(57)【要約】【課題】  光波長多重通信の光送信器に関するものであり、半導体レーザアレイと光分波器とをリボンファイバで一括接続して、光送信器の組み立て作業の簡略化を目的としている。【解決手段】  同一基板１上に同じ発振波長の複数の半導体レーザ素子２を等間隔で並べた発振波長が等間隔で異なる半導体レーザアレイ３を必要とする波長分だけ用意する。それぞれの半導体レーザアレイ３とリボンファイバ４を複数本格子状に並べたリボンファイバアレイ５とを光学的に結合する。平面光伝送路を複数層積層し、周囲の壁面に球面反射鏡８と回折格子９を形成した多層光分波器１０の出射面１２にリボンファイバアレイ５を一括接続する。入射面１１にはリボンファイバ１３を一括接続する。多層光分波器１０の各コア層６には、各波長のレーザ光１４がすべて１波ずつ結合され、回折格子９と球面反射鏡８によりリボンファイバ１３に各々集光合波される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板上に同じ発振波長の複数個の半導体レーザ素子を等間隔で並べた発振波長が等間隔で異なる複数個の半導体レーザアレイと、屈折率の大きいコア層を屈折率の小さいクラッド層ではさんだ構造の平面光伝送路を複数層積層し周囲の壁面に球面反射鏡と回折格子を形成した多層光分波器とを、光ファイバを一次元配列したリボンファイバを複数本格子状に並べたリボンファイバアレイで光学的に結合し、多層光分波器の入射面に光ケーブルと接続するリボンファイバを一括接続した光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、複数の波長のレーザ光を光ファイバに伝送させる光波長多重通信の光送信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  光通信に使用する光ファイバは複数本をまとめて光ケーブルの形で敷設される。初期には十数本であったが、最近は数十本から数百本の光ファイバが一本の光ファイバケーブルに内臓されている。光ファイバを光波長多重化する場合は、光ケーブル単位で実施する都合上、光ファイバの本数と同じ数の光分波器が必要である。例えば、６４本の光ファイバで１０波の光波長多重通信を行うには、ＣＡＴＶ局側で送信に８波、受信に２波使用するとして、光送信器に必要な部品の数は光分波器が６４個と半導体レーザ素子が５１２個である。さらに、これらを相互に接続するために５１２本の配線用の光ファイバが必要であり、その接続作業が非常に困難であった。これを解決する手段として、同一基板上に発振波長の異なる複数の半導体レーザ素子を並べて形成した半導体レーザアレイと光分波器とを、光ファイバを一次元配列したリボンファイバを使って一括接続する方法がとられてきた。しかし、半導体レーザの発信波長を変えるには、格子間隔だけでなく材料の成分比も変えないと広い波長領域をカバーできないため、発信波長領域の狭い半導体レーザアレイしか製造できない。そこで、波長間隔を小さくして、狭い波長領域でも多数のチャンネルをとれるようにした特殊な光分波器が開発されたが、周囲の温度変化により分波機能が不安定になる欠陥があり、常時５０度くらいの高温に保つ温度制御をする必要があったため一般的な実用化が困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  半導体レーザアレイと光分波器とをリボンファイバで一括接続して、光送信器の組み立て作業を簡略化する事を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  同一基板上に同じ発振波長の複数の半導体レーザ素子を等間隔で並べた発振波長が等間隔で異なる半導体レーザアレイを必要とする波長分だけ用意する。それぞれの半導体レーザアレイとリボンファイバを複数本格子状に並べたリボンファイバアレイとを光学的に結合する。屈折率の大きいコア層を屈折率の小さいクラッド層ではさんだ構造の平面光伝送路の周囲の壁面に球面反射鏡と回折格子を形成した光分波器を複数層積層した多層光分波器の出射面にリボンファイバアレイを一括接続する。入射面にはリボンファイバを一括接続する。光分波器の各コア層には、半導体レーザ素子の各波長のレーザ光がすべて１波ずつ結合され、回折格子と球面反射鏡によりリボンファイバに各々集光合波される。
【発明の効果】
【０００５】  半導体レーザアレイ内の半導体レーザ素子が同一波長であるから、異なる波長の場合に比べて製造工程が簡単で安価に製造できる。接続作業は半導体レーザ素子が個別の場合よりはるかに簡単である。【０００６】  半導体レーザの発振波長の制約がなく広い波長範囲を利用できるので、光分波器の波長間隔を十分広く確保でき、周囲の温度変化の影響をほとんど受けないから光分波器の面倒な温度制御が不要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】  光波長多重通信では実用上は１０波から２０波が普通であるが、図が複雑になるので、３本の光ファイバに４波の光をそれぞれ光波長多重伝送する場合を示す。【０００８】  図１は、同一基板上に同じ発振波長の３個の半導体レーザ素子を等間隔で並べた半導体レーザアレイの斜視図である。半導体レーザ素子の間隔は光ファイバの外径と同じ１２５ミクロンが標準である。基板としてはＩｎＰ、半導体レーザ素子の材料はＩｎＧａＡｓＰで１．５ミクロン帯で発振する。発振波長の領域は材料の成分比を変えて１．４から１．６ミクロンの範囲で調節され、格子間隔により所定の波長で発振する。この例では、所定の波長間隔ずつ発振波長の異なった半導体レーザアレイを４個用意する。【０００９】  図２は３本の外形１２５ミクロンの光ファイバを一次元配列したリボンファイバを４組格子状に並べたリボンファイバアレイの斜視図である。【００１０】  図３は３層のコア層をクラッド層ではさんだ平面光伝送路の周囲の壁面に球面反射鏡と回折格子を形成した光分波器を３個積層した多層光分波器の斜視図である。コア層の厚さは５０ミクロンで、間隔は１２５ミクロンである。光分波器の大きさは数ｃｍ角で、全体の厚さは３７５ミクロンで非常に薄いが、見やすくするために厚さ方向を拡大して描いている。実用上は８層で１ｍｍになる。球面反射鏡は壁面を円筒状に光学研磨してから金属を真空蒸着して形成する。回折格子は小片を格子が厚さ方向になるように貼付けてある。壁面には入射面と出射面もある。【００１１】  図４は多連光波長多重送信器の平面図である。発振波長が等間隔で異なる複数個の半導体レーザアレイとリボンファイバを各々光学的に結合し、多層光分波器の出射面にリボンファイバアレイを一括接続する。入射面には光ケーブルと接続するリボンファイバを一括接続する。多層光分波器の各コア層には、半導体レーザの各波長のレーザ光がすべて１波ずつ結合され、それぞれのレーザ光は球面反射鏡により並行光線となって回折格子に入射し、回折格子で回折されて球面反射鏡によりリボンファイバに各々集光合波される。厚さ方向はコア層に閉じ込められて伝送されていくので、各層のレーザ光が混ざる事はない。【００１２】  ６４本８波の場合に必要な部品の数は、多層光分波器は８個、半導体レーザアレイは８種類の発信波長のものが８個ずつで合計６４個。接続回数はリボンファイバが６４回、格子状リボンファイバが８回、光ケーブルの光ファイバが８回の合計８０回ですむ。光分波器は多層化されているので実装面積が少なくできる。波長間隔は０．００８ミクロン位にとれるので、光分波器の性能が気温変化の影響を受けにくく常温のままで使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００１３】  多層光分波器に特殊な保守を必要とせず、光送信器をどこにでも簡単に設置できるので、一般利用者とＣＡＴＶ局との間で光波長多重通信が容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  同一基板上に半導体レーザ素子を３個等間隔で並べた半導体レーザアレイの斜視図である。
【図２】  ３本の光ファイバを一次元配列したリボンファイバを４組格子状に並べたリボンファイバアレイの斜視図である。
【図３】  多層光分波器の斜視図である。
【図４】  多連光波長多重送信器の平面図である。
【符号の説明】
【００１５】１      基板
２      半導体レーザ素子
３      半導体レーザアレイ
４      リボンファイバ
５      リボンファイバアレイ
６      コア層
７      クラッド層
８      球面反射鏡
９      回折格子
１０    多層光分波器
１１    入射面
１２    出射面
１３    光ケーブルと接続するリボンファイバ
１４    レーザ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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