(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光分波器であって、少なくとも２本のファイバと、前記ファイバ本数と同数の行数を有すると共に分波数と同数の列数を有する２次元配列のフォトディテクタ・アレイと、コリメータレンズと、回折格子とを備え、前記ファイバの内の任意のファイバと、該ファイバからの入力光が前記回折格子で分波されてそれぞれ入射される前記フォトディテクタ・アレイの行の中心線とが、前記コリメータレンズの光軸に対してそれぞれ等しい距離に配置されていること特徴とする光分波器。
【請求項２】
前記ファイバと前記フォトディテクタ・アレイとが、前記コリメータレンズの焦点面上にそれぞれ配置されると共に、該コリメータレンズの光軸に対して軸対称の位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の光分波器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に波長多重光通信に用いる光分波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、主に波長多重光通信の分野にて用いられる光分波器は、１本の光ファイバ、コリメータレンズ、回折格子、並びに、一行に配列された一次元配列のフォトディテクタ・アレイを具備して構成されていた。こうした光分波器は、コリメータレンズの焦点位置に光ファイバが配置されて、該光ファイバの出射光が、コリメータレンズで平行光に変換され、リトローマウントした回折格子に入射し、回折格子の波長分散特性が用いられて分波された後、前記コリメータレンズを介して各チャンネル毎に出力用光受発光素子上に集光することによって光分波機能を実現していた。
【０００３】
他の種類の光分波器としては、回折格子を凹面鏡状に形成して、該凹面鏡の焦点位置に１本の光ファイバを配置し、光ファイバからの出射光が凹面鏡の回折格子で反射分波された後、一次元配列のアレイ状フォトディテクタ・アレイの各チャンネル毎に出力用光受光発光素子上に集光して光分波機能を実現していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の技術では、分波チャンネル数を増やそうとすると一次元に配列したフォトディテクタ数が多くなって、ディテクタ全体の幅が大きくなるため、コリメータレンズの収差設計が難しくなる問題点があった。
【０００５】
また、１個の光分波器で１入力となるため、２入力以上の光分波機能が必要となる場合は、必要な入力数に等しい数の光分波器を用意する必要性があり、高価な回折格子及びコリメータレンズや凹面鏡状回折格子が入力数分だけ必要になり、光分波器が高価格化する問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような従来技術の問題に着目してなされたものである。その目的とするところは、それぞれ１個の回折格子及びコリメータレンズで、或は、１個の凹面鏡状の回折格子を、２つ以上の入力で兼用することで、必要な光分波機能を実現できる、小型且つ低コストな光分波器を提供することである。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る光分波器は、少なくとも２本のファイバと、ファイバ本数と同数の行数を有すると共に分波数と同数の列数を有する２次元配列のフォトディテクタ・アレイと、コリメータレンズと、回折格子とを備え、前記ファイバの内の任意のファイバと、該ファイバに対応する前記フォトディテクタ・アレイの行の中心線とが、前記コリメータレンズの光軸に対してそれぞれ等しい距離に配置されるように構成することを特徴とする。
【０００８】
また、前記光分波器は、前記ファイバと前記フォトディテクタ・アレイとが、前記コリメータレンズの焦点面上にそれぞれ配置されると共に、該コリメータレンズの光軸に対して軸対称の位置にそれぞれ配置されるように構成することを特徴とする。
【０００９】
更に本発明に係る光分波器は、少なくとも２本のファイバと、ファイバ本数と同数の行数を有すると共に分波数と同数の列数を有する二次元配列のフォトディテクタ・アレイと、凹面鏡状に形成された回折格子とを備え、前記ファイバの内の任意のファイバと、該ファイバに対応する前記フォトディテクタ・アレイの行の中心線とが、前記凹面鏡状回折格子の光軸に対してそれぞれ等しい距離に配置されるように構成することを特徴とする。
【００１０】
また、上記光分波器は、前記ファイバと前記フォトディテクタ・アレイとが、前記凹面鏡状回折格子の焦点面上にそれぞれ配置されると共に、該凹面鏡状回折格子の光軸に対して軸対称の位置にそれぞれ配置されるように構成することを特徴とする。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の好適実施例に関して図１及び図２を用いて詳細に説明する。尚、図１及び図２において同一の符号は同一の要素を示すものとする。
本発明の基本原理としては、少なくとも２本以上の入力用の光ファイバと、それらファイバ本数と同数の行数を有すると共に分波数と同数の列数を有する二次元配列の平板状フォトディテクタ・アレイとを備え、任意のファイバと該ファイバに対応するフォトディテクタ・アレイの行の中心線とを、例えばコリメータレンズや凹面鏡状回折格子等の結像・分光素子の光軸に対してそれぞれ等しい距離に配置することにより、任意のファイバ入力がフォトディテクタ・アレイにおける対応する行から、それぞれの分波信号出力として取り出せるようにし、回折格子及びコリメータレンズ、或は、凹面鏡状の回折格子を２入力以上で兼用化することにより、光分波器の小型化、低コスト化を達成するものである。
【００１２】
図１は、本発明に第１実施例に係る光分波器の概略構成を示す。同図中における光分波器では、ｋ本の入力用の光ファイバ１と、該光ファイバの本数と同数の行を有すると共にｎチャンネルの分波数に対応した列数を有するｋ行ｎ列の二次元配列の平板状のフォトディテクタ・アレイ４とを、コリメータレンズ２の前側焦点面上にそれぞれ配置している。そしてコリメータ２の後側焦点面上には平板状の回折格子３を配置している。また、１番目の光ファイバ１１と１番目の光ファイバに対応するフォトディテクタ・アレイの行４１、及び、ｋ番目の光ファイバとｋ番目の光ファイバに対応するフォトディテクタ・アレイの行４２は、それぞれ、コリメータレンズ２の光軸２１に対して軸対称の位置に配置している。尚、図１に示される平板状のフォトディテクタ・アレイ４は、便宜上、その中央部が破断された形態で示されている。
【００１３】
また、回折格子３は１〜ｋ番目の光ファイバの配列方向と平行に格子が配列されるように、コリメータレンズ２の後側焦点面上に配置している。
【００１４】
１番目の光ファイバ１１からの入力光１０１は、コリメータレンズ２によって屈折され回折格子３でｎチャンネルの分光出力に分波される。分波された出力光の内、ｃｈ．１の信号光１０１１、ｃｈ．ｎの信号光１０１２は、コリメータレンズ２で再度屈折された後、コリメータレンズ２及び回折格子３に関して光ファイバ１１と共役な位置に配置された、１番目の光ファイバ１１に対応するフォトディテクタ・アレイの行４１の内のｃｈ．１の信号光を受光するフォトディテクタ４１１、及び、ｃｈ．ｎの信号光を受光するフォトディテクタ４１２にそれぞれ入射し、各チャンネルの出力信号を得ることができる。
【００１５】
また、ｋ番目の光ファイバ１２からの入力光１０２についても同様に、コリメータレンズ２によって屈折され、回折格子３でｎチャンネルの分光出力に分波される。分波された出力光の内、ｃｈ．１の信号光１０２１、ｃｈ．ｎの信号光１０２２は、コリメータレンズ２で再度屈折された後、コリメータレンズ２及び回折格子３に関して光ファイバ２１と共役な位置に配置された、ｋ番目の光ファイバ１２に対応するフォトディテクタ・アレイの行４２の内、ｃｈ．１の信号光を受光するフォトディテクタ４２１、及び、ｃｈ．ｎの信号光を受光するフォトディテクタ４２２にそれぞれ入射し、各チャンネルの出力信号を得ることができる。
【００１６】
以上のようにして、本発明に従えば、１個の回折格子とコリメータレンズをｋ個の入力で兼用し、各々の入力に対応したｎチャンネルの出力信号を得ることができる。
【００１７】
図１の実施例では、光ファイバ１とフォトディテクタ・アレイ４とをコリメータレンズ２の前側焦点面上にそれぞれ配置したが、光ファイバ１及びフォトディテクタ・アレイ４は、分波したチャネル光の集光位置と、フォトディテクタの位置とが一致するが如く、コリメータ・レンズ２及び回折格子３に関して共役の位置にあればよい。また、図１の実施例では、回折格子３をコリメータレンズ２の後側焦点面上に配置したが、コリメータレンズ２で屈折した光線は略平行光であるため、後側焦点面以外の位置に配置しても同様に動作するため、回折格子３はコリメータレンズの後側であれば位置を選ばない。
【００１８】
ところで、図１の実施例では、コリメータレンズ２と平板状回折格子３により、屈折（結像）・分光機能を実現したが、同様の機能を有する光学素子の構成であれば、同様に動作する。例えば、結像・分光機能を１つの素子に集約した、凹面鏡状に形成された回折格子やホログラフィック素子等でも、これらの素子を図１の実施例のコリメータレンズ２及び回折格子３に代えて光学系に配置し、ファイバ１とフォトディテクタ・アレイ４を図１の実施例と同様の位置関係に配置すれば、同様に動作する。その例として、凹面鏡状に形成された回折格子５を用いた実施例を図２に示す。
【００１９】
図２に示す実施例では、ｋ本の入力用の光ファイバ１と、該光ファイバの本数と同数の行を有すると共にｎチャンネルの分波数に対応した列数を有するｋ行ｎ列の二次元配列の平板状のフォトディテクタ・アレイ４とを、１〜ｋ番目の光ファイバの配列方向と実質上平行に格子が配列されると共に凹面鏡状に形成された回折格子５の焦点面上に配置すると共に、該凹面鏡状回折格子５の光軸５１に対して等しい距離に配置されている。この第２実施例の場合においても、第１実施例と同様に、１番目の光ファイバ１１と１番目の光ファイバに対応するフォトディテクタ・アレイの行４１、及び、ｋ番目の光ファイバとｋ番目の光ファイバに対応するフォトディテクタ・アレイの行４２は、それぞれ、凹面鏡状回折格子５の光軸５１に対して軸対称の位置に配置している。尚、図１と同様に図２に示される平板状のフォトディテクタ・アレイ４は、便宜上、その中央部が破断された形態で示されている。
【００２０】
１番目の光ファイバ１１からの入力光１０１は、凹面鏡状回折格子５で分光反射されてｎチャンネルの分光出力に分波される。分波された出力光の内、ｃｈ．１の信号光１０１１、ｃｈ．ｎの信号光１０１２は、凹面鏡状回折格子５に関して光ファイバ１１と共役な位置に配置された、該光ファイバ１１に対応するフォトディテクタ・アレイの行４１の内のｃｈ．１の信号光を受光するフォトディテクタ４１１、及び、ｃｈ．ｎの信号光を受光するフォトディテクタ４１２にそれぞれ入射し、各チャンネルの出力信号を得ることができる。
【００２１】
また、ｋ番目の光ファイバ１２からの入力光１０２についても同様に、凹面鏡状回折格子５で分光反射されてｎチャンネルの分光出力に分波される。分波された出力光の内、ｃｈ．１の信号光１０２１、ｃｈ．ｎの信号光１０２２は、凹面鏡状回折格子５に関して光ファイバ１２と共役な位置に配置された、該光ファイバ１２に対応するフォトディテクタ・アレイの行４２の内、ｃｈ．１の信号光を受光するフォトディテクタ４２１、及び、ｃｈ．ｎの信号光を受光するフォトディテクタ４２２にそれぞれ入射し、各チャンネルの出力信号を得ることができる。
【００２２】
尚、光ファイバ１及びフォトディテクタ・アレイ４の法線方向を、凹面鏡状に形成された回折格子５の光軸５１とは平行にならないように配置したが、凹面鏡状の集光性能が問題にならないのであれば、光軸５１と平行に配置してもかまわない。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光分波器は、少なくとも２本以上の光ファイバと、ファイバ本数と同数の行数と分波数と同数の列数とを有する二次元配列のフォトディテクタ・アレイとを備え、任意のファイバと該ファイバに対応するフォトディテクタ・アレイの行の中心線とを、結像素子、即ちコリメータレンズや凹面鏡状回折格子の光軸に対して、それぞれ等しい距離に配置することにより、任意のファイバ入力が対応するアレイ状のフォトディテクタから、それぞれの分波信号出力として取り出せるようにし、回折格子とコリメータレンズ、または、凹面鏡状の回折格子を２入力以上で兼用化することにより、光分波器の小型化、低コスト化を達成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施例に係るコリメータレンズ及び平板状回折格子を用いた光分波器の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施例に係る凹面鏡状回折格子を用いた光分波器の概略構成図である。
【符号の説明】
１．．．ｋ    光ファイバ
１１        一番目の入力光ファイバ
１２        ｋ番目の入力光ファイバ
１０１      一番目の入力光ファイバからの入力光
１０２      ｋ番目の入力光ファイバからの入力光
１０１１    一番目の入力光ファイバからの入力光の内、ｃｈ．１の信号光
１０１２    一番目の入力光ファイバからの入力光の内、ｃｈ．ｎの信号光
１０２１    ｋ番目の入力光ファイバからの入力光の内、ｃｈ．１の信号光
１０２２    ｋ番目の入力光ファイバからの入力光の内、ｃｈ．ｎの信号光
２          コリメータレンズ
２１        コリメータレンズの光軸
３          回折格子
４          ｋ行ｎ列のアレイ状フォトディテクタ
４１        一番目の光ファイバに対応するフォトディテクタ・アレイの行
４２        ｋ番目の光ファイバに対応するフォトディテクタ・アレイの行
４１１      一番目の入力光ファイバに対応する行の内、ｃｈ．１の信号光を受光するフォトディテクタ
４１２      一番目の入力光ファイバに対応する行の内、ｃｈ．ｎの信号光を受光するフォトディテクタ
４２１      ｋ番目の入力光ファイバに対応する行の内、ｃｈ．１の信号光を受光するフォトディテクタ
４２２      ｋ番目の入力光ファイバに対応する行の内、ｃｈ．ｎの信号光を受光するフォトディテクタ
５          凹面鏡状回折格子
５１        凹面鏡状回折格子の光軸
【図１】
0003909969.tif 000002
【図２】
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