光通信装置
【課題】 光通信に使用される信号光の光量を高く維持しつつも、LDからの光に関する高精度な位置決め処理を常時あるいは任意のタイミングで実行して高い性能を維持することのできる光通信装置であって、より安価に構成することができる光通信装置を提供すること。
【解決手段】 光通信装置は、光源と、コアとクラッドから構成され、光源からの光が入射する入射端面を持ち、入射端面におけるコアに入射した前記光を伝送する光ファイバと、入射端面におけるコア以外の領域に入射した光の光量を検出する検出手段と、入射端面におけるビームスポットの位置を移動させる移動手段と、検出光量が最小値となるように、移動手段を負帰還制御する制御手段と、を有する構成にした。
【解決手段】 光通信装置は、光源と、コアとクラッドから構成され、光源からの光が入射する入射端面を持ち、入射端面におけるコアに入射した前記光を伝送する光ファイバと、入射端面におけるコア以外の領域に入射した光の光量を検出する検出手段と、入射端面におけるビームスポットの位置を移動させる移動手段と、検出光量が最小値となるように、移動手段を負帰還制御する制御手段と、を有する構成にした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体レーザ(以下、LDと記す)から照射される光を利用して光通信を行う光通信装置の構成に関する。
【背景技術】
【0002】
光通信装置は、LDで発光し情報による変調を施された光を光ファイバに伝達させる為の装置であり、LD、LDからの光を集光させるレンズ、光ファイバ等の光学部品から構成される。光ファイバーを加入者宅内に引き込む回線終端装置(ONU;Optical Network Unit)として使用される光通信装置では、一般的に、送受信を一本の光ファイバで行う双方向型の通信に対応するため、光通信装置内にさらに受光部や、異なる波長の光を分離するためのWDM(Wavelength Division Multiplex)フィルタ等が備えられる。
【0003】
上記のような光通信装置では、LDからの信号光を光ファイバを介して送受信するため、該信号光を光ファイバの入射端面におけるコアに高い精度をもって入射させる必要がある。つまり、光通信装置を組み立てる際、LDから照射される光の、光ファイバにおける入射位置に関する位置決め(初期の位置決め)が高精度に実行される必要がある。また、初期の位置決めを行った後、LDや光ファイバといった各光学部品を固定した場合であっても、接着剤の収縮や溶着等の加工による部品の変形等、さらには各部品の性能の経時変化等に起因して、意図しない位置ずれが起こるおそれがある。そこで上記の意図しない位置ずれにも対応すべく、本出願人は以下の特許文献1のような光通信装置を提案している。
【0004】
【特許文献1】特開2003−338795号公報
【0005】
特許文献1に開示される光通信装置では、光源から照射された光のビームスポット形成位置を所定の方向に所定の周波数で周期的に変化させつつコア内に導かれた光の一部をファイバカプラ等の光分岐手段によって光ファイバ外に取り出す。そして、ビームスポット形成位置がコア中心に近づくほど取り出した光の強度が強くなることを利用して、光ファイバの入射端面における光の位置(つまり該光が入射端面において形成するビームスポットの位置)がコア中心に向かうように負帰還制御している。なお、本文において、光源から照射された光を所定の方向に所定の周波数で周期的に変化させることをウォブリングという。
【0006】
特許文献1に開示される光通信装置によれば、装置組み立て時における初期の位置決めのみならず、光通信実行中でも常時あるいは任意のタイミングで位置決めを行うことができる。従って、各光学部品を固定する際の部品の変形や経時変化等による意図しない位置ずれによる影響を有効に回避できる。
【0007】
しかし、上記光通信装置の構成では、コア内に導かれた光の一部を光ファイバ外に取り出して負帰還制御に用いている。そのため、光通信に使用される信号光としての光量が若干落ちてしまう。また、上記光の一部を取り出すための光分岐手段はコストが高く装置全体のコストアップに繋がってしまうことがわかった。よって、光通信装置のさらなる改善が要望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
以上の諸事情に鑑み、本発明は、光通信に使用される信号光の光量を高く維持しつつも、LDからの光に関する高精度な位置決め処理を常時あるいは任意のタイミングで実行して高い性能を維持することのできる光通信装置であって、より安価に構成することができる光通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために本願発明に係る光通信装置は、光源と、コアとクラッドから構成され、光源からの光が入射する入射端面を持ち、入射端面におけるコアに入射した前記光を伝送する光ファイバと、入射端面におけるコア以外の領域に入射した光の光量を検出する検出手段と、入射端面におけるビームスポットの位置を移動させる移動手段と、検出光量が最小値となるように、移動手段を負帰還制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【0010】
請求項1に記載の発明によれば、光ファイバのコア以外の領域に入射した光の光量に基づいてLDからの光に関する位置決めが行われる。従って、光源から照射される光の光量を損なうことなく該位置決めをすることができる。しかも、制御手段によって、光ファイバの入射端面におけるビームスポット形成位置がコア中心に向かうように負帰還制御されるため、初期の位置決めのみならず、常時あるいは任意のタイミングでの位置決めが可能になる。よって環境変化や経時変化による影響を回避して装置の高い性能を維持することができる。さらに、コア以外の領域に入射した光を利用して位置決めを行うため、ファイバカプラ等の光分岐手段を光ファイバ内部に配設する必要がなくなり安価な装置が提供される。
【0011】
請求項2に記載の発明によれば、光ファイバの円周面に一体形成され、入射端面におけるコア以外の領域に入射した光を検出手段に伝達する光伝達手段をさらに有することができる。このように光伝達手段を光ファイバの表面に一体形成することにより、コア以外の領域に入射した光をより確実に検出手段に導くことが可能になる。
【0012】
より具体的には、光伝達手段は、入射端面と同一の面内にある第一の端面と、該第一の端面の反対側に位置する第二の端面を有し、円周面全域を被覆する透光性ある円筒部材として構成することができる。この場合、円筒部材の屈折率をn1、クラッドの屈折率をn2とすると、屈折率n1および屈折率n2は、以下の条件(1)、
n2≦n1・・・(1)
を満たすように構成される(請求項3)。
【0013】
より詳しくは、円筒部材とクラッドとは、屈折率ncの接着剤で接合されており、屈折率ncは、以下の条件(2)、
n2≦nc≦n1・・・(2)
を満たす。
【0014】
なお、上記のような光伝達手段を使用する場合、検出手段は、受光面が第二の端面全域に当接される、ドーナツ状の受光部を有するように構成することができる(請求項5)。
【0015】
請求項6に記載の発明によれば、円筒部材は、円周面に反射膜がコーティングされていることが望ましい。これにより、円筒部材を伝送する過程において光が漏れるおそれがなくなり、より精度の高い位置決めが可能になる。
【0016】
また、検出手段は、光ファイバの光軸と略平行な面に配設される受光部を有し、第二の端面は、光ファイバの光軸に対して所定角度傾いており、該第二の端面に入射した光を受光部に導く反射面として構成してもよい(請求項7)。第二の端面は、反射率を高める膜が蒸着されることが望ましい(請求項8)。該検出手段の受光部は、光ファイバの光軸と略平行な面に配設することができる(請求項9)。上記受光部は、円筒部材と同一もしくはそれ以上の屈折率を有する透過性ある材料を介して円筒部材と接合される(請求項10)。
【0017】
なお、上記円筒部材に光ファイバを保護する機能を付与することが可能である(請求項11)。例えば、該円筒部材としてはキャピラリが想定される。
【0018】
他にも、光伝達手段は、入射端面におけるコア以外の領域に配設された、該コアよりも高反射率の膜を有することができる。この場合、検出手段は、入射端面におけるコア以外の領域で反射した光を受光するように該光の光路中に受光部を有する(請求項12)。
【0019】
請求項13に記載の発明によれば、上記入射端面は、光ファイバの光軸に対して傾いていることが望ましい。
【0020】
また、移動手段としては、集光レンズを該レンズの光軸に対して直交する方向に移動させる、あるいは光源等の各光学部品を光の直進方向に対して直交する方向に駆動することにより、スポットを入射端面上で移動させてもよい。他にも、移動手段は、光源と光ファイバの間に透過型偏向部材を有し、該透過型偏向部材によって光を偏向することにより、ビームスポットの位置を移動させることも可能である(請求項16)。
【0021】
また請求項17に記載の発明によれば、上記移動手段は、ビームスポットの位置を所定の方向に周期的に微小変化させつつ移動させることができる。具体的には、光源から照射される光は、情報により変調されているため、移動手段は、該光による情報の伝送帯域の周波数よりも低い所定の周波数でビームスポットの位置を微少変化させる(請求項18)。
【0022】
なお、上記の透過型偏向部材としては、頂角を変化させることができる頂角可変プリズムが例示される(請求項22)。
【0023】
以上の構成の光通信装置であれば、制御手段による負帰還制御は、情報によって変調された前記光の伝送と同時に行うことができる(請求項23)。
【発明の効果】
【0024】
以上説明したように本発明によれば、光ファイバにおいてコア以外に入射した光の光量に基づいて負帰還制御を行うことにより、光通信に使用される信号光の光量を高く維持しつつも、LDからの光に関する高精度な位置決め処理を常時あるいは任意のタイミングで実行して高い性能を維持することのできる光通信装置が提供される。
【0025】
さらに、従来の光通信装置では必須の構成要素であった光分岐手段を必要としない構成にしたことにより、本発明に係る光通信装置は、安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
図1は、本発明の第一実施形態としての光通信装置100の構成を表す図である。光通信装置100は、光ファイバー通信を加入者宅内に引き込むONUとして用いられる。例えば光通信装置100は、一本の光ファイバで上り信号として波長1.3μmを送信し、下り信号として1.5μmの信号を受信するように構成された、双方向のWDM伝送に対応した光通信装置である。第一実施形態の光通信装置100は、LD、集光レンズ2、光ファイバ部10a、コントローラ7、アクチュエータ8を備える。
【0027】
図2は、光ファイバ部10aを拡大して示す図である。図1、図2に示すように、光ファイバ部10aは、コア31とクラッド32からなる光ファイバ3、中空部を有し、該中空部に接着剤の層(以下、単に接着層という)cを介して光ファイバ3が嵌合されている円筒形状のキャピラリ4、受光部5、反射膜6を有する。つまり、光ファイバ部10aは、コア31を中心とした多層構造として構成される。また光ファイバ部10aは、第一の端面11と第二の端面12を有する。第一の端面11は、LDから照射された光が入射する入射端面でもある。また第二の端面12はキャピラリ4における第一の端面とは反対側の端面である。つまりキャピラリ4は光ファイバ3全長よりも短く設計されており、主として第一の端面11から所定の範囲に嵌合されている光ファイバ3を保護している。
【0028】
また、光ファイバ部10aは、キャピラリ4の屈折率をn1、クラッド32の屈折率をn2とすると、各屈折率が、以下の条件(1)、を満たすように構成される。
n2≦n1・・・(1)
【0029】
また、接着層cの屈折率をncとすると、各屈折率n1、n2、ncは以下の条件(2)を満たすように構成される。
n2≦nc≦n1・・・(2)
【0030】
本実施形態では、n1は1.494、n2は1.460、ncは1.494に設定している。つまり、n2<nc=n1であり、上記条件(1)、(2)を共に満たす。
【0031】
なお、コア31の屈折率をn3とすると、本願実施形態ではn3は1.464に設定されており、光ファイバの性質上、光ファイバ部10aはさらに以下の条件(3)も満たしている。
n2<n3・・・(3)
【0032】
受光部5は、受光面が第二の端面12に当接した状態で取り付けられる。ここで、上記の通り、第二の端面12は、キャピラリ4の端面にすぎず、中央部からは光ファイバ3が延出する状態にある。従って、図2に示すように、第一実施形態の受光部5は中央部に光ファイバと略同径の貫通孔を有するドーナツ状に形成される。反射膜6は、キャピラリ4の、第一の端面11、第二の端面12以外の表面(以下、円周面という)の略全域に施されている。
【0033】
なお、実際に使用される光通信装置は、LDから出力され集光レンズ2を介して光ファイバ3に入射する光束の光ファイバ3での入射角は極めて小さい。しかし図1では、説明の便宜上、該入射角を実際の角度よりも大きく示している。
【0034】
図1に示す光通信装置100において、光ファイバ3の第一の端面11は、光ファイバ3の光軸と直交する面以外の面で切断されている。図1では、光ファイバ3を、光ファイバ3の光軸を含む平面での断面形状として示す。なお、本明細書において、光ファイバ3の光軸を含む平面とは、特段の説明がない限り、光ファイバ3の光軸を含み、かつ光ファイバ3の光軸と直交する面と第一の端面11がなす角が規定される平面のことを限定していう。
【0035】
また、光通信装置100において、光ファイバ3は、第一の端面11での屈折現象を考慮し、該光ファイバ3の光軸が集光レンズ2の光軸に対して所定の角度傾くように配設されている。つまり、光通信装置100は、LDから照射された光が第一の端面11で反射する時、入射方向とは別の方向に反射するように構成される。これにより、LDから照射され、集光レンズ2を介して入射する光が第一の端面11で反射してLDがある側に戻る現象、および該現象によってLDの出力を調整するAPC(Auto Power Control)回路が正常に作動しなくなるおそれを有効に防止している。
【0036】
光通信時、図示しない通信制御部によって変調され、LDで発光された光(信号光)は、集光レンズ2を介して光ファイバ部10aの第一の端面11に収束し、ビームスポットを形成する。そしてコア31内を伝送した光は、通信対象となるもう一つの光通信装置に向かって照射される。
【0037】
以下、本発明の主たる特徴である、光通信装置100における、LDから照射された光が第一の端面11において形成するビームスポットがコア中心に向かうように位置決めするための構成について詳説する。
【0038】
まず、LDから照射される光の、光ファイバ部10a内での光路について説明する。なお、上記の通り、本実施形態では、第一の端面11が光ファイバ部10aの光軸と直交する面以外の面で切断されている。しかも、光ファイバ3は、該光ファイバ3の光軸が集光レンズ2の光軸に対して所定の角度傾くように配設されている。従って、集光レンズ2から射出され第一の端面11に入射する光を複数の光線の束として考えた場合、各光線の第一の端面11入射時における入射角は異なる。しかし、本実施形態で想定される第一の端面11と光ファイバ3の光軸と直交する面がなす角度は、10°である。そのため、各光線の入射角の差異は、ビームスポットの位置決め処理に対して何らの影響も及ぼさない程度に極めて微少である。よって、以下の説明では、各光線の入射角の差異は無視する。
【0039】
図3(A)〜(C)は、本実施形態の光ファイバ部10aに入射する光の軌跡を示す、光ファイバ3の光軸を含む平面での断面模式図である。図3に示す二本の線は、光ファイバ3の光軸を含む平面内を通るLDからの光のうち最も外側を通る光線を示す。図3(A)は、LDからの光が第一の端面11においてちょうどコア31に入射する時の光の軌跡、図3(B)は、LDからの光が第一の端面11においてクラッド32に入射する時の光の軌跡、図3(C)は、LDからの光が第一の端面11において、屈折率が同一である接着層cまたはキャピラリ4に入射する時の光の軌跡、をそれぞれ示す。なお、図3(A)〜(C)に示す光ファイバ部10aにおいて、各層の厚さは、光の各層での伝送状態を説明する便宜上、実際とは異なっている。
【0040】
まず、LDからの光がコア31に入射する場合について説明する。コア31とクラッド32が上記条件(3)を満たす関係にあることから、第一の端面11におけるコア31に入射した光は、図3(A)に示すように、コア31とクラッド32の界面で全反射を繰り返し、光ファイバ3内を伝送する。
【0041】
上記条件(1)〜(3)を満たす光ファイバ部10aにおいて、第一の端面11のクラッド32に入射した光は、図3(B)に示すように、クラッド32内に留まらずクラッド32と比較して高い屈折率であるコア31や接着層cに抜けていく。そして、最終的には、クラッド32と接着層cの界面およびキャピラリ4と外界(空気)の界面でのみ全反射を起こしつつ、接着層cとキャピラリ4の二層内を伝送する。
【0042】
また、上記条件(1)〜(3)を満たす光ファイバ部10aにおいて、第一の端面11の接着層cに入射した光は、全反射条件に従い、キャピラリ4と外界(空気)の界面およびクラッド32と接着層cの界面でのみ全反射を起こす。そのため、接着層cに入射した光は、図3(C)に示すように、接着層cとキャピラリ4の二層内を伝送する。接着層cと屈折率が同一であるキャピラリ4に入射した光に関しても同様である。このように、上記条件(1)〜(3)を満たす光ファイバ部10aに入射した光は、第一の端面11のコア31以外のいずれの場所に入射したとしてもコア31内を伝送することはなく、必ず接着層cとキャピラリ4の二層内を伝送する。
【0043】
図4は、第一の端面11において、コア31中心からビームスポット形成位置までのずれ量と、光ファイバ部10a内に入射した光の光量との関係を表すグラフである。横軸がコア31中心からのずれ量を表し、縦軸が光量を表す。但し、dはコア31の径を示す。また、実線がコア31を伝送する光の光量を示し、破線がコア31以外の層を伝送する光(図3(A)〜(C)参照)の光量を示す。図4に示すように、ビームスポットの形成位置がコア31中心にある場合(ずれ量0)、接着層cとキャピラリ4を伝送する光の光量、つまり受光部5により受光される光量は略0となり、コア31を伝送する光の光量が最大となる。そして、ビームスポットの形成位置がコア31中心からずれるにつれて、クラッド32とキャピラリ4を伝送する光の光量が増加する代わりにコア31を伝送する光の光量が低下していく。
【0044】
従って、クラッド32とキャピラリ4を伝送する光の光量を検出し、該光量が最小(本実施形態では0)になるようにビームスポットの形成位置を負帰還制御することにより、該ビームスポットの形成位置をコア中心に導くような位置決めを実行することができる。
【0045】
以上の原理に基づき、第一実施形態では、以下のようにして位置決めを行う。まず、コントローラ7は、位置決めを実行するにあたり、アクチュエータ8を介して集光レンズ2を該レンズ2の光軸に対して直交する方向に一定周期かつ一定振幅で微少振動(ウォブリング)させる。これにより、LDから照射された光が第一の端面11において形成するビームスポットの位置が連続的に微少変化する。
【0046】
集光レンズ2から射出された光は、収束して光ファイバ部10aの第一の端面11に入射する。光ファイバ部10aに入射した光のうち、クラッド32とキャピラリ4を伝送する光は、第二の端面12に配設した受光部5によって受光される。
【0047】
受光部5は、受光した光の光量を検出し、該光量に対応する信号をコントローラ7に出力する。コントローラ7は、受光部5からの信号に基づいて、LDからの光が第一の端面11で形成するビームスポットとコア31の中心が略一致するように負帰還制御する。具体的には、コントローラ7は、ビームスポットの形成位置がウォブリングによって微小変化することに伴う検出光量の変化に基づき、第一の端面における現在のビームスポットの形成位置を検出する。そして、コントローラ7は、受光部5によって検出される光量が、0になるように、換言すれば第一の端面11で形成するビームスポットとコア31の中心が略一致するようにアクチュエータ8を介して集光レンズ2を該レンズ2の光軸に対して直交する方向に駆動制御する。これにより、上記ビームスポットの第一の端面11での位置を移動させる。ビームスポットとコア31中心が一致した状態は、最もカップリング効率が高い状態、つまり高精度での光通信が行われる状態である。このように、本実施形態では、コントローラ7は、集光レンズ2をウォブリングすると同時に該レンズ2の光軸に直交する方向への駆動も行っている。従って、光通信装置100における位置決めのための駆動機構が共通化されており簡素な構成を実現している。
【0048】
以上が第一実施形態の光通信装置の説明である。次いで、第二実施形態を説明する。第二実施形態の光通信装置は、第一実施形態の光通信装置100における光ファイバ部10aの代替として図5に示す光ファイバ部10bを搭載する。図5(A)は、光ファイバ部10bの、光ファイバの光軸を含む平面における断面図、図5(B)は、図5(A)のA−A線での断面図である。光ファイバ部10b以外の各部材、および光ファイバ部10bを構成する各部材は第一実施形態の光通信装置100と同一であるため、図1を参照してここでの説明は省略する。
【0049】
光ファイバ部10bは、図5に示すように、受光部5が第二の端面12ではなく光ファイバの光軸に対して平行な面内に配設している。図5(B)に示すように、光ファイバ部10bにおいて、受光部5は、一部がキャピラリ4の円周面、より詳しくは、第二の端面12側の円周面に当接するような状態で配設されている。そして、受光部5は、接着剤13を介してキャピラリ4に結合されている。なお、キャピラリ4を介した光が精度良く受光部5に導かれるように、接着剤13は、キャピラリ4の屈折率と略等しい屈折率のものが使用される。
【0050】
第二実施形態も第一実施形態と同様、n1は1.494、n2は1.460、n3は1.464、ncは1.494に設定している。従って、第二実施形態の光ファイバ部10bも条件(1)〜(3)を満たす。よって、光ファイバ部10aに入射した光の伝送状態は、第一実施形態と同様に、図3(A)〜(C)に示すようになる。
【0051】
また、第二の端面12は、該端面12に入射した光が受光部5に導かれるように全反射面として設計される。具体的には、第二の端面12は、図5(B)に示すように、光ファイバの光軸を含む平面における頂角がθ1となるように光ファイバ3の光軸に対して傾けられる。
【0052】
第二実施形態における頂角θ1について検証する。図6は、頂角θ1を検証するための光ファイバ部10bに関する光ファイバの光軸を含む平面での断面模式図である。一般に、第一の端面11においてクラッド31に入射した光に含まれる光線によっては、第二の端面12での入射角θ2が、第一の端面11において接着層cまたはキャピラリ4に入射した光に含まれる光線に関する第二の端面12での入射角よりも小さく、かつ第二端面12での全反射角θ3に近い値を採る場合がある。よって、入射角θ2が全反射角θ3よりも大きくなる(θ2>θ3)状態が確保されるように頂角θ1を決定すればよい。
【0053】
まず、コア31内を光が伝送するために必要なコア31とクラッド32の界面での全反射角θRは、
n3sinθR=n2sin90°
より、85.764°である。
【0054】
光ファイバ部10bにNA=0.109の収束光が入射することを想定すると、該収束光の中心を通る光線Lcと該収束光の最も外側の光線Loがなす角θ9は、
sinθ9=n3cosθR
より、6.208°である。
【0055】
また、第一の端面11と光ファイバ3の光軸と直交する面がなす角度θ0は、10°を想定するため、光線Lcと光ファイバ3の中心軸Laxがなす角θ8は、
sinθ8=n3sinθ0
より、4.727°である。
【0056】
光線Loの第一の端面11における入射角θ7は、
θ7=θ0+θ8−θ9
より、8.159である。また、光線Loの第一の端面11における屈折角θ6は、
sinθ7=n2sinθ6
より、5.823°である。
【0057】
クラッド32内を進む光線Loのクラッド32と接着層cの界面に対する入射角θ5は、
θ5=90−(θ0−θ2)
より、85.823°である。また、光線Loのクラッド32と接着層cの界面に対する屈折角θ4は、
n2sinθ5=ncsinθ4
より、77.071°である。
【0058】
ここで、第二の端面12における全反射角θ3は、
n1sinθ3=sin90=1
より、42.016°である。
【0059】
接着層cとキャピラリ4を伝送する光線Loが第二の端面12で全反射するためには、上記の通り、以下の条件(4)
θ2>θ3・・・(4)
が満たされていればよい。
θ2=θ4−θ1であることから、条件(4)は、
θ4−θ3>θ1・・・(5)
と書き換えられる。
【0060】
条件(5)に、θ4、θ3の値を代入すると、頂角θ1は以下の条件(6)、
θ1<35.055°・・・(6)
を満たせばよい。
【0061】
なお、上記収束光に含まれる光線の第一の端面11に対する入射角は異なる。しかし、上述したようにその差異は極めて微少である。よって、上述した光線Loについての検証が他の光線、つまり収束光全体に適用される。結果として、第二実施形態の構成では、頂角θ1が35.055°よりも大きくなるように第二の端面12を設計することにより、コア31以外の各層32、c、4に入射した光は全て第二の端面12で全反射し、受光部5に導かれる。
【0062】
より一層確実に受光部に光が入射するようにするためには、第二の端面12に反射膜を施すことも有益である。なお、キャピラリ4の円周面にも、光が受光部5に入射することを妨げないような状態で反射膜を施すこともできる。
【0063】
第二実施形態の光通信装置100における位置決め処理は、クラッド32やキャピラリ4に入射した光が、直接あるいは第二の端面12で偏向して受光部5に入射する点以外は、上述した第一実施形態と同様にして行われる。
【0064】
以上の第一実施形態と第二実施形態の光通信装置では、第一の端面11においてコア31以外の領域に入射した光を受光部へ導く光伝達手段としてキャピラリ4を使用している。光伝達手段は、上記キャピラリ4のように光を透過させることにより受光部へ導く透過性ある部材である必要はない。例えば、次に説明する第三実施形態の光通信装置100では、光伝達手段として、反射部材を使用する。
【0065】
図7は、第三実施形態の光通信装置100の構成を表す図である。図7において、第一実施形態の光通信装置100と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。第三実施形態の光通信装置100は、第一実施形態の光通信装置100における光ファイバ部10aの代替として、光ファイバ部10cと受光部5’を有する。
【0066】
光ファイバ部10cは、コア31、クラッド32からなる光ファイバ3、キャピラリ4からなる。図8に示すように、光ファイバ部10cのLDからの光が入射する端面、つまり第一の端面11において、コア31以外の領域には高反射率を有する面(ここではミラー面)Mが施されている。なお、第一の端面11は、上記の各実施形態と同様に、光ファイバ3の光軸と直交する面以外の面で切断されている。また、受光部5’は、第一の端面11で反射した光の光路中に配設されている。このように光ファイバ部10cおよび受光部5’を配置構成することにより、第一の端面11で反射した光がLD側に戻ることによりLDの出力を調整するAPC(Auto Power Control)回路に影響を及ぼすおそれを有効に防止すると同時に、第一の端面11で反射した光を偏向部材を用いることなく受光部5’に導くことができる。
【0067】
図9は、第三実施形態の光通信装置100において、光ファイバ3の光軸を含む平面における、光ファイバ部10cに入射する光の軌跡を模式的に示す図である。図9(A)は、LDからの光が第一の端面11においてちょうどコア31に入射する時の光の軌跡、図9(B)は、LDからの光が第一の端面11においてコア31以外の領域つまりミラー面Mに入射する時の光の軌跡をそれぞれ示す。
【0068】
図9(A)に示すように、第一の端面11におけるコア31に入射した光は、コア31とクラッド32の界面で全反射を繰り返しつつ、光ファイバ3内を伝送する。このとき受光部5’には殆ど光が入射しない。つまり、受光部5’で検出される光量は略0に等しい。これに対し、ミラー面Mに入射した光は、図9(B)に示すようにミラー面Mで反射して受光部5’に入射する。結果として、第三実施形態の光通信装置100においても、図4に示す関係が得られる。
【0069】
従って、第一の端面11におけるミラー面Mで反射した光の光量を受光部5’によって検出し、該光量が0になるようにビームスポットの形成位置を負帰還制御することにより、該ビームスポットの形成位置をコア中心に導くような位置決めを実行することができる。位置決めに際してコントローラ7が行う、ウォブリング制御や負帰還制御は上記第一実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【0070】
以上の各実施形態の光通信装置100のように、光ファイバ部10a〜10cの第一の端面11(光ファイバ3の入射端面)におけるコア31以外の領域に入射した光の光量が0になるようにビームスポットの形成位置を負帰還制御することにより、高い精度をもってLDから照射された信号光をコア中心に導くことができる。しかも各実施形態の光通信装置100は、従来のように負帰還制御をするための光を取り出すための高価な光学部材を用いずに高精度な位置決めを実行するため、非常に安価に構成することができる。
【0071】
なお、ウォブリングの周波数は、信号光の伝送帯域の周波数よりも低い周波数になっているため、信号光による光通信には影響を及ぼさない。従って、コントローラ7は、光通信を実行中であっても位置決め処理を実行することができる。例えば、光通信装置100が常に振動が与えられるような厳しい環境条件下で使用される場合には、常時上述した位置決めを行うと良い。また、該環境条件が比較的緩やかであり、経時変化に起因する位置ずれのみ考慮すればよい場合には、定期的あるいは任意のタイミングで実行すればよい。なお、上記位置決めを行わない場合は、コントローラ7は集光レンズ2を動かさない(ホールド)状態にする。
【0072】
以上が本発明の実施形態である。なお、各実施形態の光通信装置100は、以下のように変形することによっても同様の効果を奏することができる。
【0073】
上記の各実施形態では、クラッド32と接着層cとキャピラリ4の各屈折率をn2<nc=n1と設定しているが、上記条件(1)、(2)を満たすのであれば、各部材の32、c、4の屈折率は任意に設定することができる。例えば、キャピラリ4の屈折率(n1)、クラッド32の屈折率(n2)、コア31の屈折率(n3)は、固定値である。これに対し、上記条件(2)さえ満たしていれば、接着層cは上記実施形態の屈折率以外の屈折率を有するものを使用することができる。上記実施形態以外の屈折率を有する接着剤を使用した場合であっても、コア31以外に入射した光は、クラッド32、接着層c、キャピラリ4のいずれかを進む。
【0074】
特に第二実施形態において、光ファイバ部10bに入射する収束光のNAや第一の端面11と光ファイバ3の光軸と直交する面がなす角度(θ0)を上記の各実施形態と同一に設定した場合には、各屈折率n1、n2、ncが上記条件(1)、(2)を満たすのであれば、頂角θ1が上記条件(6)を満たすように光ファイバ部10bを構成すれば、第二の端面12に入射する光を常に全反射させることができる。
【0075】
また、n1=n2とすることにより条件(1)を満たす構成にした場合、第二の端面12近傍において光線がクラッド32内を透過している可能性がある。しかし、クラッド32の厚さはキャピラリー4の厚さと比較して十分に小さい。従って、第二の端面12近傍においてクラッド32内を透過している光線は、光ファイバ部10a、10bに入射した全光束のうち極めて微量でしかなく、本発明を実施するにあたり何ら影響を及ぼすものではない。なおn1=n2とした場合、第二の端面12近傍においてクラッド32を透過し、第二の端面12の後方で射出される光線も受光できるような形状に光量検出手段を構成すればより好ましい。
【0076】
上記の各実施形態では、集光レンズ2を駆動制御することにより、LDからの光が第一の端面11において形成するビームスポットの位置をコア31に向かうように位置決めする構成を示した。ここでビームスポットの移動手段としては、集光レンズ2を駆動制御する構成以外の構成によるものであっても良い。図10は、第一実施形態の光通信装置100の一変形例である光通信装置100’の概略構成を示す図である。光通信装置100’は、集光レンズ2と光ファイバ部10aとの間に偏向部材Kを有する。そして、光通信装置100’では、コントローラ7は、集光レンズ2を駆動させずに、偏向部材用アクチュエータ9を介して偏向部材Kを駆動制御することによって第一の端面11に形成されるビームスポットの位置を移動させている。なおコントローラ7がアクチュエータ8を介して集光レンズ2をウォブリングさせる点は第一実施形態と同様である。つまり、光通信装置100’では、ウォブリング手段とビームスポットの移動手段とを別個独立して構成している。偏向部材Kとしては図11に示す頂角可変プリズムが例示される。
【0077】
図11は、頂角可変プリズム20の一例を示す断面図である。頂角可変プリズム20は、2枚の平行ガラス板21、22と、該2枚のガラス板21、22によって封止される弾性状の蛇腹カバー23を有する。カバー23の内部にはシリコーンオイル等の液体が充填されている。各ガラス板21、22は、ガラス保持部24a〜24dによって保持されている。ガラス保持部24aは、頂角調整部27により移動自在に保持されている。詳しくは、ガラス保持部24aは、モータ部25により回転自在なリードねじ26に螺合している。そのため、リードねじ26の回転に伴い、ガラス保持部24aが図中α方向(リードねじ26の延出方向)に進退移動する。これにより、各ガラス板21、22がなす頂角θが変化し、頂角可変プリズム20を透過する光の光路を移動させる(図中破線から実線へ)ことができる。従って、該光路の移動方向が光の進行方向に直交しかつ互いに直交する二つの方向に対応するように2つの頂角可変プリズム20を配置することにより、集光レンズ2を駆動させることなく、第一の端面11におけるビームスポットの位置を移動させることができる。
【0078】
なお、偏向部材Kとしては、他にも以下のような構成を例示することができる。例えば、図11に示す頂角可変プリズム20は、所定の一方向にのみ光路を移動可能ないわゆる一軸可変タイプを想定して説明したが、互いに異なる二方向に光路を移動可能ないわゆる二軸可変タイプを使用することも有効である。また、二つの楔形プリズムのセットを偏向部材Kとして使用しても良い。この場合、各楔形プリズムを傾けたり回転させたりして各々の配置位置を変化させることにより、光を偏向させることができる。また、LD自体を光の直進方向に対して直交する方向に駆動させることにより、第一の端面11におけるビームスポットの位置を移動させることも可能である。さらには、集光レンズ2と偏向部材Kの双方を用いてビームスポットの位置を移動させることも可能である。
【0079】
以上、第一の端面11におけるビームスポット形成位置の移動手段の変形例について説明したが、これらは第二実施形態および第三実施形態の光通信装置にも使用することができる。
【0080】
上記第一実施形態および第二実施形態では、第一の端面11におけるコア31以外の領域に入射した光を受光部5に伝達するための手段として透過性あるキャピラリ4を使用している。このように、従来光ファイバ3の保護を目的として用いられていたキャピラリをそのまま光伝達手段としても使用することにより、構成部材数を増やすことなく安価な構成でLDからの光の光ファイバに対する位置決めを実現している。ここで、安価な構成を維持できるのであれば、必ずしも光伝達手段としてキャピラリを使用する必要はない。また、第三実施形態では、他の実施形態と同様にキャピラリ4を使用している。ここで、光ファイバ3が外部から加わる意図しない力に対して十分な強度を有している場合、キャピラリ4は設けるに及ばない。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】本発明の第一実施形態の光通信装置の概略構成を表す図である。
【図2】第一実施形態の光ファイバ部を拡大して示す図である。
【図3】第一実施形態の光ファイバ部に入射する光の軌跡を模式的に示す図である。
【図4】第一の端面において、コア中心からビームスポット形成位置までのずれ量と、光ファイバ部内に入射した光の光量との関係を表すグラフである。
【図5】第二実施形態の光ファイバ部の構成を示す図である。
【図6】第二実施形態の頂角θ1を検証するための光ファイバ部に関する光ファイバの光軸を含む平面での断面模式図である。
【図7】第三実施形態の光通信装置の概略構成を表す図である。
【図8】第三実施形態の光ファイバ部の第一の端面を拡大して示す図である。
【図9】第三実施形態の光通信装置において、光ファイバの光軸を含む平面における、光ファイバ部に入射する光の軌跡を模式的に示す図である。
【図10】第一実施形態の光通信装置の一変形例の概略構成を示す図である。
【図11】頂角可変プリズムの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0082】
2 集光レンズ
3 光ファイバ
31 入射端面
32 クラッド
4 キャピラリ
5、5’ 受光部
7 コントローラ
10a、10b、10c 光ファイバ部
11 第一の端面(入射端面)
100、100’ 光通信装置
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体レーザ(以下、LDと記す)から照射される光を利用して光通信を行う光通信装置の構成に関する。
【背景技術】
【0002】
光通信装置は、LDで発光し情報による変調を施された光を光ファイバに伝達させる為の装置であり、LD、LDからの光を集光させるレンズ、光ファイバ等の光学部品から構成される。光ファイバーを加入者宅内に引き込む回線終端装置(ONU;Optical Network Unit)として使用される光通信装置では、一般的に、送受信を一本の光ファイバで行う双方向型の通信に対応するため、光通信装置内にさらに受光部や、異なる波長の光を分離するためのWDM(Wavelength Division Multiplex)フィルタ等が備えられる。
【0003】
上記のような光通信装置では、LDからの信号光を光ファイバを介して送受信するため、該信号光を光ファイバの入射端面におけるコアに高い精度をもって入射させる必要がある。つまり、光通信装置を組み立てる際、LDから照射される光の、光ファイバにおける入射位置に関する位置決め(初期の位置決め)が高精度に実行される必要がある。また、初期の位置決めを行った後、LDや光ファイバといった各光学部品を固定した場合であっても、接着剤の収縮や溶着等の加工による部品の変形等、さらには各部品の性能の経時変化等に起因して、意図しない位置ずれが起こるおそれがある。そこで上記の意図しない位置ずれにも対応すべく、本出願人は以下の特許文献1のような光通信装置を提案している。
【0004】
【特許文献1】特開2003−338795号公報
【0005】
特許文献1に開示される光通信装置では、光源から照射された光のビームスポット形成位置を所定の方向に所定の周波数で周期的に変化させつつコア内に導かれた光の一部をファイバカプラ等の光分岐手段によって光ファイバ外に取り出す。そして、ビームスポット形成位置がコア中心に近づくほど取り出した光の強度が強くなることを利用して、光ファイバの入射端面における光の位置(つまり該光が入射端面において形成するビームスポットの位置)がコア中心に向かうように負帰還制御している。なお、本文において、光源から照射された光を所定の方向に所定の周波数で周期的に変化させることをウォブリングという。
【0006】
特許文献1に開示される光通信装置によれば、装置組み立て時における初期の位置決めのみならず、光通信実行中でも常時あるいは任意のタイミングで位置決めを行うことができる。従って、各光学部品を固定する際の部品の変形や経時変化等による意図しない位置ずれによる影響を有効に回避できる。
【0007】
しかし、上記光通信装置の構成では、コア内に導かれた光の一部を光ファイバ外に取り出して負帰還制御に用いている。そのため、光通信に使用される信号光としての光量が若干落ちてしまう。また、上記光の一部を取り出すための光分岐手段はコストが高く装置全体のコストアップに繋がってしまうことがわかった。よって、光通信装置のさらなる改善が要望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
以上の諸事情に鑑み、本発明は、光通信に使用される信号光の光量を高く維持しつつも、LDからの光に関する高精度な位置決め処理を常時あるいは任意のタイミングで実行して高い性能を維持することのできる光通信装置であって、より安価に構成することができる光通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために本願発明に係る光通信装置は、光源と、コアとクラッドから構成され、光源からの光が入射する入射端面を持ち、入射端面におけるコアに入射した前記光を伝送する光ファイバと、入射端面におけるコア以外の領域に入射した光の光量を検出する検出手段と、入射端面におけるビームスポットの位置を移動させる移動手段と、検出光量が最小値となるように、移動手段を負帰還制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【0010】
請求項1に記載の発明によれば、光ファイバのコア以外の領域に入射した光の光量に基づいてLDからの光に関する位置決めが行われる。従って、光源から照射される光の光量を損なうことなく該位置決めをすることができる。しかも、制御手段によって、光ファイバの入射端面におけるビームスポット形成位置がコア中心に向かうように負帰還制御されるため、初期の位置決めのみならず、常時あるいは任意のタイミングでの位置決めが可能になる。よって環境変化や経時変化による影響を回避して装置の高い性能を維持することができる。さらに、コア以外の領域に入射した光を利用して位置決めを行うため、ファイバカプラ等の光分岐手段を光ファイバ内部に配設する必要がなくなり安価な装置が提供される。
【0011】
請求項2に記載の発明によれば、光ファイバの円周面に一体形成され、入射端面におけるコア以外の領域に入射した光を検出手段に伝達する光伝達手段をさらに有することができる。このように光伝達手段を光ファイバの表面に一体形成することにより、コア以外の領域に入射した光をより確実に検出手段に導くことが可能になる。
【0012】
より具体的には、光伝達手段は、入射端面と同一の面内にある第一の端面と、該第一の端面の反対側に位置する第二の端面を有し、円周面全域を被覆する透光性ある円筒部材として構成することができる。この場合、円筒部材の屈折率をn1、クラッドの屈折率をn2とすると、屈折率n1および屈折率n2は、以下の条件(1)、
n2≦n1・・・(1)
を満たすように構成される(請求項3)。
【0013】
より詳しくは、円筒部材とクラッドとは、屈折率ncの接着剤で接合されており、屈折率ncは、以下の条件(2)、
n2≦nc≦n1・・・(2)
を満たす。
【0014】
なお、上記のような光伝達手段を使用する場合、検出手段は、受光面が第二の端面全域に当接される、ドーナツ状の受光部を有するように構成することができる(請求項5)。
【0015】
請求項6に記載の発明によれば、円筒部材は、円周面に反射膜がコーティングされていることが望ましい。これにより、円筒部材を伝送する過程において光が漏れるおそれがなくなり、より精度の高い位置決めが可能になる。
【0016】
また、検出手段は、光ファイバの光軸と略平行な面に配設される受光部を有し、第二の端面は、光ファイバの光軸に対して所定角度傾いており、該第二の端面に入射した光を受光部に導く反射面として構成してもよい(請求項7)。第二の端面は、反射率を高める膜が蒸着されることが望ましい(請求項8)。該検出手段の受光部は、光ファイバの光軸と略平行な面に配設することができる(請求項9)。上記受光部は、円筒部材と同一もしくはそれ以上の屈折率を有する透過性ある材料を介して円筒部材と接合される(請求項10)。
【0017】
なお、上記円筒部材に光ファイバを保護する機能を付与することが可能である(請求項11)。例えば、該円筒部材としてはキャピラリが想定される。
【0018】
他にも、光伝達手段は、入射端面におけるコア以外の領域に配設された、該コアよりも高反射率の膜を有することができる。この場合、検出手段は、入射端面におけるコア以外の領域で反射した光を受光するように該光の光路中に受光部を有する(請求項12)。
【0019】
請求項13に記載の発明によれば、上記入射端面は、光ファイバの光軸に対して傾いていることが望ましい。
【0020】
また、移動手段としては、集光レンズを該レンズの光軸に対して直交する方向に移動させる、あるいは光源等の各光学部品を光の直進方向に対して直交する方向に駆動することにより、スポットを入射端面上で移動させてもよい。他にも、移動手段は、光源と光ファイバの間に透過型偏向部材を有し、該透過型偏向部材によって光を偏向することにより、ビームスポットの位置を移動させることも可能である(請求項16)。
【0021】
また請求項17に記載の発明によれば、上記移動手段は、ビームスポットの位置を所定の方向に周期的に微小変化させつつ移動させることができる。具体的には、光源から照射される光は、情報により変調されているため、移動手段は、該光による情報の伝送帯域の周波数よりも低い所定の周波数でビームスポットの位置を微少変化させる(請求項18)。
【0022】
なお、上記の透過型偏向部材としては、頂角を変化させることができる頂角可変プリズムが例示される(請求項22)。
【0023】
以上の構成の光通信装置であれば、制御手段による負帰還制御は、情報によって変調された前記光の伝送と同時に行うことができる(請求項23)。
【発明の効果】
【0024】
以上説明したように本発明によれば、光ファイバにおいてコア以外に入射した光の光量に基づいて負帰還制御を行うことにより、光通信に使用される信号光の光量を高く維持しつつも、LDからの光に関する高精度な位置決め処理を常時あるいは任意のタイミングで実行して高い性能を維持することのできる光通信装置が提供される。
【0025】
さらに、従来の光通信装置では必須の構成要素であった光分岐手段を必要としない構成にしたことにより、本発明に係る光通信装置は、安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
図1は、本発明の第一実施形態としての光通信装置100の構成を表す図である。光通信装置100は、光ファイバー通信を加入者宅内に引き込むONUとして用いられる。例えば光通信装置100は、一本の光ファイバで上り信号として波長1.3μmを送信し、下り信号として1.5μmの信号を受信するように構成された、双方向のWDM伝送に対応した光通信装置である。第一実施形態の光通信装置100は、LD、集光レンズ2、光ファイバ部10a、コントローラ7、アクチュエータ8を備える。
【0027】
図2は、光ファイバ部10aを拡大して示す図である。図1、図2に示すように、光ファイバ部10aは、コア31とクラッド32からなる光ファイバ3、中空部を有し、該中空部に接着剤の層(以下、単に接着層という)cを介して光ファイバ3が嵌合されている円筒形状のキャピラリ4、受光部5、反射膜6を有する。つまり、光ファイバ部10aは、コア31を中心とした多層構造として構成される。また光ファイバ部10aは、第一の端面11と第二の端面12を有する。第一の端面11は、LDから照射された光が入射する入射端面でもある。また第二の端面12はキャピラリ4における第一の端面とは反対側の端面である。つまりキャピラリ4は光ファイバ3全長よりも短く設計されており、主として第一の端面11から所定の範囲に嵌合されている光ファイバ3を保護している。
【0028】
また、光ファイバ部10aは、キャピラリ4の屈折率をn1、クラッド32の屈折率をn2とすると、各屈折率が、以下の条件(1)、を満たすように構成される。
n2≦n1・・・(1)
【0029】
また、接着層cの屈折率をncとすると、各屈折率n1、n2、ncは以下の条件(2)を満たすように構成される。
n2≦nc≦n1・・・(2)
【0030】
本実施形態では、n1は1.494、n2は1.460、ncは1.494に設定している。つまり、n2<nc=n1であり、上記条件(1)、(2)を共に満たす。
【0031】
なお、コア31の屈折率をn3とすると、本願実施形態ではn3は1.464に設定されており、光ファイバの性質上、光ファイバ部10aはさらに以下の条件(3)も満たしている。
n2<n3・・・(3)
【0032】
受光部5は、受光面が第二の端面12に当接した状態で取り付けられる。ここで、上記の通り、第二の端面12は、キャピラリ4の端面にすぎず、中央部からは光ファイバ3が延出する状態にある。従って、図2に示すように、第一実施形態の受光部5は中央部に光ファイバと略同径の貫通孔を有するドーナツ状に形成される。反射膜6は、キャピラリ4の、第一の端面11、第二の端面12以外の表面(以下、円周面という)の略全域に施されている。
【0033】
なお、実際に使用される光通信装置は、LDから出力され集光レンズ2を介して光ファイバ3に入射する光束の光ファイバ3での入射角は極めて小さい。しかし図1では、説明の便宜上、該入射角を実際の角度よりも大きく示している。
【0034】
図1に示す光通信装置100において、光ファイバ3の第一の端面11は、光ファイバ3の光軸と直交する面以外の面で切断されている。図1では、光ファイバ3を、光ファイバ3の光軸を含む平面での断面形状として示す。なお、本明細書において、光ファイバ3の光軸を含む平面とは、特段の説明がない限り、光ファイバ3の光軸を含み、かつ光ファイバ3の光軸と直交する面と第一の端面11がなす角が規定される平面のことを限定していう。
【0035】
また、光通信装置100において、光ファイバ3は、第一の端面11での屈折現象を考慮し、該光ファイバ3の光軸が集光レンズ2の光軸に対して所定の角度傾くように配設されている。つまり、光通信装置100は、LDから照射された光が第一の端面11で反射する時、入射方向とは別の方向に反射するように構成される。これにより、LDから照射され、集光レンズ2を介して入射する光が第一の端面11で反射してLDがある側に戻る現象、および該現象によってLDの出力を調整するAPC(Auto Power Control)回路が正常に作動しなくなるおそれを有効に防止している。
【0036】
光通信時、図示しない通信制御部によって変調され、LDで発光された光(信号光)は、集光レンズ2を介して光ファイバ部10aの第一の端面11に収束し、ビームスポットを形成する。そしてコア31内を伝送した光は、通信対象となるもう一つの光通信装置に向かって照射される。
【0037】
以下、本発明の主たる特徴である、光通信装置100における、LDから照射された光が第一の端面11において形成するビームスポットがコア中心に向かうように位置決めするための構成について詳説する。
【0038】
まず、LDから照射される光の、光ファイバ部10a内での光路について説明する。なお、上記の通り、本実施形態では、第一の端面11が光ファイバ部10aの光軸と直交する面以外の面で切断されている。しかも、光ファイバ3は、該光ファイバ3の光軸が集光レンズ2の光軸に対して所定の角度傾くように配設されている。従って、集光レンズ2から射出され第一の端面11に入射する光を複数の光線の束として考えた場合、各光線の第一の端面11入射時における入射角は異なる。しかし、本実施形態で想定される第一の端面11と光ファイバ3の光軸と直交する面がなす角度は、10°である。そのため、各光線の入射角の差異は、ビームスポットの位置決め処理に対して何らの影響も及ぼさない程度に極めて微少である。よって、以下の説明では、各光線の入射角の差異は無視する。
【0039】
図3(A)〜(C)は、本実施形態の光ファイバ部10aに入射する光の軌跡を示す、光ファイバ3の光軸を含む平面での断面模式図である。図3に示す二本の線は、光ファイバ3の光軸を含む平面内を通るLDからの光のうち最も外側を通る光線を示す。図3(A)は、LDからの光が第一の端面11においてちょうどコア31に入射する時の光の軌跡、図3(B)は、LDからの光が第一の端面11においてクラッド32に入射する時の光の軌跡、図3(C)は、LDからの光が第一の端面11において、屈折率が同一である接着層cまたはキャピラリ4に入射する時の光の軌跡、をそれぞれ示す。なお、図3(A)〜(C)に示す光ファイバ部10aにおいて、各層の厚さは、光の各層での伝送状態を説明する便宜上、実際とは異なっている。
【0040】
まず、LDからの光がコア31に入射する場合について説明する。コア31とクラッド32が上記条件(3)を満たす関係にあることから、第一の端面11におけるコア31に入射した光は、図3(A)に示すように、コア31とクラッド32の界面で全反射を繰り返し、光ファイバ3内を伝送する。
【0041】
上記条件(1)〜(3)を満たす光ファイバ部10aにおいて、第一の端面11のクラッド32に入射した光は、図3(B)に示すように、クラッド32内に留まらずクラッド32と比較して高い屈折率であるコア31や接着層cに抜けていく。そして、最終的には、クラッド32と接着層cの界面およびキャピラリ4と外界(空気)の界面でのみ全反射を起こしつつ、接着層cとキャピラリ4の二層内を伝送する。
【0042】
また、上記条件(1)〜(3)を満たす光ファイバ部10aにおいて、第一の端面11の接着層cに入射した光は、全反射条件に従い、キャピラリ4と外界(空気)の界面およびクラッド32と接着層cの界面でのみ全反射を起こす。そのため、接着層cに入射した光は、図3(C)に示すように、接着層cとキャピラリ4の二層内を伝送する。接着層cと屈折率が同一であるキャピラリ4に入射した光に関しても同様である。このように、上記条件(1)〜(3)を満たす光ファイバ部10aに入射した光は、第一の端面11のコア31以外のいずれの場所に入射したとしてもコア31内を伝送することはなく、必ず接着層cとキャピラリ4の二層内を伝送する。
【0043】
図4は、第一の端面11において、コア31中心からビームスポット形成位置までのずれ量と、光ファイバ部10a内に入射した光の光量との関係を表すグラフである。横軸がコア31中心からのずれ量を表し、縦軸が光量を表す。但し、dはコア31の径を示す。また、実線がコア31を伝送する光の光量を示し、破線がコア31以外の層を伝送する光(図3(A)〜(C)参照)の光量を示す。図4に示すように、ビームスポットの形成位置がコア31中心にある場合(ずれ量0)、接着層cとキャピラリ4を伝送する光の光量、つまり受光部5により受光される光量は略0となり、コア31を伝送する光の光量が最大となる。そして、ビームスポットの形成位置がコア31中心からずれるにつれて、クラッド32とキャピラリ4を伝送する光の光量が増加する代わりにコア31を伝送する光の光量が低下していく。
【0044】
従って、クラッド32とキャピラリ4を伝送する光の光量を検出し、該光量が最小(本実施形態では0)になるようにビームスポットの形成位置を負帰還制御することにより、該ビームスポットの形成位置をコア中心に導くような位置決めを実行することができる。
【0045】
以上の原理に基づき、第一実施形態では、以下のようにして位置決めを行う。まず、コントローラ7は、位置決めを実行するにあたり、アクチュエータ8を介して集光レンズ2を該レンズ2の光軸に対して直交する方向に一定周期かつ一定振幅で微少振動(ウォブリング)させる。これにより、LDから照射された光が第一の端面11において形成するビームスポットの位置が連続的に微少変化する。
【0046】
集光レンズ2から射出された光は、収束して光ファイバ部10aの第一の端面11に入射する。光ファイバ部10aに入射した光のうち、クラッド32とキャピラリ4を伝送する光は、第二の端面12に配設した受光部5によって受光される。
【0047】
受光部5は、受光した光の光量を検出し、該光量に対応する信号をコントローラ7に出力する。コントローラ7は、受光部5からの信号に基づいて、LDからの光が第一の端面11で形成するビームスポットとコア31の中心が略一致するように負帰還制御する。具体的には、コントローラ7は、ビームスポットの形成位置がウォブリングによって微小変化することに伴う検出光量の変化に基づき、第一の端面における現在のビームスポットの形成位置を検出する。そして、コントローラ7は、受光部5によって検出される光量が、0になるように、換言すれば第一の端面11で形成するビームスポットとコア31の中心が略一致するようにアクチュエータ8を介して集光レンズ2を該レンズ2の光軸に対して直交する方向に駆動制御する。これにより、上記ビームスポットの第一の端面11での位置を移動させる。ビームスポットとコア31中心が一致した状態は、最もカップリング効率が高い状態、つまり高精度での光通信が行われる状態である。このように、本実施形態では、コントローラ7は、集光レンズ2をウォブリングすると同時に該レンズ2の光軸に直交する方向への駆動も行っている。従って、光通信装置100における位置決めのための駆動機構が共通化されており簡素な構成を実現している。
【0048】
以上が第一実施形態の光通信装置の説明である。次いで、第二実施形態を説明する。第二実施形態の光通信装置は、第一実施形態の光通信装置100における光ファイバ部10aの代替として図5に示す光ファイバ部10bを搭載する。図5(A)は、光ファイバ部10bの、光ファイバの光軸を含む平面における断面図、図5(B)は、図5(A)のA−A線での断面図である。光ファイバ部10b以外の各部材、および光ファイバ部10bを構成する各部材は第一実施形態の光通信装置100と同一であるため、図1を参照してここでの説明は省略する。
【0049】
光ファイバ部10bは、図5に示すように、受光部5が第二の端面12ではなく光ファイバの光軸に対して平行な面内に配設している。図5(B)に示すように、光ファイバ部10bにおいて、受光部5は、一部がキャピラリ4の円周面、より詳しくは、第二の端面12側の円周面に当接するような状態で配設されている。そして、受光部5は、接着剤13を介してキャピラリ4に結合されている。なお、キャピラリ4を介した光が精度良く受光部5に導かれるように、接着剤13は、キャピラリ4の屈折率と略等しい屈折率のものが使用される。
【0050】
第二実施形態も第一実施形態と同様、n1は1.494、n2は1.460、n3は1.464、ncは1.494に設定している。従って、第二実施形態の光ファイバ部10bも条件(1)〜(3)を満たす。よって、光ファイバ部10aに入射した光の伝送状態は、第一実施形態と同様に、図3(A)〜(C)に示すようになる。
【0051】
また、第二の端面12は、該端面12に入射した光が受光部5に導かれるように全反射面として設計される。具体的には、第二の端面12は、図5(B)に示すように、光ファイバの光軸を含む平面における頂角がθ1となるように光ファイバ3の光軸に対して傾けられる。
【0052】
第二実施形態における頂角θ1について検証する。図6は、頂角θ1を検証するための光ファイバ部10bに関する光ファイバの光軸を含む平面での断面模式図である。一般に、第一の端面11においてクラッド31に入射した光に含まれる光線によっては、第二の端面12での入射角θ2が、第一の端面11において接着層cまたはキャピラリ4に入射した光に含まれる光線に関する第二の端面12での入射角よりも小さく、かつ第二端面12での全反射角θ3に近い値を採る場合がある。よって、入射角θ2が全反射角θ3よりも大きくなる(θ2>θ3)状態が確保されるように頂角θ1を決定すればよい。
【0053】
まず、コア31内を光が伝送するために必要なコア31とクラッド32の界面での全反射角θRは、
n3sinθR=n2sin90°
より、85.764°である。
【0054】
光ファイバ部10bにNA=0.109の収束光が入射することを想定すると、該収束光の中心を通る光線Lcと該収束光の最も外側の光線Loがなす角θ9は、
sinθ9=n3cosθR
より、6.208°である。
【0055】
また、第一の端面11と光ファイバ3の光軸と直交する面がなす角度θ0は、10°を想定するため、光線Lcと光ファイバ3の中心軸Laxがなす角θ8は、
sinθ8=n3sinθ0
より、4.727°である。
【0056】
光線Loの第一の端面11における入射角θ7は、
θ7=θ0+θ8−θ9
より、8.159である。また、光線Loの第一の端面11における屈折角θ6は、
sinθ7=n2sinθ6
より、5.823°である。
【0057】
クラッド32内を進む光線Loのクラッド32と接着層cの界面に対する入射角θ5は、
θ5=90−(θ0−θ2)
より、85.823°である。また、光線Loのクラッド32と接着層cの界面に対する屈折角θ4は、
n2sinθ5=ncsinθ4
より、77.071°である。
【0058】
ここで、第二の端面12における全反射角θ3は、
n1sinθ3=sin90=1
より、42.016°である。
【0059】
接着層cとキャピラリ4を伝送する光線Loが第二の端面12で全反射するためには、上記の通り、以下の条件(4)
θ2>θ3・・・(4)
が満たされていればよい。
θ2=θ4−θ1であることから、条件(4)は、
θ4−θ3>θ1・・・(5)
と書き換えられる。
【0060】
条件(5)に、θ4、θ3の値を代入すると、頂角θ1は以下の条件(6)、
θ1<35.055°・・・(6)
を満たせばよい。
【0061】
なお、上記収束光に含まれる光線の第一の端面11に対する入射角は異なる。しかし、上述したようにその差異は極めて微少である。よって、上述した光線Loについての検証が他の光線、つまり収束光全体に適用される。結果として、第二実施形態の構成では、頂角θ1が35.055°よりも大きくなるように第二の端面12を設計することにより、コア31以外の各層32、c、4に入射した光は全て第二の端面12で全反射し、受光部5に導かれる。
【0062】
より一層確実に受光部に光が入射するようにするためには、第二の端面12に反射膜を施すことも有益である。なお、キャピラリ4の円周面にも、光が受光部5に入射することを妨げないような状態で反射膜を施すこともできる。
【0063】
第二実施形態の光通信装置100における位置決め処理は、クラッド32やキャピラリ4に入射した光が、直接あるいは第二の端面12で偏向して受光部5に入射する点以外は、上述した第一実施形態と同様にして行われる。
【0064】
以上の第一実施形態と第二実施形態の光通信装置では、第一の端面11においてコア31以外の領域に入射した光を受光部へ導く光伝達手段としてキャピラリ4を使用している。光伝達手段は、上記キャピラリ4のように光を透過させることにより受光部へ導く透過性ある部材である必要はない。例えば、次に説明する第三実施形態の光通信装置100では、光伝達手段として、反射部材を使用する。
【0065】
図7は、第三実施形態の光通信装置100の構成を表す図である。図7において、第一実施形態の光通信装置100と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。第三実施形態の光通信装置100は、第一実施形態の光通信装置100における光ファイバ部10aの代替として、光ファイバ部10cと受光部5’を有する。
【0066】
光ファイバ部10cは、コア31、クラッド32からなる光ファイバ3、キャピラリ4からなる。図8に示すように、光ファイバ部10cのLDからの光が入射する端面、つまり第一の端面11において、コア31以外の領域には高反射率を有する面(ここではミラー面)Mが施されている。なお、第一の端面11は、上記の各実施形態と同様に、光ファイバ3の光軸と直交する面以外の面で切断されている。また、受光部5’は、第一の端面11で反射した光の光路中に配設されている。このように光ファイバ部10cおよび受光部5’を配置構成することにより、第一の端面11で反射した光がLD側に戻ることによりLDの出力を調整するAPC(Auto Power Control)回路に影響を及ぼすおそれを有効に防止すると同時に、第一の端面11で反射した光を偏向部材を用いることなく受光部5’に導くことができる。
【0067】
図9は、第三実施形態の光通信装置100において、光ファイバ3の光軸を含む平面における、光ファイバ部10cに入射する光の軌跡を模式的に示す図である。図9(A)は、LDからの光が第一の端面11においてちょうどコア31に入射する時の光の軌跡、図9(B)は、LDからの光が第一の端面11においてコア31以外の領域つまりミラー面Mに入射する時の光の軌跡をそれぞれ示す。
【0068】
図9(A)に示すように、第一の端面11におけるコア31に入射した光は、コア31とクラッド32の界面で全反射を繰り返しつつ、光ファイバ3内を伝送する。このとき受光部5’には殆ど光が入射しない。つまり、受光部5’で検出される光量は略0に等しい。これに対し、ミラー面Mに入射した光は、図9(B)に示すようにミラー面Mで反射して受光部5’に入射する。結果として、第三実施形態の光通信装置100においても、図4に示す関係が得られる。
【0069】
従って、第一の端面11におけるミラー面Mで反射した光の光量を受光部5’によって検出し、該光量が0になるようにビームスポットの形成位置を負帰還制御することにより、該ビームスポットの形成位置をコア中心に導くような位置決めを実行することができる。位置決めに際してコントローラ7が行う、ウォブリング制御や負帰還制御は上記第一実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【0070】
以上の各実施形態の光通信装置100のように、光ファイバ部10a〜10cの第一の端面11(光ファイバ3の入射端面)におけるコア31以外の領域に入射した光の光量が0になるようにビームスポットの形成位置を負帰還制御することにより、高い精度をもってLDから照射された信号光をコア中心に導くことができる。しかも各実施形態の光通信装置100は、従来のように負帰還制御をするための光を取り出すための高価な光学部材を用いずに高精度な位置決めを実行するため、非常に安価に構成することができる。
【0071】
なお、ウォブリングの周波数は、信号光の伝送帯域の周波数よりも低い周波数になっているため、信号光による光通信には影響を及ぼさない。従って、コントローラ7は、光通信を実行中であっても位置決め処理を実行することができる。例えば、光通信装置100が常に振動が与えられるような厳しい環境条件下で使用される場合には、常時上述した位置決めを行うと良い。また、該環境条件が比較的緩やかであり、経時変化に起因する位置ずれのみ考慮すればよい場合には、定期的あるいは任意のタイミングで実行すればよい。なお、上記位置決めを行わない場合は、コントローラ7は集光レンズ2を動かさない(ホールド)状態にする。
【0072】
以上が本発明の実施形態である。なお、各実施形態の光通信装置100は、以下のように変形することによっても同様の効果を奏することができる。
【0073】
上記の各実施形態では、クラッド32と接着層cとキャピラリ4の各屈折率をn2<nc=n1と設定しているが、上記条件(1)、(2)を満たすのであれば、各部材の32、c、4の屈折率は任意に設定することができる。例えば、キャピラリ4の屈折率(n1)、クラッド32の屈折率(n2)、コア31の屈折率(n3)は、固定値である。これに対し、上記条件(2)さえ満たしていれば、接着層cは上記実施形態の屈折率以外の屈折率を有するものを使用することができる。上記実施形態以外の屈折率を有する接着剤を使用した場合であっても、コア31以外に入射した光は、クラッド32、接着層c、キャピラリ4のいずれかを進む。
【0074】
特に第二実施形態において、光ファイバ部10bに入射する収束光のNAや第一の端面11と光ファイバ3の光軸と直交する面がなす角度(θ0)を上記の各実施形態と同一に設定した場合には、各屈折率n1、n2、ncが上記条件(1)、(2)を満たすのであれば、頂角θ1が上記条件(6)を満たすように光ファイバ部10bを構成すれば、第二の端面12に入射する光を常に全反射させることができる。
【0075】
また、n1=n2とすることにより条件(1)を満たす構成にした場合、第二の端面12近傍において光線がクラッド32内を透過している可能性がある。しかし、クラッド32の厚さはキャピラリー4の厚さと比較して十分に小さい。従って、第二の端面12近傍においてクラッド32内を透過している光線は、光ファイバ部10a、10bに入射した全光束のうち極めて微量でしかなく、本発明を実施するにあたり何ら影響を及ぼすものではない。なおn1=n2とした場合、第二の端面12近傍においてクラッド32を透過し、第二の端面12の後方で射出される光線も受光できるような形状に光量検出手段を構成すればより好ましい。
【0076】
上記の各実施形態では、集光レンズ2を駆動制御することにより、LDからの光が第一の端面11において形成するビームスポットの位置をコア31に向かうように位置決めする構成を示した。ここでビームスポットの移動手段としては、集光レンズ2を駆動制御する構成以外の構成によるものであっても良い。図10は、第一実施形態の光通信装置100の一変形例である光通信装置100’の概略構成を示す図である。光通信装置100’は、集光レンズ2と光ファイバ部10aとの間に偏向部材Kを有する。そして、光通信装置100’では、コントローラ7は、集光レンズ2を駆動させずに、偏向部材用アクチュエータ9を介して偏向部材Kを駆動制御することによって第一の端面11に形成されるビームスポットの位置を移動させている。なおコントローラ7がアクチュエータ8を介して集光レンズ2をウォブリングさせる点は第一実施形態と同様である。つまり、光通信装置100’では、ウォブリング手段とビームスポットの移動手段とを別個独立して構成している。偏向部材Kとしては図11に示す頂角可変プリズムが例示される。
【0077】
図11は、頂角可変プリズム20の一例を示す断面図である。頂角可変プリズム20は、2枚の平行ガラス板21、22と、該2枚のガラス板21、22によって封止される弾性状の蛇腹カバー23を有する。カバー23の内部にはシリコーンオイル等の液体が充填されている。各ガラス板21、22は、ガラス保持部24a〜24dによって保持されている。ガラス保持部24aは、頂角調整部27により移動自在に保持されている。詳しくは、ガラス保持部24aは、モータ部25により回転自在なリードねじ26に螺合している。そのため、リードねじ26の回転に伴い、ガラス保持部24aが図中α方向(リードねじ26の延出方向)に進退移動する。これにより、各ガラス板21、22がなす頂角θが変化し、頂角可変プリズム20を透過する光の光路を移動させる(図中破線から実線へ)ことができる。従って、該光路の移動方向が光の進行方向に直交しかつ互いに直交する二つの方向に対応するように2つの頂角可変プリズム20を配置することにより、集光レンズ2を駆動させることなく、第一の端面11におけるビームスポットの位置を移動させることができる。
【0078】
なお、偏向部材Kとしては、他にも以下のような構成を例示することができる。例えば、図11に示す頂角可変プリズム20は、所定の一方向にのみ光路を移動可能ないわゆる一軸可変タイプを想定して説明したが、互いに異なる二方向に光路を移動可能ないわゆる二軸可変タイプを使用することも有効である。また、二つの楔形プリズムのセットを偏向部材Kとして使用しても良い。この場合、各楔形プリズムを傾けたり回転させたりして各々の配置位置を変化させることにより、光を偏向させることができる。また、LD自体を光の直進方向に対して直交する方向に駆動させることにより、第一の端面11におけるビームスポットの位置を移動させることも可能である。さらには、集光レンズ2と偏向部材Kの双方を用いてビームスポットの位置を移動させることも可能である。
【0079】
以上、第一の端面11におけるビームスポット形成位置の移動手段の変形例について説明したが、これらは第二実施形態および第三実施形態の光通信装置にも使用することができる。
【0080】
上記第一実施形態および第二実施形態では、第一の端面11におけるコア31以外の領域に入射した光を受光部5に伝達するための手段として透過性あるキャピラリ4を使用している。このように、従来光ファイバ3の保護を目的として用いられていたキャピラリをそのまま光伝達手段としても使用することにより、構成部材数を増やすことなく安価な構成でLDからの光の光ファイバに対する位置決めを実現している。ここで、安価な構成を維持できるのであれば、必ずしも光伝達手段としてキャピラリを使用する必要はない。また、第三実施形態では、他の実施形態と同様にキャピラリ4を使用している。ここで、光ファイバ3が外部から加わる意図しない力に対して十分な強度を有している場合、キャピラリ4は設けるに及ばない。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】本発明の第一実施形態の光通信装置の概略構成を表す図である。
【図2】第一実施形態の光ファイバ部を拡大して示す図である。
【図3】第一実施形態の光ファイバ部に入射する光の軌跡を模式的に示す図である。
【図4】第一の端面において、コア中心からビームスポット形成位置までのずれ量と、光ファイバ部内に入射した光の光量との関係を表すグラフである。
【図5】第二実施形態の光ファイバ部の構成を示す図である。
【図6】第二実施形態の頂角θ1を検証するための光ファイバ部に関する光ファイバの光軸を含む平面での断面模式図である。
【図7】第三実施形態の光通信装置の概略構成を表す図である。
【図8】第三実施形態の光ファイバ部の第一の端面を拡大して示す図である。
【図9】第三実施形態の光通信装置において、光ファイバの光軸を含む平面における、光ファイバ部に入射する光の軌跡を模式的に示す図である。
【図10】第一実施形態の光通信装置の一変形例の概略構成を示す図である。
【図11】頂角可変プリズムの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0082】
2 集光レンズ
3 光ファイバ
31 入射端面
32 クラッド
4 キャピラリ
5、5’ 受光部
7 コントローラ
10a、10b、10c 光ファイバ部
11 第一の端面(入射端面)
100、100’ 光通信装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、
コアとクラッドから構成され、前記光源からの光が入射する入射端面を持ち、前記入射端面におけるコアに入射した前記光を伝送する光ファイバと、
前記入射端面におけるコア以外の領域に入射した前記光の光量を検出する検出手段と、
前記入射端面における前記ビームスポットの位置を移動させる移動手段と、
前記光量が最小値となるように、前記移動手段を負帰還制御する制御手段と、を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項2】
請求項1に記載の光通信装置は、
前記光ファイバの円周面に一体形成され、前記入射端面におけるコア以外の領域に入射した前記光を前記検出手段に伝達する光伝達手段をさらに有することを特徴とする光通信装置。
【請求項3】
請求項2に記載の光通信装置において、
前記光伝達手段は、前記入射端面と同一の面内にある第一の端面と、該第一の端面の反対側に位置する第二の端面を有し、前記円周面全域を被覆する透光性ある円筒部材であり、、
前記円筒部材の屈折率をn1、前記クラッドの屈折率をn2とすると、屈折率n1および屈折率n2は、以下の条件(1)、
n2≦n1・・・(1)
を満たすことを特徴とする光通信装置。
【請求項4】
請求項3に記載の光通信装置において、
前記円筒部材と前記クラッドとは、屈折率ncの接着剤で接合されており、屈折率ncは、以下の条件(2)、
n2≦nc≦n1・・・(2)
を満たすことを特徴とする光通信装置。
【請求項5】
請求項3または請求項4に記載の光通信装置において、
前記検出手段は、受光面が前記第二の端面全域に当接される、ドーナツ状の受光部を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項6】
請求項3から請求項5のいずれかに記載の光通信装置において、
前記円筒部材は、円周面に反射膜がコーティングされていることを特徴とする光通信装置。
【請求項7】
請求項3に記載の光通信装置において、
前記第二の端面は、前記光ファイバの光軸に対して所定角度傾いており、該第二の端面に入射した光を前記検出手段の受光部に導く反射面として構成されることを特徴とする光通信装置。
【請求項8】
請求項7に記載の光通信装置において、
前記第二の端面は、反射率を高める膜が蒸着されていることを特徴とする光通信装置。
【請求項9】
請求項7または請求項8に記載の光通信装置において、
前記検出手段の受光部は、前記光ファイバの光軸と略平行な面に配設されることを特徴とする光通信装置。
【請求項10】
請求項7から請求項9のいずれかに記載の光通信装置において、
前記受光部は、前記円筒部材と同一もしくは前記円筒部材より高いの屈折率を有する透光性ある材料を介して前記円筒部材と接合されていることを特徴とする光通信装置。
【請求項11】
請求項3から請求項10のいずれかに記載の光通信装置において、
前記円筒部材は、前記光ファイバを保護する機能を有していることを特徴とする光通信装置。
【請求項12】
請求項2に記載の光通信装置において、
前記光伝達手段は、前記入射端面におけるコア以外の領域に配設された、該コアよりも高反射率の膜を有し、
前記検出手段は、前記入射端面におけるコア以外の領域で反射した光の光路中に受光部を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項13】
請求項1から請求項12のいずれかに記載の光通信装置において、
前記入射端面は、前記光ファイバの光軸に対して傾いていることを特徴とする光通信装置。
【請求項14】
請求項1から請求項13のいずれかに記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源から射出された光を前記光ファイバに集光させるための集光レンズを、該集光レンズの光軸に対して直交する方向に移動することにより前記ビームスポットの位置を移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項15】
請求項1から請求項13のいずれかに記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源を該光源から射出された光の直進する方向に対して直交する方向に駆動することにより、前記ビームスポットの位置を移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項16】
請求項1から請求項13のいずれかに記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源と前記光ファイバの間に透過型偏向部材を有し、該透過型偏向部材によって前記光を偏向することにより、前記ビームスポットの位置を移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項17】
請求項1から請求項16のいずれかに記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記ビームスポットの位置を、所定の方向に周期的に微少変化させつつ移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項18】
請求項17に記載の光通信装置において、
前記光源から照射される前記光は、情報により変調されており、
前記移動手段は、前記光による前記情報の伝送帯域の周波数よりも低い所定の周波数で前記ビームスポットの位置を微少変化させることを特徴とする光通信装置。
【請求項19】
請求項17または請求項18に記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源から射出された光を前記光ファイバに集光させるための集光レンズを、該集光レンズの光軸に対して直交する方向に微少振動させることにより前記ビームスポットの位置を微少変化させることを特徴とする光通信装置。
【請求項20】
請求項17または請求項18に記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源を該光源から射出された光の直進する方向に対して直交する方向に微少振動させることにより、前記ビームスポットの位置を微小変化させることを特徴とする光通信装置。
【請求項21】
請求項17または請求項18に記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源と前記光ファイバの間に透過型偏向部材を有し、該透過型偏向部材によって前記光を偏向することにより、前記ビームスポットの位置を移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項22】
請求項16または請求項21に記載の光通信装置において、
前記透過型偏向部材は、頂角を変化させることができる頂角可変プリズムであることを特徴とする光通信装置。
【請求項23】
請求項1から請求項22のいずれかに記載の光通信装置において、
前記制御手段による負帰還制御は、情報によって変調された前記光の伝送と同時に行われることを特徴とする光通信装置。
【請求項1】
光源と、
コアとクラッドから構成され、前記光源からの光が入射する入射端面を持ち、前記入射端面におけるコアに入射した前記光を伝送する光ファイバと、
前記入射端面におけるコア以外の領域に入射した前記光の光量を検出する検出手段と、
前記入射端面における前記ビームスポットの位置を移動させる移動手段と、
前記光量が最小値となるように、前記移動手段を負帰還制御する制御手段と、を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項2】
請求項1に記載の光通信装置は、
前記光ファイバの円周面に一体形成され、前記入射端面におけるコア以外の領域に入射した前記光を前記検出手段に伝達する光伝達手段をさらに有することを特徴とする光通信装置。
【請求項3】
請求項2に記載の光通信装置において、
前記光伝達手段は、前記入射端面と同一の面内にある第一の端面と、該第一の端面の反対側に位置する第二の端面を有し、前記円周面全域を被覆する透光性ある円筒部材であり、、
前記円筒部材の屈折率をn1、前記クラッドの屈折率をn2とすると、屈折率n1および屈折率n2は、以下の条件(1)、
n2≦n1・・・(1)
を満たすことを特徴とする光通信装置。
【請求項4】
請求項3に記載の光通信装置において、
前記円筒部材と前記クラッドとは、屈折率ncの接着剤で接合されており、屈折率ncは、以下の条件(2)、
n2≦nc≦n1・・・(2)
を満たすことを特徴とする光通信装置。
【請求項5】
請求項3または請求項4に記載の光通信装置において、
前記検出手段は、受光面が前記第二の端面全域に当接される、ドーナツ状の受光部を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項6】
請求項3から請求項5のいずれかに記載の光通信装置において、
前記円筒部材は、円周面に反射膜がコーティングされていることを特徴とする光通信装置。
【請求項7】
請求項3に記載の光通信装置において、
前記第二の端面は、前記光ファイバの光軸に対して所定角度傾いており、該第二の端面に入射した光を前記検出手段の受光部に導く反射面として構成されることを特徴とする光通信装置。
【請求項8】
請求項7に記載の光通信装置において、
前記第二の端面は、反射率を高める膜が蒸着されていることを特徴とする光通信装置。
【請求項9】
請求項7または請求項8に記載の光通信装置において、
前記検出手段の受光部は、前記光ファイバの光軸と略平行な面に配設されることを特徴とする光通信装置。
【請求項10】
請求項7から請求項9のいずれかに記載の光通信装置において、
前記受光部は、前記円筒部材と同一もしくは前記円筒部材より高いの屈折率を有する透光性ある材料を介して前記円筒部材と接合されていることを特徴とする光通信装置。
【請求項11】
請求項3から請求項10のいずれかに記載の光通信装置において、
前記円筒部材は、前記光ファイバを保護する機能を有していることを特徴とする光通信装置。
【請求項12】
請求項2に記載の光通信装置において、
前記光伝達手段は、前記入射端面におけるコア以外の領域に配設された、該コアよりも高反射率の膜を有し、
前記検出手段は、前記入射端面におけるコア以外の領域で反射した光の光路中に受光部を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項13】
請求項1から請求項12のいずれかに記載の光通信装置において、
前記入射端面は、前記光ファイバの光軸に対して傾いていることを特徴とする光通信装置。
【請求項14】
請求項1から請求項13のいずれかに記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源から射出された光を前記光ファイバに集光させるための集光レンズを、該集光レンズの光軸に対して直交する方向に移動することにより前記ビームスポットの位置を移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項15】
請求項1から請求項13のいずれかに記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源を該光源から射出された光の直進する方向に対して直交する方向に駆動することにより、前記ビームスポットの位置を移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項16】
請求項1から請求項13のいずれかに記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源と前記光ファイバの間に透過型偏向部材を有し、該透過型偏向部材によって前記光を偏向することにより、前記ビームスポットの位置を移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項17】
請求項1から請求項16のいずれかに記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記ビームスポットの位置を、所定の方向に周期的に微少変化させつつ移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項18】
請求項17に記載の光通信装置において、
前記光源から照射される前記光は、情報により変調されており、
前記移動手段は、前記光による前記情報の伝送帯域の周波数よりも低い所定の周波数で前記ビームスポットの位置を微少変化させることを特徴とする光通信装置。
【請求項19】
請求項17または請求項18に記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源から射出された光を前記光ファイバに集光させるための集光レンズを、該集光レンズの光軸に対して直交する方向に微少振動させることにより前記ビームスポットの位置を微少変化させることを特徴とする光通信装置。
【請求項20】
請求項17または請求項18に記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源を該光源から射出された光の直進する方向に対して直交する方向に微少振動させることにより、前記ビームスポットの位置を微小変化させることを特徴とする光通信装置。
【請求項21】
請求項17または請求項18に記載の光通信装置において、
前記移動手段は、前記光源と前記光ファイバの間に透過型偏向部材を有し、該透過型偏向部材によって前記光を偏向することにより、前記ビームスポットの位置を移動させることを特徴とする光通信装置。
【請求項22】
請求項16または請求項21に記載の光通信装置において、
前記透過型偏向部材は、頂角を変化させることができる頂角可変プリズムであることを特徴とする光通信装置。
【請求項23】
請求項1から請求項22のいずれかに記載の光通信装置において、
前記制御手段による負帰還制御は、情報によって変調された前記光の伝送と同時に行われることを特徴とする光通信装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
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【図6】
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【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2006−349815(P2006−349815A)
【公開日】平成18年12月28日(2006.12.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−173594(P2005−173594)
【出願日】平成17年6月14日(2005.6.14)
【出願人】(000000527)ペンタックス株式会社 (1,878)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年12月28日(2006.12.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年6月14日(2005.6.14)
【出願人】(000000527)ペンタックス株式会社 (1,878)
【Fターム(参考)】
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