JPS6046682B2 - 光ビ−ム用光波多重分波回路 - Google Patents

光ビ−ム用光波多重分波回路

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JPS6046682B2
JPS6046682B2 JP52081735A JP8173577A JPS6046682B2 JP S6046682 B2 JPS6046682 B2 JP S6046682B2 JP 52081735 A JP52081735 A JP 52081735A JP 8173577 A JP8173577 A JP 8173577A JP S6046682 B2 JPS6046682 B2 JP S6046682B2
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optical
wavelength
light
multiplexing
demultiplexing
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功郎 小林
重時 杉元
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Nippon Selfoc Co Ltd
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Nippon Selfoc Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光ファイバ通信用光回路、特に複数の波
長成分を含む光を波長に従つて分離したり波長の異なる
複数の光をまとめたりする光ビーム用光波多重分波回路
に関する。
半導体光源や光ファイバ等の性能向上に伴つて光ファ
イバ通信が将来の新しい通信システムとして期待され、
実用化も一部実現されはじめている。
光ファイバ通信においても、従来の電気通信におけると
同様に、さまざまな通信方式が考えられている。その中
に、一本の光ファイバで複数の光ビームを伝送する光多
重伝送がある。光多重の方法には色々あるが、光の波長
のちがいを利用するいわゆる光波長多重伝送が光ファイ
バの光波長に対する広帯域性を有効に利用できるという
点で光ファイバ通信に最も適していると思われる。その
ような光波長多重通信を実現する上で重要な光 回路の
一つに光波長多重分波回路としては、大きくわけてプリ
ズムや回折格子等の波長分散素子を用いたものと、干渉
フィルタ等の波長選択性の反射膜を用いたものがある。
前者は、プリズムや回折格子とレンズを組み合わせて構
成されているために、構造的にやや複雑で形状が大きく
なること、長時間の使用に対する安定度に欠けること等
の欠点の他に、プリズムや回折格子が高価なために分波
回路も高価になるという欠点がさけられなかつた。一方
、後者は、波長選択性反射膜が比較的安価にできるのて
多重分波回路も安価にできるが、独立の反射膜とレンズ
を組み合わせた分波回路は形状や安定度の点では前者と
同様な欠点を有している。波長選択性反射膜を用いてな
おかつ小型で安定な分波回路として、中心軸に垂直な断
面内で屈折率が中心から周辺に向つて徐々に減少してい
る二つの集束性光伝送体の端面間に波長選択性反射膜を
はさみ、集束性光伝送体中での光ビームの蛇行を利用し
たものがある。これについては例えばこの発明の出願人
による考案、「集束性光伝送体を用いた光波長分波器、
(実願昭51一176145月に詳しい。この多重分波
回路はレンズである集束性光伝送体がきわめて小型であ
る上に、その端面間に反射膜をはさんでいるので分波回
路全体としてもきわめて小型てしかも安定てある。しか
しながら、反射膜を用いる分波回路では、例えば二波長
の分波を例にすると反射膜によるある波長の光の透過と
それ以外の波長の光の反射により分波を行なうので、分
離された光は互いに異なる方向に出射される。前述の集
束性光伝送体を用いた多重分波回路では例えば分波され
た光はほぼ反対方向に出射されるし多重化するための光
はほS゛反対方向から多重分波回路へ入射させなければ
ならない。ところが多重分波回路の出射光は受信電気回
路に結合された光検出器により検出されるので、分波す
べき光の数が多い場合、すなわち多重度が高い場合には
受信電気回路を高密度に受信装置に組み込むために多重
分波回路の出射光はほぼ同じ方向へ出射していることが
望ましい。同様に多重の場合にも、送信電気回路を高密
度に組み込むためには多重するための光は多重分波回路
へほぼ同じ方向から入射することが望ましい。
集束性光伝送体を用いた従来の多重分波回路ては、多重
分波回路と光検出器あるいは光源の間を光ファイバ等で
接続することによつて分離された光が反対方向へ出射し
たり、多重化する光を反対方向から入射させたりするた
めに生じる不都合を取り除いているが、この方法は多重
分波回路に光検出器や光源を直接結合する方法に較べて
、多重分波回路と光ファイバの結合損失が余分に加わる
ために挿入損失が大きくなるという欠点がある。この発
明の目的は低挿入損失でしかも受信あるいは送信電気回
路を高密度に実装できる小型な光ビーム用光波多重分波
回路を提供することにあ.る。
この発明によれば、中心軸に垂直な二つの端面を持ち、
前記中心軸に垂直な断面内で屈折率が中心から周辺に向
つて徐々に減少している二つの集束性光伝送体のそれぞ
れの一方の前記端面の間にj波長選択性のある反射膜を
はさんだ複数個の二波長光多重分波素子と、前記二波長
光多重分波素子の一方の端面間を光学的に結合するため
の光導波路を含む光ビーム用光波多重分波回路が得られ
る。
この発明は、集束性光伝送体の端面の間に波長選択性反
射膜をはさんた二波長光多重分波素子を複数個用いて、
それらの一方の端面の間を光導波路て接続することによ
り、各二波長光多重分波素子の入射あるいは出射光ビー
ムの方向をほぼ同一の方向にしたものである。
こうすることにより、二波長光多重分波素子と光検出器
あるいは光源の間を光ファイバを用いて接続する必要は
なく、光検波器や光源を直接二波長光多重分波素子の端
面へ近接して設置することが不能になり挿入挿失を小さ
くすることができる。さらに、光検波器とそれに続く受
信電気回路あるいは光源と送信電気回路を一体化してお
けば、多重度が大きい場合には)これらの複数の電気回
路をとなり合わせに高密度に受信あるいは送信装置の中
に組み込むことができる。以下図を参照してこの発明を
詳しく説明する。
第1図はこの発明の第1の実施例の平面図を表・す。こ
の実施例は、それぞれ異なる波長λ1,λ2,λ3の光
を出射光として出射する三つの二波長光多重分波素子1
,2,3の入射側端面19,29,39の間を光導波路
4の導波部41,42て接続し、出射側端面20,30
,40に近接し″て受信電気回路12,22,32に接
続された光検出器11,21,31を設置したものであ
る。二波長光多重分波素子1,2,3は木願出願人の出
願による特願昭51−122653「光分岐結合デバイ
ス」を応用したものである。二波長光多重分波素子1を
例にとると、これは、中心軸に垂直な断面内で屈折率が
中心から周辺に向つて徐々に減少している集束性光伝送
体をその中心軸に垂直な端面間の長さが異軸入射光ビー
ムの蛇行周期の約114になるように両端面を切断研磨
した集束性光伝送体13の一方の端面に真空蒸着により
誘電体多層膜よりなる干渉フィルタ膜15をつけ、そこ
に集束性光伝送体13とほぼ同じ長さの別の集束性光伝
送体14を接着固定したものてある。次にその動作を説
明する。集束性光伝送体13の干渉フィルタ膜15をつ
けた側と反対の入射側端面19の中心軸からずれた位置
に光ファイバ8の端部を固定すると、その出射光ビーム
は蛇行してビーム径が拡大する光ビーム16となつて集
束性光伝送体13中を進み、干渉フィルタ膜15に入射
する。干渉フィルタ膜15の透過率の波長依存特性10
1を、他の二波長光多重分波素子2,3の干渉フィルタ
膜25,35の同持性102,103とともに第2図に
示す。すなわち、干渉フィルタ膜15は、波長λ1附近
の光はほとんど透過しそれ以外の波長の光はほとんど反
射する性質を持つているので、光ビーム16は波長λ1
附近の光よりなる光ビーム17とそれ以外の波長の光よ
りなる光ビーム18に、干渉フィルタ膜15の透過、反
射によりそれぞれ分離される。
したがつて、集束性光伝送体14の出射側端面20より
出射する光は波長λ1附近の光よりなるので、光検出器
11で検出し受信電気回路で処理すれば、波長λ1附近
の光で送られて来た信号を他の波長の光信号の干渉を受
けることなく再生することができる。一方、波長λ1附
近以外の波長の光よりなる光ビーム18は干渉フィルタ
膜15で反射された後、集束性光伝送体13中をやはり
蛇行しながら光ビーム16と反対方向に進み入射側端面
19の光ファイバ8の端部を設置したところとは異なる
場所から出射する。それでこの部分と次の二波長光多重
分波素子2の入射側端面29の間を光導波路4の導波部
41で接続し、波長λ1附近以外の光を次の二波長光多
重分波素子2に入射させると、上に述べたのと同様に波
長λ2の附近の光のみか出射側端面30より出射する。
以下同様にして二波長光多重分波素子3の出射側端面4
0より波長λ3の附近の光のみが出射し、波長分波が実
現する。集束性光伝送体13,14,23,24,33
,34はガラス丸棒に通常よく知られたイオン交換法を
用いて製作したもので直径約2?、長さ約5順である。
光導波部4には、ガラス平板にマスクをかけやはりイオ
ン交換を行なうことによりU字形の導波部41,42を
形成したものを用いた。第1図からすぐわかるように、
各二波長光多重分波素子1,2,3の出射光は同一方向
へ出射し、しかも各出射光の間隔は光導波路4の導波部
41,42の形状および寸法を適当に選ぶことによつて
ほぼ任意に決めることができるので、光検出器11,2
1,31および受信電気回路12,22,32を並列に
高密度に受信装置の中へ設置することができる。
さらに光検出器11,21,31は二波長光多重分波素
子1,2,3の出射側端面20,30,40に直接近接
して設置できるので、光ファイバ等を用いてこの間を結
合する場合に較べて挿入損失を小さくすることができ、
光多重分波回路全体としても低損失化が実現てきた。第
3図はこの発明の第2の実施例の平面図をあられす。こ
の実施例では、第1の実施例の光導波路4の導波部41
のかわりに、集束性光伝送体51,61斜めの反射面を
もつ透明体52,62からなる光導波路5を用いて二波
長光多重分波素子1,2の間を結合したものである。二
波長光多重分波素子1の干渉フィルタ膜15で反射され
た光ビーム18は集束性光伝送体51で径の大きなほぼ
平行の光ビーム54に変換された後透明体52,62の
斜めの反射面で全反射され、別の集束性光伝送体61へ
入射し、集束されて次の二波長光多重分波素子2へ入射
する。図では省略したが以下同様にして多波長の分波が
行なえる。この実施例でも、各二波長光多重分波素子に
より分波された光はほぼ同一方向へ出射されるので、光
検出器および受信電気回路を高密度に受信装置の中へ組
み込むことができる。また、各二波長光多重分波素子の
出射側端面へ直接光検出器を近つけて設置できるので挿
入損失も小さくできる。この実施例では透明体52,6
2中の光ビーム54,55は径が大きいので、透明体5
2と透明体62の間の相対的な位置にはそれほどきびし
い精度が要求されない。つまり透明体52と透明体62
は密着していても良いし少し離れていても良い。また、
両者の光軸が多少ずれていても良い。したがつて例えば
、二波長分波素子2、集束性光伝送体61,63透明体
62,64光検出器21それに受信電気回路22をひと
つのユニットとしてあらかじめ組み立てておき、これら
を必要に応じて複数個次々と接続することができる。こ
のような構成にすれば、伝送容量を後になつて増やした
いとき等に比較的容易に多重度を増すことが可能になる
。第4図は、この発明の第3の実施例の導波路7を説明
するための平面図をあられす。
ここては二波長光多重分波素子2と3の間を接続する導
波部7を例にとつて説明する。この導波路7は二波長光
多重分波素子2,3の入射側端面に近接して設置された
集束性光伝送体71,72透明体80反射膜81ででき
ている。集束性光伝送体71,72の長さは光ビーム蛇
行周期の約114に選んだ二波長光多重分波素子2中の
光ビーム28は集束性光伝送体71に異軸で入射し、径
の大きなほぼ平行な光ビーム74となつて斜めに集束性
光伝送体71から出射される。
この光ビーム74は透明体80の一方の面につけられた
反射膜81により折り返されて光ビーム75となり、再
び別の集束性光伝送体72で集束され光ビーム76とな
つて次の二波長光多重分波素子3へ入射する。この実施
例の導波路7でも第2の実施例の導波路5,6と同様に
、二波長光多重分波素子の出射光ビームを集束性光伝送
体によつて径が大きくほぼ平行な光ビームに変換してか
ら反射させているのて、透明体80と集束性光伝送体7
1,72の相対的な位置精度はそれほどきびしくなく光
多重分波回路の組立は比較的容易である。
以上実施例に基づいてこの発明を説明したが、光多重分
波回路の主要な構成要素である二波長光多重分波素子は
直径約2wn1長さ約10TInと小さいので、どの実
施例てもきわめて小型な光多重分波回路が実現された。
ここではこの発明による多波長光多重分波回路を分波回
路として用いる場合について述べた。実施例の光検出器
および受信電気回路のかわりに光源および送信電気回路
を用いれば高密度に送信装置の中に光源および送信電気
回路を組み込むことか可能な多波長用の光多重回路とし
ても用いることができる。二波長光多重分波素子の一方
の端面の間を光学〜的に結ぶ光導波路は実施例に示した
ものに限らず、半導体多層構造を用いたりイオン打ち込
みを利用したりした半導波路等であつても良い。
二波長光多重分波素子の干渉フィルタ膜は第2図に示し
た特性のものでなくとも良く、ある波長以上の光のみを
透過(あるいは反射)する特性のものも使うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例の平面図、第2図はそ
こに用いられる干渉フィルタ膜の透過率゛特性をあられ
す図、第3図はこの発明の第2の実施例の平面図、第4
図はこの発明の第3の実施例の部分平面図をそれぞれあ
られす。 図において1,2,3・・・・・・二波長光多重分波素
子、4,5,6,7・・・・・・光導波路、8・・・・
・・光ファイバ、11,21,31・・・・・・光検出
器、12,22,32・・・・・受信電気回路、13,
14,23,24,33,34,51,61,63,7
1,72・・・・・・集束性光伝送体、15,25,3
5・・・・・・干渉フィルタ膜、16,17,18,2
6,27,28,36,37,54,55,56,57
,58,59,73,74,75,76・・・・・光ビ
ーム、19,29,39・・・・入射側端面、20,3
0,40・・・・・・出射側端面、41,42・・・・
光導波部、52,62,64,80・・・・透明体、8
1・・・反射膜、101,102,103・・・・・・
透過率特性をそれぞれあられす。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 中心軸に垂直な二つの端面を持ち、前記中心軸に垂
    直な断面内で屈折率が中心から周辺に向つて徐々に減少
    している二つの集束性光伝送体のそれぞれの一方の前記
    端面の間に波長選択性を有する膜をはさんだ複数個の二
    波長分波素子と、前記二波長分波素子の一方の端面の間
    を光学的に結合する光導波路とを含む光ビーム用光波多
    重分波回路。
JP52081735A 1977-07-07 1977-07-07 光ビ−ム用光波多重分波回路 Expired JPS6046682B2 (ja)

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