JP4824317B2 - フィルタ付レンズ、およびこれを用いた波長多重光カプラ - Google Patents
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Description
れには加入者から局への上り信号と局から加入者への下り信号に異なる波長の光を用いる。また、さらに異なる波長のアナログ信号(画像信号)を多重化して用いる場合がある。例えば、上り信号(Upstream Data )に1310nm帯、下り信号(Downstream Data )に1490nm帯または1550nm帯がそれぞれ用いられる。このため、局側と加入者側に設けるOLT(Optical Line Termination )或いはONU(Optical Network Unit )にはそれぞれの波長の信号を分波・合波するための波長多重光カプラが必要となる。
用する場合、当該フィルタからの反射光中には、その特定波長帯の反射成分以外に、その波長特性に関係のない反射成分、つまり光学フィルタの入射面で反射される成分である残留反射成分が必ず存在するからである。
また、屈折率分布型ロッドレンズの斜め面である第1面に密着して該第1面上の前記第1の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域に形成された誘電体多層膜により構成される第2の光学フィルタにおける偏波依存損失を低減でき、同第2の光学フィルタの波長特性におけるエッジ波長近傍でも偏波依存性を低減することができる。
1の波長の光)にその波長以外の光が混入する量が低減される。したがって、第1の光学フィルタの反射光を利用するポートのアイソレーションが改善される。つまり、第2の光学フィルタを透過して第1の出射光用光ファイバに結合する透過光のアイソレーションを高くすることができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
[波長多重光カプラの構成]
図1は本発明の一実施形態に係る波長多重光カプラ1の構造を示している。
レンズ32との組み合わせで、単芯光ファイバコリメータ10が構成されている。
しか離れていない。そのため、治具等による遮蔽(マスキング)は、成膜時に自然加熱された際に、その遮蔽部に熱膨張による変形が生じるなど位置精度の問題があり、困難である。
(工程1)第1のレンズ31の第1面31a上の入射光通過領域51をマスクする工程(図3(a)参照)。この工程では、図3(a)および図4(a)に示すように、入射光通過領域51のみを覆うように遮蔽材料53を塗布する。
(工程3)マスクとしての遮蔽材料53を該遮蔽材料53上に成膜された誘電体多層膜54と共に除去する工程(図3(c)参照)。
(工程6)マスクとしての遮蔽材料55をその上に成膜された反射防止膜50と共に除去する工程(図3(f)参照)。
成されない。
(実施例)
各実施例の波長多重光カプラ1では、管状である保護用のケース(図示省略)の直径を5.5mmとし、その長さを約40mmとした。また、この波長多重光カプラ1では、光通信規格B−PONに準拠した以下の特性を目標仕様とした。
反射アイソレーション 40dB 以上(波長域:1550-1565nm )
透過挿入損失 0.7dB 以下(波長域:1260-1360, 1480-1500nm )
反射挿入損失 0.7dB 以下(波長域:1550-1565nm )
偏波依存損失 0.2dB 以下(上記全波長域で)
各実施例の波長多重光カプラ1では第1の光学フィルタ41として、直径1.8mmの屈折率分布型ロッドレンズで構成した第1のレンズ31の第2面31bに、1310nm帯,1490nm帯の光を反射し、かつ1530nm帯の光を透過する波長特性のエッジフィルタを形成した。このエッジフィルタは、SiO2とTiO2を交互に多数積層した誘電体多層膜である。
実施例1の詳細な膜構成を下記の表1に示す。また、この誘電体多層膜の理論光学特性を図8の曲線64に示す。図9の曲線66は実施例1の偏波依存損失を示している。
実施例2の詳細な膜構成を下記の表2に示す。また、この誘電体多層膜の理論光学特性は図8の曲線64で示す特性と同様であり、図示を省略する。図9の曲線65は実施例2の偏波依存損失(PDL)を示している。この図9から、実施例2の偏波依存損失が実施例1よりも小さいことが分かる。
このように実施例2では、第1の光学フィルタ41,第2の光学フィルタ43が第1のレンズ31の第2面31b,第1面31aにそれぞれ成膜されたフィルタ付レンズ33が作製される。このフィルタ付レンズ33の測定結果を図12(a),(b)に示す。図12(a),(b)の縦軸は挿入損失の逆数である。すなわち入射ポートに入射した光の強度に対して反射ポートおよび透過ポートで観測される光の強度の比をdB単位で示している。図12(b)は図12(a)の損失の小さい部分を拡大したものである。
よれば1310nm帯または1490nm帯における挿入損失は0.3〜0.7dB程度であり、上記透過挿入損失の目標仕様も満たされていることがわかる。
実施例3の波長多重光カプラ1では、上記実施例1と同様に上記の特性を目標仕様とした。実施例3では、エッジフィルタである第2の光学フィルタ43の誘電体多層膜54は、TiO2を主成分とする高屈折率誘電体膜と、SiO2を主成分とする低屈折率誘電体膜とを交互に49層積層した誘電体多層膜である(下記の表3参照)。この誘電体多層膜54の膜構成は、高屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ/4とし、低屈折率誘電体膜の光学膜厚を3λ/4としている。この誘電体多層膜の理論特性を図14の曲線76で示す。
実施例4の波長多重光カプラ1では、上記実施例1と同様に上記の特性を目標仕様とした。実施例4では、エッジフィルタである第2の光学フィルタ43の誘電体多層膜54は、TiO2を主成分とする高屈折率誘電体膜と、SiO2を主成分とする低屈折率誘電体膜とを交互に49層積層した誘電体多層膜である(下記の表4参照)。この誘電体多層膜の膜構成は、高屈折率誘電体膜の光学膜厚を3λ/4とし、低屈折率誘電体膜の光学膜厚をλ/4としている。この誘電体多層膜の理論特性を図16の曲線80で示す。
○一般に、波長多重光カプラに屈折率分布型ロッドレンズを用いる場合、入射ポートの光ファイバからの入射光が同レンズの入射面で反射されて入射ポートへ戻るのを(リターンロスを)抑制するために、その入射面が斜めに加工されている。この斜め面に成膜される光学フィルタは偏波依存性が大きい。屈折率分布型ロッドレンズの入射面と反対側の出射面から出射する光はコリメートされ広がりをもった平行光である。一方、その平行光に含まれる特性波長の光が光学フィルタで反射されて入射面から出射する光は、出射ポートの光ファイバとの結合のため収束光となっている。このため、斜め面である入射面に成膜された光学フィルタの膜面に対して斜めに入射する斜め入射成分が増大し、これによりその光学フィルタでは、エッジ波長付近で大きな偏波依存性が生じる。エッジ波長のシフトに伴うエッジ波長付近での波長特性の鈍りが偏波依存性低減の支障となっていた。
学フィルタ43は、第1面31a上の、第1の光学フィルタ41からの反射光が通過する出射光通過領域52に形成されており、該出射光通過領域52には反射防止膜50は形成されていない。このような構成により、2種類の波長λ1,λ2の光信号が多重化された入射光が入射光用光ファイバ23から出射されて入射する第1のレンズ31の第1面31aには、反射防止膜50が形成されているので、入射光が入射光用光ファイバ23へ戻るのを抑制できると共に、入射光の反射損失を低減することができる。また、反射防止膜50は第1のレンズ31の第1面31aにおける入射光通過領域51に形成され、出射光通過領域52には形成されていないので、第2の光学フィルタ43の特性には影響を及ぼさない。また、第2の光学フィルタ43は、第1の光学フィルタ41により分波された光のうち、第1の波長λ1の光を透過してそれ以外の波長成分を反射することで、第1の出射光用光ファイバ24に結合される出射光のアイソレーションを向上させるが、入射光には影響を及ぼさない。なお、反射防止膜50の理論特性を図8の曲線64で示す。
誘電体膜と、SiO2を主成分とする低屈折率誘電体膜とを交互に49層積層した誘電体
多層膜である。この誘電体多層膜の膜構成は、高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜の両方の光学膜厚を3λ/4としている。このような構成により、第2の光学フィルタ43における偏波依存損失(PDL)を低減でき、同光学フィルタ43の波長特性におけるエッジ波長近傍でも偏波依存性を低減することができる。
・上記第1実施形態では、第2の光学フィルタ43を第1のレンズ31の第1面31a側に成膜し、その上に反射防止膜50を成膜している(図2(a)参照)が、反射防止膜50を第1面31a側に成膜し、その上に第2の光学フィルタ43を成膜する構成にも本発明は適用可能である。この場合にも、第2の光学フィルタ43は、第1面31a上の出射光通過領域52に形成し、入射光通過領域51には形成しないようにする。また、反射防止膜50は、第1面31a上の入射光通過領域51に形成し、出射光通過領域52には形成しないようにする。
nm,1550〜1560nmの波長範囲から各波長を選択することもできる。
・上記実施形態では、波長多重光カプラ1は、波長多重光を分波する光分波器の構成について説明したが、まったく同じ構成の波長多重光カプラは2波長の光信号を多重化して1本の光ファイバに結合する合波器としても使用できる。この場合は、入射光用光ファイバ23が出射光用光ファイバとなり、各出射光用光ファイバがそれぞれ入射光用光ファイバとなる。
における複数の光学フィルタのうち、第3の端面32aに最も近い位置に配置される光学フィルタは、第3の端面32aに密着させる。このような構成の波長多重光カプラにも本発明は適用可能である。これによれば、第2のレンズ32の第3の端面に平板状の光学フィルタを密着させることが容易である。また、同レンズの第3の端面に光学フィルタを密着させることにより、光学フィルタの角度が容易に調整できる。また、光学フィルタが第3の端面に密着したフィルタ付きロッドレンズを用いることにより、部品点数が減るので、組立てが更に容易な波長多重光カプラを実現することができる。
Claims (5)
- 複数の波長の光信号が多重化された入射光が1本の入射光用光ファイバから入射されたとき、前記入射光を波長毎の光信号に分離して、複数の出射光用光ファイバに振り分ける波長多重光カプラに用いる屈折率分布型ロッドレンズで構成されるフィルタ付レンズにおいて、
前記屈折率分布型ロッドレンズは前記入射光用光ファイバから出射され第1面から入射する前記入射光を平行光に変換して第2面から出射し、
前記屈折率分布型ロッドレンズの第2面に前記複数の波長のうち第1の波長の光を反射する第1の光学フィルタを形成し、該屈折率分布型ロッドレンズの斜め面である第1面に密着するように、該第1面上の入射光が通過する入射光通過領域には誘電体多層膜からなる反射防止膜のみを形成すると共に、該第1面上の前記第1の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域には誘電体多層膜からなり、第1の波長の光を透過しそれ以外の波長の光を反射する第2の光学フィルタのみを形成し、
前記第2の光学フィルタは、高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に多数積層された誘電体多層膜であり、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚と低屈折率誘電体膜の光学膜厚をそれぞれ3λ/4と3λ/4、λ/4と3λ/4、あるいは3λ/4とλ/4としたことを特徴とするフィルタ付レンズ。 - 複数の波長の光信号が多重化された入射光が1本の入射光用光ファイバから入射されたとき、前記入射光を波長毎の光信号に分離して、複数の出射光用光ファイバに振り分ける波長多重光カプラにおいて、
前記入射光用光ファイバから出射され第1面から入射する前記入射光を平行光に変換して第2面から出射する第1のレンズと、該レンズの前記第2面側に配置され、前記複数の波長のうち第1の波長の光を反射する第1の光学フィルタを含む第1のフィルタ群と、前記第1の光学フィルタにより反射された平行光が前記第1面から出射して集光される位置に端面が位置するように配置された第1の出射光用光ファイバと、該光ファイバの端面と前記第1面の間に配置され、第1の波長の光を透過しそれ以外の波長の光を反射する第2の光学フィルタを含む第2のフィルタ群を構成する光学フィルタ素子と、前記第1のフィルタ群の全ての光学フィルタを透過して第3面から入射する入射光を、第4面から出射して集光する第2のレンズと、該第2のレンズにより集光された位置に端面が位置するように配置された第2の出射光用光ファイバと、を備え、
前記第1のレンズの第1面が前記入射光の光軸に対して傾斜した平面であり、前記光学フィルタ素子は前記第1面に密着するように設けられ、
前記第1のレンズは、前記第1面に相当する第1の端面と前記第2面に相当する第2の端面とを有する屈折率分布型ロッドレンズであり、
前記光学フィルタ素子はその入射面が前記入射光の光軸に対して傾斜して配置され、前記第2のフィルタ群に加えて誘電体多層膜からなる反射防止膜を備え、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する前記第1面上の入射光通過領域には前記反射防止膜のみが形成されると共に、該第1面上の前記第1の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域には前記第2の光学フィルタのみが形成されており、
前記第2の光学フィルタは、高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に多数積層された誘電体多層膜であり、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚と低屈折率誘電体膜の光学膜厚をそれぞれ3λ/4と3λ/4、λ/4と3λ/4、あるいは3λ/4とλ/4としたことを特徴とする波長多重光カプラ。 - 請求項2に記載の波長多重光カプラにおいて、
前記第1のフィルタ群は、前記平行光の進行方向に沿って透過波長範囲が順に狭くなるように配列された複数の光学フィルタを含み、該複数の光学フィルタは、前記平行光に含まれる複数の波長の光信号をそれぞれ異なる方向に反射するように前記第1のレンズの光軸に対してそれぞれ異なる角度をなすように前記第2面側に配置されており、前記第1の出射光用光ファイバは、前記第1のフィルタ群の各光学フィルタからの反射光がそれぞれ結合する位置に端面が位置するように配置された複数の光ファイバを含むことを特徴とする波長多重光カプラ。 - 2波長の光信号が多重化された入射光が1本の入射光用光ファイバから入射されたとき、前記入射光を波長毎の光信号に分離して、2本の出射光用光ファイバに振り分ける波長多重光カプラにおいて、
前記入射光用光ファイバから出射される入射光を該入射光の光軸に対して傾斜した第1面から入射し、平行光に変換して第2面から出射する第1のレンズと、該第1のレンズの第2面に対向して配置され前記平行光に変換された入射光に含まれる第1の波長の光を反射し第2の波長の光を透過する第1の光学フィルタと、前記第1の光学フィルタにより反射された第1の波長の光が前記第1のレンズを介して集光される位置に端面が位置するように配置された第1の出射光用光ファイバと、前記第1のレンズの前記第1面に直接成膜により形成され、第1の波長の光を透過しそれ以外の波長の光を反射する第2の光学フィルタと、前記第1の光学フィルタを透過した第2の波長の光を集光する第2のレンズと、前記第2の波長の光が前記第2のレンズを介して集光される位置に端面が位置するように配置された第2の出射光用光ファイバと、を備え、
前記第1のレンズの第1面が前記入射光の光軸に対して傾斜した平面であり、誘電体多層膜からなる反射防止膜と前記第2の光学フィルタは前記第1面に密着するように設けられ、
前記第1のレンズは、前記第1面に相当する第1の端面と前記第2面に相当する第2の端面とを有する屈折率分布型ロッドレンズであり、
前記第1のレンズの第1面上の、前記入射光用光ファイバの端面から出射される前記入射光が通過する入射光通過領域には前記反射防止膜のみが形成されると共に、前記第1の光学フィルタからの反射光が通過する出射光通過領域には前記第2の光学フィルタのみが形成されており、
前記第2の光学フィルタは、高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とが交互に多数積層された誘電体多層膜であり、前記高屈折率誘電体膜の光学膜厚と低屈折率誘電体膜の光学膜厚をそれぞれ3λ/4と3λ/4、λ/4と3λ/4、あるいは3λ/4とλ/4としたことを特徴とする波長多重光カプラ。 - 請求項4に記載の波長多重光カプラにおいて、
前記第1の波長と第2の波長は、1260〜1360nm、1480〜1500nm、および1550〜1560nmの各波長範囲のいずれかを含むことを特徴とする波長多重光カプラ。
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