JP4408123B2 - Optical multiplexer / demultiplexer - Google Patents
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Description
本発明は、光合分波器に関し、特に、各波長の出力光または入力光のパワーをモニタすることができる光合分波器に関する。 The present invention relates to an optical multiplexer / demultiplexer, and more particularly to an optical multiplexer / demultiplexer that can monitor the power of output light or input light of each wavelength.
従来の光合分波器の一例を図１６、図１７に示す。この光合分波器は、ミラーアレイブロック１００と、反射面が形成された導波ミラーブロック１１０と、光線分岐素子１２１を有するフィルタブロック１２０と、光ファイバ１３０から構成される。 An example of a conventional optical multiplexer / demultiplexer is shown in FIGS. This optical multiplexer / demultiplexer includes a mirror array block 100, a waveguide mirror block 110 having a reflecting surface, a filter block 120 having a beam splitter 121, and an optical fiber 130.
ミラーアレイブロック１００は、板状基板の表面において、３つの基板端部に形成された側壁部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、側壁部１０１ａが形成された基板端部に当該側壁部１０１ａに沿って形成された傾斜面１０２と、このＶ溝１０２を構成する一方の傾斜面１０２ａにおいてＶ溝１０２の直線軸方向に沿って配列して形成された凹面ミラー１０３と、Ｖ溝１０２の直線軸方向と垂直で、かつ、凹面ミラー１０３と対向してＶ溝１０２に繋がるように形成された複数の直線状のＶ溝１０４とから構成される。側壁部１０１ｂおよび側壁部１０１ｃには、導波ミラーブロック１１０を保持する傾斜面１０５およびフィルタブロック１２０を保持する傾斜面１０６が形成されている。 The mirror array block 100 is formed on the surface of the plate-like substrate along the side wall portion 101a at the side wall portions 101a, 101b, 101c formed at the three substrate end portions and the substrate end portion where the side wall portion 101a is formed. Inclined surface 102, concave mirror 103 formed by being arranged along the linear axis direction of V groove 102 on one inclined surface 102a constituting V groove 102, and perpendicular to the linear axis direction of V groove 102. And a plurality of linear V grooves 104 formed so as to be opposed to the concave mirror 103 and connected to the V groove 102. An inclined surface 105 for holding the waveguide mirror block 110 and an inclined surface 106 for holding the filter block 120 are formed on the side wall 101b and the side wall 101c.
このような合分波器は、Ｖ溝１０４上に光ファイバ１３０を搭載し、ミラーブロック１１０とフィルタブロック１２０をミラーアレイブロック１００に固定することにより作製される。このとき、光ファイバ１３０の凹面ミラー１０３と対向する端部は、凹面ミラー１０３と所定の距離になるよう配設される。 Such an optical multiplexer / demultiplexer is manufactured by mounting the optical fiber 130 on the V groove 104 and fixing the mirror block 110 and the filter block 120 to the mirror array block 100. At this time, the end portion of the optical fiber 130 facing the concave mirror 103 is disposed at a predetermined distance from the concave mirror 103.
波長多重伝送を行う場合、波長多重された各波長の信号品質を確保するために、それぞれの波長の光信号のパワーが適切か否かを常に監視する必要がある。しかしながら、上述した従来の光合分波器は、光信号のパワーを監視する手段を有していないため、波長多重光を分波した各波長の光信号のパワーや合波する前の各波長の光信号のパワーを監視する場合には、合分波器の外部に別途光パワーモニタを設ける必要がある。 When performing wavelength division multiplexing transmission, it is necessary to always monitor whether or not the power of the optical signal of each wavelength is appropriate in order to ensure the signal quality of each wavelength multiplexed wavelength. However, since the conventional optical multiplexer / demultiplexer described above does not have a means for monitoring the power of the optical signal, the power of the optical signal of each wavelength obtained by demultiplexing the wavelength multiplexed light and the wavelength of each wavelength before multiplexing are combined. When monitoring the power of the optical signal, it is necessary to provide a separate optical power monitor outside the multiplexer / demultiplexer.
上記光パワーモニタは、光入力用の光コネクタと光出力用の光コネクタを有し、入力用光コネクタから入射した光の一部を受光素子にて受光し、残りの光を出力用の光コネクタから出力することにより、光のパワーを計測するものである。このような光パワーモニタは、円筒状の本体に２本の光ファイバコードが接続されており、この光ファイバコードに光コネクタが取り付けられた形態のものが多く、光コネクタを含めた光パワーモニタの体積は、近年市販されている小型光合分波器と同等かそれ以上である。したがって、例えば８ｃｈ光分波器の出力を全てモニタする場合には、上記光パワーモニタを８個取り付ける必要があり、光パワーモニタ１個の体積を４ｃm3と仮定した場合、光パワーモニタだけで３２ｃｍ3以上の体積が必要となる。このため、光合分波器の小型化を進めたところで、光合分波器の外部に大きな体積を要する光パワーモニタが必要となり、装置全体を小型化することができなかった。 The optical power monitor has an optical connector for optical input and an optical connector for optical output, and a part of the light incident from the optical connector for input is received by a light receiving element, and the remaining light is output for output. By outputting from the connector, the power of light is measured. In such an optical power monitor, two optical fiber cords are connected to a cylindrical main body, and an optical connector is attached to the optical fiber cord, and an optical power monitor including the optical connector is often used. The volume of is equal to or larger than that of a small-sized optical multiplexer / demultiplexer commercially available in recent years. Therefore, for example, when all the outputs of the 8ch optical demultiplexer are monitored, it is necessary to attach eight optical power monitors. When it is assumed that the volume of one optical power monitor is 4 cm 3 , only the optical power monitor is used. A volume of 32 cm 3 or more is required. For this reason, when the miniaturization of the optical multiplexer / demultiplexer has been promoted, an optical power monitor requiring a large volume is required outside the optical multiplexer / demultiplexer, and the entire apparatus cannot be miniaturized.
そこで、本願発明は、小型化を実現することができる光合分波器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical multiplexer / demultiplexer that can be downsized.
上述したような課題を解決するために、本発明に係る光合分波器は、凹面状のミラーから構成され、第１の方向から入射した光を第２の方向に反射する反射集光素子と、第１の方向および第２の方向のうち何れか一方の光軸上に配置され、光を波長に応じて透過または反射する光線分岐素子と、反射集光素子のミラーの略中央部に形成され、反射集光素子に入射された光の一部を第３の方向に反射する反射部材と、この反射部材によって反射された光のパワーを検出する受光素子とを備え、第１の方向および第２の方向のうち光線分岐素子が配置されない方の光軸上に光ファイバが配置され、反射集光素子は、光ファイバの端面から入射または出射する光ビームと光線分岐素子を通る光ビームとを結合する光ファイバ結合用素子として機能し、反射部材は、反射集光素子のミラーから突出した、当該ミラーと角度が異なる反射面からなることを特徴とする。 In order to solve the problems as described above, an optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention includes a reflective condensing element configured of a concave mirror and reflecting light incident from a first direction in a second direction. , Arranged on one of the optical axes in the first direction and the second direction, and formed at a substantially central portion of the mirror of the reflection condensing element and a light beam branching element that transmits or reflects light according to the wavelength And a reflecting member that reflects a part of the light incident on the reflective condensing element in the third direction, and a light receiving element that detects the power of the light reflected by the reflecting member , the first direction and An optical fiber is disposed on the optical axis of the second direction where the light beam branching element is not disposed, and the reflection condensing element includes a light beam that enters or exits from an end surface of the optical fiber, and a light beam that passes through the light beam branching element. Function as an optical fiber coupling element Reflecting member, projecting from the mirror reflective focusing elements, the mirror and the angle and said Rukoto such a different reflecting surface.
本発明によれば、反射集光素子に入射された光の一部を第３の方向に反射する反射部材と、この反射部材によって反射された光のパワーを検出する受光素子とを設けることにより、受光素子の出力を検出することで分波または合波される光パワーを計測することが可能となるので、従来のように外付けのパワーモニタを設ける必要がなくなり、結果として、小型化を実現することができる。また、パワーモニタを設けなくてよいので、煩雑な接続作業が不要となるため、利便性を向上させることができる。 According to the present invention, by providing a reflecting member that reflects part of the light incident on the reflective condensing element in the third direction, and a light receiving element that detects the power of the light reflected by the reflecting member. By detecting the output of the light receiving element, it is possible to measure the optical power to be demultiplexed or combined, so that there is no need to provide an external power monitor as in the prior art, resulting in a reduction in size. Can be realized. Further, since it is not necessary to provide a power monitor, it is not necessary to perform complicated connection work, and convenience can be improved.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１〜図３に示すように、本実施の形態に係る光合分波器は、メインブロック１と、このメインブロック１上に搭載されるファイバユニット２と、メインブロック１に固定され受光素子３２が形成された受光素子ブロック３と、メインブロック１に固定され反射素子４２が形成された導波ミラーブロック４と、メインブロック１に固定され光線分岐素子５２を有するフィルタブロック５とから構成される光合分波器である。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 1 to 3, the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment includes a main block 1, a fiber unit 2 mounted on the main block 1, and a light receiving element 32 fixed to the main block 1. Is formed, a waveguide mirror block 4 fixed to the main block 1 and having a reflective element 42 formed thereon, and a filter block 5 fixed to the main block 1 and having a beam splitter 52. It is an optical multiplexer / demultiplexer.
＜メインブロック１＞
メインブロック１は、図１〜図４に示すように、板状の基部１１と、この基部１１の端部に形成された３つの側壁部１２ａ，１２ｂ，１２ｃとを備えている。ここで、側壁部１２ｂと側壁部１２ｃとは、対向して形成されている。また、側壁部１２ａのメインブロック内部側面、すなわち基部１１に隣接する側面には、反射集光素子として機能する複数の凹面ミラー６が形成されている。
<Main block 1>
As shown in FIGS. 1 to 4, the main block 1 includes a plate-like base portion 11 and three side wall portions 12 a, 12 b, and 12 c formed at the end portion of the base portion 11. Here, the side wall part 12b and the side wall part 12c are formed facing each other. Further, a plurality of concave mirrors 6 functioning as reflective condensing elements are formed on the inner side surface of the main block of the side wall portion 12a, that is, the side surface adjacent to the base portion 11.
基部１１上には、側壁部１２ａ側から側壁部１２ａと対向する端部に向かう順番に、側壁部１２ａ側に傾斜した平面からなる平面部１３と、断面略Ｖ字状の形状を有し側壁部と平行な複数の溝１４ａが形成された溝形成部１４と、平面が形成された間隙部１５と、基部１１側に掘り込まれた平面視略矩形の凹部１６ａを有するファイバユニット搭載部１６とが形成されている。 On the base 11, there is a plane portion 13 composed of a plane inclined toward the side wall portion 12 a in order from the side wall portion 12 a toward the end facing the side wall portion 12 a, and the side wall has a substantially V-shaped cross section. A fiber unit mounting portion 16 having a groove forming portion 14 in which a plurality of grooves 14a parallel to the portion are formed, a gap portion 15 in which a plane is formed, and a concave portion 16a that is dug into the base portion 11 and is substantially rectangular in plan view. And are formed.
対向する側壁部１２ｂ,１２ｃには、基板１１の主表面に対して所定の角度で傾斜したミラーブロック保持部１７およびフィルタブロック保持部１８が形成されている。ミラーブロック保持部１７は、フィルタブロック保持部１８よりも凹面ミラー６側に形成されている。ミラーブロック保持部１７には、側壁部１２ｂ，１２ｃの両側に２個ずつ導波ミラーブロック４を位置決めするための突起１７ａが形成されている。同様に、ミラーブロック保持部１８には、側壁部１２ｂ，１２ｃの両側に２個ずつミラーブロック５を位置決めするための突起１８ａが形成されている。 On the opposing side wall portions 12b and 12c, a mirror block holding portion 17 and a filter block holding portion 18 that are inclined at a predetermined angle with respect to the main surface of the substrate 11 are formed. The mirror block holding part 17 is formed closer to the concave mirror 6 than the filter block holding part 18. The mirror block holding part 17 is formed with two protrusions 17a for positioning the waveguide mirror block 4 on both sides of the side wall parts 12b and 12c. Similarly, the mirror block holding part 18 is formed with two protrusions 18a for positioning the mirror block 5 on both sides of the side wall parts 12b and 12c.
また、側壁部１２ａの上部および側壁部１２ｂ，１２ｃの側壁部１２ａ側の端部にかけて、受光素子ブロック保持部１９が形成されている。この受光素子ブロック保持部１９は、側壁部１２ａ〜１２ｃにかけて基部１１と略平行に形成された平面１９ａと、側壁部１２ｂ、１２ｃから平面１９ａの鉛直上方に向かって突出する延在する突起部１９ｂからなる。 Further, a light receiving element block holding portion 19 is formed on the upper portion of the side wall portion 12a and the end portions of the side wall portions 12b and 12c on the side wall portion 12a side. The light receiving element block holding portion 19 includes a flat surface 19a formed substantially parallel to the base portion 11 over the side wall portions 12a to 12c, and a projecting portion 19b extending from the side wall portions 12b and 12c vertically upward of the flat surface 19a. Consists of.
＜ファイバユニット２＞
ファイバユニット２は、図５に示すように、上面に互いに平行な複数の溝形成された下部保持基板２１と、下面に互いに平行な複数の溝が形成された上部保持基板２２と、下部保持基板２１および上部保持基板２２により互いに平行に固定された複数の光ファイバ２３とを備える。ここで、下部保持基板２１および上部保持基板２２に形成された溝は、メインブロック１の溝形成部１４に形成された溝１４ａと同じピッチで形成される。
<Fiber unit 2>
As shown in FIG. 5, the fiber unit 2 includes a lower holding substrate 21 formed with a plurality of grooves parallel to each other on the upper surface, an upper holding substrate 22 formed with a plurality of grooves parallel to each other on the lower surface, and a lower holding substrate. 21 and an upper holding substrate 22 and a plurality of optical fibers 23 fixed in parallel to each other. Here, the grooves formed in the lower holding substrate 21 and the upper holding substrate 22 are formed at the same pitch as the grooves 14 a formed in the groove forming portion 14 of the main block 1.
このようなファイバユニット２は、光ファイバ２３の一端を側壁部１２ａ側に対向させた状態で、下部保持基板２１をメインブロック１の凹部１６ａに嵌め込むことにより、メインブロック１上に配設される。上記一端側の光ファイバ２３の一部は、溝１４ａに嵌め込まれる。この溝１４ａに光ファイバ２３が嵌め込まれた溝形成部１４上には、押さえ板７が接着固定される。これにより、ファイバユニット２がメインブロック１上に固定される。 Such a fiber unit 2 is disposed on the main block 1 by fitting the lower holding substrate 21 into the recess 16a of the main block 1 with one end of the optical fiber 23 facing the side wall 12a. The A part of the optical fiber 23 on the one end side is fitted into the groove 14a. On the groove forming portion 14 in which the optical fiber 23 is fitted in the groove 14a, the pressing plate 7 is bonded and fixed. Thereby, the fiber unit 2 is fixed on the main block 1.
＜受光素子ブロック３＞
受光素子ブロック３は、図６に示すように、平面視略矩形の板の形状を有する受光素子搭載基板３１と、この受光素子搭載基板３１の下面３１ａに受光素子搭載基板３１の長手方向に沿って直線状に並べて設けられ、光電変換素子からなる複数の受光素子３２と、受光素子搭載基板３１の長手方向の一端に設けられた電気コネクタ３３とを有する。受光素子３２は、受光素子搭載基板３１の下面３１ａまたは上面３１ｂに形成された配線パターン（図示せず）により、電気コネクタ３３に接続されている。これにより、受光素子３２からの出力は、電気コネクタ３３を介して外部に取り出される。
<Light receiving element block 3>
As shown in FIG. 6, the light receiving element block 3 includes a light receiving element mounting substrate 31 having a substantially rectangular plate shape in plan view, and a lower surface 31 a of the light receiving element mounting substrate 31 along the longitudinal direction of the light receiving element mounting substrate 31. And a plurality of light receiving elements 32 made of photoelectric conversion elements, and an electrical connector 33 provided at one end in the longitudinal direction of the light receiving element mounting substrate 31. The light receiving element 32 is connected to the electrical connector 33 by a wiring pattern (not shown) formed on the lower surface 31 a or the upper surface 31 b of the light receiving element mounting substrate 31. As a result, the output from the light receiving element 32 is extracted to the outside via the electrical connector 33.
このような受光素子ブロック３１は、受光素子搭載基板３１の長手方向の両端部を受光素子ブロック保持部１９の平面１９ａと突起部１９ｂにより挟み込むことにより、メインブロック１に固定される。このとき、受光素子搭載基板３１は、長手方向がメインブロック１の側壁部１２ａの延在方向と一致し、かつ、下面３１ａがメインブロック１の基板１１と対向した状態に配設される。これにより、受光素子３２は、凹面ミラー６と略対向した状態となる。 Such a light receiving element block 31 is fixed to the main block 1 by sandwiching both ends in the longitudinal direction of the light receiving element mounting substrate 31 between the flat surface 19a and the protrusion 19b of the light receiving element block holding portion 19. At this time, the light receiving element mounting substrate 31 is arranged in a state in which the longitudinal direction coincides with the extending direction of the side wall portion 12 a of the main block 1 and the lower surface 31 a faces the substrate 11 of the main block 1. As a result, the light receiving element 32 is substantially opposed to the concave mirror 6.
＜導波ミラーブロック４＞
導波ミラーブロック４は、図７に示すように、平面視略凹字状の板の形状を有する支持部４１と、この支持部４１の一方の面（以下、ミラー面という）４１ａにアレイ状に形成された複数の反射素子４２とを有する。また、支持部４１のミラー面４１ａと反対側の面（以下、接着面という）４１ｂには、組立の際に導波ミラーブロック４を保持するための突起４３が形成されている。
<Waveguide mirror block 4>
As shown in FIG. 7, the waveguide mirror block 4 has a support portion 41 having a substantially concave plate shape in plan view, and an array on one surface (hereinafter referred to as a mirror surface) 41a of the support portion 41. And a plurality of reflective elements 42 formed on the substrate. Further, a projection 43 for holding the waveguide mirror block 4 at the time of assembly is formed on a surface 41b (hereinafter referred to as an adhesion surface) 41b opposite to the mirror surface 41a of the support portion 41.
このような導波ミラーブロック４は、接着面をメインブロック１のミラーブロック保持部１８に当接させて、突起１８ａにより位置決めする。この後、導波ミラーブロック４は、接着剤によりメインブロック１に固定される。なお、導波ミラーブロック４の突起１８ａに対向する位置に、突起１８ａの形状に対応した凹部を形成しておくようにしてもよい。これにより、導波ミラーブロック４を所定の位置に位置決めすることができる。 Such a waveguide mirror block 4 is positioned by the protrusion 18a with the adhesive surface in contact with the mirror block holding portion 18 of the main block 1. Thereafter, the waveguide mirror block 4 is fixed to the main block 1 with an adhesive. A recess corresponding to the shape of the protrusion 18a may be formed at a position facing the protrusion 18a of the waveguide mirror block 4. Thereby, the waveguide mirror block 4 can be positioned at a predetermined position.
＜フィルタブロック５＞
フィルタブロック５は、図８に示すように、平面視略矩形の板の形状を有する支持部５１と、この支持部５１の一方の面にアレイ状に形成された複数の光線分岐素子５２とを備える。この光線分岐素子５２は、支持部５１の光線が通過する部分にアレイ状に形成された複数の孔５３を塞ぐように配設される。光線分岐素子５２は、ガラス基板上に誘電多層膜を蒸着することにより形成される。
<Filter block 5>
As shown in FIG. 8, the filter block 5 includes a support portion 51 having a substantially rectangular plate shape in plan view, and a plurality of beam branching elements 52 formed in an array on one surface of the support portion 51. Prepare. The beam splitter 52 is disposed so as to block a plurality of holes 53 formed in an array at a portion of the support 51 through which the beam passes. The beam splitter 52 is formed by depositing a dielectric multilayer film on a glass substrate.
このようなフィルタブロック５は、光線分岐素子５２が設けられたのと反対側の面を、フィルタブロック保持部１７に形成された突起１７ａに当接させることにより位置決めする。このとき、フィルタブロック５の突起１７ａと対向する位置に、突起１７ａの形状に対応した凹部を形成しておくことにより、フィルタブロック５を正確に位置決めすることができる。このように位置決めした後、フィルタブロック５は、接着剤によりメインブロック１に固定される。 Such a filter block 5 is positioned by bringing the surface opposite to the side where the light beam splitting element 52 is provided into contact with the protrusion 17 a formed on the filter block holding portion 17. At this time, the filter block 5 can be accurately positioned by forming a recess corresponding to the shape of the protrusion 17 a at a position facing the protrusion 17 a of the filter block 5. After positioning in this way, the filter block 5 is fixed to the main block 1 with an adhesive.
＜凹面ミラー６＞
凹面ミラー６は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、一直線上に設けられた複数の凹面ミラー６のうちの一端（本実施の形態では側壁部１２ｃ側）に形成され単一の曲面からなる凹面ミラー６−１と、ファイバ結合用曲面６１と受光素子結合用曲面６２の２つの曲面を有する凹面ミラー６−２〜６−ｎとから構成される。
<Concave mirror 6>
As shown in FIGS. 4A and 4B, the concave mirror 6 is formed at one end (in the present embodiment, on the side wall 12c side) of the plurality of concave mirrors 6 provided on a straight line. And a concave mirror 6-2 to 6-n having two curved surfaces of a fiber coupling curved surface 61 and a light receiving element coupling curved surface 62.
ファイバ結合用曲面６１は、光ファイバ２３の端面から入出射する光ビームと光線分岐素子５２を通る光ビームとを結合させるよう曲率や角度が設定されている。 The curvature and angle of the curved surface 61 for fiber coupling are set so that the light beam entering and exiting from the end face of the optical fiber 23 and the light beam passing through the light beam splitting element 52 are coupled.
反射部材として機能する受光素子結合用曲面６２は、光ファイバ２３の端面から入出射した光ビームまたは光線分岐素子５２を透過した光ビームの一部を受光素子３２に入射させるように曲率や角度が設定されている。このような受光素子結合用曲面６２は、ファイバ結合用曲面６１のメインブロック１の基部１１に近接した側の縁部や周縁部に設けられる。 The curved surface 62 for coupling the light receiving element functioning as a reflecting member has a curvature and an angle so that a part of the light beam incident / exited from the end face of the optical fiber 23 or the light beam transmitted through the beam branching element 52 is incident on the light receiving element 32. Is set. Such a light receiving element coupling curved surface 62 is provided on an edge portion or a peripheral portion of the fiber coupling curved surface 61 on the side close to the base portion 11 of the main block 1.
［光合分波器の動作］
次に、このような光合分波器の分波器としての動作原理について、図９〜図１１を参照して説明する。なお、図９〜図１１は、説明を容易にするため、図１〜図８に示した光合分波器を模式的に示している。また、図１０では、便宜上、受光素子３２および受光素子３２への光軸は図示していない。
[Operation of optical multiplexer / demultiplexer]
Next, the operation principle of such an optical multiplexer / demultiplexer as a demultiplexer will be described with reference to FIGS. 9 to 11 schematically show the optical multiplexer / demultiplexer shown in FIGS. 1 to 8 for ease of explanation. In FIG. 10, for the sake of convenience, the light receiving element 32 and the optical axis to the light receiving element 32 are not shown.
光合分波器の外部から入力された波長多重光線は、光ファイバ２３−１を伝播し、光合分波器内部に導かれ、凹面ミラー６−１に対してやや拡散した波長多重光線として出射される。凹面ミラー６−１は、この出射された波長多重光線をコリメート光線またはほぼコリメート化された光線として反射し、反射素子４２−１に伝播させる。伝播した反射多重光線は、反射素子４２−１において再び反射され、光線分岐素子５２−１に入射する。 The wavelength multiplexed light input from the outside of the optical multiplexer / demultiplexer propagates through the optical fiber 23-1, is guided into the optical multiplexer / demultiplexer, and is emitted as a wavelength multiplexed light slightly diffused to the concave mirror 6-1. The The concave mirror 6-1 reflects the emitted wavelength-multiplexed light as a collimated light or a substantially collimated light and propagates it to the reflecting element 42-1. The propagated reflected multiple rays are reflected again by the reflecting element 42-1, and enter the beam branching element 52-1.
光線分岐素子５２−１に入射した波長多重光線は、光線分岐素子５２−１において特定の波長域を含む光線が透過されて単色光線となり、凹面ミラー６−２に入射する。この凹面ミラーは、図１１に示すように光ファイバ結合用曲面６１と、この光ファイバ結合用曲面６１の基部１１側の縁部に形成された受光素子結合用曲面６２との２つの凹面の組み合わせからなっている。光ファイバ結合用曲面６１は、入射する光線の大部分（約９５％以上）を受光するように形成されている。これにより、入射した光のほとんど（約９５％以上）は、ファイバ結合用曲面６１によって光ファイバ２３−２の方向に反射されるとともに集光され、光ファイバ２３−２を通って、光合分波器外部へ出力される。一方、光ファイバ結合用曲面６１の縁部に形成された受光素子結合用曲面６２は、光ファイバ結合用曲面６１と曲率および角度が異なるように形成されており、入射した光を受光素子３２−１の方向へ反射させる。したがって、凹面ミラー６−２に入射した光線のうち、光ファイバ結合用曲面６１に入射した以外の残りの光は、受光素子結合用曲面６２によって受光素子３２−１の方向に反射されるとともに集光され、受光素子３２−１へ入射する。 The wavelength multiplexed light incident on the light beam splitting element 52-1 is transmitted through the light beam splitting element 52-1 as a single color light beam including a specific wavelength region, and enters the concave mirror 6-2. As shown in FIG. 11, this concave mirror is a combination of two concave surfaces: a curved surface 61 for coupling an optical fiber and a curved surface 62 for coupling a light receiving element formed at the edge of the optical fiber coupling curved surface 61 on the base 11 side. It is made up of. The optical fiber coupling curved surface 61 is formed so as to receive most of incident light rays (about 95% or more). As a result, most of the incident light (approximately 95% or more) is reflected and collected by the fiber coupling curved surface 61 in the direction of the optical fiber 23-2, passes through the optical fiber 23-2, and is optically multiplexed / demultiplexed. Is output to the outside. On the other hand, the light receiving element coupling curved surface 62 formed at the edge of the optical fiber coupling curved surface 61 is formed so as to have a different curvature and angle from the optical fiber coupling curved surface 61, and the incident light is received by the light receiving element 32-. Reflect in the direction of 1. Accordingly, of the light rays incident on the concave mirror 6-2, the remaining light other than that incident on the optical fiber coupling curved surface 61 is reflected in the direction of the light receiving element 32-1 by the light receiving element coupling curved surface 62 and collected. Light is incident on the light receiving element 32-1.
この際、光ファイバ２３−２から出力された光パワーと、受光素子３２−１から出力される電流量の関係を予め測定しておいた上で、分波動作時の受光素子３２−１からの出力電流を測定することにより、この測定値と上記関係とから光ファイバ２３−２から出力される光パワーを推定することができる。 At this time, the relationship between the optical power output from the optical fiber 23-2 and the amount of current output from the light receiving element 32-1 is measured in advance, and then from the light receiving element 32-1 during the demultiplexing operation. , The optical power output from the optical fiber 23-2 can be estimated from the measured value and the above relationship.
光線分岐素子５２−１に入射した波長多重光線のうち特定の波長域以外の光線は、光線分岐素子５２−１により反射されて反射素子４２−２に伝播し、この反射素子４２−２で反射されて光線分岐素子５２−２に入射する。この光線分岐素子５２−２を透過した単色光線は、凹面ミラー６−３に入射し、殆どはファイバ結合用曲面６１によって光ファイバ２３−３へ、残りは受光素子結合用曲面６２によって受光素子３２−２へ反射される。 Among the wavelength-multiplexed light beams incident on the light beam branching element 52-1, light beams outside the specific wavelength range are reflected by the light beam branching element 52-1, propagated to the reflecting element 42-2, and reflected by the reflecting element 42-2. And enters the beam splitter 52-2. The monochromatic light beam transmitted through the light beam splitting element 52-2 is incident on the concave mirror 6-3. Most of the light beam is incident on the optical fiber 23-3 by the fiber coupling curved surface 61, and the rest is received by the light receiving element coupling curved surface 62. -2 reflected.
上述したような過程を光ファイバ２３−１〜２３−５，凹面ミラー６−１〜６−５，反射素子４２−１〜４２−４および光線分岐素子５２−１〜５２−３の間で繰り返すことにより、光ファイバ２３−１から入射された波長多重光線を、分波された複数の単色光線として光ファイバ２３−２〜２３−５から取り出すとともに、受光素子３２−１〜３２−４からの出力電流を観測することによって、光ファイバ２３−２〜２３−５から出力される光パワーを推定することができる。 The above-described process is repeated between the optical fibers 23-1 to 23-5, the concave mirrors 6-1 to 6-5, the reflecting elements 42-1 to 42-4, and the beam splitters 52-1 to 52-3. Thus, the wavelength multiplexed light incident from the optical fiber 23-1 is taken out from the optical fibers 23-2 to 23-5 as a plurality of demultiplexed monochromatic light beams, and from the light receiving elements 32-1 to 32-4. By observing the output current, the optical power output from the optical fibers 23-2 to 23-5 can be estimated.
このように、本実施の形態によれば、凹面ミラー６が光ファイバ２３の端面から入出射する光ビームと光線分岐素子５２を通る光ビームとを結合させるファイバ結合用曲面６１と、光線の一部を受光素子３２に導入する受光素子結合用曲面６２とから構成することにより、受光素子３２の出力を検出することで分波または合波される光パワーを計測することができる。したがって、公知のパワーモニタを設ける必要がないので、小型化を実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, the concave mirror 6 combines the light beam that enters and exits from the end face of the optical fiber 23 and the light beam that passes through the light beam splitting element 52, and one of the light beams. By configuring the portion with the light receiving element coupling curved surface 62 that introduces the light receiving element 32, it is possible to measure the optical power to be demultiplexed or combined by detecting the output of the light receiving element 32. Therefore, it is not necessary to provide a known power monitor, and thus downsizing can be realized.
また、従来のように光パワーモニタを設けた場合には、チャネル毎に光コネクタで接続する必要があるため、接続作業が煩雑であり不便であった。しかしながら、本実施の形態によれば、パワーモニタを設けなくてよいので、煩雑な接続作業が不要となるため、利便性を向上させることができる。 Further, when an optical power monitor is provided as in the prior art, it is necessary to connect each channel with an optical connector, so that the connection work is complicated and inconvenient. However, according to the present embodiment, since it is not necessary to provide a power monitor, a complicated connection work is not required, and convenience can be improved.
なお、本実施形態に係る光合分波器を合波器として用いる場合には、上述した分波動作における波長多重光線および単色光線の進行方向を逆向きにすることにより実現することができる。すなわち、光合分波器の外部から、光ファイバ２３−２〜２３−５にそれぞれ単色光線を入力することで、その複数の単色光線を合波された波長多重光線として、光ファイバ２３−１から取り出すこととなる。このとき、受光素子３２−１〜３２−４からの出力電流を観測することにより、光ファイバ２３−２〜２３−５から入力された光パワーを推定することができる。 In addition, when using the optical multiplexer / demultiplexer which concerns on this embodiment as a multiplexer, it can implement | achieve by making the advancing direction of the wavelength multiplexed light and monochromatic light in the above-mentioned demultiplexing operation reverse. That is, by inputting monochromatic light into the optical fibers 23-2 to 23-5 from the outside of the optical multiplexer / demultiplexer, the plurality of monochromatic light beams are combined as wavelength-multiplexed light beams from the optical fiber 23-1. It will be taken out. At this time, the optical power input from the optical fibers 23-2 to 23-5 can be estimated by observing the output current from the light receiving elements 32-1 to 32-4.
上述したように、本実施の形態に係る光合分波器を分波器として利用する場合は、図１１に示すように、光線分岐素子５２−１〜５２−４から受光素子結合用曲面６２−２〜６２−５に入射する平行光線（またはわずかに拡散した光線）が受光素子３２に集光されるように、受光素子結合用曲面６２−２〜６２−５の角度と曲率を設定する。一方、本実施の形態に係る光合分波器を合波器として利用する場合は、図１２に示すように、光ファイバ２３−２〜２３−５から出射した拡散光線の一部が受光素子３２に集光されるように、受光素子結合用曲面６２−２〜６２−５の角度と曲率を設定する。したがって、受光素子結合用曲面６２−２〜６２−５以外の構成要素は、合波器および分波器の何れに利用する場合でも、形状や配置等を変更することなく共通して用いることができる。 As described above, when the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment is used as a demultiplexer, as shown in FIG. 11, from the light beam splitting elements 52-1 to 52-4 to the light receiving element coupling curved surface 62-. The angles and curvatures of the light receiving element coupling curved surfaces 62-2 to 62-5 are set so that parallel light rays (or light beams slightly diffused) incident on 2 to 62-5 are collected on the light receiving element 32. On the other hand, when the optical multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment is used as a multiplexer, a part of the diffused light emitted from the optical fibers 23-2 to 23-5 is received by the light receiving element 32 as shown in FIG. The angles and curvatures of the light receiving element coupling curved surfaces 62-2 to 62-5 are set so that the light is condensed. Therefore, the constituent elements other than the light receiving element coupling curved surfaces 62-2 to 62-5 can be used in common without changing the shape, arrangement, etc., when used in any of the multiplexer and the demultiplexer. it can.
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第１の実施の形態と凹面ミラー６の構成が異なるものであり、その他の構成要素については同等である。したがって、第１の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment described above in the configuration of the concave mirror 6, and the other components are the same. Therefore, the same components and components as those in the first embodiment are denoted by the same names and reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
＜凹面ミラー６＞
凹面ミラー６は、一直線上に設けられた複数の凹面ミラー６のうちの一端（本実施の形態では側壁部１２ｃ側）に形成され単一の曲面からなる凹面ミラー６−１と、図１３，図１４に示すように、ファイバ結合用曲面６１と受光素子結合用面６３の２つの曲面を有する凹面ミラー６−２〜６−ｎとから構成される。
<Concave mirror 6>
The concave mirror 6 is formed at one end (on the side wall 12c side in the present embodiment) of the plurality of concave mirrors 6 provided on a straight line, and has a single curved surface, as shown in FIG. As shown in FIG. 14, it is composed of concave mirrors 6-2 to 6-n having two curved surfaces of a fiber coupling curved surface 61 and a light receiving element coupling surface 63.
ファイバ結合用曲面６１は、光ファイバ２３の端面から入出射する光ビームと光線分岐素子５２を通る光ビームとを結合させるよう曲率や角度が設定されている。 The curvature and angle of the curved surface 61 for fiber coupling are set so that the light beam entering and exiting from the end face of the optical fiber 23 and the light beam passing through the light beam splitting element 52 are coupled.
受光素子用反射部として機能する受光素子結合用面６３は、ファイバ結合用曲面６１の略中央部に形成された曲面から構成される。このような受光素子結合用面６３は、光線分岐素子５２を透過し、凹面ミラー６に入射する光ビームの一部を受光素子３２の方向に反射させるよう、曲面の曲率や角度が設定されている。なお、本実施の形態では、受光素子結合用面６３をファイバ結合用曲面６２から突出させた状態としている。これにより、受光素子結合用面６３の面の傾斜角度を大きくすることができるので、受光素子３２を設ける位置の自由度を高くすることができる。 The light receiving element coupling surface 63 that functions as a light receiving element reflecting portion is formed of a curved surface formed at a substantially central portion of the fiber coupling curved surface 61. Such a light receiving element coupling surface 63 has a curved surface curvature and angle set so that a part of the light beam that is transmitted through the light beam splitting element 52 and is incident on the concave mirror 6 is reflected toward the light receiving element 32. Yes. In the present embodiment, the light receiving element coupling surface 63 is projected from the fiber coupling curved surface 62. Thereby, since the inclination angle of the surface of the light receiving element coupling surface 63 can be increased, the degree of freedom of the position where the light receiving element 32 is provided can be increased.
光線分岐素子５２を透過して凹面ミラー６に入射する光線はガウシアンビームであり、光軸の中心の光の強度が最も強く、光軸中心から周囲に行くにしたがって光の強度が弱くなる。本実施の形態では、強度が強い光軸の中心付近に受光素子結合用面６３を設けることにより、第１の実施の形態のように光軸から離れた部分に受光素子結合用曲面６２を設けた場合と比較して、同じ強度の光を反射させるための反射面の面積が小さくすむ。このため、本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、図１５に示すように、受光素子結合用面６３から受光素子３２に向かう光線を細くすることができる。これにより、より面積の小さい受光素子３２を用いることが可能となり、小型化を実現することができる。また、第１の実施の形態と同じ面積の受光素子３２を用いた場合には、受光素子３２を搭載する際の位置決め精度が低くてもよいので、光合分波器の組立を容易に行うことができる。 The light beam that passes through the light beam splitting element 52 and enters the concave mirror 6 is a Gaussian beam, and has the highest light intensity at the center of the optical axis, and the light intensity decreases from the optical axis center to the periphery. In the present embodiment, the light receiving element coupling surface 63 is provided in the vicinity of the center of the optical axis where the intensity is strong, so that the light receiving element coupling curved surface 62 is provided in a portion away from the optical axis as in the first embodiment. Compared with the case of the case, the area of the reflecting surface for reflecting the light of the same intensity can be reduced. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 15, the light beam traveling from the light receiving element coupling surface 63 to the light receiving element 32 can be made thinner than the first embodiment. Thereby, the light receiving element 32 having a smaller area can be used, and the miniaturization can be realized. Further, when the light receiving element 32 having the same area as that of the first embodiment is used, positioning accuracy when mounting the light receiving element 32 may be low, so that the optical multiplexer / demultiplexer can be easily assembled. Can do.
なお、本実施の形態では、受光素子結合用面６３が曲面から構成されるようにしたが、平面から構成されるようにしてもよい。 In the present embodiment, the light receiving element coupling surface 63 is configured from a curved surface, but may be configured from a flat surface.
本発明は、光合分波器等の光モジュールに適用することができる。 The present invention can be applied to an optical module such as an optical multiplexer / demultiplexer.
１…メインブロック、２…ファイバユニット、３…受光素子ブロック、４…導波ミラーブロック、５…フィルタブロック、６…凹面ミラー、７…押さえ板、１１…基部、１２ａ，１２ｂ、１２ｃ…側壁、１３…平面部、１４…溝形成部、１４ａ…溝、１５…間隙部、１６…ファイバユニット搭載部、１６ａ…凹部、１７…ミラーブロック保持部、１７ａ…突起、１８…フィルタブロック保持部、１８ａ…突起、１９…受光素子ブロック保持部、１９ａ…平面、１９ｂ…突起部、２１…下部保持基板、２２…上部保持基板、２３…光ファイバ、３１…受光素子搭載基板、３１ａ…下面、３１ｂ…上面、３２…受光素子、３３…電気コネクタ、４１…支持部、４１ａ…ミラー面、４１ｂ…接着面、４２…反射素子、４３…突起、５１…支持部、５２…光線分岐素子、５３…孔、６１…ファイバ結合用曲面、６２…受光素子結合用曲面、６３…受光素子結合用面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Main block, 2 ... Fiber unit, 3 ... Light receiving element block, 4 ... Waveguide mirror block, 5 ... Filter block, 6 ... Concave mirror, 7 ... Holding plate, 11 ... Base part, 12a, 12b, 12c ... Side wall, DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Plane part, 14 ... Groove formation part, 14a ... Groove, 15 ... Gap part, 16 ... Fiber unit mounting part, 16a ... Recessed part, 17 ... Mirror block holding part, 17a ... Projection, 18 ... Filter block holding part, 18a ... Projection 19. Light receiving element block holding portion 19 a. Flat surface 19 b. Projection portion 21. Lower holding substrate 22. Upper holding substrate 23 Optical fiber 31 Light receiving element mounting substrate 31 a Lower surface 31 b Upper surface, 32 ... light receiving element, 33 ... electrical connector, 41 ... support part, 41a ... mirror surface, 41b ... adhesive face, 42 ... reflection element, 43 ... projection, 51 ... support part, 5 ... light branching element, 53 ... hole, 61 ... fiber coupling curved surface, 62 ... light-receiving element binding curved surface, 63 ... light-receiving element coupling surfaces.
Claims (1)
前記第１の方向および前記第２の方向のうち何れか一方の光軸上に配置され、光を波長に応じて透過または反射する光線分岐素子と、
前記反射集光素子の前記ミラーの略中央部に形成され、前記反射集光素子に入射された光の一部を第３の方向に反射する反射部材と、
この反射部材によって反射された光のパワーを検出する受光素子と
を備え、
前記第１の方向および前記第２の方向のうち前記光線分岐素子が配置されない方の光軸上に光ファイバが配置され、
前記反射集光素子は、前記光ファイバの端面から入射または出射する光ビームと前記光線分岐素子を通る光ビームとを結合する光ファイバ結合用素子として機能し、
前記反射部材は、前記反射集光素子の前記ミラーから突出した、当該ミラーと角度が異なる反射面からなる
ことを特徴とする光合分波器。 A reflective condensing element composed of a concave mirror and reflecting light incident from a first direction in a second direction;
A beam splitter disposed on the optical axis of either the first direction or the second direction and transmitting or reflecting light according to the wavelength;
A reflective member that is formed at a substantially central portion of the mirror of the reflective condensing element and reflects a part of the light incident on the reflective condensing element in a third direction;
A light receiving element for detecting the power of the light reflected by the reflecting member ,
An optical fiber is disposed on the optical axis of the first direction and the second direction where the beam splitter is not disposed,
The reflection condensing element functions as an optical fiber coupling element that couples a light beam incident or emitted from an end face of the optical fiber and a light beam passing through the light beam branching element;
The optical multiplexer / demultiplexer, wherein the reflecting member is formed of a reflecting surface protruding from the mirror of the reflective condensing element and having a different angle from the mirror .
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