(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行な２本の光ファイバを有する第１の２芯フェルール及びその２つの光を通過させる共通の第１のコリメートレンズからなる第１のファイバコリメータと、平行な２本の光ファイバを有する第２の２芯フェルール及びその２つの光を通過させる共通の第２のコリメートレンズからなる第２のファイバコリメータとを、第１及び第２のコリメートレンズ同士が波長選択フィルタを介して互いに対向するように配置した構造をなし、第１の２芯フェルールの２本の光ファイバが波長選択フィルタでの反射光により結合し、第１の２芯フェルールの一方の光ファイバと第２の２芯フェルールの一方の光ファイバとが波長選択フィルタの透過光により結合し、且つ第２の２芯フェルールの他方の光ファイバと第１の２芯フェルールの他方の光ファイバとが波長選択フィルタの透過光により結合するように前記第１及び第２のファイバコリメータと波長選択フィルタが位置決めされることで分波及び合波機能を呈する波長多重用光分波合波器を用い、該波長多重用分波合波器を波長多重光ネットワークの伝送路に挿入し、第１の２芯フェルールの一方の光ファイバに伝送路からの多重化された複数波長の信号光を供給し、第２の２芯フェルールの一方の光ファイバから特定波長光を取り出し、第２の２芯フェルールの他方の光ファイバに前記特定波長光を加えるようにして、第１の２芯フェルールの他方の光ファイバから多重化された複数波長の信号光として伝送路に戻すようにしたアド・ドロップ光回路モジュール。
【請求項２】
第１及び第２の２芯フェルールは、ともに２本の光ファイバがフェルール中心軸に対して等距離対称的に偏心して位置している構造をなし、波長選択フィルタは、平行平板型の透明基板に波長選択膜を形成した構造であって、その波長選択膜がフェルール中心軸に対してほぼ垂直に設置されている波長多重用光分波合波器を用いる請求項１記載のアド・ドロップ光回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重方式の光通信システムにおいて、多重化された複数波長の信号光から特定波長光を分波及び／又は合波するための光部品に関し、更に詳しく述べると、波長選択フィルタを介して２個のファイバコリメータを対向配置した波長多重用光分波及び／又は合波器に関するものである。この波長多重用光分波合波器は、特に波長分割多重光ネットワークにおける波長単位でのアド・ドロップ機能を実現するのに有用である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、波長多重光ネットワークにおいて、大都市における中継点のように、大容量の信号を出し入れするアド・ドロップ方式の光通信システムが検討されている。これは、幹線の伝送路によって送られてくる多重化された複数波長の信号光から特定波長光をネットワークノードから取り出し（ドロップ）、他方、このノードからの信号を特定波長光に載せて送り出し（アド）、再び伝送路に多重化された複数波長の信号光として戻す技術である。
【０００３】
このアド・ドロップ方式の波長多重光ネットワークでアド・ドロップ機能を実現する基本要素は、波長多重用光分波合波器である。例えば、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）等を用いた分波合波光集積回路が開発されている。ここでは、伝送路からの多重化された複数波長の信号光は、各波長毎にアレイ導波路回折格子の出力ポートに分岐されて出力し、これら各波長の光を合波して光ファイバなどで入力ポートへ戻すことにより、再び伝送路へ送り出す構成になっている。しかし、構造的に複雑で、特性的にも必ずしも十分なものとはなっていない。
【０００４】
最近、波長が固定されたネットワークノードのアド・ドロップ光回路として、２個の３ポート型光サーキュレータとファイバグレーティングを組み合わせた構成が提案された。その一例を図７に示す。第１の光サーキュレータ１０の第２ポートＰ１２と第２の光サーキュレータ１２の第１ポートＰ２１との間をファイバグレーティング１４で接続し、第１の光サーキュレータ１０の第１ポートＰ１１を入力ポート、第３ポートＰ１３をドロップポートに、第２の光サーキュレータ１２の第２ポートＰ２２を出力ポート、第３ポートＰ２３をアドポートに、それぞれ設定した構成である。ファイバグレーティング１４は、ファイバのコア部分にブラッグ回折格子を形成したもので、特定の波長光を反射するフィルタとして機能する。
【０００５】
ここで例えばファイバグレーティングが波長λ４  の光だけを反射する特性に設定されているとする。波長多重化された信号光（波長：λ１  ，…，λ５  ）が第１の光サーキュレータ１０の第１ポートＰ１１から入力すると、そのまま第２ポートＰ１２から出力するが、それらのうち波長λ４  の光だけがファイバグレーティング１４で反射されて第１の光サーキュレータ１０に戻り、第３ポートＰ１３からドロップ光（波長：λ４  ）として取り出される。ファイバグレーティング１４の透過光（波長：λ１  ，…，λ３  ，λ５  ）は第２の光サーキュレータ１２の第１ポートＰ２１から入力して第２ポートＰ２２から出力する。第２の光サーキュレータ１２の第３ポートＰ２３から入力したアド光（波長：λ４  ）は第２の光サーキュレータ１２の第１ポートＰ２１から出力するが、ファイバグレーティング１４で反射されるため、これも第２の光サーキュレータ１２の第２ポートＰ２２から出力することになる。従って、第２の光サーキュレータ１２の第２ポートＰ２２からの出力光は、入力光と同じ波長多重化された信号光（波長：λ１  ，…，λ５  ）となる。ここでは、第１の光サーキュレータ１０とファイバグレーティング１４とが光分波器として機能し、またファイバグレーティング１４と第２の光サーキュレータ１２とが光合波器として機能している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、２個の光サーキュレータとファイバグレーティングを組み合わせる構成は、比較的簡単な構造でありながら、波長が固定されたネットワークノードにおけるアド・ドロップ機能を実現でき、伝送路である光ファイバとの整合性も良好であるなどの利点がある。しかし、光サーキュレータを用いるために大型化し、コストが高くなるなどの欠点がある。
【０００７】
本発明の目的は、小型で且つ低コストであり、伝送路である光ファイバとの整合性も良好な波長多重用の光分波合波器を提供することである。本発明の他の目的は、簡単な構造でありながら、波長が固定されたネットワークノードにおけるアド・ドロップ機能を容易に実現できる波長多重用の光分波合波器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、平行な２本の光ファイバを有する２芯フェルール及びその２つの光を通過させる共通の第１のコリメートレンズからなる第１のファイバコリメータと、１本の光ファイバを有する単芯フェルール及びその光を通過させる第２のコリメートレンズからなる第２のファイバコリメータとを、第１及び第２のコリメートレンズ同士が波長選択フィルタを介して互いに対向するように配置した波長多重用光分波合波器である。２芯フェルールの２本の光ファイバが波長選択フィルタでの反射光により結合し、２芯フェルールの一方の光ファイバと単芯フェルールの光ファイバとが波長選択フィルタの透過光により結合するように、前記第１及び第２のファイバコリメータと波長選択フィルタが位置決めされている。この波長多重用光分波合波器は、使用形態によって分波又は合波のいずれかの機能を呈する。
【０００９】
即ち、光分波器として機能させる場合には、２芯フェルールの一方の光ファイバから入力する波長多重光うちの特定波長光が、波長選択フィルタを透過して単芯フェルールの光ファイバから出力すると共に、特定波長を除く他の波長の光が波長選択フィルタで反射されて２芯フェルールの他方の光ファイバから出力させる。光合波器として機能させる場合には、単芯フェルールの光ファイバから入力する特定波長光が波長選択フィルタを透過し、２芯フェルールの他方の光ファイバから入力する特定波長を除く他の波長の光が波長選択フィルタで反射して、ともに２芯フェルールの一方の光ファイバから出力させる。
【００１０】
例えば２芯フェルールは、その一方の光ファイバがフェルール中心軸上に位置し、他方の光ファイバが中心軸から偏心して配置されている構造をなし、波長選択フィルタは、平行平板型の透明基板に波長選択膜を形成した構造であって、その波長選択膜をフェルール中心軸に対して傾けて設置する。あるいは２芯フェルールは、２本の光ファイバがフェルール中心軸に対して等距離対称的に偏心して位置している構造をなし、波長選択フィルタは、楔形の透明基板に波長選択膜を形成した構造であって、その波長選択膜をフェルール中心軸に対してほぼ垂直に設置する。
【００１１】
また本発明は、平行な２本の光ファイバを有する第１の２芯フェルール及びその２つの光を通過させる共通の第１のコリメートレンズからなる第１のファイバコリメータと、平行な２本の光ファイバを有する第２の２芯フェルール及びその２つの光を通過させる共通の第２のコリメートレンズからなる第２のファイバコリメータとを、第１及び第２のコリメートレンズ同士が波長選択フィルタを介して互いに対向するように配置した波長多重用光分波合波器である。第１の２芯フェルールの２本の光ファイバが波長選択フィルタでの反射光により結合し、第１の２芯フェルールの一方の光ファイバと第２の２芯フェルールの一方の光ファイバとが波長選択フィルタの透過光により結合し、且つ第２の２芯フェルールの他方の光ファイバと第１の２芯フェルールの他方の光ファイバとが波長選択フィルタの透過光により結合するように前記第１及び第２のファイバコリメータと波長選択フィルタが位置決めされている。この波長多重用光分波合波器は、分波及び合波の両方の機能を呈するが、使用形態によっては分波又は合波のいずれか一方の機能のみを呈するようにもできる。
【００１２】
例えば第１及び第２の２芯フェルールは、ともに２本の光ファイバがフェルール中心軸に対して等距離対称的に偏心して位置している構造をなし、波長選択フィルタは、平行平板型の透明基板に波長選択膜を形成した構造であって、その波長選択膜がフェルール中心軸に対してほぼ垂直に設置されている構造とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
波長が固定されたネットワークノードのアド・ドロップ機能を実現するには、上記のような２芯フェルール−単芯フェルール形式の波長多重用光分波合波器を２個対として波長多重光ネットワークの伝送路に挿入する構成がある。一方の波長多重光分波合波器を光分波器として伝送路からの多重化された複数波長の信号光から特定波長光を取り出し、他方の波長多重光分波合波器を光合波器として、前記特定波長を除いた光に特定波長光を加えて多重化された複数波長の信号光とし伝送路に戻すようにアド・ドロップ光回路モジュールを構成する。
【００１４】
波長が固定されたネットワークノードのアド・ドロップ機能を実現する他の構成としては、上記のような２芯フェルール−２芯フェルール形式の１個の波長多重用分波合波器を波長多重光ネットワークの伝送路に挿入する構成がある。第１の２芯フェルールの一方の光ファイバに伝送路からの多重化された複数の波長の信号光を供給し、第２の２芯フェルールの一方の光ファイバから特定の波長光を取り出し、第２の２芯フェルールの他方の光ファイバに前記特定の波長光を加えるようにして、第１の２芯フェルールの他方の光ファイバから多重化された複数の波長の信号光として伝送路に戻すようにアド・ドロップ光回路モジュールを構成する。
【００１５】
【実施例】
図１は本発明に係る波長多重用光分波合波器の一実施例を示す説明図である。平行な２本の光ファイバ２０ａ，２０ｂを有する２芯フェルール２２、及びその２つの光を通過させる共通の第１のコリメートレンズ２４からなる第１のファイバコリメータ２６と、１本の光ファイバ２８を有する単芯フェルール３０、及びその光を通過させる第２のコリメートレンズ３２からなる第２のファイバコリメータ３４とを、第１のコリメートレンズ２４と第２のコリメートレンズ３２とが波長選択フィルタ３６を介して互いに対向するように配置した構造である。
【００１６】
拡大して図示しているように、２芯フェルール２２は、その一方の光ファイバ２０ａがフェルール中心軸上に位置し、他方の光ファイバ２０ｂが中心軸から偏心して配置されている構造とする。波長選択フィルタ３６は、ガラスなどからなる平行平板型の透明基板３８の片面に、屈折率の各々異なる誘電体材料を所定膜厚で交互に多数積層してた波長選択膜３９を設けたものであり、多層膜間の光の干渉を利用して特定波長の光のみを通過させる方式である。この波長選択フィルタ３６は、その波長選択膜３９が第１のコリメートレンズ２４と対向しファイバ中心軸に対して傾いて設置されている。勿論、波長選択膜は反対面に設けられていてもよい。
【００１７】
２芯フェルール２２の２本の光ファイバ２０ａ，２０ｂが波長選択フィルタ３６での反射光により結合し、２芯フェルール２２の一方の光ファイバ２０ａと単芯フェルール３０の光ファイバ２８とが波長選択フィルタ３６の透過光により結合するように、前記第１のファイバコリメータ２６及び第２のファイバコリメータ３４と波長選択フィルタ３６が位置決めされる。なお、２芯フェルール２２と単芯フェルール３０は、それらの中心軸が平行に組み立てられる。分波も合波もモジュール構成は同一であってよい。光を入力する光ファイバ及び光を出力する光ファイバの選択によって、分波か合波のいずれかの機能が得られる。
【００１８】
図２のＡとＢに、分波及び合波の動作の一例を示す。ここで、波長多重光は波長λ１  ，…，λｎ  を含むものとし、波長選択フィルタ３６は、多重化した複数波長のうち特定波長λ１  の光のみを透過させるものとする。光分波の場合には、図２のＡに示すように、２芯フェルール２２の一方の光ファイバ２０ａから波長多重光λ１  ，…，λｎ  が入力する。そのうちの特定波長λ１  の光が、波長選択フィルタ３６を透過して単芯フェルール３０の光ファイバ２８から出力する。特定波長λ１  を除く他の波長λ２  ，…，λｎ  の光が波長選択フィルタ３６で反射されて２芯フェルール２２の他方の光ファイバ２０ｂから出力する。また光合波の場合には、図２のＢに示すように、単芯フェルール３０の光ファイバ２８から特定波長光λ１  を入力し、２芯フェルール２２の他方の光ファイバ２０ｂから波長λ２  ，…，λｎ  の光を入力する。入力した特定波長光λ１  は波長選択フィルタ３６を透過し、２芯フェルール２２の他方の光ファイバ２０ｂから入力する波長λ２  ，…，λｎ  の光は波長選択フィルタ３６で反射されて、ともに２芯フェルール２２の一方の光ファイバ２０ａから波長多重光λ１  ，…，λｎ  として出力する。
【００１９】
このような波長多重用光分波合波器を用いて、波長が固定されたネットワークノードのアド・ドロップ機能を実現するための光回路の一例を図３に示す。図１に示すような波長多重用光分波合波器を２個対として波長多重光ネットワークの伝送路４２に挿入する。即ち、一方の波長多重光分波合波器を光分波器とし、他方の波長多重光分波合波器を光合波器４４ｂとする。光分波器４４ａ側では、２芯フェルール２２の第１の光ファイバ２０ａを入力ポートとして伝送路４２を接続する。光分波器４４ａ側の第２の光ファイバ２０ｂと光合波器４４ｂ側の第１の光ファイバ２０ａを接続し、その第２の光ファイバ２０ｂを出力ポートとして伝送路４２に接続する。光分波器４４ａ側の単芯フェルール３０の光ファイバ２８がドロップポートとなり、光合波器４４ｂ側の単芯フェルール３０の光ファイバ２８がアドポートとなる。
【００２０】
伝送路４２によって伝送される多重化された複数波長の信号光（波長：λ１  ，…，λｎ  ）は、光分波器４４ａ側の２芯フェルール２２の第１の光ファイバ２０ａ（入力ポート）から入力し、特定波長光λ１  は単芯フェルール３０の光ファイバ２８（ドロップポート）からドロップ光として取り出される。特定波長λ１  が除かれた他の複数波長（λ２  ，…，λｎ  ）の光は、光分波器４４ａ側の２芯フェルール２２の第２の光ファイバ２０ｂから出力し、光合波器４４ｂ側の２芯フェルール２２の第１の光ファイバ２０ａから入力する。また特定波長光λ１  が光合波器４４ｂ側の単芯フェルール３０の光ファイバ２８（アドポート）からアド光として加えられる。その結果、光合波器４４ｂ側の２芯フェルール２２の第２の光ファイバ２０ｂから、合波された複数波長の信号光（波長：λ１  ，…，λｎ  ）として伝送路４２に戻されることになる。
【００２１】
図４は、本発明に係る波長多重用光分波合波器の他の実施例を示す説明図である。図１に示す実施例と同様、平行な２本の光ファイバ５０ａ，５０ｂを有する２芯フェルール５２及びその２つの光を通過させる共通の第１のコリメートレンズ５４からなる第１のファイバコリメータ５６と、１本の光ファイバ５８を有する単芯フェルール６０及びその光を通過させる第２のコリメートレンズ６２からなる第２のファイバコリメータ６４とを、第１のコリメートレンズ５４と第２のコリメートレンズ６２とが波長選択フィルタ６６を介して互いに対向するように配置した構造である。
【００２２】
拡大して図示しているように、２芯フェルール５２は、２本の光ファイバ５０ａ，５０ｂがフェルール中心軸に対して等距離だけ離れ且つ１８０°対称的に偏心して位置している構造とする。波長選択フィルタ６６は、ガラスなどからなる断面楔形の透明基板６８の片面に、図１の場合と同様の波長選択膜６９を設けた構造であって、その波長選択膜６９が第１のコリメートレンズ５４に対向しフェルール中心軸に対してほぼ垂直に配置されている。従って、その反対面（第２のコリメートレンズ６２との対向面）がフェルール中心軸に対して傾いている。この傾斜角は、第２のコリメートレンズ６２への入射光がフェルール中心軸に平行になる角度に設定する。これによって、２芯フェルール５２と単芯フェルール６０の中心軸が平行になるため、組み立てが容易となる。
【００２３】
この実施例も図１の実施例と同様、２芯フェルール５２の２本の光ファイバ５０ａ，５０ｂが波長選択フィルタ６６での反射光により結合し、２芯フェルール５２の一方の光ファイバ５０ａと単芯フェルール６０の光ファイバ５８とが波長選択フィルタ６６の透過光により結合するように、前記第１のファイバコリメータ５６及び第２のファイバコリメータ６４と波長選択フィルタ６６が位置決めされる。分波も合波もモジュール構成は同一であってよい。光を入力する光ファイバ及び光を出力する光ファイバの選択によって、分波か合波のいずれかの機能が得られる。
【００２４】
図５は、本発明に係る波長多重用光分波合波器の更に他の実施例を示す説明図である。平行な２本の光ファイバ７０ａ，７０ｂを有する第１の２芯フェルール７２及びその２つの光を通過させる共通の第１のコリメートレンズ７４からなる第１のファイバコリメータ７６と、平行な２本の光ファイバ７８ａ，７８ｂを有する第２の２芯フェルール８０及びその２つの光を通過させる共通の第２のコリメートレンズ８２からなる第２のファイバコリメータ８４とを、第１のコリメートレンズ７４と第２のコリメートレンズ８２が波長選択フィルタ８６を介して互いに対向するように配置した構造である。
【００２５】
拡大して図示したように、第１の２芯フェルール７２は、図４の場合と同様、２本の光ファイバ７０ａ，７０ｂがフェルール中心軸に対して等距離だけ離れ且つ１８０°対称的に偏心して位置している構造である。同様に、第２の２芯フェルール８０も、２本の光ファイバ７８ａ，７８ｂがフェルール中心軸に対して等距離だけ離れ且つ１８０°対称的に偏心して位置している構造である。波長選択フィルタ８６は、図１の場合と同様、ガラスなどからなる平行平板型の透明基板８８の片面に、屈折率の各々異なる誘電体材料を所定膜厚で交互に多数積層した波長選択膜８９を設けたものであり、多層膜間の光の干渉を利用して特定波長の光のみを通過させる方式である。この波長選択フィルタ８６は、フェルール中心軸に対してほぼ垂直に設置されている。
【００２６】
第１の２芯フェルール７２の２本の光ファイバ７０ａ，７０ｂが波長選択フィルタ８６での反射光により結合し、第１の２芯フェルール７２の第１の光ファイバ７０ａと第２の２芯フェルール８０の第１の光ファイバ７８ａとが波長選択フィルタ８６の透過光により結合し、且つ第２の２芯フェルール８０の第２の光ファイバ７８ｂと第１の２芯フェルール７２の第２の光ファイバ７０ｂとが波長選択フィルタ８６の透過光により結合するように前記第１のファイバコリメータ７６と第２のファイバコリメータ８４と波長選択フィルタ８６が位置決めされ、それによって合波及び分波機能を呈する。
【００２７】
この波長多重用光分波合波器を用いて、波長が固定されたネットワークノードのアド・ドロップ機能を実現するための光回路の一例を図６に示す。図５に示すような波長多重用光分波合波器９０を１個、波長多重光ネットワークの伝送路４２に挿入する。即ち、第１の２芯フェルール７２の第１の光ファイバ７０ａを入力ポートとして伝送路９２を接続し、第２の光ファイバ７０ｂを出力ポートとして伝送路９２に接続する。第２の２芯フェルール８０の第１の光ファイバ７８ａがドロップポートとなり、第２の光ファイバ７８ｂがアドポートとなる。
【００２８】
ここで、伝送路からの多重化された複数波長の信号光は波長λ１  ，…，λｎ  を含むものとし、波長選択フィルタ８６は多重化した複数波長のうち特定波長λ１  の光のみを透過させるものとする。伝送路９２により送られてくる複数波長の信号光（波長：λ１  ，…，λｎ）は、第１の２芯フェルール７２の第１の光ファイバ７０ａ（入力ポート）から入力する。特定波長光λ１  は、第２の２芯フェルール８０の第１の光ファイバ７８ａ（ドロップポート）からドロップ光として取り出される。特定波長λ１  が除かれた他の複数波長（λ２  ，…，λｎ  ）の光は、第１の２芯フェルール７２の第２の光ファイバ７０ｂから出力する。また、特定波長光λ１  が第２の２芯フェルール８０の第２の光ファイバ７８ｂ（アドポート）からアド光として加えられる。その結果、第１の２芯フェルール７２の第２の光ファイバ７０ｂ（出力ポート）からは、合波された元の複数波長の信号光（波長：λ１  ，…，λｎ  ）が伝送路に戻されることになる。このようにして単一の光分波合波器でアド・ドロップ機能が実現できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上記のように、フェルールとコリメートレンズ及び波長選択フィルタの組み合わせで構成しているので、小型にでき且つ安価であり、伝送路を構成する光ファイバとの整合性も良好な波長多重用光分波合波器が得られる。特に、波長選択フィルタの両側に２芯フェルールを配置した構成では、それ１個で分波及び合波の機能が生じるため、波長が固定されたネットワークノードのアド・ドロップ機能を簡単に実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る波長多重用光分波合波器の一実施例を示す説明図。
【図２】その分波及び合波の動作説明図。
【図３】その波長多重用光分波合波器を適用したアド・ドロップ回路の説明図。
【図４】本発明に係る波長多重用光分波合波器の他の実施例を示す説明図。
【図５】本発明に係る波長多重用光分波合波器の更に他の実施例を示す説明図。
【図６】その波長多重用光分波合波器を適用したアド・ドロップ回路の説明図。
【図７】従来技術によるアド・ドロップ回路の説明図。
【符号の説明】
２０ａ，２０ｂ  光ファイバ
２２  ２芯フェルール
２４  第１のコリメートレンズ
２６  第１のファイバコリメータ
２８  光ファイバ
３０  単芯フェルール
３２  第２のコリメートレンズ
３４  第２のファイバコリメータ
３６  波長選択フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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