(57)【要約】【課題】  近接した通信波長と試験波長を用いた波長多重通信において、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための低価格、高品質の光フィルタ素子を提供する。【解決手段】  光ファイバ（８）が挿入され両端が研磨されたフェルール（２０，２１）の一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタ（６）が成膜された光フィルタ素子において、通信波長は１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍであり、試験波長は１６５０ｎｍであり、誘電体多層膜フィルタ（６）は、成膜されるフェルールの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して１．８°以上３．５°以下の角度で斜め研磨されており、通信波長において透過率が０．９０以上、試験波長において透過率が０．０１以下であり、試験波長における反射減衰量が１２ｄＢ以下である。【選択図】  図３
2004287384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバが挿入され両端が研磨されたフェルールの一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタが成膜され、前記フェルールの両端は、それぞれ他の光ファイバを保持する接続用フェルールと接続される光フィルタ素子において、
前記通信波長は１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍであり、前記試験波長は１６５０ｎｍであり、
前記誘電体多層膜フィルタは、成膜される前記フェルールの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して１．８°以上３．５°以下の角度で斜め研磨されており、前記通信波長において透過率が０．９０以上、前記試験波長において透過率が０．０１以下であり、前記試験波長における反射減衰量が１２ｄＢ以下であることを特徴とする光フィルタ素子。
【請求項２】
光ファイバが挿入され両端が研磨されたフェルールの一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタが成膜され、前記フェルールの両端は、それぞれ他の光ファイバを保持する接続用フェルールと接続される光フィルタ素子において、
前記通信波長は１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍであり、前記試験波長は１６５０ｎｍであり、
前記誘電体多層膜フィルタは、成膜される前記フェルールの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して３．５°以上４．５°以下の角度で斜め研磨されており、前記通信波長において透過率が０．９５以上、前記試験波長において透過率が０．０１以下であり、前記試験波長における反射減衰量が２０ｄＢ以下であることを特徴とする光フィルタ素子。
【請求項３】
光ファイバが挿入され両端が研磨されたフェルールの一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタが成膜され、前記フェルールの両端は、それぞれ他の光ファイバを保持する接続用フェルールと接続される光フィルタ素子において、
前記誘電体多層膜フィルタは、成膜される前記フェルールの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して１．８°以上４．５°以下の角度で斜め研磨されていることを特徴とする光フィルタ素子。
【請求項４】
前記光ファイバは、光減衰効果を有する金属ドープ光ファイバであることを特徴とする請求項１、２または３に記載の光フィルタ素子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の光フィルタ素子と、
前記フェルールと前記接続用フェルールとを接続するための嵌合スリーブと
を備えたことを特徴とする光フィルタ部品。
【請求項６】
光ファイバの一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタが成膜された光フィルタ素子において、
前記通信波長は１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍであり、前記試験波長は１６５０ｎｍであり、
成膜される前記光ファイバの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して１．８°以上３．５°以下の角度で斜め研磨されており、前記誘電体多層膜フィルタは、前記通信波長において透過率が０．９０以上、前記試験波長において透過率が０．０１以下であり、前記試験波長における反射減衰量が１２ｄＢ以下であることを特徴とする光フィルタ素子。
【請求項７】
光ファイバの一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタが成膜された光フィルタ素子において、
前記通信波長は１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍであり、前記試験波長は１６５０ｎｍであり、
成膜される前記光ファイバの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して３．５°以上４．５°以下の角度で斜め研磨されており、前記誘電体多層膜フィルタは、前記通信波長において透過率が０．９５以上、前記試験波長において透過率が０．０１以下であり、前記試験波長における反射減衰量が２０ｄＢ以下であることを特徴とする光フィルタ素子。
【請求項８】
光ファイバの一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタが成膜された光フィルタ素子において、
成膜される前記光ファイバの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して１．８°以上４．５°以下の角度で斜め研磨されていることを特徴とする光フィルタ素子。
【請求項９】
前記光ファイバは、光減衰効果を有する金属ドープ光ファイバであることを特徴とする請求項６、７または８に記載の光フィルタ素子。
【請求項１０】
請求項６ないし９のいずれかに記載の光フィルタ素子と、
前記光ファイバの両端において前記光ファイバの端部と他の光ファイバの端部とを結合するための光ファイバ保持手段と
を備えたことを特徴とする光フィルタ部品。
【請求項１１】
請求項６ないし９のいずれかに記載の光フィルタ素子と、
該光フィルタ素子を載置するＶ溝が形成されたＶ溝基板と、
前記光ファイバの両端において前記光ファイバの端部と他の光ファイバの端部とを結合させるために、前記Ｖ溝基板との間で前記光ファイバと前記他の光ファイバとを挟持する押さえ基板と、
前記Ｖ溝基板と前記押さえ基板とを把持するクランプスプリングと
を備えたことを特徴とする光フィルタ部品。
【請求項１２】
請求項６ないし９のいずれかに記載の光フィルタ素子を載置するＶ溝が形成されたＶ溝基板と、
前記光ファイバの両端において前記光ファイバの端部と他の光ファイバの端部とを結合させるために、前記Ｖ溝基板との間で前記光ファイバと前記他の光ファイバとを挟持する押さえ基板と、
前記Ｖ溝基板と前記押さえ基板とを把持するクランプスプリングと
を備えたことを特徴とするメカニカルスプライス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光フィルタ素子および光フィルタ部品に関し、より詳細には、通信波長と試験波長を用いた波長多重光通信において、加入者側光線路の終端におかれ、通信波長を効率よく透過させ、試験波長を遮断／反射させるための光フィルタ素子および光フィルタ部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信波長と試験波長を用いた波長多重光通信システムにおいては、加入者側光線路の終端に、通信波長を効率よく透過させ、試験波長を遮断／反射させるための光フィルタ素子を設けることが行われている。試験波長を監視することで、局側光線路と加入者側光線路の接続状態の監視を行うことができる。
【０００３】
このようなシステムにおいて、光フィルタ素子は、薄いガラス基板あるいはポリイミド基板に誘電体多層膜フィルタを成膜したものを、光ファイバを斜めに切断するようにフェルールに形成した薄溝の間に挿入し、接着剤で固定した素子が知られている。この方法では、切断された光ファイバ間の距離が大きいため挿入損失が大きくなる、角度のばらつきが生ずるため透過特性、遮断／反射特性が一定にできない、などの品質上の問題があった。また、素子の組立や角度調整などが困難なため、生産性が低く、歩留りが低いために、光フィルタ素子が高価格化するなどの問題があった。
【０００４】
図１９に示すように、１対の入れ子部材９５の対向する接合面９９に誘電体多層膜フィルタ９６を蒸着することで、フィルタ特性の安定化と、製造コストの低減を図った光端末部品が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された光端末部品では、誘電体多層膜フィルタ９６を蒸着する接合面９９は、光ファイバ軸と直交する面に対して傾斜していることを特徴としている。実施例は２度程度の傾斜角として、通信波長１３１０ｎｍに対して透過損失が０．３ｄＢ、試験波長１５５０ｎｍに対して透過損失５４ｄＢ、反射減衰量１０．４ｄＢを得たことが開示されている。このように通信波長（実施例では１３１０ｎｍ）と、試験波長（実施例では１５５０ｎｍ）が比較的離れている場合には、通信波長における低透過損失と、試験波長における高透過損失と低反射減衰量を同時に満足する誘電体多層膜フィルタを実現するのは比較的容易である。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１１８２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、最近は通信波長と試験波長が近接化してきており、さらに通信波長における挿入損失と反射減衰量、試験波長における挿入損失と反射減衰量が厳しく仕様化される傾向にあり、従来の技術、方法では対応できなくなってきている。例えば、最近の波長多重通信システムにおいては、１３１０ｎｍと１５５０ｎｍの２つの通信波長と、１６５０ｎｍの試験波長を用いたシステムがある。１５５０ｎｍの通信波長と１６５０ｎｍの試験波長の波長差はたった１００ｎｍしかないにもかかわらず、仕様として通信波長に対して１．１〜２．０ｄＢ程度の低挿入損失と、２２〜３５ｄＢ以上といった高反射減衰量が要求される。試験波長に対しては２０〜４０ｄＢ以上の高挿入損失と、１２ｄＢ以下あるいは２０ｄＢ以下の反射減衰量が要求されている。特許文献１に示された光端末部品では、このように波長差が小さい２つの波長に対して、全く対照的な光学的特性を要求された場合に対応することは出来なかった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、近接した通信波長と試験波長を用いた波長多重光通信において、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための低価格、高品質の光フィルタ素子および光フィルタ部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光ファイバ（８）が挿入され両端が研磨されたフェルール（２０，２１）の一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタ（６）が成膜され、前記フェルール（２０，２１）の両端は、それぞれ他の光ファイバを保持する接続用フェルール（３０，３１）と接続される光フィルタ素子において、前記通信波長は１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍであり、前記試験波長は１６５０ｎｍであり、前記誘電体多層膜フィルタ（６）は、成膜される前記フェルールの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して１．８°以上３．５°以下の角度で斜め研磨されており、前記通信波長において透過率が０．９０以上、前記試験波長において透過率が０．０１以下であり、前記試験波長における反射減衰量が１２ｄＢ以下であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、光ファイバが挿入され両端が研磨されたフェルールの一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタが成膜され、前記フェルールの両端は、それぞれ他の光ファイバを保持する接続用フェルールと接続される光フィルタ素子において、前記通信波長は１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍであり、前記試験波長は１６５０ｎｍであり、前記誘電体多層膜フィルタは、成膜される前記フェルールの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して３．５°以上４．５°以下の角度で斜め研磨されており、前記通信波長において透過率が０．９５以上、前記試験波長において透過率が０．０１以下であり、前記試験波長における反射減衰量が２０ｄＢ以下であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、光ファイバが挿入され両端が研磨されたフェルールの一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタが成膜され、前記フェルールの両端は、それぞれ他の光ファイバを保持する接続用フェルールと接続される光フィルタ素子において、前記誘電体多層膜フィルタは、成膜される前記フェルールの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して１．８°以上４．５°以下の角度で斜め研磨されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２または３に記載の前記光ファイバは、光減衰効果を有する金属ドープ光ファイバであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、光フィルタ部品であって、請求項１ないし４のいずれかに記載の光フィルタ素子と、前記フェルールと前記接続用フェルールとを接続するための嵌合スリーブとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、光ファイバの一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタが成膜された光フィルタ素子において、前記通信波長は１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍであり、前記試験波長は１６５０ｎｍであり、成膜される前記光ファイバの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して１．８°以上３．５°以下の角度で斜め研磨されており、前記誘電体多層膜フィルタは、前記通信波長において透過率が０．９０以上、前記試験波長において透過率が０．０１以下であり、前記試験波長における反射減衰量が１２ｄＢ以下であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、光ファイバの一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタが成膜された光フィルタ素子において、前記通信波長は１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍであり、前記試験波長は１６５０ｎｍであり、成膜される前記光ファイバの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して３．５°以上４．５°以下の角度で斜め研磨されており、前記誘電体多層膜フィルタは、前記通信波長において透過率が０．９５以上、前記試験波長において透過率が０．０１以下であり、前記試験波長における反射減衰量が２０ｄＢ以下であることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、光ファイバの一端または両端に、通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタが成膜された光フィルタ素子において、成膜される前記光ファイバの端面が、光ファイバ軸と直交する面に対して１．８°以上４．５°以下の角度で斜め研磨されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項６、７または８に記載の前記光ファイバは、光減衰効果を有する金属ドープ光ファイバであることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、光フィルタ部品であって、請求項６ないし９のいずれかに記載の光フィルタ素子と、前記光ファイバの両端において前記光ファイバの端部と他の光ファイバの端部とを結合するための光ファイバ保持手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、光フィルタ部品であって、請求項６ないし９のいずれかに記載の光フィルタ素子と、該光フィルタ素子を載置するＶ溝が形成されたＶ溝基板と、前記光ファイバの両端において前記光ファイバの端部と他の光ファイバの端部とを結合させるために、前記Ｖ溝基板との間で前記光ファイバと前記他の光ファイバとを挟持する押さえ基板と、前記Ｖ溝基板と前記押さえ基板とを把持するクランプスプリングとを備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項１２に記載の発明は、メカニカルスプライスであって、請求項６ないし９のいずれかに記載の光フィルタ素子を載置するＶ溝が形成されたＶ溝基板と、前記光ファイバの両端において前記光ファイバの端部と他の光ファイバの端部とを結合させるために、前記Ｖ溝基板との間で前記光ファイバと前記他の光ファイバとを挟持する押さえ基板と、前記Ｖ溝基板と前記押さえ基板とを把持するクランプスプリングとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバまたは光ファイバが挿入されたフェルールの一端あるいは両端を、光ファイバ軸と直行する面に対して目的に対応した角度で斜め研磨し、さらに通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタを所定の光学的特性が得られるように成膜したので、光学的特性のばらつきが小さく、通信波長に対しては低挿入損失と高反射減衰量を、試験波長に対しては高挿入損失と低反射減衰量を安定して得ることが可能となる。
【００２１】
また、本発明によれば、素子の組立が簡単なため生産性、および歩留りも高く、したがって光フィルタ素子の低価格化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。光ファイバが挿入されたフェルールの一端あるいは両端を、光ファイバ軸と直行する面に対して目的に対応した角度で斜め研磨し、さらに通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための誘電体多層膜フィルタを所定の光学的特性が得られるように成膜し、フェルールの両端は、スリーブを介して光ファイバを保持するフェルールとそれぞれ接続する。製造方法が容易なため低価格とすることができ、また決められた角度に研磨されたフェルール面に直接誘電体多層膜を成膜するため光学的特性のばらつきが小さく、通信波長に対しては低挿入損失と高反射減衰量、試験波長に対しては高挿入損失と低反射減衰量が安定して得られる。
【００２３】
２本の光ファイバが結合された場合に、一般的に３種類の損失が生じることが、D.MARCUSE, "Loss Analysis of Single-Mode Fiber Splices", THE BELL SYSTEMS TECHNICAL JOURNAL, Vol.56, No.5, May-June 1977, pp.703-718. により示されている。すなわち、  
Ａ）端面間隔損失：２本の光ファイバの間隔Ｄによる損失
Ｂ）角度ずれ損失：２本の光ファイバの角度ずれθによる損失
Ｃ）軸ずれ損失：２本の光ファイバの中心軸ずれｄによる損失
である。
【００２４】
斜め研磨された光ファイバが接続され、その間に誘電体薄膜がある場合に光が伝達される様子を図１に示す。角度βで研磨されたフェルールに内挿された光ファイバＩと、同じく角度βで研磨されたフェルールに内挿された光ファイバIIが嵌合スリーブを介して接続されており、光ファイバＩの接合面には厚さＤ、屈折率ｎの薄膜が成膜されている。光ファイバはコア部の屈折率がｎ０であり、薄膜の屈折率ｎと異なるため、コア部と薄膜の境界において光は屈折して進むことになる。また、薄膜の光の透過率をＴ、反射率をＲとすれば、誘電体薄膜は吸収がないために、  
Ｔ＋Ｒ＝１
が成立する。
【００２５】
このように光ファイバが結合されたときには、厚さＤの薄膜を伝播する間に光がコア外に失われる端面間隔損失と、屈折により軸ずれｄができることによる軸ずれ損失が生じる。前者に対する伝達係数（Power Transmission Coefficient）をηｓ（Ｄ）、後者に対する伝達係数をηｏ（ｄ）とする。
【００２６】
一方、光ファイバＩへは薄膜によって反射された光が、光軸から角度２βの方向に反射され、その一部が光ファイバＩを逆方向に進行し、残りはクラッドへ屈折して進行し失われる。反射された光のうち光ファイバＩを逆方向に進行する割合を反射結合係数ξ（β）とする。
【００２７】
次に反射結合係数ξが、角度ずれ損失に対応する伝達効率ηｔ（θ）によって与えられることを、図２を用いて示す。すなわち、光ファイバＩと光ファイバIIが角度θ（ただし、θ＝２β）で結合され、光ファイバIIから光ファイバＩへ光が進行している場合、両光ファイバコアの屈折率は等しいから接合面においてはＴ＝１が成立し、接合面を透過した光の一部が伝達効率ηｔ（θ）で光ファイバＩを進行し、残りはクラッドへ屈折して進行し失われる。図１と図２を比較すれば明らかなように、角度βに研磨された光ファイバの反射結合係数ξ（β）は、θ＝２βとしたときの伝達係数ηｔ（θ）に他ならないことが分かる。
【００２８】
以上より、図１のように薄膜をはさんで結合された２本の光ファイバに対する実効透過率をＴｅ、実効反射率をＲｅとすれば、  
Ｔｅ＝ηｓ（Ｄ）・ηｏ（ｄ）・Ｔ
Ｒｅ＝ηｔ（θ）・（１−Ｔ）
ただし、  
ξ（β）＝ηｔ（θ），θ＝２・β
で与えられることが明らかとなった。
【００２９】
本発明による光フィルタ素子で必要となる誘電体多層膜フィルタは、例えばＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２を３０層程度多層に成膜したものであり、厚さも高々１０μｍ程度の薄いものである。また、後述するように本発明による光フィルタ素子では、研磨角度βは高々数度程度となることが予想される。これらを前提条件としてηｓ（Ｄ）およびηｏ（ｄ）を、D.MARCUSEが示した式で計算すると、いずれも０．９９以上のほぼ１に近い値となることがわかる。したがって、Ｔｅ≒Ｔとして考えて差し支えない。すなわち、それぞれの通信波長と試験波長に対して、  
Ｔｅ≒Ｔ
Ｒｅ＝ηｔ（θ）・（１−Ｔ）
を評価し、それらが各波長に対する挿入損失、反射減衰量の要求仕様を満足するような研磨角度β、誘電体多層膜フィルタの光学特性を求めれば、目的とする光フィルタ素子を作ることができる。
【００３０】
図１に示したように、光ファイバＩと光ファイバIIは基本的に同じ仕様の光ファイバであることが望ましく、両方の光ファイバのモードフィールド半径（モードフィールド径の半分の値）は等しいと考えてよい。その場合、D.MARCUSEにより示された角度ずれ損失に対応する伝達係数ηｔ（θ）は、  
ηｔ（θ）＝ｅｘｐ〔−（α・θ）２〕
α＝π・ｎｃ・ｗ／λ
ただし、ｎｃは光ファイバのクラッドの屈折率、ｗはモードフィールド半径、λは波長で与えられる。
【００３１】
本発明による光フィルタ素子で用いる、片面成膜フェルール２０および両面成膜フェルール２１を図３に示す。図３（ａ）に示した片面成膜フェルール２０は、光ファイバ８を挿入された精密フェルール３−１の１端が角度βで研磨され、傾斜面９には誘電体多層膜フィルタ６が成膜され、他端はたとえば凸球面１０に研磨されている。図３（ｂ）に示した両面成膜フェルール２１は、光ファイバ８を挿入された精密フェルール３−１の両端が角度βで研磨され、両方の傾斜面９には誘電体多層膜フィルタ６が成膜されている。
【実施例１】
【００３２】
実施例１に対する要求仕様は、表１に示されるものであった。
【００３３】
【表１】
2004287384.tif 000003
【００３４】
この要求仕様を、光フィルタ素子の実効透過率Ｔｅ、実効反射率Ｒｅとして書き直したのが表２である。
【００３５】
【表２】
2004287384.tif 000004
【００３６】
通信波長に対する高い実効透過率と、試験波長における低い実効透過率を達成するためには、誘電体多層膜フィルタが通信波長で高い透過率を有し、試験波長で低い透過率を有することがまず必要である。図４は、そのような誘電体多層膜フィルタを成膜して、その透過率特性を測定した例である。
【００３７】
この誘電体多層膜フィルタは、Ｔａ２Ｏ５とＳｉＯ２を交互に計２５層に多層成膜したものであり、厚さは約７μｍ程度の薄いものである。１．３１μｍと１．５５μｍの通信波長における透過率が０．９８以上、１．６５μｍの試験波長における透過率が０．０１以下のフィルタを成膜することは現在の成膜技術で可能である。前述したように、端面間隔損失と軸ずれ損失がほぼ無視できるほど小さいため、実効透過率Ｔｅは、ほぼ誘電体多層膜フィルタの透過率Ｔに等しい。したがって、試験波長において０．０１以下の実効透過率を達成するためには、誘電体多層膜フィルタの透過率Ｔも０．０１以下であることが必要となる。
【００３８】
図５は、光通信で使用されている一般的なシングルモードファイバを、傾斜角θで接続した場合の角度ずれ損失に対応する、伝達係数ηｔ（θ）を計算したものである。図中に示したｗは、一般的なシングルモードファイバの各波長におけるモードフィールド半径であり、伝達係数の値に影響する。図４に示したような誘電体多層膜フィルタを成膜したとすると、まず試験波長の実効反射率Ｒｅ＝ηｔ（θ）・ＲにおいてＲ≒１であるから、ηｔ（θ）≧０．０６３１である必要があり、そのためにはθ≦６．３（ｄｅｇ）であることが必要である。θ＝２・βであるから、β≦３．１５（ｄｅｇ）で研磨する必要がある。
【００３９】
一方、通信波長における実効反射率Ｒｅ＝ηｔ（θ）・Ｒにおいて、例えばＲ＝０．０２と仮定すると、ηｔ（θ）≦０．３１６である必要があり、そのためには１．５５μｍの通信波長における制約から、θ≧４．０（ｄｅｇ）であることが必要である。結局、β≧２．０（ｄｅｇ）で研磨する必要がある。
【００４０】
以上により、２．０≦β≦３．１５（ｄｅｇ）が、要求仕様を満足できる研磨角度であることが分かる。
【００４１】
なお、通信波長における誘電体多層膜フィルタの反射率を上げてゆくと、Ｒ＝０．１（すなわちＴ＝０．９）においてβ≧３．１５（ｄｅｇ）となり、適当な研磨角度範囲が消滅することになる。したがって、通信波長における誘電体多層膜フィルタの透過率は、０．９０以上であることも必要条件となる。
【００４２】
実際には、シングルモードファイバの各波長におけるモードフィールド半径は、±０．５μｍ程度のばらつきがあることが知られている。これも考慮に入れて上記のような研磨角度の計算を行い、試作評価によっても確認したところ、結局光ファイバ軸と直交する面に対して、  
１．８≦β≦３．５（ｄｅｇ）
の角度で斜め研磨されており、誘電体多層膜フィルタは、通信波長において透過率が０．９０以上、試験波長において透過率が０．０１以下であれば、目的とする光学特性を得られることが明らかとなった。
【００４３】
なお、当然のことではあるが、使用するシングルモードファイバの各波長におけるモードフィールド半径が固定されていれば、研磨角度を最適な範囲に狭めることが可能となり、それによってより一層の歩留り向上、品質の安定化、等が図れることは言うまでもない。例えば、図５に示したモードフィールド半径を有する光ファイバを用いた場合は、前述したように、  
２．０≦β≦３．１５（ｄｅｇ）
の範囲で角度を限定した方が、より安定した品質の光フィルタ素子を製造可能である。
【００４４】
さらに、誘電体多層膜フィルタの光学的特性を改善して、例えば通信波長における透過率を安定して０．９８以上に保ったり、試験波長における透過率を安定して０．００５以下に保つことができれば、さらに研磨角度範囲を狭めて光フィルタ素子の歩留り向上、品質の安定化が図れる。
【００４５】
したがって、本発明による光フィルタ素子を製造する場合には、同じロットのシングルモードファイバを用いることが、歩留り向上に有効である。モードフィールド半径が限定されている場合には、研磨角度も限定できることは以下の実施例でもあてはまるが、繰返しを避けるため言及しないこととする。
【００４６】
図６は、本発明による光フィルタ素子の実施例の主要部を図示したものである。片面成膜フェルール２０は、その１端がβ＝２．６（ｄｅｇ）で斜め研磨され、かつ通信波長における透過率が０．９８以上、試験波長における透過率が０．０１以下の誘電体多層膜フィルタが成膜されている。もう一方の端部は、通常の凸球面に研磨されている。片面成膜フェルール２０は、成膜された面を同じ角度で研磨された接続用フェルールである斜め研磨フェルール３０と、嵌合スリーブ４を介して接続されており、もう一方の端部は、同じく接続用フェルールである凸球面に研磨された凸球面研磨フェルール３１と、嵌合スリーブ４を介して接続されている。斜め研磨フェルール３０と凸球面研磨フェルールからは、光ファイバ心線１が延びており、図示していない光コネクタ４０にそれぞれ接続され、光フィルタ素子を構成している。この実施例では、表３に示したような光学的特性を得ることができた。これは、表１に示した全ての要求仕様を満足している。
【００４７】
【表３】
2004287384.tif 000005
【実施例２】
【００４８】
実施例２に対する要求仕様は、表４に示されるものであった。
【００４９】
【表４】
2004287384.tif 000006
【００５０】
この要求仕様は、表１に示した実施例１に対する要求仕様と類似したものであるが、試験波長における挿入損失が４０ｄＢ以上といっそう厳しくなっている。この仕様は、図３（ａ）に示したような片面成膜フェルールで達成することはほとんど困難であり、図３（ｂ）に示した両面成膜フェルール２１を用いる必要がある。すなわち、成膜面を２つとすることで、試験波長における挿入損失をほぼ倍にすることが可能となる。両面に成膜する誘電体多層膜フィルタは、実施例１の場合と同様な光学的特性を有すればよい。したがってまた、研磨角度βの範囲も同様である。
【００５１】
図７は、本発明による光フィルタ素子の実施例の主要部を図示したものである。両面成膜フェルール２１は、その両端がβ＝２．６（ｄｅｇ）で斜め研磨され、かつ通信波長における透過率が０．９８以上、試験波長における透過率が０．０１以下の誘電体多層膜フィルタが成膜されている。両面成膜フェルール２１はその両面で、同じ角度で研磨された斜め研磨フェルール３０と嵌合スリーブ４を介して接続されている。両側の斜め研磨フェルール３０からは、光ファイバ心線１が延びており、図示していない光コネクタ４０にそれぞれ接続され、光フィルタ素子を構成している。この実施例では、表５に示したような光学的特性を得ることができた。これは、表４に示した全ての要求仕様を満足している。
【００５２】
【表５】
2004287384.tif 000007
【実施例３】
【００５３】
実施例３に対する要求仕様は、表６に示されるものであった。
【００５４】
【表６】
2004287384.tif 000008
【００５５】
この要求仕様は、表１に示した実施例１に対する要求仕様と類似したものであるが、通信波長における反射減衰量３５ｄＢ以上、試験波長における反射減衰量２０ｄＢ以下を同時に満足することが要点である。この仕様は、図３（ａ）に示したような片面成膜フェルールで達成することが可能である。
【００５６】
図８は、図５と同様に傾斜角θで接続した場合の角度ずれ損失に対応する、伝達係数ηｔ（θ）を４度から１０度の範囲で計算したものである。同じく図４に示した示したような誘電体多層膜フィルタを成膜したとすると、まず試験波長の実効反射率Ｒｅ＝ηｔ（θ）・ＲにおいてＲ≒１であるから、表６よりηｔ（θ）≧０．０１である必要があり、そのためにはθ≦８．１（ｄｅｇ）であることが必要である。θ＝２・βであるから、結局β≦４．０５（ｄｅｇ）で研磨する必要がある。
【００５７】
一方、通信波長における実効反射率Ｒｅ＝ηｔ（θ）・Ｒにおいて、例えばＲ＝０．０２と仮定すると、ηｔ（θ）≦０．０１５８である必要があり、そのためには１．５５μｍの通信波長における制約からθ≧７．６（ｄｅｇ）であることが必要である。結局、β≧３．６（ｄｅｇ）で研磨する必要がある。
【００５８】
以上により、３．６≦β≦４．０５（ｄｅｇ）が、要求仕様を満足できる研磨角度であることが分かる。
【００５９】
なお、通信波長における誘電体多層膜フィルタの反射率を上げてゆくと、Ｒ＝０．０５（すなわちＴ＝０．９５）においてβ≧４．０５（ｄｅｇ）となり、適当な研磨角度範囲が消滅することになる。したがって、通信波長における誘電体多層膜フィルタの透過率は０．９５以上であることも必要条件となる。
【００６０】
さらに、前述したようにシングルモードファイバの各波長におけるモードフィールド半径は、±０．５μｍ程度のばらつきがあることも考慮にいれて、上記のような研磨角度の計算を行い、試作評価によっても確認したところ、結局光ファイバ軸と直交する面に対して、  
３．５≦β≦４．５（ｄｅｇ）
の角度で斜め研磨されており、誘電体多層膜フィルタは通信波長において透過率が０．９５以上、試験波長において透過率が０．０１以下であれば、目的とする光学特性を得られることが明らかとなった。
【００６１】
本発明による光フィルタ素子の実施例の主要部は、図６に示したものと同様である。この実施例では、表７に示したような光学的特性を得ることができた。これは、表６に示した全ての要求仕様を満足している。
【００６２】
【表７】
2004287384.tif 000009
【実施例４】
【００６３】
上述した３つの実施例では、光ファイバが挿入され両端が研磨されたフェルールの１端あるいは両端を、１．８（ｄｅｇ）から４．５（ｄｅｇ）の範囲の角度で斜め研磨し、斜め研磨した面には通信波長を透過させ、試験波長を遮断／反射させるための所定の光学的特性を有する誘電体多層膜フィルタを成膜すれば、種々の要求仕様を満足する光フィルタ素子を実現できることを示した。上述した実施例は、１．３１μｍと１．５５μｍの２つの通信波長と、１．６５μｍの試験波長を用いた、現在最もよく利用されている波長多重通信における要求仕様に対応するためのものであったが、この組み合わせ以外の波長多重通信においても、本発明による光フィルタ素子を適用することは可能である。また、片面成膜フェルールと両端成膜フェルールを適宜使い分けることにより、試験波長における挿入損失特性を容易に変更できることも言うまでもない。
【００６４】
例えば１．３１μｍの通信波長と、１．５５μｍの試験波長を用いた波長多重通信に対しては、研磨角度β＝３．８（ｄｅｇ）の片面成膜フェルールに誘電体多層膜フィルタを成膜することで、表８のような特性を持つ光フィルタ素子を作ることができた。
【００６５】
【表８】
2004287384.tif 000010
【００６６】
また、両面成膜フェルールを用いた場合では、表９のような特性を持つ光フィルタ素子を作ることができた。
【００６７】
【表９】
2004287384.tif 000011
【００６８】
このように、光ファイバが挿入され両端が研磨されたフェルールの１端あるいは両端を、１．８（ｄｅｇ）から４．５（ｄｅｇ）の範囲の角度で斜め研磨し、その面に所定の光学的特性を有する誘電体多層膜フィルタを成膜することで、種々の要求仕様に対応した光フィルタ素子を実現することが可能である。
【実施例５】
【００６９】
図９に、光フィルタ素子を光コネクタの中に組込んだプラグ型光フィルタ部品の一例を示す。光ファイバ心線１が挿入された片面成膜フェルール２０は、斜め研磨された傾斜面９に誘電体多層膜フィルタが成膜され、もう一方は凸球面１０に研磨されている。片面成膜フェルール２０にはフランジ３５が嵌合されており、傾斜面９を斜め研磨する際、および光コネクタに組込む際に斜め研磨面の方向を合わせるのに用いられる。また、斜め研磨フェルール３０には、光ファイバ８の端部の被覆を除去した光ファイバ心線１が挿入されており、片面成膜フェルール２０との結合面は傾斜面９となっている。片面成膜フェルール２０と斜め研磨フェルール３０のそれぞれの傾斜面９は、嵌合スリーブ４を介して結合されている。
【００７０】
端面フランジ３６は、斜め研磨フェルール３０の傾斜面９を斜め研磨する際、および光コネクタに組込む際に斜め研磨面の方向を合わせるのに用いられる。フランジ３５、および端面フランジ３６の形状は、斜め研磨の際および光コネクタ組立の際に作業性よく斜め研磨面の方向を合わせられ、かつハウジング内部に組込まれた後に傾斜面９同士の結合がずれないようハウジング内部構造に組込まれる形状であれば良い。例えば、従来から用いられているステンレス製の四つ割りフランジ、またはそれと類似のキー溝を有する形状、あるいは矩形断面を有する形状などでも良い。
【００７１】
結合された片面成膜フェルール２０と斜め研磨フェルール３０とは、ハウジング内のばね４０によって図９の右方向に押され、フランジ３５がハウジング内部のツメ４２に突き当たることによって、常に光コネクタの安定した結合が可能となる。図９に示したように、片面成膜フェルール２０または斜め研磨フェルール３０にフランジを嵌合する代りに、例えば、フェルール自体の一部に切欠き加工を施すなどの工夫をすれば、フェルールの傾斜面９を斜め研磨する際、および光コネクタに組込む際に斜め研磨面の方向を合わせることができる。
【００７２】
本発明の一実施形態にかかる光フィルタ素子を用いた光フィルタ部品を実現するためには、多様な設計が可能であり、フェルールやフランジなどは適宜、目的に応じて最適な設計を行えばよい。また、ハウジングの内部構造、各部品の詳細な形状などは、図９に示していないが、当該技術分野で一般的に活用されている設計を応用して良いことは言うまでもない。同様に以下に説明する各種の光フィルタ部品においても、ハウジングの内部構造や、各部品の詳細な形状などは説明図中に示さないこととする。
【００７３】
図９においては、図を理解しやすくするためにフェルールやフランジを透視して光ファイバ心線１を描いているが、以降の図においても同様な描き方をし、いちいち断らないこととする。さらに、図９においては、斜め研磨フェルール３０の傾斜面９に成膜を施すことももちろん可能である。しかしながら、一般的に真空成膜装置のなかに光ファイバ８などが連結されたフェルールを多数設置すると、（１）真空度が低下する、（２）真空成膜装置内部が微小なホコリで汚染されるなどの問題があり、片面成膜フェルール２０の傾斜面９に成膜するのが望ましい。
【００７４】
図９のなかで光ファイバ８の末端は図示していないが、例えば光ファイバ心線１が露出したピグテール形式とすれば、融着あるいはメカニカルスプライスによって線路の光ファイバと接続することができる。図９に示したプラグ型光フィルタ部品は、例えばＯＮＵ（Optical Network Unit）に設けられたレセプタクルに接続することにより、局側からＯＮＵまでの光線路の監視を行うことができる。
【００７５】
また、光線路の監視以外の用途の一例としては、特定の波長帯域の光を透過させるフィルタを成膜して、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）方式の光通信用の光フィルタ部品としても活用できる。同様に以下に説明する各種の光フィルタ部品においても、多様な分野への応用が考えられるが、光線路の監視への利用を主体とする説明を行うこととする。
【実施例６】
【００７６】
図１０に、光フィルタ素子を組込んだプラグ−レセプタクル型光フィルタ部品の一例を示す。プラグ−レセプタクル型光フィルタ部品は、一端をプラグ、他端をレセプタクルの構造とした光部品である。光ファイバ心線１が挿入された片面成膜フェルール２０は、斜め研磨された傾斜面９に誘電体多層膜フィルタが成膜され、もう一方は凸球面１０に研磨されている。片面成膜フェルール２０にはフランジ３５が嵌合されており、傾斜面９を斜め研磨する際、および光コネクタに組込む際に斜め研磨面の方向を合わせるのに用いられる。また、光ファイバ心線１が挿入された斜め研磨フェルール３０は、斜め研磨された傾斜面９と凸球面１０を有しておりフランジ３５が嵌合されている。片面成膜フェルール２０と斜め研磨フェルール３０のそれぞれの傾斜面９は、嵌合スリーブ４を介して結合されている。
【００７７】
また、斜め研磨フェルール３０のもう一方の端部には、レセプタクル部に挿入されるプラグのフェルールと結合を行うために、嵌合スリーブ４が取り付けられている。それぞれのフランジ３５は、傾斜面９を斜め研磨する際、および光コネクタに組込む際に斜め研磨面の方向を合わせるのに用いられる。フランジ３５は、斜め研磨の際および光コネクタ組立の際に作業性よく斜め研磨面の方向を合わせられ、かつハウジング内部に組込まれた後に傾斜面９同士の結合がずれないようハウジング内部構造に組込まれる形状であれば良い。図１１に示した光フィルタ部品は、その両端にレセプタクル、プラグが接続される箇所に挿入するのに便利である。
【実施例７】
【００７８】
図１１に、光フィルタ素子を組込んだ両端レセプタクル型光フィルタ部品の一例を示す。図１０に示したプラグ−レセプタクル型光部品のプラグ側の部分をレセプタクルにしたものであり、その両端にプラグが接続される箇所に挿入するのに便利である。
【００７９】
図１０、図１１に示したような光部品は、例えば既設のＯＮＵの接続部に挿入することにより、局側からＯＮＵまでの光線路の監視機能を追加することが容易にできるので、監視機能追加の工事費削減に有効である。また、フィルタ仕様が変更になった場合には、新仕様の光部品を旧仕様の光部品と交換するのが容易であり、交換工事の費用削減に効果的である。もちろん、ＯＮＵを新設する場合にも用いることができるのは言うまでもない。
【実施例８】
【００８０】
図１２に、光フィルタ素子を組込んだキャピラリー型光フィルタ部品の一例を示す。片面成膜フェルール２０と斜め研磨フェルール３０は、それぞれの傾斜面９を向い合せて接続されている。また、片面成膜フェルール２０のもう一方の凸球面１０は、凸球面研磨フェルール３１と向い合せて接続されている。これら３つのフェルールからなる接続部には、２個のばね４０により所定の押し付け力が加わる構造となっている。斜め研磨フェルール３０および凸球面研磨フェルール３１から出ている光ファイバ８は、図示していないが、例えば光ファイバ心線１が露出したピグテール形式とすれば、融着あるいはメカニカルスプライスによって線路の光ファイバと接続できる。
【００８１】
キャピラリー構造により細長い形状となるので、例えば、ＯＮＵ内部の狭いスペースに納めることもできる。また、密閉構造であることからフィルタとしての耐久性も高い。さらに、現場での接続方法として、融着またはメカニカルスプライスのいずれかを選択することができるので作業性が良い。さらにまた、光ファイバを引き込む際に、光成端キャビネットまたは光ファイバの引き込みも可能な構造を有する保安器の内部に収納して利用することもできる。もちろん、光ファイバの末端を、コネクタに加工してさらに作業性を高めた光フィルタ部品としても良いのは言うまでもない。
【実施例９】
【００８２】
図１３に、光フィルタ素子を光送受信モジュール用スタブに適用したスタブ形光部品の一例を示す。片面成膜フェルール２０と斜め研磨フェルール３０とは、それぞれの傾斜面９を向い合せて接続されている。それぞれのフェルールには、一部に切欠き部３７が設けられている。フェルールを、図示していない光送受信モジュール側に設けられた切欠き付き円形断面の挿入口に入れることで、斜め研磨面の方向を合わせることができる。片面成膜フェルール２０のもう一方の凸球面１０は、図示していない光送受信モジュール内部を向いて設置されフォトダイオード、半導体レーザとレンズ光学系、等を介して接続される。斜め研磨フェルール３０のもう一方の凸球面１０は、光コネクタを介して光線路と接続される。
【００８３】
このようなスタブを用いることにより、光送受信モジュールにフィルタ機能を組込むことができ、ＯＮＵ内部構造をコンパクトにすることができるなどの利点がある。なお、本実施例で用いたフェルール切欠き部３７は、他の実施例で用いたフランジ３５または端面フランジ３６の代わりに、斜め研磨の際、および光送受信モジュール組立の際に作業性よく斜め研磨面の方向を合わせられ、かつモジュール内部に組込まれた後に傾斜面９同士の結合がずれないようモジュール内部構造に組込まれる形状であれば良い。
【実施例１０】
【００８４】
図１４に、光フィルタ素子を組込んだメカニカルスプライス内臓型光フィルタ部品の一例を示す。図１４（ａ）は、上面から光フィルタ素子の構成要素を見た透視図であり、図１４（ｂ）は側面から見た透視図である。主要部を分かりやすく説明するため、この光フィルタ部品の両端部は省略している。光フィルタ部品は、片面成膜フェルール２０、斜め研磨フェルール３０、嵌合スリーブ４、端面フランジ３６、およびばね４０などから構成される光フィルタ部と、光ファイバ心線を挿入するためのＶ溝４５を加工したＶ溝基板４４と、押さえ基板４６と、クランプスプリング５０などからなる。
【００８５】
光フィルタ部は、Ｖ溝基板４４および押さえ基板４６の内部に形成されたフィルタハウジング４８にはめ込まれている。光フィルタ部から両側に引き出された光ファイバ心線１は、Ｖ溝基板４４のＶ溝に沿うように載置される。これら光ファイバ心線１は、くさび挿入口４９にくさびを挿入した状態で、両側からＶ溝４５に沿って挿入される光ファイバ心線と突き合わされ、くさびを引き抜くことによって結合が完成する。このようなメカニカルスプライス内臓型光フィルタ部品は、細長い形状のため容易にＯＮＵ内部に収納することができ、両端に被覆を除去した光ファイバを簡単に接続できるため、工事費を低く抑えられるといった利点がある。
【実施例１１】
【００８６】
図１５に、光フィルタ素子を適用したプラグ型光フィルタ部品の一例を示す。光ファイバ心線１が挿入された片面成膜フェルール２０は、斜め研磨された傾斜面９に誘電体多層膜フィルタが成膜されている。片面成膜フェルール２０にはフランジ３５が嵌合されており、傾斜面９を斜め研磨する際、および光コネクタに組込む際に斜め研磨面の方向を合わせるのに用いられる。光ファイバ８の末端は図示していないが、例えば光ファイバ心線１が露出したピグテール形式とすれば、融着あるいはメカニカルスプライスによって線路の光ファイバと接続することができる。
【００８７】
プラグ型光フィルタ部品は、例えば、ＯＮＵに設けられたレセプタクルに接続することにより、局側からＯＮＵまでの光線路の監視を行うことができる。レセプタクルには片面成膜フェルール２０の傾斜面９と同じ角度で研磨されたフェルールが装着されていることが望ましい。研磨角度が小さい場合には、凸球面研磨されたフェルールとも結合することができる。このとき、傾斜面９の外周部を研磨しておき、光ファイバ中心近傍が突き出るような形状にすると、結合を確実にするうえで有効である。また、斜め研磨面と凸球面研磨面の確実な結合状態を得るためには、屈折率整合材の塗布も有効であることは言うまでもない。
【００８８】
以上示したように、本実施形態にかかる光フィルタ素子および光フィルタ部品は、種々の形態で実施可能であり、光線路の監視に有効であることはもちろん、設置作業、交換作業などの工事費の削減に寄与すること甚大である。また、ＯＮＵ内部または光送受信モジュールに組込めるなど、装置の小型化、機能の集約が図れるため、装置コストの低減にも寄与する。さらに、これら光フィルタ部品を光成端キャビネットまたは保安器で接続したり、その内部に収納しても利用可能なことは言うまでもない。また、特定の波長帯域の光を透過させるフィルタを成膜して、ＷＤＭ方式の光通信用光フィルタ部品としても活用できるなど、光線路の監視以外の用途にも活用できる。もちろん、パーソナルコンピュータ、情報家電製品、産業用機械、半導体製造装置などの通信制御機器に取り付ける形態の光フィルタ部品としても利用できることは言うまでもなく、その適用分野を狭義の光通信分野に限るものではない。
【実施例１２】
【００８９】
図１６に、実施例１２にかかる光フィルタ素子の構造を示す。図１６（ａ）に示した光フィルタ素子は、短尺の光ファイバ４３の左側の端面が斜めに研磨されており、誘電体多層膜フィルタが成膜されている。図１６（ｂ）に示した光フィルタ素子は、長尺の光ファイバ４３の左側の端面が斜めに研磨されており、誘電体多層膜フィルタが成膜されている。研磨角度、および誘電体多層膜フィルタの特性は、実施例１〜４に記載の条件を満たしている。図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示した光フィルタ素子は、右側の端面も斜めに研磨して、誘電体多層膜フィルタを成膜しても良いのは言うまでもない。これら光フィルタ素子は、実施例１〜４に記載の光フィルタ素子と同等な光学的特性を有することは明らかである。これらの光フィルタ素子を備えた光フィルタ部品は、光線路の監視用フィルタと、ＷＤＭ方式の光通信用光フィルタと、パーソナルコンピュータ、情報家電製品、産業用機械、および半導体製造装置などの通信制御機器に取り付ける光フィルタとして利用できることは言うまでもない。
【００９０】
図１６（ａ）に示した短尺の光フィルタ素子は、例えば長さが１０ｍｍ程度にして、メカニカルスプライスの内部に組込んだ光フィルタ部品とすれば、その両端に光ファイバを結合させるだけで光フィルタを光線路内に容易に組込むことができる。長さ数ｍｍ程度にして、光送受信モジュールなどの内部に波長選択用のフィルタ部品として組込めば、モジュールの小型化が図れるなどの利点がある。
【００９１】
また、図１６（ｂ）に示した長尺の光フィルタ素子は、例えば、長さを１ｍ程度にして、成膜した端面をメカニカルスプライスに組込んでおき、他端はプラグ形状のコネクタにする。このようにして、ＯＮＵ、光成端箱、または保安器への設置工事が容易な光フィルタ部品とすることができる。短尺、長尺という呼び名は明確な長さで区分されるものではないのは言うまでもないが、ＯＮＵ、光送受信モジュールなどの機器内に組込まれるものを短尺と呼び、一端あるいは両端が機器外にでるもの、余長のあるものを長尺と呼ぶのが妥当である。
【００９２】
本実施形態における光フィルタ素子において、用いられる光ファイバが、金属ドープ光ファイバである場合には、金属のドープ量、光ファイバ長を加減することにより、所定の光減衰効果を持たせることができる。これら光フィルタ素子を用いた光フィルタ部品は、反射、透過、減衰の３つの機能を同時に満たすことができる。従来は別々に製作され、取付け工事されていた光線路の監視用フィルタと、パワーレベル調整用の光減衰器を一体化して製作すること、などが可能となる。従って、ＯＮＵなどの機器構成の簡略化、機器の低コスト化、工事費の削減などに寄与することが期待される。
【実施例１３】
【００９３】
図１７に、実施例１３にかかる光フィルタ素子を組込んだメカニカルスプライス内臓型光フィルタ部品の一例を示す。図１７（ａ）に示した短尺の光ファイバ６０は、被覆を除去された光ファイバ心線１であり、一般的なシングルモードファイバの場合、その直径は１２５μｍである。短尺の光ファイバ６０の一端または両端には、誘電体多層膜フィルタが成膜されている。短尺の光ファイバ６０の両端には、それぞれの端面に接続されるべき光ファイバ６２が図示してある。それぞれの光ファイバ６２の先端は、被覆が除去されて光ファイバ心線１となっているが、先端以外は被覆がついたままであり、一般的なシングルモードファイバの場合その直径は０．２５ｍｍ、あるいは０．９ｍｍである。短尺の光ファイバ６０と、光ファイバ６２の接合面には通常、屈折率整合材を塗布して損失を小さくする。
【００９４】
図１７（ｂ）に、メカニカルスプライス型光フィルタ部品の構成要素であるＶ溝基板４４の上面図を示す。Ｖ溝基板４４の上面には、Ｖ溝４５が加工してあるが、被覆を除去した光ファイバ心線が置かれる部分と被覆がついたままの光ファイバが置かれる部分は、それぞれの直径に対応した幅のＶ溝が加工してある。また、Ｖ溝基板４４の両端には、光ファイバ６２の挿入を容易にするためのガイド穴４７が加工されている。
【００９５】
図１７（ｃ）に、メカニカルスプライス型光フィルタ部品の正面図を示す。Ｖ溝基板４４の上には、この例では３つの押さえ基板４６があり、クランプスプリング５０によってＶ溝基板と押さえ基板とを把持する。Ｖ溝基板には適宜くさび挿入口４９が加工されている。このようなメカニカルスプライス型光フィルタ部品は、両端に被覆を除去した光ファイバを簡単に接続できる利点がある。また、フェルールの研磨が不要であり、部品点数が少ないため材料費、加工費を低減することができる。さらに、数度に斜め研磨し、成膜した光ファイバ面と、垂直に研磨あるいはへき開した光ファイバ面を屈折率整合材を介して結合できるので、斜め研磨面同士の方向合わせをする必要がなく工事費も低く抑えられるといった利点がある。
【実施例１４】
【００９６】
図１８は、実施例１４にかかる光フィルタ素子を組込んだメカニカルスプライス内臓型光フィルタ部品の他の実施例を示す。この実施例で示したメカニカルスプライスは、５つの押さえ基板４６を備えている。それぞれ（１）短尺の光ファイバ６０の中央部を押さえる押さえ基板４６ａ、（２）短尺の光ファイバ６０の両端部と両側の光ファイバ６２を押さえる押さえ基板４６ｂ、（３）両側の光ファイバの被覆を除去していない部分を押さえる押さえ基板４６ｃからなる。これにより各押さえ基板４６の機能が独立して発揮されるため、安定した接続が可能である。
【００９７】
従来のメカニカルスプライスは、光ファイバと、もうひとつの光ファイバとを接合させることを目的としていたので、その接合点数は１点であった。実施例１３および実施例１４に記載のメカニカルスプライスにおいては、短尺の光ファイバの両端すなわち２点で接合する必要があるため、短尺の光ファイバを固定するための押さえ基板と、光ファイバの両端において光ファイバの端部と他の光ファイバの端部とを押さえつけて接合させるための押さえ基板と、V溝基板と、クランプスプリングとを備えることが必要である。各構成要素の寸法や、くさび挿入口の数や寸法、クランプスプリングの形状などはそれぞれの適用対象ごとに決めればよい。押さえ基板の数は、３つあるいは５つの形態が望ましいが、それに限定されるものではない。
【００９８】
短尺の光ファイバ６０は、例えば長さが１０ｍｍ程度でもよいため、メカニカルスプライス型光フィルタ部品の全長を５０ｍｍ程度に押さえることができる。従って、小型のＯＮＵ、その他の機器の内部に設置することも容易となる。光ファイバ端面に、高真空のプラズマ成膜装置内で誘電体多層膜フィルタを成膜する際に、光ファイバが短いため、高真空の維持、装置内のハンドリングなどが容易になるので、生産性、成膜コスト低減などに効果的である。
【００９９】
言うまでもないが、短尺の光ファイバ６０を用いた光フィルタ素子は、図１７または図１８に示したメカニカルスプライス型光フィルタ部品として、光線路の監視に用いることができる。フェルールへ光ファイバを挿入したり、フェルール端面を研磨したり、またプラグやレセプタクルなどの部品を用いる必要がないため、低コストの光フィルタ部品とすることができ、また接続作業に光ファイバ融着器が不要なため現場での作業性が良いなどの利点がある。
【０１００】
また、メカニカルスプライス内臓型光フィルタ部品において、短尺の光ファイバ６０が、光減衰効果を有する金属ドープ光ファイバである場合には、反射、透過、減衰の３つの機能を同時に満たすことができる。従って、光線路の監視および光パワーレベルの調整が可能となり、ＯＮＵなどの機器構成の簡略化、機器の低コスト化、工事費の削減などに寄与することが期待される。また、成膜した短尺の光ファイバと、光減衰効果を有する金属ドープ光ファイバとを連結して、反射、透過、減衰の３つの機能を同時に満たす光フィルタ部品を実現しても良いことは言うまでもない。
【０１０１】
さらに、メカニカルスプライス内蔵型光フィルタ部品は、短尺の光ファイバ６０の一端または両端に種々の光学的特性を有する誘電体多層膜フィルタを成膜したり、研磨角度を変えたりすることにより、多様な機能を有する光フィルタ部品を製作することができる。従って、光線路の監視のみならず種々の光通信方式に対応した光フィルタ部品として利用することができる。また、単心のみでなく、２心、４心、あるいはそれ以上の多心のメカニカルスプライス型光フィルタとして活用できることも言うまでもない。さらに、パーソナルコンピュータ、情報家電製品、産業用機械、半導体製造装置などの通信制御機器に取り付ける形態の光フィルタ部品としても利用できることは言うまでもなく、その適用分野を狭義の光通信分野に限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明による光フィルタ素子は、通信波長と試験波長を用いた波長多重光通信において利用可能なことはもちろんであるが、パーソナルコンピュータ、情報家電製品、産業用機械、半導体製造装置、などの通信制御機器に取り付ける形態の光フィルタ部品としても利用できることは言うまでもなく、その適用分野を狭義の光通信分野に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】誘電体薄膜を介して接続された光ファイバの伝達機構を説明するための図である。
【図２】角度ずれ損失と反射結合係数との関係を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる光フィルタ素子の構成を示す断面図である。
【図４】実施例１にかかる光フィルタ素子の光学特性を示す図である。
【図５】実施例１において角度ずれ損失に対応する伝達係数を計算した例を示す図である。
【図６】実施例１にかかる光フィルタ素子の構造を示す断面図である。
【図７】実施例２にかかる光フィルタ素子の構造を示す断面図である。
【図８】実施例３において角度ずれ損失に対応する伝達係数を計算した例を示す図である。
【図９】光フィルタ素子を光コネクタの中に組込んだプラグ型光フィルタ部品の一例を示す断面図である。
【図１０】光フィルタ素子を組込んだプラグ−レセプタクル型光フィルタ部品の一例を示す断面図である。
【図１１】光フィルタ素子を組込んだ両端レセプタクル型光フィルタ部品の一例を示す断面図である。
【図１２】光フィルタ素子を組込んだキャピラリー型光フィルタ部品の一例を示す断面図である。
【図１３】光フィルタ素子を光送受信モジュール用スタブに適用したスタブ形光部品の一例を示す断面図である。
【図１４】光フィルタ素子を組込んだメカニカルスプライス内臓型光フィルタ部品の一例を示す断面図である。
【図１５】光フィルタ素子を適用したプラグ型光フィルタ部品の一例を示す断面図である。
【図１６】実施例１２にかかる光フィルタ素子の構造を示す断面図である。
【図１７】実施例１３にかかるメカニカルスプライス内臓型光フィルタ部品の一例を示す断面図である。
【図１８】実施例１４にかかるメカニカルスプライス内臓型光フィルタ部品の一例を示す断面図である。
【図１９】従来の光フィルタ素子の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１        光ファイバ心線
３−１    精密フェルール
３−２    つば部管
４        嵌合スリーブ
６        誘電体多層膜フィルタ
８，４３  光ファイバ
９        傾斜面
１０      凸球面
２０      片面成膜フェルール
２１      両面成膜フェルール
３０      研磨フェルール
３１      凸球面研磨フェルール
３５      フランジ
３６      端面フランジ
３７      切欠き部
４０      ばね
４２      ツメ
４４      Ｖ溝基板
４５      Ｖ溝
４６      押さえ基板
４７      ガイド穴
４８      フィルタハウジング
４９      くさび挿入口
５０      クランプスプリング
６０      短尺の光ファイバ
【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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【図８】
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【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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