(57)【要約】【課題】結合損失を少なく高密度な並列多チャンネル化がたやすく更に組み立てコストもかからない融着延伸部を有してスイッチング機能を広げることにより部品点数が少なくて効率の良いスイッチングを可能とした。【解決手段】互いに融着延伸された複数本の光ファイバＡ、Ｂをその融着延伸部Ｍで切断して切断部Ｃを形成した第１分割部材及び第２分割部材と、この第１分割部材及び第２分割部材それぞれの切断した対向面間に出し入れ自在に設けられた光フィルタＦとを有する。光ファイバは、波長選択特性を有する。切断部の対向する端面にＡＲコートを施した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに融着延伸された複数本の光ファイバをその融着延伸部で切断して形成した第１分割部材及び第２分割部材と、
この第１分割部材及び第２分割部材それぞれの切断した対向面間に出し入れ自在に設けられた光フィルタと、を有することを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
光フィルタは、波長選択特性を有す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】
切断した対向面にＡＲコートを施したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光合分波器。
【請求項４】
互いに融着延伸された複数本の光ファイバがその融着延伸部で切断して形成した第１分割部材及び第２分割部材と、
この第１分割部材及び第２分割部材それぞれの切断した対向面間に介在固定された波長選択特性を持つ光フィルタと、を有することを特徴とする光合分波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光ファイバを融着延伸した光合分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光スイッチは、光の透過及び遮断を行うものである。この光スイッチは、従来、例えば特許文献１〜３に示される発明が開示されている。このうち、特許文献１は、４本の光ファイバの端面を交差するように２本ずつ対向させ、この対向する端面間にこの端面に対し４５度を成すミラーをマイクロマシニング技術を用いて出し入れ可能に配置した構造を有しており、静電力にて駆動するミラーを備えて光路を変更するという２×２光スイッチを構成する技術が開示されている。また、特許文献２及び３は、光信号の切り替え用にファイバ途中に光フィルタを出し入れ可能に配置した構造の光スイッチが開示されている。
【０００３】
一方、光ファイバの別のスイッチング技術として、２本の光ファイバを融着延伸した光ファイバカップラ構造の光合分波器が存在する。この光合分波器は、その融着延伸部の製造条件や構造により同一ファイバを透過し（スルーという），あるいは異なるファイバに光がしみ出して一部あるいは全部が乗り移る（クロスという）というスイッチング作用を有する。この光合分波器は、例えば光通信ネットワークにて回線障害が生じた場合健全回線からの分岐を行うスイッチとして，あるいは光通信用マルチプレクサ（ＯＡＤＭ；Optical Ａdd/Drop Ｍultiplexer）として、代表的には２×２光スイッチを構成する。
【特許文献１】特開平１１−１１９１２９号公報
【特許文献２】特開平８−９４９４４号公報
【特許文献３】特開平８−１５６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の光合分波器では、スルーあるいはクロスのスイッチングを行うことが可能であるが、更にポートを余すことなく使用してスイッチング機能を広げることにより部品点数が少なくて効率の良いスイッチングを可能とすることは、用途も多くなる等利用分野も広がり種々の点で極めて好ましい。
一方、前述の光スイッチとして開示された特許文献１〜３において、特許文献１では、構造上光ファイバの端面間にミラーを配置しているため自由空間伝播距離が長くなり、必然的に結合損失が大きくならざるを得ない。また、光ファイバを個別に実装しまた光ファイバ端面とミラーとが垂直となっていないので、光ファイバの位置決め並びに引き回しが複雑かつ面倒であり、この点高密度な並列多チャンネル化が困難となる。また、４本の光ファイバを個別に実装するにつけては、組み立てコストが嵩むことにもなる。
【０００５】
他方、特許文献２及び３は、単一光ファイバのスイッチング構造であり、前述の光合分波器のような波長の分離等は不可能である。
本発明は、上述の問題に鑑み発明されたものであり、特許文献１に比べ結合損失が少なく高密度な並列多チャンネル化がたやすく更に組み立てコストもかからないという融着延伸部を有する光合分波器にあって、スイッチング機能を広げることにより部品点数が少なくて効率の良いスイッチングを可能とした光合分波器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するこの発明は、互いに融着延伸された複数本の光ファイバをその融着延伸部で切断して形成した第１分割部材及び第２分割部材と、この第１分割部材及び第２分割部材それぞれの切断した対向面間に出し入れ自在に設けられた光フィルタと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、結合損失が少なく高密度な並列多チャンネル化がたやすく更に組み立てコストもかからない構造である融着延伸部に光フィルタを出し入れ可能としたことにより、ポートを余すことなく使用してスイッチング機能を広げることにより部品点数が少なくて効率の良いスイッチングを可能にでき、更には波長分割多重スイッチとして極めて効果的な分割多重機能を有する。  
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
ここで、図を参照して本発明の実施形態を説明する。
〔第1実施形態〕
図１は、第１実施形態の光合分波器を示すもので、２×２ファイバカップラ構造を有している。このファイバカップラ構造は、２本の光ファイバに張力を加えながら加熱・密着させ、いわゆる融着延伸させて形成されており、ファイバ内部を進行する光に対して連続的に結合係数を変化させている。この２本の光ファイバＡ及びＢを融着延伸させた状態では、例えばポート１から入力された光は、その波長によりスルーとなってポート３に出力され、光ファイバＢにしみ出すクロスによりポート４に出力され、あるいは結合係数によってはポーと3及び４に出力される。
【０００９】
融着延伸により光ファイバの２本分のクラッド径よりも２本分のコア間の距離が小さい融着延伸部Ｍでは、その長手方向中央部にて長手方向に対し垂直に切断されて切断部Ｃが形成されている。そして、この切断部Ｃの端面は、ＡＲコート（Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇ；無反射コート）が施されている。この切断された状態では、光合分波器は、ポート１及び２を有する図中左側の第１分割部材とポート３及び４を有する図中右側の第２分割部材とに分けられる。
そして、この第１分割部材と第２分割部材とのそれぞれの切断部ＣのＡＲコートが施されている対向する端面間には、光フィルタＦが光ファイバＡ及びＢの光路に対し垂直を成すようにして出し入れ可能に配置されている。この光フィルタＦの出し入れ構造は、マイクロマシニング技術を利用して製作され、例えば両持ち梁構造や片持ち梁構造、更にはフィルタ支持剛体を接近・離間させる構造等により形成することができる。ここで、光フィルタＦとしては、光の波長を反射と透過によって弁別するいわゆる波長選択性を有するフィルタリング機能を有するものの他、光の反射率１００％として全部反射する機能を有するもの（反射ミラー）もフィルタとして含まれる。従って、例えば、光フィルタＦが光路中に挿入されていない状態でポート１に光が入力された場合、同一波長の光がポート３およびポート４間にてある比率にて分岐され、あるいは異なる波長の光がポート３およびポート４間にてある比率にて分岐され、更にはポート１からの光がクロスポート４に略１００％乗り移る（移行する）ように設計することもできる。逆の合波についても、波長によりクロスあるいはスルーの程度を加減することができ上述と同様に使い分けることができる。
【００１０】
そして、光フィルタＦが光路中に挿入された状態では、この光フィルタＦのポート１に光が入力された場合、更にこの光フィルタＦによるフィルタリング機能あるいは反射機能が加わり更なる光の弁別が可能となる。例えばポート１から入力された光は、同一波長の光が光フィルタＦに反射及び透過され、しかも結合係数により光ファイバＢにしみ出し、結果として他の全てのポート２、３、４にて出力される。また、あるいは光フィルタＦの反射と透過、さらには融着延伸による光のしみ出しにて他の全てのポート２、３、４にて全て異なる波長の光が出力され、あるいは光フィルタＦが全反射ミラー（反射率１００％のフィルタ）の場合にはポート２のみに光が出力されるようにもできる。また、この光るフィルタＦが挿入された場合での逆の合波についても、波長によりクロスあるいはスルーの程度を加減することができ上述と同様に使い分けることができる。
【００１１】
かかる光スイッチの製造に当たっては、次の工程を採る。まず、融着延伸により２×２ファイバカップラを形成する。この２×２ファイバカップラの融着延伸部の形成については、例えば二つの入力ポート１又は２の一方から入力された光が二つの出力ポート４又は３の一方にクロスして所望の結合係数になるように、例えば略１００％移行するように設計される。次いで、ダイシング等により融着延伸部Ｍでの長手方向に沿う中央部にて、長手方向に（光路に）垂直に切断する。この後、必要に応じてこの切断端面を研磨し、例えば汚れを除去して端面状態を向上させる。ついで、この切断した端面にスパッタ等によりＡＲコートを施す。このＡＲコートを施した端面間にマイクロマシニング技術を利用して出し入れ可能に光フィルタＦを配置する。この場合、光フィルタＦは、切断面に沿い（光路に対して垂直に）挿入・抜去が可能なように構成する。
【００１２】
製造された光スイッチにおいて光の進行動作の一例について述べる。今、ポート１に光路変更が必要な光を入力する。ここで、光フィルタＦとしてある周波数帯を反射する反射ミラーが切断面間（光路間）に挿入されている場合、ポート１からのある周波数帯の光は反射ミラーによって反射されてポート２に出力され、その他の周波数帯の光は透過してスルーポート３あるいはクロスポート４への出力光となる。ここで、反射ミラーにて反射されるが光が融着延神部Ｍにてクロスする光でもあるとき、例えばポート１からの光がポート４に略１００％移行するように設計されている場合には、融着延伸部Ｍの切断された長手方向中央部での光の染み出し状態は、ポート１側とポート２側とに等分されたエネルギ状態となっている。従って、ポート１からの光が反射ミラーにて反射されてポート２に伝播する過程では、長手方向中央部にて等分のエネルギ状態にあった光が完全にポート２に移行することになる。したがって、ポート１からのある周波数帯の光は、ポート２に全部出力されることになる。またこのとき、切断面と反射ミラーとの自由空間伝播距離は極めてわずかであり、この自由空間伝播でのモード移行はほとんど起きない。
【００１３】
一方、反射ミラーが切断面間（光路間）に挿入されていない場合、ポート１からの光がポート４に略１００％移行するように設計されている場合には、ポート１からの光はそのまま直進し、クロスポート４に出力する。この場合、融着延伸部Ｍにあっては、ポート４には完全に光が移行した状態で出力される。このとき、反射ミラーの自由空間伝播距離は極めて短いのでモード移行はほとんど起きない。こうして、この例では切断面間での反射ミラーの出し入れによってポート１からの光をポート２とポート４とにスイッチングすることができる。
【００１４】
ここで、光スイッチの特性である挿入損失につき実際に作成される光フィルタＦの厚さとファイバ端面とフィルタとのギャップを代入して算出する。挿入損失の主なものは、光ファイバの出射光が自由空間を伝播し光ファイバに再び入射するときに受けるモード結合損であり、下式のような結合効率ηの式により求められる。
η＝２（４＋λＺ２／（π２ω４））−１／２
ここで、λは波長、Ｚは自由空間伝播距離、ωはファイバ出射端でのモード半径である。
【００１５】
この式を前提としてポート１からポート３に抜ける自由伝播距離の長い結合効率を計算する。この場合、λ＝１．５５μｍ、Ｚ＝３０μｍ（光ファイバ端面と反射ミラーギャップ１０μｍ ×２、及び反射ミラー厚さ１０μｍ）、ω＝７μｍ（マルチモードで縦横の平均を採る）を代入する。結果としては、η＝９９．３％（損失換算０．０３ｄＢ）であり、挿入損失の値としては、光スイッチとしての使用可能レベルを十分満たすものである。    
〔第２実施形態〕
図２は、ファイバカップラ構造の光合分波器の第２実施形態を示す。ここでは、一例としてＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ；光ファイバ網）でのＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ；光ファイバ網から分岐装置にて加入者に引き込む技術）用の光モジュールを形成する。
この光モジュールは、２×２ファイバカップラ構造で、その融着延伸部の長手方向中央部にてＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；光波長分割多重）フィルタを長手方向（光路）に垂直に挿入されている。この場合、ＷＤＭフィルタＦは、１．５５μｍ以上の波長の光を反射する特性を有し、また１．５５以下の波長光でも波長によってスルー光あるいはクロス光に分割される。この図２の例では、ポート１に１．４９μｍ、１．５５μｍの光を入力するとき、ポート２には反射により１．５５μｍのクロス光が出力され、ポート３には１．４９μｍのスルー光が出力され、ポート４に１．３１μｍの光が入力されるときポート１には１．３１μｍのクロス光が出力されることを示している。
【００１６】
このようにファイバカップラ構造の光スイッチの融着延伸部ＭにＷＤＭフィルタＦを介在していることにより、入力光に対して三つのポートから波長分割された光が出力される。
この図２に示す例では、第１分割部材と第２分割部材との切断した対向面間に光フィルタＦを介在固定した構造であるが、第１実施形態のように光フィルタＦを出し入れ可能とすることにより、更にこの出し入れによる反射及び透過の特性を加味することができる。
これまでの説明は２×２ファイバカップラ構造について述べてきたが、図３に示すように３本の光ファイバＡ、Ｂ、Ｃを融着延伸した構造、あるいはそれを融着延伸部Ｍにて切断した構造、等３本以上の光ファイバについても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の分解構成図である。
【図２】第２実施形態の構成図である。
【図３】他の例の構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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