(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ入力用のポート▲１▼と出力用のポート▲２▼を構成する２本の光ファイバ芯線を有する第１フェルールと、それらに共通の第１コリメートレンズと、光分岐フィルタ板と、第２コリメートレンズと、出力用のポート▲３▼を構成する光ファイバ芯線を有する第２フェルールとがこの順序で配列され、前記光分岐フィルタ板は第１コリメートレンズの焦点位置に設置され、第２コリメートレンズは第１コリメートレンズと光結合するように対向して位置する構造の光分岐器であって、
第１フェルールの端面の位置を、第１コリメートレンズの焦点位置から光軸に沿った方向にずらせて、そのずれ量によってポート▲１▼からポート▲２▼への光分岐比率が光分岐フィルタ板固有の光分岐比率と異なる所望の値に調整され、他方、第２フェルールの端面の位置は、ポート▲１▼とポート▲３▼とが共焦点レンズ系を形成し結合効率１００％となるように調整されていることを特徴とする光分岐器。
【請求項２】
それぞれ入力用のポート▲１▼と出力用のポート▲２▼を構成する２本の光ファイバ芯線を有する第１フェルールと、それらに共通の第１コリメートレンズと、光分岐フィルタ板と、第２コリメートレンズと、出力用のポート▲３▼を構成する光ファイバ芯線を有する第２フェルールとがこの順序で配列され、前記光分岐フィルタ板は第１コリメートレンズの焦点位置に設置され、第２コリメートレンズは第１コリメートレンズと光結合するように対向して位置する構造の光分岐器であって、
第１フェルールの端面の位置を、第１コリメートレンズの焦点位置から光軸に沿った方向にずらせて、そのずれ量によってポート▲１▼からポート▲２▼への光分岐比率を光分岐フィルタ板固有の光分岐比率と異なる値にして波長特性が調整され、他方、第２フェルールの端面の位置は、ポート▲１▼とポート▲３▼とが共焦点レンズ系を形成し結合効率１００％となるように調整されていることを特徴とする光分岐器。
【請求項３】
第１コリメートレンズ及び第２コリメートレンズは均質媒体レンズであり、光分岐フィルタ板は平面透明基板に誘電体多層膜を形成した構造であって、該光分岐フィルタ板が光路内でほぼ垂直入射となる向きに挿入されている請求項１又は２記載の光分岐器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェルールとコリメートレンズとの間隔を調整することにより、光分岐比率を、光分岐フィルタ板固有の光分岐比率とは異なる所望の値に設定できるようにした光分岐器に関するものである。この光分岐器は、例えば光通信システムなどにおいて、光ファイバ内を伝搬する光の分岐取り出しに有用である。
【０００２】
【従来の技術】
光分岐器は、光通信システムや光計測システムなどにおいて、光ファイバ内を伝搬する光の一部を分岐させて取り出しモニタリングする場合などに使用する光受動部品である。光分岐器には様々なタイプがあるが、その一つにバルク型がある。
【０００３】
バルク型の５０％光分岐・結合器の一例が、特開平１０−１８６１６４号公報に開示されている。これは、２本の光ファイバ芯線を有する２芯フェルールと、それによる２本の光線に共通の均質媒質レンズからなるコリメートレンズの組み合わせを２組、コリメートレンズが内側に位置するように対向配置し、両コリメートレンズの焦点位置にハーフミラーをほぼ垂直入射となる向きに設置した構成である。
【０００４】
光分岐・結合器の場合には入出力の端子数は様々であるが、分岐光の一方をモニタ光として使用する光分岐器の場合には、１入力・２出力の構成となる。そして、ハーフミラーに代えて所定の光分岐比率の光分岐フィルタ板が用いられる。
【０００５】
この種の光分岐器では、入力用のポート▲１▼と出力用のポート▲２▼を構成する２本の光ファイバ芯線を有する第１フェルールと、それらに共通の第１コリメートレンズと、光分岐フィルタ板と、第２コリメートレンズと、出力用のポート▲３▼を構成する光ファイバ芯線を有する第２フェルールとがこの順序で配列されている。光分岐フィルタ板は第１コリメートレンズの焦点位置に設置され、第２コリメートレンズは第１コリメートレンズと光結合するように対向して位置する。そして第１フェルールの端面は、第１コリメートレンズの焦点位置に一致し、他方、第２コリメートレンズの端面も、第２のコリメートレンズの焦点位置に一致するように調整されている。
【０００６】
この場合、ポート▲１▼とポート▲２▼の結合効率は１００％、ポート▲１▼とポート▲３▼の結合効率も１００％である。従って、例えば、光分岐フィルタ板の光分岐比率が４％の場合、ポート▲１▼からの入力光の４％がポート▲２▼から出力し、９６％がポート▲３▼から出力することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバルク型光分岐器の場合、入力光に対する出力光の光分岐比率を変更するには、光分岐フィルタ板自体の変更を必要とする。光分岐フィルタ板としては、例えば平面透明基板に誘電体多層膜を形成した構造の誘電体フィルタ板が用いられるが、その膜設計を変更し、反射率、透過率を所定の値に調整することで対応している。
【０００８】
このため、使用条件などにより要求される光分岐比率毎に、異なる光分岐フィルタ板を組み込む必要があり、多種類の光分岐比率の光分岐フィルタ板を予め設計、製作し準備しておかねばならず、光分岐器がコスト高となることは避けられない。
【０００９】
本発明の目的は、同種の光分岐フィルタ板を組み込んでいても、光分岐比率を自由に調整できる構造の光分岐器を提供することである。本発明の他の目的は、同種の光分岐フィルタ板を組み込んでいても、光分岐比率の波長特性を調整できる構造の光分岐器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光分岐器は、それぞれ入力用のポート▲１▼と出力用のポート▲２▼を構成する２本の光ファイバ芯線を有する第１フェルールと、それらに共通の第１コリメートレンズと、光分岐フィルタ板と、第２コリメートレンズと、出力用のポート▲３▼を構成する光ファイバ芯線を有する第２フェルールとがこの順序で配列され、前記光分岐フィルタ板は第１コリメートレンズの焦点位置に設置され、第２コリメートレンズは第１コリメートレンズと光結合するように対向して位置する構造である。本発明では、第１フェルールの端面の位置を、第１コリメートレンズの焦点位置から光軸に沿った方向にずらせて、そのずれ量によってポート▲１▼からポート▲２▼への光分岐比率が光分岐フィルタ板固有の光分岐比率と異なる所望の値に調整され、他方、第２フェルールの端面の位置は、ポート▲１▼とポート▲３▼とが共焦点レンズ系を形成し結合効率１００％となるように調整されている。
【００１１】
また本発明は、上記の構成において、第１フェルールの端面の位置を、第１コリメートレンズの焦点位置から光軸に沿った方向にずらせて、そのずれ量によってポート▲１▼からポート▲２▼への光分岐比率を光分岐フィルタ板固有の光分岐比率と異なる値にして波長特性が調整され、他方、第２フェルールの端面の位置は、ポート▲１▼とポート▲３▼とが共焦点レンズ系を形成し結合効率１００％となるように調整されている光分岐器である。
【００１２】
典型的な例としては、本発明で用いる第１コリメートレンズ及び第２コリメートレンズは、均質媒体レンズである。平凸レンズでもよいし、両凸レンズあるいは球レンズでもよい。また光分岐フィルタ板は、通常、平面透明基板に誘電体多層膜を形成した構造であって、該光分岐フィルタ板が光路内でほぼ垂直入射となる向きに挿入されている。
【００１３】
ところで、光結合するコリメータ間の結合効率は、コリメータの光軸方向の軸ずれａ、光軸と垂直方向の軸ずれｄ、角度ずれθにより変化する。光軸方向の軸ずれａに対する結合効率η1 は、次の（１）式で表される。また、光軸と垂直方向の軸ずれｄ、角度ずれθに対する結合効率η2 は、次の（２）式で表される。ここで、λは波長、ωはビームウエスト径、ｓはレンズの距離である。
【００１４】
【数１】
0004175555.tif 000002
【００１５】
従って、意図的に軸ずれ、角度ずれを生じさせることにより、結合効率が変化し、光分岐比率を調整できることになる。本発明は、この点に着目したものである。ここで、機械的な位置合わせ精度（例えば１０μｍ）に対する結合効率の変化の割合は、角度ずれ、光軸と垂直方向の軸ずれ、そして光軸方向の軸ずれの順に小さくなる。それ故、機械的な位置合わせに対する安定度は、高い方から、光軸方向の軸ずれ、光軸と垂直方向の軸ずれ、角度ずれの順となる。実際に製品を製造する場合には、安定度が低いものを調整するよりも、安定度が高いもので調整した方が容易であり、精度も向上する。本発明では、このような観点から、フェルールとコリメートレンズとの光軸方向の軸ずれを調整することにより、光分岐の比率を調整している。
【００１６】
また、上記のように、フェルールとコリメートレンズとの間隔を、最適な結合効率が得られる距離から意図的にずらすと、結合効率が低下し、波長依存性が生じる。これは、結合効率を下げたことにより、光学部品の波長分散が顕著に現れるためである。本発明は、この現象を積極的に利用することにより、光分岐比率の波長特性を調整している。
【００１７】
【実施例】
図１は本発明に係る光分岐器の一実施例の概略構成を示す説明図である。この実施例は、約４％反射する光分岐フィルタ板を組み込んだ２％光分岐器の例である。
【００１８】
それぞれ入力用のポート▲１▼と出力用のポート▲２▼を構成する２本の光ファイバ芯線１０，１２を有する第１フェルール１４と、それらに共通の第１コリメートレンズ１６と、光分岐フィルタ板１８と、第２コリメートレンズ２０と、出力用のポート▲３▼を構成する光ファイバ芯線２２を有する第２フェルール２４とがこの順序で配列され、筐体２６に収納された構造である。ここでは第１及び第２コリメートレンズ１６，２０として平凸均質レンズを用いている。
【００１９】
ここで光分岐フィルタ板１８は平面透明基板に誘電体多層膜を形成した構造であって、反射率が４％となるように設計製作されたものである。前記光分岐フィルタ板１８は、第１コリメートレンズ１６の焦点位置に、光路内でほぼ垂直入射となる向きに挿入され、第２コリメートレンズ２０は第１コリメートレンズ１６と光結合するように対向して位置する。また、ここでは、光分岐フィルタ板１８が第２コリメートレンズ２０の焦点位置にくるように、該第２コリメートレンズの位置を設定する。
【００２０】
本実施例では、第１フェルール１４の端面の位置を、第１コリメートレンズ１６の焦点位置Ｆ1 から光軸に沿った方向に距離ａだけずらせており、そのずれ量ａによってポート▲１▼からポート▲２▼への光分岐比率が光分岐フィルタ板固有の光分岐比率（４％）と異なる所望の値（ここでは２％）となるように、即ち結合効率を５０％に調整する。他方、第２フェルール２４の端面の位置（第２コリメートレンズ２０から第２フェルール２４の端面までの距離ｂ）は、ポート▲１▼とポート▲３▼とが共焦点レンズ系を形成し結合効率１００％となるように調整する。
【００２１】
例えば光通信システムでは、ポート▲１▼からの入力光をポート▲３▼から出力し、また光分岐フィルタ板で分岐した一部の光をポート▲２▼から出力させて信号のモニタに使用する。上記実施例の構成によって、ポート▲１▼からポート▲２▼へのモニタ光の光分岐を、光分岐器内部に組み込んでいる光分岐フィルタ板固有の光分岐比率とは異なる任意の比率に設定することができる。この実施例では、ポート▲１▼からの入力光の２％をポート▲２▼からモニタ光として出力し、ポート▲１▼からの入力光の９６％をポート▲３▼から出力することになる。
【００２２】
図２にその組立構成例を示す。第１フェルール１４と第１コリメートレンズ１６とを第１スリーブ３０に収容し、第２フェルール２４と第２コリメートレンズ２０とを第２スリーブ３４に収容する。そして、光分岐フィルタ板１８を収めた筐体３４内に、それら第１スリーブ３０と第２スリーブ３２を両側から挿入して組み立てる。例えば、第１スリーブ３０における第１フェルール１４と第１コリメートレンズ１６との関係を、ポート▲１▼からポート▲２▼への光の結合効率が５０％となるように矢印ｘ方向に調整して筐体内に組み込む。他方、第２スリーブ３２では、ポート▲１▼からポート▲３▼への光の結合効率が１００％となるように第２フェルール２４を調整する。
【００２３】
ところで前記のように、第１フェルールの端面位置を第１コリメートレンズの焦点位置からずらすと、結合効率が下がり、波長依存性が生じる。これは、結合効率を下げたことにより、光学部品の波長分散が顕著に現れるためである。この現象を応用することで、光分岐比率の波長特性を調整できる。
【００２４】
図１の構成において、ポート▲１▼からポート▲２▼への光結合効率を６０％に調整した。その時のポート▲１▼からポート▲２▼への挿入損失値の波長特性を図３に示す。図３から分かるように、見かけ上の挿入損失値が波長に対し減少しており、光分岐比率が波長に対し増加する波長特性を呈する。因みに、同じ部品を使用してポート▲１▼からポート▲２▼への光結合効率を１００％に調整した時のポート▲１▼からポート▲２▼への挿入損失値の波長特性を図４に示す。この場合には、波長に対して光分岐比率はほぼ一定となる。これらのことから分かるように、結合効率を低下させるほど、光分岐比率の波長依存性は大きくなる。従って、結合効率を調整することで、光分岐比率の波長特性を調整することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は上記のように、第１フェルールの端面の位置を、第１コリメートレンズの焦点位置から光軸に沿った方向にずらせるように構成した光分岐器であるから、同種の光分岐フィルタ板を組み込んでいても、光分岐比率を自由に調整することができる。従って、多種類の光分岐比率の光分岐フィルタ板を予め設計、製作し準備しておく必要が無く、製造コストを削減することが可能となる。
【００２６】
また、本発明は上記のように、第１フェルールの端面の位置を、第１コリメートレンズの焦点位置から光軸に沿った方向にずらせるように構成した光分岐器であるから、同種の光分岐フィルタ板を組み込んでいても、光分岐比率の波長特性を調整することができ、波長特性の要望にも対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光分岐器の概略構成を示す説明図。
【図２】その組立構成図。
【図３】結合効率６０％における挿入損失−波長特性を示すグラフ。
【図４】結合効率１００％における挿入損失−波長特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１０，１２  光ファイバ芯線
１４  第１フェルール
１６  第１コリメートレンズ
１８  光分岐フィルタ板
２０  第２コリメートレンズ
２２  光ファイバ芯線
２４  第２フェルール
２６  筐体
【図１】
0004175555.tif 000003
【図２】
0004175555.tif 000004
【図３】
0004175555.tif 000005
【図４】
0004175555.tif 000006