(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重光信号から所定波長の信号光のみを抜き出すとともに該所定波長の光信号を該波長多重光信号に付加する光合分波器であって、
前記波長多重光信号を反射させる1本のチャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティングと、
このチャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティングのうち、所望の光を反射させるグレーティング領域のみに外力を加えて、このグレーティング領域のグレーティング・ピッチを変化させる加圧手段とを備え、
該加圧手段によってグレーティング・ピッチを変化させた前記グレーティング領域の反射波長が、前記波長多重光信号の各光信号波長が含まれる帯域の範囲外であることを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
前記加圧手段が、
前記所定波長よりも短い波長の光信号を反射する前記グレーティング領域を固定支持する第１の支持部材と、
前記所定波長よりも長い波長の光信号を反射する前記グレーティング領域を固定支持する第２の支持部材と、
前記第１の支持部材と前記第２の支持部材との間に設けられた圧電素子と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
【請求項３】
前記チャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティングの一端に前記波長多重光信号を導入するとともに当該チャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティングの当該一端から当該波長多重光信号の反射光を取り出す第１のサーキュレータと、
前記チャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティングの他端から前記所定波長の光信号を導入し或いは当該チャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティングの当該他端から前記波長多重光信号の透過光を取り出す第２のサーキュレータと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光合分波器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば波長多重通信等に用いられる光合分波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、異なる波長を持つ多数の光信号を同時に扱うことによって大容量の光伝送や波長ルーティングを実現する光通信技術が知られており、波長多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)光通信と称されている。かかる波長多重光通信では、波長多重された光信号から所望の波長成分を抜き出す過程や、波長多重された光信号に所望の波長成分を付加する過程が必要となる。これらの過程を行うための光部品は、光合分波器と称されている。
【０００３】
従来、波長多重用の光合分波器としては、回折格子や誘電体多層膜等のバルク光学部品を使用するのが一般的であった。
【０００４】
また、ファイバ・ブラッグ・グレーティング(FGB:Fiber Bragg Grating) やサーキュレータ等を用いて構成した光合分波器が、米国特許公報５，６００，４７３で開示されている。この光合分波器は、通信チャネルと同数のファイバ・ブラッグ・グレーティングを備えており、各ファイバ・ブラッグ・グレーティングごとに設けられた熱的或いは機械的な調整手段で所望波長の光信号の抜き出しや付加を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バルク光学部品を用いた光合分波器には、レンズ系にファイバピグテイルを設けて使用するので、精密な組立工程が必要になってしまうという欠点があった。このため、特に、多チャンネルの光合分波器においては、量産性や再現性を向上させ難かった。
【０００６】
また、米国特許公報５，６００，４７３で開示された光合分波器には、通信チャネルごとにファイバ・ブラッグ・グレーティングおよび調整手段を設けなければならないのでモジュールサイズが大きくなってしまうという欠点があった。
【０００７】
このため、モジュールサイズが小さく且つ安価な光合分波器の登場が嘱望されていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、波長多重光信号から所定波長の光信号のみを抜き出すとともに該所定波長の光信号を該波長多重光信号に付加する光合分波器に関する。
そして、波長多重信号を反射させる１本のチャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティングと、このチャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティングのうち、所望の光を反射させるグレーティング領域のみに外力を加えてこのグレーティング領域のグレーティング・ピッチを変化させる加圧手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、１本のチャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティングのうち、所定波長に対応するグレーティング領域のみに外力を加えてグレーティングピッチを変化させることによって、当該所定波長の透過／反射を制御することができる。したがって、１本のチャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティングのみ使用すればよいので、モジュールサイズが小さく且つ安価な光合分波器を提供することができる
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎないことを理解されたい。
【００１１】
第１の実施の形態
まず、この発明の第１の実施の形態に係る光合分波器について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１２】
ここでは、４種類の波長λ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 からなる波長多重光信号を扱う光合分波器であって、波長λ3 の光信号の抜き出しおよび付加を行うものを例に採って説明する。
【００１３】
図１は、この実施の形態に係る光合分波器の構成を示す概念図である。
【００１４】
同図において、チャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１は、光ファイバにグレーティング領域を形成することによって構成されている。このグレーティング領域のピッチは、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１の一端で最も小さく、他端に近づくにしたがって連続的或いは段階的に大きくなる。周知のように、グレーティング領域では、グレーティング・ピッチに応じた波長の光のみが反射する（ピッチと反射波長との関係はブラッグの法則に従う）。この実施の形態では、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１で扱う光信号の波長をλ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 の４種類としたが、これらの波長に対応するピッチのグレーティング領域を、領域１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄとする。例えば、各波長λ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 の間隔を１．６ｎｍとした場合、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１全体としての帯域幅を６ｎｍ程度とすることにより、グレーティング領域の長さ方向の位置と反射波長との対応をとることが可能となる。
【００１５】
セラミックスリーブ１０２，１０３は、圧電素子(PZT:Piezo Transducer)１０４を介して連結されている。圧電素子１０４は、伸縮方向が、セラミックスリーブ１０２，１０３の長さ方向と一致するように、配置される。ここで、圧電素子１０４の長さは、抜き出しおよび付加を行う光信号（ここでは波長λ3 の光信号）の帯域幅（例えば０．８ｎｍ）に基づいて決定される。すなわち、圧電素子１０４の長さは、この帯域幅に相当する長さ以上となるように決定される。
【００１６】
セラミックスリーブ１０２，１０３および圧電素子１０４によって構成する円筒部材内には、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１が挿入され、接着剤１０５によって固定される。このとき、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１は、グレーティング領域１０１ａ，１０１ｂ（すなわち波長λ1 ，λ2 に対応する領域）を含む領域がセラミックスリーブ１０２内に挿入され、グレーティング領域１０１ｃ（すなわち波長λ3 に対応する領域）が圧電素子１０４に対向し、且つ、グレーティング領域１０１ｄ（すなわち波長λ4 に対応する領域）を含む領域がセラミックスリーブ１０３内に挿入されるように、配置される。また、図１に示したように、接着剤１０５は、セラミックスリーブ１０２，１０３内にのみ注入され、圧電素子１０４の内側には注入されない。すなわち、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１のグレーティング領域１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｄとセラミックスリーブ１０２，１０３とは接着剤１０５で固定されているが、グレーティング領域１０１ｃと圧電素子１０４とは固定されていない。
【００１７】
制御回路１０６は、圧電素子１０４に印可されるピエゾ電圧を制御する。
【００１８】
サーキュレータ１０７は、イン・ポートから入力した光信号をファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１に導入し、また、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１から導出された光信号をアウト・ポートから外部に出力する。
【００１９】
サーキュレータ１０８は、アッド・ポートから入力した光信号をファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１に導入し、また、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１から導出された光信号をドロップ・ポートから外部に出力する。
【００２０】
次に、図１に示した光合分波器の動作について、図２および図３を用いて説明する。なお、図２は、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１のスペクトル特性を示すグラフであり、横軸は光信号の波長、縦軸は透過率である。また、図３は、概念図であり、図１と同符号を付した構成部はそれぞれ図１と同じものを示している。
【００２１】
まず、制御回路１０６が圧電素子１０４にピエゾ電圧を印可しない状態における、光合分波器の動作について説明する。
【００２２】
サーキュレータ１０７のイン・ポートから波長多重された光信号（波長λ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 ）を入力すると、この光信号はサーキュレータ１０７によって、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１内に導かれる。
【００２３】
図２（Ａ）に示したように、圧電素子１０４にピエゾ電圧を印可しない状態では、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１は、帯域幅（例えば６ｎｍ）内の全波長の光信号を反射する。したがって、図３（Ａ）に示したように、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１のグレーティング領域１０１ａでは波長λ1 の光信号が、グレーティング領域１０１ｂでは波長λ2 の光信号が、グレーティング領域１０１ｃでは波長λ3 の光信号が、グレーティング領域１０１ｄでは波長λ4 の光信号が、それぞれ反射する。そして、反射した各光信号（波長λ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 ）が、波長多重された光信号として、サーキュレータ１０７のアウト・ポートから出力される。したがって、圧電素子１０４にピエゾ電圧を印可しない状態では、波長λ3 の光信号の抜き出しは行われない。
【００２４】
このとき、サーキュレータ１０８のアッド・ポートから波長λ3 の光信号が入力されたとしても、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１のグレーティング領域１０１ｃで反射して、サーキュレータ１０８のドロップ・ポートから出力される（図３（Ａ）参照）。したがって、圧電素子１０４にピエゾ電圧を印可しない状態では、波長λ3 の光信号の付加は行われない。
【００２５】
次に、制御回路１０６が圧電素子１０４に所定のピエゾ電圧を印可した状態における、光合分波器の動作について説明する。
【００２６】
圧電素子１０４にピエゾ電圧を印可すると、この圧電素子１０４がセラミックスリーブ１０２，１０３を押圧する。上述したようにファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１のグレーティング領域１０１ｃは接着剤１０５で固定されていないので、圧電素子１０４がセラミックスリーブ１０２，１０３を押圧すると、グレーティング領域１０１ｃは長さ方向の張力を受ける。一方、グレーティング領域１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｄは接着剤１０５でセラミックスリーブ１０２，１０３と固定されているので、圧電素子１０４がセラミックスリーブ１０２，１０３を押圧しても張力を受けない。このため、圧電素子１０４の押圧により、グレーティング領域１０１ｃのピッチのみを増大させることができる。そして、これにより、図２（Ｂ）に示したように、各波長λ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 のうち波長λ3 の光信号のみを透過させるように、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１を変形させることが可能となる。なお、このとき、増大したピッチに対応する波長の光が反射するようになるので、図２（Ｂ）に示したように、長波長側に新たな反射波長帯域λn が形成される。
【００２７】
このような状態で、サーキュレータ１０７のイン・ポートから波長多重された光信号（波長λ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 ）が入力されると、波長λ1 ，λ2 ，λ4 の光信号はそれぞれグレーティング領域１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｄで反射するが、波長λ3 の光信号はグレーティング領域１０１ｃで反射せずにファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１を透過する（図３（Ｂ）参照）。そして、透過した光信号（波長λ3 ）は、サーキュレータ１０８のドロップ・ポートから出力される。これにより、波長多重された光信号から波長λ3 の光信号のみを抜き出すことができる。
【００２８】
このとき、サーキュレータ１０８のアッド・ポートから波長λ3 の光信号が入力されると、この光信号は、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１のグレーティング領域１０１ｃを透過して、波長λ1 ，λ2 ，λ4 の光信号とともにサーキュレータ１０７のアウト・ポートから出力される（図３（Ｂ）参照）。これにより、波長多重された光信号に波長λ3 の光信号を付加することができる。
【００２９】
このように、この実施の形態に係る光合分波器によれば、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１に印可する外力のオン／オフのみで、特定波長の光信号の抜き出しおよび付加のオン／オフを行うことができる。
【００３０】
このため、精密な組立工程を伴うことなく光合分波器を構成することができるので、多チャンネルの光合分波器の量産性や再現性を向上させ易くなる。
【００３１】
また、通信チャネルごとの調整手段や接続手段を設ける必要がないので、モジュールサイズを小さくすることが可能となる。
【００３２】
なお、この実施の形態では、圧電素子で特定のグレーティング領域に張力を加えてグレーティングピッチを増大させることとしたが、当該グレーティング領域に圧縮力を加えてグレーティングピッチを減少させることとしても、同様の効果を得ることができる。
【００３３】
第２の実施の形態
次に、この発明の第２の実施の形態に係る光合分波器について、図４を用いて説明する。
【００３４】
この実施の形態では、４種類の波長λ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 からなる波長多重光信号を扱う光合分波器を例に採って説明する。
【００３５】
この実施の形態に係る光合分波器は、抜き出しおよび付加を行う波長を任意に変更できる構成とした点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
【００３６】
図４は、この実施の形態に係る光合分波器の構成を示す概念図である。
【００３７】
同図において、ファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１としては、第１の実施の形態と同様のチャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティングが使用される。このファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１が有するグレーティング領域のうち、波長をλ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 に対応するピッチのグレーティング領域を、領域４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄとする。なお、このファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１は、図示しない手段によって支持されている。
【００３８】
ベース板４０２，４０３は、例えばセラミックにより形成される。ベース板４０２とベース板４０３とは、圧電素子４０４を介して連結されている。圧電素子４０４は、伸縮方向が、ベース板４０２，４０３の長さ方向と一致するように、配置される。
【００３９】
クランプ４０５は、ベース板４０２に固着されている。そして、このクランプ４０５は、ファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１を、側面から挟み込んで保持固定する。同様に、クランプ４０６は、ベース板４０３に固着されており、ファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１を両側から挟み込んで保持固定する。クランプの開閉は、例えば電磁石（図示せず）等を用いることにより、電気的に制御することができる。ここで、クランプ４０５とクランプ４０６との間隔Ｌは、抜き出しおよび付加を行う光信号の帯域幅（例えば０．８ｎｍ）に基づいて決定される。すなわち、この間隔は、この帯域幅に相当する長さ以上となるように決定される。
【００４０】
ベース板４０２，４０３、圧電素子４０４およびクランプ４０５，４０６は、図示しない機械的駆動手段（例えばパルスモータ）により、一体的に移動させることができる。これにより、クランプ４０５，４０６とファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１との相対的な位置関係を任意に変更することが可能となる（後述）。
【００４１】
制御回路４０７は、圧電素子４０４に印可されるピエゾ電圧を制御する。
【００４２】
サーキュレータ４０８は、イン・ポートから入力した光信号をファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１に導入し、また、ファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１から導出された光信号をアウト・ポートから外部に出力する。
【００４３】
サーキュレータ４０９は、アッド・ポートから入力した光信号をファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１に導入し、また、ファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１から導出された光信号をドロップ・ポートから外部に出力する。
【００４４】
次に、図４に示した光合分波器の動作について説明する。
【００４５】
まず、クランプ４０５，４０６を開いた状態で、図示しない機械的駆動手段を制御することにより、クランプ４０５，４０６とファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１との相対的な位置関係を設定する。この設定では、抜き出しおよび付加を行う光信号に対応するグレーティング領域を、クランプ４０５とクランプ４０６との隙間に位置させる。例えば、抜き出しおよび付加を行う光信号の波長をλ3 とする場合には、グレーティング領域４０１ｃがクランプ４０５とクランプ４０６との隙間に位置するように、クランプ４０５，４０６を移動させる。
【００４６】
そして、クランプ４０５，４０６を閉じて、ファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１を固定保持させる。
【００４７】
その後の動作は、上述の第１の実施の形態の場合と同様である。すなわち、制御回路４０７が圧電素子４０４にピエゾ電圧を印可しない状態で光合分波器を使用する場合には、サーキュレータ４０８のイン・ポートから波長多重された光信号（波長λ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 ）を入力すると、各波長の光信号は、ファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１のグレーティング領域４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄでそれぞれ反射してサーキュレータ４０８のアウト・ポートから出力されるので、特定波長（例えばλ3 ）の光信号の抜き出しは行われない。また、サーキュレータ４０９のアッド・ポートから特定波長の光信号が入力されたとしても、ファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１のグレーティング領域で反射してサーキュレータ４０９のドロップ・ポートから出力されるので、光信号の付加は行われない。
【００４８】
一方、制御回路４０７が圧電素子４０４に所定のピエゾ電圧を印可した状態で光合分波器を使用する場合には、特定波長に対応するグレーティング領域（例えば領域４０１ｃ）のピッチのみが増大するので、この特定波長（例えばλ3 ）の光信号のみが透過するようになる。このため、サーキュレータ４０８のイン・ポートから波長多重された光信号（波長λ1 ，λ2 ，λ3 ，λ4 ）が入力されると、例えば波長λ3 の光信号のみが、グレーティング領域４０１ｃで反射せずに、ファイバ・ブラッグ・グレーティング１０１を透過して、サーキュレータ４０９のドロップ・ポートから出力され、これにより、波長λ3 の光信号のみが抜き出される。また、サーキュレータ４０９のアッド・ポートから波長λ3 の光信号が入力されると、この光信号は、ファイバ・ブラッグ・グレーティング４０１のグレーティング領域４０１ｃを透過して、波長λ1 ，λ2 ，λ4 の光信号とともにサーキュレータ４０８のアウト・ポートから出力されるので、光信号の付加を行うことができる。
【００４９】
このように、この実施の形態に係る光合分波器によれば、抜き出しおよび付加を行う光信号の波長を任意に選択することができる。
【００５０】
なお、精密な組立工程を伴うことなく光合分波器を構成することができるので光合分波器の量産性や再現性を向上させ易くなる点、モジュールサイズを小さくできる点は、上述の第１の実施の形態と同様である。
【００５１】
また、当該グレーティング領域に圧縮力を加えてグレーティングピッチを減少させてもよい点も、上述の第１の実施の形態と同様である。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明によれば、モジュールサイズが小さく且つ安価な光合分波器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る光合分波器の構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施の形態に係る光合分波器の動作を説明するためのグラフである。
【図３】第１の実施の形態に係る光合分波器の動作を説明するための概念図である。
【図４】第２の実施の形態に係る光合分波器の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０１，４０１：ファイバ・ブラッグ・グレーティング
１０１ａ〜１０１ｄ，４０１ａ〜４０１ｄ：グレーティング領域
１０２，１０３：セラミックスリーブ
１０４，４０４：圧電素子
１０５：接着剤
１０６，４０７：制御回路
１０７，１０８，４０８，４０９：サーキュレータ
４０２，４０３：ベース板
４０５，４０６：クランプ
【図１】
0003690918.tif 000002
【図２】
0003690918.tif 000003
【図３】
0003690918.tif 000004
【図４】
0003690918.tif 000005