯フェルールの２本の芯線が
前記光合波分波フィルタの反射光路で光結合する光学的
配置関係を創りだしている。

【００１３】そして、前記ウエッジ板の表面に前記光合
波分波フィルタとしての誘電体多層膜を形成して、これ
らを一体化することができる。

【００１４】ここで、本発明で言う光合波分波フィルタ
とは、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexer ／De
multiplexer ）とも称されているもので、異なった波長
の光を合成したり、分波したりする光学部品のことを意
味する。すなわち、いくつかの異なった波長を含んでい
る光から、波長を弁別してそれぞれ決められた端子に光
を出力する機能（分波機能）と、いくつかの波長の光を
それぞれ異なった端子から入射して、これらの波長を含
んだ光として１つの端子から出射する機能（合波機能）
のうち、少なくとも１方の機能をもつ光部品をいう。し
たがって、光合波分波フィルタとは言うが、合波機能と
分波機能を備えたものに限られず、合波機能のみ、或い
は分波機能のみを有するものも含む概念である。

【００１５】また、本発明の要部を構成する部品である
ウエッジ板（光路を曲げるためのプリズム）は、ガラス
板等の等方性の媒体からなり、最終的に各フェルールが
モジュール軸と平行になるような入出射光に、通過する
光の光路を適宜折り曲げるものを言う。そして、ウエッ
ジ板のみに着目すると、原則としてそのウエッジ板への
入射光または出射光の一方がモジュール主軸と平行にな
るようになっている。

【００１６】そして、本発明では、１芯フェルールと２
芯フェルールとはほぼ同一直線上に並ぶ配置関係にな
る。また、２芯フェルールに内包されている２本のファ
イバ芯線はごく接近しているので、２本の芯線に対して
共通のコリメートレンズで対応できる。

【００１７】また、光合波並びに光分波を行うために
は、２つの光の光路に所定のひらき角を設けなければな
らないが、本発明では、２芯フェルールの各芯線の軸を
コリメートレンズの光軸からずらした位置に配置してい
るフェルール同士をたとえ直線上に配置しても、２芯か
ら入出射される２つの光路に角度があることにより、交
換的な光路が分離され、光の合光・分光処理が行われ
る。

【００１８】そして、ウエッジ板を設けたため、両フェ
ルール間を通過する光の光路が適宜の角度で曲げられ、
モジュール主軸と平行になり、両フェルールへの入出射
光は、モジュール主軸と平行になる。つまり、フェルー
ルをモジュール主軸と平行に置くことができるので、両
フェルールのなす角は０度となる。つまり、同一直線状
に配置されるか、仮にずれたとしても平行となる。よっ
て、両フェルールを筒型のケースに装着する際に、容易
に組み付けることができ、かつ、取り付け位置・角度の
調整が容易に行える。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の光回路モジュールは、さ
まざまな目的のさまざまな構成の光回路に応用され得る
ものであり、以下に説明するいくつかの具体例に基づい
て本発明の主旨を限定的に解釈すべきものではないこと
は当然である。以下では、本発明の実施の形態を分りや
すく説明するために、図１に示した後方向励起式の光フ
ァイバ増幅器における光合波分波回路３に相当する実施
例を中心に、図２に示した従来のモジュール構成と対比
して説明する。

【００２０】図３に示すのは本発明の第１の実施の形態
による光回路モジュールである。これは３ポート型のモ
ジュールであり、基本的なモジュールレイアウトとし
て、平行な２本の光ファイバ芯線２ａ，７ａを有する２
芯フェルール２０と、１本の光ファイバ芯線４ａを有す
る１芯フェルール９とが、１本の直線をなすモジュール
主軸Ｍｓ上にほぼ同軸に配設され、両フェルール２０と
９の先端面が所定の間隔をおいて対向している。

【００２１】また、２芯フェルール２０の先端面に対向
する第１のコリメートレンズ２１と、１芯フェルール９
の先端面に対向する第２のコリメートレンズ１２と、第
１および第２のコリメートレンズ２１，１２の間に介在
する光合波分波フィルタ２２およびウエッジガラス板２
３とが、前記両フェルール２０，９の先端面の間隔部分
において前記モジュール主軸Ｍｓ上に直列的に並べて配
設されている。

【００２２】そして、１芯フェルール９の芯線４ａと２
芯フェルール２０の一方の芯線２ａとが光合波分波フィ
ルタ２２の透過光路で光結合し、２芯フェルール２０の
２本の芯線２ａ，７ａとが光合波分波フィルタ２２の反
射光路で光結合する光学的配置関係を創りだしている。

【００２３】なお図３において、２芯フェルール２０の
一方の芯線２ａは図１における増幅用のエルビウム添加
光ファイバ２につながり、２芯フェルール１６の他方の
芯線７ａは図１における励起系の光ファイバ７につなが
り、１芯フェルール９の芯線４ａは図１における出力系
の光ファイバ４につながる。

【００２４】光合波分波フィルタ２２はガラス板に誘電
体多層膜を形成したものであり、ウエッジガラス板２３
は表平面と裏平面が平行でない所定角度をなすガラス板
からなる。これら光合波分波フィルタ２２およびウエッ
ジガラス板２３と、２芯フェルール２０と１芯フェルー
ル９およびコリメートレンズ２１，１２の光学的な位置
関係により、つぎのような光路が形成されている。

【００２５】つまり、増幅系の光ファイバ芯線２ａから
出射してコリメートレンズ２１を経た波長1.55μｍの信
号光は、光合波分波フィルタ２２を透過し、ウエッジガ
ラス板２３で進行方向が所定角度だけ折り曲げられ、コ
リメートレンズ１２により集光され、出力系の光ファイ
バ芯線４ａに導入される。また、光ファイバ芯線７ａか
ら出射してコリメートレンズ２１を経た波長1.48μｍの
励起光は、光合波分波フィルタ２２で反射して同じレン
ズ２１により集光され、増幅系の光ファイバ芯線２ａに
導入される。

【００２６】また図３のように、２芯フェルール２０・
コリメートレンズ２１・光合波分波フィルタ２２・ウエ
ッジガラス板２３・コリメートレンズ１２・１芯フェル
ール９とは、１本の直線をなすモジュール主軸Ｍｓ上に
ほとんど同一直線状に並べて配置されており、この配置
関係で全体が１本の筒型ケース（図示していない）に内
蔵されている。その筒型ケースの一端部から２本の光フ
ァイバ２と光ファイバ７とが平行に引き出されていると
ともに、筒型ケースの他端部から１本の光ファイバ４が
引き出されている。

【００２７】このようなモジュール形態となるので、図
２に示した従来の構成のモジュール形態に比べて、ケー
スの外形形状が単純な筒型となり、外形寸法を従来より
大幅に小さくできる。また、２芯フェルール２０に内包
されている２本の光ファイバ芯線２ａと７ａはごく接近
しているので、２本の光ファイバ芯線２ａと７ａに対し
て共通のコリメートレンズ２１で対応できる。このこと
もモジュールケースの小型化に寄与する。

【００２８】モジュールケースが単純な筒型になるとい
う上記の特徴は、コリメートレンズ２１，１２とを結ぶ
光路中に適宜なウエッジガラス板２３を配設し、光路を
適切に折り曲げる構成を採用したことによって実現した
ことである。ウエッジガラス板２３の光路折り曲げ効果
を適切に利用することによって、各光学部品（２芯フェ
ルール２０・コリメートレンズ２１・光合波分波フィル
タ２２・ウエッジガラス板２３・コリメートレンズ１２
・１芯フェルール９）を１本の直線をなすモジュール主
軸Ｍｓ上にほとんど同一直線状に並べて配置することが
できるのである。

【００２９】つまり、図４に示すように、ウエッジガラ
ス板２３の屈折率をｎとし、形状が片台形状で図示する
頂角をＥとおくと、入射角θ１と、出射角θ２の関係
は、下記式に示すようになっている。ｓｉｎθ_２＝ｎ・
ｓｉｎ（Ｅ＋ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_１／ｎ））したがっ
て、本実施の形態では、モジュール主軸Ｍｓに対し傾斜
する角度（θ１）の時に、出射角θ２＝０になるように
頂角Ｅを設定することにより、上記したモジュール主軸
Ｍｓ上にほとんど同一直線状に各光学部品を並べて配置
することができる。

【００３０】モジュールケースを単純な筒型に構成でき
るということは、モジュールケースの製作が容易である
し、そのケースに各光学部品（２芯フェルール２０・コ
リメートレンズ２１・光合波分波フィルタ２２・ウエッ
ジガラス板２３・コリメートレンズ１２・１芯フェルー
ル９）を取り付ける構造が簡単になり、また各部品の組
み立てと調整の作業が簡単になるということを意味して
いる。したがって、本発明によれば小型で高性能な光回
路モジュールを安価に量産できるのである。

【００３１】図５は本発明の第２の実施の形態を示して
いる。本実施の形態では、図３に示す第１の実施の形態
と異なり、光路折り曲げ用の前記ウエッジガラス板２３
の表面に前記光合波分波フィルタ２２としての誘電体多
層膜を形成している。

【００３２】これにより、第１の実施の形態では、光合
波分波フィルタ２２・ウエッジガラス板２３として、別
部材の板材で構成していたものを一体化し、共通化する
ことにより、部品点数の削減ができる。さらに、部品間
の位置関係の調整が１組分不要となるので、調整が容易
になる。したがって、この実施の形態では、モジュール
のさらなる小型化と組立性の向上に寄与する。なお、そ
の他の構成並びに作用効果は上記した第１の実施の形態
と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

【００３３】図６は本発明の第３の実施の形態を示して
いる。図３に示した第１の実施の形態と比較すると、ウ
エッジガラス板２３の表裏の向きが反対になっている。
このように逆にしても第１の実施の形態と同様の作用効
果が得られる。そして、この形態でも第２の実施の形態
と同様に、光合波分波フィルタ２２とウエッジガラス板
２３を共通化してももちろん良い。

【００３４】図７は本発明の第４の実施の形態を示して
いる。図６に示す第３の実施の形態と比較すると、光合
波分波フィルタ２２とウエッジガラス板２３の配置順が
異なっている。このように各部品の特性や形態に応じて
光学的配置関係を適宜に設定し、目的とする光路を実現
することができるが、その具体的な構成は一様ではな
い。

【００３５】図８は本発明の第５の実施の形態を示して
いる。本実施の形態は、図６に示す第３の実施の形態の
構成を基本とし、ウエッジガラス板２３とコリメートレ
ンズ１２の間に光アイソレータ２４を配設している。こ
れにより、光合波分波器に光アイソレータ機能が付けら
れ付加価値が高まる。このように具体的な利用目的に応
じて、必要な機能の光学部品や光学素子をモジュール内
に付加することは自由である。

【００３６】上記した各実施の形態では、いずれもウエ
ッジガラス板の形状は片台形状であったが、本発明はこ
れに限ることはなく、光路を適切に折り曲げるようにな
っていればその形状は問わない。一例を示すと、例えば
図９に示すように三角形状とすることができる。この場
合に、ウエッジガラス板２３′の頂角を（Ａ＋Ｂ）とす
ると、ｓｉｎ（θ＋Ｂ）＝ｎ・ｓｉｎ（Ａ＋Ｂ−ｓｉｎ
^−１（ｓｉｎＡ／ｎ））なる関係が成り立つように各角
度を設定すればよいのである。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
回路モジュールでは、２芯フェルールと第１のコリメー
トレンズと光合波分波フィルタとウエッジガラス板と第
２のコリメートレンズと１芯フェルールとは、ほとんど
同一直線状に並べて配置されており、この配置関係で全
体が１本の筒型ケースに内蔵されている。そして、その
筒型ケースの一端部から２本の光ファイバが平行に引き
出されているとともに、筒型ケースの他端部から１本の
光ファイバが引き出されている。

【００３８】このようなモジュール形態となるので、従
来の構成のモジュール形態に比べて、ケースの外形形状
が単純な筒型となり、外形寸法を従来より大幅に小さく
できる。また、実装の際の３本の光ファイバの取り回し
が簡単であり、実装スペースをきわめて小さくできる。
また、２芯フェルールに内包されている２本の光ファイ
バ芯線はごく接近しているので、その２本の芯線に対し
て共通のコリメートレンズで対応できる。このこともモ
ジュールケースの小型化に寄与する。

【００３９】しかも、ウエッジ板を設けたことにより、
両フェルールは同一直線状或いは平行に配置することが
できるので、ケースへの組み付け時の角度調整が容易に
行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の応用対象の一例としての後方向励起式
の光ファイバ増幅器の概略構成図である。

【図２】同上光ファイバ増幅器における光合波分波回路
モジュールの従来の構成例を示す概略図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態による光合波分波回
路モジュールの概略構成図である。

【図４】ウエッジガラス板を説明する図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態による光合波分波回
路モジュールの概略構成図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態による光合波分波回
路モジュールの概略構成図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態による光合波分波回
路モジュールの概略構成図である。

【図８】本発明の第５の実施の形態による光合波分波回
路モジュールの概略構成図である。

【図９】ウエッジガラス板の別の形態を示す図である。

【符号の説明】

１光アイソレータ２エルビウム添加光ファイバ２ａ光ファイバ芯線３光合波分波回路４光ファイバ４ａ光ファイバ芯線５光アイソレータ６励起光源７光ファイバ７ａ光ファイバ芯線８，９，１０１芯フェルール（従来）１１，１２，１３コリメートレンズ（従来）１４光合波分波フィルタ（従来）２０２芯フェルール２１コリメートレンズ２２光合波分波フィルタ２３ウエッジガラス板（ウエッジ板）２４光アイソレータＭｓモジュール主軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平行な２本の光ファイバ（２，７）の芯
線（２ａ，７ａ）を有する２芯フェルール（２０）と、
１本の光ファイバ（４）の芯線（４ａ）を有する１芯フ
ェルール（９）とが、１本の直線をなすモジュール主軸
（Ｍｓ）上にほぼ同軸に配設され、前記両フェルールの
先端面が所定の間隔をおいて対向しており、前記２芯フェルール（２０）の先端面に対向する第１の
コリメートレンズ（２１）と、前記１芯フェルール
（９）の先端面に対向する第２のコリメートレンズ（１
２）と、前記第１および第２のコリメートレンズの間に
介在する光合波分波フィルタ（２２）およびウエッジ板
（２３）とが、前記両フェルールの先端面の間隔部分に
おいて前記モジュール主軸（Ｍｓ）上に直列的に並べて
配設されており、前記ウエッジ板の頂角は、前記１芯フェルール，前記２
芯フェルール及び前記第１，第２のコリメートレンズの
軸がモジュール主軸（Ｍｓ）に平行或いは直線上に配置
された状態で前記１芯フェルール（９）の芯線（４ａ）
と前記２芯フェルール（２０）の一方の芯線（２ａ）と
が前記光合波分波フィルタ（２２）の透過光路で光結合
し、前記２芯フェルール（２０）の２本の芯線（２ａ，
７ａ）が前記光合波分波フィルタ（２２）の反射光路で
光結合するようにしたことを特徴とする光回路モジュー
ル。
【請求項２】前記ウエッジ板（２３）の表面に前記光
合波分波フィルタ（２２）としての誘電体多層膜が形成
されていることを特徴とする請求項１に記載の光回路モ
ジュール。