説明

遅延干渉計

【課題】 遅延干渉計内部の各出力ポートまでの光路長差を容易に補正可能な遅延干渉計を実現する。
【解決手段】 パッケージ内にマイケルソン型遅延干渉計ユニットを実装する遅延干渉計において、
入力ポートを介して入力される入力光を、光路長差を持つ分岐部を介してA,B2チャンネルに分岐した入力光を光学処理したAチャンネル第1干渉出力光を、Aチャンネル第1出力ポート及びAチャンネル第2出力ポートより出力させると共に、Bチャンネル第1干渉出力光をBチャンネル第1出力ポート及びにBチャンネル第2出力ポートより出力させるマイケルソン型遅延干渉計ユニットと、
前記Aチャンネル干渉出力光または前記Bチャンネル干渉出力光の一方と前記Aチャンネル第1出力ポートまたは前記Bチャンネル第1出力ポートとの間に介在した第1光路長補償部材と、
を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ファイバ通信、特に波長分割多重方式(DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing))を採用した光ファイバ通信における差動位相変調信号の復調に使用する、空間光学系を用いた遅延干渉計の改良、特に小型化及び高性能化に貢献できる改良に関するものである。
【背景技術】
【0002】
DWDM方式を採用する光ファイバ通信では、主に差動位相変調方式(DPSK:Differential Phase Shift Keying)や4相差動位相変調方式(DQPSK:Differential Quadrature Phase Shift Keying)によって変調された光信号を伝送し、受信した光信号を、遅延干渉計を備えた復調器によって復調している。
【0003】
空間光学系を用いた遅延干渉計として、マイケルソン型遅延干渉計は周知技術である。図5は、特許文献1に開示されている、マイケルソン型遅延干渉計を用いた復調器の光学構成図である。
【0004】
入射手段から入射された光線S10は、分岐部11にて2つに分岐されS11とS12となる。光線S11とS12は、同一部品のマイケルソン型遅延干渉計に入射される。入力光線S11とS12のマイケルソン型遅延干渉計からの4つの干渉出力は、夫々ミラー16または17で反射され、レンズ18、または19、または20、または21を介して光検出器22または23で受光される。これにより、DQPSK光信号の復調器を構成している。
【0005】
【特許文献1】特開2007−151026号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
分岐部11により発生するS11とS12の光路長差を、ミラー16または17で補正している。光検出器22が光ファイバであることを想定した場合、ミラー16または17は、ミラー面の位置・角度の誤差により、光軸に軸ズレ・角度ズレが発生し、光ファイバへの結合が困難であるという問題がある。
【0007】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、遅延干渉計内部の各出力ポートまでの光路長差を容易に補正可能な遅延干渉計の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
(1)パッケージ内にマイケルソン型遅延干渉計ユニットを実装する遅延干渉計において、
入力ポートを介して入力される入力光を、光路長差を持つ分岐部を介してA,B2チャンネルに分岐した入力光を光学処理したAチャンネル第1干渉出力光を、Aチャンネル第1出力ポート及びAチャンネル第2出力ポートより出力させると共に、Bチャンネル第1干渉出力光をBチャンネル第1出力ポート及びにBチャンネル第2出力ポートより出力させるマイケルソン型遅延干渉計ユニットと、
前記Aチャンネル干渉出力光または前記Bチャンネル干渉出力光の一方と前記Aチャンネル第1出力ポートまたは前記Bチャンネル第1出力ポートとの間に介在した第1光路長補償部材と、
を備えることを特徴とする遅延干渉計。
【0009】
(2)前記Aチャンネル第2干渉出力光または前記Bチャンネル第2干渉出力光の一方と前記Aチャンネル第2出力ポートまたは前記Bチャンネル第2出力ポートとの間に介在した第2光路長補償部材と、
を備えることを特徴とする(1)に記載の遅延干渉計。
【0010】
(3)前記第1光路長補償部材及び前記第2光路長補償部材は、四角プリズムであることを特徴とする(1)または(2)に記載の遅延干渉計。
【0011】
(4)前記マイケルソン型遅延干渉計ユニットを形成する、ビームスプリッタとリフレクタとを同一材で一体構造としたことを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の遅延干渉計。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、次のような効果を期待することできる。
(1)四角プリズムによる光路長補償部材を光路内に配置することにより、出力ポート間の光路長差を補正することができる。
【0013】
(2)四角プリズムは、光束の入射面と出射面は略平行であり、四角プリズムの入射光と出射光に、軸ズレ・角度ズレは発生しないことから、受光する光ファイバでの特性悪化を極小化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図1は、本発明を適用した型遅延干渉計の一実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態は、直交する第1側壁部及び第2側壁部を有するパッケージ内にマイケルソン型遅延干渉計ユニットを実装し、一方の干渉出力光の出力ポートを第1側壁部に、他方の干渉出力光の出力ポートを第2側壁部に直交的に振り分けたパッケージ形態を持つ、小型の遅延干渉計である。
【0015】
図1において、直交する第1側壁部1a及び第2側壁部1bを有する四辺形のパッケージ1内に、マイケルソン型遅延干渉計ユニット2を実装している。入力光Liは、第1側壁部1aに設けられた入力ポート3を介してマイケルソン型遅延干渉計ユニット2に入力される。
【0016】
この実施形態は、図5に示した特許文献1に開示されたマイケルソン型遅延干渉計と同一原理で動作する。マイケルソン型遅延干渉計ユニット2は、DQPSKで変調された入力光Liを分岐部21によりAチャンネルとBチャンネルに2分岐させて光学処理し、夫々のチャンネルで第1干渉出力光及び第2干渉出力光を出力する。
【0017】
マイケルソン型遅延干渉計ユニット2は、Aチャンネル第1干渉出力光L1Aを、第1側壁部1aに設けられたAチャンネル第1出力ポート4Aより出力させると共に、Aチャンネル第2干渉出力光L2Aを、第2側壁部設1bに設けられたAチャンネル第2出力ポート5Aより出力させる。
【0018】
同様に、Bチャンネル第1干渉出力光L1Bを、第1側壁部1aに設けられたBチャンネル第1出力ポート4Bより出力させると共に、Bチャンネル第2干渉出力光L2Bを、第2側壁部1bに設けられたBチャンネル第2出力ポート5Bより出力させる。
【0019】
本発明の第1光路長補償部材100及び第2光路長補償部材200は、四角プリズムで形成され、Aチャンネル第1干渉出力光L1A及び第2干渉出力光L2Aの光路長と、Bチャンネル第1干渉出力光L1B及び第2干渉出力光L2Bとの間に生ずる、分岐部21等に起因する光路長差を補正する。
【0020】
この実施形態では、第1光路長補償部材100及び第2光路長補償部材200は、Aチャンネルの干渉出力光の光路長を増加させているが、分岐部21の設計に応じてBチャンネルに挿入してもよい。即ち、光路長が短くなるチャンネル側に挿入する。
【0021】
図2は、図1の実施形態の詳細構成を示す平面図である。パッケージ1内に実装されるマイケルソン型遅延干渉計ユニット2は、分岐部21と接合してAチャンネル及びBチャンネルの入力光を光学処理するビームスプリッタ22、第1リフレクタ23、第2リフレクタ24、Aチャンネル位相調整板25A、Bチャンネル位相調整板25Bの要素を備える。
【0022】
図3は、図2の構成におけるA,Bチャンネルの光路を示す平面図である。図3(A)はA,Bチャンネル分岐、(B)はAチャンネル光路、(C)はBチャンネル光路を示している。以下、図2及び図3に基づいて遅延干渉計の動作を説明する。
【0023】
入力ポート3から入射された入力光Liは、レンズを介して略平行光となり、分岐部21に入射する。入射した略平行な光束は、分岐部21のNPBS膜にて、透過光と反射光とに分岐される。
【0024】
NPBS膜の透過光が次に全反射面にて反射されてAチャンネル光束となり、分岐部21のNPBS膜にて反射される光束がBチャンネル光束となる。夫々は、図3(A)に示すように、第1NPBS膜22a及び第2NPBS膜22bを備えるビームスプリッタ22に入射される。
【0025】
ビームスプリッタ22に入射された光束Aは、図3(B)に示すように、ビームスプリッタ22の第1NPBS膜22aにおいて、反射光A-1と透過光A-2とに分岐される。反射光A-1は、第1リフレクタ23で折り返され、透過光A-2は第2リフレクタ24で折り返され、夫々ビームスプリッタ22の第2NPBS膜22bに入射する。
【0026】
反射光A-1のNPBS膜22bの透過光と、透過光A-2のNPBS膜22bの反射光は、Aチャンネル第1干渉出力光L1AとしてAチャンネル第1出力ポート4Aに出力される。このときAチャンネル第1干渉出力光L1Aは、第1リフレクタ23と第2リフレクタ24の位置、すなわち反射光A-1と透過光A-2の光路長差によって決定されるマイケルソン干渉計の出力である。
【0027】
同様に、反射光A-1のNPBS膜22bの反射光と、透過光A-2のNPBS膜22bの透過光は、Aチャンネル第2干渉出力光L2AとしてAチャンネル第2出力ポート5Aに出力される。
【0028】
図3(C)に示す光束Bについても、光束Aと同様に、Bチャンネル第1干渉光L1BがBチャンネル第1出力ポート4Bに、Bチャンネル第2干渉光L2BがBチャンネル第2出力ポート5Bに出力される。
【0029】
Aチャネルの第1,第2干渉出力光L1A,L2Aは、第1,第2光路長補償部材100,200を介して夫々の出力ポートに入力される。また、Bチャネルの第1,第2干渉出力光L1B,L2Bは、第1,第2光軸シフト部材61,62を介して夫々の出力ポートに入力される。
【0030】
この実施形態では、第1光路長補償部材100及び第2光路長補償部材200は、分岐部21及び第1,第2光軸シフト部材61,62等に起因して、AチャンネルとBチャンネル間に生ずる光路長差を総合的に補正する機能を備える。
【0031】
また、この実施形態では、パッケージ内においてBチャンネルの第1干渉出力光L1B及び第2干渉出力光L2Bの光路中に平行プリズムで形成された第1光軸シフト部材61及び第2光軸シフト部材62が挿入されている。
【0032】
これら光軸シフト部材は、側壁部に設けられるポート間の距離の制約を解消し、マイケルソン型遅延干渉計ユニット2の要素を小型化することで、パッケージ1を小型にする設計に貢献している。
【0033】
反射光A-1の光路中に挿入されているAチャンネル位相調整板25Aには、薄膜ヒータが成膜されており、ヒータに電力を与えることにより、位相調整板の屈折率が変化し、等価的に光路長が変化することにより、Aチャンネルの干渉出力光の干渉スペクトラムを調整することができる。反射光B-1の光路中に挿入されているBチャンネル位相調整板25Bも同様に、Bチャンネルの干渉出力光の干渉スペクトラムを調整することができる。
【0034】
図4は、本発明の更に他の実施形態を示す平面図である。この実施形態の特徴は、ビームスプリッタ22と第2リフレクタ24の機能を同一材で一体構造とし、一体化ビームスプリッタ26とした構成にある。
【0035】
一体化させると、材料の屈折率が高い(例えば約1.5等)ことから、その内部の光路長を等価的に小さくすることができ、パッケージサイズの更なる小型化が可能である。ビームスプリッタ22と第1リフレクタ23に関しても一体化が可能である。また、一体化させることにより、膨張係数の差によって生じる光路長変化を極小とした性能向上も可能である。
【0036】
以上説明した実施形態では、パッケージが直交する側壁部を有し、これら側壁部に入出力のポートが直交して設けられる遅延干渉計の形状を説明したが、本発明は汎用的でありパッケージの形状には特定されない。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明を適用した遅延干渉計の一実施形態を示す平面図である。
【図2】図1の実施形態の詳細構成を示す平面図である。
【図3】図2の構成におけるA,Bチャンネルの光路を示す平面図である。
【図4】本発明の他の実施形態を示す平面図である。
【図5】特許文献1に開示されている、復調器の光学系構成図である。
【符号の説明】
【0038】
1 パッケージ
1a 第1側壁部
1b 第2側壁部
2 マイケルソン型遅延干渉計ユニット
21 分岐部
3 入力ポート
4A Aチャンネル第1出力ポート
4B Bチャンネル第2出力ポート
5A Aチャンネル第1出力ポート
5B Bチャンネル第2出力ポート
100 第1光路長補償部材
200 第2光路長補償部材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
パッケージ内にマイケルソン型遅延干渉計ユニットを実装する遅延干渉計において、
入力ポートを介して入力される入力光を、光路長差を持つ分岐部を介してA,B2チャンネルに分岐した入力光を光学処理したAチャンネル第1干渉出力光を、Aチャンネル第1出力ポート及びAチャンネル第2出力ポートより出力させると共に、Bチャンネル第1干渉出力光をBチャンネル第1出力ポート及びにBチャンネル第2出力ポートより出力させるマイケルソン型遅延干渉計ユニットと、
前記Aチャンネル干渉出力光または前記Bチャンネル干渉出力光の一方と前記Aチャンネル第1出力ポートまたは前記Bチャンネル第1出力ポートとの間に介在した第1光路長補償部材と、
を備えることを特徴とする遅延干渉計。
【請求項2】
前記Aチャンネル第2干渉出力光または前記Bチャンネル第2干渉出力光の一方と前記Aチャンネル第2出力ポートまたは前記Bチャンネル第2出力ポートとの間に介在した第2光路長補償部材と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の遅延干渉計。
【請求項3】
前記第1光路長補償部材及び前記第2光路長補償部材は、四角プリズムであることを特徴とする請求項1または2に記載の遅延干渉計。
【請求項4】
前記マイケルソン型遅延干渉計ユニットを形成する、ビームスプリッタとリフレクタとを同一材で一体構造としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の遅延干渉計。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2009−300540(P2009−300540A)
【公開日】平成21年12月24日(2009.12.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−152243(P2008−152243)
【出願日】平成20年6月10日(2008.6.10)
【出願人】(000006507)横河電機株式会社 (4,443)
【Fターム(参考)】