(57)【要約】【課題】組立が容易で、低コスト化を図り、かつ、小型化が可能な光合分波器を提供する。【解決手段】光信号入力ポートと、光信号出力ポートと、前記光信号入力ポートと光信号出力ポートとの間に配置され、前記光信号入力ポートと前記光信号出力ポートの位置関係を光信号波長によって決定する光学素子とを有する光合分波器であって、前記光信号入力ポートを保持する第１部材と、前記光信号出力ポートを保持する第２部材と、前記光学素子を保持する第３部材とを有し、前記第１ないし第３部材は、それぞれ中心軸が一致し、等しい半径を持つ円筒状部材である。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号入力ポートと、
光信号出力ポートと、
前記光信号入力ポートと光信号出力ポートとの間に配置され、前記光信号入力ポートと前記光信号出力ポートの位置関係を光信号波長によって決定する光学素子とを有する光合分波器であって、
前記光信号入力ポートを保持する第１部材と、
前記光信号出力ポートを保持する第２部材と、
前記光学素子を保持する第３部材とを有し、
前記第１ないし第３部材は、それぞれ中心軸が一致し、等しい半径を持つ円筒状部材であることを特徴とする光合分波器。
【請求項２】
前記第１ないし第３部材は、それぞれ中心軸が一致し、等しい半径を持つ有底円筒状部材であることを特徴とする光合分波器。
【請求項３】
前記光信号入力ポートは、少なくとも１本の入力光ファイバと、前記入力光ファイバから放射される入力光を平行光線に変換する少なくとも１つの第１レンズとを有し、
前記入力光ファイバと前記第１レンズは、各々の光軸が前記第１部材の中心軸に平行になるように前記第１部材に固定され、
前記光信号出力ポートは、前記光学素子を透過した平行光線を集光する少なくとも１つの第２レンズと、前記第２レンズで集光された光を出力する少なくとも１本の出力光ファイバとを有し、
前記第２のレンズと前記出力光ファイバは、各々の光軸が前記第２部材の中心軸に平行になるように前記第２部材に固定され、
前記光学素子は、前記平行光線の伝搬方向の厚みが、前記平行光線の伝播方向と垂直な方向にＮ（Ｎは正の整数で、Ｎ≧１）個の階段状に変化し、前記平行光線の入射面が前記平行光線の伝播方向と垂直になるように前記第３部材に固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光合分波器。
【請求項４】
前記第１ないし第３部材の外径以上の内径を持ち、前記第１ないし第３部材と同心円をなす円筒状の第４部材を有し、
前記第１ないし第３部材は、前記第４部材の内部に挿入・固定されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光合分波器。
【請求項５】
前記第１ないし第３部材の外径以下の内径を持ち、前記第１ないし第３部材と同心円をなすとともに、外壁に切り目を有する割スリーブを有し、
前記第１ないし第３部材は、前記割スリーブの内部に挿入・固定されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光合分波器。
【請求項６】
前記第１ないし第３部材は、前記第１ないし第３部材の中心軸に平行で、かつ、中心軸を中心とする同一円周上に設けられる少なくとも１つの貫通孔を有し、
前記第１ないし第３部材に形成された各貫通孔に挿入され、前記第１ないし第３部材の中心軸を一致させる円柱を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光合分波器。
【請求項７】
前記第１ないし第３部材は、熱膨張係数の等しい材料から構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光合分波器。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の波長から成る光信号を、各々波長ごとに所望の出力位置に選択するか、あるいは、１つに束ねて合波する光合分波器に係わり、特に、波長多重の光通信システムや光交換システム、あるいは光計測システムの光信号合分波に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の波長から成る光信号を選択したり、あるいは合波したりする光フィルタには、誘電体多層膜を用いたものが一般的である。
誘電体多層膜は、所望の波長の１／４の膜厚を持つ、例えば、ＴｉＯ２とＳｉＯ２の薄膜を交互に積層し、その界面で反射光あるいは透過光を干渉させて、任意の波長の光信号を選択している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した誘電体多層膜は、膜厚を高精度に制御した真空蒸着プロセスで製造する必要があり、そのため歩留まりが低く、複数の波長を選択・分波する光合分波器が高価になるという問題点があった。
また、一般的には、波長に応じた誘電体多層膜が個別に必要になり、光合分波器の寸法が大きくなるといった問題もあった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、組立が容易で、低コスト化を図り、かつ、小型化が可能な光合分波器を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、光信号入力ポートと、光信号出力ポートと、前記光信号入力ポートと光信号出力ポートとの間に配置され、前記光信号入力ポートと前記光信号出力ポートの位置関係を光信号波長によって決定する光学素子とを有する光合分波器であって、前記光信号入力ポートを保持する第１部材と、前記光信号出力ポートを保持する第２部材と、前記光学素子を保持する第３部材とを有し、前記第１ないし第３部材は、それぞれ中心軸が一致し、等しい半径を持つ円筒状部材（あるいは、有底円筒状部材）である。
【０００５】
本発明の好ましい実施の形態では、前記光信号入力ポートは、少なくとも１本の入力光ファイバと、前記入力光ファイバから放射される入力光を平行光線に変換する少なくとも１つの第１レンズとを有し、前記入力光ファイバと前記第１レンズは、各々の光軸が前記第１部材の中心軸に平行になるように前記第１部材に固定され、前記光信号出力ポートは、前記光学素子を透過した平行光線を集光する少なくとも１つの第２レンズと、前記第２レンズで集光された光を出力する少なくとも１本の出力光ファイバとを有し、前記第２のレンズと前記出力光ファイバは、各々の光軸が前記第２部材の中心軸に平行になるように前記第２部材に固定され、前記光学素子は、前記平行光線の伝搬方向の厚みが、前記平行光線の伝播方向と垂直な方向にＮ（Ｎは正の整数で、Ｎ≧１）個の階段状に変化し、前記平行光線の入射面が前記平行光線の伝播方向と垂直になるように前記第３部材に固定されている。
【０００６】
本発明の好ましい実施の形態では、前記第１ないし第３部材の外径以上の内径を持ち、前記第１ないし第３部材と同心円をなす円筒状の第４部材を有し、前記第１ないし第３部材は、前記第４部材の内部に挿入・固定される。
本発明の好ましい実施の形態では、前記第１ないし第３部材の外径以下の内径を持ち、前記第１ないし第３部材と同心円をなすとともに、外壁に切り目を有する割スリーブを有し、前記第１ないし第３部材は、前記割スリーブの内部に挿入・固定される。
本発明の好ましい実施の形態では、前記第１ないし第３部材は、前記第１ないし第３部材の中心軸に平行で、かつ、中心軸を中心とする同一円周上に設けられる少なくとも１つの貫通孔を有し、前記第１ないし第３部材に形成された各貫通孔に挿入され、前記第１ないし第３部材の中心軸を一致させる円柱を有する。
本発明の好ましい実施の形態では、前記第１ないし第３部材は、熱膨張係数の等しい材料から構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１の光合分波器の概略構成を示す図であり、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は斜視図、同図（ｃ）は光学素子の入射面を示す平面図である。
図１において、１は入力光あるいは出力光ファイバ、２は第１部材、３は光学素子、４は第３部材、５は第２部材、６は出力光あるいは入力光フアイバ、７は第１レンズ、８は第２レンズ、９は中心軸である。ここで、第１部材２、第２部材５、および第３部材４は、等しい外径を持つ有底円筒状部材である。なお、少なくとも第３部材４は透明である必要がある。
例えば、１本の光ファイバ１と第１レンズ７は、その中心軸が第１部材２の中心軸９に一致するように、第１部材２に固定される。光ファイバ１は、例えば、シングルモードファイバであり、第１レンズ７は、光ファイバ１から放射された光を平行光線に変換するものであり、光ファイバ１から放射された光を平行光線に変換する位置で第１部材２に固定される。
【０００８】
光学素子３は、平行光線の伝搬方向の厚みが、平行光線の伝播方向と垂直な方向にＮ（Ｎは正の整数で、Ｎ≧１）個の階段状に変化し、平行光線の入射面が平行光線の伝播方向と垂直になるように、第３部材４に固定される。
即ち、光学素子３の階段面は、第３部材４の中心軸９に垂直に形成されている。また、全ての階段面を投影する面の中心軸は第３部材４の中心軸９と一致している。
光学素子３は、例えば、石英系等のガラス基板をケミカルエッチング、リアクティブイオンエッチング、光学研磨、あるいは機械加工等で、厚さが△Ｌだけ異なるように、また幅が等間隔になるようにＮ（但し、Ｎは正の整数で、Ｎ≧１である。）個の階段状に加工したものである。
例えば、４本の光ファイバ６は、各々の光軸中心が第２部材５の中心軸９と平行に、しかも、第２部材５における、光学素子３を通過した平行光線が、第２レンズ８を介して所望の波長ごとに集光する位置に固定されている。第２レンズ８は、その中心軸が第２部材５の中心軸９に一致している。
【０００９】
１本の光ファイバ１からの入力光は、第１レンズ７で平行光線に変換され、自由空間を伝搬後、△Ｌだけ厚さが異なるＮ個の階段状に加工された光学素子３を通過する。その際に、Ｎ個の階段に応じて平行光線がＮ本の光線に分岐される。このとき、厚さが△Ｌずつ異なったところの光学素子３を通過した各平行光線は、光学素子３の厚さの差（△Ｌ）と屈折率ｎとの積で決まる光路長差（ｎ△Ｌ）に応じて互いに一定の位相差が付加される。
これらの平行光線は、第２レンズ８で集光されて光ファイバ６に結合される。そのとき、各光線により光学的な多光線干渉を生じ、この多光線干渉は通過帯域幅を非常に狭くする効果がある。
即ち、この干渉光波は第２レンズ８の焦点において、光路長差が波長の整数倍のとき強め合い、１／２波長の整数倍のとき弱め合う。ここで、光路長差ｎ△Ｌを波長の整数倍に選ぶと、各光線の位相関係は同相となる。
このため、本実施の形態では、狭帯域な通過帯域を有する光合分波器を実現することが可能となる。
【００１０】
［実施の形態２］
図２は、本発明の実施の形態２の光合分波器の概略構成を示す図であり、同図（ａ）は、第４部材を説明するための図、同図（ｂ）は、本実施の形態の光合分波器の作製途中を説明するための断面図、同図（ｃ）は、本実施の形態の光合分波器の完成した状態を示す断面図である。
本実施の形態の光合分波器は、第１部材２、第２部材５、および第３部材４を、第４部材１０で固定するようにしたものである。
図２（ａ）に示すように、第４部材１０は、第１部材２、第２部材５、および第３部材４の外径以上の内径を持ち、第１部材２、第２部材５、および第３部材４と同心円をなす円筒状部材である。
図２（ｂ）に示すように、始めに、第３部材４を、第４部材１０の内部に挿入して固定し、その後に、第１部材２、第３部材５を、第３部材４の両側から第４部材１０の内部に挿入し、固定する。
これにより、図２（ｃ）に示すように、第１部材２、第２部材５、および第３部材４の、各々の中心軸が完全に一致する光合分波器を作製することが可能となる。
【００１１】
［実施の形態３］
図３は、本発明の実施の形態３の光合分波器の概略構成を示す図であり、同図（ａ）は、割スリーブ１１を説明するための図、同図（ｂ）は、本実施の形態の光合分波器の完成した状態を示す断面図である。
本実施の形態の光合分波器は、第１部材２、第２部材５、および第３部材４を、割スリーブ１１で固定するようにしたものである。
この割スリーブ１１は、第１部材２、第２部材５、および第３部材４の外径以下の内径を持ち、第１部材２、第２部材５、および第３部材４と同心円をなすとともに、外壁には中心軸９に平行に切り目が形成されている。
したがって、割りスリーブ１１の内径を拡げるようにして、第１部材２、第２部材５、および第３部材４を、割りスリーブ１１の内部に挿入し、固定することにより、図３（ｂ）に示すように、各々の中心軸が完全に一致する光合分波器を作製することが可能となる。
【００１２】
［実施の形態４］
図４は、本発明の実施の形態４の光合分波器の概略構成を示す図であり、同図（ａ）は、各部材に形成される貫通孔を説明するための断面図、同図（ｂ）は、本実施の形態の光合分波器の作製途中を説明するための断面図、同図（ｃ）は、本実施の形態の光合分波器の完成した状態を示す断面図である。
本実施の形態の光合分波器は、第１部材２、第２部材５、および第３部材４を、第１部材２、第２部材５、および第３部材４に形成された貫通孔（１２，１３，１４）に、円柱１５を挿入することにより、第１部材２、第２部材５、および第３部材４を固定するようにしたものである。
第１部材２に形成された貫通孔１２、第３部材４に形成された貫通孔１３、第２部材５に形成された貫通孔１４は、第１部材２、第２部材５および第３部材４の中心軸に平行で、かつ、中心軸を中心とする同一円周上に少なくとも１個（図４の場合は、２個）設けられる。
【００１３】
円柱１５は、貫通孔（１２，１３，１４）の内径以下の外径を有している。
図４（ｂ）に示すように、始めに、第３部材４に形成された貫通孔１３に円柱１５を挿入し、その後に、第３部材４の両側から、第１部材２に形成された貫通孔１２、第２部材５に形成された貫通孔１４を、円柱１５に挿入することにより、図４（ｃ）に示すように、第１部材２、第２部材５、および第３部材４の、各々の中心軸が完全に一致する光合分波器を作製することが可能となる。
なお、前述の説明において、第１部材２、第２部材５、および第３部材４は、等しい熱膨張係数をもつ材料からなることが望ましい。
また、第３部材４と光学素子３は一体形成されていても、あるいは個別に形成されて固定されていても良い。
また、第１レンズ７および第２レンズ８は非球面レンズで構成されていても良く、さらに、光ファイバ（１，６）は、分散シフトファイバやコア拡大光ファイバ等であっても良い。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００１４】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）本発明によれば、光軸調整が容易となるため、組み立てが簡単で、かつ安価な光合分波器を提供することができる。
従って、波長多重システムを低コストに実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の光合分波器の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態２の光合分波器の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態３の光合分波器の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態４の光合分波器の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１…入力光あるいは出力光ファイバ、２…第１部材、３…光学素子、４…第３部材、５…第２部材、６…出力光あるいは入力光フアイバ、７…第１レンズ、８…第２レンズ、９…中心軸、１０…第４部材、１１…割スリーブ、１２，１３，１４…貫通孔、１５…円柱。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年6月7日(2002.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記第１ないし第３部材は、それぞれ中心軸が一致し、等しい半径を持つ有底円筒状部材であることを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。