(57)【要約】【課題】組立が容易で、且つ低損失であるＷＤＭフィルタモジュールを安定して提供する。【解決手段】屈折率分布型のＧＲＩＮレンズを用いたコリメータレンズと、前記コリメータレンズの一端面に互いの光ファイバの光軸が前記コリメータレンズの光軸と対象、且つ平行となるように前記コリメータレンズに接続されている一対の光ファイバと、前記コリメータレンズの他端面から０〜１ｍｍ以内の近傍に誘電体多層膜フィルタチップが配置されており、且つ前記誘電体多層膜フィルタチップは前記誘電体多層膜フィルタチップの中心が前記コリメータレンズの光軸と同一直線上となるように配置されており、円筒形状管とテラスブロックが一体となった、前記円筒管テラスを前記コリメータレンズに固定し、前記円筒管テラス上に前記誘電体多層膜フィルタチップを固定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率分布型のＧＲＩＮレンズを用いたコリメータレンズと、前記コリメータレンズの一端面に互いの光ファイバの光軸が前記コリメータレンズの光軸と対称となるように前記コリメータレンズに接続されている一対の光ファイバと、前記コリメータレンズの他端面から１ｍｍ以内の近傍に配置された誘電体多層膜フィルタチップを備え、
円筒部とテラス部が一体となった円筒管テラスを有し、
前記円筒部を前記コリメータレンズに固定し、
前記テラス部上に前記誘電体多層膜フィルタチップを配置し、
前記誘電体多層膜フィルタチップの中心が前記コリメータレンズの光軸と同一直線上なるように配置されていることを特徴とするフィルタモジュール。
【請求項２】
前記円筒部の内径と前記コリメータレンズの外径の差が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタモジュール。
【請求項３】
前記円筒管テラスは前記テラス部に前記誘電体多層膜フィルタチップを配置することにより、前記コリメータレンズの光軸と前記誘電体多層膜フィルタチップの中心が一致するように配置されており、
前記テラス部と前記誘電体多層膜フィルタチップとの接合層の厚みが０．０１〜０．１ｍｍであり、
前記コリメータレンズの光軸と前記誘電体多層膜フィルタチップの中心位置の差が±０．２ｍｍ以内に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタモジュール。
【請求項４】
コリメータレンズと、前記コリメータレンズの端面から１ｍｍ以内の近傍に対向配置されたフィルタチップと、前記コリメータレンズおよび前記フィルタチップを支持する円筒管テラスを備え、
前記円筒管テラスは、円筒部と、前記円筒部の開口から延在するテラス部を備え、
前記コリメータレンズは前記円筒部内に固定され、
前記フィルタチップは前記テラス部の平坦な面上に固定されていることを特徴とする光部品。
【請求項５】
請求項４に記載の光部品を光路切替手段と接続した構成を備えることを特徴とする光システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに用いられるＷＤＭフィルタモジュールに関する。特に複数の異なる波長の光が多重されて一括伝送される光多重伝送システムに有用なＷＤＭフィルタモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の異なる波長の光を多重送受信するために使用する波長合分波モジュールとしては、光導波路と誘電体多層膜を有する誘電体多層膜フィルタが用いられている。従来の誘電体多層膜フィルタを光導波路に挿入する方法を示している（特許文献１）。特許文献１の図１ではコア４とクラッド１３とを有する光導波路２５に誘電体多層膜フィルタ１の厚みに対応する幅をもったフィルタ挿入溝２０を、光導波路に対して略垂直に形成し、このフィルタ挿入溝２０に誘電体多層膜フィルタ１を挿入する。
【０００３】
誘電体多層膜フィルタ１を光導波路に挿入固定してフィルタモジュールを作成するときには、主に、光導波路をフィルタ挿入溝２０そのもののギャップに伴う光損失、及び光導波路交差部近傍にフィルタ挿入溝を設けた場合の光が光導波路横方向に広がることによる光損失、フィルタ挿入溝２０の溝面の粗さに伴う損失、フィルタ挿入溝２０そのものが設定位置からずれたり、このフィルタ挿入溝２０と誘電体多層膜フィルタ１との位置ずれに伴う損失、誘電体多層膜フィルタ１が傾くことに伴う損失等が生じることが考えられる。
【０００４】
そして、前記光導波路のギャップに伴う損失やフィルタ挿入溝２０の溝面の粗さに伴う損失は、誘電体多層膜フィルタ１を透過する透過光と誘電体多層膜フィルタ１で反射される反射光の両方に影響を与え、誘電体多層膜フィルタ１の位置ずれに伴う損失や傾きに伴う損失は主に前記反射光に影響を及ぼす。
【０００５】
以上のことから、誘電体多層膜フィルタ１を光導波路２５に挿入固定するときには、光導波路２５に形成するフィルタ挿入溝２０を光導波路２５に対して略垂直に、且つ、その幅をできるだけ小さく形成して、フィルタ挿入溝２０によるギャップを最小限にし、且つ、誘電体多層膜フィルタ１を光導波路２５に対して略垂直に位置ずれなく挿入固定して、誘電体多層膜フィルタ１の位置ずれや傾きによる光損失を最小限にすることが望まれている。
【０００６】
しかしながら、フィルタ挿入溝２０を光導波路２５に対して略垂直に形成するのは難しく、実際には、フィルタ挿入溝２０は光導波路２５に対して斜めに形成されることが殆どであり、その傾斜角度を光損失の増加に殆ど影響を与えない０．１°程度に抑えることは困難であった。また、誘電体多層膜フィルタ１は、一般に、数μｍ程度の厚みばらつきを有しており、たとえ、その厚みばらつきがなくとも、反りなどを生じていることが多いため、このような誘電体多層膜フィルタ１を挿入するためのフィルタ挿入溝２０は、誘電体多層膜フィルタ１の厚みより広めの幅の溝としなければならなかった。
【０００７】
さらに、誘電体多層膜フィルタ１を光導波路２５に挿入固定したときの状態は、誘電体多層膜フィルタ１の挿入状態と、接着剤５の投入時、固化時等の状態によって偶然に決まるために、たとえ誘電体多層膜フィルタ１を光導波路に対して略垂直に挿入できたとしても、その状態で光導波路２５に固定できるとも限らなかった。
【０００８】
以上のことから、従来の誘電体多層膜フィルタ１の光導波路２５への挿入固定状態は、ばらつきが大きく、偶然に誘電体多層膜フィルタ１が光導波路２５に対して略垂直に挿入固定されることもあるが、大抵は誘電体多層膜フィルタ１が光導波路２５に対して傾いて挿入されることが殆どであった。そのため、光導波路２５に誘電体多層膜フィルタ１を挿入してフィルタモジュールを形成した時に生じる光損失のうち、前記誘電体多層膜フィルタ１が傾くことに伴う損失が非常に大きくなってしまい、低損失でのフィルタモジュールの実現が困難となっていた。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するために、光導波路に対し、略垂直に誘電体多層膜フィルタを挿入固定するのではなく、光を入出射することができる２本の光ファイバを有するコリメータレンズと、誘電体多層膜フィルタを透過してきた透過光を受ける１本の光ファイバを有するコリメータレンズを用いて、容易で、且つ低損失であるＷＤＭフィルタモジュールを提供することにある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−２１９１２号公報（図７）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、ＧＲＩＮレンズを用いたコリメータレンズに円筒管テラスを接合させ、前記円筒管テラス上に誘電体多層膜フィルタチップを配置する手段を提案することにより、容易に低損失で安価なＷＤＭフィルタモジュールを製作することにある。更には、前記コリメータレンズと前記円筒管テラス、前記円筒管テラスのテラス部と前記誘電体多層膜フィルタチップとの接合層を極薄にすることにより、温度変化などによる信頼性を向上させることにある。従来の課題を解決し、結合効率の高いＷＤＭフィルタモジュールを実現する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
［１］  本発明のフィルタモジュールは、屈折率分布型のＧＲＩＮレンズを用いたコリメータレンズと、前記コリメータレンズの一端面に互いの光ファイバの光軸が前記コリメータレンズの光軸と対称（望ましくは対称且つ平行となるように）前記コリメータレンズに接続されている一対の光ファイバと、前記コリメータレンズの他端面から１ｍｍ以内の近傍に配置された誘電体多層膜フィルタチップを備え、
円筒部とテラス部が一体となった円筒管テラスを有し、  前記円筒部を前記コリメータレンズに固定し、
前記テラス部上に前記誘電体多層膜フィルタチップを配置し、
前記誘電体多層膜フィルタチップの中心が前記コリメータレンズの光軸と同一直線上なるように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
ここで、円筒管テラスは、所望の外径を有する。例えば、次の手順で作製する。まず、コリメータレンズ長とコリメータレンズと誘電体多層膜フィルタチップ間のギャップ長と誘電体多層膜フィルタチップの厚み分を合わせた全長を有するステンレス円柱棒を用意する。前記ステンレス円柱棒にコリメータレンズの外径寸法より０．１ｍｍ程大き目の内径、且つコリメータレンズと同一の長さとなるように円柱状の穴を形成し、穴を形成していない残りの部分にテラスを切削加工により形成することで作製できる。
【００１４】
また、ガラス円筒管にガラステラスを固着することにより円筒管テラスを構成することもできる。ガラス円筒管は、所望の外径、且つコリメータレンズの外径よりも０．１ｍｍ程大きな寸法の内径を有し、コリメータレンズ長と同一長である。ガラステラスは、コリメータレンズと誘電体多層膜フィルタチップのギャップと誘電体多層膜フィルタチップの厚み分の長さを有する。熱を加えると固着する接合層、例えばガラスビーズを介してガラス円筒管とガラステラスを接合することもできる。
【００１５】
本発明に係るフィルターモジュールは、特にＷＤＭフィルターを搭載するＷＤＭフィルターモジュールとして用いることが望ましい。
【００１６】
［２］  本発明の他のフィルタモジュールは、上記［１］のフィルタモジュールにおいて、前記円筒部の内径と前記コリメータレンズの外径の差が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする。すなわち、前記円筒管テラスの円筒部と前記コリメータレンズの接合層の厚みが０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
接着層（接着膜とも称することがある）を０．０５ｍｍ以下と極薄にすることにより、温度変化に対する接着層の膨張、収縮の影響を少なくする。膨張収縮に伴うコリメータレンズの位置ずれ、角度ずれを小さくすることにより、一対の光ファイバのうち一方から入射された波長多重光が伝播する光路の挿入損失の温度変化に対する変動を抑制することができる。前記光路は、誘電体多層膜フィルタにて透過波長以外全ての光が反射され、もう一方のファイバより出射される光路に相当する。
【００１８】
［３］  本発明の他のフィルタモジュールは、上記［１］、［２］のフィルタモジュールにおいて、前記円筒管テラスは、前記テラス部に前記誘電体多層膜フィルタチップを配置することにより、前記コリメータレンズの光軸と前記誘電体多層膜フィルタチップの中心が一致するように配置されており、前記テラス部と前記誘電体多層膜フィルタチップとの接合層の厚みが０．０１〜０．１ｍｍであり、前記コリメータレンズの光軸と前記誘電体多層膜フィルタチップの中心位置の差が±０．２ｍｍ以内に配置されることを特徴とする。
【００１９】
誘電体多層膜フィルタチップでは、チップ中心付近において挿入損失が最も低くなり、チップ周辺部程、挿入損失が高くなるという、挿入損失に面内分布が存在する。そのため、コリメータレンズ近傍に誘電体多層膜フィルタチップを配置する場合、コリメータレンズとの位置関係が非常に重要となる。接着層＋誘電体多層膜フィルタチップの半分の高さが、コリメータレンズの光軸と一致するような位置に円筒管テラスのテラス部を配置することにより、簡易なアライメント作業により、誘電体多層膜フィルタチップの中心、すなわち、最も挿入損失の低い部分を利用してＷＤＭフィルタモジュールの組立を行なうことができ、低損失のＷＤＭフィルタモジュールが実現できる。
【００２０】
［４］  本発明の光部品は、コリメータレンズと、前記コリメータレンズの端面から１ｍｍ以内の近傍に対向配置されたフィルタチップと、前記コリメータレンズおよび前記フィルタチップを支持する円筒管テラスを備え、
前記円筒管テラスは、円筒部と、前記円筒部の開口から延在するテラス部を備え、
前記コリメータレンズは前記円筒部内に固定され、前記フィルタチップは前記テラス部の平坦な面上に固定されていることを特徴とする。
テラス部の平坦な面は、矩形状のフィルタチップを安定して固着するために形成されている。
【００２１】
［５］  本発明の光システムは、上記［４］に記載の光部品を光路切替手段と接続した構成を備えることを特徴とする。
【００２２】
前記光路切替手段は、例えばファイバー駆動型光スイッチ、ミラー若しくはプリズムを駆動する光スイッチ、あるいはＭＥＭＳスイッチなどを用いることができる。さらに、本発明の光部品は、光スイッチと接続する以外にも、前記光部品を偶数個用意し、一対ウの光部品を対向配置させることで、光カプラ−を構成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる実施例を説明する。なお、これら実施例により本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施例）
図１は本発明に適用するＷＤＭフィルタモジュールの一実施例に係る概略図である。この概略図は一部断面図、及び誘電体多層膜フィルタチップ側からの背面図に相当し、フェルール１０４に光の入射と出射を行なう光ファイバ１及び２が中心軸に対象になるように固定されており、フェルール１０４とＧＲＩＮレンズ１０１は斜め研磨された面を平行に向かい合わせるようにしてガラスチューブ１０２内で固定され、ガラスチューブ１０２はメタルチューブ１０３内で固定されコリメータレンズとして構成されている。円筒管テラス３はコリメータレンズのメタルチューブ１０３の外径より０．１ｍｍ大きなの円筒部を有しており、ＧＲＩＮレンズ１０１を円筒管テラス３のテラス部と接触させ、コリメータレンズを円筒管内に接合層５を介して固定する。コリメータレンズの固定後、ＧＲＩＮレンズ１０１前方の円筒管テラスのテラス部にＧＲＩＮレンズとの距離０．０５ｍｍ以内の位置に誘電体多層膜フィルタチップ４の前面が来る位置にて接合層５により、円筒管テラス３のテラス部に誘電体多層膜フィルタチップ４を固定した。このとき、入射ファイバ１からの入射光１１が誘電体多層膜フィルタチップ４にて反射された反射光１２となり、出射ファイバに結合された時の光強度の損失は０．２８ｄＢという低損失で実現することができた。
以下、同様の部品については同じ符号で説明する。
【００２５】
本実施例にて使用した円筒管テラス３は外径φ４．３ｍｍ、全長１２．０ｍｍのステンレス製の円柱を用い、ステンレス円柱にφ３．３ｍｍの内穴を深さ１０．５ｍｍ形成し、残りの円柱部分を切削することによりテラス状に加工を施し作成した。テラス部の厚みにおいては以下の通りに定めた。コリメータレンズの光軸は円筒管テラスの中心に来るように固定されることになるため、テラス部の最も厚い部分の厚みをＴ、テラス部と誘電体多層膜フィルタチップ間の接合層の厚みをａ、誘電体多層膜フィルタチップの中心から接合層のある側の端面までの距離をｔとすると、Ｔは次式の関係で表される。
Ｔ＝２．１５−（ｔ＋ａ）                                          （１）
上記関係式を基にテラス部の厚みを設定することにより、コリメータレンズの光軸と誘電体多層膜フィルタチップの中心の位置決めを容易に行なうことができた。
【００２６】
更には、図２に概略図を示すように、外径φ４．３ｍｍ、内径φ３．３、全長１０．５ｍｍの円筒ガラス管６に、外径φ４．３ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの円板ガラスから、最大厚さが１．３５ｍｍとなるように切削研磨して作製した円弧形状のガラスブロック７を接合層５により、円筒ガラス管６に接合させることでも、円筒管テラスを作製することもできる。
【００２７】
本実施例の誘電体多層膜フィルタチップとコリメータレンズは以上のように構成されており、本実施例の誘電体多層膜フィルタチップを透過した光を受光するまでの全体構成を図３に基づいて説明する。まず、図中で示すように入射光１１は１〜２°の入射角度にて誘電体多層膜フィルタチップ４に入射され、誘電体多層膜フィルタチップを透過する透過光１３は１〜２°の出射角度にて誘電体多層膜フィルタチップから出射される。透過光はフェルール１０４に光の受光を行なう光ファイバ７が中心軸上に固定されており、フェルール１０４とＧＲＩＮレンズ１０１は斜め研磨された面を平行に向かい合わせるようにしてガラスチューブ１０２内で固定され、ガラスチューブ１０２はメタルチューブ１０３内で固定されている構成のコリメータレンズにて受光する。コリメータレンズを用いた入射光１１と透過光１３との結合における挿入損失は０．６ｄＢであり、低損失のＷＤＭフィルタモジュールが実現できた。
【００２８】
なお、本実施例において、低損失であるＷＤＭフィルタモジュールを試作することができた要因の一つとして、誘電体多層膜フィルタチップ４の中心に光を入射できているためと考えられる。検証として誘電体多層膜フィルタチップ４の挿入損失の面内依存性を実測した結果を図４に示す。本実測結果からすると、誘電体多層膜フィルタチップに光を入射する場合は、少なくともチップの中心より±０．１ｍｍ以内とすることが重要である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のテラス部の厚みを正確に作製した円筒管テラスを用いて、誘電体多層膜フィルタチップを一般に用いられているコリメータレンズ近傍に固定することにより、容易に誘電体多層膜フィルタチップの中心に入射光を入射することができ、結合効率の高いＷＤＭフィルタモジュールを実現することができた。更には、コリメータレンズ全体を覆うように円筒部を形成し、且つコリメータレンズの外径に０．１ｍｍだけ大きな内径寸法とすることで、接合層の厚みを極薄化することにより、誘電体多層膜フィルタチップを配置する円筒管テラスとコリメータレンズとの位置ずれを抑制することにより、信頼性の高いＷＤＭフィルタモジュールを実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のＷＤＭフィルタモジュールの一部概略図である。
【図２】本発明の実施例のＷＤＭフィルタモジュールの一部概略図である。
【図３】本発明の実施例のＷＤＭフィルタモジュールの概略図である。
【図４】誘電体多層膜フィルタチップにおける挿入損失の面内依存性のグラフである。
【図５】従来の光導波路を用いたフィルタモジュールを説明するための説明図である。
【符号の説明】
１，２，８  光ファイバ、
３  円筒管テラス、
４  誘電体多層膜フィルタチップ、
５  接合層、  ６  ガラス円筒管、  ７  ガラステラス、
１１  入射光、  １２  出射光、  １３  透過光、
１０１  ＧＲＩＮレンズ、  １０２  ガラスチューブ、
１０３  メタルチューブ、  １０４  フェルール、
２０１  誘電体多層膜フィルタ、
２０２  フィルタ挿入溝、  ２０３  クラッド、  ２０４  コア、
２０５  接着剤、  ２０６  光導波路
【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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