光合分波モジュールおよびこれに用いるプリズム
【課題】周囲環境温度の変化等により光学部品が傾くことによる光結合性能の低下を抑制し、かつ膜の設計を容易にした光合分波モジュールを提供する。
【解決手段】光合分波モジュール１０は、直方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面２７を形成した複数のプリズム１１〜１６と、複数のプリズムを収容する筐体１７と、各プリズムに波長の異なる光をコリメート光にして入射させる複数のコリメータユニット１８〜２４とを備える。各プリズム１１〜１６に波長の異なる光が入射されると、各入射光は傾斜面２７と第２の端面２９で２回反射された後各プリズムから出射される。各プリズムから出射される光は、複数のプリズムのうち前段のプリズムからの出射光が後段のプリズムからの出射光と同じ光路を進むことで、順次合波され、最終段のプリズム１１の第３の端面３０から波長多重光が出射される。
【解決手段】光合分波モジュール１０は、直方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面２７を形成した複数のプリズム１１〜１６と、複数のプリズムを収容する筐体１７と、各プリズムに波長の異なる光をコリメート光にして入射させる複数のコリメータユニット１８〜２４とを備える。各プリズム１１〜１６に波長の異なる光が入射されると、各入射光は傾斜面２７と第２の端面２９で２回反射された後各プリズムから出射される。各プリズムから出射される光は、複数のプリズムのうち前段のプリズムからの出射光が後段のプリズムからの出射光と同じ光路を進むことで、順次合波され、最終段のプリズム１１の第３の端面３０から波長多重光が出射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムおよび光計測分野等に適用される光合分波モジュールおよびこれに用いるプリズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブロードバンドの急速な普及を背景に、光伝送システムの高速化への検討が盛んに行われている。このような光伝送システムでは、光合分波モジュールが使用される。このような光合分波モジュールとして、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。この従来の光合分波モジュール（光合分波器）は、２つのコリメートレンズ間にフィルタを配置した構成を有する。フィルタは一方のコリメートレンズによりコリメート光にされたλ１の信号光を反射するとともに、他方のコリメートレンズによりコリメート光にされたλ２の信号光を透過させる。フィルタで反射されたλ１の信号光とフィルタを透過したλ２の信号光とがコリメートレンズを介して光ファイバに結合される。
【特許文献１】特開２００３−３１５６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術では、周囲環境温度の変化などによりフィルタがθ傾くと、その透過光の光路は変化しないが、反射光の角度が２θ傾くので、その反射光がコリメートレンズを介して光ファイバに結合しなくなってしまう。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は周囲環境温度の変化等により光学部品が傾くことによる光結合性能の低下を抑制し、かつ膜の設計を容易にした光合分波モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る光合分波モジュールは、透明性を有する直方体或いは立方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面をそれぞれ形成した複数のプリズムと、前記複数のプリズムを収容する筐体とを備え、前記複数のプリズムの各々は、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光が前記傾斜面へ向けて入射され或いは該傾斜面で反射された後出射される第１の端面と、前記第１の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる波長選択性を有するフィルタが形成された第２の端面と、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が出射或いは入射される第３の端面とを有し、前記複数のプリズム各々の前記第１の端面から前記第１の光が入射される場合、該第１の光は前記傾斜面と前記フィルタで２回反射された後、該フィルタを透過して入射する第２の光と合波されて前記第３の端面から出射し、前記波長多重光が前記複数のプリズムのいずれか一つの前記第３の端面から入射される場合、該波長多重光に含まれる前記第１の光は前記フィルタと前記傾斜面で２回反射された後前記第１の端面から出射しかつその他の波長の光は前記フィルタを透過するように、前記複数のプリズムは一列に配置されていることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、複数のプリズムの各々に、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光がそれぞれ入射される場合、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が、一列に配置された複数のプリズムのうちの一つ（最終段のプリズム）の第３の端面から出射されることで、合波がなされる。一方、波長多重光が複数のプリズムのうちの一つ（初段のプリズム）の第３の端面から入射される場合、各プリズムの第１の端面から、プリズム毎に波長の異なる第１の光がそれぞれ出射されることで、分波がなされる。また、複数のプリズムの各々で、入射光（第１の端面から入射する第１の光或いは第３の端面から入射する波長多重光）はそれぞれ２回反射した後出射する。これにより、周囲環境温度の変化等によりプリズムが傾いても、その傾きは相殺されるので、各プリズムからの出射光は傾きが無い場合の出射光に対して横方向にシフトするだけであり、その出射光がコリメータレンズなどを介して光ファイバに光結合しなくなるなどの不具合の発生を抑制できる。
【０００７】
従って、周囲環境温度の変化等によりプリズムが傾くことによる光結合性能の低下を抑制できる。さらに、各プリズムにあっては、傾斜面と対向する２つの端面の一方（第１の端面）から傾斜面に光を入射させ、傾斜面で反射した光を２つの端面の他方（第２の端面）で反射させ、その反射光を第２の端面と対向する端面（第３の端面）から出射させる。このため、傾斜面での入射光の入射角度と反射角度は３７°程度になり、第１の端面或いは第３の端面での入射角、および第２の端面への入射角がそれぞれ１２°程度の小さい角度になるので、第１の端面或いは第３の端面に形成する反射防止膜（ＡＲコート）や、第２の端面に形成するロングパスフィルタ（ＬＷＰＦ: Longwave Pass Filter）などのフィルタの偏波依存性が非常に良くなり、膜の設計が容易になる。
【０００８】
本発明の他の態様に係る光合分波モジュールは、前記筐体には、前記複数のプリズムの各々に、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光をコリメート光に変換して入射させるコリメートレンズをそれぞれ有する複数のコリメータユニットが装着されていることを特徴とする。この構成によれば、複数のプリズムの各々に、プリズム毎に波長の異なる光をコリメート光にそれぞれ変換して入射させることができる。
【０００９】
本発明の他の態様に係る光合分波モジュールは、前記複数のプリズムは、交互に左右を反転して一列に配置されていることを特徴とする。この構成によれば、各プリズムへの光の入射方向を一つ置きに交互に変えることができるので、各プリズムに光を個別に入射させるコリメートレンズを有するコリメータユニットを、筐体に一つ置きに左右交互に配置することができ、設計上の自由度を向上させることができる。
【００１０】
本発明の他の態様に係る光合分波モジュールは、前記複数のプリズムの各々にあっては、前記第１の端面に反射防止膜が、前記傾斜面に高反射膜が、そして、前記第３の端面に反射防止膜がそれぞれ形成されていることを特徴とする。この構成によれば、各プリズムの第１の端面、傾斜面、および第３の端面での損失を抑制することができる。本発明の他の態様に係る光合分波モジュールは、前記複数のプリズムの各々に、３５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯域の光を入射させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の態様に係る光合分波モジュールは、前記複数のプリズムのうち、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が入射或いは出射されるプリズムとは反対側の端部にあるプリズムの第１の端面と、その第２の端面にそれぞれ異なる波長の光を入射させることを特徴とする。この構成によれば、複数のプリズムの数よりも一つ多い数の光を合波或いは分波することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様に係るプリズムは、上記態様のいずれか一つに記載の光合分波モジュールに用いるプリズムであって、透明性を有する直方体或いは立方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、周囲環境温度の変化等により光学部品が傾くことによる光結合性能の低下を抑制し、かつ膜の設計を容易にした光合分波モジュールを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を具体化した光合分波モジュールの一実施形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
図１は本発明の一実施形態に係る光合分波モジュールの横断面図、図２は光合分波モジュールの縦断面図である。図３は光合分波モジュールを示す平面図、図４は図３のＡ矢視図である。図５は光合分波モジュールに用いるプリズムを示す平面図、図６は図５に示すプリズムが傾いた場合における説明図である。
【００１５】
光合分波モジュール１０は、図１および図５に示すように、透明性を有する直方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面をそれぞれ形成した複数のプリズムを備えている。ここでは、複数のプリズムとして、同一の形状を有する６個のプリズム１１〜１６を備えた光合分波モジュール１０が一例として示されている。
【００１６】
また、光合分波モジュール１０は、図１乃至図４に示すように、複数のプリズム１１〜１６を収容する筐体１７と、各プリズム１１〜１６に波長の異なる光をコリメート光にして個別に入射させるコリメートレンズをそれぞれ有する複数のコリメータユニット１８〜２４と、蓋体２５とを備えている。
【００１７】
プリズム１１〜１６は同一のプリズムであるので、プリズム１１を図５に基づいて説明する。プリズム１１は、透明性を有する直方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面２７を形成したペンタ型のプリズムである。他のプリズム１２〜１６にも、プリズム１１の傾斜面２７と同様の傾斜面２７がそれぞれ形成されている。プリズム１１の厚さは例えば３ｍｍである。なお、プリズム１１〜１６は直方体のガラス板に傾斜面を形成したものに限らず、立方体のガラス板に傾斜面を形成したものであっても良い。
【００１８】
複数のプリズム１１〜１６の各々は、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光が傾斜面２７へ向けて入射され或いは傾斜面２７で反射された後出射される第１の端面２８と、第１の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる波長選択性を有するフィルタが形成された第２の端面２９と、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が出射或いは入射される第３の端面３０とを有する。
【００１９】
本実施形態では、一例として、プリズム１１の第１の端面２８にλ１（λ１＝４０５ｎｍ）の光が、プリズム１２の第１の端面２８にλ２（λ２＝４４５ｎｍ）の光が、プリズム１３の第１の端面２８にλ３（λ３＝４８８ｎｍ）の光が、プリズム１４の第１の端面２８にλ４（λ４＝５１５ｎｍ）の光が、プリズム１５の第１の端面２８にλ５（λ５＝５５５ｎｍ）の光が、プリズム１６の第１の端面２８にλ６（λ６＝６３５ｎｍ）の光がそれぞれ入射或いは出射される（図１参照）。さらに、プリズム１６の第２の端面２９にはλ７（λ７＝６６０ｎｍ）の光が、それぞれ上記第１の光として入射されるようになっている。
【００２０】
また、各プリズム１１〜１６の第２の端面２９には、第１の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる波長選択性を有するフィルタとして、ロングパスフィルタ（ＬＰＦ： Longwave Pass Filter）５０が形成されている。このロングパスフィルタは誘電体多層膜フィルタである。プリズム１１の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ１（４０５ｎｍ）の光を反射させ、λ１より長波長の光（λ２〜λ７）を透過させる波長選択性を有する。プリズム１２の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ２（４４５ｎｍ）の光を反射させ、λ２より長波長の光（λ３〜λ７）を透過させる波長選択性を有する。プリズム１３の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ３（４４８ｎｍ）の光を反射させ、λ３より長波長の光（λ４〜λ７）を透過させる波長選択性を有する。プリズム１４の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ４（５１５ｎｍ）の光を反射させ、λ４より長波長の光（λ５〜λ７）を透過させる波長選択性を有する。プリズム１５の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ５（５５５ｎｍ）の光を反射させ、λ５より長波長の光（λ６，λ７）を透過させる波長選択性を有する。そして、プリズム１６の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ６（６３５ｎｍ）の光を反射させ、λ６より長波長の光（λ７＝６６０ｎｍ）を透過させる波長選択性を有する。
【００２１】
各プリズム１１〜１６にあっては、合波の場合、図５に示すように、端面に対して４５°の角度で切除して形成された傾斜面２７と対向する２つの端面の一方（第１の端面２８）から傾斜面２７にコリメート光（入射光３１）を入射させ、傾斜面２７で反射した光（反射光３２）を２つの端面の他方（第２の端面２９）で反射させ、その反射光３３を第２の端面２９と対向する第３の端面３０から出射させる。
【００２２】
また、各プリズム１１〜１６にあっては、図５に示すように、入射光３１が通過する第１の端面２８には反射防止膜（ＡＲコート）５１が、傾斜面２７には高反射膜（ＨＲ膜）５２が、第２の端面２９には上述したロングパスフィルタ５０が、そして、第２の端面２９に対向する第３の端面３０には反射防止膜５３がそれぞれ形成されている。
プリズム１１〜１６は、次の条件を満たすように、一列に配置されている。
【００２３】
（１）図１に示すように、第１の端面２８から第１の光が入射される場合、第１の光は傾斜面２７と第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタ５０で２回反射された後、ロングパスフィルタ５０を透過して入射する第２の光と合波されて第３の端面３０から出射する。ここで、第１の光は、上述したように、プリズム１１ではλ１の光、プリズム１２でλ２の光、プリズム１３ではλ３の光、プリズム１４ではλ４の光、プリズム１５ではλ５の光、そして、プリズム１６ではλ６の光である。
【００２４】
（２）波長の異なる複数の光（λ１〜λ７）が多重された波長多重光が複数のプリズム１１〜１６のいずれか一つ（プリズム１１）の第３の端面３０から入射される場合、波長多重光に含まれる上記第１の光はロングパスフィルタ５０と傾斜面２７で２回反射された後第１の端面２８から出射しかつその他の波長の光はロングパスフィルタ５０を透過する。
【００２５】
また、プリズム１１〜１６は、各プリズムの傾斜面２７の位置が隣接するプリズム間で左右交互に入れ替わるように、交互に左右を反転して一列に配置されている。本実施形態では、プリズム１１〜１６は、プリズム１１の傾斜面２７が図１で右下に位置し、プリズム１２の傾斜面２７が左下に位置し、プリズム１３の傾斜面２７が右下に位置し、プリズム１４の傾斜面２７が左下に位置し、プリズム１５の傾斜面２７が右下に位置し、そして、プリズム１６の傾斜面２７が左下に位置するように、配置されている。
【００２６】
筐体１７は、図１乃至図４に示すように、プリズム１１〜１６が上述したように配置されて接着等で固定されるベース部１７ａと、ベース部１７ａの４辺の内の３辺の縁部に形成された３つの壁部１７ｂ、１７ｃ、１７ｄとを有する。ベース部１７ａの残りの一つの辺の縁部には壁部は形成されておらず、筐体１７の一端部側は開口部１７ｅになっている。プリズム１１〜１６は、図１および図２に示すように、ベース部１７ａの上面１７ｆ上に、上述したように一列に配置されて接着等で固定される。
【００２７】
筐体１７の壁部１７ｂには３つのコリメータユニット１８，２０，２２をそれぞれ装着するための取付け孔２６が、壁部１７ｃにはコリメータユニット２４を装着するための取付け孔２６が、そして、壁部１７ｄには３つのコリメータユニット１９，２１，２３をそれぞれ装着するための取付け孔２６がそれぞれ形成されている。
コリメータユニット１８〜２４は、単一モード光ファイバＦ１〜Ｆ７からそれぞれ伝送されるλ１〜λ７の光を、コリメート光に変換してプリズム１１〜１６にそれぞれ入射させる。
【００２８】
コリメータユニット１８は、図１および図２に示すように、単一モード光ファイバＦ１を保持したフェルール４０と、コリメートレンズ４１と、フェルール４０とコリメートレンズ４１を保持するスリーブ４２と、スリーブ４２を回動自在に支持する球リング４３とを備える。コリメータユニット１８にあっては、その一部を壁部１７ｂの取付け孔２６に挿入し、球リング４３に対してスリーブ４２を揺動させることにより、単一モード光ファイバＦ１から伝送されるλ１（４０５ｎｍ）の光を、コリメート光に変換してプリズム１１に所定の入射角度で入射させるように調芯する。この調芯後、球リング４３とスリーブ４２を溶接で固定し、さらに、球リング４３を筐体１７の壁部１７ｂの外面に溶接で固定する。コリメータユニット１９，２０，２１，２２，２３および２４は、コリメータユニット１８と同一の構成を有している。なお、図１および図２では、コリメータユニット１９〜２４をそれぞれ構成する部材については、図面が煩雑になるのを避けるために、符号を省略してある。
【００２９】
光合分波モジュール１０では、プリズム１１には、コリメータユニット１８によりコリメート光に変換された波長λ１（４０５ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。プリズム１２には、コリメータユニット１９によりコリメート光に変換された波長λ２（４４５ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。プリズム１３には、コリメータユニット２０によりコリメート光に変換された波長λ３（４８８ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。プリズム１４には、コリメータユニット２１によりコリメート光に変換された波長λ４（５１５８ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。プリズム１５には、コリメータユニット２２によりコリメート光に変換された波長λ５（５５５ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。プリズム１６には、コリメータユニット２３によりコリメート光に変換された波長λ６（６３５ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。そして、プリズム１６には、コリメータユニット２４によりコリメート光に変換された波長λ７（６６０ｎｍ）の光が第２の端面２９から入射されるようになっている。
【００３０】
そして、複数のプリズム１１〜１６は、隣接するプリズムから出射されて第２の端面２９から入射される光が、第１の端面２８から入射されて傾斜面２７で反射され、その反射光（図１に示す反射光３２）が第２の端面２９でもう一度反射される反射光（図１に示す反射光３３）と同じ光路を通って出射されるように、一列に配置されている。
このような構成を有する光合分波モジュール１０の動作を説明する。
【００３１】
（合波）
まず、合波について説明する。
複数のプリズム１１〜１６に波長の異なる光がそれぞれ入射されると、各入射光は各プリズムの傾斜面２７と第２の端面２９で２回反射された後、各プリズムから出射される。各プリズムから出射される光は、一列に配置された複数のプリズム１１〜１６のうち前段のプリズム（例えば第１段目のプリズム１６）からの出射光が後段のプリズム（第２段目のプリズム１５）からの出射光と同じ光路を進むことで、順次合波され、最終段のプリズム１１の第３の端面３０から、λ１〜λ７の光が多重された波長多重光が出射される。つまり、プリズム１６の第１の端面２８から入射されたλ６のコリメート光は、傾斜面２７および第２の端面２９で反射される。この反射光（図１に示す反射光３３）は、プリズム１６の第２の端面２９から入射されるλ７のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。
【００３２】
この出射光、つまり、λ６のコリメート光とλ７のコリメート光とが合波された光は、次段のプリズム１５の第２の端面２９に入射する。この入射光は、プリズム１５の第１の端面２８から入射され、傾斜面２７および第２の端面２９で反射されたλ５のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。
【００３３】
この出射光、つまり、λ５、λ６およびλ７のコリメート光が合波された光は、次段のプリズム１４の第２の端面２９に入射する。この入射光は、プリズム１４の第１の端面２８から入射され、傾斜面２７および第２の端面２９で反射されたλ４のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。
【００３４】
この出射光、つまり、λ４、λ５、λ６およびλ７のコリメート光が合波された光は、次段のプリズム１３の第２の端面２９に入射する。この入射光は、プリズム１３の第１の端面２８から入射され、傾斜面２７および第２の端面２９で反射されたλ３のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。
【００３５】
この出射光、つまり、λ３、λ４、λ５、λ６およびλ７のコリメート光が多重された光は、次段のプリズム１２の第２の端面２９に入射する。この入射光は、プリズム１２の第１の端面２８から入射され、傾斜面２７および第２の端面２９で反射されたλ２のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。
【００３６】
この出射光、つまり、λ２、λ３、λ４、λ５、λ６およびλ７のコリメート光が合波された光は、次段のプリズム１１の第２の端面２９に入射する。この入射光は、プリズム１１の第１の端面２８から入射され、傾斜面２７および第２の端面２９で反射されたλ１のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。このようにして、最終段のプリズム１１の第３の端面３０からは、図１に示すように、λ１〜λ７のコリメート光が多重された波長多重光が出射される。このようにして、合波がなされる。
【００３７】
（分波）
次に、分波について説明する。
図１に示す光合分波モジュール１０を分波に用いる場合には、プリズム１１の第３の端面３０に、λ１〜λ７の光が多重された波長多重光を、図示を省略したコリメータユニットによりコリメート光に変換して入射させる。この場合、上述した合波の場合と逆の経路を通るので、プリズム１１乃至１５から、λ１乃至５のコリメート光がそれぞれ個別に出射されると共に、プリズム１６の第１の端面２８および第２の端面２９からはλ６およびλ７のコリメート光がそれぞれ出射される。
以上のように構成された一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００３８】
・各プリズム１１〜１６に、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光（λ１〜λ７）がそれぞれ入射される場合、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が、一列に配置されたプリズム１１〜１６のうちの一つ（最終段のプリズム１１）の第３の端面３０から出射されることで、合波がなされる。これにより、λ１〜λ７の光が多重された（合波された）波長多重光が図示を省略したコリメートレンズを介して単一モード光ファイバ（図示省略）に結合させることができる。
【００３９】
・λ１〜λ７の光が多重された波長多重光がプリズム１１〜１６のうちの一つ（初段の）プリズム１１の第３の端面３０から入射される場合、各プリズム１１〜１６の第１の端面２８から、プリズム毎に波長の異なる第１の光（λ１〜λ７）がそれぞれ出射されることで、分波がなされる。これにより、λ１〜λ７の各光は、コリメータユニット１８〜２４の各コリメータレンズを介して単一モード光ファイバＦ１〜Ｆ７にそれぞれ結合される。
【００４０】
・各プリズム１１〜１６では、入射光（第１の端面２８から入射する第１の光或いは第３の端面３０から入射する波長多重光）はそれぞれ２回反射した後出射する。つまり、合波の場合、第１の端面２８から入射した第１の光は、傾斜面２７と第２の端面２９にあるロングパスフィルタ５０とで２回反射した後出射する。また、分波の場合、第３の端面３０から入射した波長多重光は、ロングパスフィルタ５０で第１の光と第１の光より長波長の光とに分離され、ロングパスフィルタ５０で反射された第１の光は傾斜面で反射した後第１の端面２８から出射される。
【００４１】
このように、各プリズム１１〜１６では、入射光が２回反射した後出射する。これにより、周囲環境温度の変化等によりプリズム１１〜１６がそれぞれ傾いても、その傾きは相殺されるので、各プリズムからの出射光は傾きが無い場合の出射光に対して横方向にシフトするだけであり、その出射光がコリメータレンズなどを介して光ファイバに光結合しなくなるなどの不具合の発生を抑制できる。従って、周囲環境温度の変化等によりプリズム（光学部品）が傾くことによる光結合性能の低下を抑制できる。図６では、プリズム１１が、破線６０或いは一点鎖線６１でそれぞれ示すように＋１°或いは−１°傾いた場合に、第３の端面３０からの出射光が、傾きの無い場合の出射光に対して＋０．１５ｍｍ或いは−０．１５ｍｍだけ横方向にシフトした様子を示している。
【００４２】
・各プリズムにあっては、傾斜面２７と対向する２つの端面の一方（第１の端面２８）から傾斜面２７に光を入射させ、傾斜面２７で反射した光３２を２つの端面の他方（第２の端面２９）で反射させ、その反射光３３を第２の端面２９と対向する端面（第３の端面３０）から出射させる。このため、傾斜面２７での入射光の入射角度と反射角度は３７°程度になり、第１の端面２８或いは第３の端面３０での入射角、および第２の端面２９への入射角がそれぞれ１２°程度の小さい角度になるので、第１の端面２８或いは第３の端面３０に形成する反射防止膜や、第２の端面に形成するロングパスフィルタなどのフィルタの偏波依存性が非常に良くなり、膜の設計が容易になる。
【００４３】
・筐体１７には、複数のプリズム１１〜１６の各々に、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光をコリメート光に変換して入射させるコリメートレンズ４１をそれぞれ有する複数のコリメータユニット１８〜２４が装着されているので、プリズム毎に波長の異なる光をコリメート光にそれぞれ変換して入射させることができる。
【００４４】
・複数のプリズム１１〜１６は、交互に左右を反転して一列に配置されているので、各プリズムへの光の入射方向を一つ置きに交互に変えることができる。これにより、各プリズム１１〜１６に光を個別に入射させるコリメートレンズ４１を有するコリメータユニット１８〜２４を、筐体１７に一つ置きに左右交互に配置することができ、設計上の自由度を向上させることができる。
【００４５】
・各プリズム１１〜１６にあっては、第１の端面２８に反射防止膜５１が、傾斜面２７に高反射膜５２が、第３の端面３０に反射防止膜５３がそれぞれ形成されているので、各プリズム１１〜１６の第１の端面２８、傾斜面２７、および第３の端面３０での損失を抑制することができる。
【００４６】
・一列に配置された複数のプリズム１１〜１６のうち、波長の異なる複数の光（λ１〜λ７）が多重された波長多重光が入射或いは出射されるプリズム１１とは反対側の端部にあるプリズム１６には、その第１の端面にλ６の光を、その第２の端面にλ７の光をそれぞれ入射させている。つまり、波長多重光が入射或いは出射されるプリズム１１とは反対側の端部にある一つのプリズム１６の第１の端面と、その第２の端面にそれぞれ異なる波長の光を入射させている。このように、図１に示す光合分波モジュール１０では、一列に配置された複数のプリズムの端部にあって、第２の端面２９に別のプリズムから出射された光が入射されないプリズム１６の第２の端面２９を利用して、その端面２９からも光を入射させたり（合波の場合）或いは出射させたり（分波の場合）する構成にしている。これにより、複数のプリズムの数よりも一つ多い数の光を合波或いは分波することができる。
【００４７】
・光合分波モジュール１０は、複数のプリズム１１〜１６の各々に、３５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯域の光を用いるのに有効である。なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
【００４８】
・上記一実施形態では、６個のプリズム１１〜１６と、７個のコリメータユニット１８〜２４とを備えた光合分波モジュール１０を一例として説明したが、複数のプリズムの個数および複数のコリメータユニットの個数は「６」および「７」に限定されない。例えば、図７に示す光合分波モジュール１０Ａのように、５個のプリズム１１〜１５と、６個のコリメータユニット１８〜２３とを備えた光合分波モジュール１０Ａにも本発明は適用可能である。なお、図７に示す光合分波モジュール１０Ａでは、図１および図２に示す筐体１７を省略してある。
【００４９】
・上記一実施形態では、複数のプリズム１１〜１６として、同一のプリズムを用いているが、本発明は、上述した条件を満たすように一列に配置された複数のプリズムを備えた光合分波モジュールに広く適用可能であり、複数のプリズムは必ずしも同一である必要はない。
【００５０】
・複数のプリズム１１〜１６は、上記一実施形態のように、交互に左右を反転して一列に配置されている方が望ましいが、複数のプリズム全てを、左右の向きを同じにして一列に配置した構成の光合分波モジュールにも本発明は適用可能である。
【００５１】
・上記一実施形態では、複数のプリズム１１〜１６のうち、プリズム１１とは反対側の端部にあるプリズム１６の第１の端面にλ６の光を、その第２の端面にλ７の光をそれぞれ入射させているが、その第２の端面にλ７の光を入射させない構成の光合分波モジュールにも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係る光合分波モジュールの横断面図。
【図２】一実施形態に係る光合分波モジュールの縦断面図。
【図３】一実施形態に係る光合分波モジュールを示す平面図。
【図４】図３のＡ矢視図。
【図５】一実施形態に係る光合分波モジュールに用いるプリズムを示す平面図。
【図６】図５に示すプリズムが傾いた場合における説明図。
【図７】一実施形態に係る光合分波モジュールの変形例の概略構成を示す平面図。
【符号の説明】
【００５３】
１０…光合分波モジュール
１１〜１６…プリズム
１７…筐体
１８〜２４…コリメータユニット
２７…傾斜面
２８…第１の端面
２９…第２の端面
３０…第３の端面
５０…ロングパスフィルタ（フィルタ）
５１…反射防止膜
５２…高反射膜
５３…反射防止膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムおよび光計測分野等に適用される光合分波モジュールおよびこれに用いるプリズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブロードバンドの急速な普及を背景に、光伝送システムの高速化への検討が盛んに行われている。このような光伝送システムでは、光合分波モジュールが使用される。このような光合分波モジュールとして、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。この従来の光合分波モジュール（光合分波器）は、２つのコリメートレンズ間にフィルタを配置した構成を有する。フィルタは一方のコリメートレンズによりコリメート光にされたλ１の信号光を反射するとともに、他方のコリメートレンズによりコリメート光にされたλ２の信号光を透過させる。フィルタで反射されたλ１の信号光とフィルタを透過したλ２の信号光とがコリメートレンズを介して光ファイバに結合される。
【特許文献１】特開２００３−３１５６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術では、周囲環境温度の変化などによりフィルタがθ傾くと、その透過光の光路は変化しないが、反射光の角度が２θ傾くので、その反射光がコリメートレンズを介して光ファイバに結合しなくなってしまう。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は周囲環境温度の変化等により光学部品が傾くことによる光結合性能の低下を抑制し、かつ膜の設計を容易にした光合分波モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る光合分波モジュールは、透明性を有する直方体或いは立方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面をそれぞれ形成した複数のプリズムと、前記複数のプリズムを収容する筐体とを備え、前記複数のプリズムの各々は、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光が前記傾斜面へ向けて入射され或いは該傾斜面で反射された後出射される第１の端面と、前記第１の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる波長選択性を有するフィルタが形成された第２の端面と、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が出射或いは入射される第３の端面とを有し、前記複数のプリズム各々の前記第１の端面から前記第１の光が入射される場合、該第１の光は前記傾斜面と前記フィルタで２回反射された後、該フィルタを透過して入射する第２の光と合波されて前記第３の端面から出射し、前記波長多重光が前記複数のプリズムのいずれか一つの前記第３の端面から入射される場合、該波長多重光に含まれる前記第１の光は前記フィルタと前記傾斜面で２回反射された後前記第１の端面から出射しかつその他の波長の光は前記フィルタを透過するように、前記複数のプリズムは一列に配置されていることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、複数のプリズムの各々に、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光がそれぞれ入射される場合、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が、一列に配置された複数のプリズムのうちの一つ（最終段のプリズム）の第３の端面から出射されることで、合波がなされる。一方、波長多重光が複数のプリズムのうちの一つ（初段のプリズム）の第３の端面から入射される場合、各プリズムの第１の端面から、プリズム毎に波長の異なる第１の光がそれぞれ出射されることで、分波がなされる。また、複数のプリズムの各々で、入射光（第１の端面から入射する第１の光或いは第３の端面から入射する波長多重光）はそれぞれ２回反射した後出射する。これにより、周囲環境温度の変化等によりプリズムが傾いても、その傾きは相殺されるので、各プリズムからの出射光は傾きが無い場合の出射光に対して横方向にシフトするだけであり、その出射光がコリメータレンズなどを介して光ファイバに光結合しなくなるなどの不具合の発生を抑制できる。
【０００７】
従って、周囲環境温度の変化等によりプリズムが傾くことによる光結合性能の低下を抑制できる。さらに、各プリズムにあっては、傾斜面と対向する２つの端面の一方（第１の端面）から傾斜面に光を入射させ、傾斜面で反射した光を２つの端面の他方（第２の端面）で反射させ、その反射光を第２の端面と対向する端面（第３の端面）から出射させる。このため、傾斜面での入射光の入射角度と反射角度は３７°程度になり、第１の端面或いは第３の端面での入射角、および第２の端面への入射角がそれぞれ１２°程度の小さい角度になるので、第１の端面或いは第３の端面に形成する反射防止膜（ＡＲコート）や、第２の端面に形成するロングパスフィルタ（ＬＷＰＦ: Longwave Pass Filter）などのフィルタの偏波依存性が非常に良くなり、膜の設計が容易になる。
【０００８】
本発明の他の態様に係る光合分波モジュールは、前記筐体には、前記複数のプリズムの各々に、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光をコリメート光に変換して入射させるコリメートレンズをそれぞれ有する複数のコリメータユニットが装着されていることを特徴とする。この構成によれば、複数のプリズムの各々に、プリズム毎に波長の異なる光をコリメート光にそれぞれ変換して入射させることができる。
【０００９】
本発明の他の態様に係る光合分波モジュールは、前記複数のプリズムは、交互に左右を反転して一列に配置されていることを特徴とする。この構成によれば、各プリズムへの光の入射方向を一つ置きに交互に変えることができるので、各プリズムに光を個別に入射させるコリメートレンズを有するコリメータユニットを、筐体に一つ置きに左右交互に配置することができ、設計上の自由度を向上させることができる。
【００１０】
本発明の他の態様に係る光合分波モジュールは、前記複数のプリズムの各々にあっては、前記第１の端面に反射防止膜が、前記傾斜面に高反射膜が、そして、前記第３の端面に反射防止膜がそれぞれ形成されていることを特徴とする。この構成によれば、各プリズムの第１の端面、傾斜面、および第３の端面での損失を抑制することができる。本発明の他の態様に係る光合分波モジュールは、前記複数のプリズムの各々に、３５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯域の光を入射させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の態様に係る光合分波モジュールは、前記複数のプリズムのうち、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が入射或いは出射されるプリズムとは反対側の端部にあるプリズムの第１の端面と、その第２の端面にそれぞれ異なる波長の光を入射させることを特徴とする。この構成によれば、複数のプリズムの数よりも一つ多い数の光を合波或いは分波することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様に係るプリズムは、上記態様のいずれか一つに記載の光合分波モジュールに用いるプリズムであって、透明性を有する直方体或いは立方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、周囲環境温度の変化等により光学部品が傾くことによる光結合性能の低下を抑制し、かつ膜の設計を容易にした光合分波モジュールを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を具体化した光合分波モジュールの一実施形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
図１は本発明の一実施形態に係る光合分波モジュールの横断面図、図２は光合分波モジュールの縦断面図である。図３は光合分波モジュールを示す平面図、図４は図３のＡ矢視図である。図５は光合分波モジュールに用いるプリズムを示す平面図、図６は図５に示すプリズムが傾いた場合における説明図である。
【００１５】
光合分波モジュール１０は、図１および図５に示すように、透明性を有する直方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面をそれぞれ形成した複数のプリズムを備えている。ここでは、複数のプリズムとして、同一の形状を有する６個のプリズム１１〜１６を備えた光合分波モジュール１０が一例として示されている。
【００１６】
また、光合分波モジュール１０は、図１乃至図４に示すように、複数のプリズム１１〜１６を収容する筐体１７と、各プリズム１１〜１６に波長の異なる光をコリメート光にして個別に入射させるコリメートレンズをそれぞれ有する複数のコリメータユニット１８〜２４と、蓋体２５とを備えている。
【００１７】
プリズム１１〜１６は同一のプリズムであるので、プリズム１１を図５に基づいて説明する。プリズム１１は、透明性を有する直方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面２７を形成したペンタ型のプリズムである。他のプリズム１２〜１６にも、プリズム１１の傾斜面２７と同様の傾斜面２７がそれぞれ形成されている。プリズム１１の厚さは例えば３ｍｍである。なお、プリズム１１〜１６は直方体のガラス板に傾斜面を形成したものに限らず、立方体のガラス板に傾斜面を形成したものであっても良い。
【００１８】
複数のプリズム１１〜１６の各々は、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光が傾斜面２７へ向けて入射され或いは傾斜面２７で反射された後出射される第１の端面２８と、第１の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる波長選択性を有するフィルタが形成された第２の端面２９と、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が出射或いは入射される第３の端面３０とを有する。
【００１９】
本実施形態では、一例として、プリズム１１の第１の端面２８にλ１（λ１＝４０５ｎｍ）の光が、プリズム１２の第１の端面２８にλ２（λ２＝４４５ｎｍ）の光が、プリズム１３の第１の端面２８にλ３（λ３＝４８８ｎｍ）の光が、プリズム１４の第１の端面２８にλ４（λ４＝５１５ｎｍ）の光が、プリズム１５の第１の端面２８にλ５（λ５＝５５５ｎｍ）の光が、プリズム１６の第１の端面２８にλ６（λ６＝６３５ｎｍ）の光がそれぞれ入射或いは出射される（図１参照）。さらに、プリズム１６の第２の端面２９にはλ７（λ７＝６６０ｎｍ）の光が、それぞれ上記第１の光として入射されるようになっている。
【００２０】
また、各プリズム１１〜１６の第２の端面２９には、第１の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる波長選択性を有するフィルタとして、ロングパスフィルタ（ＬＰＦ： Longwave Pass Filter）５０が形成されている。このロングパスフィルタは誘電体多層膜フィルタである。プリズム１１の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ１（４０５ｎｍ）の光を反射させ、λ１より長波長の光（λ２〜λ７）を透過させる波長選択性を有する。プリズム１２の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ２（４４５ｎｍ）の光を反射させ、λ２より長波長の光（λ３〜λ７）を透過させる波長選択性を有する。プリズム１３の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ３（４４８ｎｍ）の光を反射させ、λ３より長波長の光（λ４〜λ７）を透過させる波長選択性を有する。プリズム１４の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ４（５１５ｎｍ）の光を反射させ、λ４より長波長の光（λ５〜λ７）を透過させる波長選択性を有する。プリズム１５の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ５（５５５ｎｍ）の光を反射させ、λ５より長波長の光（λ６，λ７）を透過させる波長選択性を有する。そして、プリズム１６の第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタは、λ６（６３５ｎｍ）の光を反射させ、λ６より長波長の光（λ７＝６６０ｎｍ）を透過させる波長選択性を有する。
【００２１】
各プリズム１１〜１６にあっては、合波の場合、図５に示すように、端面に対して４５°の角度で切除して形成された傾斜面２７と対向する２つの端面の一方（第１の端面２８）から傾斜面２７にコリメート光（入射光３１）を入射させ、傾斜面２７で反射した光（反射光３２）を２つの端面の他方（第２の端面２９）で反射させ、その反射光３３を第２の端面２９と対向する第３の端面３０から出射させる。
【００２２】
また、各プリズム１１〜１６にあっては、図５に示すように、入射光３１が通過する第１の端面２８には反射防止膜（ＡＲコート）５１が、傾斜面２７には高反射膜（ＨＲ膜）５２が、第２の端面２９には上述したロングパスフィルタ５０が、そして、第２の端面２９に対向する第３の端面３０には反射防止膜５３がそれぞれ形成されている。
プリズム１１〜１６は、次の条件を満たすように、一列に配置されている。
【００２３】
（１）図１に示すように、第１の端面２８から第１の光が入射される場合、第１の光は傾斜面２７と第２の端面２９に形成されたロングパスフィルタ５０で２回反射された後、ロングパスフィルタ５０を透過して入射する第２の光と合波されて第３の端面３０から出射する。ここで、第１の光は、上述したように、プリズム１１ではλ１の光、プリズム１２でλ２の光、プリズム１３ではλ３の光、プリズム１４ではλ４の光、プリズム１５ではλ５の光、そして、プリズム１６ではλ６の光である。
【００２４】
（２）波長の異なる複数の光（λ１〜λ７）が多重された波長多重光が複数のプリズム１１〜１６のいずれか一つ（プリズム１１）の第３の端面３０から入射される場合、波長多重光に含まれる上記第１の光はロングパスフィルタ５０と傾斜面２７で２回反射された後第１の端面２８から出射しかつその他の波長の光はロングパスフィルタ５０を透過する。
【００２５】
また、プリズム１１〜１６は、各プリズムの傾斜面２７の位置が隣接するプリズム間で左右交互に入れ替わるように、交互に左右を反転して一列に配置されている。本実施形態では、プリズム１１〜１６は、プリズム１１の傾斜面２７が図１で右下に位置し、プリズム１２の傾斜面２７が左下に位置し、プリズム１３の傾斜面２７が右下に位置し、プリズム１４の傾斜面２７が左下に位置し、プリズム１５の傾斜面２７が右下に位置し、そして、プリズム１６の傾斜面２７が左下に位置するように、配置されている。
【００２６】
筐体１７は、図１乃至図４に示すように、プリズム１１〜１６が上述したように配置されて接着等で固定されるベース部１７ａと、ベース部１７ａの４辺の内の３辺の縁部に形成された３つの壁部１７ｂ、１７ｃ、１７ｄとを有する。ベース部１７ａの残りの一つの辺の縁部には壁部は形成されておらず、筐体１７の一端部側は開口部１７ｅになっている。プリズム１１〜１６は、図１および図２に示すように、ベース部１７ａの上面１７ｆ上に、上述したように一列に配置されて接着等で固定される。
【００２７】
筐体１７の壁部１７ｂには３つのコリメータユニット１８，２０，２２をそれぞれ装着するための取付け孔２６が、壁部１７ｃにはコリメータユニット２４を装着するための取付け孔２６が、そして、壁部１７ｄには３つのコリメータユニット１９，２１，２３をそれぞれ装着するための取付け孔２６がそれぞれ形成されている。
コリメータユニット１８〜２４は、単一モード光ファイバＦ１〜Ｆ７からそれぞれ伝送されるλ１〜λ７の光を、コリメート光に変換してプリズム１１〜１６にそれぞれ入射させる。
【００２８】
コリメータユニット１８は、図１および図２に示すように、単一モード光ファイバＦ１を保持したフェルール４０と、コリメートレンズ４１と、フェルール４０とコリメートレンズ４１を保持するスリーブ４２と、スリーブ４２を回動自在に支持する球リング４３とを備える。コリメータユニット１８にあっては、その一部を壁部１７ｂの取付け孔２６に挿入し、球リング４３に対してスリーブ４２を揺動させることにより、単一モード光ファイバＦ１から伝送されるλ１（４０５ｎｍ）の光を、コリメート光に変換してプリズム１１に所定の入射角度で入射させるように調芯する。この調芯後、球リング４３とスリーブ４２を溶接で固定し、さらに、球リング４３を筐体１７の壁部１７ｂの外面に溶接で固定する。コリメータユニット１９，２０，２１，２２，２３および２４は、コリメータユニット１８と同一の構成を有している。なお、図１および図２では、コリメータユニット１９〜２４をそれぞれ構成する部材については、図面が煩雑になるのを避けるために、符号を省略してある。
【００２９】
光合分波モジュール１０では、プリズム１１には、コリメータユニット１８によりコリメート光に変換された波長λ１（４０５ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。プリズム１２には、コリメータユニット１９によりコリメート光に変換された波長λ２（４４５ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。プリズム１３には、コリメータユニット２０によりコリメート光に変換された波長λ３（４８８ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。プリズム１４には、コリメータユニット２１によりコリメート光に変換された波長λ４（５１５８ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。プリズム１５には、コリメータユニット２２によりコリメート光に変換された波長λ５（５５５ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。プリズム１６には、コリメータユニット２３によりコリメート光に変換された波長λ６（６３５ｎｍ）の光が第１の端面２８から入射される。そして、プリズム１６には、コリメータユニット２４によりコリメート光に変換された波長λ７（６６０ｎｍ）の光が第２の端面２９から入射されるようになっている。
【００３０】
そして、複数のプリズム１１〜１６は、隣接するプリズムから出射されて第２の端面２９から入射される光が、第１の端面２８から入射されて傾斜面２７で反射され、その反射光（図１に示す反射光３２）が第２の端面２９でもう一度反射される反射光（図１に示す反射光３３）と同じ光路を通って出射されるように、一列に配置されている。
このような構成を有する光合分波モジュール１０の動作を説明する。
【００３１】
（合波）
まず、合波について説明する。
複数のプリズム１１〜１６に波長の異なる光がそれぞれ入射されると、各入射光は各プリズムの傾斜面２７と第２の端面２９で２回反射された後、各プリズムから出射される。各プリズムから出射される光は、一列に配置された複数のプリズム１１〜１６のうち前段のプリズム（例えば第１段目のプリズム１６）からの出射光が後段のプリズム（第２段目のプリズム１５）からの出射光と同じ光路を進むことで、順次合波され、最終段のプリズム１１の第３の端面３０から、λ１〜λ７の光が多重された波長多重光が出射される。つまり、プリズム１６の第１の端面２８から入射されたλ６のコリメート光は、傾斜面２７および第２の端面２９で反射される。この反射光（図１に示す反射光３３）は、プリズム１６の第２の端面２９から入射されるλ７のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。
【００３２】
この出射光、つまり、λ６のコリメート光とλ７のコリメート光とが合波された光は、次段のプリズム１５の第２の端面２９に入射する。この入射光は、プリズム１５の第１の端面２８から入射され、傾斜面２７および第２の端面２９で反射されたλ５のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。
【００３３】
この出射光、つまり、λ５、λ６およびλ７のコリメート光が合波された光は、次段のプリズム１４の第２の端面２９に入射する。この入射光は、プリズム１４の第１の端面２８から入射され、傾斜面２７および第２の端面２９で反射されたλ４のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。
【００３４】
この出射光、つまり、λ４、λ５、λ６およびλ７のコリメート光が合波された光は、次段のプリズム１３の第２の端面２９に入射する。この入射光は、プリズム１３の第１の端面２８から入射され、傾斜面２７および第２の端面２９で反射されたλ３のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。
【００３５】
この出射光、つまり、λ３、λ４、λ５、λ６およびλ７のコリメート光が多重された光は、次段のプリズム１２の第２の端面２９に入射する。この入射光は、プリズム１２の第１の端面２８から入射され、傾斜面２７および第２の端面２９で反射されたλ２のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。
【００３６】
この出射光、つまり、λ２、λ３、λ４、λ５、λ６およびλ７のコリメート光が合波された光は、次段のプリズム１１の第２の端面２９に入射する。この入射光は、プリズム１１の第１の端面２８から入射され、傾斜面２７および第２の端面２９で反射されたλ１のコリメート光と同じ光路を通って第３の端面３０から出射される。このようにして、最終段のプリズム１１の第３の端面３０からは、図１に示すように、λ１〜λ７のコリメート光が多重された波長多重光が出射される。このようにして、合波がなされる。
【００３７】
（分波）
次に、分波について説明する。
図１に示す光合分波モジュール１０を分波に用いる場合には、プリズム１１の第３の端面３０に、λ１〜λ７の光が多重された波長多重光を、図示を省略したコリメータユニットによりコリメート光に変換して入射させる。この場合、上述した合波の場合と逆の経路を通るので、プリズム１１乃至１５から、λ１乃至５のコリメート光がそれぞれ個別に出射されると共に、プリズム１６の第１の端面２８および第２の端面２９からはλ６およびλ７のコリメート光がそれぞれ出射される。
以上のように構成された一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００３８】
・各プリズム１１〜１６に、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光（λ１〜λ７）がそれぞれ入射される場合、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が、一列に配置されたプリズム１１〜１６のうちの一つ（最終段のプリズム１１）の第３の端面３０から出射されることで、合波がなされる。これにより、λ１〜λ７の光が多重された（合波された）波長多重光が図示を省略したコリメートレンズを介して単一モード光ファイバ（図示省略）に結合させることができる。
【００３９】
・λ１〜λ７の光が多重された波長多重光がプリズム１１〜１６のうちの一つ（初段の）プリズム１１の第３の端面３０から入射される場合、各プリズム１１〜１６の第１の端面２８から、プリズム毎に波長の異なる第１の光（λ１〜λ７）がそれぞれ出射されることで、分波がなされる。これにより、λ１〜λ７の各光は、コリメータユニット１８〜２４の各コリメータレンズを介して単一モード光ファイバＦ１〜Ｆ７にそれぞれ結合される。
【００４０】
・各プリズム１１〜１６では、入射光（第１の端面２８から入射する第１の光或いは第３の端面３０から入射する波長多重光）はそれぞれ２回反射した後出射する。つまり、合波の場合、第１の端面２８から入射した第１の光は、傾斜面２７と第２の端面２９にあるロングパスフィルタ５０とで２回反射した後出射する。また、分波の場合、第３の端面３０から入射した波長多重光は、ロングパスフィルタ５０で第１の光と第１の光より長波長の光とに分離され、ロングパスフィルタ５０で反射された第１の光は傾斜面で反射した後第１の端面２８から出射される。
【００４１】
このように、各プリズム１１〜１６では、入射光が２回反射した後出射する。これにより、周囲環境温度の変化等によりプリズム１１〜１６がそれぞれ傾いても、その傾きは相殺されるので、各プリズムからの出射光は傾きが無い場合の出射光に対して横方向にシフトするだけであり、その出射光がコリメータレンズなどを介して光ファイバに光結合しなくなるなどの不具合の発生を抑制できる。従って、周囲環境温度の変化等によりプリズム（光学部品）が傾くことによる光結合性能の低下を抑制できる。図６では、プリズム１１が、破線６０或いは一点鎖線６１でそれぞれ示すように＋１°或いは−１°傾いた場合に、第３の端面３０からの出射光が、傾きの無い場合の出射光に対して＋０．１５ｍｍ或いは−０．１５ｍｍだけ横方向にシフトした様子を示している。
【００４２】
・各プリズムにあっては、傾斜面２７と対向する２つの端面の一方（第１の端面２８）から傾斜面２７に光を入射させ、傾斜面２７で反射した光３２を２つの端面の他方（第２の端面２９）で反射させ、その反射光３３を第２の端面２９と対向する端面（第３の端面３０）から出射させる。このため、傾斜面２７での入射光の入射角度と反射角度は３７°程度になり、第１の端面２８或いは第３の端面３０での入射角、および第２の端面２９への入射角がそれぞれ１２°程度の小さい角度になるので、第１の端面２８或いは第３の端面３０に形成する反射防止膜や、第２の端面に形成するロングパスフィルタなどのフィルタの偏波依存性が非常に良くなり、膜の設計が容易になる。
【００４３】
・筐体１７には、複数のプリズム１１〜１６の各々に、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光をコリメート光に変換して入射させるコリメートレンズ４１をそれぞれ有する複数のコリメータユニット１８〜２４が装着されているので、プリズム毎に波長の異なる光をコリメート光にそれぞれ変換して入射させることができる。
【００４４】
・複数のプリズム１１〜１６は、交互に左右を反転して一列に配置されているので、各プリズムへの光の入射方向を一つ置きに交互に変えることができる。これにより、各プリズム１１〜１６に光を個別に入射させるコリメートレンズ４１を有するコリメータユニット１８〜２４を、筐体１７に一つ置きに左右交互に配置することができ、設計上の自由度を向上させることができる。
【００４５】
・各プリズム１１〜１６にあっては、第１の端面２８に反射防止膜５１が、傾斜面２７に高反射膜５２が、第３の端面３０に反射防止膜５３がそれぞれ形成されているので、各プリズム１１〜１６の第１の端面２８、傾斜面２７、および第３の端面３０での損失を抑制することができる。
【００４６】
・一列に配置された複数のプリズム１１〜１６のうち、波長の異なる複数の光（λ１〜λ７）が多重された波長多重光が入射或いは出射されるプリズム１１とは反対側の端部にあるプリズム１６には、その第１の端面にλ６の光を、その第２の端面にλ７の光をそれぞれ入射させている。つまり、波長多重光が入射或いは出射されるプリズム１１とは反対側の端部にある一つのプリズム１６の第１の端面と、その第２の端面にそれぞれ異なる波長の光を入射させている。このように、図１に示す光合分波モジュール１０では、一列に配置された複数のプリズムの端部にあって、第２の端面２９に別のプリズムから出射された光が入射されないプリズム１６の第２の端面２９を利用して、その端面２９からも光を入射させたり（合波の場合）或いは出射させたり（分波の場合）する構成にしている。これにより、複数のプリズムの数よりも一つ多い数の光を合波或いは分波することができる。
【００４７】
・光合分波モジュール１０は、複数のプリズム１１〜１６の各々に、３５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯域の光を用いるのに有効である。なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
【００４８】
・上記一実施形態では、６個のプリズム１１〜１６と、７個のコリメータユニット１８〜２４とを備えた光合分波モジュール１０を一例として説明したが、複数のプリズムの個数および複数のコリメータユニットの個数は「６」および「７」に限定されない。例えば、図７に示す光合分波モジュール１０Ａのように、５個のプリズム１１〜１５と、６個のコリメータユニット１８〜２３とを備えた光合分波モジュール１０Ａにも本発明は適用可能である。なお、図７に示す光合分波モジュール１０Ａでは、図１および図２に示す筐体１７を省略してある。
【００４９】
・上記一実施形態では、複数のプリズム１１〜１６として、同一のプリズムを用いているが、本発明は、上述した条件を満たすように一列に配置された複数のプリズムを備えた光合分波モジュールに広く適用可能であり、複数のプリズムは必ずしも同一である必要はない。
【００５０】
・複数のプリズム１１〜１６は、上記一実施形態のように、交互に左右を反転して一列に配置されている方が望ましいが、複数のプリズム全てを、左右の向きを同じにして一列に配置した構成の光合分波モジュールにも本発明は適用可能である。
【００５１】
・上記一実施形態では、複数のプリズム１１〜１６のうち、プリズム１１とは反対側の端部にあるプリズム１６の第１の端面にλ６の光を、その第２の端面にλ７の光をそれぞれ入射させているが、その第２の端面にλ７の光を入射させない構成の光合分波モジュールにも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係る光合分波モジュールの横断面図。
【図２】一実施形態に係る光合分波モジュールの縦断面図。
【図３】一実施形態に係る光合分波モジュールを示す平面図。
【図４】図３のＡ矢視図。
【図５】一実施形態に係る光合分波モジュールに用いるプリズムを示す平面図。
【図６】図５に示すプリズムが傾いた場合における説明図。
【図７】一実施形態に係る光合分波モジュールの変形例の概略構成を示す平面図。
【符号の説明】
【００５３】
１０…光合分波モジュール
１１〜１６…プリズム
１７…筐体
１８〜２４…コリメータユニット
２７…傾斜面
２８…第１の端面
２９…第２の端面
３０…第３の端面
５０…ロングパスフィルタ（フィルタ）
５１…反射防止膜
５２…高反射膜
５３…反射防止膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明性を有する直方体或いは立方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面をそれぞれ形成した複数のプリズムと、前記複数のプリズムを収容する筐体とを備え、
前記複数のプリズムの各々は、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光が前記傾斜面へ向けて入射され或いは該傾斜面で反射された後出射される第１の端面と、前記第１の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる波長選択性を有するフィルタが形成された第２の端面と、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が出射或いは入射される第３の端面とを有し、
前記複数のプリズム各々の前記第１の端面から前記第１の光が入射される場合、該第１の光は前記傾斜面と前記フィルタで２回反射された後、該フィルタを透過して入射する第２の光と合波されて前記第３の端面から出射し、前記波長多重光が前記複数のプリズムのいずれか一つの前記第３の端面から入射される場合、該波長多重光に含まれる前記第１の光は前記フィルタと前記傾斜面で２回反射された後前記第１の端面から出射しかつその他の波長の光は前記フィルタを透過するように、前記複数のプリズムは一列に配置されていることを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項２】
前記筐体には、前記複数のプリズムの各々に、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光をコリメート光に変換して入射させるコリメートレンズをそれぞれ有する複数のコリメータユニットが装着されていることを特徴とする請求項１に記載の光合分波モジュール。
【請求項３】
前記複数のプリズムは、交互に左右を反転して一列に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光合分波モジュール。
【請求項４】
前記複数のプリズムの各々にあっては、前記第１の端面に反射防止膜が、前記傾斜面に高反射膜が、そして、前記第３の端面に反射防止膜がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の光合分波モジュール。
【請求項５】
前記複数のプリズムの各々に、３５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯域の光を入射させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の光合分波モジュール。
【請求項６】
前記複数のプリズムのうち、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が入射或いは出射されるプリズムとは反対側の端部にあるプリズムの第１の端面と、その第２の端面にそれぞれ異なる波長の光を入射させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の光合分波モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の光合分波モジュールに用いるプリズムであって、
透明性を有する直方体或いは立方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面を形成したことを特徴とするプリズム。
【請求項１】
透明性を有する直方体或いは立方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面をそれぞれ形成した複数のプリズムと、前記複数のプリズムを収容する筐体とを備え、
前記複数のプリズムの各々は、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光が前記傾斜面へ向けて入射され或いは該傾斜面で反射された後出射される第１の端面と、前記第１の光を反射させ、その他の波長の光を透過させる波長選択性を有するフィルタが形成された第２の端面と、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が出射或いは入射される第３の端面とを有し、
前記複数のプリズム各々の前記第１の端面から前記第１の光が入射される場合、該第１の光は前記傾斜面と前記フィルタで２回反射された後、該フィルタを透過して入射する第２の光と合波されて前記第３の端面から出射し、前記波長多重光が前記複数のプリズムのいずれか一つの前記第３の端面から入射される場合、該波長多重光に含まれる前記第１の光は前記フィルタと前記傾斜面で２回反射された後前記第１の端面から出射しかつその他の波長の光は前記フィルタを透過するように、前記複数のプリズムは一列に配置されていることを特徴とする光合分波モジュール。
【請求項２】
前記筐体には、前記複数のプリズムの各々に、プリズム毎に波長の異なる単一波長の第１の光をコリメート光に変換して入射させるコリメートレンズをそれぞれ有する複数のコリメータユニットが装着されていることを特徴とする請求項１に記載の光合分波モジュール。
【請求項３】
前記複数のプリズムは、交互に左右を反転して一列に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光合分波モジュール。
【請求項４】
前記複数のプリズムの各々にあっては、前記第１の端面に反射防止膜が、前記傾斜面に高反射膜が、そして、前記第３の端面に反射防止膜がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の光合分波モジュール。
【請求項５】
前記複数のプリズムの各々に、３５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯域の光を入射させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の光合分波モジュール。
【請求項６】
前記複数のプリズムのうち、波長の異なる複数の光が多重された波長多重光が入射或いは出射されるプリズムとは反対側の端部にあるプリズムの第１の端面と、その第２の端面にそれぞれ異なる波長の光を入射させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の光合分波モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の光合分波モジュールに用いるプリズムであって、
透明性を有する直方体或いは立方体のガラス板における直角の４隅の一つを端面に対して４５°の角度で切除して傾斜面を形成したことを特徴とするプリズム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１２２４３９（Ｐ２０１０−１２２４３９Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９５６６１（Ｐ２００８−２９５６６１）
【出願日】平成２０年１１月１９日（２００８．１１．１９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１９日（２００８．１１．１９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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