(57)【要約】【課題】空間光変調器でアクティブアライメントができ、上り光信号と下り光信号の双方の光結合効率を高く保つことができる光ファイバ側方入出力装置及びアクティブアライメント方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、入出力用ダブルクラッドファイバもしくは、出力用マルチモードファイバ及び入力用シングルモードファイバを使用することで、受光についての調心を省略し、入射光のみを空間光変調器を使用して調心し入射結合効率を最適化することとした。【選択図】図５
2017219751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の心線が並列されたテープ型の主光ファイバに曲げ部を形成し、前記主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
一括して、前記曲げ部の前記心線それぞれから漏洩する出射光のピッチ幅を拡大及び前記曲げ部の前記心線それぞれへ入射する入射光を前記曲げ部へ集光するテープファイバ結合用光学系と、
出射光及び入射光をコリメートする前記主光ファイバの心線数に対応したレンズと、
入射光を、対応する前記曲げ部の前記心線それぞれに調心するアクティブアライメントを行う空間光変調器と、
中心から表面に向けてコアの屈折率が２段階のプロファイルを持ち、前記空間光変調器側の一端にレンズを有しており、前記空間光変調器からの出射光を受光し、前記空間光変調器へ入射光を結合する、前記主光ファイバの心線数に対応した入出力用ダブルクラッドファイバと、
を備えることを特徴とする光ファイバ側方入出力装置。
【請求項２】
前記空間光変調器は、偏光無依存型であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ側方入出力装置。
【請求項３】
前記空間光変調器は、偏光依存型であり、
前記空間光変調器への光の偏光を揃え、前記空間光変調器からの光の偏光を、前記空間光変調器を介する前の状態に戻す偏光調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ側方入出力装置。
【請求項４】
複数の心線が並列されたテープ型の主光ファイバに曲げ部を形成し、前記主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
前記主光ファイバの心線数にそれぞれ対応した出力用マルチモードファイバと、
一括して、前記曲げ部の前記心線それぞれから漏洩する出射光を前記出力用マルチモードファイバそれぞれに結合し、前記曲げ部の前記心線それぞれへ入射する入射光を前記曲げ部へ集光するテープファイバ結合用光学系と、
入射光をコリメートする前記主光ファイバの心線数に対応したレンズと、
入射光を、対応する前記曲げ部の前記心線それぞれに調心するアクティブアライメントを行う空間光変調器と、
前記空間光変調器側の一端にレンズを有し、前記空間光変調器へ入射光を結合する、前記主光ファイバの心線数に対応した入力用シングルモードファイバと、
を備えることを特徴とする光ファイバ側方入出力装置。
【請求項５】
前記空間光変調器は、偏光無依存型であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ側方入出力装置。
【請求項６】
前記空間光変調器は、偏光依存型であり、
前記空間光変調器への光の偏光を揃え、前記空間光変調器からの光の偏光を、前記空間光変調器を介する前の状態に戻す偏光調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ側方入出力装置。
【請求項７】
前記空間光変調器は、偏光依存型であり、
前記入力用シングルモードファイバは、偏光保持型であり、
前記入力用シングルモードファイバの他端に偏光が揃えられた入射光を結合する偏光光源をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ側方入出力装置。
【請求項８】
複数の心線が並列されたテープ型の主光ファイバに曲げ部を形成し、複数のレンズと空間光変調器を有する空間光学系で前記主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置のアクティブアライメント方法であって、
前記曲げ部の前記心線それぞれから漏洩する出射光の波長と前記曲げ部の前記心線それぞれへ入射する入射光の波長とが異なる場合に、
前記空間光学系を用いて、前記曲げ部の前記心線それぞれからの出射光をマルチモードファイバのコア又は中心から表面に向けてコアの屈折率が２段階のプロファイルを持つダブルクラッドファイバの中心側と外側のコアで受光し、シングルモードファイバのコア又は前記ダブルクラッドファイバの中心側コアからの入射光を前記曲げ部の前記心線それぞれに結合する光結合手順と、
前記空間光変調器で、入射光のみを、対応する前記曲げ部の前記心線それぞれに調心する入射光調心手順と、
を行うことを特徴とするアクティブアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの側方から光信号を光ファイバに入出力する光ファイバ側方入出力装置とそのアクティブアライメント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
側方入出力技術とは、光ファイバの側方から、例えば、光信号を光ファイバに入力可能または光ファイバから出力可能とする技術である。この技術が実施されるためには、光ファイバにおける全反射条件が緩和され、光信号が入出力する曲げ部が光ファイバに付与される必要がある。このため光ファイバは、一時的に曲げを付与されている。このような技術は、例えば、非特許文献１に開示されている。
【０００３】
曲げたテープファイバに対してローカル光入出力を行う場合、テープファイバのコア間隔には３０μｍ程度の揺らぎがあり、発光位置が不定である（図１）。そこで一定の結合効率を維持しながらファイバに結合させるためには何らかのアクティブアライメント機構が必要である。
【０００４】
ここで空間光変調器を用いると、それぞれのファイバに対して個別にアクティブアライメントが可能になる。空間光変調器としては偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ（例えば、非特許文献２を参照。）、偏光無依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ（例えば、非特許文献３を参照。）、ＭＥＭＳミラーアレイ等がある。図２は、非特許文献２に記載される偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭの例である。出力導波路からの光をフーリエレンズによってコリメートしてＳＬＭ上に入射し、ＳＬＭによって波面を操作して１００μｍ以上離れた異なる導波路へ光を出力しスイッチ動作している。アクティブアライメントの場合は３０μｍ程度のずれを補正するため、この例よりも偏角（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ａｎｇｌｅ）は小さくてすむ。
【０００５】
ＬＣＯＳ−ＳＬＭはｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  −  ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒの略語であり、透明電極、液晶層と反射型電極で構成された一種の液晶ディスプレイである。ピクセルごとに位相変調して波面を操作しビーム偏向が可能になる。通常のＬＣＯＳ−ＳＬＭは偏光依存性を補償するために偏波ダイバーシティ光学系が必要になるが、近年、液晶層と反射型電極の間に１／４波長板が挿入された偏光無依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭが提案されており商用化されつつある（例えば、非特許文献３を参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】非特許文献１：廣田ほか「側方入出力技術を用いた光線路切替装置の検討」、ＯＦＴ２０１３−５０  （２０１４）．
【非特許文献２】Ｗ．  Ａ．  Ｃｒｏｓｓｌａｎｄ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＬＥＯＳ  Ｓｕｍｍｅｒ  Ｔｏｐｉｃａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇｓ，  Ｐａｇｅ（ｓ）：Ｉ２９  −  Ｉ３０  Ｍｅｅｔｉｎｇ  Ｄａｔｅ  ：２４  Ｊｕｌ  ２０００−２８  Ｊｕｌ  ２０００．
【非特許文献３】Ｊ．  Ｒ．  Ｍｏｏｒｅ，  Ｎ．  Ｃｏｌｌｉｎｇｓ，  Ｗ．  Ａ．  Ｃｒｏｓｓｌａｎｄ，  Ａ．  Ｂ．  Ｄａｖｅｙ，  Ｍ．  Ｅｖａｎｓ，  Ａ．  Ｍ．  Ｊｅｚｉｏｒｓｋａ，  Ｍ．Ｋｏｍａｒｃｅｖｉｃ，  Ｒ．  Ｊ．  Ｐａｒｋｅｒ，  Ｔ．  Ｄ．  Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ，  Ｈ．  Ｘｕ，  “Ｔｈｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｂａｃｋｐｌａｎｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｆｏｒ  ａｎ  ＬＣＯＳ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ  ＳＬＭ”，  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ＩＥＥＥ  ，  Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１，  ｐｐ．６０，６２，  Ｊａｎ．  （２００８）．
【非特許文献４】ソーラボ  ダブルクラッドファイバ    ＤＣＦ１３“ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｈｏｒｌａｂｓ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｈｏｒｃａｔ／ＴＴＮ／ＤＣＦ１３−ＳｐｅｃＳｈｅｅｔ．ｐｄｆ”（２０１６年５月１８日検索）
【非特許文献５】田野辺ほか，「ＳＭ／ＭＭ共用デュアルモード光ファイバ」，ＯＣＳ２００７−３７（２００７−８）
【非特許文献６】清倉ほか，「デュアルモードファイバプローブ利用によるローカル光入出力技術の受光効率改善検討」，２０１５年信学会通信ソサイエティ大会  ｂ−１３−０１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＧＥ−ＰＯＮで使用されている波長はＯＮＵからＯＬＴへの上り光は１３１０ｎｍでＯＬＴからＯＮＵへの下り光は１４９０ｎｍであり、ＶＣＡＳＴ下り光の波長は１５５０ｎｍである。上りと下りの波長が異なるので、曲げたテープファイバにおいて放射される光の波長と入射する光の波長は異なる。長波長ほどＭＦＤが広いため曲げの開始位置に近いところから放射され、ガラス等の屈折率にも波長依存性があるため、調心の条件が波長により異なっている。一方、波長が同じであれば、入射の最適位置と出射の最適位置は一致している。図３に、結合効率の最大位置が波長によって異なる様子を示す。曲げたファイバとプローブファイバ間の最適結合効率位置のシミュレーション結果である。この例では波長１５５０ｎｍ入射最適位置と波長１３１０ｎｍ受光最適位置が８μｍずれており、入射波長に最適化してアライメントすると受光波長の結合効率が低下するなど、入射と受光の両立は容易ではない。
【０００８】
すなわち、空間光変調器でアクティブアライメントを行う光ファイバ側方入出力装置には、ＧＥ−ＰＯＮのように上りと下りで波長が異なる光信号が伝搬する光ファイバの場合、曲げ部への光入射方向と曲げ部からの光出射方向が異なるため上り光信号と下り光信号の双方の光結合効率を最適化することが困難という課題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、空間光変調器でアクティブアライメントができ、上り光信号と下り光信号の双方の光結合効率を高く保つことができる光ファイバ側方入出力装置及びアクティブアライメント方法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】
上記目的を達成するために、本発明は、主光ファイバからの出射光を受光位置のずれに対する許容度の高い大コア径ファイバで受光することで調心不要とし、主光ファイバへの入射光のみ調心して光結合率を最適化することとした。
【００１１】
具体的には、本発明に係る第１の光ファイバ側方入出力装置は、複数の心線が並列されたテープ型の主光ファイバに曲げ部を形成し、前記主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
一括して、前記曲げ部の前記心線それぞれから漏洩する出射光のピッチ幅を拡大及び前記曲げ部の前記心線それぞれへ入射する入射光を前記曲げ部へ集光するテープファイバ結合用光学系と、
出射光及び入射光をコリメートする前記主光ファイバの心線数に対応したレンズと、
入射光を、対応する前記曲げ部の前記心線それぞれに調心するアクティブアライメントを行う空間光変調器と、
中心から表面に向けてコアの屈折率が２段階のプロファイルを持ち、前記空間光変調器側の一端にレンズを有しており、前記空間光変調器からの出射光を受光し、前記空間光変調器へ入射光を結合する、前記主光ファイバの心線数に対応した入出力用ダブルクラッドファイバと、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
ダブルクラッドファイバ（以下、ＤＣＦと記載することがある。）は大コア径のマルチモードコアとシングルモードコアが同軸にあるファイバである（非特許文献４及び５を参照。）。図４（Ａ）はダブルクラッドファイバの屈折率分布である。図４（Ｂ）は、曲げた主光ファイバからの放射された光についてＧＲＩＮレンズを介してダブルクラッドファイバのマルチモードコアで受光している例である。このように受光に大コア径ファイバ（ダブルクラッドファイバ）を使用すると、大コア径ファイバは位置トレランスが広い（半値全幅１００μｍ程度）ので、受光についての調心を省略できる（例えば、非特許文献６を参照。）。図４（Ｃ）は、曲げた主光ファイバへシングルモードコアからＧＲＩＮレンズを介して曲げたファイバへ入射している様子である。
【００１３】
このように光入射をシングルモードコアから行い、アクティブアライメントによって入射結合効率を最適化する。一方、出射光をマルチモードコアで受光すれば、入射結合効率を最適化しても受光の結合効率はほとんど低下せず、最適値レベルを保持できる。
【００１４】
なお、入射光と出射光の波長が異なるので、ＤＣＦの後段に波長合分波器を接続して、マルチモードコア経由で受光した出射光はマルチモードファイバ経由でＡＰＤへ送り、ＬＤからのシングルモードファイバ経由の入射光はＤＣＦのシングルコアへ結合する。
【００１５】
従って、本発明は、空間光変調器でアクティブアライメントができ、上り光信号と下り光信号の双方の光結合効率を高く保つことができる光ファイバ側方入出力装置を提供することができる。
【００１６】
本発明に係る第１の光ファイバ側方入出力装置の前記空間光変調器は、偏光無依存型であることを特徴とする。偏光無依存型の空間光変調器は、例えば、ＭＥＭＳミラーである。
【００１７】
本発明に係る第１の光ファイバ側方入出力装置の前記空間光変調器は、偏光依存型であり、前記空間光変調器への光の偏光を揃え、前記空間光変調器からの光の偏光を、前記空間光変調器を介する前の状態に戻す偏光調整手段をさらに備えることを特徴とする。偏光依存型の空間光変調器は、例えば、ＬＣＯＳ−ＳＬＭである。偏光依存型の空間光変調器の場合、偏光依存性を補償する手段が必要である。
【００１８】
また、本発明に係る第２の光ファイバ側方入出力装置は、複数の心線が並列されたテープ型の主光ファイバに曲げ部を形成し、前記主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
前記主光ファイバの心線数にそれぞれ対応した出力用マルチモードファイバと、
一括して、前記曲げ部の前記心線それぞれから漏洩する出射光を前記出力用マルチモードファイバそれぞれに結合し、前記曲げ部の前記心線それぞれへ入射する入射光を前記曲げ部へ集光するテープファイバ結合用光学系と、
入射光をコリメートする前記主光ファイバの心線数に対応したレンズと、
入射光を、対応する前記曲げ部の前記心線それぞれに調心するアクティブアライメントを行う空間光変調器と、
前記空間光変調器側の一端にレンズを有し、前記空間光変調器へ入射光を結合する、前記主光ファイバの心線数に対応した入力用シングルモードファイバと、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
第２の光ファイバ側方入出力装置は、第１の光ファイバ側方入出力装置と異なり、光学系に波長ビームスプリッタを入れて出射光を大コア径マルチモードファイバで受光する構成である。第２の光ファイバ側方入出力装置も、主光ファイバからの出射光を受光位置のずれに対する許容度の高いマルチモードファイバで受光することで調心不要とし、主光ファイバへの入射光のみ調心して光結合率を最適化する。
【００２０】
従って、本発明は、空間光変調器でアクティブアライメントができ、上り光信号と下り光信号の双方の光結合効率を高く保つことができる光ファイバ側方入出力装置を提供することができる。
【００２１】
本発明に係る第２の光ファイバ側方入出力装置の前記空間光変調器は、偏光無依存型であることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る第２の光ファイバ側方入出力装置の前記空間光変調器は、偏光依存型であり、前記空間光変調器への光の偏光を揃え、前記空間光変調器からの光の偏光を、前記空間光変調器を介する前の状態に戻す偏光調整手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る第２の光ファイバ側方入出力装置の前記空間光変調器は、偏光依存型であり、前記入力用シングルモードファイバは、偏光保持型であり、
前記入力用シングルモードファイバの他端に偏光が揃えられた入射光を結合する偏光光源をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
第２の光ファイバ側方入出力装置が偏光依存型の空間光変調器を備える場合、入射光を偏光光源から出力させることで偏光依存性を補償する手段を不要とすることができる。
【００２５】
また、本発明に係るアクティブアライメント方法は、複数の心線が並列されたテープ型の主光ファイバに曲げ部を形成し、複数のレンズと空間光変調器を有する空間光学系で前記主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置のアクティブアライメント方法であって、
前記曲げ部の前記心線それぞれから漏洩する出射光の波長と前記曲げ部の前記心線それぞれへ入射する入射光の波長とが異なる場合に、
前記空間光学系を用いて、前記曲げ部の前記心線それぞれからの出射光をマルチモードファイバのコア又は中心から表面に向けてコアの屈折率が２段階のプロファイルを持つダブルクラッドファイバの中心側と外側のコアで受光し、シングルモードファイバのコア又は前記ダブルクラッドファイバの中心側コアからの入射光を前記曲げ部の前記心線それぞれに結合する光結合手順と、
前記空間光変調器で、入射光のみを、対応する前記曲げ部の前記心線それぞれに調心する入射光調心手順と、
を行うことを特徴とする。
【００２６】
本発明に係るアクティブアライメント方法は、主光ファイバからの出射光を受光位置のずれに対する許容度の高い大コア径ファイバで受光することで調心不要とし、主光ファイバへの入射光のみ調心して光結合率を最適化する。
【００２７】
従って、本発明は、空間光変調器でアクティブアライメントができ、上り光信号と下り光信号の双方の光結合効率を高く保つことができるアクティブアライメント方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、空間光変調器でアクティブアライメントができ、上り光信号と下り光信号の双方の光結合効率を高く保つことができる光ファイバ側方入出力装置及びアクティブアライメント方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（Ａ）はテープファイバの構造を説明する図である。（Ｂ）はテープファイバから漏洩する出射光の様子を説明する斜視図である。（Ｃ）はテープ面から見たときのテープファイバから漏洩する出射光の様子を説明する図である。
【図２】非特許文献２に記載される偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭの例でアクティブアライメントを説明する図である。
【図３】波長の違いによる入射光と出射光の最適結合効率の位置の差異を説明する図である。
【図４】（Ａ）はダブルクラッドファイバの構造を説明する図である。（Ｂ）はダブルクラッドファイバのマルチモードコアによる受光を説明する図である。（Ｃ）はダブルクラッドファイバのシングルモードコアによる入射を説明する図である。
【図５】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する構成図である。
【図６】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の具体的な構成と光路を説明する図である。（Ａ）は出射光を説明し、（Ｂ）は入射光を説明する。入出力にダブルクラッドファイバを使用する。受光波長の結合効率の位置トレランスが１００μｍ程度に広くなるため入射波長の結合効率最適化のみに着目して調心すればよい。
【図７】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する構成図である。
【図８】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の具体的な構成と光路を説明する図である。（Ａ）は出射光を説明し、（Ｂ）は入射光を説明する。入出力にダブルクラッドファイバを使用する。受光波長の結合効率の位置トレランスが１００μｍ程度に広くなるため入射波長の結合効率最適化のみに着目して調心すればよい。但しＬＣＯＳ−ＳＬＭは特定の偏光の光に作用するため波長板（ＨＷＰ）と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）が必要となる。
【図９】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する構成図である。
【図１０】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の具体的な構成と光路を説明する図である。（Ａ）は出射光を説明し、（Ｂ）は入射光を説明する。受光波長を波長分波して大コア径マルチモードファイバを使用する。受光波長の結合効率の位置トレランスが１００μｍ程度に広くなるため入射波長の結合効率最適化のみに着目して調心すればよい。
【図１１】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する構成図である。
【図１２】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の具体的な構成と光路を説明する図である。（Ａ）は出射光を説明し、（Ｂ）は入射光を説明する。受光と入射を波長ビームスプリッタで分離する。受光用に大コア径マルチモードファイバを使用する。受光波長の結合効率の位置トレランスが１００μｍ程度に広くなるためアクティブアライメントは不要になる。但しＬＣＯＳ−ＳＬＭは特定の偏光の光に作用するため波長板（ＨＷＰ）と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）が必要となる。
【図１３】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する構成図である。
【図１４】本発明に係る光ファイバ側方入出力装置の具体的な構成と光路を説明する図である。（Ａ）は出射光を説明し、（Ｂ）は入射光を説明する。入射光の偏光方向をＬＣＯＳ−ＳＬＭの偏光軸に合致させて入射すれば偏光対応光学素子（偏光ビームスプリッタと半波長板）を使用しないでよいという利点がある。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。また、本明細書でシングルモードファイバとは伝搬する光の波長（カットオフ波長より長い波長）においてシングルモードで伝搬し、マルチモードファイバとは伝搬する光の波長（カットオフ波長より短い波長）においてマルチモード伝搬する光ファイバを意味する。
【００３１】
（実施形態１）
図５は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０１の構成を説明する構成図である。光ファイバ側方入出力装置３０１は、複数の心線が並列されたテープ型の主光ファイバ１に曲げ部Ｘを形成し、主光ファイバ１に対して曲げ部Ｘを介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
一括して、曲げ部Ｘの心線それぞれから漏洩する出射光のピッチ幅を拡大及び曲げ部Ｘの心線それぞれへ入射する入射光を曲げ部Ｘへ集光するテープファイバ結合用光学系１１と、
出射光及び入射光をコリメートする主光ファイバ１の心線数に対応したコリメータレンズ１２と、
入射光を、対応する曲げ部Ｘの心線それぞれに調心するアクティブアライメントを行う空間光変調器１３Ａと、
中心から表面に向けてコアの屈折率が２段階のプロファイルを持ち、空間光変調器１３Ａ側の一端にレンズ１４を有しており、空間光変調器１３Ａからの出射光を受光し、空間光変調器１３Ａへ入射光を結合する、主光ファイバ１の心線数に対応した入出力用ダブルクラッドファイバ１５と、
中継アンプ１６と、
を備える。
【００３２】
光ファイバ側方入出力装置３０１は、テープファイバ用アクティブアライメント側方光入出力光学系と中継アンプで構成される。現用の主光ファイバ（テープファイバ）を挟み込んで曲げられた部分から光入出力を行う。
【００３３】
まず、迂回線路により電話局からの下り信号光のうち、波長合分波器２１で波長１５５０ｎｍの信号光のみが分離されてＥＤＦＡ２６で増幅される。波長１４９０ｎｍの信号光はＢｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＳＦＰ２４で受光されて電気信号に変換される。当該電気信号でｄｕｐｌｅｘＳＦＰ２５のレーザ光源（波長１４９０ｎｍ）を発光させ、所望パワーの信号光を出力する。この信号光はシングルモードファイバ経由で波長合分波器２２においてＥＤＦＡ２６で増幅された１５５０ｎｍと合波され、さらに波長合分波器２３に入り、入出力用ダブルクラッドファイバ２５のシングルモードコアに接続される。
【００３４】
入出力用ダブルクラッドファイバ結合用光学系１４は、例えば入出力用ダブルクラッドファイバ２５の空間光変調器１３Ａ側の一端に取り付けたレンズである。中継アンプ２６で増幅された下り信号光は、入出力用ダブルクラッドファイバ結合用光学系１４から空間光変調器１３Ａに入射される。
【００３５】
空間光変調器１３Ａは、ビームの角度（光軸方向）を制御することができる。ここで空間光変調器１３Ａは、ＭＥＭＳミラーアレイや偏光無依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭである。光軸方向を調整された下り信号光は、入射光として空間光変調器用コリメータレンズ１２とテープファイバ結合用光学系１１を経由して現用テープファイバ（主光ファイバ１）の曲げ部Ｘに入射される。このとき、空間光変調器１３Ａを制御して現用テープファイバ曲げ部上の最適位置にアクティブアライメントを行う。
【００３６】
一方、現用テープファイバの曲げ部Ｘから放射された上りの信号光は、出射光として上記の下り信号光と逆の経路を辿る。つまり、出射光は、テープファイバ結合用光学系１１、空間光変調器用コリメータレンズ１２および空間光変調器１３Ａを経由して、入出力用ダブルクラッドファイバ結合用光学系１４に入り、入出力用ダブルクラッドファイバ１５のマルチモードコア及びシングルモードコアに結合される。
【００３７】
ここで、出射光については空間光変調器１３Ａで調心を行わない。ダブルクラッドファイバのマルチモードコアの位置トレランスが広いため、光軸がコア中心から多少ずれていても受光結合効率は最適値に近い値となる。
【００３８】
入出力用ダブルクラッドファイバ１５を経由した出射光は、波長合分波器２３とマルチモードファイバを経由してｄｕｐｌｅｘ  ＳＦＰ２５のフォトダイオードで受光され電気信号に変換される。当該電気信号でＢｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ＳＦＰ２４を駆動し、上りの信号光としてシングルモードファイバへ結合される。当該信号光は波長合分波器２１を経由して迂回線路経由で電話局へ送信される。
【００３９】
光ファイバ側方入出力装置３０１は、位置トレランスが広いダブルクラッドファイバを使用したことにより、入射光の調心のみ行えば、入射結合効率も受光結合効率も最適値を両立できる。なお、中継アンプは簡略化するため１回線の構成のみ示したが、実際は対象となるテープファイバの心線数分必要である。
【００４０】
（実施例）
図６は、光ファイバ側方入出力装置３０１の具体的な光学系を説明する図である。本光ファイバ側方入出力装置３０１は、空間光変調器１３Ａとして偏光無依存であるＭＥＭＳミラーアレイを使用する。図６（Ａ）は、出射光の光路を説明する光ファイバ側方入出力装置３０１の側面図と上面図である。図６（Ｂ）は、入射光の光路を説明する光ファイバ側方入出力装置３０１の側面図と上面図である。
【００４１】
主光ファイバ１の曲げ部Ｘから放射された出射光は当初０．２５ｍｍ間隔であるが、テープファイバ結合用光学系１１のレンズによって１．８ｍｍ間隔へと拡大される。その後、出射光は、空間光変調器用コリメータレンズ１２としての直径１．８ｍｍのＧＲＩＮレンズ（図では８個）によってそれぞれコリメートされて、それぞれ空間光変調器１３ＡであるＭＥＭＳミラーアレイ上に照射される。出射光は、ＭＥＭＳミラー上で反射され、入出力用ダブルクラッドファイバ結合用光学系１４としての８個の直径１．８ｍｍのＧＲＩＮレンズ（ピッチ約０．２５）が取り付けられた８本の入出力用ダブルクラッドファイバ１５へ入り、大コア径のマルチモードコアで受光される。
【００４２】
一方、入出力用ダブルクラッドファイバ１５のシングルモードコアからの入射光は、入出力用ダブルクラッドファイバ結合用光学系１４としての直径１．８ｍｍのＧＲＩＮレンズによってコリメートされてそれぞれ空間光変調器１３ＡであるＭＥＭＳミラーアレイ上に照射される。入射光は、ＭＥＭＳミラー上で反射され、空間光変調器用コリメータレンズ１２としての直径１．８ｍｍのＧＲＩＮレンズを経由し、続いてテープファイバ結合用光学系１１のレンズによって１．８ｍｍ間隔を０．２５ｍｍ間隔へ縮小されて、主光ファイバ１の曲げ部Ｘへ入射される。
【００４３】
ここで、入射光は、ＭＥＭＳミラーアレイの偏向角を制御することによって入射最適位置へ調心される。例えば、主光ファイバ１のコア位置が３０μｍずれた場合、ＭＥＭＳミラーに偏角０．７３６度（ＭＥＭＳミラー回転角０．３６８度）を与えることによって、入射光を調心することができる。
以上の実施例は偏光無依存型の空間光変調器１３ＡとしてＭＥＭＳミラーアレイを使用した例であるが、偏光無依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭに置き換えても同じである。
【００４４】
（実施形態２）
図７は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０２の構成を説明する構成図である。図５の光ファイバ側方入出力装置３０１が偏光無依存型の空間光変調器１３Ａを使用していることに対し、光ファイバ側方入出力装置３０２は偏光依存型の空間光変調器１３Ｂを使用している。空間光変調器１３Ｂは、例えば、偏光依存型のＬＣＯＳ−ＳＬＭである。
【００４５】
偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭは特定の偏光方向の光しか操作できないという欠点がある。このため、光ファイバ側方入出力装置３０２は、空間光変調器への光の偏光を揃え、空間光変調器からの光の偏光を、空間光変調器を介する前の状態に戻す偏光調整手段をさらに備える。本実施形態では空間光変調器１３Ｂが偏光調整手段を備えているように記載している。
【００４６】
偏光調整手段について説明する。例えば、偏光調整手段は、偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭに入る直前で偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）によって分離し、一方を半波長板（ＨＷＰ）によって偏光方向を９０度回転させ、偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭを経由した直後にも、一方の偏光方向をＨＷＰにより９０度回転してＰＢＳによって合波して偏光依存性を補償する。
【００４７】
（実施例）
図８は、光ファイバ側方入出力装置３０２の具体的な光学系を説明する図である。図８（Ａ）は、出射光の光路を説明する光ファイバ側方入出力装置３０２の側面図と上面図である。図８（Ｂ）は、入射光の光路を説明する光ファイバ側方入出力装置３０２の側面図と上面図である。
【００４８】
空間光変調器１３Ｂは、偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ３６と偏光調整手段３１で構成される。偏光調整手段３１は、偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ３６の近傍にＰＢＳ（３２、３５）及びＨＷＰ（３３、３４）を配置する。
【００４９】
図８（Ａ）の上面図で説明する。出射光は、偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ３６前にＰＢＳ３２で分離され、一方が直接偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ３６に入射、他方がＨＷＰ３３で偏光方向を９０度回転して偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ３６に入射される。偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ３６で反射された一方の光はＨＷＰ３４で偏光方向を９０度回転し、他方の光は直接ＰＢＳ３５に入射する。そして、ＰＢＳ３５を経由した出射光は入出力用ダブルクラッドファイバのマルチモードコア及びシングルモードコアに入る。図８（Ｂ）の入射光についても出射光と同様の偏光依存性の補償を行っている。
【００５０】
光ファイバ側方入出力装置３０２は、上記の空間光変調器１３Ｂ以外は図５の光ファイバ側方入出力装置３０１と同じ動作であり、同じ効果を得ることができる。
【００５１】
（実施形態３）
図９は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０３の構成を説明する構成図である。光ファイバ側方入出力装置３０３は、複数の心線が並列されたテープ型の主光ファイバ１に曲げ部Ｘを形成し、主光ファイバ１に対して曲げ部Ｘを介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
主光ファイバ１の心線数にそれぞれ対応した出力用マルチモードファイバ４２と、
一括して、曲げ部Ｘの心線それぞれから漏洩する出射光を出力用マルチモードファイバ４２それぞれに結合し、曲げ部Ｘの心線それぞれへ入射する入射光を曲げ部Ｘへ集光するテープファイバ結合用光学系１１と、
入射光をコリメートする主光ファイバ１の心線数に対応したレンズ１２と、
入射光を、対応する曲げ部Ｘの心線それぞれに調心するアクティブアライメントを行う空間光変調器１３Ａと、
空間光変調器１３Ａ側の一端にレンズ１４を有し、空間光変調器１３Ａへ入射光を結合する、主光ファイバ１の心線数に対応した入力用シングルモードファイバ４４と、
中継アンプ１６と、
を備える。
【００５２】
光ファイバ側方入出力装置３０３は、テープファイバ用アクティブアライメント側方光入出力光学系と中継アンプで構成される。現用の主光ファイバ（テープファイバ）を挟み込んで曲げられた部分から光入出力を行う。
【００５３】
まず、迂回線路により電話局からの下り信号光のうち、波長合分波器２１で波長１５５０ｎｍの信号光のみが分離されてＥＤＦＡ２６で増幅される。波長１４９０ｎｍの信号光はＢｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＳＦＰ２４で受光されて電気信号に変換される。当該電気信号でｄｕｐｌｅｘＳＦＰ２５のレーザ光源（波長１４９０ｎｍ）を発光させ、所望パワーの信号光を出力する。この信号光はシングルモードファイバ経由で波長合分波器２２においてＥＤＦＡ２６で増幅された１５５０ｎｍと合波され、入力用シングルモードファイバ４１に接続される。
【００５４】
入力用シングルモードファイバ結合用光学系４４は、例えば入力用シングルモードファイバ４１の空間光変調器１３Ａ側の一端に取り付けたレンズである。中継アンプ２６で増幅された下り信号光は、入力用シングルモードファイバ結合用光学系４４から、空間光変調器１３Ａに入射される。
【００５５】
空間光変調器１３Ａで光軸方向を調整された下り信号光は、入射光として空間光変調器用コリメータレンズ１２とテープファイバ結合用光学系１１を経由して現用テープファイバに入射される。このとき、偏光無依存型の空間光変調器１３Ａを制御して現用テープファイバ（主光ファイバ１）の曲げ部Ｘに入射される。このとき、空間光変調器１３Ａを制御して現用テープファイバ曲げ部上の最適位置にアクティブアライメントを行う。
【００５６】
一方、現用テープファイバの曲げ部Ｘから放射された上りの信号光は、出射光としてテープファイバ結合用光学系１１の一部および波長ビームスプリッタ４５（例えば、１４９０ｎｍ１５５０ｎｍを透過し、１３１０ｎｍを反射する。）を経由して、出力用マルチモードファイバ結合用光学系４３に入り、出力用マルチモードファイバ４２のコアに結合される。
【００５７】
ここで、出射光については特に調心を行わない。マルチモードファイバコアの位置トレランスが広いため、光軸がコア中心から多少ずれていても受光結合効率は最適値に近い値となる。
【００５８】
出力用マルチモードファイバ４２を経由した出射光は、ｄｕｐｌｅｘ  ＳＦＰ２５のフォトダイオードで受光され電気信号に変換される。当該電気信号でＢｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ＳＦＰを駆動し、上りの信号光としてシングルモードファイバへ結合される。当該信号光は波長合分波器２１を経由して迂回線路経由で電話局へ送信される。
【００５９】
光ファイバ側方入出力装置３０３は、位置トレランスが広いマルチモードファイバを使用したことにより、入射の調心のみ行えば、入射結合効率と受光結合効率の最適値を両立できる。さらに、光ファイバ側方入出力装置３０３は、光ファイバ側方入出力装置（３０１、３０２）で必要であった波長合分波器２３が不要であり、中継アンプ１６を簡略化できる。光ファイバ側方入出力装置（３０１、３０２）の中継アンプ１６は波長合分波器２３がテープファイバの心線数分必要であったが、光ファイバ側方入出力装置３０３は、心線数に比例しない光学系のため全体として低コスト化を図れる。
【００６０】
（実施例）
図１０は、光ファイバ側方入出力装置３０３の具体的な光学系を説明する図である。光ファイバ側方入出力装置３０３は、空間光変調器１３Ａとして偏光無依存型のＭＥＭＳミラーアレイを使用する。図１０（Ａ）は、出射光の光路を説明する光ファイバ側方入出力装置３０３の側面図と上面図である。図１０（Ｂ）は、入射光の光路を説明する光ファイバ側方入出力装置３０３の側面図と上面図である。
【００６１】
主光ファイバ１の曲げ部Ｘから放射された出射光（１３１０ｎｍ）は１つの波長ビームスプリッタ４５によって反射され、出力用マルチモードファイバ結合用光学系４３としての１個の受光用レンズを経由して受光用マルチモードファイバ４２の大コア径のマルチモードコアへ結合される。
【００６２】
一方、入力用シングルモードファイバ４１からの入射光は、図６の光ファイバ側方入出力装置３０１と同様に空間光変調器１３Ａによってアクティブアライメントされ入射最適位置へ調心される。
以上の実施例は偏光無依存型の空間光変調器１３ＡとしてＭＥＭＳミラーアレイを使用した例であるが、偏光無依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭに置き換えても同じである。
【００６３】
（実施形態４）
図１１は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０４の構成を説明する構成図である。図９の光ファイバ側方入出力装置３０３が偏光無依存型の空間光変調器１３Ａを使用していることに対し、光ファイバ側方入出力装置３０４は偏光依存型の空間光変調器１３Ｂを使用している。
【００６４】
空間光変調器１３Ｂは、例えば、偏光依存型のＬＣＯＳ−ＳＬＭである。光ファイバ側方入出力装置３０４は、出射光に関しては図１０の説明と同じであり、入射光に関しては図８の説明と同じであり、それぞれの光ファイバ側方入出力装置と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
（実施形態５）
図１３は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置３０５の構成を説明する構成図である。光ファイバ側方入出力装置３０５と図１１の光ファイバ側方入出力装置３０４との相違点は、入力用シングルモードファイバ４１が偏光保持型であり、入力用シングルモードファイバ４１の他端に偏光が揃えられた入射光を結合する偏光光源をさらに備えることである。
【００６６】
図１１の光ファイバ側方入出力装置３０４では、偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ３６が特定の偏光方向の光のみ反射するため、偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ３６の前後でＰＢＳ（３２、３５）とＨＷＰ（３３、３４）を用いて偏光方向を限定する必要があった。ここで、偏光された入射光であればこれらの偏光調整手段３１は不要となる。
【００６７】
光ファイバ側方入出力装置３０５は、中継アンプ１６が偏光光源を備えたｄｕｐｌｅｘＳＦＰ２５Ａ、偏光ＥＤＦＡ２６Ａおよび偏光保持波長合分波器２２Ａを備える。そして、入力用シングルモードファイバ４１としてＰＡＮＤＡファイバ等の偏波保持ファイバを用いる。つまり、光ファイバ側方入出力装置３０５は、偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ３６の偏光方向に合わせた入射光を発生させて偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ３６に入射する。
【００６８】
光ファイバ側方入出力装置３０５は、出射光に関しては図１１の説明と同じである。
【００６９】
（実施例）
図１４は、光ファイバ側方入出力装置３０５の具体的な光学系を説明する図である。光ファイバ側方入出力装置３０５は、偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭで従来必要であったＰＢＳとＨＷＰが不要となり、図１０の光ファイバ側方入出力装置３０３と同様な光学系となっている。
【００７０】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、空間光変調器として光を反射させるＬＣＯＳ−ＳＬＭおよびＭＥＭＳミラーアレイを例として示したが、透過型のＬＣＯＳ−ＳＬＭを用いてもよい。その場合は透過の配置で用いることは自明である。また、実施例の図面では空間光変調器について法線に対して４５度で入射（偏角９０度）する例を示したが、角度はこれに限定されるものではなく、例えば法線に対して１０度で入射（偏角２０度）でもよい。
【００７１】
また、光ファイバ側方入出力装置（３０３〜３０５）の出力用マルチモードファイバ４２はダブルクラッドファイバを用いても同様の効果がある。ダブルクラッドファイバは大コア径のマルチモードコアを備えているからである。
【符号の説明】
【００７２】
１１：テープファイバ結合用光学系
１２：コリメータレンズ
１３Ａ：空間変調器（偏光無依存型）
１３Ｂ：空間変調器（偏光依存型）
１４：入出力用ダブルクラッドファイバ結合用光学系（レンズ）
１５：入出力用ダブルクラッドファイバ
１６：中継アンプ
２１、２２、２３：波長合分波器
２２Ａ：偏光保持波長合分波器
２４：Ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ＳＦＰ
２５：ｄｕｐｌｅｘ  ＳＦＰ
２５Ａ：ｄｕｐｌｅｘ  ＳＦＰ
２６：ＥＤＦＡ
２６Ａ：偏光ＥＤＦＡ
３１：偏光調整手段
３２、３５：ＰＢＳ
３３、３４：ＨＷＰ
３６：偏光依存ＬＣＯＳ−ＳＬＭ
４１：入力用シングルモードファイバ
４２：出力用マルチモードファイバ
４３：出力用マルチモードファイバ結合用光学系
４４：入力用シングルモードファイバ結合用光学系（レンズ）
４５：波長ビームスプリッタ
３０１〜３０５：光ファイバ側方入出力装置
【図１】
2017219751.tif 000003
【図２】
2017219751.tif 000004
【図３】
2017219751.tif 000005
【図４】
2017219751.tif 000006
【図５】
2017219751.tif 000007
【図６】
2017219751.tif 000008
【図７】
2017219751.tif 000009
【図８】
2017219751.tif 000010
【図９】
2017219751.tif 000011
【図１０】
2017219751.tif 000012
【図１１】
2017219751.tif 000013
【図１２】
2017219751.tif 000014
【図１３】
2017219751.tif 000015
【図１４】
2017219751.tif 000016