(57)【要約】【課題】２つのレンズを同軸上に配列しても低結合損失が得られる光学系を採用することで、２つのレンズの位置調整を不要にでき、製造が容易であり、安価で信頼性の高い光分波合波器を提供すること。【解決手段】光分波合波器２０は、２芯光ファイバコリメータ２２と単芯光ファイバコリメータ２１とを備え、コリメータ２２のロッドレンズ２４の一端面２４ａにフィルタチップ２５が固定されている。一端面２４ａの角度θ２は、共通ポート３７から入りフィルタチップ２５を透過した光が、ロッドレンズ２３から、透過ポート３９に通じる光ファイバ２６に光軸Ｃの位置でかつ光軸Ｃに平行に出射するように設定されている。この設定により、ロッドレンズ２３，２４を同軸上に配列したまま、フィルタチップ２５の透過光および反射光はそれぞれ、光ファイバ２６，２９に最大の結合効率で結合する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通ポートと反射ポートにそれぞれ通じる複数の光ファイバを保持する光ファイバチップと第１のレンズを有する第１の光ファイバコリメータと、前記第１のレンズに対向する第２のレンズと透過ポートに通じる少なくとも一つの光ファイバを保持する光ファイバチップを有する第２の光ファイバコリメータとを備え、前記第１および第２のレンズの間に波長選択特性をもつ波長選択素子が配置された光分波合波器において、
前記第１および第２のレンズを同軸に一体化したセンターピースを備え、
前記共通ポートから入り前記波長選択素子を透過した光が、前記第２のレンズから、前記透過ポートに通じる光ファイバへ前記レンズの光軸の位置でかつ光軸に平行に出射するように、前記第１および第２のレンズの対向する端面の一方の角度を設定することを特徴とする光分波合波器。
【請求項２】
前記対向する端面の一方の角度は、前記共通ポートから入り前記波長選択素子で反射された光が、前記第１のレンズから、前記反射ポートに通じる光ファイバへ前記レンズの光軸に平行に出射するように設定されることを特徴とする請求項１に記載の光分波合波器。
【請求項３】
前記第１および第２のレンズはそれぞれ屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光分波合波器。
【請求項４】
前記センターピースは前記第１および第２のレンズを同軸に保持する円筒状のレンズホルダを備え、前記第１および第２のレンズを前記レンズホルダ内に挿入し接着剤で固定して前記センターピースが作製されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光分波合波器。
【請求項５】
前記第１の光ファイバコリメータは２本の光ファイバを保持する２芯光ファイバチップを有する２芯光ファイバコリメータであり、前記第２の光ファイバコリメータは１本の光ファイバを保持する単芯光ファイバチップを有する単芯光ファイバコリメータであり、前記第１および第２のレンズの対向する端面の一方に前記波長選択素子としてのフィルタチップが固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれ一つに記載の光分波合波器。
【請求項６】
前記対向する端面の一方の角度は設計値に対し±０．３°の範囲内に設定されるとともに、前記対向する端面の他方の角度は−０．３°〜＋０．３°の範囲内に設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光分波合波器。
【請求項７】
前記２本の光ファイバのファイバ間ピッチを変更して、前記波長選択素子で選択される波長の中心波長を変化させることを特徴とする請求項５又は６に記載の光分波合波器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重（ＷＤＭ）伝送方式等の光通信システムに用いる光分波合波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記光通信システムでは、波長の異なる複数の光信号を一つの光ファイバに合波（結合）する機能と、光ファイバを伝送されてきた波長多重信号を各波長毎に分波（分離）する機能とをもつ光分波合波器が用いられる。
【０００３】
従来の光分波合波器として、２つの屈折率分布型ロッドレンズの対向する端面の一方に波長選択特性を有するフィルタチップを貼り付けたＷＤＭカプラが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１７は、特許文献１のＦｉｇ．２Ｂに示された光分波合波器としてのＷＤＭカプラを示している。このＷＤＭカプラは、２つの屈折率分布型ロッドレンズ（ＧＲＩＮレンズ）１１０，１６０と、２芯光ファイバチップ（２芯光ファイバピグテイル）１３５と、単芯光ファイバチップ（単芯光ファイバピグテイル）１７５とを備えている。屈折率分布型ロッドレンズ（以下、単に「ロッドレンズ」という）１１０，１６０はそれぞれ、光軸に垂直な平坦面と、光軸に垂直な面に対して傾いた斜め面とを有する。ロッドレンズ１１０の平坦面には、波長選択特性を有するフィルタチップ（ＷＤＭフィルタ）１０５が貼り付けられている。
【０００５】
また、このＷＤＭカプラは、ロッドレンズ１１０を保持する第１チューブ１２０と、２芯光ファイバチップ１３５を保持する第２チューブ１３０と、ロッドレンズ１６０を保持する第３チューブ１６５と、単芯光ファイバチップ１７５を保持する第４チューブ１８０とを備えている。
【０００６】
このＷＤＭカプラは、次の手順で作製される。
ａ）接着剤が光路内に入らないようにフィルタチップ１０５をロッドレンズ１１０の平坦面に接着剤で固定する。
【０００７】
ｂ）ロッドレンズ１１０を第１チューブ１２０に挿入し接着剤で固定する。
ｃ）２芯光ファイバチップ１３５を第２チューブ１３０に挿入し、調整台上で２芯光ファイバチップ１３５とロッドレンズ１１０の相対位置を、反射結合損失が最適となるように調整する（ＸＹＺ軸の調芯）。
【０００８】
ｄ）第２チューブ１３０と第１チューブ１２０の各端面が接するまで第２チューブ１３０をＺ軸方向に動かし、両チューブ１２０，１３０を接着剤で固定するとともに、２芯光ファイバチップ１３５を第２チューブ１３０に接着剤で固定する。
【０００９】
ｅ）ロッドレンズ１６０を第３チューブ１６５に挿入し接着剤で固定する。
ｆ）単芯光ファイバチップ１７５を第４チューブ１８０に挿入し接着剤で固定する。
【００１０】
ｇ）第１チューブ１２０、第３チューブ１６５および第４チューブ１８０を調整台上に配置する。
ｈ）ロッドレンズ１１０，１６０の相対位置を調整する（ＸＹ軸の調芯）とともに、ロッドレンズ１６０と単芯光ファイバチップ１７５の相対位置を調整する（ＸＹＺ軸の調芯）。
【００１１】
ｉ）その調整後、単芯光ファイバチップ１７５を第４チューブ１８０に接着剤で固定するとともに、第４チューブ１８０を第３チューブ１６５に接着剤で固定する。
【００１２】
ｊ）最後に、第３チューブ１６５を第１チューブ１２０に接着剤で固定する。
【００１３】
【特許文献１】
米国特許第６，２８２，３３９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のＷＤＭカプラでは、以下のような問題点がある。
（１）低結合損失を得るには、ロッドレンズ１１０とロッドレンズ１６０を同軸上に配置できない構造であり、ロッドレンズ１１０とロッドレンズ１６０の光軸調芯による位置調整（上記工程ｈのＸＹ軸の調芯）が必要となる。そのため、ロッドレンズ１１０とロッドレンズ１６０をそれぞれ保持する２つのチューブ（レンズ保持部品）１２０，１６５が必要になり、製造コストが増大する。
【００１５】
（２）低結合損失を得るのに、ロッドレンズ１１０とロッドレンズ１６０を同軸上に配置できない構造となるのは、次の理由による。
すなわち、ロッドレンズ１１０，１６０は共に、端面の角度（光軸に垂直な面に対する角度）を０度に研磨された平坦面と所定角度（その垂直な面に対して例えば８度）に研磨された斜め面とを有するレンズである。そのロッドレンズ１１０の平坦面に貼り付けられるフィルタチップ１０５は、一般的に厚さ（基板とその面に成膜された誘電体多層膜フィルタの両方の厚さ）１ｍｍ程度のものが使われることが多い。フィルタチップ１０５の厚さが薄いと、フィルタ膜のストレスによりフィルタチップ１０５が反るためである。このような厚さのフィルタチップ１０５を使用する上記ＷＤＭカプラでは、フィルタチップ１０５の端面とロッドレンズ１６０の平坦面との間に空間があることから、ロッドレンズ１１０、１６０間の距離が大きくなる。これにより、共通ポート１４０から入りロッドレンズ１１０およびフィルタチップ１０５を通過してロッドレンズ１６０に入射する光線が光軸からずれるために、単芯光ファイバチップ１７５の光ファイバに入射する光線の角度が大きくなってしまうからである。
【００１６】
そのため、低結合損失を得るには、ロッドレンズ１１０に対するロッドレンズ１６０の光軸調芯による位置調整をして単芯光ファイバチップ１７５の光ファイバに入射する光線の角度を小さくする必要がある。
【００１７】
こうして、上記工程ｃにおけるＸＹＺ軸の調芯および上記工程ｈにおけるＸＹＺ軸の調芯のほかに、上記工程ｈにおけるロッドレンズ１１０とロッドレンズ１６０の光軸調芯による位置調整が必要になる。このように調芯作業を３回行なう必要があるので、調芯作業工数が多く、これによっても製造コストが増大してしまう。
【００１８】
さらに、上記工程ｉで単芯光ファイバチップ１７５を仮固定しておき、上記工程ｊで両チューブ１２０，１６５を固定する前に、第３チューブ１６５に対する単芯光ファイバチップ１７５の相対位置を微調整する場合、４回の調芯が必要になり、さらに製造コストが増大してしまう。
【００１９】
（３）上記工程ｈでは、ロッドレンズ１１０に対するロッドレンズ１６０の位置調整（ＸＹ軸の調芯）と、ロッドレンズ１６０に対する単芯光ファイバチップ１７５の位置調整（ＸＹＺ軸の調芯）とを同時に行なわなければならない。そのため、低結合損失が得られるように、単芯光ファイバチップ１７５を調芯するのが難しい。
【００２０】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、２つのレンズを同軸上に配列しても低結合損失が得られる光学系を採用することで、２つのレンズの位置調整を不要にでき、製造が容易であり、安価で信頼性の高い光分波合波器を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、共通ポートと反射ポートにそれぞれ通じる複数の光ファイバを保持する光ファイバチップと第１のレンズを有する第１の光ファイバコリメータと、前記第１のレンズに対向する第２のレンズと透過ポートに通じる少なくとも一つの光ファイバを保持する光ファイバチップを有する第２の光ファイバコリメータとを備え、前記第１および第２のレンズの間に波長選択特性をもつ波長選択素子が配置された光分波合波器において、前記第１および第２のレンズを同軸に一体化したセンターピースを備え、前記共通ポートから入り前記波長選択素子を透過した光が、前記第２のレンズから、前記透過ポートに通じる光ファイバへ前記レンズの光軸の位置でかつ光軸に平行に出射するように、前記第１および第２のレンズの対向する端面の一方の角度を設定することを要旨とする。
【００２２】
この構成によれば、第１および第２のレンズを同軸に一体化したセンターピースを作製し、このセンターピースに、第１および第２の光ファイバコリメータの各光ファイバチップをそれぞれ調芯して固定することで光分波合波器が出来上がる。（１）このため、第１のレンズと第２のレンズの２つのレンズを一つのレンズ保持部品で保持することができ、レンズ保持部品の部品点数が減って製造コストが低減される。また、光分波合波器を作製するのに、前記２つのレンズについて光軸調芯する必要がなくなり、センターピースに２つの光ファイバチップを調芯して固定する２回の調芯・固定工程を行えばよい。これにより、調芯・固定工程数が減るので、製造時間が短縮されるとともに、光分波合波器のモジュール化が容易になる。（２）第１および第２のレンズの間に波長選択特性をもつ波長選択素子が配置された構成では、波長選択素子自体の厚さにより２つのレンズ間の距離が大きくなり、各レンズに入射する光線が光軸からずれ、各レンズから、各光ファイバチップの光ファイバに入射する光線の角度が大きくなる。しかし、この構成によれば、共通ポートから入り波長選択素子を透過した光が、第２のレンズから、透過ポートに通じる光ファイバにレンズの光軸の位置でかつ光軸に平行に出射するように、前記対向する端面の一方の角度を設定している。この設定により光軸からずれた光線の軌道を修正しているので、２つのレンズを同軸上に配列したまま、低結合損失が得られる。このように、２つのレンズを同軸上に配列しても低結合損失が得られる光学系を採用することで、第１および第２のレンズの間に波長選択素子が配置された構造において、低結合損失を得るのに２つのレンズの位置調整をする必要がない。
【００２３】
（３）２つのレンズを同軸に配置して一体化したセンターピースに、第１および第２の光ファイバコリメータの各光ファイバチップをそれぞれ調芯して固定するだけでよい。これにより、両光ファイバコリメータの各光ファイバチップの調芯作業が容易になる。したがって、製造が容易であり、安価で信頼性の高い光分波合波器を実現することができる。
【００２４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光分波合波器において、前記対向する端面の一方の角度は、前記共通ポートから入り前記波長選択素子で反射された光が、前記第１のレンズから、前記反射ポートに通じる光ファイバへ前記レンズの光軸に平行に出射するように設定されることを要旨とする。
【００２５】
この構成によれば、反射ポート側でも低結合損失が得られ、より信頼性の高い光分波合波器を実現することができる。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の光分波合波器において、前記第１および第２のレンズはそれぞれ屈折率分布型ロッドレンズであることを要旨とする。
【００２６】
この構成によれば、２つの屈折率分布型ロッドレンズを用いてセンターピースが構成されるので、さらに製造が容易になり、さらに安価で信頼性の高い光分波合波器を実現することができる。
【００２７】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の光分波合波器において、前記センターピースは前記第１および第２のレンズを同軸に保持する円筒状のレンズホルダを備え、前記第１および第２のレンズを前記レンズホルダ内に挿入し接着剤で固定して前記センターピースが作製されることを要旨とする。
【００２８】
この構成によれば、第１および第２のレンズをレンズホルダ内に挿入し接着剤で固定することで、センターピースを容易に作製することができる。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれ一つに記載の光分波合波器において、前記第１の光ファイバコリメータは２本の光ファイバを保持する２芯光ファイバチップを有する２芯光ファイバコリメータであり、前記第２の光ファイバコリメータは１本の光ファイバを保持する単芯光ファイバチップを有する単芯光ファイバコリメータであり、前記第１および第２のレンズの対向する端面の一方に前記波長選択素子としてのフィルタチップが固定されていることを要旨とする。
【００２９】
第１および第２のレンズの対向する端面の一方にフィルタチップが固定された構成では、フィルタチップ自体の厚さにより２つのレンズ間の距離が大きくなり、各レンズに入射する光線が光軸からずれ、各レンズから、各光ファイバチップの光ファイバに入射する光線の角度が大きくなる。しかし、この構成によれば、共通ポートから入りフィルタチップを透過した光が、第２のレンズから、透過ポートに通じる光ファイバにレンズの光軸の位置でかつ光軸に平行に出射するように、前記対向する端面の一方の角度を設定している。この設定により光軸からずれた光線の軌道を修正しているので、２つのレンズを同軸上に配列したまま、低結合損失が得られる。このように、２つのレンズを同軸上に配列しても低結合損失が得られる光学系を採用することで、前記対向する端面の一方にフィルタチップが固定された構造において、低結合損失を得るのに２つのレンズの位置調整をする必要がない。また、共通ポート、反射ポート、および透過ポートの３ポートの光分波合波器の製造が容易になり、製造コストの低減と信頼性の向上を図れる。
【００３０】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の光分波合波器において、前記対向する端面の一方の角度は設計値に対し±０．３°の範囲内に設定されるとともに、前記対向する端面の他方の角度は−０．３°〜＋０．３°の範囲内に設定されることを要旨とする。
【００３１】
前記対向する端面の一方の角度と、その他方の角度とがそれぞれ設計値から±０．３°以内のばらつきに納まっていれば、それら各端面の角度がどのような方向に変動した場合であっても、伝搬損失の増加は０．０３ｄＢ以内に抑えられるという計算結果が得られている。そこで、この構成によれば、前記対向する端面の一方の角度を−０．７°〜−１．３°の範囲内に設定するとともに、その他方の角度を−０．３°〜＋０．３°の範囲内に設定することで、それら各端面の角度がどのような方向に変動した場合であっても、伝搬損失の増加を０．０３ｄＢ以内に抑えることができる。
【００３２】
請求項７に係る発明は、請求項５又は６に記載の光分波合波器において、前記２本の光ファイバのファイバ間ピッチを変更して、前記波長選択素子で選択される波長の中心波長を変化させることを要旨とする。
【００３３】
この構成によれば、２本の光ファイバのファイバ間ピッチを変更することにより、フィルタチップへの光入射角度を変化させてフィルタチップで選択される波長の中心波長を変えることができる。これにより、同じ波長選択特性のフィルタチップを使って、波長選択特性の異なる光分波合波器が得られる。このような効果は、前記ファイバ間ピッチのみが異なる複数の光分波合波器を多段にカスケード接続（縦接続）して多チャンネルの光分波合波器を作製する場合に特に有効となり、多チャンネルの光分波合波器を低コストで実現することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した光分波合波器の各実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態の光分波合波器は、低密度波長分割多重（ＣＷＤＭ）や高密度波長多重（ＤＷＤＭ）伝送方式等の光通信システムに使用される。なお、各図を用いた説明において、同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００３５】
［  第１実施形態］
図１は第１実施形態に係る光分波合波器２０を示している。この光分波合波器２０は、第１の光ファイバコリメータとしての２芯光ファイバコリメータ２２と、第２の光ファイバコリメータとしての単芯光ファイバコリメータ２１とを備える。２芯光ファイバコリメータ２２のレンズ（第１のレンズ）と単芯光ファイバコリメータ２１のレンズ（第２のレンズ）の対向する端面の一方には、波長選択素子としてのフィルタチップ２５が固定されている。レンズ２３，２４は、それぞれ屈折率分布型ロッドレンズ（以下、単に「ロッドレンズ」という。）である。
【００３６】
第１の光ファイバコリメータとしての光ファイバコリメータ２２は、２本の光ファイバ２８，２９を保持する２芯キャピラリ３０とロッドレンズ２４を有する２芯光ファイバコリメータである。光ファイバ２８，２９と２芯キャピラリ３０とで、光ファイバ２８，２９を保持する２芯光ファイバチップ４２が構成されている。
【００３７】
２本の光ファイバ２８，２９はそれぞれ、図７に示すように、５〜１０μｍの外径を有するコア２８ａ，２９ａと、１２５μｍの外径を有するクラッド２８ｂ，２９ｂとからなる。また、２本の光ファイバ２８，２９はクラッド２８ｂ，２９ｂ同士が密着するように２芯キャピラリ３０に保持され、ファイバ間ピッチｄはｄ＝１２５μｍとなっている。共通ポート３７，反射ポート３８はそれぞれ、図１に示すように、２芯キャピラリ３０から外側に出ている一部の光ファイバ２８，２９のクラッド２８ｂ，２９ｂを樹脂などで被覆してできており、光ファイバ２８，２９に通じている。２芯キャピラリ３０の端部には開先状の穴が形成されており、その穴に充填した封止剤３６により２芯キャピラリ３０の端部が封止されている。
【００３８】
単芯光ファイバコリメータ２１は、１本の単一モード光ファイバ２６（以下、単に「光ファイバ」という。）を保持する単芯キャピラリ２７とロッドレンズ２３とを有する単芯光ファイバコリメータである。光ファイバ２６と単芯キャピラリ２７とで、光ファイバ２６を保持する単芯光ファイバチップ４１が構成されている。光ファイバ２６の一部は単芯キャピラリ２７の端部から外側に出て透過ポート３９になっている。この透過ポート３９は、単芯キャピラリ２７より外側に出ている一部の光ファイバ２６のクラッドを樹脂などで被覆してできており、光ファイバ２６に通じている。また、単芯キャピラリ２７の端部には開先状の穴が形成されており、その穴に充填した封止剤３５によりその端部が封止されている。
【００３９】
また、光分波合波器２０は、光ファイバコリメータ２１，２２の２つのロッドレンズ２３，２４を、一端面２３ａ，２４ａが対向するように、レンズ保持部材である一つのレンズホルダ３２内に同軸に配置して一体化したセンターピース３１を備えている。これにより、光分波合波器２０は、センターピース３１に、単芯光ファイバチップ４１と２芯光ファイバチップ４２とをそれぞれ調芯して固定することで作製される。
【００４０】
図３に示すように、ロッドレンズ２３の一端面２３ａは光軸Ｃに垂直な面に対する傾き角度（第２面角度θ）が０°である平坦面に研磨されており、その他端面２３ｂはその垂直な面に対する傾き角度（第１面角度θ１）が所定角度（例えば８°）傾斜した斜め面に研磨されている。その一端面２３ａと他端面２３ｂには、それぞれ反射防止膜３３が形成されている。
【００４１】
一方、ロッドレンズ２４については、図２に示すように、フィルタチップ２５が接着剤で固定されているロッドレンズ２４の一端面２４ａ（ロッドレンズ２３，２４の対向する端面の一方）の角度を次のように設定している。すなわち、その角度は、共通ポート３７から入りフィルタチップ２５を透過した透過光が、ロッドレンズ２３から、透過ポート３９に通じる光ファイバ２６にロッドレンズ２３の光軸Ｃの位置でかつ光軸Ｃに平行に出射するように設定されている。また、その角度は、共通ポート３７から入りフィルタチップ２５で反射された反射光が、ロッドレンズ２４から、反射ポート３８に通じる光ファイバ２９にロッドレンズ２４の光軸（この光軸はロッドレンズ２３の光軸と一致している。）Ｃからずれた位置でかつ光軸Ｃに平行に出射するように設定している。
【００４２】
例えば、ロッドレンズ２４の一端面２４ａは、図２に示すように、光軸Ｃに垂直な面に対する傾き角度（第２面角度θ２）が所定角度（例えば−１°）である斜め面に研磨されており、その他端面２４ｂはその垂直な面に対する傾き角度（第１面角度θ１）が所定角度（例えば＋８°）である斜め面に研磨されている。その一端面２４ａと他端面２４ｂにも、それぞれ反射防止膜３３が形成されている。そして、両ロッドレンズ２３，２４は、同じレンズ長Ｚ（例えば０．２５ピッチ）を有するとともに、同じレンズ径φＤ（例えば１．８ｍｍ）を有している。
【００４３】
フィルタチップ２５は、図１および図４に示すように、透明基板２５ａの一方の面全体に、誘電体多層膜フィルタ２５ｂを成膜したものである。この誘電体多層膜フィルタ２５ｂは、図８および図９に示すような波長特性（波長選択特性）を有する波長選択特性反射膜である。本例では、誘電体多層膜フィルタ２５ｂとして、低密度波長多重（ＣＷＤＭ）伝送方式の光通信システムに用いるＣＷＤＭフィルタを一例として示している。図９は図８のグラフのうち、伝搬損失が０．００〜−１．００ｄＢの範囲の詳細を拡大して示している。図８および図９の縦軸は、誘電体多層膜フィルタ２５ｂを透過する透過光ａの伝搬損失と、同フィルタで反射される反射光ｂの伝搬損失を表している。図８および図９に示す伝搬損失のデータは、図１の光分波合波器２０において、反射ポート３８から出射される波長λ１の光の強度と透過ポート３９から出射される波長λ２の光の強度を実際に測定して得られたものである。
【００４４】
図８および図９から明らかなように、誘電体多層膜フィルタ２５ｂは、通常光通信分野で用いられる波長領域のなかで１．５５μｍ（１５５０ｎｍ）付近の波長領域（図９の斜線で示す波長領域）の光をほとんど透過し、その領域から外れた波長領域の光をすべて反射するフィルタ（いわゆるバンドパスフィルタ）である。図１に示す波長λ２の光は図９の斜線で示す波長領域の光であり、また、波長λ１の光はその領域から外れた波長領域の光である。
【００４５】
光ファイバ２６の出射端と単芯キャピラリ２７の一端面（左端面）は、光ファイバ２６のコア中心軸に対して所定角度（例えば８°）傾斜した斜め面に面一に研磨されている。単芯光ファイバチップ４１は、図６に示すように、単芯キャピラリ２７の斜め面をロッドレンズ２３の斜め面である他端面２３ｂに対向させた状態で、センターピース３１のロッドレンズ２３に対して調芯して接着剤３４ｃで固定される。この接着剤３４ｃは、光路内に入らないように塗布される。同様に、２芯光ファイバチップ４２は、図５に示すように、２芯キャピラリ３０の斜め面をロッドレンズ２４の斜め面である他端面２４ｂに対向させた状態で、センターピース３１に対して調芯して接着剤３４ｂで固定される。この接着剤３４ｂも光路内に入らないように塗布される。
【００４６】
センターピース３１は、一端面２４ａに予めフィルタチップ２５が接着剤３４ａで固定されたロッドレンズ２４とロッドレンズ２３を円筒状のレンズホルダ３２に挿入し、ロッドレンズ２３，２４を所定のレンズ間距離になるように調整し、接着剤で固定することで一体化される。フィルタチップ２５を固定する接着剤３４ａは、光路内に入らないように塗布されている。
【００４７】
レンズホルダ３２の内周面は、ロッドレンズ２３，２４を同軸に保持できるように高精度に加工されている。これにより、ロッドレンズ２３，２４をレンズホルダ３２内に挿入するだけで、ロッドレンズ２３，２４が同軸に配置されるので、両ロッドレンズの光軸Ｃを一致させるＸＹ軸の調芯が不要になる。また、レンズホルダ３２内でロッドレンズ２３，２４を所定のレンズ間距離に調整するために、ロッドレンズ２３，２４とレンズホルダ３２の両方にマーク等を設けておくと、その調整が容易になる。
【００４８】
また、センターピース３１に単芯光ファイバチップ４１と２芯光ファイバチップ４２をそれぞれ調芯して固定する際には、図示を省略した調整台上において、それら３部材３１，４１，４２を一緒に調芯（３体調芯）する。こうして調芯されたその３部材を一体化することで光分波合波器２０が出来上がる。なお、それら３部材を調芯して一体化する際には、２芯光ファイバチップ４２を単芯光ファイバチップ４１よりも先に調芯してセンターピース３１に固定するのが好ましい。
【００４９】
ここでの調芯として、単芯光ファイバチップ４１については、ロッドレンズ２３の光軸Ｃと光ファイバ２６のコア中心軸を一致させる軸合わせの調整、および両軸の角度ずれ（アオリ）の調整を行う。すなわち、ロッドレンズ２３の光軸と光ファイバ２６の出射端との相対位置を、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向について調整する（ＸＹＺ軸の調芯：三次元調芯）。
【００５０】
光分波合波器２０の調芯は、例えば次のようにして行う。
まず、２芯光ファイバチップ４２について、ロッドレンズ２４の光軸Ｃと、光ファイバ２８，２９の各出射端との相対位置を三次元調芯する。ここでの三次元調芯は、例えば次のようにして行う。共通ポート３７からフィルタチップ２５で反射する波長の光（例えば波長λ１の光）をフィルタチップ２５に入射させる。この状態で、センターピース３１に対して２芯光ファイバチップ４２を三次元的に動かして、フィルタチップ２５で反射して反射ポート３８から出射される光の強度が最大になるように調整する。この調芯位置では、ロッドレンズ２４と、光ファイバ２８，２９とが最大の結合効率で結合し、最も低い伝搬損失（低結合損失）が得られる。このとき、共通ポート３７と反射ポート３８間の最小伝搬損失は、０．０８ｄＢである（図９の反射光ｂ参照）。
【００５１】
つぎに共通ポート３７からフィルタチップ２５を透過する波長の光（例えば波長λ２の光）をフィルタチップ２５に入射させる。この状態で、センターピース３１に対して単芯光ファイバチップ４１を三次元的に動かし、フィルタチップ２５を透過して光ファイバ２６から出射される光の強度が最大になるように調整する。こうして調整した位置では、ロッドレンズ２３と光ファイバ２６とが最大の結合効率で結合し、最も低い伝搬損失（低結合損失）が得られる。このとき、共通ポート３７と透過ポート３９間の最小伝搬損失は、０．１０ｄＢである（図９の透過光ａ参照）。
【００５２】
このように作製される光分波合波器２０では、例えば波長λ１の光と波長λ２の光が多重化されて混在している光信号が共通ポート３７に入射すると、波長λ２の光のみがフィルタチップ２５を透過する。この透過光は、ロッドレンズ２３により集光され、ロッドレンズ２３の他端面２３ｂから、ほぼ光軸Ｃの位置でかつ光軸Ｃに平行に出射されて光ファイバ２６に結合し、透過ポート３９から出射する。一方、波長λ１の光は、フィルタチップ２５で反射され、この反射光はロッドレンズ２４により集光され、ロッドレンズ２４の他端面２４ｂから、光軸Ｃからずれた位置でかつ光軸Ｃに平行に出射されて光ファイバ２９に結合し、反射ポート３８から出射する。こうして、共通ポート３７から入った光信号が、波長の異なる波長λ１の光信号と波長λ２の光信号に分波される。
【００５３】
図１０は、本例の光分波合波器２０を、波長の異なる複数の光信号（波長λ１と、波長λ２の光信号）を一つの光ファイバに合波する場合の使用例を示している。つまり、反射ポート３８から入る波長λ１の光信号はフィルタチップ２５で反射して共通ポート３７に送られるとともに、透過ポート３９から入る波長λ２の光信号はフィルタチップ２５を透過して共通ポート３７に送られるようになっている。
【００５４】
以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（イ）最初に、２つのロッドレンズ２３，２４を同軸に配置して一体化したセンターピース３１を作製する。このセンターピース３１に、２芯光ファイバコリメータ２２の２芯光ファイバチップ４２および単芯光ファイバコリメータ２１の単芯光ファイバチップ４１をそれぞれ調芯して接着剤で固定することで光分波合波器２０が出来上がる。このため、両ロッドレンズ２３，２４を一つのレンズ保持部品であるレンズホルダ３２で保持することができ、レンズ保持部品の部品点数が減って製造コストを低減することができる。
【００５５】
（ロ）光分波合波器２０を作製するのに、２つのロッドレンズ２３，２４について光軸調芯する必要がなくなり、センターピース３１に単芯光ファイバチップ４１および２芯光ファイバチップ４２をそれぞれ調芯して固定する２回の調芯・固定工程を行えばよい。これにより、調芯・固定工程数が減るので、製造時間が短縮されるとともに、光分波合波器２０のモジュール化が容易になる。
【００５６】
（ハ）図１１は、センターピース３１Ａに同軸に一体化された２つのロッドレンズ５３，５４の対向する端面の一方に波長選択特性をもつフィルタ２５Ａを成膜した構造の光分波合波器２０Ａを示している。この構造の光分波合波器２０Ａではフィルタ２５Ａ自体の厚さが薄いので、各ロッドレンズ５３に入射する光線が光軸Ｃからずれることがない。
【００５７】
これに対して、図１２に示す光分波合波器２０Ｂでは、本実施形態と同様に、センターピース３１Ｂに同軸に一体化されたロッドレンズ５３，５４の対向する端面５３ａ，５４ａのうちの端面５３ａにフィルタチップ２５が接着剤で固定されている。このような構成では、フィルタチップ２５自体の厚さにより２つのロッドレンズ５３，５４間の距離が大きくなり、ロッドレンズ５３に入射する光線が光軸Ｃからずれ、ロッドレンズ５３から単芯光ファイバチップの光ファイバ２６に入射する光線の角度θ１が大きくなってしまう。
【００５８】
しかし、本実施形態では、フィルタチップ２５が固定されているロッドレンズ２４の一端面２４ａの角度θ２を次のように設定している。すなわち、その角度θ２は、共通ポート３７から入りフィルタチップ２５を透過した透過光が、ロッドレンズ２３から、光ファイバ２６に光軸Ｃの位置でかつ光軸Ｃに平行に出射するように設定されている。また、その角度θ２は、共通ポート３７から入りフィルタチップ２５で反射された反射光が、ロッドレンズ２４から、光ファイバ２９に光軸Ｃからずれた位置でかつ光軸Ｃに平行に出射するように設定している。
【００５９】
この設定により光軸Ｃからずれた光線の軌道を修正しているので、２つのロッドレンズ２３，２４を同軸上に配列したまま、前記透過光および反射光はそれぞれ、光ファイバ２６，２９に最大の結合効率で結合し、最も低い伝搬損失（低結合損失）が得られる。すなわち、共通ポート３７と透過ポート３９間の最小伝搬損失は０．１０ｄＢになり、共通ポート３７と反射ポート３８間の最小伝搬損失は０．０８ｄＢになる。
【００６０】
このように、２つのロッドレンズ２３，２４を同軸上に配列しても低結合損失が得られる光学系を採用することで、ロッドレンズ２４の一端面２４ａにフィルタチップ２５が固定された構造において、低結合損失を得るのに２つのロッドレンズ２３，２４の位置調整が不要になる。これによっても、製造コストが低減される。
【００６１】
（ニ）２つのロッドレンズ２３，２４を同軸に配置して一体化したセンターピース３１に、２芯光ファイバコリメータ２２および単芯光ファイバコリメータ２１の各光ファイバチップ４２，４１をそれぞれ調芯して固定するだけでよい。これにより、両光ファイバコリメータ２２，２１の各光ファイバチップ４２，４１の調芯作業が容易になる。したがって、製造が容易であり、安価で信頼性の高い光分波合波器２０を実現することができる。
【００６２】
（ホ）２つのロッドレンズ２３，２４を用いてセンターピース３１が構成されるので、さらに製造が容易であり、さらに安価で信頼性の高い光分波合波器２０を実現することができる。
【００６３】
（ヘ）レンズ径φＤが同じ２つのロッドレンズ２３，２４を一つのレンズホルダ３２内に挿入し、接着剤で固定することで、センターピース３１を容易に作製することができる。
【００６４】
（ト）２芯光ファイバチップ４２と単芯光ファイバチップ４１とを用いて光分波合波器２０を構成しているので、共通ポート３７、反射ポート３８、および透過ポート３９の３ポートの光分波合波器の製造が容易になり、製造コストの低減と信頼性の向上を図れる。
【００６５】
（チ）センターピース３１と、２芯光ファイバチップ４２と、単芯光ファイバチップ４１の３部材を一緒に調芯して固定することで、調芯・固定作業の効率が向上し、製造時間がさらに短縮される。
【００６６】
（リ）前記３部材を調芯する際に、調芯・固定のトレランスが厳しい２芯光ファイバチップ４２を単芯光ファイバチップ４１よりも先にセンターピース３１に調芯して固定する。このため、調芯・固定作業の効率が向上し、製造時間が短縮されるとともに、高い調芯精度が得られ結合効率が向上する。
【００６７】
［  第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る光分波合波器２０を図１３〜図１５に基づいて説明する。図１３は、図１の光分波合波器２０のうち、フィルタチップ２５より左半分を示しており、その右半分は図１の光分波合波器２０と同じである。
【００６８】
上記第１実施形態では、光ファイバ２８，２９のファイバ間ピッチｄを１２５μｍにしてある。この第２実施形態では、光ファイバ２８，２９の光ファイバのファイバ間ピッチｄを変更することにより、フィルタチップ２５への光入射角度θ°（図１３（ａ）参照）を変化させてフィルタチップ２５で選択される波長の中心波長を調整するようにしたものである。その他の点は、上記第１実施形態と同じである。
【００６９】
例えば、図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、図１に示す上記光分波合波器２０においてファイバ間ピッチｄを１２５μｍ〜２００μｍの範囲内で設定し、ファイバ間ピッチｄの異なる数種類の２芯光ファイバチップ４２を作って用意しておく。こうして用意された数種類の２芯光ファイバチップ４２を用いた光分波合波器２０は、同じ波長選択特性のフィルタチップ２５を用いているが、ファイバ間ピッチｄがそれぞれ異なることにより波長選択特性が異なる。
【００７０】
図１４のグラフは、図１３（ａ）の光分波合波器２０におけるファイバ間ピッチｄとフィルタチップ２５への光入射角度θ（フィルタ光入射角度θ）との関係を実線６０で示している。また、図１５のグラフは、フィルタ光入射角度θとフィルタチップ２５で選択される波長の中心波長の変化量（波長シフト量）との関係を曲線６１で示している。
【００７１】
以上のように構成された第２実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（ヌ）図１４および図１５から明らかなように、ファイバ間ピッチｄを変更することにより、フィルタチップ２５への光入射角度θを変化させてフィルタチップ２５で選択される波長の中心波長を変えることができる。これにより、同じ波長選択特性のフィルタチップ２５を使って、波長選択特性の異なる光分波合波器２０を得ることができる。
【００７２】
このような効果は、図１６に示すように、ファイバ間ピッチｄのみが異なる４種類の（複数の）２芯光ファイバチップを用いた光分波合波器２０１〜２０４を４段に（多段）にカスケード接続（縦接続）して多チャンネルの光分波合波器を作製する場合に特に有効となる。これにより、多チャンネルの光分波合波器を低コストで実現することができる。
【００７３】
図１６において、符号３７１〜３７４はそれぞれ共通ポートを、符号３８１〜３８４は反射ポートを、そして、符号３９１〜３９４は透過ポートをそれぞれ示している。そして、第１チャンネルの光分波合波器２０１のフィルタチップ２５１は、ファイバ間ピッチｄを適宜な値に設定することで、波長λ１の光を透過し、波長λ２，λ３，λ４の光を反射させる波長選択特性を有している。また、第２チャンネルの光分波合波器２０２のフィルタチップ２５２は、波長λ２の光を透過し、波長λ３およびλ４の光を反射させる波長選択特性を有している。また、第３チャンネルの光分波合波器２０３のフィルタチップ２５３は、波長λ３の光を透過し、波長λ４の光を反射させる波長選択特性を有している。そして、第４チャンネルの光分波合波器２０４のフィルタチップ２５４は、波長λ４の光を透過する波長選択特性を有している。
【００７４】
このように作られた図１６に示す４チャンネルの光分波合波器では、波長λ１，λ２，λ３およびλ４の光が多重化された光信号を、各チャンネルの光分波合波器で順に分波していき、波長λ１，λ２，λ３、およびλ４の光信号を個別に取り出せるようになっている。
【００７５】
［  変形例］
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記第１実施形態では、ロッドレンズ２３の一端面２３ａの上記傾き角度（第２面角度θ２）を０°、他端面２３ｂの傾き角度（第１面角度θ１）を８°、ロッドレンズ２４の他端面２４ｂの傾き角度（第１面角度θ１）を８°、そして一端面２４ａの傾き角度（第２面角度θ２）を−１°としている。
【００７６】
しかし、それら各面の傾き角度は一例であって、ロッドレンズ２３，２４のレンズ径φＤやレンズ長Ｚなどのパラメータに応じて適宜な値に変更可能である。
・また、ロッドレンズ２３，２４の各端面の傾き角度は、上記第１実施形態で一例として示した設計値に対し±０．３°の範囲内に設定されればよい。例えば、一端面２４ａの傾き角度は、−０．７°〜−１．３°の範囲内に設定され、一端面２３ａの傾き角度は、−０．３°〜＋０．３°の範囲内に設定されればよい。つまり、上記各端面の傾き角度は、各々の設計値から±０．３°以内のばらつきに納まっていれば、それら各端面の角度がどのような方向に変動した場合であっても、伝搬損失の増加は０．０３ｄＢ以内に抑えられるという計算結果が得られている。したがって、上記各端面の傾き角度を、各々の設計値に対して±０．３°の範囲内に設定することで、それら各端面の角度がどのような方向に変動した場合であっても、伝搬損失の増加を０．０３ｄＢ以内に抑えることができる。
【００７７】
・上記第１実施形態において、２つのロッドレンズ２３，２４に代えて、２つの光学レンズを同軸に配置して一体化することで、センターピース３１を構成するようにしてもよい。
【００７８】
・上記第１実施形態では、ロッドレンズ２４の一端面２４ａに波長選択素子としてのフィルタチップ２５を接着剤で固定してあるが、本発明はこの構成に限定されない。２つのロッドレンズ２３，２４の間に、フィルタチップ２５に代えて波長選択特性をもつ波長選択素子を設ける構成にも本発明は適用可能である。例えば、２つのロッドレンズ２３，２４の間に波長選択素子として、コレステリック液晶と、同液晶の対向する表面に設けた一対の透明電極とを有する液晶セルを設け、両透明電極間に印加する電圧をオン、オフさせる。これにより、中心波長の異なる複数種類の光を含む光信号から特定波長の光を選択することができる。
【００７９】
コレステリック液晶は、入射する光信号のうちの特定波長の光を左旋光と右旋光の２つの円偏光に分ける「円偏光二色性」と、その特定波長の光についてヘリカル方向と同じ旋光方向の円偏光を選択的に反射させる「選択反射効果」とを有する液晶である。
【００８０】
要するに、本発明は、２つのロッドレンズ２３，２４の間に配置される波長選択素子自体の厚さによりレンズ間距離が大きくなり、ロッドレンズに入射する光線が光軸からずれ、ロッドレンズから光ファイバに入射する光線の角度θ１（図１２参照）が大きくなる場合に有効に適用される。
【００８１】
・上記第１実施形態では、フィルタチップ２５をロッドレンズ２４の一端面２４ａに接着剤で固定してあるが、本発明は、ロッドレンズ２３の一端面２３ａにフィルタチップ２５を接着剤で固定する場合にも適用可能である。
【００８２】
・上記第１実施形態において、ロッドレンズ２４と２芯キャピラリ３０を接着剤３４ｂで固定した後、その接着剤の周囲に補強用の接着剤を塗布するとともに、ロッドレンズ２３と単芯キャピラリ２７を接着剤３４ｃで固定した後、その接着剤の周囲に補強用の接着剤を塗布するようにしてもよい。これにより、より剛性の高い光分波合波器２０が得られる。
【００８３】
・上記第１実施形態において、ロッドレンズ２３，２４をレンズホルダ３２に挿入して接着剤で固定する前に、各ロッドレンズの斜め面（他端面２３ｂと他端面２４ｂ）の位相（Ｚ軸まわりの角度位置）を合致させるが、そのための位置決めマークを各ロッドレンズ或いはレンズホルダ３２側に設けておくと良い。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、レンズ保持部品の部品点数が減って製造コストが低減される。また、２つのレンズについて光軸調芯する必要がなくなり、調芯・固定工程数が減るので、製造時間が短縮されるとともに、光分波合波器のモジュール化が容易になる。また、２つのレンズを同軸上に配列しても低結合損失が得られる光学系を採用することで、第１および第２のレンズの間に波長選択素子が配置された構造において、低結合損失を得るのに２つのレンズの位置調整をする必要がない。さらに、２つのレンズを同軸に配置して一体化したセンターピースに、第１および第２の光ファイバコリメータの各光ファイバチップをそれぞれ調芯して固定するだけでよい。これにより、両光ファイバコリメータの各光ファイバチップの調芯作業が容易になる。したがって、製造が容易であり、安価で信頼性の高い光分波合波器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光分波合波器の概略構成を示す縦断面図。
【図２】図１に示す２つのロッドレンズの一方を示す側面図。
【図３】図１に示す２つのロッドレンズの他方を示す側面図。
【図４】図１の一部を示す拡大図。
【図５】図１のｅ部を示す拡大図。
【図６】図１のｆ部を示す拡大図。
【図７】図１のｇ−ｇ矢視断面図。
【図８】図１に示すフィルタチップの波長特性を示すグラフ。
【図９】図８の一部の詳細を示す拡大図。
【図１０】図１の光分波合波器を合波に用いた使用例を示す縦断面図。
【図１１】第１実施形態の効果を説明するのに用いた光分波合波器の概略構成を示す縦断面図。
【図１２】第１実施形態の効果を説明するのに用いた光分波合波器の概略構成を示す縦断面図。
【図１３】（ａ）は第２実施形態に係る光分波合波器の概略構成を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｈ−ｈ矢視断面図。
【図１４】ファイバ間ピッチｄとフィルタ光入射角度θの関係を示すグラフ。
【図１５】フィルタ光入射角度θと波長シフト量の関係を示すグラフ。
【図１６】多チャンネルの光分波合波器の概略構成を示す縦断面図。
【図１７】従来の光分波合波器の概略構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
Ｃ…光軸、ｄ…ファイバ間ピッチ、λ１，λ２，λ３，λ４…波長、θ１，θ２…角度、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０１〜２０４…光分波合波器、２１…単芯光ファイバコリメータ、２２…２芯光ファイバコリメータ、２３，２４…屈折率分布型ロッドレンズ（レンズ）、２４ａ…一端面（対向する端面の一方）、２５，２５１〜２５４…フィルタチップ（波長選択素子）、２６，２８，２９…光ファイバ、２７…単芯キャピラリ、３０…２芯キャピラリ、３１，３１Ａ，３１Ｂ…センターピース、３２…レンズホルダ、３４ｂ，３４ｃ…接着剤、３７…共通ポート、３８…反射ポート、３９…透過ポート、４１…単芯光ファイバチップ、４２…２芯光ファイバチップ、５３ａ，５４ａ…端面。
【図１】
2004309851.tif 000003
【図２】
2004309851.tif 000004
【図３】
2004309851.tif 000005
【図４】
2004309851.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004309851.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2004309851.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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