JPH09230169A - ２芯ファイバ・コリメータ構造、光回路モジュール及び光増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２芯ファイバ・コリメータ構造、光回路モジ
ュール及び光増幅器に関し、小型で低コストであり、且
つ高い信頼度を持つ２芯ファイバ・コリメータ構造、光
回路モジュール及び光増幅器を提供する。 【解決手段】 ２本のファイバを同一の孔に圧入され、
該孔の出口において該２本のファイバの出射光の光軸を
自己の中心線と平行にする２芯フェルールと、該２本フ
ァイバの二の出射光の光路が、自己の中心線上の点で交
差するように屈折させるレンズと、該レンズの中心線上
の二の出射光の光路の交点が光学膜上に形成され、好ま
しくは該光学膜が該レンズの中心線に垂直に配置された
光学素子とを備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２芯ファイバ・コ
リメータ構造、光回路モジュール及び光増幅器に係り、
特に、小型で低コストであり、且つ高い信頼度を持つ２
芯ファイバ・コリメータ構造、光回路モジュール及び光
増幅器に関する。

【０００２】稀土類元素を添加した増幅ファイバを用い
た光増幅技術が実用化の段階を迎えている。光増幅器に
おいては、増幅ファイバに添加されている稀土類元素を
励起する励起光を信号光と合波する必要がある。この信
号光と励起光とを合波するための光回路モジュールには
小型、低コスト、高信頼度が要求され、この主要な構成
要素である２芯ファイバ・コリメータ構造にも同様に小
型、低コスト、高信頼度が要求されている。

【０００３】

【従来の技術】図１１は、従来の光ファイバ増幅器の光
回路の構成である。図１１において、１−１は入力信号
光の一部を分岐する第一の分波器、２−１は該分岐され
た信号光を電気変換して図示していない入力信号光のモ
ニタ回路に供給する第一のフォト・ダイオード、３−１
は増幅ファイバに添加されている稀土類元素を励起する
励起光が入力側の光伝送路に漏れ出るのを防止する第一
のアイソレータで、以上の素子によって前段モジュール
が構成される。４は稀土類元素を添加された増幅ファイ
バ、５は後述する励起レーザ・ダイオードが出力する励
起光を該増幅ファイバに結合し、信号光は透過させる光
ろ波器、６は励起光を発生する励起レーザ・ダイオー
ド、７−１は該励起レーザ・ダイオードの出力光を前記
光ろ波器に導く第一の全反射素子、３−２は出力側の光
伝送路からの反射されてくる信号光が増幅ファイバに入
力されるのを素子する第二のアイソレータ、１−２は該
アイソレータから出力される信号光と出力側の光伝送路
から反射されてくる信号光の一部を分岐する第二の分波
器、２−２は該第二の分波器で分岐される出力信号光を
電気変換して図示していない出力信号光のモニタ回路に
供給する第二のフォト・ダイオード、２−３は該第二の
分波器で分岐される反射信号光を電気変換して図示して
いない反射光のモニタ回路に供給する第三のフォト・ダ
イオード、７−２は該第二の分波器で分岐される反射信
号光を該第三のフォト・ダイオードに導く第二の全反射
素子で、以上の素子によって後段モジュールが構成され
る。

【０００４】尚、図１１においては、光ファイバを通し
て光が伝搬される部位は太い実線で、空間やレンズなど
の光学素子を通して光が伝搬される部位は太い破線で、
電気信号が伝搬される部位は細い実線で示している。

【０００５】入力側の光伝送路から受信された信号光の
一部は第一の分波器によって分岐され、第一のフォト・
ダイオードによって電気変換されて入力信号光のモニタ
回路に供給される。入力信号光のモニタ回路の出力は励
起レーザ・ダイオードの自動レベル制御や入力信号光断
の警報などに用いられる。

【０００６】該第一の分波器を通過した信号光は稀土類
元素を添加された増幅ファイバに導かれる。該増幅ファ
イバには励起レーザ・ダイオードが出力する励起光も光
ろ波器を介して導かれる。そして、該励起光によって増
幅ファイバに添加された稀土類元素が一旦エネルギーが
高い準位に励起され、それが元のエネルギー準位に戻る
時に誘導放出により信号光を増幅する。増幅された信号
光は第二の分波器と第二のフォト・ダイオードによって
電気変換されて出力信号光のモニタ回路に供給される。
出力信号光のモニタ回路の出力は励起レーザ・ダイオー
ドの自動レベル制御や出力信号光断の警報などに用いら
れる。

【０００７】第二の分波器を通過した出力信号光は出力
側の光伝送路に送出される。出力側において、光伝送路
と光ファイバ増幅器とのコネクタが外れたり、光伝送路
が断線した場合には出力信号光が反射されて戻ってく
る。これを第二の分波器は第三のフォト・ダイオードに
よって電気変換してモニタする。

【０００８】以上が図１１に示した従来の光ファイバ増
幅器の光回路の構成と動作であるが、次に図１１の光回
路を構成する光回路モジュールの構造を説明する。図１
２は、従来の光回路モジュールのうち後段モジュールで
ある。

【０００９】図１２において、図１１と同じ符号のもの
は同じ構成要素を表わすが、ここでも全ての構成要素の
説明を行なう。２１−１は稀土類元素を添加された増幅
ファイバと後段モジュールを接続する第一のポート、２
１−２は励起光を後段モジュールに供給する第二のポー
ト、２１−３は出力信号光を光伝送路に結合する第三の
ポートで、これらは同じ構造で出来上がっている。第一
のポートだけについてその詳細を示すと、２１−１−１
はフェルール、２１−１−２はキャピラリ２１−１−３
はレンズ、２１−１−４はレンズホルダ、２１−１−５
はパイプ、２１−１−６はブロック、２１−１−７はゴ
ム・ブッシュである。５は図示されていない励起レーザ
・ダイオードが出力する励起光を該増幅ファイバに結合
し、信号光は透過させる光ろ波器、７−１は該励起光を
該光ろ波器に導く第一の全反射素子、３−２は出力側の
光伝送路からの反射されてくる信号光が増幅ファイバに
入力されるのを阻止する第二のアイソレータ、１−２は
該アイソレータから出力される信号光と出力側の光伝送
路から反射されてくる信号光の一部を分岐する第二の分
波器、２−２は該第二の分波器で分岐される出力信号光
を電気変換して図示していない出力信号光のモニタ回路
に供給する第二のフォト・ダイオード、２−３は該第二
の分波器で分岐される反射信号光を電気変換して図示し
ていない反射光のモニタ回路に供給する第三のフォト・
ダイオード、７−２は該第二の分波器で分岐される反射
信号光を該第三のフォト・ダイオードに導く第二の全反
射素子、２２は筺体である。尚、２−２−１及び２−３
−１は、各々、第二のフォト・ダイオードと第三のフォ
ト・ダイオードを該筺体にとりつけるための第二のフォ
ト・ダイオード・ホルダと第三のフォト・ダイオード・
ホルダである。

【００１０】ここで、機械的には、パイプとレンズ・ホ
ルダ、レンズ・ホルダとフェルールは予め溶接されてお
り、パイプとブロックは光路調整をした後溶接される。
又、ブロックと筺体、フォト・ダイオード・ホルダと筺
体も溶接されている。更に、全反射素子、光ろ波器及び
分波器は筺体にエポキシ系の接着剤で接着されている。

【００１１】光学的には、信号光伝送路と励起光伝送路
とを独立なファイバ・コリメータで構成しており、しか
も、信号光伝送路と励起光伝送路とを平行に配置してい
る。そして、第一のポートと第二のポートからレンズを
介して後段モジュール内に導かれた光は平行光線になる
ようにしている。又、光路構成が最も簡単になるよう
に、全反射素子、分波器、光ろ波器に形成されている光
学膜が光路に対して４５度の角度になるように配置され
ている。このため、一方のフォト・ダイオードの端面で
反射した光が他方のフォト・ダイオードに入射されない
ように、傾斜をつけたフォト・ダイオード・ホルダを用
いてフォト・ダイオードの光軸が筺体の端面に立てた法
線に一致しないようにしている。

【００１２】図１３は、従来のセルフォック・レンズを
用いて励起光と信号光とを結合する構成である。図１３
において、８−１−１は稀土類元素を添加された増幅フ
ァイバ、８−１−２は励起レーザ・ダイオードが出力す
る励起光を伝送するファイバである。２５は１／４ピッ
チのセルフォック・レンズ、５は図示されていない励起
レーザ・ダイオードが出力する励起光を該増幅ファイバ
に結合し、信号光を透過させる光ろ波器である。

【００１３】二のファイバ８−１−１及び８−１−２は
セルフォック・レンズの中心に関して対称な位置で該セ
ルフォック・レンズと接着されており、該セルフォック
・レンズは二のファイバと接着されている面とは反対側
の面で光ろ波器と接着されている。光ろ波器のろ波膜は
セルフォック・レンズと接着される面に形成されてお
り、ファイバ８−１−２からセルフォック・レンズに入
射された励起光はろ波膜で反射されて増幅ファイバへと
導かれる。そして、増幅ファイバで増幅された信号光は
ファイバ８−１−１、セルフォック・レンズ及び光ろ波
器を通って図１３の右側へ出射される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】図１２の構成では、光
学的には、信号光伝送路と励起光伝送路とを独立なファ
イバ・コリメータで構成しており、実装スペースをでき
るだけ小さくするために信号光伝送路と励起光伝送路と
を平行に配置している。このため、励起光を信号光伝送
路に結合するために全反射素子７−１を必要とし、該全
反射素子７−１と光ろ波器５との間の空間の分だけ後段
モジュールが大きくなる。

【００１５】又、光路構成が最も簡単になるように、全
反射素子、分波器、光ろ波器に形成されている光学膜が
光路に対して４５度の角度になるように配置されてい
る。従って、一方のフォト・ダイオードの端面で反射し
た光が他方のフォト・ダイオードに入射されないよう
に、フォト・ダイオードの光軸が筺体の端面に立てた法
線に一致しないようにするためにフォト・ダイオード・
ホルダ２−２−１及び２−３−１を用いなければならな
い。

【００１６】更に、光軸と全反射素子、分波器、光ろ波
器に形成されている光学膜が光路に対して４５度の角度
になるように配置されているために偏光依存性が大きく
なっていて好ましくない。

【００１７】図１３の構成においては、２芯ファイバと
セルフォック・レンズが接着剤で接着されており、又、
セルフォック・レンズと光ろ波器も接着剤で接着されて
いる。ファイバからの出射点における光のビーム径は１
０ミクロンのオーダーであり、その狭いビームに閉じ込
められた光パワーは２０〜２００ミリ・ワットのオーダ
ーと大きいので、接着剤中の炭素や不純物が光エネルギ
ーを吸収して発熱し、接着剤の劣化が進む恐れがある。

【００１８】上記のように、図１２に示した技術では素
子数を多く必要とする上に小型化が困難であり、図１３
に示した技術では信頼性に問題がある。本発明は、かか
る問題を解決することができる、小型で低コストであ
り、且つ高い信頼度を持つ２芯ファイバ・コリメータ構
造及び光回路モジュール構造を提供することを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】図１は、２芯ファイバ・
コリメータを用いた光ファイバ増幅器の光回路の構成
（その１）である。

【００２０】図１において、１−１は入力信号光の一部
を分岐する第一の分岐器、２−１は該分岐された信号光
を電気変換して図示していない入力信号光のモニタ回路
に供給する第一のフォト・ダイオード、３−１は増幅フ
ァイバに添加されている稀土類元素を励起する励起光が
入力側の光伝送路に漏れ出るのを防止する第一のアイソ
レータで、以上の素子によって前段モジュールが構成さ
れる。４は稀土類元素を添加された増幅ファイバ、５は
後述する励起レーザ・ダイオードが出力する励起光を該
増幅ファイバに結合し、信号光を透過させる光ろ波器、
６は励起光を発生する励起レーザ・ダイオード、３−２
は出力側の光伝送路からの反射されてくる信号光が増幅
ファイバに入力されるのを阻止する第二のアイソレー
タ、１−２は該アイソレータから出力される信号光と出
力側の光伝送路から反射されてくる信号光の一部を分岐
する第二の分岐器、２−２は該第二の分岐器で分岐され
る出力信号光を電気変換して図示していない出力信号光
のモニタ回路に供給する第二のフォト・ダイオード、２
−３は該第二の分岐器で分岐される反射信号光を電気変
換して図示していない反射光のモニタ回路に供給する第
三のフォト・ダイオードで、以上の素子によって後段モ
ジュールが構成される。

【００２１】図１においては、光ファイバを通して光が
伝搬される部位は太い実線で、空間やレンズなどの光学
素子を通して光が伝搬される部位は太い破線で、電気信
号が伝搬される部位は細い実線で示している。ここで、
２芯ファイバ・コリメータは後段モジュールで増幅ファ
イバ及び励起光を伝送するファイバと光ろ波器が結合さ
れる部分に適用されている。

【００２２】図２は、２芯ファイバ・コリメータを用い
た後段モジュールの構成である。図２において、８−１
は後段モジュールへの入力側の２本のファイバで、一方
は信号光を増幅する稀土類元素添加ファイバを含む信号
光伝送路側のファイバ、もう一方は励起光伝送路側のフ
ァイバである。１０−１は２芯フェルール、１１は２芯
フェルールを後述するレンズ・ホルダに固定するための
スリーブ、１２−１は第一のレンズ、１３−１は該第一
のレンズ１２−１を含むレンズ・アセンブリ、５は光ろ
波器、１４は第一のレンズ・ホルダ、１５は凸ブロック
で、以上の構成要素によって２芯ファイバ・コリメータ
が構成される。２０は筺体である。

【００２３】又、３─２は出力側で反射された信号光が
入力側に漏れ出すのを阻止するアイソレータ、１−２は
該アイソレータの出力光である信号光の一部を分岐し、
又、出力側から反射されてくる信号光の一部を分岐する
第二の分岐器、２−２は出力信号光の一部を電気変換し
て図示していない出力光のモニタ回路に供給する第二の
フォト・ダイオード、２−３は反射信号光の一部を電気
変換して図示していない反射光のモニタ回路に供給する
第三のフォト・ダイオード、２−２−１は該第二のフォ
ト・ダイオードを該筺体に固定する第二のフォト・ダイ
オード・ホルダ、２−３−１は該第三のフォト・ダイオ
ードを該筺体に固定する第三のフォト・ダイオード・ホ
ルダである。

【００２４】更に、１７はコリメータ・ビームを出力側
の光ファイバに結合する第二のレンズ、１８は該第二の
レンズを固定する第二のレンズ・ホルダ、１９はコモン
・ガイド、１６は１芯フェルール、９は信号出力ファイ
バである。

【００２５】図２の構成の特徴は、 信号光伝送路と励起光伝送路とを２芯ファイバ・コ
リメータで構成し、且つ、 第一のレンズとファイバ、及び第一のレンズと光ろ
波器を接着せずに固定し、 光ろ波器を２芯ファイバ・コリメータの光軸に垂直
に配置して励起光を反射させて信号光伝送路に結合さ
せ、又、 第二の分岐器の光学膜の面に対する光の入射角を４
５度より小さくして偏光依存性を改善すると共に、第
二、第三のフォト・ダイオードの光軸を筺体の端面に垂
直にしても一方のフォト・ダイオードの端面での反射光
が他方のフォト・ダイオードに入射されないようにして
いる点である。

【００２６】即ち、２芯ファイバ・コリメータ化によっ
て光学素子の数を減少させることができ、同時に後段モ
ジュールを小型化することができ、更に、後段モジュー
ルの偏光依存性を改善できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図２の構成において、２芯フェル
ールとスリーブは溶接され、第一のレンズ・ホルダとス
リーブ及び第一のレンズ・ホルダと凸ブロックは光軸調
整の後に溶接され、該凸ブロックと筺体も溶接される。
同様に、１芯フェルールと第二のレンズ・ホルダ、第二
のレンズ・ホルダとコモン・ガイド、コモン・ガイドと
筺体も溶接される。又、第二、第三のフォト・ダイオー
ド・ホルダと筺体も溶接される。即ち、金属で出来てい
る部材は溶接固定する。

【００２８】一方、光ろ波器をレンズ・ホルダに固定す
るのは接着である。ただし、光ろ波器の周囲のみに接着
剤を塗布して接着するので、光路には接着剤は存在しな
い。図３は、２芯ファイバ・コリメータ部の拡大図であ
る。

【００２９】図３において、８−１は入力側の２本のフ
ァイバで、一方は信号光を増幅する稀土類元素添加ファ
イバを含む信号光伝送路側のファイバ、もう一方は励起
光伝送路側のファイバである。１０−１は２芯フェルー
ル、１１はスリーブ、１２−１は第一のレンズ、１３−
１はレンズ・アセンブリ、１４は第一のレンズ・ホル
ダ、５は光ろ波器である。

【００３０】ここで、光ろ波器は典型的にはガラスを素
材として、２本のファイバからの光が直接当たる面にＴ
ｉＯ₂ とＳｉＯ₂ の薄膜を複数層蒸着して形成する。ガ
ラスが所謂ＢＫ−７の場合ＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂ の薄膜を
２０層程度蒸着すると、１．５５ミクロンの信号光は殆
ど透過し、１．４８ミクロンの励起光は殆ど反射され
る。

【００３１】図４は、２芯フェルールの詳細である。図
４において、８−１は入力側の２本のファイバで、一方
は信号光を増幅する稀土類元素添加ファイバを含む信号
光伝送路側のファイバ、もう一方は励起光伝送路側のフ
ァイバである。１０−１は２芯フェルール、１０−１−
１はキャピラリである。又、１０−１−２の部分には入
力側の２本のファイバを２芯フェルール及びキャピラリ
に固定するための接着剤が充填されている。

【００３２】即ち、２芯フェルールとキャピラリの空洞
に接着剤を充填した後に２芯ファイバを該空洞に圧入
し、加熱して接着剤を硬化させて図４の構成を作り上げ
る。２本のファイバのキャピラリに圧入される部分は被
覆を除去されてファイバ素線をむき出しにされている。
そして、キャピラリの入口の空洞は直径を大きくしてス
ムーズに圧入できるようにしてあり、キャピラリの出口
の空洞は直径をファイバ素線の直径の２倍に等しくして
ある。従って、キャピラリの出口において２本のファイ
バ素線の中心とキャピラリの中心とは一直線上をなす。
又、キャピラリの直径がファイバ素線の直径の２倍にな
っている部分をファイバ素線の直径より十分長くしてお
けば、キャピラリの出口において２本のファイバ素線を
平行にすることができる。

【００３３】従って、一方のファイバ素線から出射され
た励起光を第一のレンズでコリメート光にして出射し、
光ろ波器の光学膜の中心で反射させてもう一方のファイ
バ素線に結合させるための調整が容易になる。

【００３４】図５は、励起光を信号光伝送路に結合する
ための調整の原理（その１）である。まず図５におい
て、８−１−１は信号光伝送路であるファイバ、８−１
−２は励起光伝送路であるファイバ、１２−１は第一の
レンズ、１３−１はレンズ・アセンブリ、５は光ろ波器
であり、この図は光ろ波器の端面に立てた法線が２芯フ
ァイバ・コリメータの光軸と平行になる場合を示してい
る。

【００３５】ｘを第一のレンズの中心線とファイバの中
心線との間の距離とし、励起光の光ろ波器の端面に対す
る入射角と反射角をθとし、第一のレンズの中心点と光
ろ波器との距離をｄとし、光ビームの太さを無視できる
時、 ｘ＝ｄ・ｔａｎθ が成立するように設計され、組み立てられていれば励起
光を信号光伝送路に結合させることができる。

【００３６】しかし、光ろ波器は接着でレンズ・ホルダ
に固定するので、光ろ波器の端面に立てた法線が２芯フ
ァイバ・コリメータの光軸に平行になるとは限らない。
この状態を図示したのが図６である。

【００３７】図６は、励起光を信号光伝送路に結合する
ための調整の原理（その２）で、光ろ波器の端面が本来
あるべき角度からφだけ傾いて固定されている状態を図
示している。この場合には、励起光の光ろ波器の端面に
対する入射角と反射角をθ’とし、第一のレンズの中心
点と光ろ波器との距離をｄとし、光ビームの太さを無視
できる時、２芯ファイバ・コリメータの中心線を第一の
レンズの中心線からずらして、一方のファイバの中心線
と第一のレンズの中心線との距離が次の式で与えられる
ｘ’となるようにすれば、励起光を信号光伝送路に結合
することができる。

【００３８】ｘ’＝ｄ・ｔａｎ（θ’−φ） 即ち、光ビームの太さを無視できるならば、図３に示し
たようにスリーブとレンズ・ホルダとの接触面の方向
（これをｘ、ｙ軸方向とする。）にスリーブとレンズ・
ホルダの相対的な位置を調整すれば励起光を信号光伝送
路に結合することができる。しかも、θ’やφなどの量
を実測する必要はなく、スリーブとレンズ・ホルダをそ
れらの接合面に沿って平行にずらして（２芯ファイバ・
コリメータの中心線を第一のレンズの中心線に対して平
行移動して）、２本のファイバの一方から入射した光が
もう一方から最大に出射される位置を探すだけでよい。

【００３９】しかし、実際には光ビームの太さを無視で
きないし、第一のレンズの収差などの誤差要因も存在し
うるので、図３に示した２芯ファイバ・コリメータの軸
方向（これをｚ軸方向とする。）の調整も行なう必要性
が生ずる。

【００４０】従って、励起光の結合の調整と２芯ファイ
バ・コリメータ部の溶接固定の手順は以下のようにな
る。 ２芯フェルールとスリーブを組合せ、レンズ・ホル
ダにレンズ・アセンブリと光ろ波器を取りつける。

【００４１】 ２芯フェルールとスリーブを組み合わ
せた物と、レンズ・アセンブリと光ろ波器を取りつけた
レンズ・ホルダとを組み合わせる。 スリーブに対する２芯フェルールの位置をｚ軸方向
に調整し、レンズ・ホルダに対するスリーブの位置を
ｘ、ｙ軸方向に調整して、２芯ファイバ間の結合の最大
点を探す。

【００４２】 ２芯フェルールをスリーブに溶接固定
する。この際、スリーブの厚さが小さい箇所において、
スリーブの中心に関して対称な点を同時に貫通溶接す
る。 再びレンズ・ホルダに対するスリーブの位置をｘ、
ｙ軸方向に調整して、２芯ファイバ間の結合の最大点を
探す。

【００４３】 スリーブとレンズ・ホルダとを、両者
が接合している線上で溶接する。この際、スリーブの中
心に関して対称な点を同時に溶接する。 この後、上記のようにして組み立てられた２芯ファイバ
・コリメータ構造を筺体側に固定するが、この時に、球
面すりあわせ構造になっているレンズ・ホルダと凸ブロ
ックの接合面を回転させて、２芯ファイバのうち信号光
伝送路であるファイバと１芯ファイバとの結合が最大に
なる角度になったところでレンズ・ホルダと凸ブロック
を溶接固定する。この場合にもレンズ・ホルダの中心に
関して対称な点を同時に溶接する。

【００４４】以上で図２の構成の組立に関する説明を終
りにして、次に第二の分岐器に対する光の入射角につい
て説明する。図７は、第二の分岐器に対する光の入射角
を検討するための図である。

【００４５】図７において、２３は第二の分岐器の光学
膜の面、２４はフォト・ダイオードの入射面と平行な面
（以降は単に「入射面」と呼ぶことにする。）である。
従来のように光学膜に対する入射角が４５度の場合には
光学膜で反射した光はフォト・ダイオードの入射面に垂
直に垂直に入射する。この場合にはフォト・ダイオード
の入射面での偏光依存性はないが、光学膜での偏光依存
性が悪くなっている。

【００４６】そこで、光学膜の角度を４５度からαだけ
傾けて光学膜への入射角を（４５°−α）にすると、光
学膜での反射光のフォト・ダイオードの入射面への入射
角は２αとなる。

【００４７】従来、光学膜に対する入射角を４５度とし
ており、好ましくはないがこれを実用的な限界と考え、
光学膜の偏光特性とフォト・ダイオードの入射面の偏光
特性が類似しているものとすると、フォト・ダイオード
への入射角２αは４５度未満であることが望ましい。即
ち、αは０度より大きく２２．５度より小さい角度とな
る。従って、光学膜への入射角は２２．５度より大きく
４５度より小さくするのが望ましい。

【００４８】さて、図２の構成は図１における後段の光
回路において増幅ファイバ及び励起光を伝送するファイ
バと光ろ波器が結合される部分２芯ファイバ・コリメー
タを適用する例であったが、２芯ファイバ・コリメータ
は他の部位にも適用することができる。

【００４９】図８は、２芯ファイバ・コリメータを用い
た後段モジュールの構成（その２）である。図８におい
て、８−１は後段モジュールへの入力側の２本のファイ
バで、一方は信号光を増幅する稀土類元素添加ファイバ
を含む信号光伝送路側のファイバ、もう一方は励起光伝
送路側のファイバである。１０−１は第一の２芯フェル
ール、１１−１は第一の２芯フェルールを後述する第一
のレンズ・ホルダに固定するための第一のスリーブ、１
２−１は第一のレンズ、１３−１は該第一のレンズ１２
−１を含む第一のレンズ・アセンブリ、５は光ろ波器、
１４−１は第一のレンズ・ホルダ、１５−１は第一の凸
ブロックで、以上の構成要素によって第一の２芯ファイ
バ・コリメータが構成される。

【００５０】２０は筺体である。又、３─２は出力側で
反射された信号光が入力側に漏れ出すのを阻止するアイ
ソレータ、１−２は該アイソレータの出力光である信号
光の一部を分岐する第二の分岐器、２−２は出力信号光
の一部を電気変換して図示していない出力光のモニタ回
路に供給する第二のフォト・ダイオード、２−２−１は
該第二のフォト・ダイオードを該筺体に固定する第二の
フォト・ダイオード・ホルダである。

【００５１】更に、８−２は後段モジュールの出力側の
２本のファイバで、一方は信号光の出力ファイバ、もう
一方は反射光を図示していない反射光モニタ用のフォト
・ダイオードに導くファイバである。１０−２は第二の
２芯フェルール、１１−２は第二の２芯フェルールを後
述する第二のレンズ・ホルダに固定するための第二のス
リーブ、１２−２は第二のレンズ、１３−２は該第二の
レンズ１２−２を含む第二のレンズ・アセンブリ、１−
３は第三の分岐器、１４−２は第二のレンズ・ホルダ、
１５−２は第二の凸ブロックで、以上の構成要素によっ
て第二の２芯ファイバ・コリメータが構成される。

【００５２】図８の構成において、第二の２芯ファイバ
・コリメータの、第一の２芯ファイバ・コリメータに光
ろ波器が設けられている箇所には第三の分岐器が設けら
れているのが、第二の２芯ファイバ・コリメータと第一
の２芯ファイバ・コリメータとの唯一の差異である。

【００５３】即ち、出力側の２本のファイバの一方は出
力側の光伝送路であり、そのもう一方は出力側から反射
されてくる信号光の一部を第三の分岐器から受けて、図
示していない反射光を電気変換するフォト・ダイオード
へと導くファイバである。この構造を採用することによ
り、出力信号光の反射光モニタ用のフォト・ダイオード
への漏話が完全になくなり、且つ、筺体に固定するフォ
ト・ダイオードの数が減って実装上の制約が緩くなる。

【００５４】更に、第三の分岐器をガラス基板で構成
し、該ガラス基板のファイバ側の面をガラス素面とし、
該ガラス基板のそれとは反対側の面にＴｉＯ₂ とＳｉＯ
₂ 膜よりなる無反射膜を蒸着してガラス素面でのフレネ
ル反射によって光を分岐しているので、非常に低価格な
分岐器が実現できる。ガラス素材が所謂ＢＫ−７の場合
には、無反射膜の層数を４とすれば、分岐比は２４：１
となる。この場合、反射光の偏光依存性について考慮す
る必要があるが、２芯ファイバ・コリメータ構造におけ
る分岐器への光の入射角が３〜５度程度では０．１ｄＢ
以下で問題にはならない。尚、サファイアや石英等の透
明部材を使用することも可能で，この場合には分岐比が
上記とは異なるものになる。

【００５５】図９は、２芯ファイバ・コリメータを用い
た光ファイバ増幅器の光回路の構成（その２）である。
図９において、１−１は入力信号光の一部を分岐する第
一の分岐器、２−１は該分岐された信号光を電気変換し
て図示していない入力信号光のモニタ回路に供給する第
一のフォト・ダイオード、３−１は増幅ファイバに添加
されている稀土類元素を励起する励起光が入力側の光伝
送路に漏れ出るのを防止する第一のアイソレータ、５−
１は後述する第一の励起レーザ・ダイオードが出力する
励起光を該増幅ファイバに結合し、信号光を透過させる
第一の光ろ波器、６−１は励起光を発生する第一の励起
レーザ・ダイオードで、以上の素子によって前段モジュ
ールが構成される。４は稀土類元素を添加された増幅フ
ァイバ、５−２は後述する第二の励起レーザ・ダイオー
ドが出力する励起光を該増幅ファイバに結合し、信号光
を透過させる第二の光ろ波器、６−２は励起光を発生す
る第二の励起レーザ・ダイオード、３−２は出力側の光
伝送路からの反射されてくる信号光が増幅ファイバに入
力されるのを阻止する第二のアイソレータ、１−２は該
アイソレータから出力される信号光と出力側の光伝送路
から反射されてくる信号光の一部を分岐する第二の分岐
器、２−２は該第二の分岐器で分岐される出力信号光を
電気変換して図示していない出力信号光のモニタ回路に
供給する第二のフォト・ダイオード、２−３は該第二の
分岐器で分岐される反射信号光を電気変換して図示して
いない反射光のモニタ回路に供給する第三のフォト・ダ
イオードで、以上の素子によって後段モジュールが構成
される。この構成は、増幅ファイバに両方向から励起光
を供給して増幅ファイバの利得を上げるためのものであ
る。

【００５６】図９においても、光ファイバを通して光が
伝搬される部位は太い実線で、空間やレンズなどの光学
素子を通して光が伝搬される部位は太い破線で、電気信
号が伝搬される部位は細い実線で示している。ここで、
２芯ファイバ・コリメータは前段モジュールで増幅ファ
イバ及び励起光を伝送するファイバと光ろ波器が結合さ
れる部分と、後段モジュールで増幅ファイバ及び励起光
を伝送するファイバと光ろ波器が結合される部分に適用
されている。

【００５７】２芯ファイバ・コリメータ構造及びそれの
筺体への取付け構造などは図２と同様であるので、上記
前段モジュール及び後段モジュールを図示することは省
略する。

【００５８】図１０は、２芯ファイバ・コリメータを用
いた光ファイバ増幅器の光回路の構成（その３）であ
る。図１０において、１−１は入力信号光の一部を分岐
する第一の分岐器、２−１は該分岐された信号光を電気
変換して図示していない入力信号光のモニタ回路に供給
する第一のフォト・ダイオード、３−１は増幅ファイバ
に添加されている稀土類元素を励起する励起光が入力側
の光伝送路に漏れ出るのを防止する第一のアイソレータ
で、以上の素子によって前段モジュールが構成される。

【００５９】４−１は稀土類元素を添加された第一の増
幅ファイバである。５−１は後述する第一の励起レーザ
・ダイオードが出力する励起光を該増幅ファイバに結合
し、信号光を透過させる第一の光ろ波器、６−１は励起
光を発生する第一の励起レーザ・ダイオード、５−２は
後述する第二の励起レーザ・ダイオードが出力する励起
光を該後述する第二の増幅ファイバに結合し、信号光を
透過させる第二の光ろ波器、６−１は励起光を発生する
第二の励起レーザ・ダイオードで、以上の素子によって
中段モジュールが構成される。

【００６０】尚、中段モジュールにおいて、第一の光ろ
波器と第二の光ろ波器の間又は第二の光ろ波器の直後に
アイソレータが設けられることもある。４−２は稀土類
元素を添加された第二の増幅ファイバである。

【００６１】３−２は出力側の光伝送路からの反射され
てくる信号光が増幅ファイバに入力されるのを阻止する
第二のアイソレータ、１−２は該アイソレータから出力
される信号光と出力側の光伝送路から反射されてくる信
号光の一部を分岐する第二の分岐器、２−２は該第二の
分岐器で分岐される出力信号光を電気変換して図示して
いない出力信号光のモニタ回路に供給する第二のフォト
・ダイオード、２−３は該第二の分岐器で分岐される反
射信号光を電気変換して図示していない反射光のモニタ
回路に供給する第三のフォト・ダイオードで、以上の素
子によって後段モジュールが構成される。この構成は、
増幅ファイバを２段にして各々の増幅ファイバに固有の
励起レーザ・ダイオードを設けて、光ファイバ増幅器と
しての利得を上げるためのものである。

【００６２】図１０においても、光ファイバを通して光
が伝搬される部位は太い実線で、空間やレンズなどの光
学素子を通して光が伝搬される部位は太い破線で、電気
信号が伝搬される部位は細い実線で示している。ここ
で、２芯ファイバ・コリメータは中段モジュールで増幅
ファイバ及び励起光を伝送するファイバと光ろ波器が結
合される２ヶ所に適用されている。

【００６３】２芯ファイバ・コリメータ構造及びそれの
筺体への取付け構造などは図２と同様であるので、上記
前段モジュール及び後段モジュールを図示することは省
略する。

【００６４】即ち、２芯ファイバ・コリメータを用いた
光回路モジュールの構成は、図２の光回路モジュールの
ように２芯ファイバ・コリメータが光回路モジュールの
入力側に適用される形式に限定されず、光回路モジュー
ルの出力側に適用される形式も、光回路モジュールの入
力側と出力側の双方に適用される形式もある。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明により、小型
で低コストであり、且つ高い信頼度を持つ２芯ファイバ
・コリメータ、及び光回路モジュール及び光増幅器を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ２芯ファイバ・コリメータを用いた光ファイ
バ増幅器の光回路の構成（その１）。

【図２】 ２芯ファイバ・コリメータを用いた後段モジ
ュールの構成（その１）。

【図３】 ２芯ファイバ・コリメータ部の拡大図。

【図４】 ２芯フェルールの詳細。

【図５】 励起光を信号光伝送路に結合するための調整
の原理（その１）。

【図６】 励起光を信号光伝送路に結合するための調整
の原理（その２）。

【図７】 第二の分岐器に対する光の入射角を検討する
ための図。

【図８】 ２芯ファイバ・コリメータを用いた後段モジ
ュールの構成（その２）。

【図９】 ２芯ファイバ・コリメータを用いた光ファイ
バ増幅器の光回路の構成（その２）。

【図１０】 ２芯ファイバ・コリメータを用いた光ファ
イバ増幅器の光回路の構成（その３）。

【図１１】 従来の光ファイバ増幅器の光回路の構成。

【図１２】 従来の光回路モジュールのうち後段モジュ
ール。

【図１３】 従来のセルフォック・レンズを用いて励起
光と信号光とを結合する構成。

【符号の説明】

１−２ 第二の分岐器 ２−２ 第二のフォト・ダイオード ２−２−１ 第二のフォト・ダイオード・ホルダ ２−３ 第三のフォト・ダイオード ２−３−１ 第三のフォト・ダイオード・ホルダ ３−２ 第二のアイソレータ ５ 光ろ波器 ８−１ 入力側の２本のファイバ ９ 出力側のファイバ １０−１ ２芯フェルール １１ スリーブ １２−１ 第一のレンズ １３−１ レンズ・アセンブリ １４ 第一のレンズ・ホルダ １５ 凸ブロック １６ １芯フェルール １７ 第二のレンズ １８ 第二のレンズ・ホルダ １９ コモン・ガイド ２０ 筺体

フロントページの続き (72)発明者 辻 由紀子 北海道札幌市中央区北一条西２丁目１番地 富士通北海道ディジタル・テクノロジ株 式会社内 (72)発明者 長沼 典久 北海道札幌市中央区北一条西２丁目１番地 富士通北海道ディジタル・テクノロジ株 式会社内 (72)発明者 福島 暢洋 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 安部 健一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２本のファイバを同一の孔に圧入され、
   該孔の出口において該２本のファイバの出射光の光軸を
   自己の中心線と平行にする２芯フェルールと、 該２本ファイバの二の出射光の光路が、自己の中心線上
   の点で交差するように屈折させるレンズと、 該レンズの中心線上の二の出射光の光路の交点が光学膜
   上に形成され、好ましくは該光学膜が該レンズの中心線
   に垂直に配置された光学素子とを備えることを特徴とす
   る２芯ファイバ・コリメータ構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の２芯ファイバ・コリメー
   タ構造であって、 前記光学素子は、 ガラス基板を使用し、 該ガラス基板の光路に入る面のうち、前記２本のファイ
   バ側の面にＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂ の多層膜を形成した光ろ
   波器であることを特徴とする２芯ファイバ・コリメータ
   構造。
3. 【請求項３】 請求項１記載の２芯ファイバ・コリメー
   タ構造であって、 前記光学素子は、 透明素材を使用し、 該透明素材の光路に入る面のうち、前記２本のファイバ
   側の面にＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂ の多層膜を形成した分岐器
   であることを特徴とする２芯ファイバ・コリメータ構
   造。
4. 【請求項４】 請求項１記載の２芯ファイバ・コリメー
   タ構造であって、 前記２芯フェルールの中心線を前記レンズの中心線に対
   して平行移動することによって、前記２本ファイバの一
   方を出射した光が該２芯ファイバのもう一方に入射する
   調整機構を備えることを特徴とする２芯ファイバ・コリ
   メータ構造。
5. 【請求項５】 請求項２記載の２芯ファイバ・コリメー
   タ構造であって、 前記２芯フェルールと前記レンズとの距離を調整する機
   構を備えることを特徴とする２芯ファイバ・コリメータ
   構造。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   の２芯ファイバ・コリメータ構造を、入力側のポートと
   出力側のポートの少なくとも一方に用いることを特徴と
   する光回路モジュール。
7. 【請求項７】 請求項２記載の光回路モジュールであっ
   て、 前記２芯ファイバ・コリメータ構造から出射された光を
   受けてその一部を分岐する分岐器の光学膜に対する該出
   射光の入射角を２２．５度より大きく４５度より小さく
   設定することを特徴とする光回路モジュール。
8. 【請求項８】 請求項６又は請求項７記載の光回路モジ
   ュールを適用することを特徴とする光増幅器。