３波長光合波器
【課題】小型であり、かつ３本のシングルモード光ファイバへ入射される波長の異なる光、特に赤色、緑色、青色の光を、透過率をある一定基準以上で合波する３波長光合波器を提供する。
【解決手段】３波長光合波器１００は、入出射ポートを有する３本のシングルモード光ファイバ１,２,３を、ファイバ軸方向に直交する断面方向から見てこの順に互いに並行に配列して融着延伸し、シングルモード光ファイバ１およびシングルモード光ファイバ２が有するパラメータの一つである２次モードカットオフ波長Ｃ１と、シングルモード光ファイバ３が有するパラメータの一つである２次モードカットオフ波長Ｃ２と、シングルモード光ファイバ３から入射される光の波長λ３と、の関係がＣ１＜Ｃ２＜λ３となるシングルモード光ファイバ１,２,３を有する
【解決手段】３波長光合波器１００は、入出射ポートを有する３本のシングルモード光ファイバ１,２,３を、ファイバ軸方向に直交する断面方向から見てこの順に互いに並行に配列して融着延伸し、シングルモード光ファイバ１およびシングルモード光ファイバ２が有するパラメータの一つである２次モードカットオフ波長Ｃ１と、シングルモード光ファイバ３が有するパラメータの一つである２次モードカットオフ波長Ｃ２と、シングルモード光ファイバ３から入射される光の波長λ３と、の関係がＣ１＜Ｃ２＜λ３となるシングルモード光ファイバ１,２,３を有する
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３本のシングルモード伝送する導光体へ入射された３波長の光を１本のシングルモード伝送する導光体に合波する３波長光合波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導光体である３本の光ファイバを同一平面上に配して融着延伸することにより、入射された光を分岐、分波、合波する光分岐器、光分波器、光合波器が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、伝播定数のほぼ等しい２本の光ファイバと、ダミー用の１本の光ファイバと、を並べて融着延伸した光ファイバカプラが開示されている。これにより、広帯域な波長特性を持つ等分岐された光ファイバカプラが実現されている。また、特許文献２には、規格化周波数とファイバ径の一方または両方が異なる光ファイバを含む３本の光ファイバを並べて融着延伸した光ファイバカプラが開示されている。これにより、入力側の一つのポートに１．３μｍと１．５５μｍの二つの光信号を入射させたとき、出力側で１．３μｍと１．５５μｍの光信号が分波され、さらに１．３μｍの光信号が等分岐された光ファイバカプラが実現されている。
【０００４】
また、特許文献３には、コア径が他の光ファイバよりも大きい光ファイバを含む３本の光ファイバを並べて、融着延伸した光ファイバ型光合波器が開示されている。これにより、同一波長の光信号を低損失で合波する光ファイバ型光合波器が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１３０３８号公報
【特許文献２】特開平８−２２０３７０号公報
【特許文献３】特開平６−２１４１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような光ファイバカプラは、光通信などに用いられるものであり、伝送する光信号の波長帯域も１μｍ以上である。そのため、例えば、映像ディスプレイなどで使用される赤色、緑色、青色などの可視光を合波する目的には適していない。
【０００７】
また、映像ディスプレイなどのデバイスに用いる場合、光ファイバカプラに入射される３色の光が、ある一定基準以上の透過率で合波される必要がある。この点、特許文献１に開示されている光ファイバカプラは、出射される光信号の広帯域化を図っており、特許文献２に開示されている光ファイバカプラは、入射した２波長の光信号の分波および等分岐を図っており、特許文献３に開示されている光ファイバ型光合波器は、同一波長の光信号を入射することによって合波される光信号の低損失化を図っている。そのため、波長の異なる３色の光を、ある一定基準以上の透過率で合波する目的には適していない。
【０００８】
さらに、波長の異なる３色の光を、ある一定基準以上の透過率で合波する手段として、光ファイバ型光合波器を直列に２個繋げた多段型光ファイバ型光合波器や、光信号を空間結合させるための部品を組み立てたバルク型の光合波器が知られている。しかしながら、多段型光ファイバ型光合波器は、２個の光ファイバ型光合波器のファイバを接続したのち、ファイバの取り回しを行いパッケージに収納する必要があるため、サイズが大きくなってしまい、これを用いるデバイス自体も大きくせざるをえなくなってしまう。また、バルク型の光合波器は、構成部品同士の光軸合わせを精密にする必要があり、振動などがあった場合に光軸がずれてしまうなど、信頼性に乏しくなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、小型であり、かつ３本の導光体へ入射される波長の異なる光、特に赤色、緑色、青色の光を、透過率をある一定基準以上で合波する３波長光合波器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】
【００１０】
本発明は、シングルモード伝送する第一の導光体と、シングルモード伝送する第二の導光体と、シングルモード伝送する第三の導光体と、からなる３本の導光体を、ファイバ軸方向に直交する断面方向から見てこの順に互いに並行に配列した光合波器であって、前記第一の導光体と前記第三の導光体は、お互い接触することなく、夫々前記第二の導光体のみと接触して配列されており、３本の前記導光体のうち、前記第一の導光体と前記第二の導光体は、互いに等しいパラメータを有し、前記第三の導光体は、他の２本の前記導光体とは異なるパラメータを有しており、夫々の３本の前記導光体から入射される光の波長の関係をλ１＜λ２＜λ３としたとき、前記第一の導光体には前記λ１の波長を有する光が入射され、前記第二の導光体には前記λ２の波長を有する光が入射され、前記第三の導光体には前記λ３の波長を有する光が入射され、前記λ１、λ２、λ３の波長を有する光の合波光が、前記第一の導光体から出射されることを特徴とする３波長光合波器である。
【００１１】
上記の構成によれば、入射された３波長の光を、ある一定基準以上の透過率で合波することができる。さらに、３本の導光体が一体の構成であるため、小型である。
【００１２】
また、本発明における３波長光合波器は、前記第一の導光体、前記第二の導光体、および前記第三の導光体を、この順に同一平面上に互いに並行に配列していてもよい。
【００１３】
上記の構成によれば、第一の導光体、第二の導光体、第三の導光体の順に、同一平面上に互いに並行に配列されているため、パッケージし易く、安定した品質を実現できる。
【００１４】
また、本発明における３波長光合波器は、前記第一の導光体、前記第二の導光体、および前記第三の導光体が、シングルモード光ファイバであり、前記３本の導光体を一括で融着延伸していてもよい。
【００１５】
上記の構成によれば、第一の導光体、第二の導光体、第三の導光体が、シングルモード光ファイバであり、３本の導光体が一括で融着延伸されているため、容易に、かつ品質が安定した光結合部を作製できる。
【００１６】
また、本発明における３波長光合波器は、前記パラメータの一つが２次モードカットオフ波長であり、前記第一のシングルモード光ファイバおよび前記第二のシングルモード光ファイバの２次モードカットオフ波長Ｃ１と、前記第三のシングルモード光ファイバの２次モードカットオフ波長Ｃ２と、前記第三のシングルモード光ファイバから入射される光の波長λ３と、の関係が、Ｃ１＜Ｃ２＜λ３となっていてもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、より好適に、入射された３波長の光を、ある一定基準以上の透過率で合波することができる。
【００１８】
また、本発明における前記第二の導光体と、前記第三の導光体と、が有する前記出射ポートが、無反射処理されていてもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、実質不要な導光体を整理することができ、３入力１出力の３波長光合波器とすることができる。
【００２０】
また、本発明における前記λ１の波長を有する光が青色、前記λ２の波長を有する光が緑色、前記λ３の波長を有する光が赤色、の可視光であってもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、青色、緑色、赤色の３色の可視光の３波長合波が可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明における３波長光合波器によれば、結果的に、入射された３波長の光を、ある一定基準以上の透過率で合波することができる。また、３本の導光体が一体の構成であるため、小型である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る３波長光合波器を示す図である。
【図２】図１の３波長光合波器における光結合部の断面図である。
【図３】３波長光合波器を構成するシングルモード光ファイバの配列例を示した図である。
【図４】本発明の実施形態に係る３波長光合波器を構成するシングルモード光ファイバの特性表を示す図である。
【図５】３波長光合波器を構成するシングルモード光ファイバに赤色の光を入射したときの巻き径対曲げ損失のグラフを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る３波長光合波器の製造における融着延伸工程を示す図である。
【図７】比較例１,２および実施例における３波長光合波器の構成表を示す図である。
【図８】比較例１における３波長光合波器から出射される光の波長対透過率のグラフを示す図である。
【図９】比較例２における３波長光合波器から出射される光の波長対透過率のグラフを示す図である。
【図１０】実施例における３波長光合波器から出射される光の波長対透過率のグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（３波長光合波器の構成）
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る３波長光合波器１００を示す図である。図１に示すように、本実施形態の３波長光合波器１００は、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３を備えている。
【００２６】
３本のシングルモード光ファイバ１,２,３は、互いに並行に配列されており、光結合部６において３本のシングルモード光ファイバ１,２,３が一括で融着延伸されている。尚、シングルモード光ファイバ１,２,３は、光結合部６においてファイバ軸方向に直交する断面方向から見て互いに並行に配列されていればよい。即ち、シングルモード光ファイバ１,２,３は、光結合部６において、同一平面上に配列された状態にされていてもよいし、螺旋状にねじれた形状の同一曲面上に配列されていてもよい。さらに、シングルモード光ファイバ１とシングルモード光ファイバ３は、お互い接触することなく、夫々がシングルモード光ファイバ２のみと接触して配列されている。
【００２７】
また、シングルモード光ファイバ１,２,３は、光が入出射されるポートを有している。例えば、シングルモード光ファイバ１は、光が入射される入射ポート１−１と、光が出射される出射ポート１−２と、を有している。同様に、シングルモード光ファイバ２は、入射ポート２−１および出射ポート２−２を、シングルモード光ファイバ３は、入射ポート３−１および出射ポート３−２を、有している。なお、出射ポート２−２および出射ポート３−２は、終端部１０により、無反射処理が施されている。
【００２８】
シングルモード光ファイバ１,２,３の夫々の入射ポート１−１,２−１,３−１からは、異なる波長の光が入射される。具体的には、図１中の下側に位置するシングルモード光ファイバ３の入射ポート３−１からは赤色の光が入射される。図１中の中央に位置するシングルモード光ファイバ２の入射ポート２−１からは緑色の光が入射される。また、図１中の上側に位置するシングルモード光ファイバ１の入射ポート１−１からは青色の光が入射される。そして、入射された３色の可視光は、光結合部６において合波され、出射ポート１−２から合波光が出射される。なお、出射ポート２−２,３−２は、終端部１０により無反射処理が施されていることにより、入射ポートへの光信号の反射を防止している。
【００２９】
ここで、本実施形態の場合、赤色の光とは、波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲となる光である。また、緑色の光とは、波長が４９０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲となる光である。さらに、青色の光とは、波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲となる光である。なお、例えば、緑色の光と青色の光の波長帯域が重なっているなど、上記の波長帯域の値は、目的などによって見解が異なるが、本実施形態においては、上記の波長帯域を用いる。
【００３０】
次に、図２は、図１に示す３波長光合波器１００の光結合部６に係る線Ａ−Ａ´に沿う断面図である。図２に示すように、３波長光合波器１００を構成するシングルモード光ファイバ１,２,３は、コア９と、コア９の周囲に形成されたクラッド１２と、からなる。
【００３１】
ここで、図３は、３波長光合波器１００におけるシングルモード光ファイバ１,２,３の配列例を示した図である。図３（ａ）,（ｂ）に示すように、シングルモード光ファイバ１とシングルモード光ファイバ３は、お互い接触することなく、夫々がシングルモード光ファイバ２のみと接触して配列されていればよい。一方、図３（ｃ）に示すように、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３は、俵積みのように、夫々が他の２本のシングルモード光ファイバの両方に接触するような配列はしない。
（シングルモード光ファイバの特性）
【００３２】
上記のような構成を有するシングルモード光ファイバ１,２,３は、図４の表に示すような特性を有している。ここで、本実施形態の場合、シングルモード光ファイバ１,２は、互いに等しいパラメータを有しており、シングルモード光ファイバ３は、他の２本とは異なるパラメータを有している。なお、パラメータとは、シングルモード光ファイバ１,２,３のパラメータのことであり、具体的には、クラッド径、コアの屈折率、クラッドの屈折率、コアとクラッドとの比屈折率、開口数（ＮＡ）、２次モードカットオフ波長、などである。
【００３３】
つまり、本実施形態の場合、シングルモード光ファイバ１,２には、同じパラメータを有するシングルモード光ファイバが用いられ、シングルモード光ファイバ３には、それとは異なるシングルモード光ファイバが用いられている。具体的には、シングルモード光ファイバ１,２には、図４におけるシングルモード光ファイバＡが用いられ、シングルモード光ファイバ３には、図４におけるシングルモード光ファイバＢが用いられている。
【００３４】
図４に示すように、シングルモード光ファイバＡおよびシングルモード光ファイバＢにおいて大きく異なる特性は、波長に関する特性である。具体的には、シングルモード光ファイバＡは動作波長が４４５〜６００ｎｍ、２次モードカットオフ波長が４３０±１５ｎｍである。一方、シングルモード光ファイバＢは動作波長が６００〜７７０ｎｍ、２次モードカットオフ波長が５７０±３０ｎｍとなり、シングルモード光ファイバＡに比べて波長帯が高波長側にある。
【００３５】
また、上記のような特性を有するシングルモード光ファイバＡおよびシングルモード光ファイバＢは、曲げ損失についても特性が異なる。図５は、３波長光合波器１００を構成するシングルモード光ファイバＡおよびシングルモード光ファイバＢに６５６ｎｍの赤色の光を入射したときの巻き径対曲げ損失のグラフを示す図である。
【００３６】
図５に示すように、シングルモード光ファイバＡおよびシングルモード光ファイバＢに６５６ｎｍの赤色の光を入射して、巻き径を変化させていくと、シングルモード光ファイバＡにおいては、２０ｍｍ径で約１ｄＢほどの曲げ損失が発生し、１２ｍｍ径で９ｄＢの曲げ損失が発生する。一方、シングルモード光ファイバＢにおいては、１２ｍｍ径でも曲げ損失が発生することがない。従って、光合波器において、赤色の光を入射するシングルモード光ファイバにシングルモード光ファイバＢを用いた方が、取り回しを小さくできるため、より省スペースでシングルモード光ファイバの収納が可能となる。
（３波長光合波器の製造）
【００３７】
次に、３波長光合波器１００の光結合部６を形成する際に用いた融着延伸方法について、図６を参照しながら説明する。まず、光結合用部位を有する３本のシングルモード光ファイバ１,２,３を用意する。次に、光結合部６を形成する箇所のみ、クラッド１２を被膜していた保護材を除去する。そして、互いに並行に配列し、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３における夫々の光結合用部位を当接する。この状態で、発熱部２０によって加熱して溶融させながら後述する方法で延伸することにより、図１の３波長光合波器１００の光結合部６が形成される。
【００３８】
次に、延伸の方法を説明する。３本のシングルモード光ファイバ１,２,３を上記のように当接させる。そして、シングルモード光ファイバ３の入射ポート３−１から赤色の光を入射し、シングルモード光ファイバ１の出射ポート１−２から出射される光の出射パワーをモニタしながら、延伸する。そして、出射ポート１−２から出射される光の出射パワーが所望の値となった所で、延伸を停止することにより、３波長光合波器１００の光結合部６を得ることができる。
【００３９】
ここで、融着延伸する際のスピードは２７５μｍ／秒で、延伸時間は約８５秒である。即ち、光結合部６の延伸長は、約２３．３７５ｍｍとなる。なお、入射ポート１−１,２−１,３−１から入射される可視光の波長、延伸を停止する時の出射パワーの値は、目的とする透過率とそのときの波長によって、適宜設定することができる。
【００４０】
なお、上記の融着延伸方法は、赤色の光をシングルモード光ファイバ３に入射した場合を説明した。これは、３色の可視光の中では、赤色の光の波長が一番長く、結合曲線が急勾配となるためである。従って、赤色の光の出射パワーが所望の値になるところで延伸を停止した方が、光学的にはばらつきが小さい３波長光合波器１００の光結合部６を形成することができる。なお、融着延伸においては、赤色の光に限らず、緑色や青色の光を入射して、モニタしてもよい。
（比較例１,２と実施例）
【００４１】
次に、３波長光合波器１００の比較例１,２および実施例を用いて、夫々の特性を比較する。
【００４２】
図７は、比較例１,２および実施例における３波長光合波器の構成表を示す図である。図７に示すように、比較例１は、３波長光合波器１００を構成する３本のシングルモード光ファイバ１,２,３について全て同じパラメータの光ファイバを用いている。具体的には、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３には、図４に示したシングルモード光ファイバＡが用いられている。また、比較例１における３波長光合波器１００については、シングルモード光ファイバ１に青色の光が入射され、シングルモード光ファイバ２に緑色の光が入射され、シングルモード光ファイバ３に赤色の光が入射される。
【００４３】
比較例２は、３波長光合波器１００を構成する３本のシングルモード光ファイバ１,２,３について一部パラメータの異なる光ファイバを用いている。具体的には、比較例２のシングルモード光ファイバ１,３には、図４に示したシングルモード光ファイバＡが用いられ、シングルモード光ファイバ２には、図４に示したシングルモード光ファイバＢが用いられている。
【００４４】
また、比較例２における３波長光合波器１００については、比較例１および実施例における３波長光合波器１００に入射される光とは一部異なる。即ち、シングルモード光ファイバ１には青色の光が入射され、シングルモード光ファイバ２には赤色の光が入射され、シングルモード光ファイバ３には緑色の光が入射される。
【００４５】
実施例は、シングルモード光ファイバ１,２について図４に示したシングルモード光ファイバＡを使用し、シングルモード光ファイバ３について図４に示したシングルモード光ファイバＢを使用している。また、実施例における３波長光合波器１００については、シングルモード光ファイバ１に青色の光が入射され、シングルモード光ファイバ２に緑色の光が入射され、シングルモード光ファイバ３に赤色の光が入射される。
【００４６】
ここで、夫々の３波長光合波器１００に入射される青色の光の波長は４４６ｎｍとし、これをλ１と定義する。緑色の光の波長は５３２ｎｍとし、これをλ２と定義する。赤色の光の波長帯域は６３５ｎｍとし、これをλ３と定義する。また、シングルモード光ファイバＡの２次モードカットオフ波長は、４３４ｎｍとし、これをＣ１と定義する。さらに、シングルモード光ファイバＢの２次モードカットオフ波長は、５７４ｎｍとし、これをＣ２と定義する。
【００４７】
この場合、実施例における３波長光合波器１００は、互いに等しいパラメータを有するシングルモード光ファイバ１,２と、他の２本とは異なるパラメータを有するシングルモード光ファイバ３と、を有しており、夫々の３本のシングルモード光ファイバ１,２,３から入射される光（青色、緑色、赤色の光）の波長の関係をλ１＜λ２＜λ３としたとき、シングルモード光ファイバ１にはλ１の波長を有する青色の光が入射され、シングルモード光ファイバ２にはλ２の波長を有する緑色の光が入射され、シングルモード光ファイバ３にはλ３の波長を有する赤色の光が入射され、λ１、λ２、λ３の波長を有する光の合波光が、シングルモード光ファイバ１から出射されるようになっている。
【００４８】
また、実施例における３波長光合波器１００は、シングルモード光ファイバ１およびシングルモード光ファイバ２の２次モードカットオフ波長Ｃ１と、シングルモード光ファイバ３の２次モードカットオフ波長Ｃ２と、シングルモード光ファイバ３から入射される赤色の光の波長λ３と、の関係が、Ｃ１＜Ｃ２＜λ３となっている。
【００４９】
一方、比較例１における３波長光合波器１００は、夫々のシングルモード光ファイバ１,２,３に入射された光の波長と、２次モードカットオフ波長と、の関係が、Ｃ１＜λ１,λ２,λ３となる。つまり、比較例１では、全てのシングルモード光ファイバ１,２,３の２次モードカットオフ波長が、夫々に入射された光の波長帯域λ１,λ２,λ３よりも小さい値となっている。
【００５０】
また、比較例２における３波長光合波器１００は、実施例と同様に、互いに等しいパラメータを有するシングルモード光ファイバ１,３と、他の２本とは異なるパラメータを有するシングルモード光ファイバ２と、を有しているが、シングルモード光ファイバ２およびシングルモード光ファイバ３に入射される光が、実施例とは反対になっている。
【００５１】
このような関係にある比較例１,２および実施例の３波長光合波器１００について、入射ポート１−１,２−１,３−１の夫々に入射される可視光において、出射ポート１−２から出射される光の波長に対する透過率をグラフ化したものを図８〜図１０に示す。
【００５２】
なお、図８〜図１０に示す波長対透過率のグラフを作成する際は、レーザー光源を用いて波長の異なる光を３波長光合波器１００に入射し、光パワーメータを用いて出射された光の透過率の測定を６ポイント行った。
【００５３】
図８は、比較例１における波長対透過率のグラフである。図８に示すように、入射ポート１−１に青色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、青色の波長である４４６ｎｍにおいて、出射ピーク値が８０％近く得ることができる。また、入射ポート３−１に赤色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、赤色の波長である６３５ｎｍにおいて、出射ピーク値が１００％得ることができる。しかしながら、入射ポート２−１に緑色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、緑色の波長である５３２ｎｍにおいて、出射ピーク値が４０％ほどしか得ることが出来ず、目標とする基準の透過率６０％を大きく下回っている。
【００５４】
また、図９は、比較例２における波長対透過率のグラフである。図９に示すように、入射ポート１−１に青色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、青色の波長である４４６ｎｍにおいて、出射ピーク値が１００％近く得ることができる。しかしながら、入射ポート２−１に赤色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、赤色の波長である６３５ｎｍにおいて、出射ピーク値が１０％ほどしか得ることができない。さらに、入射ポート３−１に緑色の光のみを入射した場合も、出射ポート１−２に出射される光は、緑色のポイント波長である５３２ｎｍにおいて、出射ピーク値が１０％ほどしか得ることが出来ず、目標とする基準の透過率６０％を大きく下回っている。
【００５５】
一方、図１０は、実施例における波長対透過率のグラフである。図１０に示すように、入射ポート１−１に青色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、青色の波長である４４６ｎｍにおいて、出射ピーク値を７０％得ることができる。また、入射ポート３−１に赤色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、赤色の波長である６３５ｎｍにおいて、出射ピーク値を８０％以上得ることができる。さらに、入射ポート２−１に緑色の光のみ入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、緑色の波長である５３２ｎｍにおいて、出射ピーク値を目標とする基準の透過率６０％以上を得ることができる。
【００５６】
以上の結果から、比較例１のように、３波長光合波器１００を構成するシングルモード光ファイバ１,２,３に全て同じパラメータを有するシングルモード光ファイバＡを用いた場合、緑色の光の透過率が目標とする基準の６０％を大きく下回ってしまう。
【００５７】
また、比較例２のように、シングルモード光ファイバ１に青色の光を入射し、シングルモード光ファイバ２に赤色の光を入射し、シングルモード光ファイバ３に緑色の光を入射した場合、緑色の光と赤色の光の透過率が、著しく悪化してしまう。
【００５８】
一方、実施例のように、シングルモード光ファイバ１,２に同じパラメータを有するシングルモード光ファイバＡを用い、シングルモード光ファイバ３に他の２本とは異なるパラメータを有するシングルモード光ファイバＢを用い、さらに、シングルモード光ファイバ１に青色の光を入射し、シングルモード光ファイバ２に緑色の光を入射し、シングルモード光ファイバ３に赤色の光を入射した場合、結果的に、入射された３波長の光を、目標とする基準（６０％）以上の透過率で合波することができる。
【００５９】
このように、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３へ入射される波長の異なる光、特に赤色、緑色、青色の光を、透過率を一定基準（６０％）以上で合波するためには、上述した実施例のようなシングルモード光ファイバ１,２,３の構成、および配列が必要となる。
（本実施形態の概要）
【００６０】
以上のように、本発明の一実施形態に係る３波長光合波器１００は、シングルモード伝送するシングルモード光ファイバ１と、シングルモード光ファイバ２と、シングルモード光ファイバ３と、からなる３本のシングルモード光ファイバを、ファイバ軸方向に直交する断面方向から見てこの順に互いに並行に配列した光合波器であって、シングルモード光ファイバ１とシングルモード光ファイバ３は、お互い接触することなく、夫々シングルモード光ファイバ２のみと接触して配列されており、３本のシングルモード光ファイバのうち、シングルモード光ファイバ１とシングルモード光ファイバ２は、互いに等しいパラメータを有し、シングルモード光ファイバ３は、他の２本のシングルモード光ファイバ１,２とは異なるパラメータを有しており、夫々の３本のシングルモード光ファイバ１,２,３から入射される光の波長の関係をλ１＜λ２＜λ３としたとき、シングルモード光ファイバ１にはλ１の波長を有する光が入射され、シングルモード光ファイバ２にはλ２の波長を有する光が入射され、シングルモード光ファイバ３にはλ３の波長を有する光が入射され、λ１、λ２、λ３の波長を有する光の合波光が、シングルモード光ファイバ１から出射されることを特徴とする３波長光合波器１００である。
【００６１】
上記の構成によれば、入射された３波長の光を、ある一定基準（６０％）以上の透過率で合波することができる。さらに、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３が一体の構成であるため、小型である。
【００６２】
また、本発明の一実施形態に係る３波長光合波器１００はシングルモード光ファイバ１、シングルモード光ファイバ２、およびシングルモード光ファイバ３を、この順に同一平面上に互いに並行に配列している。
【００６３】
上記の構成によれば、シングルモード光ファイバ１、シングルモード光ファイバ２、シングルモード光ファイバ３の順に、同一平面上に互いに並行に配列されているため、パッケージし易く、安定した品質を実現できる。
【００６４】
また、本発明の一実施形態に係るシングルモード光ファイバ１、シングルモード光ファイバ２、およびシングルモード光ファイバ３が、シングルモード光ファイバであり、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３を一括で融着延伸している
【００６５】
上記の構成によれば、シングルモード光ファイバ１、シングルモード光ファイバ２、シングルモード光ファイバ３が、シングルモード光ファイバを用いており、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３が一括で融着延伸されているため、容易に、かつ品質が安定した光結合部６を作製できる。
【００６６】
また、本発明の一実施形態に係る３波長光合波器１００は、パラメータの一つが２次モードカットオフ波長であり、シングルモード光ファイバ１およびシングルモード光ファイバ２の２次モードカットオフ波長Ｃ１と、シングルモード光ファイバ３の２次モードカットオフ波長Ｃ２と、シングルモード光ファイバ３から入射される光の波長λ３と、の関係が、Ｃ１＜Ｃ２＜λ３となっている。
【００６７】
上記の構成によれば、より好適に、入射された３波長の光を、ある一定基準（６０％）以上の透過率で合波することができる。
【００６８】
また、本発明の一実施形態に係るシングルモード光ファイバ２と、シングルモード光ファイバ３と、が有する出射ポート２−２,３−２が、無反射処理されている。
【００６９】
上記の構成によれば、実質不要な導光体を整理することができ、３入力１出力の３波長光合波器１００とすることができる。
【００７０】
また、本発明の一実施形態に係るλ１の波長を有する光が青色、λ２の波長を有する光が緑色、λ３の波長を有する光が赤色、の可視光であってもよい。
【００７１】
上記の構成によれば、青色、緑色、赤色の３色の可視光の３波長合波が可能になる。
【００７２】
以上、本発明の一実施形態を説明した。なお、本発明は上記の実施形態に限定される必要はない。
【００７３】
例えば、本実施形態において、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３の入射ポート１−１,２−１,３−１から夫々入射される光は、青色、緑色、赤色であったが、これに限定される必要はない。図６の実施例に示すような波長と２次モードカットオフ波長の対応関係であれば、何れの波長を用いていてもよい。
【００７４】
また、本実施形態において、出射パワーのある一定基準は、透過率６０％であるが、これに限定する必要はなく、６０％より大きくてもよいし、６０％より小さくてもよい。
【００７５】
以上、本発明の実施例を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、３本のシングルモード光ファイバから入射する光を合波する３波長光合波器に利用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１ シングルモード光ファイバ
１−１ 入射ポート
１−２ 出射ポート
２ シングルモード光ファイバ
２−１ 入射ポート
２−２ 出射ポート
３ シングルモード光ファイバ
３−１ 入射ポート
３−２ 入射ポート
６ 光結合部
１０ 終端部
１００ ３波長光合波器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３本のシングルモード伝送する導光体へ入射された３波長の光を１本のシングルモード伝送する導光体に合波する３波長光合波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導光体である３本の光ファイバを同一平面上に配して融着延伸することにより、入射された光を分岐、分波、合波する光分岐器、光分波器、光合波器が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、伝播定数のほぼ等しい２本の光ファイバと、ダミー用の１本の光ファイバと、を並べて融着延伸した光ファイバカプラが開示されている。これにより、広帯域な波長特性を持つ等分岐された光ファイバカプラが実現されている。また、特許文献２には、規格化周波数とファイバ径の一方または両方が異なる光ファイバを含む３本の光ファイバを並べて融着延伸した光ファイバカプラが開示されている。これにより、入力側の一つのポートに１．３μｍと１．５５μｍの二つの光信号を入射させたとき、出力側で１．３μｍと１．５５μｍの光信号が分波され、さらに１．３μｍの光信号が等分岐された光ファイバカプラが実現されている。
【０００４】
また、特許文献３には、コア径が他の光ファイバよりも大きい光ファイバを含む３本の光ファイバを並べて、融着延伸した光ファイバ型光合波器が開示されている。これにより、同一波長の光信号を低損失で合波する光ファイバ型光合波器が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１３０３８号公報
【特許文献２】特開平８−２２０３７０号公報
【特許文献３】特開平６−２１４１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような光ファイバカプラは、光通信などに用いられるものであり、伝送する光信号の波長帯域も１μｍ以上である。そのため、例えば、映像ディスプレイなどで使用される赤色、緑色、青色などの可視光を合波する目的には適していない。
【０００７】
また、映像ディスプレイなどのデバイスに用いる場合、光ファイバカプラに入射される３色の光が、ある一定基準以上の透過率で合波される必要がある。この点、特許文献１に開示されている光ファイバカプラは、出射される光信号の広帯域化を図っており、特許文献２に開示されている光ファイバカプラは、入射した２波長の光信号の分波および等分岐を図っており、特許文献３に開示されている光ファイバ型光合波器は、同一波長の光信号を入射することによって合波される光信号の低損失化を図っている。そのため、波長の異なる３色の光を、ある一定基準以上の透過率で合波する目的には適していない。
【０００８】
さらに、波長の異なる３色の光を、ある一定基準以上の透過率で合波する手段として、光ファイバ型光合波器を直列に２個繋げた多段型光ファイバ型光合波器や、光信号を空間結合させるための部品を組み立てたバルク型の光合波器が知られている。しかしながら、多段型光ファイバ型光合波器は、２個の光ファイバ型光合波器のファイバを接続したのち、ファイバの取り回しを行いパッケージに収納する必要があるため、サイズが大きくなってしまい、これを用いるデバイス自体も大きくせざるをえなくなってしまう。また、バルク型の光合波器は、構成部品同士の光軸合わせを精密にする必要があり、振動などがあった場合に光軸がずれてしまうなど、信頼性に乏しくなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、小型であり、かつ３本の導光体へ入射される波長の異なる光、特に赤色、緑色、青色の光を、透過率をある一定基準以上で合波する３波長光合波器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】
【００１０】
本発明は、シングルモード伝送する第一の導光体と、シングルモード伝送する第二の導光体と、シングルモード伝送する第三の導光体と、からなる３本の導光体を、ファイバ軸方向に直交する断面方向から見てこの順に互いに並行に配列した光合波器であって、前記第一の導光体と前記第三の導光体は、お互い接触することなく、夫々前記第二の導光体のみと接触して配列されており、３本の前記導光体のうち、前記第一の導光体と前記第二の導光体は、互いに等しいパラメータを有し、前記第三の導光体は、他の２本の前記導光体とは異なるパラメータを有しており、夫々の３本の前記導光体から入射される光の波長の関係をλ１＜λ２＜λ３としたとき、前記第一の導光体には前記λ１の波長を有する光が入射され、前記第二の導光体には前記λ２の波長を有する光が入射され、前記第三の導光体には前記λ３の波長を有する光が入射され、前記λ１、λ２、λ３の波長を有する光の合波光が、前記第一の導光体から出射されることを特徴とする３波長光合波器である。
【００１１】
上記の構成によれば、入射された３波長の光を、ある一定基準以上の透過率で合波することができる。さらに、３本の導光体が一体の構成であるため、小型である。
【００１２】
また、本発明における３波長光合波器は、前記第一の導光体、前記第二の導光体、および前記第三の導光体を、この順に同一平面上に互いに並行に配列していてもよい。
【００１３】
上記の構成によれば、第一の導光体、第二の導光体、第三の導光体の順に、同一平面上に互いに並行に配列されているため、パッケージし易く、安定した品質を実現できる。
【００１４】
また、本発明における３波長光合波器は、前記第一の導光体、前記第二の導光体、および前記第三の導光体が、シングルモード光ファイバであり、前記３本の導光体を一括で融着延伸していてもよい。
【００１５】
上記の構成によれば、第一の導光体、第二の導光体、第三の導光体が、シングルモード光ファイバであり、３本の導光体が一括で融着延伸されているため、容易に、かつ品質が安定した光結合部を作製できる。
【００１６】
また、本発明における３波長光合波器は、前記パラメータの一つが２次モードカットオフ波長であり、前記第一のシングルモード光ファイバおよび前記第二のシングルモード光ファイバの２次モードカットオフ波長Ｃ１と、前記第三のシングルモード光ファイバの２次モードカットオフ波長Ｃ２と、前記第三のシングルモード光ファイバから入射される光の波長λ３と、の関係が、Ｃ１＜Ｃ２＜λ３となっていてもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、より好適に、入射された３波長の光を、ある一定基準以上の透過率で合波することができる。
【００１８】
また、本発明における前記第二の導光体と、前記第三の導光体と、が有する前記出射ポートが、無反射処理されていてもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、実質不要な導光体を整理することができ、３入力１出力の３波長光合波器とすることができる。
【００２０】
また、本発明における前記λ１の波長を有する光が青色、前記λ２の波長を有する光が緑色、前記λ３の波長を有する光が赤色、の可視光であってもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、青色、緑色、赤色の３色の可視光の３波長合波が可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明における３波長光合波器によれば、結果的に、入射された３波長の光を、ある一定基準以上の透過率で合波することができる。また、３本の導光体が一体の構成であるため、小型である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る３波長光合波器を示す図である。
【図２】図１の３波長光合波器における光結合部の断面図である。
【図３】３波長光合波器を構成するシングルモード光ファイバの配列例を示した図である。
【図４】本発明の実施形態に係る３波長光合波器を構成するシングルモード光ファイバの特性表を示す図である。
【図５】３波長光合波器を構成するシングルモード光ファイバに赤色の光を入射したときの巻き径対曲げ損失のグラフを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る３波長光合波器の製造における融着延伸工程を示す図である。
【図７】比較例１,２および実施例における３波長光合波器の構成表を示す図である。
【図８】比較例１における３波長光合波器から出射される光の波長対透過率のグラフを示す図である。
【図９】比較例２における３波長光合波器から出射される光の波長対透過率のグラフを示す図である。
【図１０】実施例における３波長光合波器から出射される光の波長対透過率のグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（３波長光合波器の構成）
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る３波長光合波器１００を示す図である。図１に示すように、本実施形態の３波長光合波器１００は、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３を備えている。
【００２６】
３本のシングルモード光ファイバ１,２,３は、互いに並行に配列されており、光結合部６において３本のシングルモード光ファイバ１,２,３が一括で融着延伸されている。尚、シングルモード光ファイバ１,２,３は、光結合部６においてファイバ軸方向に直交する断面方向から見て互いに並行に配列されていればよい。即ち、シングルモード光ファイバ１,２,３は、光結合部６において、同一平面上に配列された状態にされていてもよいし、螺旋状にねじれた形状の同一曲面上に配列されていてもよい。さらに、シングルモード光ファイバ１とシングルモード光ファイバ３は、お互い接触することなく、夫々がシングルモード光ファイバ２のみと接触して配列されている。
【００２７】
また、シングルモード光ファイバ１,２,３は、光が入出射されるポートを有している。例えば、シングルモード光ファイバ１は、光が入射される入射ポート１−１と、光が出射される出射ポート１−２と、を有している。同様に、シングルモード光ファイバ２は、入射ポート２−１および出射ポート２−２を、シングルモード光ファイバ３は、入射ポート３−１および出射ポート３−２を、有している。なお、出射ポート２−２および出射ポート３−２は、終端部１０により、無反射処理が施されている。
【００２８】
シングルモード光ファイバ１,２,３の夫々の入射ポート１−１,２−１,３−１からは、異なる波長の光が入射される。具体的には、図１中の下側に位置するシングルモード光ファイバ３の入射ポート３−１からは赤色の光が入射される。図１中の中央に位置するシングルモード光ファイバ２の入射ポート２−１からは緑色の光が入射される。また、図１中の上側に位置するシングルモード光ファイバ１の入射ポート１−１からは青色の光が入射される。そして、入射された３色の可視光は、光結合部６において合波され、出射ポート１−２から合波光が出射される。なお、出射ポート２−２,３−２は、終端部１０により無反射処理が施されていることにより、入射ポートへの光信号の反射を防止している。
【００２９】
ここで、本実施形態の場合、赤色の光とは、波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲となる光である。また、緑色の光とは、波長が４９０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲となる光である。さらに、青色の光とは、波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲となる光である。なお、例えば、緑色の光と青色の光の波長帯域が重なっているなど、上記の波長帯域の値は、目的などによって見解が異なるが、本実施形態においては、上記の波長帯域を用いる。
【００３０】
次に、図２は、図１に示す３波長光合波器１００の光結合部６に係る線Ａ−Ａ´に沿う断面図である。図２に示すように、３波長光合波器１００を構成するシングルモード光ファイバ１,２,３は、コア９と、コア９の周囲に形成されたクラッド１２と、からなる。
【００３１】
ここで、図３は、３波長光合波器１００におけるシングルモード光ファイバ１,２,３の配列例を示した図である。図３（ａ）,（ｂ）に示すように、シングルモード光ファイバ１とシングルモード光ファイバ３は、お互い接触することなく、夫々がシングルモード光ファイバ２のみと接触して配列されていればよい。一方、図３（ｃ）に示すように、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３は、俵積みのように、夫々が他の２本のシングルモード光ファイバの両方に接触するような配列はしない。
（シングルモード光ファイバの特性）
【００３２】
上記のような構成を有するシングルモード光ファイバ１,２,３は、図４の表に示すような特性を有している。ここで、本実施形態の場合、シングルモード光ファイバ１,２は、互いに等しいパラメータを有しており、シングルモード光ファイバ３は、他の２本とは異なるパラメータを有している。なお、パラメータとは、シングルモード光ファイバ１,２,３のパラメータのことであり、具体的には、クラッド径、コアの屈折率、クラッドの屈折率、コアとクラッドとの比屈折率、開口数（ＮＡ）、２次モードカットオフ波長、などである。
【００３３】
つまり、本実施形態の場合、シングルモード光ファイバ１,２には、同じパラメータを有するシングルモード光ファイバが用いられ、シングルモード光ファイバ３には、それとは異なるシングルモード光ファイバが用いられている。具体的には、シングルモード光ファイバ１,２には、図４におけるシングルモード光ファイバＡが用いられ、シングルモード光ファイバ３には、図４におけるシングルモード光ファイバＢが用いられている。
【００３４】
図４に示すように、シングルモード光ファイバＡおよびシングルモード光ファイバＢにおいて大きく異なる特性は、波長に関する特性である。具体的には、シングルモード光ファイバＡは動作波長が４４５〜６００ｎｍ、２次モードカットオフ波長が４３０±１５ｎｍである。一方、シングルモード光ファイバＢは動作波長が６００〜７７０ｎｍ、２次モードカットオフ波長が５７０±３０ｎｍとなり、シングルモード光ファイバＡに比べて波長帯が高波長側にある。
【００３５】
また、上記のような特性を有するシングルモード光ファイバＡおよびシングルモード光ファイバＢは、曲げ損失についても特性が異なる。図５は、３波長光合波器１００を構成するシングルモード光ファイバＡおよびシングルモード光ファイバＢに６５６ｎｍの赤色の光を入射したときの巻き径対曲げ損失のグラフを示す図である。
【００３６】
図５に示すように、シングルモード光ファイバＡおよびシングルモード光ファイバＢに６５６ｎｍの赤色の光を入射して、巻き径を変化させていくと、シングルモード光ファイバＡにおいては、２０ｍｍ径で約１ｄＢほどの曲げ損失が発生し、１２ｍｍ径で９ｄＢの曲げ損失が発生する。一方、シングルモード光ファイバＢにおいては、１２ｍｍ径でも曲げ損失が発生することがない。従って、光合波器において、赤色の光を入射するシングルモード光ファイバにシングルモード光ファイバＢを用いた方が、取り回しを小さくできるため、より省スペースでシングルモード光ファイバの収納が可能となる。
（３波長光合波器の製造）
【００３７】
次に、３波長光合波器１００の光結合部６を形成する際に用いた融着延伸方法について、図６を参照しながら説明する。まず、光結合用部位を有する３本のシングルモード光ファイバ１,２,３を用意する。次に、光結合部６を形成する箇所のみ、クラッド１２を被膜していた保護材を除去する。そして、互いに並行に配列し、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３における夫々の光結合用部位を当接する。この状態で、発熱部２０によって加熱して溶融させながら後述する方法で延伸することにより、図１の３波長光合波器１００の光結合部６が形成される。
【００３８】
次に、延伸の方法を説明する。３本のシングルモード光ファイバ１,２,３を上記のように当接させる。そして、シングルモード光ファイバ３の入射ポート３−１から赤色の光を入射し、シングルモード光ファイバ１の出射ポート１−２から出射される光の出射パワーをモニタしながら、延伸する。そして、出射ポート１−２から出射される光の出射パワーが所望の値となった所で、延伸を停止することにより、３波長光合波器１００の光結合部６を得ることができる。
【００３９】
ここで、融着延伸する際のスピードは２７５μｍ／秒で、延伸時間は約８５秒である。即ち、光結合部６の延伸長は、約２３．３７５ｍｍとなる。なお、入射ポート１−１,２−１,３−１から入射される可視光の波長、延伸を停止する時の出射パワーの値は、目的とする透過率とそのときの波長によって、適宜設定することができる。
【００４０】
なお、上記の融着延伸方法は、赤色の光をシングルモード光ファイバ３に入射した場合を説明した。これは、３色の可視光の中では、赤色の光の波長が一番長く、結合曲線が急勾配となるためである。従って、赤色の光の出射パワーが所望の値になるところで延伸を停止した方が、光学的にはばらつきが小さい３波長光合波器１００の光結合部６を形成することができる。なお、融着延伸においては、赤色の光に限らず、緑色や青色の光を入射して、モニタしてもよい。
（比較例１,２と実施例）
【００４１】
次に、３波長光合波器１００の比較例１,２および実施例を用いて、夫々の特性を比較する。
【００４２】
図７は、比較例１,２および実施例における３波長光合波器の構成表を示す図である。図７に示すように、比較例１は、３波長光合波器１００を構成する３本のシングルモード光ファイバ１,２,３について全て同じパラメータの光ファイバを用いている。具体的には、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３には、図４に示したシングルモード光ファイバＡが用いられている。また、比較例１における３波長光合波器１００については、シングルモード光ファイバ１に青色の光が入射され、シングルモード光ファイバ２に緑色の光が入射され、シングルモード光ファイバ３に赤色の光が入射される。
【００４３】
比較例２は、３波長光合波器１００を構成する３本のシングルモード光ファイバ１,２,３について一部パラメータの異なる光ファイバを用いている。具体的には、比較例２のシングルモード光ファイバ１,３には、図４に示したシングルモード光ファイバＡが用いられ、シングルモード光ファイバ２には、図４に示したシングルモード光ファイバＢが用いられている。
【００４４】
また、比較例２における３波長光合波器１００については、比較例１および実施例における３波長光合波器１００に入射される光とは一部異なる。即ち、シングルモード光ファイバ１には青色の光が入射され、シングルモード光ファイバ２には赤色の光が入射され、シングルモード光ファイバ３には緑色の光が入射される。
【００４５】
実施例は、シングルモード光ファイバ１,２について図４に示したシングルモード光ファイバＡを使用し、シングルモード光ファイバ３について図４に示したシングルモード光ファイバＢを使用している。また、実施例における３波長光合波器１００については、シングルモード光ファイバ１に青色の光が入射され、シングルモード光ファイバ２に緑色の光が入射され、シングルモード光ファイバ３に赤色の光が入射される。
【００４６】
ここで、夫々の３波長光合波器１００に入射される青色の光の波長は４４６ｎｍとし、これをλ１と定義する。緑色の光の波長は５３２ｎｍとし、これをλ２と定義する。赤色の光の波長帯域は６３５ｎｍとし、これをλ３と定義する。また、シングルモード光ファイバＡの２次モードカットオフ波長は、４３４ｎｍとし、これをＣ１と定義する。さらに、シングルモード光ファイバＢの２次モードカットオフ波長は、５７４ｎｍとし、これをＣ２と定義する。
【００４７】
この場合、実施例における３波長光合波器１００は、互いに等しいパラメータを有するシングルモード光ファイバ１,２と、他の２本とは異なるパラメータを有するシングルモード光ファイバ３と、を有しており、夫々の３本のシングルモード光ファイバ１,２,３から入射される光（青色、緑色、赤色の光）の波長の関係をλ１＜λ２＜λ３としたとき、シングルモード光ファイバ１にはλ１の波長を有する青色の光が入射され、シングルモード光ファイバ２にはλ２の波長を有する緑色の光が入射され、シングルモード光ファイバ３にはλ３の波長を有する赤色の光が入射され、λ１、λ２、λ３の波長を有する光の合波光が、シングルモード光ファイバ１から出射されるようになっている。
【００４８】
また、実施例における３波長光合波器１００は、シングルモード光ファイバ１およびシングルモード光ファイバ２の２次モードカットオフ波長Ｃ１と、シングルモード光ファイバ３の２次モードカットオフ波長Ｃ２と、シングルモード光ファイバ３から入射される赤色の光の波長λ３と、の関係が、Ｃ１＜Ｃ２＜λ３となっている。
【００４９】
一方、比較例１における３波長光合波器１００は、夫々のシングルモード光ファイバ１,２,３に入射された光の波長と、２次モードカットオフ波長と、の関係が、Ｃ１＜λ１,λ２,λ３となる。つまり、比較例１では、全てのシングルモード光ファイバ１,２,３の２次モードカットオフ波長が、夫々に入射された光の波長帯域λ１,λ２,λ３よりも小さい値となっている。
【００５０】
また、比較例２における３波長光合波器１００は、実施例と同様に、互いに等しいパラメータを有するシングルモード光ファイバ１,３と、他の２本とは異なるパラメータを有するシングルモード光ファイバ２と、を有しているが、シングルモード光ファイバ２およびシングルモード光ファイバ３に入射される光が、実施例とは反対になっている。
【００５１】
このような関係にある比較例１,２および実施例の３波長光合波器１００について、入射ポート１−１,２−１,３−１の夫々に入射される可視光において、出射ポート１−２から出射される光の波長に対する透過率をグラフ化したものを図８〜図１０に示す。
【００５２】
なお、図８〜図１０に示す波長対透過率のグラフを作成する際は、レーザー光源を用いて波長の異なる光を３波長光合波器１００に入射し、光パワーメータを用いて出射された光の透過率の測定を６ポイント行った。
【００５３】
図８は、比較例１における波長対透過率のグラフである。図８に示すように、入射ポート１−１に青色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、青色の波長である４４６ｎｍにおいて、出射ピーク値が８０％近く得ることができる。また、入射ポート３−１に赤色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、赤色の波長である６３５ｎｍにおいて、出射ピーク値が１００％得ることができる。しかしながら、入射ポート２−１に緑色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、緑色の波長である５３２ｎｍにおいて、出射ピーク値が４０％ほどしか得ることが出来ず、目標とする基準の透過率６０％を大きく下回っている。
【００５４】
また、図９は、比較例２における波長対透過率のグラフである。図９に示すように、入射ポート１−１に青色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、青色の波長である４４６ｎｍにおいて、出射ピーク値が１００％近く得ることができる。しかしながら、入射ポート２−１に赤色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、赤色の波長である６３５ｎｍにおいて、出射ピーク値が１０％ほどしか得ることができない。さらに、入射ポート３−１に緑色の光のみを入射した場合も、出射ポート１−２に出射される光は、緑色のポイント波長である５３２ｎｍにおいて、出射ピーク値が１０％ほどしか得ることが出来ず、目標とする基準の透過率６０％を大きく下回っている。
【００５５】
一方、図１０は、実施例における波長対透過率のグラフである。図１０に示すように、入射ポート１−１に青色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、青色の波長である４４６ｎｍにおいて、出射ピーク値を７０％得ることができる。また、入射ポート３−１に赤色の光のみを入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、赤色の波長である６３５ｎｍにおいて、出射ピーク値を８０％以上得ることができる。さらに、入射ポート２−１に緑色の光のみ入射した場合、出射ポート１−２に出射される光は、緑色の波長である５３２ｎｍにおいて、出射ピーク値を目標とする基準の透過率６０％以上を得ることができる。
【００５６】
以上の結果から、比較例１のように、３波長光合波器１００を構成するシングルモード光ファイバ１,２,３に全て同じパラメータを有するシングルモード光ファイバＡを用いた場合、緑色の光の透過率が目標とする基準の６０％を大きく下回ってしまう。
【００５７】
また、比較例２のように、シングルモード光ファイバ１に青色の光を入射し、シングルモード光ファイバ２に赤色の光を入射し、シングルモード光ファイバ３に緑色の光を入射した場合、緑色の光と赤色の光の透過率が、著しく悪化してしまう。
【００５８】
一方、実施例のように、シングルモード光ファイバ１,２に同じパラメータを有するシングルモード光ファイバＡを用い、シングルモード光ファイバ３に他の２本とは異なるパラメータを有するシングルモード光ファイバＢを用い、さらに、シングルモード光ファイバ１に青色の光を入射し、シングルモード光ファイバ２に緑色の光を入射し、シングルモード光ファイバ３に赤色の光を入射した場合、結果的に、入射された３波長の光を、目標とする基準（６０％）以上の透過率で合波することができる。
【００５９】
このように、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３へ入射される波長の異なる光、特に赤色、緑色、青色の光を、透過率を一定基準（６０％）以上で合波するためには、上述した実施例のようなシングルモード光ファイバ１,２,３の構成、および配列が必要となる。
（本実施形態の概要）
【００６０】
以上のように、本発明の一実施形態に係る３波長光合波器１００は、シングルモード伝送するシングルモード光ファイバ１と、シングルモード光ファイバ２と、シングルモード光ファイバ３と、からなる３本のシングルモード光ファイバを、ファイバ軸方向に直交する断面方向から見てこの順に互いに並行に配列した光合波器であって、シングルモード光ファイバ１とシングルモード光ファイバ３は、お互い接触することなく、夫々シングルモード光ファイバ２のみと接触して配列されており、３本のシングルモード光ファイバのうち、シングルモード光ファイバ１とシングルモード光ファイバ２は、互いに等しいパラメータを有し、シングルモード光ファイバ３は、他の２本のシングルモード光ファイバ１,２とは異なるパラメータを有しており、夫々の３本のシングルモード光ファイバ１,２,３から入射される光の波長の関係をλ１＜λ２＜λ３としたとき、シングルモード光ファイバ１にはλ１の波長を有する光が入射され、シングルモード光ファイバ２にはλ２の波長を有する光が入射され、シングルモード光ファイバ３にはλ３の波長を有する光が入射され、λ１、λ２、λ３の波長を有する光の合波光が、シングルモード光ファイバ１から出射されることを特徴とする３波長光合波器１００である。
【００６１】
上記の構成によれば、入射された３波長の光を、ある一定基準（６０％）以上の透過率で合波することができる。さらに、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３が一体の構成であるため、小型である。
【００６２】
また、本発明の一実施形態に係る３波長光合波器１００はシングルモード光ファイバ１、シングルモード光ファイバ２、およびシングルモード光ファイバ３を、この順に同一平面上に互いに並行に配列している。
【００６３】
上記の構成によれば、シングルモード光ファイバ１、シングルモード光ファイバ２、シングルモード光ファイバ３の順に、同一平面上に互いに並行に配列されているため、パッケージし易く、安定した品質を実現できる。
【００６４】
また、本発明の一実施形態に係るシングルモード光ファイバ１、シングルモード光ファイバ２、およびシングルモード光ファイバ３が、シングルモード光ファイバであり、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３を一括で融着延伸している
【００６５】
上記の構成によれば、シングルモード光ファイバ１、シングルモード光ファイバ２、シングルモード光ファイバ３が、シングルモード光ファイバを用いており、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３が一括で融着延伸されているため、容易に、かつ品質が安定した光結合部６を作製できる。
【００６６】
また、本発明の一実施形態に係る３波長光合波器１００は、パラメータの一つが２次モードカットオフ波長であり、シングルモード光ファイバ１およびシングルモード光ファイバ２の２次モードカットオフ波長Ｃ１と、シングルモード光ファイバ３の２次モードカットオフ波長Ｃ２と、シングルモード光ファイバ３から入射される光の波長λ３と、の関係が、Ｃ１＜Ｃ２＜λ３となっている。
【００６７】
上記の構成によれば、より好適に、入射された３波長の光を、ある一定基準（６０％）以上の透過率で合波することができる。
【００６８】
また、本発明の一実施形態に係るシングルモード光ファイバ２と、シングルモード光ファイバ３と、が有する出射ポート２−２,３−２が、無反射処理されている。
【００６９】
上記の構成によれば、実質不要な導光体を整理することができ、３入力１出力の３波長光合波器１００とすることができる。
【００７０】
また、本発明の一実施形態に係るλ１の波長を有する光が青色、λ２の波長を有する光が緑色、λ３の波長を有する光が赤色、の可視光であってもよい。
【００７１】
上記の構成によれば、青色、緑色、赤色の３色の可視光の３波長合波が可能になる。
【００７２】
以上、本発明の一実施形態を説明した。なお、本発明は上記の実施形態に限定される必要はない。
【００７３】
例えば、本実施形態において、３本のシングルモード光ファイバ１,２,３の入射ポート１−１,２−１,３−１から夫々入射される光は、青色、緑色、赤色であったが、これに限定される必要はない。図６の実施例に示すような波長と２次モードカットオフ波長の対応関係であれば、何れの波長を用いていてもよい。
【００７４】
また、本実施形態において、出射パワーのある一定基準は、透過率６０％であるが、これに限定する必要はなく、６０％より大きくてもよいし、６０％より小さくてもよい。
【００７５】
以上、本発明の実施例を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、３本のシングルモード光ファイバから入射する光を合波する３波長光合波器に利用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１ シングルモード光ファイバ
１−１ 入射ポート
１−２ 出射ポート
２ シングルモード光ファイバ
２−１ 入射ポート
２−２ 出射ポート
３ シングルモード光ファイバ
３−１ 入射ポート
３−２ 入射ポート
６ 光結合部
１０ 終端部
１００ ３波長光合波器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルモード伝送する第一の導光体と、シングルモード伝送する第二の導光体と、シングルモード伝送する第三の導光体と、からなる３本の導光体を、ファイバ軸方向に直交する断面方向から見てこの順に互いに並行に配列した光合波器であって、
前記第一の導光体と前記第三の導光体は、お互い接触することなく、夫々前記第二の導光体のみと接触して配列されており、
３本の前記導光体のうち、前記第一の導光体と前記第二の導光体は、互いに等しいパラメータを有し、前記第三の導光体は、他の２本の前記導光体とは異なるパラメータを有しており、
夫々の３本の前記導光体から入射される光の波長の関係をλ１＜λ２＜λ３としたとき、前記第一の導光体には前記λ１の波長を有する光が入射され、前記第二の導光体には前記λ２の波長を有する光が入射され、前記第三の導光体には前記λ３の波長を有する光が入射され、前記λ１、λ２、λ３の波長を有する光の合波光が、前記第一の導光体から出射されることを特徴とする３波長光合波器。
【請求項２】
前記第一の導光体、前記第二の導光体、および前記第三の導光体を、この順に同一平面上に互いに並行に配列した、請求項１に記載の３波長光合波器。
【請求項３】
前記第一の導光体、前記第二の導光体、および前記第三の導光体が、シングルモード光ファイバであり、前記３本の導光体を一括で融着延伸していることを特徴とする請求項１または２に記載の３波長光合波器。
【請求項４】
前記パラメータの一つが２次モードカットオフ波長であり、前記第一のシングルモード光ファイバおよび前記第二のシングルモード光ファイバの２次モードカットオフ波長Ｃ１と、前記第三のシングルモード光ファイバの２次モードカットオフ波長Ｃ２と、前記第三のシングルモード光ファイバから入射される光の波長λ３と、の関係が、Ｃ１＜Ｃ２＜λ３となることを特徴とする請求項３に記載の３波長光合波器。
【請求項５】
前記第二の導光体と、前記第三の導光体と、が有する前記出射ポートが、無反射処理されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の３波長光合波器。
【請求項６】
前記λ１の波長を有する光が青色、前記λ２の波長を有する光が緑色、前記λ３の波長を有する光が赤色、の可視光であることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の３波長光合波器。
【請求項１】
シングルモード伝送する第一の導光体と、シングルモード伝送する第二の導光体と、シングルモード伝送する第三の導光体と、からなる３本の導光体を、ファイバ軸方向に直交する断面方向から見てこの順に互いに並行に配列した光合波器であって、
前記第一の導光体と前記第三の導光体は、お互い接触することなく、夫々前記第二の導光体のみと接触して配列されており、
３本の前記導光体のうち、前記第一の導光体と前記第二の導光体は、互いに等しいパラメータを有し、前記第三の導光体は、他の２本の前記導光体とは異なるパラメータを有しており、
夫々の３本の前記導光体から入射される光の波長の関係をλ１＜λ２＜λ３としたとき、前記第一の導光体には前記λ１の波長を有する光が入射され、前記第二の導光体には前記λ２の波長を有する光が入射され、前記第三の導光体には前記λ３の波長を有する光が入射され、前記λ１、λ２、λ３の波長を有する光の合波光が、前記第一の導光体から出射されることを特徴とする３波長光合波器。
【請求項２】
前記第一の導光体、前記第二の導光体、および前記第三の導光体を、この順に同一平面上に互いに並行に配列した、請求項１に記載の３波長光合波器。
【請求項３】
前記第一の導光体、前記第二の導光体、および前記第三の導光体が、シングルモード光ファイバであり、前記３本の導光体を一括で融着延伸していることを特徴とする請求項１または２に記載の３波長光合波器。
【請求項４】
前記パラメータの一つが２次モードカットオフ波長であり、前記第一のシングルモード光ファイバおよび前記第二のシングルモード光ファイバの２次モードカットオフ波長Ｃ１と、前記第三のシングルモード光ファイバの２次モードカットオフ波長Ｃ２と、前記第三のシングルモード光ファイバから入射される光の波長λ３と、の関係が、Ｃ１＜Ｃ２＜λ３となることを特徴とする請求項３に記載の３波長光合波器。
【請求項５】
前記第二の導光体と、前記第三の導光体と、が有する前記出射ポートが、無反射処理されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の３波長光合波器。
【請求項６】
前記λ１の波長を有する光が青色、前記λ２の波長を有する光が緑色、前記λ３の波長を有する光が赤色、の可視光であることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の３波長光合波器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２７９８５（Ｐ２０１１−２７９８５Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７３３１３（Ｐ２００９−１７３３１３）
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【出願人】（０００１０８７４２）タツタ電線株式会社 (76)
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【出願人】（０００１０８７４２）タツタ電線株式会社 (76)
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