(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡単で製造も容易に行なうことができしかもコストも押さえた光分波器を提供する。【解決手段】透光性媒体３０の一方側の側部に幅方向に階段状の段部３１ａ〜３１ｄを形成すると共に入出射部３３ａ〜３３ｄを設け、入出射部３３ｂ〜３３ｄにはフィルタ４０ａ〜４０ｃを配設し、入出射部の下側には約４５°に傾斜した第一の反射面３５ａ〜３５ｄをそれぞれ形成し、第一の反射面により反射された光信号を段部側方向に反射する第二の反射面３７を形成し、フィルタの配設されていない入出射部３３ａから入射された複数の波長からなる光信号λ１〜３をその下側に形成された第一の反射面によって第二の反射面側に反射させると共に、第二の反射面により再び段部方向に反射させてフィルタの配設された各入出射部へ導入し、そして、フィルタを介して所定の波長の光信号をそれぞれ分波して出射するように構成されている。【選択図】  図２
2005115039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送機能を有する透光性散媒体に入射された複数の異なる波長からなる光信号を分波する光分波器であって、
前記透光性媒体の一方側の側部に幅方向に階段状の段部を形成すると共に、前記段部の上面側に光を入出射するための入出射部をそれぞれ設け、
所定の前記入出射部には特定の波長の光信号のみを透過させるフィルタを配設し、
前記入出射部の下側には約４５°に傾斜した第一の反射面をそれぞれ形成し、
前記段部が形成された側とは反対側の透光性媒体の側面には前記入出射部から入射されて前記第一の反射面により反射された光信号を段部側方向に反射する第二の反射面を形成し、
前記フィルタの配設されていない所定の入出射部から入射された複数の波長からなる光信号をその下側に形成された第一の反射面によって第二の反射面側に反射させると共に、当該第二の反射面により再び前記段部方向に反射させて前記フィルタの配設された各入出射部へ導入し、そして、前記フィルタを介して所定の波長の光信号をそれぞれ分波して出射するように構成されていることを特徴とする光分波器。
【請求項２】
請求項１に記載の光分波器において、
前記第二の反射面には光を拡散する光拡散手段を備えていることを特徴とする光分波器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光分波器において、
前記入出射部には光信号を伝送する光ファイバがそれぞれ接続可能とされ、前記フィルタは、当該光ファイバの先端側に配設されていることを特徴とする光分波器。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光分波器において、
前記入出射部には光信号を電気信号に変換する受光素子及び／又は電気信号を光信号に変換する発光素子が配設されていることを特徴とする光分波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光分波器に関し、さらに詳しくは、光伝送機能を有する透光性散媒体により複数の波長からなる光信号を分波する光分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光通信においては、１本の光ファイバーに１波長の光信号を伝送させていたため、伝送する光信号ごとに個別に光ファイバーが必要とされていた。従って、大規模なネットワークを構築する場合には使用する光ファイバーの本数が増加するため費用が嵩むという問題があった。そこで、光ファイバの有効活用を図ると共にコスト削減を目的として波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength-Division-Multiplexing）技術が開発された。この波長分割多重（ＷＤＭ）は、「波長が異なると互いに干渉しない」という光の特性を利用したもので、異なる波長の複数の光を多重化して１本の光ファイバーで伝送することを可能としたものである。
【０００３】
かかる多重化光信号の分波には波長選択性を有するプリズムや誘電体多層膜フィルタを用いたものの他、回折格子や光導波路を利用したもの等種々の方法が提案されている。その中でも上記フィルタは構造が簡単でしかも容易に入手可能という特徴がある。このフィルタは、例えば、ガラス基板に波長透過又は反射特性のある金属酸化膜（例えば、二酸化チタン等）を蒸着したものであり、この誘電体多層膜フィルタによればその透過率を波長によってほぼ０％〜１００％の間で変化させることが出来る。
【０００４】
かかるフィルタは、図６に示しように、光ファイバ素線８１の周囲に強度保護及び識別のため心線被覆が施されたファイバ心線８３の所定の部分にパイプ部材８５で覆い、パイプ部材８３の側面の一部にその角度が約９０°となるような切欠部を８９形成すると共に、その切欠部８９から光ファイバ素線８１に装着するフィルタ８７の厚さに相当する数十μｍのスリットを形成し、そのスリット内にフィルタ８７を装着する。そして、切欠部８９を接着剤で固着することによりフィルタ８７が光ファイバ心線８３に取着されていた。
【０００５】
一方、光信号を透過する透光性材料で形成された光配線部材が特開２００２−４０２７４号公報（特許文献１）に示されている。これは、光信号が一の入出射部から入射されると、まず入射方向に対して直角の方向に全反射し、透光性媒体の内部を反射部に向かって進行する。そして、光信号が反射部において入射方向とは反対の方向に反射されるとそれと同時に透光性媒体内部全体に拡散される。そして、反射部において反射・拡散された光信号は透光性媒体内部を入出射部に向かって水平に進み、他の入出射部において前記進行方向に対して９０°の方向に反射され、透光性媒体の上面から進行方向に対して直角の方向に出射される。各入出射部から出射した光信号の強度は、何れもほぼ同一であり、しかも他の入出射部の何れかから光信号が入射した場合も、同様に、残りの３つの光入出射部から、ほぼ同一の強さの光信号が出射することができるというものである。また、同様の透光性媒体については、特開２０００−４０２８１号公報（特許文献２）にも開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−４０２７４号公報（段落番号「００２５」〜「００３２」、図２）
【特許文献２】特開２０００−４０２８１号公報（段落番号「００２８」〜「００４１」、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述の特許文献１、２に開示された透光性媒体を利用した光デバイスは同一波長の光信号を分岐するものであり、複数波長の光信号を分波する機能は備えていない。
また、従来の光分波器においては、光ファイバ同士を融着により物理的に結合させたり、あるいはエッチング等によって平板上に導波路を形成する必要があることから構造も複雑で、且つその製造には多大な労力を要していた。また、その製造にはコストもかかるという問題もあった。
【０００８】
さらに、従来の光分波器においては、上述のように光分波のためのフィルタは光ファイバに直接装着されていたため、フィルタの取り付け加工が面倒であり、また取り替えも煩雑であるという問題があった。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、従来の光分波器とは異なる構造を採用することにより従来の光分波器に比べて構造が簡単で製造も容易に行なうことが可能で、且つコストも押さえた光分波器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、光伝送機能を有する透光性散媒体に入射された複数の異なる波長からなる光信号を分波する光分波器であって、透光性媒体の一方側の側部に幅方向に階段状の段部を形成すると共に、段部の上面側に光を入出射するための入出射部をそれぞれ設け、所定の入出射部には特定の波長の光信号のみを透過させるフィルタを配設し、入出射部の下側には約４５°に傾斜した第一の反射面をそれぞれ形成し、段部が形成された側とは反対側の透光性媒体の側面には入出射部から入射されて第一の反射面により反射された光信号を段部側方向に反射する第二の反射面を形成し、フィルタの配設されていない所定の入出射部から入射された複数の波長からなる光信号をその下側に形成された第一の反射面によって第二の反射面側に反射させると共に、当該第二の反射面により再び段部方向に反射させてフィルタの配設された各入出射部へ導入し、そして、フィルタを介して所定の波長の光信号をそれぞれ分波して出射するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の光分波器において、第二の反射面には光を拡散する光拡散手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の光分波器において、入出射部には光信号を伝送する光ファイバがそれぞれ接続可能とされ、フィルタは、当該光ファイバの先端側に配設されていることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の光分波器において、入出射部には光信号を電気信号に変換する受光素子及び／又は電気信号を光信号に変換する発光素子が配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光分波器によれば、透光性媒体の一方側の側部に幅方向に階段状の段部を形成すると共に、段部の上面側に光を入出射するための入出射部をそれぞれ設け、所定の入出射部には特定の波長の光信号のみを透過させるフィルタを配設し、入出射部の下側には約４５°に傾斜した第一の反射面をそれぞれ形成し、段部が形成された側とは反対側の透光性媒体の側面には入出射部から入射されて第一の反射面により反射された光信号を段部側方向に反射する第二の反射面を形成し、フィルタの配設されていない所定の入出射部から入射された複数の波長からなる光信号をその下側に形成された第一の反射面によって第二の反射面側に反射させると共に、当該第二の反射面により再び段部方向に反射させてフィルタの配設された各入出射部へ導入し、そして、フィルタを介して所定の波長の光信号をそれぞれ分波して出射するように構成することとしたので、従来の分配器に比べて構造が極めて簡単でしかも製造も容易に行なうことが可能な光分波器を提供することができるという効果がある。また、コストも押さえた光分波器を提供することができるという効果がある。
【００１５】
また、本発明に係る光分波器によれば、透光性媒体の第二の反射面に光を拡散する光拡散手段を設けたので、光拡散性のない光信号を使用しても透光性媒体内で十分に拡散して入出射部側に反射させることが可能となるという効果がある。
さらに、本発明に係る光分波器によれば、入出射部には光信号を電気信号に変換する受光素子及び／又は電気信号を光信号に変換する発光素子を配設することとしたので、分波された光信号を電気信号として伝送することが可能となるという効果がある。この場合、電気信号の増幅手段を設けることにより弱い光信号や電気信号が入力された場合であっても確実に電気信号又は光信号に変換することが可能となるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る光分波器の好ましい第一の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。ここで、図１は本発明に係る光分波器の一実施形態の概要を説明する概念図である。
【００１７】
図示された光分波器は、概約として、光伝送機能を備えた透光性媒体３０が図示しないハウジング内に収納されて形成されている。ハウジングはその内部に透光性媒体３０を内装するものであり、アルミニウムやアルマイト等の金属製素材はもちろん、プラスチック等の合成樹脂素材により形成することもできる。
【００１８】
透光性媒体３０は、図３に示すように、光を透過する素材、例えば、ガラス、光学プラスチックであるＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate）やポリオレフィン等によりシート状に形成され、光３５が入射される入射面３２には光を拡散させる手段である光拡散膜３１が備えられている。透光性媒体３０に光拡散膜３１を設けるのは、入射される光の出射角が狭く直進性が高い光（例えば、ＬＤ（Laser Diode）による光）である場合には入射された光が透光性媒体３０内で十分に拡散せず、出射面３３に均一に伝達しない場合があるからである。そのため、光拡散膜３１を設けて光を拡散させることが必要となる。これに対し、入射される光の出射角が広く、拡散性を有する光信号（例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Device）による光）である場合には透光性媒体３０内で十分に拡散して出射面３３に均一に伝達するので、特に光拡散膜３１を設ける必要はない。尚、光拡散膜３１は物理的な接着に限らず透光性媒体３０の端面に一体成型によって形成することもできる。
【００１９】
この透光性媒体３０の入射面３２から光３５を入射すると（光の出射角が狭い場合は光拡散膜３１により）幅方向に広く拡散される。そして、拡散された光３６は、透光性媒体３０の内部で全反射を繰り返しながら出射面３３の全面に均一に到達する。これにより、出射面３３の任意の位置で出射光３７を得ることが可能となる。
かかる透光性媒体３０の入射面３２に、図４に示すように、例えば４本の光ファイバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを密接させて光学的に接続する。一方、対向する出射側端面３３にも４本の光ファイバ５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈを密接させて光学的に接続する。そして、入射面３２に密接された４本の光ファイバのうち１つの光ファイバ、例えば、光ファイバ５ｂから光３５を入射させると光信号３５は（光の出射角が狭い場合は光拡散膜３１により拡散され）透光性媒体３０内で全反射を繰り返し（光３６）、出射面３３に密接された４本の光ファイバ５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈの全てから同じ出射光３７を取り出すことが可能となる。
【００２０】
そして、このような光伝達機能を有する透光性媒体３０が以下に述べるような形状に形成されている。すなわち、図１に示すように、透光性媒体３０は、その一方側の側部に幅方向に階段状の段部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを形成すると共に、段部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの上面側に光を入出射するための入出射部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄがそれぞれ設けられている。入出射部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの下側には、入射された光を後述する第二の反射面３７側に反射させる第一の反射面３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが形成されている。第一の反射面３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄはそれぞれ約４５°に傾斜して形成されている。透光性媒体３０の段部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが形成された側とは反対側の側面には入出射部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄから入射されて第一の反射面３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄにより反射された光を段部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ側方向に反射する第二の反射面３７が形成されている。入射される光がその出射角が狭く直進性が高い光である場合には先に説明したように第二の反射面３７に光拡散手段である光拡散膜３９を設けておく。この光拡散膜３９によって第二の反射面３７で反射した光は透光性媒体３０の幅方向に拡散するようにして反射する。拡散性のある光を使用する場合には光拡散膜３９を特に設けなくとも良い。尚、本実施形態においては段部の数は４つ設けられているが、これに限るものではなく任意に選択可能である。
【００２１】
入出射部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄには光ファイバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄをそれぞれ保持したフェルール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが光学的に接続されるようになっている。フェルール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは公知の光コネクタプラグに内蔵され、光コネクタプラグは図示しないハウジングに設けられた公知の光コネクタアダプタに嵌合することにより光学的に接続されるようになっている。
【００２２】
このように形成された透光性媒体３０の入出射部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄのうちいずれか一の入出射部（例えば、入出射部３３ａ）から光λ１を入射すると、図２（ａ）（ｂ）に示すように、その下側に形成された第一の反射面３５ａは約４５°の傾斜を有しているので第一の反射面３５ａに反射して第二の反射面３７側に反射される。反射された光λ１は第二の反射面３７により段部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ方向に再び反射されて拡散する。そして、入出射部３３ａ以外の他の入出射部３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの第一の反射面３５ｂ、３５ｃ、３５ｄで反射されてそれぞれ入出射部３３ｂ、３３ｃ、３３ｄと接続された光ファイバ５ｂ、５ｃ、５ｄに伝送される。これにより、入出射部３３ａから入射した光λ１を分岐することができる。入出射部３３ａ以外の入出射部３３ｂ、３３ｃ、３３ｄから光を入射した場合も同様にそれ以外の入出射部からそれぞれ取り出すことができる。
【００２３】
そして、本実施形態における光分波器は、図２に示すように、入出射部３３ｂ、３３ｃ、３３ｄに所定の波長の光を透過させるフィルタ４０ａ、４０ｂ、４０ｃがそれぞれ配設されている。フィルタ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、例えば、薄膜の干渉により任意の波長の光だけを透過させ、他の波長の光を遮断する干渉フィルタが用いられる。干渉フィルタは、ガラス等の基板上に交互に積み重ねた薄膜の干渉効果を利用した光学フィルタであり、不透過域の波長や波長幅は膜物質の屈折率や厚みによって適宜調整される。また、フィルタの基板をポリイミドとすることによりガラスの場合に比べて極めて薄いフィルタとすることができる。本実施形態において、フィルタ４０ａはλ１の波長の光のみを透過し、フィルタ４０ｂはλ２の波長の光のみを透過し、フィルタ４０ｃはλ３の波長の光のみを透過するように形成されている。
【００２４】
このように構成された光分波器の入出射部３３ａに図示しない光合波器によって波長の異なる複数の光信号λ１、λ２、λ３を多重化した多重化光信号λ１、２、３を伝送する光ファイバ５ａが光学的に接続されると、伝送された多重化光λ１、２、３は入出射部３３ａから入射され、図２（ａ）（ｂ）に示すように、その下側に形成された第一の反射面３５ａに反射して第二の反射面３７側に進む。そして、第二の反射面３７で反射された多重化光λ１、２、３は、再び入出射部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ側方向に反射・拡散される。そして、多重化光λ１、２、３は入出射部３３ａ以外の他の入出射部３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの第一の反射面３５ｂ、３５ｃ、３５ｄで反射されてそれぞれ入出射部３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ側に伝送される。入出射部３３ｂに伝送された多重化光λ１、２、３はフィルタ４０ａにより光λ１のみが分波され光ファイバ５ｂを介して伝送される。同様に、入出射部３３ｃに伝送された多重化光λ１、２、３はフィルタ４０ｂにより光λ２のみが分波され光ファイバ５ｃを介して伝送され、入出射部３３ｄに伝送された多重化光λ１、２、３はフィルタ４０ｃにより光λ３のみが分波され光ファイバ５ｄを介して伝送される。これにより、入出射部３３ａから入射された多重化光を分波することができる。そして、本実施形態における光分配器は、光ファイバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを備えた公知の光コネクタプラグと公知の光コネクタアダプタにより接続可能とされているので異なる波長の光を分波するフィルタを備えた本発明に係る光分波器と簡単に交換することができる。
【００２５】
一方、入出射部には光ファイバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの替わりに光信号を電気信号に変換する受光素子や電気信号を光信号に変換する発光素子を配設することもできる。図５に示すのは光ファイバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの替わりに受光素子及び／又は発光素子が配設された透光性媒体３０である。図示された透光性媒体３０は、入出射部３３ａにフェルール２０ａを介して光ファイバ５ａが接続され、入出射部３３ｂ、３３ｃ、３３ｄにはそれぞれ光信号を電気信号に変換する受光素子５０ａ、５０ｂ、５０ｃが配設されている。このように構成することにより、多重化光信号λ１、２、３から分波された各光信号λ１、λ２、λ３をそれぞれ電気信号に変換して伝送させることが可能となる。すなわち、光ファイバ５ａを介して伝送されてきた多重化光信号λ１、２、３を入出射部３３ｂ、３３ｃ、３３ｄに配設されたフィルタ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを通過させることにより各波長に分波し、そして、分波された光信号λ１、λ２、λ３はそれぞれ受光素子５０ａ、５０ｂ、５０ｃによって電気信号に変換される。尚、入出射部３３ａに光ファイバ５ａの替わりに図示しない発光素子を配設することもできる。また、光信号から変換された電気信号を増幅し又は光信号に変換するための電気信号を増幅するための増幅回路を設けてもよい。
【００２６】
さらに、フィルタ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを入出射部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄに配設せず、当該入出射部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄに接続される光ファイバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの先端、例えばフェルール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの先端部分に配設することもできる。このように形成することにより光ファイバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを光学的に接続する入出射部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの位置を適宜変更することが可能となり、光信号の伝送ルートを容易に変更させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る光分波器の一実施形態の概要を示す概念図である。
【図２】（ａ）は図１の光分波器に内蔵される透光性媒体の平面図、（ｂ）はその正面図である。
【図３】光拡散伝送の原理を説明するための説明図である。
【図４】光伝送媒体の機能を模式的に示した斜視図である。
【図５】（ａ）は受発光素子を備えた光伝送媒体の平面図、（ｂ）はその正面図である。
【図６】フィルタが設けられた従来の光ファイバの断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ      光ファイバ
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ      フェルール
３０      透光性媒体
３９      光拡散膜
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ      段部
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ      入出射面
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ      第一の反射面
３７      第二の反射面
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ      フィルタ
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ      受光素子
【図１】
2005115039.tif 000003
【図２】
2005115039.tif 000004
【図３】
2005115039.tif 000005
【図４】
2005115039.tif 000006
【図５】
2005115039.tif 000007
【図６】
2005115039.tif 000008