(57)【要約】【課題】挿入損失が小さく、かつ小型化が可能な多段型光合分波器を提供する。【解決手段】端面同士が対向するように配置された一対の第１入出力光ファイバと、該一対の第１入出力光ファイバ間に配置されかつ一対の第１入出力光ファイバと光学的に結合される伝送ファイバと、一対の第１入出力光ファイバおよび伝送ファイバの軸方向に対して傾斜するフィルタ面を有し、かつ第１入出力光ファイバと伝送ファイバとの間に配置された少なくとも２個の光フィルタ部材と、を備える。【選択図】図１
2007272001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面同士が対向するように配置された一対の第１入出力光ファイバと、
該一対の第１入出力光ファイバ間に配置され、かつ前記一対の第１入出力光ファイバと光学的に結合される伝送ファイバと、
前記一対の第１入出力光ファイバおよび前記伝送ファイバの軸方向に対して傾斜するフィルタ面を有し、かつ前記第１入出力光ファイバと前記伝送ファイバとの間に配置された少なくとも２個の光フィルタ部材と、を備える多段型光合分波器。
【請求項２】
前記一対の第１入出力光ファイバの軸方向に交差するようにそれぞれ配置され、前記光フィルタ部材から出射される光が入力される、または、前記光フィルタ部材に入射する光を出力する第２入出力光ファイバを備えることを特徴とする請求項１に記載の多段型光合分波器。
【請求項３】
前記第２入出力光ファイバは、互いに平行に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の多段型光合分波器。
【請求項４】
前記光フィルタ部材のフィルタ面は、前記一対の第１入出力光ファイバおよび前記伝送ファイバの軸方向に対して同一方向に傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多段型光合分波器。
【請求項５】
前記一対の第１入出力光ファイバおよび前記伝送ファイバは、前記光フィルタ側の一端部が屈折率分布型ファイバで構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多段型光合分波器。
【請求項６】
前記一対の第１入出力光ファイバおよび前記伝送ファイバは、前記光フィルタ側の屈折率分布型ファイバの一端部に、コアレスファイバを備えることを特徴とする請求項５に記載の多段型光合分波器。
【請求項７】
前記第２入出力ファイバは、前記光フィルタ側の一端部が屈折率分布型ファイバで構成されることを特徴とする請求項２または３に記載の多段型光合分波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いた光伝送において、複数の異なる波長の光を合成・分離するための多段型光合分波器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信の分野においては情報伝送の大容量化が可能な波長多重伝送方式の採用が増加している。このため、波長多重伝送方式に用いられる多段型光合分波器の需要が増大している。
【０００３】
図３には、特許文献１に開示された光合分波器を示している。図３の光合分波器１０１は、光ファイバ１０２ａ、１０２ｃと、これらを保持するフェルール１０５と、光ファイバ１０２ｂと、該光ファイバ１０２ｂを保持するフェルール１０６と、フェルール１０５およびフェルール１０６の間に配置された光フィルタ１０４と、フェルール１０５と光フィルタ１０４との間に配されたレンズ１０３ａと、フェルール１０６と光フィルタ１０４との間に配されたレンズ１０３ｂから構成されている。
【０００４】
この光合分波器１０１は、たとえば光ファイバ１０２ａの一端から２つの異なる波長領域λ１、λ２を有する光が入射されると、その光は光ファイバ１０２ａ内を伝送して光ファイバ１０２ａの他端から出射されてレンズ１０３ａで集光されて光フィルタ１０４に入射される。
【０００５】
この光フィルタ１０４は、所定の波長領域を有する光を選択的に透過もしくは反射するように構成されており、例えば、入射された光のうちの波長領域λ１の光を透過し、波長領域λ２の光を反射する。光フィルタ１０４を透過した波長領域λ１の光は、レンズ１０３ｂで集光されて光ファイバ１０２ｂに入射される。一方で、波長領域λ２の光は光フィルタ１０４で反射されてレンズ１０３ａで集光されて光ファイバ１０２ｃに入射される。
【０００６】
このようにして、波長領域λ１、λ２を有する光が分離され、それぞれ光ファイバ１０２ｂと光ファイバ１０２ｃを介して出射される。また、逆の光路をたどることでそれぞれのファイバ１０２ｂ，１０２ｃから導入された異なる波長の光を合成して光ファイバ１０２ａから出射することも可能である。
【０００７】
また、図３の２波長の光を合波又は分波する合分波器を、図４に示すように、複数個つなぎ合わせると、異なる３波長以上の光の合分波機能を持った合分波器を構成することができる。図４において、光合分波器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、それぞれ内蔵されている光フィルタが異なっている。例えば、波長λ１、λ２、λ３、λ４の４種類の光が入射された場合、光合分波器１０１ａは波長λ１を通過し、それ以外の波長を反射して、波長λ１の光を取り出す。そして光合分波器１０１ｂに入力された波長λ２、λ３、λ４の光のうち、波長λ２の光は光合分波器１０１ｂを通過して取り出される。同様に、波長λ３の光は光合分波器１０１ｃを通過して取り出され、波長λ４の光は光合分波器１０１ｃを反射して取り出される。
このようにして、波長λ１、λ２、λ３、λ４の４種類の光を合分波することが可能となる。
【０００８】
以上のような原理に基づいて、構成された多段型光合分波器は、例えば、特許文献２に示されている。また、多波長の合分波する多段型光合分波器をアレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ）により小型にした例が特許文献３に示されている。
【０００９】
この特許文献３の多段型光合分波器において、アレイ導波路グレーティングは、例えば、複数の入力光導波路が接続される第一のスラブ光導波路と複数の出力光導波路が接続される第二のスタブ光導波路と第一及び、第二のスラブ導波路の間に設けられ、互いに異なる光路長を有する複数の接続光導波路とを備えて構成される。ここでは、接続光導波路と第一及び第二のスラブ導波路が回折格子として作用する結果、各入力光導波路と各出力光導波路とが特定の波長において結合される。このように構成された多段型光合分波器において、それぞれの入力光導波路に異なる波長の光を入射すると、この回折格子により合波され、出力光導波路から取り出される。又、出力導波路に複数の波長の光を導入すると、合波のときとは逆に入力光導波路に可能となる。
【特許文献１】特開平８−２７１７６０号公報
【特許文献２】特公昭６０−４６６８２号公報
【特許文献３】特開２０００−３３８３４３合公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２の多段型光合分波器は、複数個の光合分波器の入出力光ファイバ同士を融着接続するため、光ファイバの融着接続部１１０に保護スリーブ（図示なし）が必要であった。そのため、特許文献２の多段型光合分波器では、この保護スリーブが部品の小型化を妨げていた。さらに、特許文献２の多段型光合分波器では、光合分波器間において、外付けのハウジング等によって光ファイバの余長処理を行う必要があったため、小型にできないという問題があった。
また、アレイ導波路グレーティングを用いた特許文献３に開示された多段型光合分波器は、小型化・集積化には適しているが、挿入損失が光ファイバを用いて構成した多段型光合分波器に比較して大きいという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、挿入損失が小さく、かつ小型化が可能な多段型光合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】
【００１２】
以上の目的を達成するために、多段型光合分波器は、端面同士が対向するように配置された一対の第１入出力光ファイバと、該一対の第１入出力光ファイバ間に配置されかつ前記一対の第１入出力光ファイバと光学的に結合される伝送ファイバと、前記一対の第１入出力光ファイバおよび前記伝送ファイバの軸方向に対して傾斜するフィルタ面を有し、かつ前記第１入出力光ファイバと前記伝送ファイバとの間に配置された少なくとも２個の光フィルタ部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように構成された多段型光合分波器によれば、挿入損失が小さく、かつ小型化が可能な多段型光合分波器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の多段型光合分波器について説明する。
実施の形態１．
【００１５】
本発明に係る実施の形態１の多段型光合分波器は、図１に示すように、基板５に形成された溝内に、所定の間隔を隔てて端面が対向し、かつ光軸方向が一致するように配置された入出力光ファイバ２０ａと入出力光ファイバ２０ｂの間に、光フィルタ１１ａ、１１ｂ，１１ｃと伝送ファイバ７０ｆ、７０ｇとを以下のように配置することにより構成されている。
【００１６】
実施の形態１において、伝送ファイバ７０ｆ、７０ｇは、入出力光ファイバ２０ａと入出力光ファイバ２０ｂの間に、光軸が一致するように、配置される。
また、光フィルタ１１ａ、１１ｂ，１１ｃは、そのフィルタ面が上記光軸に対して傾斜するように、入出力光ファイバ２０ａと伝送ファイバ７０ｆの間、伝送ファイバ７０ｆと伝送ファイバ７０ｇの間、伝送ファイバ７０ｇと入出力光ファイバ２０ｂの間にそれぞれ配置される。
そして、入出力光ファイバ２０ｃ、入出力光ファイバ２０ｄ、入出力光ファイバ２０ｅが、光フィルタ１１ａ、１１ｂ，１１ｃのフィルタ機能を有する各フィルタ膜で反射された光が入射され、又は各フィルタ膜に光を入射するように配置される。なお、本実施形態においては、フィルタ膜にある面のうち、光の入出射面がフィルタ面に相当する。
【００１７】
以下、本実施の形態１の多段型光合分波器の構成について詳細に説明する。
本実施の形態１の多段型光合分波器において、入出力光ファイバ２０ａは、シングルモードファイバ２ａと、そのシングルモードファイバ２ａの一端に接合された屈折率分布型ファイバ６ａと、更にその端部に接合されたコアレスファイバ３からなる。
入出力光ファイバ２０ｂは、シングルモードファイバ２ｂと、そのシングルモードファイバ２ｂの一端に接合された屈折率分布型ファイバ６ｂと、更にその端部に接合されたコアレスファイバ３からなる。
入出力光ファイバ２０ｃは、シングルモードファイバ２ｃと、そのシングルモードファイバ２ｃの一端に接合された屈折率分布型ファイバ６ｃと、更にその端部に接合されたコアレスファイバ３とからなる。
入出力光ファイバ２０ｄは、シングルモードファイバ２ｄと、そのシングルモードファイバ２ｄの一端に接合された屈折率分布型ファイバ６ｄと、更にその端部に接合されたコアレスファイバ３とからなる。
入出力光ファイバ２０ｅは、シングルモードファイバ２ｅと、そのシングルモードファイバ２ｅの一端に接合された屈折率分布型ファイバ６ｅと、更にその端部に接合されたコアレスファイバ３とからなる。
【００１８】
伝送ファイバ７０ｆは、２つのコアレスファイバ３と、その２つのコアレスファイバ３の間に接合されたレンズドファイバ７ｆとからなる。
伝送ファイバ７０ｇは、２つのコアレスファイバ３と、その２つのコアレスファイバ３の間に接合されたレンズドファイバ７ｇとからなる。
【００１９】
ここで、レンズドファイバ７ｆは、２つの屈折率分布型ファイバ６ｆとその間に挟まれたシングルモードファイバ２ｆとからなり、コアレスファイバ３を介して入力される平行光を一方の屈折率分布型ファイバ６ｆで集光してシングルモードファイバ２ｆに入射して、シングルモードファイバ２ｆから出射される光を他方の屈折率分布型ファイバ６ｆで平行光にして出射し、コアレスファイバ３を介して光フィルタ素子１１ｂに入射する。
【００２０】
また、レンズドファイバ７ｇは、２つの屈折率分布型ファイバ６ｇとその間に挟まれたシングルモードファイバ２ｇとからなり、コアレスファイバ３を介して入力される平行光を一方の屈折率分布型ファイバ６ｇで集光してシングルモードファイバ２ｇに入射して、シングルモードファイバ２ｇから出射される光を他方の屈折率分布型ファイバ６ｇで平行光にして出射し、コアレスファイバ３を介して光フィルタ素子１１ｃに入射する。
すなわち、レンズドファイバ７ｆ、７ｇは、コアレスファイバ３を介して入射される平行光のビーム径を絞り込んでシングルモードファイバ内を伝送させ、再び拡げて平行光にして出射させる機能を有している。
【００２１】
また、シングルモードファイバ２ａ〜２ｇは、屈折率の高いコア部と該コア部の外周を被覆するクラッド部からなり、コア部とクラッド部との屈折率差による反射を利用することによってコア部内で光を伝送するものであり、たとえば円柱状の石英等から構成され、クラッド部の外径が１２５μｍ、コア部の径が１０μｍ程度である。
【００２２】
屈折率分布型ファイバ６ａ〜６ｇは、その長手方向の中心軸に対して軸対称に屈折率分布型を有するファイバが、レンズとして機能するように所定の長さに設定されたものである。本実施の形態１において、屈折率分布型ファイバ６ａ〜６ｇは、シングルモードファイバ２ａ〜２ｇから出射される光を平行光にし（コリメート）、シングルモードファイバ２ａ〜２ｇに光を入射させる際には集光して入射する。
【００２３】
屈折率分布型ファイバ６ａ〜６ｇは、たとえば円柱状の石英等からなり、クラッド部の外径が１２５μｍ、コア部の径が５０μｍ程度であり、コア部に上記した屈折率分布型を有する。この屈折率分布型ファイバ６ａ〜６ｇとシングルモードファイバ２ａ〜２ｇは、たとえば熱による融着によって接合される。
【００２４】
本実施の形態１では、光フィルタ１１ａと光フィルタ１１ｂとの間を、レンズドファイバ７ｆを介して接続し、光フィルタ１１ｂと光フィルタ１１ｃとの間を、レンズドファイバ７ｇを介して接続することにより、光フィルタ間の低損失な接続を可能にしている。
【００２５】
すなわち、各光フィルタには、屈折率分布型ファイバを介して、光フィルタへの入射光として適した、例えば平行光とされた光が入射され、基本的にはそのビーム形状を保ったまま出射されるが、実際には、光フィルタを構成する透光性部材を透過したり、フィルタ膜を透光又は反射することで、ビーム形状に乱れが生じる。そこで、本実施の形態１では、光フィルタ間にレンズドファイバを接続することで、一方の光フィルタから出射された光のビーム形状を整えて、他方の光フィルタに入射する光として最適なビーム形状にして入射するようにして、光フィルタ間の光の損失を小さくしている。
例えば、光フィルタ間を伝送する光において、該光フィルタに入射される光を平行光にするためには、レンズドファイバで入射される平行光を一端絞り込んだ後に再度拡げて平行光にして出射することで実現できる。
【００２６】
ここで、特に本発明では、レンズドファイバ７ｆ、７ｇは、その出射光が僅かに絞られるように出射されることが好ましい。このように、平行光を取り扱う光フィルタを使用する場合には、レンズドファイバ７ｆ、７ｇを構成する屈折率分布型ファイバ６ｆ、６ｇおよび屈折率分布型ファイバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの長さを平行光が出射される長さｎよりも少し長くなるように設定すれば、出射光を僅かに絞るように出射できるため、光フィルタ間の光損失を極めて小さくすることができる。
【００２７】
コアレスファイバ３はそれぞれ、略均一な屈折率分布型を有するファイバであり、その材質はたとえば石英ガラスからなり、その屈折率は１．４５程度、透過損失は０．３５×１０−６ｄＢ／ｍｍ以下であり、透過損失が比較的低いものが好ましい。このコアレスファイバ３は、外径が光ファイバ（シングルモードファイバ）および屈折率分布型ファイバと等しく約１２５μｍであり、屈折率分布型ファイバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ又はレンズドファイバ７ｆ、７ｇと、たとえば熱による融着によって接合される。
【００２８】
このコアレスファイバは、本発明において、屈折率分布型ファイバと光フィルタの間に配置され、いわゆるレンズ機能を持った屈折率分布型ファイバ又はレンズドファイバと光フィルタ間の作動距離を調整するものである。この調整によって、光フィルタを介した光ファイバ同士を最適の光結合効率が得られるように設定するが可能になり、光結合時に生じる損失を抑制することができる。さらに、このコアレスファイバは、屈折率分布型ファイバおよびレンズドファイバの端面を保護する機能も有しており、屈折率分布型レンズおよびレンズドファイバがレンズ機能を発揮するために必要な長さを維持することができる。
【００２９】
光フィルタ１１は、透光性部材の一方の面にフィルタ膜が施されており、フィルタ膜は異なる複数の波長領域の光を含んでなる光を波長領域ごとに選択的に分離（分波）する機能を有する。具体的には、光フィルタ１１は、特定の波長領域の光を反射し、それ以外の波長領域の光を透過させることによって光を分波する。
【００３０】
本実施の形態１において、光フィルタ１１ａのフィルタ膜１１ａ'は、波長領域λ４の光を選択的に反射し、残りの波長領域λ１、λ２、λ３の光を透過する。光フィルタ１１ｂのフィルタ膜１１ｂ'は、波長領域λ３の光を選択的に反射し、残りの波長領域λ１、λ２の光を透過する。光フィルタ１１ｃのフィルタ膜１１ｃ'は、波長領域λ２の光を選択的に反射し、残りの波長領域λ１の光を透過する。
この光フィルタ１１ａ〜１１ｃの一部を構成する透光性部材には、たとえば光学ガラス（硼珪酸ガラスや白板ガラス）や石英ガラスからなり、屈折率は１．４５〜１．５５程度のものが用いられる。また、そのサイズは光の有効径以上あればよく、たとえば０．５ｍｍ角、厚みは０．３ｍｍである。
【００３１】
フィルタ膜１１ａ'〜１１ｃ'は、たとえば二酸化ケイ素と二酸化チタン等の屈折率の異なる２種類以上の誘電体を交互に積層して構成される多層膜である。この誘電体多層膜は、誘電体膜間の繰り返しの反射干渉により波長選択性を示し、その膜厚は、反射させる光の波長の１／４波長分に設定される。このように、誘電体膜の膜厚を１／４波長分とすることにより、各誘電体膜界面における多重反射において、ある特定の波長の光の位相が一致し、干渉して強めあうことで波長選択性のフィルタが実現する。
【００３２】
また、フィルタ膜１１ａ'〜１１ｃ'は、透光性部材の一表面に形成されているため、たとえば透光性部材の一方の主面に蒸着、スパッタリング等の方法によって容易に作製することができる。
フィルタ膜１１ａ'〜１１ｃ'は、入出力光ファイバ２０ａ、２０ｂおよびレンズドファイバ７ｆ、７ｇの軸方向に対してそれぞれが同一方向に傾斜するように配置することによって、第２入出力ファイバ２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを同一方向に配することが可能となるため、光ファイバの配置が簡易になる。
【００３３】
基板５は、その一方の主面に、一直線上に形成されたＶ溝５ａ，５ｆ，５ｇ、５ｂと、各Ｖ溝５ａ，５ｆ，５ｇ、５ｂに対して交差するように形成されたＶ溝５ｃ，５ｄ，５ｅと、を備えている。さらに、基板５は、Ｖ溝５ａとＶ溝５ｆとの間に、光フィルタ１１ａが配置される凹部４ａ、Ｖ溝５ｆとＶ溝５ｇとの間に、光フィルタ１１ｂが配置される凹部４ｂ、および、Ｖ溝５ｇとＶ溝５ｂとの間に、光フィルタ１１ｃが配置される凹部４ｃを備えている。
【００３４】
この基板５は、たとえば石英ガラス、低膨張ガラス、シリコン、または低膨張樹脂（たとえばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂）で構成され、例えば、基板５を石英ガラスで構成する場合には、平板の石英ガラスに切削加工によりＶ溝と凹部を加工することにより作製される。
【００３５】
以上のように構成された基板５において、Ｖ溝５ａに入出力光ファイバ２０ａ、Ｖ溝５ｂに伝送ファイバ２０ａ、Ｖ溝５ｃに入出力光ファイバ２０ｃ、Ｖ溝５ｄに伝送ファイバ２０ｄ、Ｖ溝５ｅに入出力光ファイバ２０ｅがそれぞれ配置され、たとえばエポキシ樹脂からなる接着剤で固定される。また、Ｖ溝５ｆに伝送ファイバ７０ｆ、Ｖ溝５ｇに入出力光ファイバ７０ｇがそれぞれ配置され、接着剤で固定される。
【００３６】
このように本実施の形態１の多段型光合分波器では、光ファイバの融着接続部が基板５のＶ溝内に配置されることにより、融着接続部に外部応力が加わったり曲げが発生しないように保護されるので、保護用のスリーブを用いる必要がなく、小型化が可能になる。
【００３７】
凹部４ａにおいて、光フィルタ１１ａが、入出力光ファイバ２０ａと伝送ファイバ７０ｆの間に設けられ、凹部４ｂにおいて、光フィルタ１１ｂが、伝送ファイバ７０ｆと伝送ファイバ７０ｇの間に設けられ、凹部４ｃにおいて、光フィルタ１１ｃが、伝送ファイバ７０ｇと入出力光ファイバ２０ｂの間に設けられる。
【００３８】
また、光フィルタと入出力光ファイバ若しくは伝送ファイバの間は、光学接着剤１６により接続される。
この光学接着剤１６は、フィルタを構成する透光性部材とコアレスファイバ３と略同等の屈折率あるいは両部材の中間の屈折率を有するような材質を用いることが好ましい。たとえばコアレスファイバ３が石英ガラス、透光性部材が光学ガラス（硼珪酸ガラスや白板ガラス）で構成されている場合、たとえば透光性のあるエポキシ樹脂、アクリル系樹脂、またはシリコン系樹脂のような材質を使用することができる。なお、エポキシ樹脂、シリコン樹脂およびアクリル系樹脂は、その添加物によって紫外線硬化または熱硬化するものであり、これらの併用硬化を利用してもよい。
【００３９】
このように、光学接着剤１６とコアレスファイバ３および光フィルタ１１ａ〜１１ｃを形成する透光性部材との屈折率が整合されていれば、それらの界面で生じる光の反射を抑制することができ、多段型光合分波器の挿入損失を小さくできる。
【００４０】
次に本実施の形態１に多段型光合分波器１の光分波機能について説明する。なお、光の入出力方向については図１中の実線矢印にて示している。
【００４１】
光ファイバ２０ａを伝播する波長領域λ１、λ２、λ３、λ４の光は、光学接着剤１６を介して光フィルタ１１ａに入射される。光フィルタ１１ａに入射した光のうち、フィルタ膜により波長領域λ４の光が反射され、他の波長領域λ１、λ２、λ３の光は透過する。
ここで、光フィルタ１１ａのフィルタ膜で反射された波長領域λ４の光は、入出力光ファイバ２０ｃを介して出力される。
【００４２】
そして、光フィルタ１１ａを透過した波長領域λ１、λ２、λ３の光は、光学接着剤１６を介して伝送ファイバ７０ｆに入射され、光学接着剤１６を介して光フィルタ１１ｂに入射される。光フィルタ１１ｂに入射した光のうち、波長領域λ３の光は、光フィルタ１１ｂのフィルタ膜１１ｂ'で反射され、他の波長領域λ１、λ２の光は光フィルタ１１ｂを透過する。
ここで、光フィルタ１１ｂのフィルタ膜１１ｂ'で反射された波長領域λ３の光は、入出力光ファイバ２０ｄを介して出力される。
【００４３】
そして、光フィルタ１１ｂを透過した波長領域λ１、λ２の光は光学接着剤１６を介して伝送ファイバ７０ｇに入射されて、光学接着剤１６を介して光フィルタ１１ｃに入射される。光フィルタ１１ｃに入射した光のうち、波長領域λ２の光は、光フィルタ１１ｃのフィルタ膜１１ｃ'で反射され、波長領域λ１の光は光フィルタ１１ｃを透過する。
ここで、光フィルタ１１ｃのフィルタ膜で反射された波長領域λ２の光は、入出力光ファイバ２０ｅを介して取り出される。
そして、光フィルタ１１ｃを透過した波長領域λ１の光は、入出力光ファイバ２０ｂを介して取り出される。
【００４４】
すなわち、本実施の形態１に係る多段型光合分波器では、入出力光ファイバ２０ａを伝播する異なる波長領域λ１、λ２、λ３、λ４の光は、波長領域λ１の光、波長領域λ２の光、波長領域λ３の光、および波長領域λ４の光に分波され、それぞれ入出力光ファィバ２０ｂ、入出力光ファィバ２０ｅ、入出力光ファィバ２０ｄ、入出力光ファィバ２０ｃを介して取り出される。
【００４５】
また、本発明に係る実施の形態１の多段型光合分波器１は、以下のようにして光合波機能を果たす。尚、光合波の際の光の入出力方向については図１において点線矢印にて示している。
【００４６】
まず、入出力光ファイバ２０ｃを介して入射された波長領域λ４の光は、光学接着剤１６を介して光フィルタ１１ａに入射される。光フィルタ１１ａに入射された光は、波長領域λ４の光を反射する機能を担うフィルタ膜１１ａ'で反射され、その反射された波長領域λ４の光が光学接着剤１６を介して入出力光ファイバ２０ａに入射される。
【００４７】
また、入出力光ファイバ２０ｄを介して入射された波長領域λ３の光は、光学接着剤を介して光フィルタ１１ｂに入射される。光フィルタ１１ｂに入射された光は、波長領域λ３の光を反射する機能を担うフィルタ膜１１ｂ'で反射されて、反射された波長領域λ３の光は、光学接着剤１６、伝送ファイバ７０ｆ及び光フィルタ１１ａを介して入出力光ファイバ２０ａに入射される。
【００４８】
さらに、入出力光ファイバ２０ｅを介して入射された波長領域λ２の光は、光学接着剤１６を介して光フィルタ１１ｃに入射される。光フィルタ１１ｃに入射された光は、波長領域λ２の光を反射する機能を担うフィルタ膜１１ｃ'で反射されて、反射された波長領域λ２の光は、光学接着剤、伝送ファイバ７０ｇ、光フィルタ１１ｂ、伝送ファイバ７０ｆ及び光フィルタ１１ａを介して入出力光ファイバ２０ａに入射される。
【００４９】
また、入出力光ファイバ２０ｂを介して入射される波長領域λ１の光は、光学接着剤を介して光フィルタ１１ｃに入射される。そして、光フィルタ１１ｃに入射された波長領域λ１の光は、光フィルタ１１ｃを透過し、光学接着剤１６、光フィルタ１１ｃ、伝送ファイバ７０ｇ、光フィルタ１１ｂ、伝送ファイバ７０ｆ及び光フィルタ１１ａを介して入出力光ファイバ２０ａに入射される。
【００５０】
以上のようにして、本発明の実施の形態１に係る多段型光合分波器では、入出力光ファイバ２０ｂから入射される波長領域λ１の光と、入出力光ファイバ２０ｅから入射される波長領域λ２の光と、入出力光ファイバ２０ｄから入射される波長領域λ３の光と、入出力光ファイバ２０ｃから入射する波長領域λ４の光とが、合波されて入出力光ファイバ２０ａから出射される。
【００５１】
ここで、特に、本実施の形態１では、光フィルタ１１ａと光フィルタ１１ｂとの間を、レンズドファイバ７ｆを介して接続し、光フィルタ１１ｂと光フィルタ１１ｃとの間を、レンズドファイバ７ｇを介して接続することにより、光フィルタ間の低損失な接続を可能にしている。
【００５２】
このような機能を実現するために、レンズドファイバ７ｆは、シングルモードファイバである光ファイバ２ｆの両側に屈折率分布型ファイバ６ｆを含み、レンズドファイバ７ｇは、シングルモードファイバである光ファイバ２ｆの両側に屈折率分布型ファイバ６ｇを含んで構成される。以上の構成により、一方の屈折率分布型ファイバに平行光が入射されたとき、その屈折率分布型ファイバにより集光された光がシングルモードファイバに入射されて単一モードで伝送された後、他方の屈折率分布型ファイバにより平行光とされて出射される。
このように、レンズドファイバにおいて、一旦単一モードとした後に再度平行光とすることで、ビーム形状の乱れが修正されて光フィルタに入射されるので、光フィルタ間の光損失の低減が可能となる。
【００５３】
また、本実施の形態１の多段型光合分波器では、入出力光ファイバを伝送してきた光は、シングルモードファイバである光ファイバから出射された後、屈折率分布型ファイバによって平行光にして光フィルタに入射され、また、光フィルタを反射又は透過した光は、屈折率分布型ファイバによって集光されてシングルモードファイバに入射される。
このような構成により、実施の形態１では、入出力光ファイバと光フィルタ間の光の損失を低減できる。
【００５４】
次に、本実施の形態１の光分波器の製造方法について説明する。
本方法では、まず、シングルモードファイバ２ａ、屈折率分布型ファイバ６ａ、コアレスファイバ３、屈折率分布型ファイバ６ｆ、シングルモードファイバ２ｆ、屈折率分布型ファイバ６ｆ、コアレスファイバ３、屈折率分布型ファイバ６ｇ、シングルモードファイバ２ｇ、屈折率分布型ファイバ６ｇ、コアレスファイバ３、屈折率分布型ファイバ６ｂ、シングルモードファイバ２ｂ、がこの順番に一直線に融着接合された第１光学部品を作製する。
【００５５】
同様に、シングルモードファイバ２ｃ、屈折率分布型ファイバ６ｃ、コアレスファイバ３をこの順番に融着接合して第２光学部品を作製し、シングルファイバ２ｄ、屈折率分布型ファイバファイバ６ｄ、コアレスファイバ３をこの順番に融着接合して第３光学部品を作製し、光ファイバ２ｅ、屈折率分布型ファイバ６ｅ、コアレスファイバ３をこの順番に融着接合して第４光学部品を作製する。
【００５６】
次に、例えば、石英ガラスからなる平板の一方の面に、切削加工により、Ｖ溝５ａ，５ｆ，５ｇ、５ｂとなる第１Ｖ溝を直線状に形成し、第１Ｖ溝に対して交差するＶ溝５ｃ（第２Ｖ溝）、Ｖ溝５ｄ（第３Ｖ溝）、Ｖ溝５ｅ（第４Ｖ溝）とを互いに平行に形成する。
【００５７】
そして、第１Ｖ溝に第１光学部品を配置し、第２Ｖ溝に第２光学部品を配置し、第３Ｖ溝に第３光学部品を配置し、第４Ｖ溝に第４光学部品を配置して固定する。
このとき、第１光学部品は、第１Ｖ溝と第２Ｖ溝の交差部、第１Ｖ溝と第３Ｖ溝の交差部、第１Ｖ溝と第４Ｖ溝の交差部に、それぞれコアレスファイバ３が位置するように第１Ｖ溝に配置される。また、第２光学部品、第３光学部品及び第４光学部品は、その先端部にあるコアレスファイバ３がそれぞれ、第１Ｖ溝と第２Ｖ溝の交差部、第１Ｖ溝と第３Ｖ溝の交差部、第１Ｖ溝と第４Ｖ溝の交差部において、第１光学部品のコアレスファイバ３に当接するように配置される。尚、これらの光学部品の固定は、たとえば、Ｖ溝に紫外線硬化型樹脂（接着剤）を塗布した後に光ファイバをＶ溝上に載置し、ガラス板からなる透明な平板により光ファイバを上方から押さえて接着剤に紫外線を照射、あるいは接着剤を加熱すればよい。
【００５８】
次いで、前記光学部品が固定された基板５の３箇所に、ダイシング等の加工により凹部４ａ、４ｂ、４ｃを形成する。凹部４ａ、４ｂ、４ｃは、第１光学部品のコアレスファイバ３がそれぞれ２つに分断されるように、かつ配置される光フィルタ１１の厚みより若干大きな幅となるように形成する。
【００５９】
次いで、光学接着剤１６を、凹部４ａ，４ｂ，４ｃの底面に充填した後、各コアレスファイバ３の端面と光フィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの間に光学接着剤１６が充填されるように光フィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを配する。そして、この光学接着剤１６を硬化させる際に各入出力光ファイバと光フィルタ間及び各レンズドファイバと光フィルタ間の光学調整を行う。具体的には、たとえば波長領域λ４の光を反射する光フィルタ１１ａであれば、入出力光ファイバ２０ａに波長領域λ４の光を入射し、光フィルタ１１ａのフィルタ膜で反射した光が入出力光ファイバ２０ｃに高い結合効率で入射されるように光フィルタ１１ａの角度を調整し、光の結合効率が最大となる位置にて光学接着剤１６を硬化させる。
【００６０】
同様の手順で、伝送ファイバ７０ｆ，７０ｇから出射され、光フィルタ１１ｂ，１１ｃのフィルタ膜で反射した光が入出力光ファイバ２０ｄ，２０ｅに高い結合効率で入射されるように光フィルタ１１ｂ及び光フィルタ１１ｃの角度を調整し、光の結合効率が最大となる位置にて光学接着剤１６を硬化させる。
【００６１】
尚、凹部４ａ，４ｂ，４ｃの傾斜角は、入出力光ファイバ２０ａと入出力光ファイバ２０ｃのなす角度（＝伝送ファイバ７０ｆと入出力光ファイバ２０ｄのなす角度＝伝送ファイバ７０ｇと入出力光ファイバ２０ｅのなす角度）の１／２に設定されており、光フィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃで反射された光は、比較的高い結合効率で入出力光ファイバ２０ｃ、入出力光ファイバ２０ｄ及び入出力光ファイバ２０ｅに入射されるようになっているので、光学接着材１６を塗布してからの角度調整は、光の結合効率を最大にするための微調整である。
【００６２】
以上のようにして製造される実施の形態１の多段型光合分波器は、予め融着により作製した第１光学部品を第１Ｖ溝に直線的に配置した後に、凹部４ａ，４ｂ，４ｃを形成することにより第１光学部品を分断して、光フィルタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを配置しているので、光フィルタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを狭い間隔で一列の並べることができ、小型化が可能である（長さが短くかつ狭い幅にできる）。
【００６３】
また、光フィルタを配置した後に、光ファイバで繋ぐ従来の方法では、接続作業に必要な長さの光ファイバを用いる必要があり、接合後に余った光ファイバを装置内に収容する余長処理のスペースが必要になる。しかしながら、本実施の形態１のように、予め融着接続した光学部品を溝に配置するようにしているので、手間のかかる余長処理の作業とスペースは必要ない。
【００６４】
さらに、余長処理によりファイバ巻き径が小さくなると、ファイバの曲げによる損失が大きくなるという問題があるが、余長処理の必要がない本実施の形態ではこのような不都合もない。
【００６５】
また、基板５に、高い位置精度で各溝を形成して、第１〜第４の光学部品を配置した後、凹部４ａ，４ｂ，４ｃを形成し、最終段階で光フィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの角度を調整するだけで、高い結合効率が得られるので、製造工程が簡便になり、かつ挿入損失の小さい多段型光合分波器を製造することができる。
【００６６】
実施の形態２．
本発明に係る実施の形態２の多段型光合分波器は、実施の形態１の多段型光合分波器において、伝送ファイバ７０ｆ及び伝送ファイバ７０ｇに代えてそれぞれ、伝送ファイバ７１ｆ及び伝送ファイバ７１ｇを用いて構成した以外は、実施の形態１の多段型光合分波器と同様に構成されている。
尚、図２において、図１と同様の要素および部材については同一の符号を付してあり、重複した説明は省略する。
【００６７】
実施の形態２の多段型光合分波器において、伝送ファイバ７１ｆは、グレーテッドインデックスファイバ６０ｆの両端にコアレスファイバ３が融着されてなり、伝送ファイバ７１ｇは、グレーテッドインデックスファイバ６０ｇの両端にコアレスファイバ３が融着されてなる。
ここで、グレーテッドインデックスファイバ６０ｆ、６０ｇはそれぞれ、一方のコアレスファイバ３から出射される平行光のビーム径を一旦絞った後、再度ビーム径を広げて平行光にして他方のコアレスファイバ３に入力するものであり、入出力光ファイバの一部を構成するグレーテッドインデックスファイバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの略倍の長さに設定する。尚、本実施の形態２では、グレーテッドインデックスファイバ６０ｆ、６０ｇは、光フィルタとの間で高い結合効率が得られるように、その出射光が僅かに絞られるように出射されることが好ましい。そのため、グレーテッドインデックスファイバ６０ｆ、６０ｇの長さはそれぞれ、グレーテッドインデックスファイバ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの長さ２ｎ〜（２ｎ＋０．２）倍の間に設定することが好ましく、より好ましくは、２〜２．２倍の間に設定する。ただし、ｎは整数である。このように、平行光を取り扱う光フィルタを使用する場合には、グレーテッドインデックスファイバ６０ｆ、６０ｇからの出射光を僅かに絞るように出射するようにすると、光フィルタ間の結合損失を極めて小さくできる。
【００６８】
以上のように構成された実施の形態２の多段型光合分波器は、実施の形態１の多段型光合分波器と同様の作用効果を有しかつ、伝送ファイバ７１ｆ及び７１ｇが光ファイバ２ｆ、２ｇを含んでいないので、伝送ファイバ７１ｆ及び７１ｇの損失を小さくでき、かつ光フィルタ間の間隔をより小さくできる。
従って、実施の形態２の多段型光合分波器は、実施の形態１の多段型光合分波器に比べて、より低損失にできかつより小型化が可能である。
【００６９】
以上の実施の形態１及び２では、４波長の多段型光合分波器について説明したが、本発明はこれに限ることなく、４波長以上のさらに多段の構成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る実施の形態１の多段型光合分波器の構成を示す平面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態２の多段型光合分波器の構成を示す平面図である。
【図３】従来の光合分波器の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の多段型光合分波器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１、１０  光合分波器、２ａ〜２ｇ  シングルモードファイバ、３  コアレスファイバ、５  基板、５ａ〜５ｇ  Ｖ溝、６ａ〜６ｇ  屈折率分布型ファイバ、７ｆ、７ｇ  レンズドファイバ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  光フィルタ、１１ａ'、１１ｂ'、１１ｃ'  フィルタ膜  ２０ａ〜２０ｅ  入出力光ファイバ、７０ｆ、７０ｇ、７１ｆ、７１ｇ  伝送ファイバ。
【図１】
2007272001.tif 000003
【図２】
2007272001.tif 000004
【図３】
2007272001.tif 000005
【図４】
2007272001.tif 000006