JP2004145136A

JP2004145136A - Optical demultiplexer and otdr device

Info

Publication number: JP2004145136A
Application number: JP2002311654A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Tamura; 田村　安昭; Hiroshi Takano; 高野　紘
Original assignee: Optohub Co Ltd
Current assignee: Optohub Co Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical demultiplexer capable of reducing coupling loss, and being made low in cost and small in size, and to provide an OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) device equipped with the optical demultiplexer. <P>SOLUTION: The optical demultiplexer 100 has a nonreciprocal part 140, a fiber collimator 120 as a 2nd port P2, an LD collimator 110 as a 1st port P1, a fiber collimator 130 as a 3rd port P3, and an optical path bending prism 150. The LD collimator 110 has a semiconductor laser as a light source and a lens for collimator. Light which is made incident on the nonreciprocal part 140 from the 1st port P1 in a specified polarization direction at an angle θ is projected to the 2nd port P2 and light which is made incident on the nonreciprocal part 140 from the 2nd port P2 is projected to the 3rd port P3 and then made incident on the fiber collimator 130 through the optical path bending prism 150. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，光源を内蔵した方向性光分離器およびＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）装置に関し，特に，光ファイバ通信に使用される光ファイバの破断点を検出する際に，送信信号光と破断点から反射して戻る受信信号光とを分離するのに好適な光分離器と該光分離器を用いたＯＴＤＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信に使用される敷設された光ファイバの破断点を検出する方法として，光ファイバの片端から光パルス信号を送信し，その一部が破断点で反射されて得られる受信信号光が送信源に戻ってくるまでの遅延時間を測定することによって，破断点までの距離を算出して破断点を求める方法がある。この方法は従来，ＯＴＤＲ装置で利用されている。上記方法を実現する手段は非特許文献１に示されている。非特許文献１では送信信号光と反射により戻る受信信号光を分離する機能素子に３ポート光サーキュレータが使用されている。
【０００３】
図１１は上記分野で使用される一般的な３ポート光サーキュレータの機能を説明するための模式図である。光サーキュレータ２は第１ポートＰ１，第２ポートＰ２，第３ポートＰ３を有し，これら３つの全てのポートには光ファイバ４が接続されている。第１ポートＰ１には光源としての半導体レーザ６が光ファイバ４を介して接続されている。第２ポートＰ２には伝送路ファイバ７が光ファイバ４を介して接続されている。第３ポートＰ３には受光器８が光ファイバ４を介して接続されている。
【０００４】
第１ポートＰ１の半導体レーザ６から出射した信号光は，光ファイバ４を経由した後に，光サーキュレータ２に入射する。この光は光サーキュレータ２内を通過して第２ポートＰ２へ出射して伝送路ファイバ７を進行する。伝送路ファイバ７の破断点で反射されて戻った光は第２ポートＰ２から光サーキュレータ２に入射する。この光は光サーキュレータ２内を通過して第３ポートＰ３から出射して受光器８に入射する。
【０００５】
特殊な光サーキュレータとして，非相反性を有する素子を用い，偏波保存光ファイバを用いて信号光を入射させる光サーキュレータが知られている（例えば特許文献１参照）。図１２にこの光サーキュレータの概略構成図を示す。この光サーキュレータは，所定の頂角を有する２つの楔形複屈折プリズム４２ａ，４２ｂと，円筒状の永久磁石４６で磁化されたファラデー回転子４４から非相反部４０が構成されている。そして第１ポートＰ１に偏波保存光ファイバを用いた偏波保存ファイバコリメータ１０を配置し，第２ポートＰ２，第３ポートＰ３にシングルモード光ファイバを用いたファイバコリメータ２０，３０をそれぞれ配置する。この光サーキュレータでは，第１ポートＰ１からの直線偏波信号光は非相反部４０を通って第２のポートに結合し，第２ポートから入射した信号光は偏波状態の如何に関わりなく，偏波無依存で非相反部４０を通って第３ポートに結合する。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｈａｒｒｙ　Ｊ．Ｒ．Ｄｕｔｔｏｎ著，　「Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」，　ＩＢＭ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇｓ，　ｐ．４３３，　Ｆｉｇ．２７４
【特許文献１】
特開平５−３２３２３４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，図１１に示す従来の光サーキュレータでは，半導体レーザと光サーキュレータが光ファイバで結合されていることに起因する多数の問題がある。まず，光サーキュレータの第１ポートＰ１と第２ポートＰ２の結合部分で光量損失が生じる。同様に，光サーキュレータの第２ポートＰ２と第３ポートＰ３の結合部分もまた，光ファイバで結合されているため，この結合でも光量損失が生じる。したがって，半導体レーザから受光素子までの経路で光量損失が累積されて光量損失が大きくなってしまうという大きな問題がある。
【０００８】
また，半導体レーザと光サーキュレータ間を光ファイバで結合するために，光ファイバ融着作業（スプライス）が必要となると共に，余長の光ファイバを収納処理するための工程が必要であり，煩雑である。余長の光ファイバを収納する空間が必要なため，装置寸法が大きくなり，小型化の障害となる。
【０００９】
さらに，第１ポートＰ１から第２ポートＰ２への結合では光サーキュレータ２自身にＰＤＬ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｌｏｓｓ）特性が良好でなくてはならないという制限がある。ＰＤＬ特性が悪い場合には，半導体レーザの光は直線偏波特性を有するので，半導体レーザ光源から第１ポートへの光ファイバ中で進行する光の偏波状態が変化する（例えば振動などで光ファイバがゆらいだ場合に）と，その変化量は直接第２ポートへの光量損失変動となって現れるからである。
【００１０】
特許文献１に記載のものは，偏波保存ファイバコリメータを用いているため，以下のような多数の問題がある。まず，偏波保存光ファイバは通常の光ファイバとは異なる特殊な光ファイバであり，そのファイバ自体が高価である。この点はコスト削減を図る際に大きな問題となる。
【００１１】
さらにまた，偏波保存ファイバコリメータを製作する際には，多数の煩雑な工程が必要である。例えば，偏波保存光ファイバの両端面を斜めに光学研磨し，その研磨面に反射防止処理を施し，かつ偏波保存光ファイバ特有の偏波方向を特定づける必要がある。これらの作業は煩雑であるだけでなく，製造コストの増大につながる。また，ファイバ端面が少しでも汚れると大きな結合損失が発生するので，処理後のファイバ端面を汚さないように常に細心の注意を払う必要がある。
【００１２】
偏波保存光ファイバの特性の１つである偏波消光比は，一般的には少なくとも２０ｄＢ〜３０ｄＢ以上必要である。しかし，偏波保存光ファイバの両端面に光コネクタを装着する際，偏波消光比の劣化がしばしば起こる。そのため，光コネクタ装着後，偏波消光比を測定し評価する必要があるが，この作業も煩雑である。測定の結果，所望の値が得られないときは，その偏波保存光ファイバは廃棄せざるを得ず，歩留まりの低下，コスト増大につながってしまう。
【００１３】
偏波保存ファイバコリメータを実装する際には，特許文献１に記載されているように，偏波保存ファイバコリメータからの出射光が非相反部の光軸に対し特定の傾斜角をもって入射するように配置しなくてはならない。この傾斜角を図１２ではθで表している。また，偏波保存ファイバコリメータから出射する直線偏波光の偏波面方向を特定の回転角の方向に合わせなくてはならない。この回転角を図１２ではφで表している。偏波保存ファイバコリメータの実装時には，これら２つの角度θおよびφを共に適正に合わせなくてはならない。θおよびφのどちらか一方でも適正でない場合には，光サーキュレータとして機能しない。
【００１４】
さらに，特許文献１に記載のものは，偏波保存ファイバコリメータの問題を別にしても，第１ポートＰ１の偏波保存ファイバコリメータ１０と第３ポートＰ３のファイバコリメータ３０の機械的干渉を避けるために，これら２つのファイバコリメータの間隔を大きくとる必要がある。このため，両者の光軸がなす角である傾斜角θをできるだけ大きくし，両者を非相反部４０から遠く離れた位置に配置しなくてはならない。その結果，光結合距離が長くなり，結合損失が大きくなるという欠点が生じると共に，装置寸法が大きくなり，小型化の障害になるという問題が発生する。また，θを大きくとりすぎると，第２ポートＰ２から第３ポートＰ３への光の伝播特性，つまり前述のＰＤＬ特性が極端に劣化してしまうので，θを過大にすることはできない。
【００１５】
本発明の目的は，このような問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，結合損失を低く抑え，低コスト化および小型化が可能な光分離器および該光分離器を備えるＯＴＤＲ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，ファラデー回転子と前記ファラデー回転子の両側に反転配置された楔形形状の複屈折プリズムとを有する１つの非相反部と，前記非相反部に対し光を出射させるための第１のポートに配置され，半導体レーザとコリメート用レンズを光学的に結合した半導体レーザコリメータと，前記非相反部に対し光を入出射させるための第２，第３のポートそれぞれに配置され，光ファイバとコリメート用レンズを光学的に結合した２つのファイバコリメータと，を具備し，前記第１のポートから前記非相反部への光の入射は光ファイバを介さずに行うことを特徴とする光分離器が提供される。
【００１７】
かかる構成によれば，光分離器内に光源としての半導体レーザを備え，半導体レーザコリメータから非相反部に光入射させる。光源からの光を光ファイバを介さずに非相反部に入射できるので，結合損失を低く抑えることができる。また，従来使用していた偏波保存ファイバが不要になるため，低コスト化が達成できると共に，従来は必要であった偏波保存ファイバコリメータの製作，実装時の煩雑な作業が不要になる。
【００１８】
この際に，前記第１のポートから前記非相反部に入射した光は，その偏波状態が直線偏波状態であり，かつ前記非相反部に対して所定の偏波面の方向をもち，かつ所定の角度で入射することにより，前記第２のポートの前記ファイバコリメータへ出射し，前記第２のポートから前記非相反部に入射した光は第３のポートへ出射することが好ましい。
【００１９】
また，前記第１のポートと前記第３のポートとは前記非相反部の同じ側に配置されており，前記第１のポートと前記非相反部の間の光路および前記第３のポートと前記非相反部の間の光路の少なくともいずれか一方には，前記半導体レーザコリメータと前記第３のポートのファイバコリメータとの間を広げるべく光路を折り曲げる光路折り曲げプリズムおよび反射ミラーのいずれかが配置されていることが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば，光路折り曲げプリズムまたは反射ミラーにより，半導体レーザコリメータからの出射光と第３のポートのファイバコリメータへの入射光とのなす角度（θ）を小さくしたまま，半導体レーザコリメータと第３のポートのファイバコリメータとの間隔を広くとることができる。これにより，非相反部と両コリメータの間隔を従来よりも短くすることができ，小型化が可能になる。
【００２１】
そして，前記半導体レーザコリメータと前記第３のポートのファイバコリメータとは略平行に配置されているようにしてもよい。かかる構成によれば，半導体レーザコリメータと第３のポートのファイバコリメータを略矩形状の筐体に垂直に並列配置することができる。
【００２２】
さらに，前記半導体レーザコリメータと前記非相反部の間の光路および前記第３のポートのファイバコリメータと前記非相反部の間の光路に，光路反転プリズムを配置して，光路を反転することにより，前記非相反部の同一側に前記第１のポートと前記第２のポートと前記第３のポートを配置するように構成してもよい。
【００２３】
かかる構成によれば，３つのコリメータが全て同一側に配置でき，この光分離器を他の基盤に実装する際，基盤の隅に実装することが可能であり，光ファイバ実装の際のデッドスペースがなくなるのでレイアウト上有利である。
【００２４】
なお，前記非相反部と前記第１のポートの間に，前記非相反部を通過する光の光軸の周りに回転可能な１／２波長板を配置してもよい。周知のように，１／２波長板は任意の直線偏波方向を任意の直線偏波方向に回転変換する効果をもっている。その回転角は１／２波長板の回転角に依存する。かかる構成によれば，半導体レーザコリメータからの光が非相反部に入射する前に，その直線偏波面方向を自由に回転させることができるので，半導体レーザコリメータを配置する際，光サーキュレータの第１のポートへの入射に必要な特定の直線偏波面方向に関し，自由度が高くなる。
【００２５】
本発明の第２の観点によれば，上記記載の光分離器を具備し，前記光分離器の前記第２のポートは伝送路ファイバと接続され，前記第３のポートは受光器と接続されていることを特徴とするＯＴＤＲ装置が提供される。小型で結合損失が低く，低コスト化が可能な光分離器を用いているため，高精度な測定と低コスト化が可能なＯＴＤＲ装置を提供することができる。
【００２６】
本発明の第３の観点によれば，上記記載の複数の光分離器と，前記複数の光分離器の前記第２のポートの各々が接続された第１の合分波器と，前記複数の光分離器の前記第３のポートの各々が接続された第２の合分波器と，を具備し，前記第１の合分波器は伝送路ファイバに接続され，前記第２の合分波器は受光器に接続されており，前記複数の光分離器に含まれる複数の半導体レーザの少なくとも２つは互いに異なる波長の光を発することを特徴とするＯＴＤＲ装置が提供される。
【００２７】
かかる構成によれば，高精度な測定と低コスト化が可能なＯＴＤＲ装置を提供することができる。さらに，複数種類の波長の光を用いた測定が可能なＯＴＤＲ装置を提供できる。
【００２８】
なお，上記記載の光分離器において，前記第３のポートの前記ファイバコリメータの代わりに，受光素子とコリメート用レンズを光学的に結合した受光素子コリメータを用いてもよい。かかる構成によれば，第２のポートから第３のポートへの光結合もまた，光ファイバを介さずに行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下，図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお，以下の説明および添付図面において，略同一の機能および構成を有する構成要素については，同一符号を付すことにより，重複説明を省略する。
【００３０】
本発明の典型的な形態の光分離器は，レーザ光源を内蔵した構成を有し，従来の３ポート光サーキュレータの１つのポートあるいは２つのポートから光ファイバを除去した構成，特に偏波保存光ファイバを全く用いない構成を有する光源内蔵型方向性光分離器である。
【００３１】
図１は，本発明の第１実施例の光分離器１００の構成図である。光分離器１００は，非相反部１４０と，非相反部１４０の一側に配置されたファイバコリメータ１２０と，非相反部１４０の他側に配置されたＬＤコリメータ１１０，ファイバコリメータ１３０，光路折り曲げプリズム１５０を有する。上記３つのコリメータは非相反部１４０に対して光を入出射させるためのポートに配置されており，第１ポートＰ１にＬＤコリメータ１１０，第２ポートＰ２にファイバコリメータ１２０，第３ポートＰ３にファイバコリメータ１３０が配置されている。光分離器１００において，第１ポートＰ１から入射した光は第２ポートＰ２へ出射し，第２ポートＰ２から入射した光は第３ポートＰ３へ出射するよう構成されている。
【００３２】
非相反部１４０は，図２にその構成を示すように，２枚の楔形形状の複屈折光学結晶１４１ａ，１４１ｂを反転対向配置し，この複屈折光学結晶１４１ａ，１４１ｂの間にファラデー回転子１４２を配置した構成を有する。複屈折光学結晶１４１ａ，１４１ｂは，進行する光の偏波面により屈折率が異なる性質を有し，例えばルチル結晶からなる。複屈折光学結晶１４１ａ，１４１ｂは，図に示す光軸ＡＸの方向に対して略垂直な面内に正方形状を有し，その一辺の方向に対して例えば２２．５度の方向に光学結晶軸を有する。
【００３３】
ファラデー回転子１４２は，永久磁石１４３内に配置され，磁化されており，磁化の方向はＡＸ軸と同一方向である。ファラデー回転子１４２は，その内部を進行する光の偏波面を回転させ，その回転方向は光の進行方向に依存する性質を有し，例えばガーネット結晶からなる。ここで光軸ＡＸは，複屈折光学結晶１４１ａが有する面のうちのファラデー回転子１４２に対向する面に垂直な方向にとっている。
【００３４】
非相反部１４０において，左方向から入射した平行光は，複屈折光学結晶１４１ａで互いに直交する直線偏波Ｐと直線偏波Ｓに分かれる。分かれた２つの光はファラデー回転子１４２により偏波面の回転を受け，複屈折光学結晶１４１ｂにより再び平行光となって非相反部１４０の右側に出射する。この分かれた２つの偏波の分離幅はごくわずかである。したがって，出射側にあるファイバコリメータには，これら２つの光はほとんど損失を生じることなく結合することができ，第２ポートＰ２から第３ポートＰ３に出射する場合は偏波状態の如何にかかわらず結合することができる。すなわち，第２ポートＰ２から第３ポートＰ３への結合は偏波無依存性を有する。
【００３５】
図１の右方向から平行光が入射する場合は，同様に２つの直線偏波光に分かれるが，非相反部１４０の非相反性により，分かれた２つの光は非平行の状態で非相反部１４０の左側に出射する。そのため，第１ポートＰ１からは非相反部１４０に対して所定の偏波面の方向をもち，かつ所定の角度で入射した光の分かれた２つの光のうちの１つのみが第２ポートＰ２に出射する。したがって，第１ポートＰ１から第２ポートＰ２に出射する場合は偏光依存である。このような非相反部１４０の作用は特許文献１等に詳細に記載されている。
【００３６】
ＬＤコリメータ１１０は，光源としての半導体レーザと，その半導体レーザのチップ前面に搭載され光学的に結合されたコリメータ用レンズとを有し，半導体レーザからの出射光を平行光に変換して出射する。このコリメータ用レンズの焦点距離位置に半導体レーザのチップが位置している。ＬＤコリメータ１１０は，その出射光の光軸を中心とする同軸構造を有し，その軸の周りに自由に回転させて筐体等に実装可能なように構成されている。したがって，ＬＤコリメータ１１０が有する半導体レーザからの出射光の直線偏波の偏波面の方向を所定の回転角φの方向に決めた状態で筐体に実装可能である。
【００３７】
ファイバコリメータ１２０，１３０は共に，光学的に結合されたシングルモードファイバとコリメータ用レンズを有し，ファイバ内を伝搬した光を平行光に変換して出射することが可能である。光路折り曲げプリズム１５０は，図１に示すように光路に平行な面内において略平行四辺形状を有する。光路折り曲げプリズム１５０は，ＬＤコリメータ１１０とファイバコリメータ１３０の間隔を広げるように光路を折り曲げる機能を有する。
【００３８】
光路折り曲げプリズム１５０は，図３に示すように，２つの光透過面１５０ａ，１５０ｄと２つの全反射面１５０ｂ，１５０ｃとを有する。全反射面１５０ｂ，１５０ｃは光学研磨された全反射面であり，光透過面１５０ａ，１５０ｄは反射防止処理された光通過面である。全反射面１５０ｂ，１５０ｃでの反射による光損失は極めて微小であり，無視できる程度である。光路折り曲げプリズム１５０では，図３点線で示すように，入射光線と出射光線との光路を変えることができる。
【００３９】
光路折り曲げプリズム１５０は，ここでは，非相反部１４０とファイバコリメータ１３０の間の光路に配置されている。ＬＤコリメータ１１０からの出射光の光路と，非相反部１４０から出射してファイバコリメータ１３０へ向かう光の光路とで挟まれる範囲内に，光路折り曲げプリズム１５０の頂角の１つが位置するよう配置されている。
【００４０】
図１に示す構成において，ファイバコリメータ１２０を出射して右方向に光軸ＡＸに平行に非相反部１４０に入射した光は，光軸ＡＸに平行に非相反部１４０から出射し，光路折り曲げプリズム１５０を経由してファイバコリメータ１３０に入射する。この際，光路折り曲げプリズム１５０において，非相反部１４０を出射した光は，光透過面１５０ａを透過し，全反射面１５０ｂで反射されて光路を折り曲げられ，プリズム内を進行後，全反射面１５０ｃで再び反射されて光路を折り曲げられ，光透過面１５０ｄから出射してファイバコリメータ１３０に入射する。
【００４１】
また，ＬＤコリメータ１１０は，その出射光が光軸ＡＸに対して角度θをもって斜入射するように斜めに配置されている。また，半導体レーザからの出射光の直線偏波の偏波面の方向が前述の所定の回転角φの方向になるように配置されている。この回転角φの設定は，従来の偏波保存光ファイバで行うよりも，ＬＤコリメータ１１０で行う方が実装上容易である。したがって，ＬＤコリメータ１１０から出射して非相反部１４０に入射した光は，光軸ＡＸに平行に非相反部１４０から出射し，ファイバコリメータ１２０に入射する。
【００４２】
図１にファイバコリメータ１２０からの出射光およびＬＤコリメータ１１０からの出射光を点線で示す。なお，実際には複屈折光学結晶１４１ａ，１４１ｂでの屈折によって，非相反部１４０の左側の光路と右側の光路は光軸ＡＸに平行に微小量ずれるが，図１および以降の図面では理解を容易にするためにこの微小量を０として描いている。
【００４３】
上記構成において発光波長１．５μｍをもつＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）を用いたＬＤコリメータ１１０からファイバコリメータ１２０への結合について，実験を行ったところ，両者の距離を６０ｍｍにした場合，これらの結合損失は１．８ｄＢであった。この値は通常のＬＤモジュールの結合損失と比較しても遜色ないレベルである。
【００４４】
ファイバコリメータ１２０からファイバコリメータ１３０への結合は，特許文献１で詳細に説明されているように，偏波無依存で低損失結合が可能である。上記構成において実験を行ったところ，ファイバコリメータ１２０からファイバコリメータ１３０への結合は，両者の距離を６０〜１００ｍｍにした場合，その結合損失は０．５ｄＢであった。
【００４５】
なお，ＬＤコリメータ１１０とファイバコリメータ１３０とが干渉しないように光路折り曲げプリズム１５０を配置する際，ＬＤコリメータ１１０からの出射光ビームとファイバコリメータ１３０へ向かう光ビームがなす空間に光路折り曲げプリズム１５０の頂点部分が位置するよう配置すればよい。具体的にはこれらの光ビームの直径（通常０．５ｍｍ〜０．８ｍｍ）以上の幅が上記空間にあれば，光路折り曲げプリズム１５０は２つの光ビームを分離することができる。よって，図１２に示す従来の装置で必要とされていた，傾斜角θを大きくすることや，非相反部とファイバコリメータとの距離を大きくすることは，本実施例では不要である。例えば，傾斜角θを３度とし，光路折り曲げプリズム１５０の頂点部分を配置するための２つの光ビームの間隔を１．５ｍｍとすると，ＬＤコリメータ１１０と非相反部１４０との間隔は２９ｍｍになる。光路折り曲げプリズムの寸法を任意に決めることにより，ＬＤコリメータ１１０とファイバコリメータ１３０との間隔は任意に決定できる。なお，光路折り曲げプリズム１５０での反射による光量損失は前述のように極めて微小であるため，光路折り曲げプリズム１５０を配置したことによる光量損失を考慮する必要はない。
【００４６】
本実施例によれば，以下に述べる多数の効果が得られる。本実施例では，第１ポートＰ１から非相反部への入射に偏波保存光ファイバ等の光ファイバを用いず，ＬＤコリメータ１１０を内蔵することにより，レーザ光源の光をレンズを介して直接非相反部へ入射する。これにより，結合損失を極めて低く抑えることができるという大きな効果が得られる。
【００４７】
高価な偏波保存光ファイバを用いないため，大幅にコストを削減できる。従来必要であったファイバ端面の研磨，反射防止処理，防汚に対する注意，所定の偏波消光比確保のための測定，ファイバの偏波方向の特定づけ，光学調整，融着作業，余長光ファイバの収納処理等の煩雑な作業が不要になり，製造工程における低コスト化を図ることができる。また，従来存在していた第１ポートでの余長ファイバが，本実施例では存在しないため，小型化を進めることができる。
【００４８】
また，本実施例では，非相反部１４０と第３ポートＰ３の間に光路折り曲げプリズム１５０を配置している。これにより，傾斜角θを小さい値にしたままでＬＤコリメータ１１０とファイバコリメータ１３０との間隔を広くとることが可能になる。さらに，非相反部１４０とＬＤコリメータ１１０やファイバコリメータ１３０との距離を小さくできるので，光結合距離を短くでき，結合損失を抑えることができると共に，小型化を進めることができる。従来では，ＬＤコリメータ１１０とファイバコリメータ１３０とが干渉しないように，傾斜角θを大きくし，非相反部とＬＤコリメータ１１０やファイバコリメータ１３０との距離を大きくする必要があったが，本実施例ではそのようなことは不要になる。
【００４９】
さらに，ＬＤコリメータ１１０を出射して第２ポートに入射した光が，その後反射を受けても，その反射光は全て第３ポートに出射されＬＤ素子側に戻ることはない。非相反部１４０の非相反性のために，反射光がＬＤコリメータ１１０に入射するのを防ぐことができる。このように，非相反部１４０はアイソレータとしても機能するため，一般のＬＤモジュール内部に設けられているようにＬＤ素子保護用のアイソレータを設ける必要がない。
【００５０】
図４は，本発明の第２実施例の光分離器２００の構成図である。本実施例の光分離器２００は，図１に示す第１実施例の光分離器１００と比べて，光路折り曲げプリズム１５０の配置位置が異なると共に，新たに１／２波長板２４０が設けられている。以下，この点に着目して説明を行い，第１実施例と同様のものについては重複説明を省略する。
【００５１】
１／２波長板２４０は非相反部１４０のファイバコリメータ１３０側に設置されている。１／２波長板２４０は，入射した直線偏波を偏波面の方向を回転させて出射する機能を有する。また，１／２波長板２４０は，ここでは不図示の機械的機構により，非相反部１４０を通過する光の光軸の周りに回転可能なように構成されている。
【００５２】
以上の構成により，ＬＤコリメータ１１０からの出射光の偏波面の方向を１／２波長板２４０により回転させて任意の方向にして非相反部１４０に入射させることが可能である。例えば，ＬＤコリメータ１１０からの出射光の偏波面の方向を図４の紙面に平行あるいは垂直であるように設定した場合でも，１／２波長板２４０を用いることにより，非相反部１４０へ入射する光の偏波面の方向を所定の回転角φの方向にして入射させることができる。言い換えれば，所定の回転角φの方向によらずに，ＬＤコリメータ１１０からの出射光の偏波面の方向が図４の紙面に平行あるいは垂直であるようにＬＤコリメータ１１０を実装できる。
【００５３】
光路折り曲げプリズム１５０は本実施例では，非相反部１４０とファイバコリメータ１３０の間ではなく，非相反部１４０とＬＤコリメータ１１０の間に設けられている。光路折り曲げプリズム１５０の頂角や配置角度を適当に設定することにより，ＬＤコリメータ１１０からの出射光と，ファイバコリメータ１３０への入射光を平行にすることができ，図４に示すように，ＬＤコリメータ１１０とファイバコリメータ１３０を平行にして配置できる。
【００５４】
本実施例では，第１ポートＰ１のＬＤコリメータ１１０から出射した直線偏波光は光路折り曲げプリズム１５０を経由して光路を折り曲げられた後，１／２波長板２４０により偏波面の回転を受けて，所定の回転角φの偏波面の方向を有して，非相反部１４０に入射する。そして，この光は第１実施例と同様に第２ポートＰ２のファイバコリメータ１２０に出射する。
【００５５】
第２ポートＰ２のファイバコリメータ１２０から出射した光は，非相反部１４０に入射し，１／２波長板２４０を経由した後，直接第３ポートＰ３のファイバコリメータ１３０に入射する。前述のように，第２ポートＰ２から第３ポートＰ３への結合に関しては，偏波無依存であるため，１／２波長板２４０を透過しても何ら問題はない。
【００５６】
以上より，本実施例では，第１実施例と同様に多数の効果が得られ，結合損失を低く抑えることができ，低コスト化，小型化を図ることができる。その上，本実施例では，ＬＤコリメータ１１０を傾けることなく，ファイバコリメータ１３０と平行に配置できる。この場合，図４に示すような矩形状の筐体２９０に対してＬＤコリメータ１１０，ファイバコリメータ１２０，１３０の３つのコリメータが全て垂直に実装できるという効果が得られる。また，１／２波長板２４０を用いることにより，ＬＤコリメータ１１０の出射光の偏波面の方向を固定して配置しつつ，非相反部１４０へは所定の回転角φの偏波面の方向にして入射させることが可能である。
【００５７】
図５は，本発明の第３実施例の光分離器３００の構成図である。本実施例の光分離器３００は，図４に示す第２実施例の光分離器２００と比べて，光路反転プリズム３５０が新たに設けられている。以下，この点に着目して説明を行い，第２実施例と同様のものについては重複説明を省略する。
【００５８】
本実施例では，図５に示すように光路に平行な面内において略二等辺三角形状を有する光路反転プリズム３５０が，１／２波長板２４０とＬＤコリメータ１１０，ファイバコリメータ１３０の間の光路に配置されている。光路反転プリズム３５０は二等辺である二辺部分が全反射面，底辺部分が光透過面となっている。図５に示すように，光路反転プリズム３５０の光透過面から入射した光は２つの全反射面で反射された後，再び光透過面から出射する。これにより，光路を折り返すことができ，ＬＤコリメータ１１０とファイバコリメータ１３０をファイバコリメータ１２０と同じ側に平行に配置することができる。
【００５９】
以上より，本実施例では，第１実施例と同様の多数の効果が得られ，結合損失を低く抑えることができ，低コスト化，小型化を図ることができる。その上，本実施例では，光路反転プリズム３５０を用いることにより，ＬＤコリメータ１１０，ファイバコリメータ１２０，１３０の３つのコリメータを全て同一側に平行に配置できる。この場合，図５に示すような略矩形状の筐体３９０に対してこれれら３つのコリメータが全て垂直に実装でき，しかも同一側に並列配置できるという効果が得られる。全てのポートが同じ側に配置できるため，光分離器３００を他の基盤に実装する際，基盤の隅に実装することが可能であり，デッドスペースが発生しない。また，図５に示す左右方向の幅を小さくすることができ，コンパクトな装置が可能になる。
【００６０】
図６は，本発明の第４実施例の光分離器４００の構成図である。本実施例の光分離器４００は，図１に示す第１実施例の光分離器１００と比べて，ファイバコリメータ１３０に代わり，受光素子コリメータ４３０が配置されている。以下，この点に着目して説明を行い，第１実施例と同様のものについては重複説明を省略する。
【００６１】
受光素子コリメータ４３０は，半導体受光素子とコリメータ用レンズとを有し，半導体受光素子のチップ面上にレンズの焦点が位置するように半導体受光素子とレンズを一体的に構成したものである。半導体受光素子は受光した光量をその量に応じて電流に変換する素子であり，受光素子コリメータ４３０は，受光素子コリメータ４３０に入射する略平行光をその光量に応じて電流に変換する機能を有する。
【００６２】
本実施例では，第２ポートＰ２のファイバコリメータ１２０から出射した光は，非相反部１４０に入射し，光路折り曲げプリズム１５０を経由した後，受光素子コリメータ４３０に入射する。すなわち，本実施例では，第２ポートＰ２から第３ポートＰ３への光結合は光ファイバを介さずに行う。図１に示す第１実施例では第２ポートＰ２から第３ポートＰ３への光結合は光ファイバ同士の結合であり，この点が第１実施例と本実施例とで大きく異なる点である。
【００６３】
一般にファイバコリメータからの出射光を他のファイバコリメータへ結合するよりは，図６に示すような受光素子コリメータに結合する方が結合に必要とされる条件は遙かに緩い。なぜならば，光ファイバの受光面に相当するコアの径は一般的に１０μｍ程度であるのに対して，受光素子の受光面の一辺は１００〜３００μｍであり，両者の受光面の面積比は１００倍以上になる。さらに光ファイバでは受光する入射角度は一般に５度〜６度以内に制限されるが，受光素子では受光する入射角度は数十度以内であればよく，制限が緩い。
【００６４】
以上より，本実施例では，第１実施例と同様の多数の効果に加えて以下に述べる効果が得られる。本実施例では，第２ポートＰ２から第３ポートＰ３への光結合は光ファイバを介さずに行うため，結合させるための制限条件を緩くでき，光結合損失をさらに低くなると共に実装作業が容易になる。結合のための制限条件が緩和されるため，例えば温度環境が変化しても光結合の変化は少なく，結合安定性を期待できる。また，第３ポートＰ３には光ファイバそのものが存在しないため，光ファイバのとり回し作業等が不要になり，デッドスペースが減ることにより小型化を進めることができ，低コスト化を推進することができる。
【００６５】
なお，ここでは第１実施例の光分離器１００の構成において，ファイバコリメータ１３０に代わり受光素子コリメータ４３０を用いる例を説明したが，第２実施例の光分離器２００，第３実施例の光分離器３００の構成においても同様に，ファイバコリメータ１３０の代わりに受光素子コリメータ４３０を適用することは可能である。
【００６６】
上記実施例において，光路折り曲げプリズム１５０の代わりに，反射ミラーを用いることもできる。その場合は，上記実施例における光路折り曲げプリズム１５０の全反射面１５０ｂ，１５０ｃの位置に，全反射面１５０ｂ，１５０ｃと同様の機能を有する反射ミラーを配置すればよい。また同様に，上記実施例において，光路反転プリズム３５０の代わりに，反射ミラーを用いることもできる。
【００６７】
図７は，本発明の第５実施例の光分離器４４０の構成図である。本実施例の光分離器４４０は，図６に示す第４実施例の光分離器４００と比べて，光路折り曲げプリズム１５０に代わり，１つの反射ミラー４５０が配置され，受光素子コリメータ４３０の配置位置が変更されている。以下，この点に着目して説明を行い，第４実施例と同様のものについては重複説明を省略する。
【００６８】
反射ミラー４５０は，非相反部１４０と受光素子コリメータ４３０の間の光路に配置され，ここでは非相反部１４０から受光素子コリメータ４３０へ向かう光路を略直角に折り曲げるように構成されている。その結果，受光素子コリメータ４３０はＬＤコリメータ１１０と並んだ位置ではなく，図７に示すようにＬＤコリメータ１１０から離れた位置に配置される。
【００６９】
一般に，ＬＤコリメータと受光素子コリメータとが隣接していると電気的な信号の干渉が生じやすい。本実施例では，図７に示すように両者を略直角方向に，しかも離れた位置に配置しているため，上記のような信号干渉の問題が生じにくいという効果が得られる。
【００７０】
図８は，上記の光分離器２００を用いたＯＴＤＲ装置の概略構成図である。光分離器２００の第２ポートＰ２のファイバコリメータ１２０は伝送路ファイバ４７０に接続され，第３ポートＰ３のファイバコリメータ１３０は受光器４８０に接続されている。
【００７１】
光分離器２００内の第１ポートＰ１のＬＤコリメータ１１０から出射した光は，１／２波長板２４０および非相反部１４０を経由して，第２ポートＰ２に出射され，ファイバコリメータ１２０を介して伝送路ファイバ４７０内を伝搬する。伝送路ファイバ４７０の破断点で反射された光は伝送路ファイバ４７０内を戻り，光分離器２００の第２ポートのファイバコリメータ１２０に入射し，非相反部１４０および１／２波長板２４０を経由して，第３ポートに出射される。そして，ファイバコリメータ１３０を経由して受光器４８０に達する。
【００７２】
図９は，２つの光分離器２００ａ，２００ｂを用いたＯＴＤＲ装置の概略構成図である。光分離器２００ａ，２００ｂは上記の光分離器２００と同様の構成，機能を有する。ただし，光分離器２００ａ，２００ｂが内蔵するレーザ光源の波長は互いに異なる。このため，図９に示す例では図８に示す例と異なり，合分波器５００ａ，５００ｂが設けられている。
【００７３】
光分離器２００ａ，２００ｂの第２ポートＰ２は合分波器５００ａを介して伝送路ファイバ４７０に接続され，光分離器２００ａ，２００ｂの第３ポートＰ３は合分波器５００ｂを介して受光器４８０に接続されている。合分波器５００ａ，５００ｂは，波長の異なる複数の光ビームを合成および分離する機能を有する。
【００７４】
光分離器２００ａ，２００ｂの第１ポートＰ１の各レーザ光源を出射した光は，前述の場合と同様に，それぞれの第２ポートＰ２に出射され，合分波器５００ａで合成された後，伝送路ファイバ４７０内を伝搬する。伝送路ファイバ４７０の破断点で反射された光は伝送路ファイバ４７０内を戻り，合分波器５００ａで波長ごとに分離されてそれぞれ対応する光分離器２００ａ，２００ｂの第２ポートＰ２に入射する。光分離器２００ａ，２００ｂでは前述の場合と同様に，第２ポートＰ２に入射した光はそれぞれ第３ポートに出射され，合分波器５００ｂで合成されて受光器４８０に入射する。受光器４８０では波長ごとに検出作業が行われる。
【００７５】
光分離器２００ａ，２００ｂに内蔵されるレーザ光源が発する光の波長は例えば，１．３μｍと，１．５５μｍを採用することができる。このように，ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を適用し，受光器を共通とすることにより，複数の波長に対応したＯＴＤＲ装置を実現することができる。
【００７６】
図１０は，３つ以上の光分離器２００ａ，２００ｂ，…，２００ｎ（ただし，ここでｎは３以上の整数）を用いたＯＴＤＲ装置の概略構成図である。光分離器２００ａ，２００ｂ，…，２００ｎは上記の光分離器２００と同様の構成，機能を有する。ただし，光分離器２００ａ，２００ｂ，…，２００ｎが内蔵するレーザ光源の波長は互いに異なる。
【００７７】
この場合も図９に示す例と同様に，合分波器５００ａ，５００ｂを設けて，異なる波長の光を合成，分離することにより，３以上の複数の波長に対応したＯＴＤＲ装置を実現することができる。光分離器２００ａ，２００ｂ，…，２００ｎに内蔵されるレーザ光源が発する光の波長は例えば，１．３μｍ，１．５５μｍ，１．６μｍを採用することができる。
【００７８】
なお，図８，図９，図１０に示す例では，光分離器として光分離器２００の構成を採用しているが，これに限定するものではなく，光分離器１００，光分離器３００を適用することも当然可能である。
【００７９】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８０】
【発明の効果】
以上，詳細に説明したように本発明によれば，結合損失を低く抑え，低コスト化および小型化が可能な光分離器および該光分離器を備えるＯＴＤＲ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の光分離器の構成図である。
【図２】非相反部の構成図である。
【図３】光路折り曲げプリズムの光透過面，全反射面を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例の光分離器の構成図である。
【図５】本発明の第３実施例の光分離器の構成図である。
【図６】本発明の第４実施例の光分離器の構成図である。
【図７】本発明の第５実施例の光分離器の構成図である。
【図８】本発明にかかる光分離器を用いたＯＴＤＲ装置の概略構成図である。
【図９】２つの光分離器を用いたＯＴＤＲ装置の概略構成図である。
【図１０】３つ以上の光分離器を用いたＯＴＤＲ装置の概略構成図である。
【図１１】従来の一般的な３ポート光サーキュレータの機能を説明するための模式図である。
【図１２】従来の３ポート光サーキュレータの構成図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００，４４０　　　　光分離器
１１０　　　　ＬＤコリメータ
１２０，１３０　　　　ファイバコリメータ
１４０　　　　非相反部
１４１ａ，１４１ｂ　　　　複屈折光学結晶
１４２　　　　ファラデー回転子
１５０　　　　光路折り曲げプリズム
２４０　　　　１／２波長板
３５０　　　　光路反転プリズム
４３０　　　　受光素子コリメータ
４５０　　　　反射ミラー
４７０　　　　伝送路ファイバ
４８０　　　　受光器
５００ａ，５００ｂ　　　　合分波器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a directional light separator and an OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) device having a built-in light source, and more particularly to a transmission signal light and a break point when detecting a break point of an optical fiber used for optical fiber communication. More particularly, the present invention relates to an optical separator suitable for separating a received signal light reflected from the optical receiver and an OTDR device using the optical separator.
[0002]
[Prior art]
As a method for detecting a break point of an installed optical fiber used for optical fiber communication, an optical pulse signal is transmitted from one end of the optical fiber, and a received signal light obtained by partially reflecting the optical fiber at the break point is transmitted. There is a method of calculating the distance to the break point by measuring the delay time before returning to the source, and obtaining the break point. This method is conventionally used in OTDR devices. A means for implementing the above method is disclosed in Non-Patent Document 1. In Non-Patent Document 1, a three-port optical circulator is used as a functional element for separating a transmission signal light and a reception signal light returned by reflection.
[0003]
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the function of a general three-port optical circulator used in the above field. The optical circulator 2 has a first port P1, a second port P2, and a third port P3, and an optical fiber 4 is connected to all three ports. A semiconductor laser 6 as a light source is connected via an optical fiber 4 to the first port P1. The transmission line fiber 7 is connected to the second port P2 via the optical fiber 4. A light receiver 8 is connected to the third port P3 via the optical fiber 4.
[0004]
The signal light emitted from the semiconductor laser 6 at the first port P1 enters the optical circulator 2 after passing through the optical fiber 4. This light passes through the optical circulator 2 and exits to the second port P2, and travels through the transmission line fiber 7. The light reflected and returned at the break point of the transmission line fiber 7 enters the optical circulator 2 from the second port P2. This light passes through the optical circulator 2, exits from the third port P 3, and enters the light receiver 8.
[0005]
2. Description of the Related Art As a special optical circulator, an optical circulator using a nonreciprocal element and injecting signal light using a polarization-maintaining optical fiber is known (for example, see Patent Document 1). FIG. 12 shows a schematic configuration diagram of this optical circulator. In this optical circulator, a non-reciprocal portion 40 is composed of two wedge-shaped birefringent prisms 42 a and 42 b having a predetermined apex angle and a Faraday rotator 44 magnetized by a cylindrical permanent magnet 46. A polarization maintaining fiber collimator 10 using a polarization maintaining optical fiber is disposed at the first port P1, and fiber collimators 20 and 30 using a single mode optical fiber are disposed at the second port P2 and the third port P3, respectively. . In this optical circulator, the linearly polarized signal light from the first port P1 is coupled to the second port through the non-reciprocal part 40, and the signal light incident from the second port is independent of the polarization state. It is coupled to the third port through the non-reciprocal part 40 without polarization.
[0006]
[Non-patent document 1]
Harry J. R. Dutton, "Understanding Optical Communication," IBM Communications Networks, p. 433, FIG. 274
[Patent Document 1]
JP-A-5-323234
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional optical circulator shown in FIG. 11 has a number of problems due to the fact that the semiconductor laser and the optical circulator are coupled by an optical fiber. First, a light amount loss occurs at the joint between the first port P1 and the second port P2 of the optical circulator. Similarly, the coupling portion between the second port P2 and the third port P3 of the optical circulator is also coupled by an optical fiber, so that the coupling causes a loss of light quantity. Therefore, there is a large problem that the light amount loss is accumulated in the path from the semiconductor laser to the light receiving element, and the light amount loss becomes large.
[0008]
In addition, in order to connect the semiconductor laser and the optical circulator with an optical fiber, an optical fiber fusion work (splice) is required, and a process for storing and processing an excessively long optical fiber is required, which is complicated. is there. Since a space for accommodating an extra length of optical fiber is required, the size of the device is increased, which is an obstacle to miniaturization.
[0009]
Further, in the coupling from the first port P1 to the second port P2, there is a restriction that the optical circulator 2 itself must have good PDL (Polarization Dependent Loss) characteristics. When the PDL characteristic is poor, the light of the semiconductor laser has a linear polarization characteristic, so that the polarization state of the light traveling in the optical fiber from the semiconductor laser light source to the first port changes (for example, due to vibration or the like). This is because when the optical fiber fluctuates, the amount of change appears directly as a change in light amount loss to the second port.
[0010]
The one described in Patent Document 1 uses a polarization maintaining fiber collimator, and thus has many problems as follows. First, a polarization maintaining optical fiber is a special optical fiber different from a normal optical fiber, and the fiber itself is expensive. This is a major problem in reducing costs.
[0011]
Furthermore, when manufacturing a polarization maintaining fiber collimator, many complicated steps are required. For example, it is necessary to optically polish both end surfaces of the polarization-maintaining optical fiber, apply an anti-reflection treatment to the polished surface, and specify a polarization direction specific to the polarization-maintaining optical fiber. These operations are not only complicated, but also increase manufacturing costs. Further, even if the fiber end face is slightly contaminated, a large coupling loss occurs. Therefore, it is necessary to always pay close attention not to contaminate the treated fiber end face.
[0012]
The polarization extinction ratio, which is one of the characteristics of the polarization maintaining optical fiber, is generally required to be at least 20 dB to 30 dB or more. However, when optical connectors are attached to both end faces of the polarization maintaining optical fiber, the polarization extinction ratio often deteriorates. Therefore, it is necessary to measure and evaluate the polarization extinction ratio after mounting the optical connector, but this operation is also complicated. As a result of the measurement, if a desired value cannot be obtained, the polarization maintaining optical fiber must be discarded, which leads to a decrease in yield and an increase in cost.
[0013]
When mounting a polarization-maintaining fiber collimator, as described in Patent Literature 1, the light emitted from the polarization-maintaining fiber collimator is incident at a specific inclination angle with respect to the optical axis of the non-reciprocal part. Must be placed. This inclination angle is represented by θ in FIG. In addition, the direction of the plane of polarization of the linearly polarized light emitted from the polarization maintaining fiber collimator must be adjusted to the direction of a specific rotation angle. This rotation angle is represented by φ in FIG. When the polarization maintaining fiber collimator is mounted, these two angles θ and φ must both be properly adjusted. If either one of θ and φ is not appropriate, it does not function as an optical circulator.
[0014]
Further, the apparatus described in Patent Document 1 avoids mechanical interference between the polarization maintaining fiber collimator 10 of the first port P1 and the fiber collimator 30 of the third port P3, apart from the problem of the polarization maintaining fiber collimator. Therefore, it is necessary to increase the interval between these two fiber collimators. For this reason, it is necessary to increase the inclination angle θ, which is the angle formed by the optical axes of the two, as much as possible, and to arrange the two at a position far away from the non-reciprocal portion 40. As a result, the optical coupling distance becomes longer, the coupling loss becomes larger, and the size of the device becomes larger, which causes a problem of miniaturization. On the other hand, if θ is too large, the propagation characteristic of light from the second port P2 to the third port P3, that is, the above-mentioned PDL characteristic is extremely deteriorated, so that θ cannot be made excessively large.
[0015]
An object of the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical separator capable of suppressing the coupling loss to be low, reducing the cost and reducing the size, and providing the optical separator. An OTDR device provided with the OTDR.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a non-reciprocal portion having a Faraday rotator and a wedge-shaped birefringent prism inverted on both sides of the Faraday rotator; A semiconductor laser collimator disposed at a first port for emitting light to the non-reciprocal part and optically coupling a semiconductor laser and a collimating lens; And two fiber collimators, which are disposed at the second and third ports respectively, and optically couple an optical fiber and a collimating lens, wherein light from the first port to the non-reciprocal part is incident on the non-reciprocal part. There is provided an optical separator which is performed without using an optical fiber.
[0017]
According to such a configuration, a semiconductor laser as a light source is provided in the optical separator, and light is incident on the non-reciprocal portion from the semiconductor laser collimator. Since the light from the light source can enter the non-reciprocal portion without passing through the optical fiber, the coupling loss can be suppressed low. Further, since the polarization maintaining fiber used conventionally is not required, cost reduction can be achieved, and complicated work for manufacturing and mounting the polarization maintaining fiber collimator which has been required conventionally is not required.
[0018]
At this time, the light incident on the non-reciprocal part from the first port has a linearly polarized state, and has a predetermined direction of polarization with respect to the non-reciprocal part, and It is preferable that, when the light is incident at a predetermined angle, the light exits to the fiber collimator of the second port, and the light that enters the non-reciprocal portion from the second port exits to the third port.
[0019]
Further, the first port and the third port are arranged on the same side of the non-reciprocal portion, and an optical path between the first port and the non-reciprocal portion, and the third port and the third port. At least one of the optical paths between the non-reciprocal portions is provided with one of an optical path bending prism and a reflecting mirror for bending the optical path so as to widen the space between the semiconductor laser collimator and the fiber collimator of the third port. Is preferred.
[0020]
According to this configuration, the semiconductor laser collimator and the reflecting mirror are kept at a small angle (θ) between the light emitted from the semiconductor laser collimator and the light incident on the fiber collimator of the third port by the optical path bending prism or the reflecting mirror. The space between the third port and the fiber collimator can be widened. As a result, the distance between the non-reciprocal part and the two collimators can be made shorter than before, and the size can be reduced.
[0021]
The semiconductor laser collimator and the fiber collimator of the third port may be arranged substantially in parallel. According to this configuration, the semiconductor laser collimator and the fiber collimator of the third port can be vertically arranged in parallel in a substantially rectangular casing.
[0022]
Further, an optical path reversing prism is disposed on an optical path between the semiconductor laser collimator and the non-reciprocal part and an optical path between the fiber collimator of the third port and the non-reciprocal part, thereby reversing the optical path. The first port, the second port, and the third port may be arranged on the same side of the non-reciprocal portion.
[0023]
According to such a configuration, all three collimators can be arranged on the same side, and when this optical separator is mounted on another substrate, it can be mounted at a corner of the substrate, and dead space when mounting an optical fiber is provided. Is eliminated, which is advantageous in layout.
[0024]
A half-wave plate rotatable around the optical axis of light passing through the non-reciprocal portion may be disposed between the non-reciprocal portion and the first port. As is well known, the half-wave plate has an effect of rotationally converting an arbitrary linear polarization direction to an arbitrary linear polarization direction. The rotation angle depends on the rotation angle of the half-wave plate. According to this configuration, before the light from the semiconductor laser collimator is incident on the non-reciprocal portion, the direction of the linear polarization plane can be freely rotated. Therefore, when the semiconductor laser collimator is arranged, the first circulator of the optical circulator can be used. The degree of freedom is increased with respect to a specific linear polarization plane direction required for incidence on the port.
[0025]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the optical separator described above, wherein the second port of the optical separator is connected to a transmission line fiber, and the third port is connected to a light receiver. An OTDR device is provided. Since an optical separator that is small in size, has low coupling loss, and can be manufactured at low cost is used, an OTDR device that can perform highly accurate measurement and can be manufactured at low cost can be provided.
[0026]
According to a third aspect of the present invention, the plurality of optical splitters described above; a first multiplexer / demultiplexer to which each of the second ports of the plurality of optical splitters is connected; A second multiplexer / demultiplexer to which each of the third ports of the optical splitter is connected, wherein the first multiplexer / demultiplexer is connected to a transmission line fiber, and the second multiplexer / demultiplexer is connected to the transmission line fiber. An OTDR device is provided, wherein the duplexer is connected to a light receiver, and at least two of the plurality of semiconductor lasers included in the plurality of optical splitters emit light having different wavelengths.
[0027]
According to such a configuration, it is possible to provide an OTDR device capable of performing highly accurate measurement and reducing costs. Further, it is possible to provide an OTDR device capable of performing measurement using light of a plurality of wavelengths.
[0028]
In the optical separator described above, a light receiving element collimator in which a light receiving element and a collimating lens are optically coupled may be used instead of the fiber collimator of the third port. According to such a configuration, optical coupling from the second port to the third port can also be performed without using an optical fiber.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and the accompanying drawings, components having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0030]
An optical separator according to a typical embodiment of the present invention has a configuration in which a laser light source is built in, and a configuration in which an optical fiber is removed from one or two ports of a conventional three-port optical circulator, particularly polarization-maintaining light. This is a directional light separator with a built-in light source having a configuration using no fiber.
[0031]
FIG. 1 is a configuration diagram of a light separator 100 according to a first embodiment of the present invention. The optical separator 100 includes a non-reciprocal part 140, a fiber collimator 120 disposed on one side of the non-reciprocal part 140, an LD collimator 110, a fiber collimator 130 disposed on the other side of the non-reciprocal part 140, and an optical path bending prism. 150. The above three collimators are arranged at ports for allowing light to enter and exit the non-reciprocal part 140, the LD collimator 110 at the first port P1, the fiber collimator 120 at the second port P2, and the fiber collimator at the third port P3. A collimator 130 is provided. In the optical separator 100, light incident from the first port P1 is emitted to the second port P2, and light incident from the second port P2 is emitted to the third port P3.
[0032]
As shown in FIG. 2, the non-reciprocal portion 140 is composed of two wedge-shaped birefringent optical crystals 141a and 141b which are arranged to be inverted and opposed to each other, and a Faraday rotator 142 is provided between the birefringent optical crystals 141a and 141b. Are arranged. The birefringent optical crystals 141a and 141b have a property that the refractive index varies depending on the plane of polarization of the traveling light, and are made of, for example, a rutile crystal. The birefringent optical crystals 141a and 141b have a square shape in a plane substantially perpendicular to the direction of the optical axis AX shown in FIG. Having.
[0033]
The Faraday rotator 142 is disposed in the permanent magnet 143 and is magnetized, and the direction of the magnetization is the same as the AX axis. The Faraday rotator 142 rotates the plane of polarization of light traveling inside the Faraday rotator 142, and has a property that the rotation direction depends on the traveling direction of light, and is made of, for example, a garnet crystal. Here, the optical axis AX is set in a direction perpendicular to the surface facing the Faraday rotator 142 among the surfaces of the birefringent optical crystal 141a.
[0034]
At the non-reciprocal portion 140, the parallel light incident from the left direction is split into linear polarizations P and S orthogonal to each other by the birefringent optical crystal 141a. The two split lights undergo rotation of the plane of polarization by the Faraday rotator 142, become parallel light again by the birefringent optical crystal 141b, and exit to the right side of the non-reciprocal portion 140. The separation between the two polarized waves is very small. Therefore, these two lights can be coupled to the fiber collimator on the exit side with almost no loss, and when exiting from the second port P2 to the third port P3, regardless of the polarization state. Can be combined. That is, the coupling from the second port P2 to the third port P3 has polarization independence.
[0035]
When parallel light is incident from the right in FIG. 1, the light is similarly split into two linearly polarized lights. However, due to the non-reciprocity of the non-reciprocal part 140, the two split lights are non-parallel in a non-parallel state. Out to the left of Therefore, from the first port P1, only one of the two split lights of the light having a predetermined polarization plane direction with respect to the non-reciprocal portion 140 and entering at a predetermined angle is transmitted to the second port P2. Emit. Therefore, when the light is emitted from the first port P1 to the second port P2, it depends on the polarization. The operation of the non-reciprocal portion 140 is described in detail in Patent Document 1 and the like.
[0036]
The LD collimator 110 has a semiconductor laser as a light source, and a collimator lens mounted on the front surface of the chip of the semiconductor laser and optically coupled thereto, and converts light emitted from the semiconductor laser into parallel light and emits it. . A semiconductor laser chip is located at the focal length position of the collimator lens. The LD collimator 110 has a coaxial structure centered on the optical axis of the emitted light, and is configured to be freely rotated around the axis and mounted on a housing or the like. Therefore, the LD collimator 110 can be mounted on the housing in a state where the direction of the plane of polarization of the linearly polarized light of the emitted light from the semiconductor laser is determined to the direction of the predetermined rotation angle φ.
[0037]
Each of the fiber collimators 120 and 130 has a single mode fiber and a collimator lens optically coupled to each other, and can convert light propagating in the fiber into parallel light and emit it. The optical path bending prism 150 has a substantially parallelogram shape in a plane parallel to the optical path as shown in FIG. The optical path bending prism 150 has a function of bending the optical path so as to increase the distance between the LD collimator 110 and the fiber collimator 130.
[0038]
As shown in FIG. 3, the optical path bending prism 150 has two light transmission surfaces 150a and 150d and two total reflection surfaces 150b and 150c. The total reflection surfaces 150b and 150c are optically polished total reflection surfaces, and the light transmission surfaces 150a and 150d are light passing surfaces subjected to anti-reflection processing. Light loss due to reflection at the total reflection surfaces 150b and 150c is extremely small and negligible. In the optical path bending prism 150, as shown by the dotted line in FIG. 3, the optical path between the incident light beam and the outgoing light beam can be changed.
[0039]
Here, the optical path bending prism 150 is arranged in the optical path between the non-reciprocal part 140 and the fiber collimator 130. One of the apex angles of the optical path bending prism 150 is disposed in a range sandwiched between the optical path of the light emitted from the LD collimator 110 and the optical path of the light emitted from the non-reciprocal portion 140 and traveling toward the fiber collimator 130. ing.
[0040]
In the configuration shown in FIG. 1, light emitted from the fiber collimator 120 and incident on the non-reciprocal portion 140 in the right direction parallel to the optical axis AX is emitted from the non-reciprocal portion 140 parallel to the optical axis AX, and the optical path bending prism is used. The light enters the fiber collimator 130 via 150. At this time, in the optical path bending prism 150, the light emitted from the non-reciprocal portion 140 passes through the light transmitting surface 150a, is reflected by the total reflecting surface 150b, is bent in the optical path, and travels in the prism. Is reflected again, the optical path is bent, and the light exits from the light transmitting surface 150d and enters the fiber collimator 130.
[0041]
The LD collimator 110 is arranged obliquely so that the emitted light is obliquely incident on the optical axis AX at an angle θ. Further, they are arranged so that the direction of the plane of polarization of the linearly polarized light of the light emitted from the semiconductor laser is in the direction of the above-mentioned predetermined rotation angle φ. The setting of the rotation angle φ is easier to implement with the LD collimator 110 than with the conventional polarization maintaining optical fiber. Therefore, light emitted from the LD collimator 110 and incident on the non-reciprocal part 140 exits from the non-reciprocal part 140 in parallel with the optical axis AX and enters the fiber collimator 120.
[0042]
FIG. 1 shows light emitted from the fiber collimator 120 and light emitted from the LD collimator 110 by dotted lines. In practice, the left and right optical paths of the non-reciprocal portion 140 are slightly displaced parallel to the optical axis AX due to refraction by the birefringent optical crystals 141a and 141b. This minute amount is drawn as 0 for ease.
[0043]
An experiment was performed on coupling from the LD collimator 110 to the fiber collimator 120 using an LD (Laser Diode) having an emission wavelength of 1.5 μm in the above configuration. When the distance between the two was set to 60 mm, the coupling loss was reduced. It was 1.8 dB. This value is at a level comparable to the coupling loss of a normal LD module.
[0044]
The coupling from the fiber collimator 120 to the fiber collimator 130 is polarization-independent and low-loss coupling is possible, as described in detail in Patent Document 1. When an experiment was conducted with the above configuration, the coupling loss from the fiber collimator 120 to the fiber collimator 130 was 0.5 dB when the distance between them was 60 to 100 mm.
[0045]
When the optical path bending prism 150 is disposed so that the LD collimator 110 and the fiber collimator 130 do not interfere with each other, the vertex of the optical path bending prism 150 is placed in a space formed by the light beam emitted from the LD collimator 110 and the light beam traveling toward the fiber collimator 130. What is necessary is just to arrange so that a part may be located. Specifically, if the width of these light beams is equal to or larger than the diameter (normally 0.5 mm to 0.8 mm) in the space, the optical path bending prism 150 can separate the two light beams. Therefore, in the present embodiment, it is unnecessary to increase the inclination angle θ and increase the distance between the non-reciprocal portion and the fiber collimator, which is required in the conventional apparatus shown in FIG. For example, if the inclination angle θ is 3 degrees and the distance between two light beams for arranging the apex of the optical path bending prism 150 is 1.5 mm, the distance between the LD collimator 110 and the non-reciprocal part 140 is 29 mm. . By arbitrarily determining the dimensions of the optical path bending prism, the distance between the LD collimator 110 and the fiber collimator 130 can be arbitrarily determined. Since the light amount loss due to reflection at the optical path bending prism 150 is extremely small as described above, it is not necessary to consider the light amount loss due to the arrangement of the optical path bending prism 150.
[0046]
According to the present embodiment, a number of effects described below can be obtained. In this embodiment, the LD collimator 110 is built in without using an optical fiber such as a polarization-maintaining optical fiber for input from the first port P1 to the non-reciprocal part, so that the light of the laser light source is directly transmitted through the lens. It is incident on the opposite part. As a result, a great effect that the coupling loss can be extremely low can be obtained.
[0047]
Since an expensive polarization maintaining optical fiber is not used, the cost can be significantly reduced. Conventionally required fiber end face polishing, antireflection treatment, attention to antifouling, measurement to ensure a predetermined polarization extinction ratio, identification of fiber polarization direction, optical adjustment, fusion work, extra length optical fiber Complicated work such as storage processing becomes unnecessary, and cost reduction in the manufacturing process can be achieved. In addition, since the extra length fiber at the first port, which has conventionally existed, does not exist in the present embodiment, miniaturization can be promoted.
[0048]
In this embodiment, the optical path bending prism 150 is disposed between the non-reciprocal part 140 and the third port P3. This makes it possible to increase the distance between the LD collimator 110 and the fiber collimator 130 while keeping the inclination angle θ small. Furthermore, since the distance between the non-reciprocal part 140 and the LD collimator 110 or the fiber collimator 130 can be reduced, the optical coupling distance can be shortened, the coupling loss can be suppressed, and the size can be reduced. Conventionally, it was necessary to increase the inclination angle θ and increase the distance between the non-reciprocal portion and the LD collimator 110 or the fiber collimator 130 so that the LD collimator 110 and the fiber collimator 130 do not interfere with each other. Then such a thing becomes unnecessary.
[0049]
Further, even if the light emitted from the LD collimator 110 and incident on the second port is reflected thereafter, all the reflected light is emitted to the third port and does not return to the LD element side. Due to the non-reciprocity of the non-reciprocal part 140, it is possible to prevent the reflected light from entering the LD collimator 110. As described above, since the non-reciprocal portion 140 also functions as an isolator, it is not necessary to provide an isolator for protecting the LD element as provided in a general LD module.
[0050]
FIG. 4 is a configuration diagram of the optical separator 200 according to the second embodiment of the present invention. The light splitter 200 of the present embodiment differs from the light splitter 100 of the first embodiment shown in FIG. 1 in that the arrangement position of the optical path bending prism 150 is different and a half-wave plate 240 is newly provided. I have. In the following, description will be made focusing on this point, and redundant description will be omitted for those similar to the first embodiment.
[0051]
The half-wave plate 240 is installed on the fiber collimator 130 side of the non-reciprocal part 140. The half-wave plate 240 has a function of rotating the direction of the plane of polarization of the incident linearly polarized light and emitting the same. The half-wave plate 240 is configured to be rotatable around the optical axis of light passing through the non-reciprocal portion 140 by a mechanical mechanism (not shown).
[0052]
With the above configuration, the direction of the plane of polarization of the light emitted from the LD collimator 110 can be rotated by the half-wavelength plate 240 to enter the non-reciprocal portion 140 in an arbitrary direction. For example, even when the direction of the plane of polarization of the light emitted from the LD collimator 110 is set to be parallel or perpendicular to the plane of FIG. 4, the light enters the non-reciprocal part 140 by using the half-wave plate 240. The light can be incident with the direction of the plane of polarization of the light set to the direction of the predetermined rotation angle φ. In other words, regardless of the direction of the predetermined rotation angle φ, the LD collimator 110 can be mounted such that the direction of the plane of polarization of the light emitted from the LD collimator 110 is parallel or perpendicular to the plane of FIG.
[0053]
In this embodiment, the optical path bending prism 150 is provided not between the non-reciprocal part 140 and the fiber collimator 130 but between the non-reciprocal part 140 and the LD collimator 110. By appropriately setting the apex angle and the arrangement angle of the optical path bending prism 150, the light emitted from the LD collimator 110 and the light incident on the fiber collimator 130 can be made parallel, and as shown in FIG. The collimator 110 and the fiber collimator 130 can be arranged in parallel.
[0054]
In the present embodiment, the linearly polarized light emitted from the LD collimator 110 of the first port P1 has its optical path bent via the optical path bending prism 150, and then receives the rotation of the polarization plane by the half-wave plate 240. The light enters the non-reciprocal portion 140 with a direction of the polarization plane having a predetermined rotation angle φ. Then, this light is emitted to the fiber collimator 120 of the second port P2 as in the first embodiment.
[0055]
The light emitted from the fiber collimator 120 at the second port P2 enters the non-reciprocal portion 140, passes through the half-wave plate 240, and directly enters the fiber collimator 130 at the third port P3. As described above, since the coupling from the second port P2 to the third port P3 is polarization independent, there is no problem even if the light passes through the half-wave plate 240.
[0056]
As described above, in the present embodiment, many effects can be obtained as in the first embodiment, the coupling loss can be suppressed low, and the cost and size can be reduced. In addition, in the present embodiment, the LD collimator 110 can be arranged in parallel with the fiber collimator 130 without tilting. In this case, the effect is obtained that all three collimators, the LD collimator 110 and the fiber collimators 120 and 130, can be mounted vertically on the rectangular casing 290 as shown in FIG. Further, by using the half-wave plate 240, the direction of the plane of polarization of the light emitted from the LD collimator 110 is fixed and arranged, and the direction of the plane of polarization with a predetermined rotation angle φ is directed to the non-reciprocal part 140. It is possible to make it incident.
[0057]
FIG. 5 is a configuration diagram of an optical separator 300 according to a third embodiment of the present invention. The light separator 300 of this embodiment is different from the light separator 200 of the second embodiment shown in FIG. 4 in that an optical path reversing prism 350 is newly provided. In the following, description will be made focusing on this point, and redundant description will be omitted for those similar to the second embodiment.
[0058]
In this embodiment, as shown in FIG. 5, an optical path inverting prism 350 having a substantially isosceles triangle shape in a plane parallel to the optical path is provided in the optical path between the half-wave plate 240, the LD collimator 110, and the fiber collimator 130. Are located. In the optical path reversing prism 350, two sides, which are equal sides, are a total reflection surface, and a bottom side is a light transmission surface. As shown in FIG. 5, the light incident from the light transmission surface of the optical path reversing prism 350 is reflected by the two total reflection surfaces and then emerges again from the light transmission surface. Thereby, the optical path can be folded, and the LD collimator 110 and the fiber collimator 130 can be arranged in parallel on the same side as the fiber collimator 120.
[0059]
As described above, in the present embodiment, many effects similar to those of the first embodiment can be obtained, the coupling loss can be suppressed low, and the cost and size can be reduced. In addition, in this embodiment, by using the optical path reversing prism 350, all three collimators, the LD collimator 110 and the fiber collimators 120 and 130, can be arranged in parallel on the same side. In this case, it is possible to obtain an effect that all three of these collimators can be mounted vertically on a substantially rectangular casing 390 as shown in FIG. 5, and can be arranged in parallel on the same side. Since all the ports can be arranged on the same side, when the optical separator 300 is mounted on another substrate, it can be mounted at a corner of the substrate, and no dead space occurs. Further, the width in the left-right direction shown in FIG. 5 can be reduced, and a compact device can be realized.
[0060]
FIG. 6 is a configuration diagram of a light separator 400 according to a fourth embodiment of the present invention. The light splitter 400 of the present embodiment is different from the light splitter 100 of the first embodiment shown in FIG. 1 in that a light receiving element collimator 430 is arranged instead of the fiber collimator 130. In the following, description will be made focusing on this point, and redundant description will be omitted for those similar to the first embodiment.
[0061]
The light receiving element collimator 430 has a semiconductor light receiving element and a collimator lens, and is configured integrally with the semiconductor light receiving element and the lens such that the focal point of the lens is located on the chip surface of the semiconductor light receiving element. The semiconductor light receiving element is an element that converts a received light amount into a current according to the amount, and the light receiving element collimator 430 has a function of converting substantially parallel light incident on the light receiving element collimator 430 into a current according to the light amount. .
[0062]
In this embodiment, light emitted from the fiber collimator 120 of the second port P2 enters the non-reciprocal part 140, passes through the optical path bending prism 150, and then enters the light receiving element collimator 430. That is, in the present embodiment, optical coupling from the second port P2 to the third port P3 is performed without passing through an optical fiber. In the first embodiment shown in FIG. 1, the optical coupling from the second port P2 to the third port P3 is a coupling between optical fibers, which is a point that is greatly different between the first embodiment and the present embodiment.
[0063]
In general, the condition required for coupling is much less severe when coupling outgoing light from a fiber collimator to a light receiving element collimator as shown in FIG. 6 than coupling to another fiber collimator. This is because the diameter of the core corresponding to the light receiving surface of the optical fiber is generally about 10 μm, while one side of the light receiving surface of the light receiving element is 100 to 300 μm, and the area ratio of both light receiving surfaces is 100 μm. More than double. Further, the incident angle at which light is received by an optical fiber is generally limited to within 5 to 6 degrees, but the incident angle at which light is received by a light receiving element may be within several tens of degrees, and the restriction is loose.
[0064]
As described above, in the present embodiment, the following effects can be obtained in addition to many effects similar to those of the first embodiment. In this embodiment, since the optical coupling from the second port P2 to the third port P3 is performed without passing through an optical fiber, the restricting condition for coupling can be relaxed, the optical coupling loss is further reduced, and the mounting work is easy. become. Since the restricting condition for the coupling is relaxed, for example, even if the temperature environment changes, the change in the optical coupling is small and the coupling stability can be expected. In addition, since the third port P3 does not include an optical fiber itself, the work of managing the optical fiber becomes unnecessary, and the dead space is reduced, so that the size can be reduced and the cost can be reduced. it can.
[0065]
Here, in the configuration of the optical separator 100 according to the first embodiment, an example is described in which the light receiving element collimator 430 is used instead of the fiber collimator 130. However, the optical separator 200 according to the second embodiment and the optical separator 200 according to the third embodiment are used. Similarly, in the configuration of the separator 300, the light receiving element collimator 430 can be applied instead of the fiber collimator 130.
[0066]
In the above embodiment, a reflecting mirror can be used instead of the optical path bending prism 150. In that case, a reflection mirror having the same function as the total reflection surfaces 150b and 150c may be arranged at the position of the total reflection surfaces 150b and 150c of the optical path bending prism 150 in the above embodiment. Similarly, in the above embodiment, a reflecting mirror can be used instead of the optical path reversing prism 350.
[0067]
FIG. 7 is a configuration diagram of a light splitter 440 according to a fifth embodiment of the present invention. The light splitter 440 of this embodiment is different from the light splitter 400 of the fourth embodiment shown in FIG. 6 in that one reflecting mirror 450 is disposed instead of the optical path bending prism 150 and the light receiving element collimator 430 is disposed. Has been changed. In the following, description will be made focusing on this point, and redundant description will be omitted for those similar to the fourth embodiment.
[0068]
The reflection mirror 450 is disposed in the optical path between the non-reciprocal part 140 and the light receiving element collimator 430. Here, the reflecting mirror 450 is configured to bend the optical path from the non-reciprocal part 140 to the light receiving element collimator 430 at a substantially right angle. As a result, the light receiving element collimator 430 is arranged not at a position aligned with the LD collimator 110 but at a position away from the LD collimator 110 as shown in FIG.
[0069]
Generally, when the LD collimator and the light receiving element collimator are adjacent to each other, electrical signal interference easily occurs. In the present embodiment, as shown in FIG. 7, since both are arranged in a substantially right angle direction and at a distance from each other, the effect that the above-described problem of signal interference hardly occurs is obtained.
[0070]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an OTDR device using the above-described light splitter 200. The fiber collimator 120 at the second port P2 of the optical separator 200 is connected to the transmission line fiber 470, and the fiber collimator 130 at the third port P3 is connected to the light receiver 480.
[0071]
Light emitted from the LD collimator 110 of the first port P1 in the optical separator 200 is emitted to the second port P2 via the half-wave plate 240 and the non-reciprocal part 140, and is emitted via the fiber collimator 120. The light propagates through the transmission line fiber 470. The light reflected at the break point of the transmission line fiber 470 returns inside the transmission line fiber 470, enters the fiber collimator 120 of the second port of the optical separator 200, passes through the non-reciprocal part 140 and the half-wave plate 240. Then, the light is emitted to the third port. Then, the light reaches the light receiver 480 via the fiber collimator 130.
[0072]
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an OTDR device using two optical splitters 200a and 200b. The light splitters 200a and 200b have the same configuration and function as the light splitter 200 described above. However, the wavelengths of the laser light sources included in the optical separators 200a and 200b are different from each other. Therefore, in the example shown in FIG. 9, unlike the example shown in FIG. 8, multiplexers / demultiplexers 500a and 500b are provided.
[0073]
The second ports P2 of the optical demultiplexers 200a and 200b are connected to the transmission line fiber 470 via the multiplexer / demultiplexer 500a, and the third ports P3 of the optical demultiplexers 200a and 200b are received via the multiplexer / demultiplexer 500b. 480. The multiplexer / demultiplexers 500a and 500b have a function of combining and separating a plurality of light beams having different wavelengths.
[0074]
The light emitted from each of the laser light sources at the first port P1 of the optical separators 200a and 200b is emitted to the respective second port P2 and combined by the multiplexer / demultiplexer 500a and transmitted as in the case described above. The light propagates through the path fiber 470. The light reflected at the break point of the transmission line fiber 470 returns inside the transmission line fiber 470, is separated for each wavelength by the multiplexer / demultiplexer 500a, and enters the corresponding second port P2 of the optical separators 200a and 200b. . In the optical splitters 200a and 200b, the light incident on the second port P2 is respectively emitted to the third port, synthesized by the multiplexer / demultiplexer 500b, and incident on the light receiver 480, as in the case described above. In the light receiver 480, a detection operation is performed for each wavelength.
[0075]
The wavelengths of the light emitted from the laser light sources incorporated in the optical separators 200a and 200b may be, for example, 1.3 μm and 1.55 μm. As described above, by applying the WDM (Wavelength Division Multiplexing) technology and using a common light receiver, an OTDR device corresponding to a plurality of wavelengths can be realized.
[0076]
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an OTDR device using three or more optical splitters 200a, 200b,..., 200n (where n is an integer of 3 or more). The light splitters 200a, 200b,..., 200n have the same configuration and function as the light splitter 200 described above. However, the wavelengths of the laser light sources included in the optical separators 200a, 200b,..., 200n are different from each other.
[0077]
Also in this case, as in the example shown in FIG. 9, the OTDR device corresponding to a plurality of wavelengths of three or more can be realized by providing multiplexers / demultiplexers 500a and 500b and combining and separating lights of different wavelengths. Can be. The wavelengths of the light emitted from the laser light sources incorporated in the optical separators 200a, 200b,..., 200n can be, for example, 1.3 μm, 1.55 μm, and 1.6 μm.
[0078]
In the examples shown in FIG. 8, FIG. 9, and FIG. 10, the configuration of the optical separator 200 is adopted as the optical separator, but the present invention is not limited to this. It is of course possible to apply.
[0079]
As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can conceive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and it is obvious that the technical scope of the present invention is not limited thereto. It is understood that it belongs to.
[0080]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an optical splitter capable of suppressing coupling loss, reducing cost and size, and an OTDR device including the optical splitter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a light splitter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a non-reciprocal portion.
FIG. 3 is a diagram showing a light transmitting surface and a total reflection surface of an optical path bending prism.
FIG. 4 is a configuration diagram of a light separator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a light splitter according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a light splitter according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a light splitter according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an OTDR device using a light splitter according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an OTDR device using two light splitters.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an OTDR device using three or more light splitters.
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the function of a conventional general three-port optical circulator.
FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional three-port optical circulator.
[Explanation of symbols]
100, 200, 300, 400, 440 Optical separator
110 LD collimator
120,130 Fiber collimator
140 Non-reciprocal part
141a, 141b Birefringent optical crystal
142 Faraday rotator
150 Optical path bending prism
240 1/2 wave plate
350 Optical path reversing prism
430 light receiving element collimator
450 reflection mirror
470 Transmission line fiber
480 receiver
500a, 500b multiplexer / demultiplexer

Claims

ファラデー回転子と前記ファラデー回転子の両側に反転配置された楔形形状の複屈折プリズムとを有する１つの非相反部と，
前記非相反部に対し光を出射させるための第１のポートに配置され，半導体レーザとコリメート用レンズを光学的に結合した半導体レーザコリメータと，
前記非相反部に対し光を入出射させるための第２，第３のポートそれぞれに配置され，光ファイバとコリメート用レンズを光学的に結合した２つのファイバコリメータと，を具備し，
前記第１のポートから前記非相反部への光の入射は光ファイバを介さずに行うことを特徴とする光分離器。One non-reciprocal part having a Faraday rotator and a wedge-shaped birefringent prism inverted on both sides of the Faraday rotator;
A semiconductor laser collimator disposed at a first port for emitting light to the non-reciprocal part and optically coupling a semiconductor laser and a collimating lens;
And two fiber collimators which are respectively arranged in second and third ports for allowing light to enter and exit the non-reciprocal part, and optically coupled with an optical fiber and a collimating lens.
The light separator according to claim 1, wherein light is incident from said first port to said non-reciprocal portion without passing through an optical fiber.

前記第１のポートから前記非相反部に入射した光は，その偏波状態が直線偏波状態であり，かつ前記非相反部に対して所定の偏波面の方向をもち，かつ所定の角度で入射することにより，前記第２のポートの前記ファイバコリメータへ出射し，
前記第２のポートから前記非相反部に入射した光は第３のポートへ出射することを特徴とする請求項１に記載の光分離器。The light incident on the non-reciprocal part from the first port has a linearly polarized state, a predetermined direction of polarization with respect to the non-reciprocal part, and a predetermined angle. By being incident, it is emitted to the fiber collimator of the second port,
The light separator according to claim 1, wherein light incident on the non-reciprocal portion from the second port exits to a third port.

前記第１のポートと前記第３のポートとは前記非相反部の同じ側に配置されており，
前記第１のポートと前記非相反部の間の光路および前記第３のポートと前記非相反部の間の光路の少なくともいずれか一方には，前記半導体レーザコリメータと前記第３のポートのファイバコリメータとの間を広げるべく光路を折り曲げる光路折り曲げプリズムおよび反射ミラーのいずれかが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光分離器。The first port and the third port are disposed on the same side of the non-reciprocal portion;
At least one of the optical path between the first port and the non-reciprocal part and / or the optical path between the third port and the non-reciprocal part has a fiber collimator of the semiconductor laser collimator and the third port. 3. The optical separator according to claim 1, wherein one of an optical path bending prism and a reflection mirror that bends an optical path so as to widen the distance between the optical path and the reflection mirror is disposed. 4.

前記半導体レーザコリメータと前記第３のポートのファイバコリメータとは略平行に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光分離器。The optical separator according to claim 3, wherein the semiconductor laser collimator and the fiber collimator of the third port are arranged substantially in parallel.

前記半導体レーザコリメータと前記非相反部の間の光路および前記第３のポートのファイバコリメータと前記非相反部の間の光路に，光路反転プリズムを配置して，光路を反転することにより，前記非相反部の同一側に前記第１のポートと前記第２のポートと前記第３のポートを配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光分離器。An optical path reversing prism is disposed in an optical path between the semiconductor laser collimator and the non-reciprocal part and in an optical path between the fiber collimator of the third port and the non-reciprocal part, and the optical path is reversed. The optical separator according to any one of claims 1 to 4, wherein the first port, the second port, and the third port are arranged on the same side of the reciprocal portion.

前記非相反部と前記第１のポートの間に，前記非相反部を通過する光の光軸の周りに回転可能な１／２波長板を配置したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光分離器。A half-wave plate rotatable around an optical axis of light passing through the non-reciprocal portion is disposed between the non-reciprocal portion and the first port. The light separator according to claim 1.

前記第３のポートの前記ファイバコリメータの代わりに，受光素子とコリメート用レンズを光学的に結合した受光素子コリメータを用いたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光分離器。7. The light according to claim 1, wherein a light-receiving element collimator in which a light-receiving element and a collimating lens are optically coupled is used instead of the fiber collimator of the third port. Separator.

請求項１から６のいずれか１項に記載の光分離器を具備し，
前記光分離器の前記第２のポートは伝送路ファイバと接続され，前記第３のポートは受光器と接続されていることを特徴とするＯＴＤＲ装置。A light separator according to any one of claims 1 to 6, comprising:
The OTDR device, wherein the second port of the optical separator is connected to a transmission line fiber, and the third port is connected to a light receiver.

請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の光分離器と，
前記複数の光分離器の前記第２のポートの各々が接続された第１の合分波器と，
前記複数の光分離器の前記第３のポートの各々が接続された第２の合分波器と，を具備し，
前記第１の合分波器は伝送路ファイバに接続され，前記第２の合分波器は受光器に接続されており，
前記複数の光分離器に含まれる複数の半導体レーザの少なくとも２つは互いに異なる波長の光を発することを特徴とするＯＴＤＲ装置。A plurality of light separators according to any one of claims 1 to 6,
A first multiplexer / demultiplexer to which each of the second ports of the plurality of optical splitters is connected;
A second multiplexer / demultiplexer to which each of the third ports of the plurality of optical splitters is connected,
The first multiplexer / demultiplexer is connected to a transmission line fiber, the second multiplexer / demultiplexer is connected to a light receiver,
An OTDR device, wherein at least two of the plurality of semiconductor lasers included in the plurality of light splitters emit light having different wavelengths.