(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の開口を有する第１のポートと、
第２の開口を有する第２のポートと、
該第１及び第２のポート間に配置されるレンズと、
上記第２のポートの近傍に配置される受光面を有する受光器とを備え、
上記レンズは、上記第１の開口と上記第２の開口を結合するように光ビームを変換する集光部と、上記第１のポートからの光ビームの一部を偏向させて上記受光面に入射させる偏向部とを有し、
上記レンズは円盤形状を有し、
上記偏向部は該レンズのほぼ中央に位置してくさび状断面を有し、
上記集光部は該偏向部を囲むように該レンズの外周に位置しその厚みは外側に向かうに従って減少し、
該偏向部及び該集光部は同一部材により成形されたことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
第１の開口を有する第１のポートと、
第２の開口を有する第２のポートと、
該第１及び第２のポート間に配置されるレンズと、
上記第２のポートの近傍に配置される受光面を有する受光器とを備え、
上記レンズは、上記第１のポート側が凸面の第１面及び上記第２のポート側が平面の第２面を有するレンズ本体と、上記第２面のほぼ中央に貼着されるくさび状光学部材とからなり、前記レンズ本体および前記くさび状光学部材は、上記第１のポートからの光ビームの一部を偏向させて上記受光面に入射させる偏向部として作用し、前記レンズ本体の他の部分は上記第１の開口と上記第２の開口を結合するように光ビームを変換する集光部として作用することを特徴とする光デバイス。
【請求項３】
上記第１及び第２のポートはそれぞれ光ファイバの励振端である光分岐モニタリング用の請求項１に記載の光デバイス。
【請求項４】
上記第１のポートは光ファイバの励振端であり、上記第２のポートは発光素子の励振端である双方向通信用の請求項１に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は分岐した光を受光する機能を有する光デバイスに関する。
光ファイバを伝送路とするシステムにおいては、光デバイスの偏光依存性の排除が重要な技術的課題となっている。送信光源として用いられるレーザダイオードが出力する光は一般に直線偏光であるから、この直線偏光が光ファイバ伝送路を伝播する間にファイバへの応力の印加や温度変化等の様々な擾乱を受ける結果、受信端で受ける信号光の偏光状態は時間と共に変化する。
【０００２】
光増幅器を有するシステムにおいては、入力した信号光の偏光状態に関わらず安定な増幅特性が要求され、そのため、光増幅器或いは光増幅器に組み込まれる光デバイスには偏光依存性がないか或いは極めて小さいことが要求される。
【０００３】
【従来の技術】
従来、Ｅｒ（エルビウム）等の希土類元素がドープされたドープファイバを有する光増幅器が知られている。
【０００４】
この種の光増幅器において、ＡＬＣ（自動レベルコントロール）を行って光出力レベルを安定化する場合には、光分岐モニタリング用の光デバイスを用いて主光路上の光ビームからモニタ用ビームを分岐し、モニタ用ビームのパワーを受光器により電気信号に変換し、その信号レベルが一定になるようにドープファイバの光ポンピングの度合いが制御される。
【０００５】
ドープファイバの光ポンピングは一般的に予め定められた波長を有するポンプ光によりなされているので、このポンプ光のパワーがフィードバック制御される。
【０００６】
図１は光分岐モニタリング用の従来の光デバイスを示す図である。
光ファイバ２の所定の開口の励振端２Ａから出力された或いは励振端２Ａに入射するビーム４と、もう一つの光ファイバ６の所定の開口の励振端６Ａに入射する或いは励振端６Ａから出力するビーム８とを結合するために、励振端２Ａ及び６Ａにそれぞれ対向してレンズ１０及び１２を設け、コリメートビーム１４を形成している。
【０００７】
本願明細書において、光ファイバ同士を結合する、光ファイバの励振端同士を結合する、励振端の開口同士を結合する、励振端についてのビーム同士を結合するというのは、全て光ファイバ同士を光学的に接続することを言う。
【０００８】
レンズ１０及び１２間には、コリメートビーム１４を斜めに横切るように分岐用の光学膜１６が設けられており、光学膜１６で反射したビーム１８が受光器２０に入射するようにされている。
【０００９】
図２は光分岐モニタリング用の従来の他の光デバイスを示す図である。全図を通して実質的に同一の部分には同一の符号が付されている。
ここでは、コリメートビーム１４の外周縁部を斜めに横切るようにナイフエッジ等の全反射面２２を設け、コリメートビーム１４の一部を全反射面２２で反射させ、その反射ビーム２４を受光器２０に入射させている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１の光デバイスにおいて、光学膜１６の分岐比は、図中左から右方向に伝播する光ビームのトータルパワーに対する反射ビーム１８のパワーの比で定義される。
【００１１】
光学膜１６についての透過光パワーと反射光パワーの比は入射光の偏光状態に依存するので、従って、光学膜１６の分岐比は偏光依存性を有する。
このように分岐比に偏光依存性があると、例えば受光器２０の電気信号出力を用いて光増幅器のポンプ光のパワーのフィードバック制御を行う場合に、光増幅器の出力レベルが入力光の偏光状態に依存することとなり、システムを構築する上で不都合となる。
【００１２】
一方、図２の光デバイスにおいては、反射ビーム２４のパワーは、全反射面２２がコリメートビーム１４を横切る面積に依存するので、コリメートビーム１４と全反射面２２との相対的な位置関係が直接的に分岐比に影響を与える。
【００１３】
従って、各光学部品を保持する部材の熱的なストレスや機械的な外力を考慮すると、図２の光デバイスは安定な分岐比を得ることができないという問題を有している。
【００１４】
よって、本発明の目的は、偏光依存性がなく且つ安定な分岐比を得ることができる光デバイスを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、第１の開口を有する第１のポートと、第２の開口を有する第２のポートと、該第１及び第２のポート間に配置されるレンズと、上記第２のポートの近傍に配置される受光面を有する受光器とを備え、上記レンズは、上記第１の開口と上記第２の開口を結合するように光ビームを変換する集光部と、上記第１のポートからの光ビームの一部を偏向させて上記受光面に入射させる偏向部とを有し、上記レンズは円盤形状を有し、上記偏向部は該レンズのほぼ中央に位置してくさび状断面を有し、上記集光部は該偏向部を囲むように該レンズの外周に位置しその厚みは外側に向かうに従って減少し、該偏向部及び該集光部は同一部材により成形されたことを特徴とする光デバイスが提供される。
【００１６】
本発明の光デバイスでは、特定構成のレンズを用いてその偏向部により偏向させられたビームを受光器で受けるようにしているので、分岐比の偏光依存性がなくなるか或いは極めて小さくなり、また安定な分岐比を得ることができるようになる。
【００１７】
第１及び第２のポートがそれぞれ光ファイバの励振端である場合には、偏光依存性がなく且つ安定な分岐比を得ることができる光分岐モニタリング用の光デバイスの提供が可能になる。
【００１８】
また、第１のポートが光ファイバの励振端であり、第２のポートが発光素子（例えばレーザダイオード）の励振端である場合には、偏光依存性がなく且つ安定な分岐比を得ることができる双方向通信用の光デバイスの提供が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施形態を説明する。
図３を参照すると、光分岐モニタリング用の光デバイスの実施形態が示されている。図１のレンズ１２に代えて、本発明で特徴的なレンズ２６が光ファイバ６の励振端６Ａに対向するように設けられており、これに伴い受光器２０は励振端６Ａの近傍に設けられている。
【００２０】
光ファイバ２の励振端２Ａから放射されたビーム（光ビーム）２８は、レンズ１０によりコリメートビーム３０に変換される。コリメートビーム３０は、レンズ２６によって、光ファイバ６の励振端６Ａに向けて収束させられるビーム３２と、受光器２０に入射するビーム３４とに分岐される。ビーム３４のパワーは、例えば、ビーム３０のパワーの５乃至１０％である。
【００２１】
図４は図３の光デバイスの動作を説明するための図である。レンズ２６は円盤形状を有している。
このレンズ２６は、レンズ２６のほぼ中央に位置してくさび状断面を有する偏向部３６と、偏向部３６を囲むようにレンズ２６の外周に位置しその厚みは外側に向かうに従って減少する集光部３８とを一体に有している。
【００２２】
コリメートビーム３０のうち偏向部３６に対応する部分は、偏向部３６により偏向させられてビーム３４として受光器２０の受光面２０Ａに入射する。コリメートビーム３０の残りの部分は、集光部３８によって中央部がくり抜かれた円錐状のビーム３２に変換され、励振端６Ａから光ファイバ６に入射する。
【００２３】
この実施形態では、偏向部３６には集光作用がないので、コリメートビーム３０に対応してビーム３４もコリメートビームとなるが、受光器２０の受光面２０Ａは一般的にはこのビーム３４を受けるのに十分な面積を有している。
【００２４】
尚、レンズ１０及び２６（図３参照）の位置を変更して、コリメートビーム３０及びビーム３４を共に収束ビームにすることによって、小さな受光面を有する受光器の使用も可能になる。
【００２５】
この実施形態では、偏向部３６がレンズ２６のほぼ中央に位置しているので、たとえレンズ２６が図４の上下方向に変位したとしても、偏向部２６に入射するビームのパワーを一定に保つことができ、安定した分岐比を得ることができる。また、偏向部３６の大きさを変えることにより分岐比を任意に設定することができる。
【００２６】
本発明では空間ビームの屈折によって分岐を行っているので、分岐比に偏光依存性は全く生じない。
集光部３８により収束させられたビーム３２は中空状の空間ビームであるが、偏向部３６がある場合とない場合とで開口の変化は小さく、ビーム３２のビームスポット近傍に励振端６Ａを位置させることによって、ビーム３２を効率よく光ファイバ６に導入することができる。
【００２７】
また、レンズ２６の金型を製作しておくことによって、レンズ２６を安価に大量生産することができるので、光分岐モニタリング用の光デバイスの低価格化が可能になる。例えばこの実施形態では、図１の光学膜１６及び図２の全反射面２２は不要である。
【００２８】
図３の光分岐モニタリング用の光デバイスは、ドープファイバとこのドープファイバを光ポンピングするためのポンプ光源とを備えた光増幅器に適用することができる。増幅すべき信号光はドープファイバの第１端に供給され、ポンプ光は波長カプラ等を用いてドープファイバの第１端及び第２端の少なくとも何れか一方からドープファイバに供給される。
【００２９】
増幅された信号光はドープファイバの第２端から出力される。この出力光が例えば図３の光ファイバ２の励振端２Ａから放射される。そしてその大部分が光ファイバ６に結合して光伝送路に送出される。
【００３０】
増幅された信号光の一部はそのパワーを受光器２０により検出される。受光器２０の電気信号の出力レベルが一定になるようにポンプ光のパワーを制御することによって、この光増幅器のＡＬＣ（自動レベルコントロール）を行うことができる。これにより、光増幅器の信号光出力パワーを一定に保つことができる。
【００３１】
図５は双方向通信用の光デバイスの実施形態を示す図である。本発明で特徴的なレンズ４０は、凸面の第１面４２Ａ及び平面の第２面４２Ｂを有するレンズ本体４２と、第２面４２Ｂのほぼ中央に例えば光学接着剤により貼着されるくさび状光学部材４４とからなる。
【００３２】
レンズ４０の第１面４２Ａに対向して光ファイバ５０の励振端５０Ａが位置している。第２面４２Ｂに対向して発光素子としてのレーザダイオード４６が設けられている。
【００３３】
レーザダイオード４６は発光点となる励振端４６Ａを有しており、この励振端４６Ａは活性層４８の一方の端面として提供される。
レーザダイオード４６の励振端４６Ａから放射されたビームは、レンズ４０の第１面４２Ａにより収束させられて、励振端５０Ａから光ファイバ５０に入射する。
【００３４】
光ファイバ５０は図示しない光伝送路に接続されており、その先には図５の構成と同じようなもう一つの光デバイスが設けられている。
光ファイバ５０の励振端５０Ａから放射されたビームの一部はくさび状光学部材４４により偏向させられて受光器５２に入射する。
【００３５】
この実施形態によると、レーザダイオード４６の駆動電流を変調しておくことで強度変調された信号光を生成し、この信号光を前述のもう一つの光デバイスの受光器で受けることができる。また、このもう一つの光デバイスの発光素子からの信号光を受光器５２で受けることができる。
【００３６】
このように簡単な構成で双方向通信用の送受信光デバイスを提供することができる。
この実施形態においても、レーザダイオード４６及び受光器５２についての分岐比（結合効率）に偏光依存性は生じない。また、くさび状光学部材４４をレンズ本体４２の第２面４２Ｂのほぼ中央に設けているので、安定な分岐比（結合効率）を得ることができる。
【００３７】
尚、くさび状光学部材４４をレンズ本体４２に貼着するのではなく、くさび状光学部材とレンズ本体とを一体に成形してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、偏光依存性がなく且つ安定な分岐比を得ることができる光デバイスの提供が可能になるという効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光分岐モニタリング用の従来の光デバイスを示す図である。
【図２】光分岐モニタリング用の従来の他の光デバイスを示す図である。
【図３】光分岐モニタリング用の光デバイスの実施形態を示す図である。
【図４】図３の光デバイスの動作を説明するための図である。
【図５】双方向通信用の光デバイスの実施形態を示す図である。
【符号の説明】
２，６，５０    光ファイバ
１０，１２，２６，４０    レンズ
２０，５２    受光器
４６    レーザダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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