JP2014102305A - Optical multiplexing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の光を合波する光合波装置に関する。 The present invention relates to an optical multiplexing device that combines a plurality of lights.
複数のレーザ光源から出射された複数の光を一つの光ファイバに入射するためには、これら複数の光を合波する必要がある。光を合波するための技術としては、例えば特許文献1,2に記載のものがある。特許文献1に記載の技術は、複数の導波路の一端を結合させることにより光を合波するものである。また特許文献2に記載の技術は、入力側の複数の光ファイバを、出力側の一つの光ファイバに溶着させることにより、光を合波するものである。 In order to enter a plurality of lights emitted from a plurality of laser light sources into one optical fiber, it is necessary to multiplex the plurality of lights. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for multiplexing light. The technique described in Patent Document 1 combines light by coupling one end of a plurality of waveguides. The technique described in Patent Document 2 combines light by welding a plurality of optical fibers on the input side to one optical fiber on the output side.
一方、特許文献3には、以下の光スイッチ装置が記載されている。まず、出力光が入射される複数の光ファイバの光入射面を互いにそろえておく。そして、これらの入射面に対して平行に放物面鏡をスライドさせることにより、光が入射する光ファイバを切り替える。 On the other hand, Patent Document 3 describes the following optical switch device. First, the light incident surfaces of a plurality of optical fibers on which output light is incident are aligned with each other. Then, by sliding the parabolic mirror parallel to these incident surfaces, the optical fiber on which light is incident is switched.
また特許文献4には、光源から出射した光を、表面が湾曲した反射面を用いてコリメートすることが記載されている。 Patent Document 4 describes collimating light emitted from a light source using a reflecting surface having a curved surface.
本発明者は、光合波装置を小型化することを検討した。すなわち本発明が目的とするところは、小型の光合波装置を提供することにある。 The present inventor studied to downsize the optical multiplexing device. That is, an object of the present invention is to provide a compact optical multiplexer.
本発明によれば、光合波装置は、複数の第1光ファイバ、第2光ファイバ、レンズ部材、及び第3光ファイバを備えている。第2光ファイバは複数のコアを有している。複数の第1光ファイバは、第2光ファイバの一端において、第2光ファイバの互いに異なるコアに光学的に接続されている。レンズ部材は、第2ファイバの他端に対向している。第3光ファイバの一端は、レンズ部材を介して第2ファイバの他端に対向している。 According to the present invention, the optical multiplexer includes a plurality of first optical fibers, second optical fibers, lens members, and third optical fibers. The second optical fiber has a plurality of cores. The plurality of first optical fibers are optically connected to different cores of the second optical fiber at one end of the second optical fiber. The lens member is opposed to the other end of the second fiber. One end of the third optical fiber is opposed to the other end of the second fiber via the lens member.
本発明によれば、光合波装置を小型化することができる。 According to the present invention, the optical multiplexing device can be reduced in size.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る光合波装置10の構成を示す断面図である。本実施形態に係る光合波装置10は、複数の第1光ファイバ110、第2光ファイバ120、レンズ部材130、及び第3光ファイバ140を備えている。第2光ファイバ120は複数のコア122を有している。第2光ファイバ120の一端124において、複数の第1光ファイバ110は、互いに異なるコア122に光学的に接続されている。レンズ部材130は、第2光ファイバ120の他端126に対向している。第3光ファイバ140は、一端144がレンズ部材130を介して第2光ファイバ120の他端126に対向している。以下、詳細に説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an
第1光ファイバ110は、例えばシングルモードファイバであり、一つのコア112を有している。ただし第1光ファイバ110は、マルチモードファイバであってもよい。本実施形態において、第1光ファイバ110の一端114は、第2光ファイバ120の一端124に接合されている。ただし、第1光ファイバ110の一端114と第2光ファイバ120の一端124は、コネクタを介して光学的に接続していても良い。
The first
第1光ファイバ110の一端114は、第2光ファイバ120の一端124に接合される際に溶融延伸されているため、第1光ファイバ110の他の部分より細くなっている。また、第1光ファイバ110のコア112は、第2光ファイバ120のコア122に接合されている。第1光ファイバ110の数は、例えば第2光ファイバ120のコア122の数と同数であるが、コア122の数よりも少なくても良い。
Since one
第2光ファイバ120は、複数のコア122を有するマルチコアファイバである。第2光ファイバ120としては、例えば通信用に用いられるマルチコアファイバを用いることができる。複数のコア122は互いに平行である。
The second
レンズ部材130は、複数のコア122から出射した光を第3光ファイバ140の一端144に集光する。本実施形態において、レンズ部材130は、透光性の材料から形成されており、一端132が第2光ファイバ120の他端126に接合しており、他端134が曲面になっている。このようにすると、光の結合損失を低くすることができる。なお、他端134の曲面は、例えば放物面である。
The
レンズ部材130は、例えばグレーテッドインデックスファイバを用いて形成されている。この場合、レンズ部材130の一端132と第2光ファイバ120の他端126は、溶着されている。また、レンズ部材130の他端134は、例えば研磨によって曲面に形成されている。ただし他端134は、例えばアーク放電によって曲面に加工されていても良い。レンズ部材130をグレーテッドインデックスファイバを用いて形成すると、レンズ部材130の一端132を容易に第2光ファイバ120の他端126に接合することができる。
The
第3光ファイバ140は、例えばシングルモードファイバであり、一つのコア142を有している。ただし第3光ファイバ140はマルチモードファイバであってもよい。第3光ファイバ140は、好ましくは、コア142のうち一端144に位置する部分がレンズ部材130の焦点と重なるように配置されている。
The third
また光合波装置10は、保持部材150を備えている。保持部材150は、第2光ファイバ120の他端126、第3光ファイバ140、及び第3光ファイバ140の一端144を保持している。第2光ファイバ120、レンズ部材130、及び第3光ファイバ140は、中心軸が互いに重なるように固定されている。保持部材150は例えば筒状の部材であり、内壁が第2光ファイバ120の他端126、第3光ファイバ140、及び第3光ファイバ140の一端144を保持している。なお、第2光ファイバ120の直径、レンズ部材130の直径、及び第3光ファイバ140の直径が互いに等しい場合、保持部材150は円筒状であり、その内径が第2光ファイバ120の直径に等しいか、わずかに小さい。
In addition, the
図2は、第2光ファイバ120の断面図である。上記したように、第2光ファイバ120は複数のコア122を有している。本図に示す例において、一つのコア122は第2光ファイバ120の中心軸に配置されており、残りのコア122は、第2光ファイバ120の中心軸を中心とした円周上に配置されている。第1光ファイバ110は、コア122の数と同数設けられているのが好ましい。ただし、第1光ファイバ110の数がコア122の数より少なくても良い。この場合、第2光ファイバ120の中心軸に位置するコア122には第1光ファイバ110が接続され、120の中心軸以外に位置する122のいずれかに、第1光ファイバ110が接続されないようにするのが好ましい。なお、複数のコア122はクラッド127内に配置されている。そしてクラッド127は、保護膜128で被覆されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the second
次に、複数の第1光ファイバ110と第2光ファイバ120との接合方法を説明する。まず、複数の第1光ファイバ110を束ねる。そして複数の第1光ファイバ110の束を部分的に加熱し、引き伸ばす。これにより、複数の第1光ファイバ110の束は、部分的に細くなる。そしてこの細くなった部分で複数の第1光ファイバ110の束を切断する。この切断面は、第1光ファイバ110の一端114となる。その後、第1光ファイバ110の一端114と第2光ファイバ120の一端124とを溶融接合する。なお、これらの工程において、第1光ファイバ110の一端114に位置するコア112を加熱することにより、コア112のモードフィールドの径は広がる。このため、第1光ファイバ110と第2光ファイバ120の結合損失は低くなる。
Next, a method for joining the plurality of first
図3は、光合波装置10の使用例を説明するための図である。複数の第1光ファイバ110には、それぞれ光源200から光が入射される。光源200は、例えばレーザ光源を有している。少なくとも一つの光源200は、さらに波長変換素子を有していてもよい。すなわち複数の光源200は、互いに同一の波長の光を出射しても良いし、少なくとも一つの光源200が、他の光源200とは異なる波長の光を出射しても良い。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of use of the
光源200から第1光ファイバ110に入射された光は、第1光ファイバ110の一端114から第2光ファイバ120のコア122に入射する。そしてコア122に入射された光は、第2光ファイバ120の他端126から、レンズ部材130に入射される。レンズ部材130に入射された光は、レンズ部材130を介して、第3光ファイバ140の一端144に位置するコア142に入射する。このようにして、複数の光源200から出射した光は、いずれも第3光ファイバ140に集光されるため、合波された状態で外部に出射する。
Light incident on the first
ここで、第3光ファイバ140の一端144に位置するコア142がレンズ部材130の焦点に一致していた場合、第2光ファイバ120の他端126から出射した光は、高効率で第3光ファイバ140のコア142に入射する。
Here, when the
なお、レンズ部材130がグレーテッドインデックスファイバを用いて形成されていた場合、レンズ部材130の中央部を伝搬する光は、モードフィールドは広がるが、屈折率の分布の影響により、出射端面付近では収束するようになる。このため、第2光ファイバ120の中心軸に位置するコア122から出射される光は、第3光ファイバ140の中心軸よりずれることなく集光される。
Note that when the
一方、第2光ファイバ120の周辺部に位置するコア122から出射される光は、レンズ部材130の周辺部を伝搬する。グレーテッドインデックスファイバは中央部の屈折率が高く、周辺部の屈折率は低いため、レンズ部材130の周辺部を伝搬する光は中央部へ向かうように徐々に曲がっていく。さらにその光は、レンズ部材130の他端134から出射される際に、第3光ファイバ140のコア142に入射する方向に屈折する。
On the other hand, light emitted from the
なお、光源200が発光する光の波長が500nm以上600nm以下の範囲である場合、光合波装置10における結合効率は、例えば60%程度になる。
Note that when the wavelength of light emitted from the
光源200及び光合波装置10を有する装置は、例えば光信号の送信装置、分光計測装置や分光分析装置の光源、レーザ加工装置の光源、レーザ顕微鏡用の光源、DNA分析装置用光源、内視鏡用の光源、又は眼底検査装置用の光源として使用される。
The apparatus including the
以上、本実施形態によれば、第2光ファイバ120を用いているため、複数の光源200から出射される光の進行方向を容易に平行にすることができる。このため、第2光ファイバ120と第3光ファイバ140の間にレンズ部材130を配置することにより、容易に複数の光源200から出射される光を第3光ファイバ140で合波することができる。このため、光合波装置10を小さくすることができる。
As mentioned above, according to this embodiment, since the 2nd
また、第1光ファイバ110における光の入射面と、第3光ファイバ140における光の出射面を互いに対向する方向に位置させることができるため、光合波装置10に対する光の入射方向と、光合波装置10からの光の出射方向とを一致させることができる。
In addition, since the light incident surface of the first
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係る光合波装置10の構成を示す断面図である。本実施形態に係る光合波装置10は、レンズ部材130の他端134が球面に沿った形状を有している点を除いて、第1の実施形態に係る光合波装置10と同様の構成である。
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the
Also according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
(第3の実施形態)
図5は、第3の実施形態に係る光合波装置10の構成を示す断面図である。本実施形態に係る光合波装置10は、反射防止膜136を有している点を除いて、第1又は第2の実施形態に係る光合波装置10と同様の構成である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the
反射防止膜136は、レンズ部材130の他端134に設けられている。反射防止膜136は、例えば誘電体膜であり、蒸着法などを用いて形成されている。
The
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、レンズ部材130の他端134に反射防止膜136が形成されているため、さらに高い効率で光を合波することができる。
Also according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, since the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
10 光合波装置
110 第1光ファイバ
112 コア
114 一端
120 第2光ファイバ
122 コア
124 一端
126 他端
127 クラッド
128 保護膜
130 レンズ部材
132 一端
134 他端
136 反射防止膜
140 第3光ファイバ
142 コア
144 一端
150 保持部材
200 光源
10
Claims (5)
複数のコアを有している第2ファイバと、
前記第2ファイバの他端に対向しているレンズ部材と、
一端が前記レンズ部材を介して前記第2光ファイバの前記他端に対向している第3光ファイバと、
を備え、
前記第2ファイバの一端において、前記複数の第1光ファイバは、互いに異なる前記コアに光学的に接続されている光合波装置。 A plurality of first optical fibers;
A second fiber having a plurality of cores;
A lens member facing the other end of the second fiber;
A third optical fiber having one end facing the other end of the second optical fiber through the lens member;
With
At one end of the second fiber, the plurality of first optical fibers are optically connected to different cores from each other.
前記第3光ファイバの前記一端は、前記レンズ部材の焦点に位置している光合波装置。 The optical multiplexing device according to claim 1,
The optical multiplexing device in which the one end of the third optical fiber is located at a focal point of the lens member.
前記レンズ部材は、グレーテッドインデックスファイバの端面を曲面に加工したものである光合波装置。 In the optical multiplexing device according to claim 3,
The said lens member is an optical multiplexing apparatus which processed the end surface of the graded index fiber into the curved surface.
前記レンズ部材の前記曲面に設けられた反射防止膜を備える光合波装置。 In the optical multiplexing device according to claim 3 or 4,
An optical multiplexing device comprising an antireflection film provided on the curved surface of the lens member.
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