(57)【要約】 【課題】  損失やクロストークの増加を抑えた回折格子型分波器を提供する。【解決手段】  光入射部８と、入射した光を分波する回折格子１３と、回折格子１３から分波された光を出射させる光出射部９とを、基材１８上に備えた回折格子型分波器１０において、光入射部８、回折格子１３、光出射部９のいずれかを、基材１８と線膨張係数の異なる材料を介して基材に固定して、温度変化によって生じる光路変化を補正するようにしたものである。【選択図】  図１
2005250350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射部と、入射した光を分波する回折格子と、回折格子から分波された光を出射させる光出射部とを、基材上に備えた回折格子型分波器において、光入射部、回折格子、光出射部のいずれかを、基材と線膨張係数の異なる材料を介して基材に固定して、温度変化によって生じる光路変化を補正するようにしたことを特徴とする回折格子型分波器。
【請求項２】
光入射部、回折格子が基材上に固定され、光出射部が、基材に対して移動可能に第一固定部材で固定されると共に、その第一固定部材を、温度に応じて移動させるべく線膨張係数の大きな第二固定部材を介して基材に固定した請求項１記載の回折格子型分波器。
【請求項３】
第二固定部材が樹脂からなる請求項２記載の回折格子型分波器。
【請求項４】
第一固定部材がガラスからなる請求項２または３記載の回折格子型分波器。
【請求項５】
基材がガラスからなる請求項１から４いずれかに記載の回折格子型分波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を分波する分波器に係り、特に、回折格子により光信号を分波する回折格子型分波器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネットをはじめ各種情報機器の急速な発展により必要とされる情報量が大幅に増加しており、大陸間や大都市間を結ぶ幹線系ネットワークでは高密度波長分割多重通信方式による大容量通信が実用化されている。今後はより川下のアクセス系やＬＡＮ系で通信容量が増加すると考えられており、その分野では低密度波長分割多重通信方式が重要となる。
【０００３】
低密度波長分割多重方式を用いる利点は、波長間隔が約２０ｎｍ程度と、高密度波長分割多重方式の波長間隔が１ｎｍ以下であるのに対して大きいために、温度制御による光源の波長制御や分波器の分波特性制御の必要がなく、より安価なシステムの構築が可能な点である。
【０００４】
低密度波長分割多重方式では、多層膜フィルタを用いる方式や、回折格子を用いる方式が提案されている。多層膜フィルタを用いる方式は多重された波長数だけ反射特性、透過特性の違う多層膜フィルタが必要であり、波長数が増えるに従ってコストが高くなる。それに対して、回折格子を用いる方式では、一つまたは二つの回折格子により、複数の波長の分波が可能であり、波長数が増加しても同じシステムで対応が可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−７３０２０号公報
【特許文献２】特開平８−２２７０２５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、回折格子を低密度波長分割多重方式の分波器に利用する場合、温度変化により回折格子本体が熱膨張収縮し、そのため格子間隔が変化し、分波される光の出射位置が最適位置から変化するという問題点がある。このため、分波された光の損失が大きくなったり、クロストークが増大してしまうといったことが起こる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、損失やクロストークの増大を抑えた回折格子型分波器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光入射部と、入射した光を分波する回折格子と、回折格子から分波された光を出射させる光出射部とを、基材上に備えた回折格子型分波器において、光入射部、回折格子、光出射部のいずれかを、基材と線膨張係数の異なる材料を介して基材に固定して、温度変化によって生じる光路変化を補正するようにした回折格子型分波器である。
【０００９】
請求項２の発明は、光入射部、回折格子が基材上に固定され、光出射部が、基材に対して移動可能に第一固定部材で固定されると共に、その第一固定部材を、温度に応じて移動させるべく線膨張係数の大きな第二固定部材を介して基材に固定した請求項１記載の回折格子型分波器である。
【００１０】
請求項３の発明は、第二固定部材が樹脂からなる請求項２記載の回折格子型分波器である。
【００１１】
請求項４の発明は、第一固定部材がガラスからなる請求項２または３記載の回折格子型分波器である。
【００１２】
請求項５の発明は、基材がガラスからなる請求項１から４いずれかに記載の回折格子型分波器である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば損失やクロストークの増加を抑えるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１は本実施の形態の回折格子型分波器１０を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１６】
図１、図２に示すように、回折格子型分波器１０は、基材としてガラス基板１８上に設けられた光入射部８、回折格子１３、光出射部９とで構成される。
【００１７】
ガラス基板１８には、光出射部９を固定する第一固定部材１６と、第一固定部材１６に連結された第二固定部材１７とを収容する溝１９が形成されている。溝１９は２つの深さが同じ直方体を接合した形状であり、第二固定部材１７を収容する溝は長尺な長方形である。
【００１８】
光入射部８は分波器１０に光を導入する部材であり、光ファイバ１１とシリンドリカルレンズ１２とで構成される。光ファイバ１１はガラス基板１８上の端部に固定され、光ファイバ１１の出射端側には光ファイバ１１から出射する光の拡がりを抑えるためのシリンドリカルレンズ１２が固定されている。シリンドリカルレンズ１２は、一側面が円筒面で、その対向面が平面であり、円筒面が光ファイバ１１側になるよう設置されている。本実施の形態で用いた光ファイバ１１は、コア径が６２．５μｍ、ＮＡが０．２７５のマルチモード光ファイバとし、シリンドリカルレンズ１２の径は２ｍｍとした。
【００１９】
回折格子１３は、格子間隔が徐々に変化しているチャープ型回折格子であり、本実施の形態では、格子間隔が最小１．９μｍから最大３．４μｍまで徐々に変化し、ブレーズ角が１１〜４５°まで変化しているポリカーボネイト製のチャープ型回折格子とした。回折格子１３は光ファイバ１１より入射してくる光が光出射部９の方向に反射する角度でガラス基板１８上に溝１９を跨いで固定されている。光ファイバ１１から光が入射する方向と回折格子面の法線方向との角度θを、光入射部８、回折格子１３、光出射部９との位置関係及び回折格子１３のブレーズ角を考慮して４１°とし、光ファイバ１１からの距離が１２ｍｍとなる位置に回折格子１３を設けた。
【００２０】
光出射部９は、回折格子１３からの反射光を分波器１０外部に出射する、或いは反射光を受光する部材である。本実施の形態の分波器１０では、回折格子１３での反射光を検出するためにシリンドリカルレンズ１４と受光器１５とで光出射部９が構成される。シリンドリカルレンズ１４及び受光器１５は、後述する第一固定部材１６上に固定されている。シリンドリカルレンズ１４及び受光器１５の固定される角度は、回折格子１３での反射光を受光するように配置され、その角度φ（受光器１５受光端面と回折格子１３の格子面との角度）は１３°とした。シリンドリカルレンズ１４は、円筒面が受光器１５側になるよう設置されている。
【００２１】
光出射部９を固定する固定部材は、シリンドリカルレンズ１４及び受光器１５を固定する第一固定部材１６と、その第一固定部材１６を移動可能にするために第一固定部材１６に水平に連結された第二固定部材１７とで構成され、ガラス基板１８に形成された溝１９内に収容される。第一固定部材１６はガラスで板状に形成され、第二固定部材１７は樹脂で、長尺な直方体形状をしており、温度変化によって長手方向に線膨張収縮する。溝１９は、樹脂で形成された第二固定部材１７が温度変化により伸縮し、第一固定部材１６が移動できるように長手方向に膨張代を確保すべく隙間が設けられる。第二固定部材１７を形成する樹脂は、線膨張率が１２×１０-5のシリコーン系樹脂を用い、その長さを４０ｍｍとした。
【００２２】
上述の光ファイバ１１、回折格子１３、受光器１５、シリンドリカルレンズ１２，１４の各スペック及び光ファイバ１１と回折格子１３との角度θ、または受光器１５との角度φ、光ファイバ１１の先端と回折格子１３との距離、固定部材長等の数値は一例であり、各種条件に応じて適宜選択される。
【００２３】
次に本実施の形態の作用について説明する。
【００２４】
光ファイバ１１から出射された光は、シリンドリカルレンズ１２で平行ビームとなり回折格子１３に入射される。その光は回折格子１３で波長に依存した回折角で分波されて反射され、シリンドリカルレンズ１４にてビーム径を絞られて受光器１５で受光される。
【００２５】
ただし、温度が高くなると回折格子１３は熱膨張し、格子間隔が広がってしまう。これにより、回折格子１３での反射光の焦点位置は、光の進行方向に対して幾らか受光器１５側に移動し、受光器１５での受光強度が小さくなる。
【００２６】
本実施の形態の分波器１０は、格子間隔の拡がりにより反射光の焦点位置が前方（光出射部９側）に移動しても、第二固定部材１７が線膨張して、第二固定部材１７に連結された第一固定部材１６が移動し、第一固定部材１６上面に固定された光出射部９が前方（図面右上方向）に移動する。また、温度が低くなると回折格子１３は熱収縮し、上記と同様な関係により、回折格子１３の反射光の焦点位置と光出射部は後方（図面左下方向）に移動する。
【００２７】
この温度変化によって格子間隔変化による出射光焦点位置の変化分と、第二固定部材１７の熱膨張による光出射９の移動距離が等しくなるように設計することにより、回折格子１３での反射光出射位置とシリンドリカルレンズ１４及び受光器１５の受光端面との距離は変化しない。このように、焦点位置が移動すると共に受光器の位置を同方向同距離だけ移動させることで、回折格子出射光の光路を補正し、受光器１５で検出される光の強度が弱められることがないので、分波器１０での損失の増加やクロストークの増大を抑えることができる。
【００２８】
ここで、具体的な例を挙げると、ポリカーボネイトで作製された回折格子１３は、外部温度を０〜８０℃まで変化させたとき、４０℃を基準として格子間隔が±０．２４％変化する。これにより、回折格子反射光の焦点位置が光の進行方向に対して最大２００μｍ移動してしまう。その回折格子１３を用いた本実施の形態の回折格子型分波器１０は、外部温度を０〜８０℃まで変化させたとき、温度変化による受光光量の損失は０．５ｄＢ以下と低損失であった。
【００２９】
本実施の形態の分波器１０では、線膨張係数の異なる２つ以上の材料を用いてで光出射部９を固定しており、それらの材料の線膨張の違いを利用して光出射部９が移動するように材料を選択する。第二固定部材１７としては、線膨張係数の大きな樹脂を用いることにより、他固定部材との線膨張の差を容易につけることができる。また、同様の理由から、第一固定部材１６として、線膨張係数の小さなガラスを用いることが、他の固定部材との線膨張の差を容易につけることができる。
【００３０】
線膨張係数の違いにより移動する部材は、光出射部９に限らず、光入射部８や回折格子１３でもよく、それぞれが回折格子１３の反射光焦点位置と光出射部９の位置関係がずれないように光路を補正すれば、同じ効果を得ることができる。
【００３１】
第一固定部材１６または第二固定部材１７を形成する材料は、シリコーン系樹脂に限らず、アクリル系、エーテル系、エポキシ系、液晶性ポリマ等の樹脂や、金属、セラミックでもよい。また、第一固定部材１６及び第二固定部材１７は、基材を形成する材料と線膨張係数の異なる材料であれば、同一の材料を用いてもよい。
【００３２】
さらに、本実施の形態の分波器１０では光出射部９として受光器１５を設けたが、受光器１５に限らず、光出射部９を光ファイバや光導波路等で構成してもよい。また、光入射部８も同様に光ファイバに限らず、光源や光導波路等で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施の形態の回折格子型分波器の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
８  光入射部
９  光出射部
１０  回折格子型分波器
１３  回折格子
１８  ガラス基板
【図１】
2005250350.tif 000003
【図２】
2005250350.tif 000004