WO2022249455A1

WO2022249455A1 - 光モニタデバイス

Info

Publication number: WO2022249455A1
Application number: PCT/JP2021/020451
Authority: WO
Inventors: 良小山; 宜輝阿部; 和典片山
Original assignee: 日本電信電話株式会社
Priority date: 2021-05-28
Filing date: 2021-05-28
Publication date: 2022-12-01
Also published as: US20240230461A1; JPWO2022249455A1

Abstract

本開示は、多心数の光ファイバについて、入射する光信号の偏光状態によらず、光信号のパワーを正確に測定することができる光モニタデバイスを小型かつ低コストに実現することを目的とする。　本開示に係る光モニタデバイスは、定められた入射領域から入射された入射光を、第１の方向及び第２の方向の２つに分岐する第１の分岐部（３３Ａ）と、前記第１の分岐部（３３Ａ）で前記第２の方向に分岐された分岐光を受光し、前記第１の分岐部で分岐された光の強度を、前記入射領域における入射位置ごとに検出する第１の受光素子（５Ａ）と、前記第１の分岐部（３３Ａ）で前記第１の方向に分岐された分岐光を、前記第１の方向及び前記第２の方向の両方に垂直な第３の方向並びに前記第１の方向の２つに分岐する第２の分岐部（３３Ｂ）と、前記第２の分岐部で前記第３の方向に分岐された分岐光を受光し、前記第２の分岐部（３３Ｂ）で分岐された光の強度を、前記入射領域における入射位置ごとに検出する第２の受光素子（５Ｂ）と、を備える。

Description

光モニタデバイス

　本開示は光モニタデバイスに関し、特に光伝送装置などにあって光の強度を検出しその検出結果を他の部品にフィードバックするための光モニタデバイスに関する。

　近年、インターネットトラフィックの増大に伴い、通信システムにおいては通信容量を増大することが強く求められている。これを実現するため、通信局舎とユーザ宅間のアクセスネットワークや通信局舎同士を結ぶコアネットワークでは光ファイバを用いた通信システムが使われている。光ファイバ通信では通信の制御や設備の健全性の確認のために光ファイバを伝搬する光強度の検出がしばしば用いられる。例えば、アクセスネットワークでは、光ファイバに試験光を伝搬させ、その光強度検出から光ファイバの損失や健全性、心線対象や繋がりの確認などを行なっている。また、コアネットワークで用いられるＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）伝送ではフィードバック制御のため光強度のモニタリングが必要である。

　アクセスネットワークの光強度モニタリングでは、２本の平行導波路によって光を一定の分岐比で分岐する技術が使われており（例えば特許文献１参照。）、これによりアクセスネットワークにおける光信号の強度や伝搬損失の測定などが行なえる。

　ＷＭＤ伝送での光強度モニタリングでは、１次元に配列された光ファイバと誘電体多層膜との組み合わせにより複数の光ファイバの光信号の強度を同時にモニタリングする技術が使われている（例えば特許文献２参照。）。

　しかし、従来のような配置構成とした光モニタデバイスにおいては、まだ以下に示すような課題がある。

　光通信が普及し、光設備／ケーブルのファイバ心数が多心化していく中で、まず、光ファイバ１心毎に光カプラを用いる光モニタデバイスの場合は多心化に応じてコストとサイズが増大する。光ファイバと光強度センサを１次元のアレイ状に配置した光モニタデバイスの場合も、光ファイバのアレイ配置には限界があり、それよりも光ファイバの心数が増大すれば、心数に応じてコストとサイズが増大する。

　また、このような光モニタデバイスを構成するための空間光学系としてフレネル反射を用いる技術がある。しかしながら、フレネル反射は入射するｐ偏光とｓ偏光により反射率が異なるため、入射する光の偏光状態により光センサ側に分岐される光の分岐比が変化し、正確な測定が行なえないという課題がある。

特許第３４５０１０４号特開２００４－２１９５２３

　本開示はこのような点に鑑みてなされたものであり、本開示は、数十心といった多心数の光ファイバについて、入射する光信号の偏光状態によらず、光信号のパワーを正確に測定することができる光モニタデバイスを小型かつ低コストに実現することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本開示の光モニタデバイスは、
　複数の光ファイバを伝搬する光の強度を検出する光モニタデバイスにおいて、
　定められた入射領域から入射された入射光を、第１の方向及び第２の方向の２つに分岐する第１の分岐部と、
　前記第１の分岐部で前記第２の方向に分岐された分岐光を受光し、前記第１の分岐部で分岐された光の強度を、前記入射領域における入射位置ごとに検出する第１の受光素子と、
　前記第１の分岐部で前記第１の方向に分岐された分岐光を、前記第１の方向及び前記第２の方向の両方に垂直な第３の方向並びに前記第１の方向の２つに分岐する第２の分岐部と、
　前記第２の分岐部で前記第３の方向に分岐された分岐光を受光し、前記第２の分岐部で分岐された光の強度を、前記入射領域における入射位置ごとに検出する第２の受光素子と、
　を備える。

　本開示によれば、数十心といった多心数の光ファイバについて、入射する光信号の偏光状態によらず、光信号のパワーを正確に測定することができる光モニタデバイスを小型かつ低コストに実現することができる。

ｓ偏光及びｐ偏光の入射角度と反射の関係を説明する図である。本開示に係る光モニタデバイスを説明する図である。本開示に係る光モニタデバイスを説明する図である。本開示に係る光モニタデバイスを説明する図である。第１及び第２の屈折率界面における光の様子を説明する図である。第３及び第４の屈折率界面における光の様子を説明する図である。第１及び第２の屈折率界面における光の様子を説明する図である。第３及び第４の屈折率界面における光の様子を説明する図である。第３及び第４の屈折率界面における光の様子を説明する図である。

　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

　本開示では上記課題を解決するために、図２に例示する構成によって実現可能な光モニタデバイスを提供する。
　本開示の光モニタデバイスは、
　入射光４１の一部を特定の方向（第２の方向）へ、残りの一部を別の特定の方向（第３の方向）へ、残りの大部分をまた別の特定の方向（第１の方向）へと特定の分岐比で分岐し出射する空間光学系３０と、
　空間光学系３０に光を入射するように２次元配列状に配置された複数の光を伝搬する入射側光ファイバ１１と、
　空間光学系３０からの大部分の出射光４２を受光するように配置された複数の光を伝搬する出射側光ファイバ１２と、
　空間光学系３０からの第１の一部の出射光４３Ａを受光するように配置された第１の受光素子５Ａと、
　第２の一部の出射光４３Ｂを受光するように配置された第２受光素子５Ｂと、
　空間光学系３０と前記入射側光ファイバ１１の間に配置され、空間光学系３０への入射光を平行光とする入射側光学レンズ２１と、
　空間光学系３０と前記出射側光ファイバ１２の間に配置され、空間光学系３０からの出射光を効率よく出射側光ファイバ１２に結合する出射側光学レンズ２２と、
　を有する。

　図２に示すように、空間光学系３０は、
　前記入射側光学レンズ２１と接続され、一様な屈折率を持つ第１の部材３０Ａと、
　前記第１の部材３０Ａと接しており、第１の部材３０Ａとは異なる一様な屈折率を持つ第１の単層膜３３Ａと、
　前記第１の単層膜３３Ａと接しており、前記第１の部材３０Ａと同じ屈折率を持つ第２の部材３０Ｂと、
　前記第２の部材３０Ｂと接しており、第１の単層膜３３Ａと同じ屈折率を持つ第２の単層膜３３Ｂと、
　前記第２の単層膜３３Ｂと前記出射側光学レンズ２２とに接続され、前記第１の部材３０Ａと同じ屈折率を持つ第３の部材３０Ｃと、
　で構成されてもよい。

　ここで、第１の単層膜３３Ａの屈折率及び第２の単層膜３３Ｂの屈折率は、任意である。例えば、第１の単層膜３３Ａの屈折率及び第２の単層膜３３Ｂの屈折率は、第１の部材３０Ａ、第２の部材３０Ｂ及び第３の部材３０Ｃの屈折率より低い。また、第１の単層膜３３Ａの屈折率及び第２の単層膜３３Ｂの屈折率は、同じであってもよいし、異なってもよい。

　第１の単層膜３３Ａは、入射された入射光を第１の方向及び第２の方向の２つに分岐する第１の分岐部として機能する。第２の単層膜３３Ｂは、第１の単層膜３３Ａで第１の方向に分岐された分岐光を、第１の方向及び第２の方向の両方に垂直な第３の方向並びに第１の方向の２つに分岐する第２の分岐部として機能する。

　空間光学系３０は、
　入射光４１の光軸と特定の角度をもって設けられ、互いに平行な第１の屈折率界面３１Ａ及び第２の屈折率界面３１Ｂと、入射光４１の光軸と前述の特定の角度を持ち、第１の屈折率界面３１Ａ及び第２の屈折率界面３１Ｂの法線と直交する法線をもって設けられた互いに平行な第３の屈折率界面３１Ｃ及び第４の屈折率界面３１Ｄと、を有しており、
　大部分の出射光４２が出射する第１の方向が第１から第４の屈折率界面（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）を透過した方向であり、
　第１の一部の出射光４３Ａが出射する第２の方向が第１の屈折率界面３１Ａで反射した方向であり、
　第２の一部の出射光４３Ｂが出射する第３の方向が第３の屈折率界面３１Ｃで反射した方向である、ことを特徴とする。

　また、空間光学系３０は、
　入射光４１の光軸と特定の角度をもって設けられ、互いに平行な第１の屈折率界面３１Ａ及び第２の屈折率界面３１Ｂと、第１の屈折率界面３１Ａ及び第２の屈折率界面３１Ｂよりも出射側光ファイバ１２側に配置され、入射光４１の光軸を中心とした円周方向に第１の屈折率界面３１Ａ及び第２の屈折率界面３１Ｂを９０度回転させた面に相当する第３の屈折率界面３１Ｃ及び第４の屈折率界面３１Ｄと、を有していてもよい。

　図２においては、第１の部材３０Ａと第１の単層膜３３Ａとの境界面を第１の屈折率界面３１Ａとし、第２の部材３０Ｂと第１の単層膜３３Ａとの境界面を第２の屈折率界面３１Ｂとし、第２の部材３０Ｂと第２の単層膜３３Ｂとの境界面を第３の屈折率界面３１Ｃがとし、第３の部材３０Ｃと第２の単層膜３３Ｂとの境界面を第４の屈折率界面３１Ｄとする。

　図２及び後述する図３から図９では、第１の方向がｘ軸方向であり、第２の方向がｚ軸方向であり、第３の方向がｙ軸方向である例を示すが、これらの方向は空間光学系３０の光学設計に応じた任意の方向にすることができる。

　図２に示す空間光学系３０について理解が容易になるよう、２次元配列されている入射側光ファイバ１１及び出射側光ファイバ１２のうちの１本のみを記載したものを図４に示す。以下、第１の単層膜３３Ａをｘ軸方向に透過した光を大部分の出射光４２Ａとし、第２の単層膜３３Ｂをｘ軸方向に透過した光を大部分の出射光４２Ｂとして説明する。また、入射光４１の光軸がｘ軸方向であるとする。

　図４に示す第１の単層膜３３Ａの入射光４１及び第１の一部の出射光４３Ａを含む断面（ｘｚ平面）を図５に示す。また、図４に示す第２の単層膜３３Ｂの大部分の出射光４２Ａ及び第２の一部の出射光４３Ｂを含む断面（ｘｙ平面）を図６に示す。

　部材３０Ａと単層膜３３Ａの屈折率が異なる場合、図５に示すように、入射光４１は、一部が第1の屈折率界面３１Ａで反射されて出射光４３Ａとなり、残りは第1の屈折率界面３１Ａで屈折する。部材３０Ａと部材３０Ｂとが同じ屈折率である場合、第1の屈折率界面３１Ａで屈折された光は、第２の屈折率界面３１Ｂで再度屈折して大部分の出射光４２Ａとなり、入射光４１と平行になる。図６においても、同様に、部材３０Ｂと部材３０Ｃとが同じ屈折率である場合、大部分の出射光４２Ａと大部分の出射光４２Ｂは平行になる。なお、図５及び図６並びに後述する図７から図９では理解を容易にするために図示していないが、入射光４１の一部は、第２の屈折率界面３１Ｂでも反射されて出射光４３Ａとなり、大部分の出射光４２Ａの一部は、第４の屈折率界面３１Ｄでも反射されて出射光４３Ｂとなる。

　図５は、第１の方向（ｘ方向）に沿って第１の単層膜３３Ａに入射する入射光４１と、第１の単層膜３３Ａで第２の方向（ｚ方向）に反射される第１の一部の出射光４３Ａと、を含む面であることから、第１の単層膜３３Ａにおける入射面となる。図６は、第１の方向（ｘ方向）に沿って第２の単層膜３３Ｂに入射する大部分の出射光４２Ａ及び第２の単層膜３３Ｂで第３の方向（ｙ方向）反射される第２の一部の出射光４３Ｂを含む面であることから、第２の単層膜３３Ｂにおける入射面となる。前述したように、第３の方向が第１の方向及び第２の方向に垂直となるように第１の単層膜３３Ａ及び第２の単層膜３３Ｂを設けることで、第１の単層膜３３Ａにおける入射面と第２の単層膜３３Ｂにおける入射面とを垂直にすることができる。

　図４に示す空間光学系３０においては、前述したように、第１の単層膜３３Ａにおける入射面と第２の単層膜３３Ｂにおける入射面とが垂直になるため、第１の単層膜３３Ａにおけるｐ偏光が第２の単層膜３３Ｂにおけるｓ偏光となり、第１の単層膜３３Ａにおけるｓ偏光が第２の単層膜３３Ｂにおけるｐ偏光となる。第１の単層膜３３Ａ及び第２の単層膜３３Ｂは、光軸となす角及び屈折率が同じため、第１の単層膜３３Ａにおけるｐ偏光の分岐比と第２の単層膜３３Ｂにおけるｓ偏光の分岐比は等しく、第１の単層膜３３Ａにおけるｓ偏光の分岐比と第２の単層膜３３Ｂにおけるｐ偏光の分岐比も等しい。

　入射光４１の強度Ｉのうちｐ偏光の強度をＩ_ｐ、ｓ偏光の強度をＩ_ｓとし、第１の単層膜３３Ａにおけるｐ偏光とｓ偏光の分岐比をＫ_ｐ、Ｋ_ｓとすると、第１の受光素子５Ａに入る光パワーは式１、第２の受光素子５Ｂに入る光パワーは式２で表される。
（数１）
Ｋ_ｐＩ_ｐ＋Ｋ_ｓＩ_ｓ　　　（式１）
（数２）
Ｋ_ｓ（１－Ｋ_ｐ）Ｉ_ｐ＋Ｋ_ｐ（１－Ｋ_ｓ）Ｉ_Ｓ　　　（式２）

　以上より第１の受光素子５Ａと第２の受光素子５Ｂに入る光パワーの合計値は式３となる。
（数３）
（Ｋ_ｓ＋Ｋ_ｐ－Ｋ_ｓＫ_ｐ）（Ｉ_ｐ＋Ｉ_ｓ）＝（Ｋ_ｓ＋Ｋ_ｐ－Ｋ_ｓＫ_ｐ）Ｉ　　　（式３）

　分岐比Ｋ_ｓ、Ｋ_ｐは空間光学系３０の屈折率と入射角のみに依存するため２つの受光素子５Ａ及び５Ｂに入る光パワーの和と入射光４１の光パワーとの比は偏光状態によらず一定となる。

　図２及び図４に例示する光モニタデバイスでは、入射側光ファイバ１１から光は入射側光学レンズ２１で平行光となり拡散により損失することが防がれる。さらに空間光学系３０によって大部分の出射光４２が出射側光学レンズ２２に導かれる。出射側光学レンズ２２は空間光学系３０を通過した大部分の出射光４２を集光し、出射側光ファイバ１２に結合する。このように、入射光ファイバ１１から出た大部分の出射光４２を損失が少ない状態で出射側光ファイバ１２に導くことができる。

　複数の波長の光を含む入射光４１が第１の単層膜３３Ａに入射する場合を図７に示す。入射光４１は、単層膜３３Ａでは波長が異なると異なる方向に進む。このため、屈折率界面３１Ｂへの入射位置が波長によって異なる。一方で、屈折率界面３３Ｂから部材３０Ｂに入射した光は、部材３０Ａと部材３０Ｂとが同じ屈折率である場合、単層膜３３Ａと部材３０Ｂの間の屈折により、入射光４１と同じ方向に進む。以下、屈折率界面３３Ｂから部材３０Ｂに入射した光（大部分の出射光４２Ａ）のうち、長波長の光を大部分の出射光４２Ａ－Ｌと、短波長の光を大部分の出射光４２Ａ－Ｓとする。図７においては、長波長の光の方が屈折角が小さいとしているが、これに限定されない。この場合、入射光４１と大部分の出射光４２Ａ－Ｌとの光軸はｚ方向にＺ１だけずれ、入射光４１と大部分の出射光４２Ａ－Ｓとの光軸はｚ方向にＺ２（Ｚ１＜Ｚ２）だけずれる。

　図７に示す大部分の出射光４２Ａ－Ｌが単層膜３３Ｂにおいて透過及び反射される様子を図８に示す。前述したように、部材３０Ｂと単層膜３３Ｂの屈折率が異なり、部材３０Ｂと部材３０Ｃとが同じ屈折率である場合は、大部分の出射光４２Ａ－Ｌと大部分の出射光４２Ｂ－Ｌは、平行で、光軸がｙ方向にＹ１だけずれる。なお、部分の出射光４２Ｂ－Ｌは、大部分の出射光４２Ｂのうち長波長の光を指す。

　図７に示す大部分の出射光４２Ａ－Ｓが単層膜３３Ｂにおいて透過及び反射される様子を図９に示す。前述したように、部材３０Ｂと単層膜３３Ｂの屈折率が異なり、部材３０Ｂと部材３０Ｃとが同じ屈折率である場合は、大部分の出射光４２Ａ－Ｓと大部分の出射光４２Ｂ－Ｓは、平行で、光軸がｙ方向にＹ２だけずれる。なお、部分の出射光４２Ｂ－Ｓは、大部分の出射光４２Ｂのうち短波長の光を指す。

　これらより、各出射側光ファイバ１２の入射端面での光軸を平行に配置しても、波長に依らず透過光を出射側光ファイバ１２に結合させることができる。

　しかし、図７から図９に示すように、入射光４１と大部分の出射光４２Ｂとでは、光軸にずれが生じる。そのため、本開示では、出射側光学レンズ２２の位置及びレンズ径は、入射光４１の波長範囲に応じて定められている。また、単層膜３３Ａ又は３３Ｂの厚さが大きくなればなるほど、入射光４１と大部分の出射光４２Ｂの光軸のズレは大きくなる。そのため、出射側光学レンズ２２の位置は、単層膜３３Ａ及び３３Ｂの厚さに応じて定められている。また、出射側光学レンズ２２の径を、入射光４１の波長幅と単層膜３３Ａ及び３３Ｂの厚さに応じて定める値以上とすることで、光損失を小さくすることができる。一方、出射側光学レンズ２２の径が前記入射側ファイバの設置間隔以上となると隣のレンズとぶつかるため、出射側光学レンズ２２の径は前記入射側ファイバの設置間隔以下であることが必要である。

　一方、空間光学系３０によって分岐された一部の出射光４３Ａ及び４３Ｂは大部分の出射光４２とは別の方向に配置された受光素子５Ａ又は５Ｂに導かれる。このように、入射側光ファイバ１１から出射側光ファイバ１２に伝搬する光の一部の強度を測定できる。

　２つの受光素子５Ａ及び５Ｂで測定される光パワーの和と出射光４２の強度比は一定であり、比が予め分かっており、例えばそれが１：Ｎであるとして、受光素子５Ａ及び５Ｂで測定された光の強度の和がＬ［ｍＷ］であるとすると、入射側光ファイバ１１から入射した光強度は（Ｎ＋１）×Ｌ［ｍＷ］、出射側光ファイバ１２に伝搬した光強度はＮ×Ｌ［ｍＷ］であると知ることができる。

　以上のように図２及び図４に例示する光モニタデバイスでは、屈折率界面でのフレネル反射により入射光は分岐されるが、フレネル反射は波長に依存せず、屈折率に依存するため広い波長域において光が分岐できる。

（第１の実施形態）
　図３に本開示の実施形態例を示す。図３では、理解が容易になるよう、２次元配列されている入射側光ファイバ１１及び出射側光ファイバ１２のうちの１本のみを記載している。部材３０Ａ、３０Ｂ及び３０Ｃは、例えば石英ガラスで作ることができる。第１の単層膜３３Ａ及び第２の単層膜３３Ｂとしては、各部材間に所定の厚さのスペーサ３４を配置し、隙間を開けることで空気層を利用することができる。入射側光学レンズ２１及び出射側光学レンズ２２は光コネクタなどで使用される角形のフェルール１３又は１４にＧＲＩＮ（ＧＲａｄｅｄ　ＩＮｄｅｘ）ファイバを内蔵したコリーメータで実現することができる。光ファイバ１１及び１２も同様にそれぞれ角形のフェルール１３又は１４に内蔵し、光コネクタと同様ガイドピン１５とガイド穴を用いて入射側光ファイバ１１、入射側光学レンズ２１、出射側光ファイバ１２、出射側光学レンズ２２の光軸を調心することができる。受光素子５Ａ及び５Ｂは市販の光センサ素子や光イメージセンサで実現できる。単層膜３３Ａ及び３３Ｂ以外の接続部に屈折率整合材を充填することで余計なフレネル反射を抑制できる。

　石英ガラスから空気に光を入射する際のフレネル反射に関して、ｓ偏光とｐ偏光のそれぞれついて入射角度と反射率との関係を図１に示す。図１に示した通り、ｐ偏光の反射率はゼロとなる入射角がある。このとき単層膜３３Ａ及び３３Ｂで分岐されるｐ偏光の分岐比もゼロとなるので、入射角がこの角度となるように第１の単層膜３３Ａ及び第２の単層膜３３Ｂを設けると、前述した第１の受光素子５Ａと第２の受光素子５Ｂに入る光パワーの合計はＫ_ｓＩとなり、受光素子５Ａ及び５Ｂで測定された光の強度の和と入射光パワーの関係がより容易となる。例えば、入射角度が３０度以下となるように第１の単層膜３３Ａ及び第２の単層膜３３Ｂを設けてもよい。

　図２から図４に例示する光モニタデバイスによれば、入射側光ファイバ１１と出射側光ファイバ１２は２次元に配列されており、空間光学系３０によって２次元配列の光束を分岐する。これにより単心毎の光モニタデバイスや光ファイバが１次元に配列された光モニタデバイスを用いるよりも小型化が可能という効果がある。また、構成する部品が少ないことから低コスト化が容易という効果がある。加えて、入射する光信号の偏光状態によらず、光信号のパワーを正確にモニタすることができる。

　図２から図４では、入射側光ファイバ１１、出射側光ファイバ１２、入射側光学レンズ２１及び出射側光学レンズ２２が３×３の２次元配列状に配置されている例を示すが、２×２以上の任意の数の組み合わせでありうる。また入射側光ファイバ１１及び出射側光ファイバ１２の２次元配列の間隔は同一であってもよいし、異なっていてもよい。

　以上、実施形態例だが、これに制限されるものではない。例えば、空間光学系３０は立方形状に限らず、直方体などの任意の形状でありうる。また受光素子５の配置についても、空間光学系３０で分岐された光を受光可能な任意の位置に配置することができる。例えば、受光素子５は空間光学系３０の内部に埋設されていてもよい。

　また本開示の光モニタデバイスは、光伝送システムにおいて伝送される任意の光のモニタリングに用いることが可能である。例えば、送信装置、受信装置又は中継装置などの光伝送システムに用いられる任意の装置に本開示の光モニタデバイスを搭載し、受光素子５での測定結果を装置内又は装置外での任意の部品へのフィードバック又はフィードフォワードに用いることができる。また、光伝送システムにおける伝送線路の途中に本開示の光モニタデバイスを挿入し、伝送線路における光信号の強度や伝搬損失の測定を行うことができる。

　本開示は情報通信産業に適用することができる。

５Ａ、５Ｂ：受光素子
１１：入射側光ファイバ
１２：出射側光ファイバ
１３：入射側フェルール
１４：出射側フェルール
１５：ガイドピン
２１：入射側光学レンズ
２２：出射側光学レンズ
３１：屈折率界面
３３Ａ、３３Ｂ：単層膜
３４：スペーサ
４１：入射光
４２：大部分の出射光
４３Ａ、４３Ｂ：一部の出射光
３０：空間光学系
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ：部材

Claims

　複数の光ファイバを伝搬する光の強度を検出する光モニタデバイスにおいて、
　定められた入射領域から入射された入射光を、第１の方向及び第２の方向の２つに分岐する第１の分岐部と、
　前記第１の分岐部で前記第２の方向に分岐された分岐光を受光し、前記第１の分岐部で分岐された光の強度を、前記入射領域における入射位置ごとに検出する第１の受光素子と、
　前記第１の分岐部で前記第１の方向に分岐された分岐光を、前記第１の方向及び前記第２の方向の両方に垂直な第３の方向並びに前記第１の方向の２つに分岐する第２の分岐部と、
　前記第２の分岐部で前記第３の方向に分岐された分岐光を受光し、前記第２の分岐部で分岐された光の強度を、前記入射領域における入射位置ごとに検出する第２の受光素子と、
　を備える光モニタデバイス。
　前記第１の分岐部及び前記第２の分岐部を有する光学部品と、
　前記光学部品の前記入射領域に光を入射するように２次元配列状に配置されている複数の入射側光ファイバと、
　前記光学部品からの前記第１の方向への各出射光をそれぞれ受光するように２次元配列状に配置されている複数の出射側光ファイバと、
　前記光学部品と前記入射側光ファイバの間に配置され、前記光学部品への各入射光を平行光とする入射側光学レンズと、
　前記光学部品と前記出射側光ファイバの間に配置され、前記光学部品からの各出射光を前記出射側光ファイバに結合させる出射側光学レンズと、
　を有することを特徴とする請求項１に記載の光モニタデバイス。
　前記光学部品は、
　前記入射側光学レンズと接続され、一様な屈折率を持つ第１の部材と、
　前記第１の部材と接しており、前記第１の部材の屈折率より低い一様な屈折率を持つ第１の単層膜と、
　前記第１の単層膜と接しており、前記第１の部材と同じ屈折率を持つ第２の部材と、
　前記第２の部材と接しており、前記第１の部材及び前記第２の部材の屈折率より低い一様な屈折率を持つ第２の単層膜と、
　前記第２の単層膜と前記出射側光学レンズとに接続され、前記第１の部材と同じ屈折率を持つ第３の部材と、で構成され、
　前記第１の単層膜が前記第１の分岐部として機能し、
　前記第２の単層膜が前記第２の分岐部として機能する
ことを特徴とする請求項２に記載の光モニタデバイス。
　前記第１の部材と前記第１の単層膜との第１の境界面及び前記第２の部材と前記第１の単層膜との第２の境界面が前記入射光の光軸と特定の角度を有し、
　前記第２の部材と前記第２の単層膜との第３の境界面及び前記第３の部材と前記第２の単層膜との第４の境界面が前記第１の境界面及び前記第２の境界面の法線と直交する法線を有し、
　前記第１の方向が前記第１の境界面から前記第４の境界面を透過した方向であり、
　前記第２の方向が前記第１の境界面で反射した方向であり、
　前記第３の方向が前記第３の境界面で反射した方向である
　ことを特徴とする請求項３に記載の光モニタデバイス。
　前記第１の部材と前記第１の単層膜との第１の境界面及び前記第２の部材と前記第１の単層膜との第２の境界面が前記入射光の光軸と特定の角度を有し、
　前記第２の部材と前記第２の単層膜との第３の境界面及び前記第３の部材と前記第２の単層膜との第４の境界面が前記入射光の光軸を中心とした円周方向に前記第１の境界面及び前記第２の境界面を９０度回転させた面に相当し、
　前記第１の方向が前記第１の境界面から前記第４の境界面を透過した方向であり、
　前記第２の方向が前記第１の境界面で反射した方向であり、
　前記第３の方向が前記第３の境界面で反射した方向である
　ことを特徴とする請求項３に記載の光モニタデバイス。
　前記特定の角度が前記入射光のｐ偏光の反射率をゼロとする角度である
　ことを特徴とする請求項４又は５に記載の光モニタデバイス。
　前記第１の単層膜及び前記第２の単層膜が空気層である
　ことを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の光モニタデバイス。