JP2000028849A - Virtually imaged phased array (vipa) having surface of changing in reflectivity in order to improve beam profile - Google Patents
Virtually imaged phased array (vipa) having surface of changing in reflectivity in order to improve beam profileInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、バーチャリ・イメ
ージド・フェーズド・アレイ(VIPA:virtually i
maged phased array)、すなわち、複数のキャリアか
らなる波長分割多重光を受光し、波長分割多重光を複数
のキャリアにそれぞれ対応し、互いに空間的に区別可能
な複数の光束に分波する波長分波器に関する。The present invention relates to a virtual imaged phased array (VIPA).
Magnetized phased array, that is, wavelength division multiplexing that receives wavelength division multiplexed light composed of multiple carriers, and that separates the wavelength division multiplexed light into a plurality of spatially distinguishable luminous fluxes corresponding to a plurality of carriers, respectively. About the vessel.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】波長分
割多重は、高速で、比較的多量のデータを伝送するため
に、光ファイバ通信において使用されている。より詳し
くは、それぞれ情報で変調された複数のキャリアは、合
波されて波長多重光にされる。波長分割多重光は、それ
から、1つの光ファイバを介して受信器に送信される。
受信器は、波長分割多重光を各キャリアに分波し、各キ
ャリアを検波する。このように、通信システムは、光フ
ァイバを用いて、比較的多量のデータを伝送することが
できる。2. Description of the Related Art Wavelength division multiplexing is used in fiber optic communications to transmit high speed, relatively large amounts of data. More specifically, a plurality of carriers, each of which is modulated with information, are multiplexed into wavelength multiplexed light. The wavelength division multiplexed light is then transmitted to the receiver via one optical fiber.
The receiver demultiplexes the wavelength division multiplexed light into each carrier and detects each carrier. As described above, the communication system can transmit a relatively large amount of data using the optical fiber.
【0003】従って、受信器が波長分割多重光を正確に
分波する能力は通信システムの性能に大きく影響する。
例えば、たとえ、多くのキャリアを合波して波長分割多
重光にできたとしても、そのような波長分割多重光は、
受信器が正確に波長分割多重光を分波できないのであれ
ば、送信されるべきではない。従って、受信器は高精度
の波長分波器を有していることが望まれる。[0003] Therefore, the ability of a receiver to accurately demultiplex wavelength division multiplexed light greatly affects the performance of a communication system.
For example, even if many carriers are multiplexed into wavelength division multiplexed light, such wavelength division multiplexed light is
If the receiver cannot accurately demultiplex the WDM light, it should not be transmitted. Therefore, it is desired that the receiver has a high-precision wavelength demultiplexer.
【0004】図1は、波長分波器として使用するため
の、多層干渉膜を用いた従来のフィルタを示す図であ
る。図1によれば、多層干渉膜20は、透明な基板22
上に形成される。光24は、これは平行光でなくてはな
らないが、フィルム20上に入射し、それから、繰り返
しフィルム20内で反射される。フィルム20の特性に
よって決定される光学的条件によって、波長λ2の光2
6のみが透過することができる。光28は、これは光学
的条件を満たさない全ての光を含んでいるが、フィルム
20を透過せず、反射される。従って、図1に示されて
いるフィルタは、異なる波長λ1とλ2の2つのキャリ
アのみを含んでいる波長分割多重光を分波するのに有用
である。しかし、このようなフィルタ、それ自体は、2
より多くのキャリアを有している波長分割多重光を分波
することはできない。FIG. 1 is a diagram showing a conventional filter using a multilayer interference film for use as a wavelength demultiplexer. According to FIG. 1, the multilayer interference film 20 includes a transparent substrate 22
Formed on top. Light 24, which must be a collimated light, impinges on film 20, and is then repeatedly reflected within film 20. Depending on the optical conditions determined by the characteristics of the film 20, the light 2 having the wavelength λ2
Only 6 can be transmitted. The light 28 includes all light that does not meet the optical conditions, but does not pass through the film 20 and is reflected. Therefore, the filter shown in FIG. 1 is useful for demultiplexing a wavelength division multiplexed light including only two carriers of different wavelengths λ1 and λ2. However, such a filter, itself,
Wavelength division multiplexed light having more carriers cannot be split.
【0005】図2は、波長分波器として使用する従来の
ファブリ・ペロー干渉計を示す図である。図2によれ
ば、高反射率反射膜30と32は、互いに平行である。
光34は、これは平行光でなくてはならないが、反射膜
30上に入射し、反射膜30と32の間で多数回反射さ
れる。ファブリ・ペロー干渉計の特性によって決定され
る透過条件を満たす波長λ2の光36は、反射膜32を
透過する。透過条件を満たさない波長λ1の光38は、
反射される。このように、2つの異なる波長を有する光
は、2つの異なる波長にそれぞれ対応する2つの異なる
光に分波されうる。このように、図1に示されたフィル
タのように、従来のファブリ・ペロー干渉計は、異なる
波長λ1とλ2の2つのキャリアのみを含む波長分割多
重光を分波するのに有用である。しかし、このようなフ
ァブリ・ペロー干渉計は、2より多くのキャリアを有す
る波長分割多重光を分波することはできない。FIG. 2 is a diagram showing a conventional Fabry-Perot interferometer used as a wavelength demultiplexer. According to FIG. 2, the high-reflectivity reflective films 30 and 32 are parallel to each other.
The light 34, which must be a parallel light, impinges on the reflective film 30 and is reflected between the reflective films 30 and 32 many times. The light 36 having the wavelength λ2 that satisfies the transmission condition determined by the characteristics of the Fabry-Perot interferometer passes through the reflection film 32. Light 38 of wavelength λ1 that does not satisfy the transmission condition is
Is reflected. In this way, light having two different wavelengths can be split into two different lights, each corresponding to two different wavelengths. Thus, like the filter shown in FIG. 1, a conventional Fabry-Perot interferometer is useful for demultiplexing a wavelength division multiplexed light including only two carriers of different wavelengths λ1 and λ2. However, such Fabry-Perot interferometers cannot split wavelength division multiplexed light having more than two carriers.
【0006】図3は、波長分波器として使用する従来の
マイケルソン干渉計を示す図である。図3によれば、平
行光40は、ハーフミラー42に入射し、互いに垂直な
第1の光44と第2の光46に分波される。反射ミラー
48は、第1の光44を反射し、反射ミラー50は、第
2の光46を反射する。ハーフミラー42と反射ミラー
48との距離と、ハーフミラー42と反射ミラー50と
の距離は光路差を示している。反射ミラー48によって
反射される光は、ハーフミラー42に返され、反射ミラ
ー50によって反射され、ハーフミラー42に返される
光と干渉する。結果として、波長λ1とλ2を有する光
52と54は、互いに分離される。図1のフィルタや、
図2のファブリ・ペロー干渉計のように、図3のマイケ
ルソン干渉計は、異なる波長λ1とλ2の2つのキャリ
アのみを含む波長分割多重光を分波するのに有用であ
る。しかし、このようなマイケルソン干渉計は、2より
多くのキャリアを有する波長分割多重光を分波すること
はできない。FIG. 3 shows a conventional Michelson interferometer used as a wavelength demultiplexer. According to FIG. 3, the parallel light 40 enters the half mirror 42 and is split into a first light 44 and a second light 46 which are perpendicular to each other. The reflection mirror 48 reflects the first light 44, and the reflection mirror 50 reflects the second light 46. The distance between the half mirror 42 and the reflection mirror 48 and the distance between the half mirror 42 and the reflection mirror 50 indicate an optical path difference. The light reflected by the reflection mirror 48 is returned to the half mirror 42, reflected by the reflection mirror 50, and interferes with the light returned to the half mirror 42. As a result, the lights 52 and 54 having the wavelengths λ1 and λ2 are separated from each other. The filter in Figure 1
Like the Fabry-Perot interferometer of FIG. 2, the Michelson interferometer of FIG. 3 is useful for demultiplexing wavelength division multiplexed light containing only two carriers of different wavelengths λ1 and λ2. However, such a Michelson interferometer cannot split a wavelength division multiplexed light having more than two carriers.
【0007】いくつかのフィルタ、ファブリ・ペロー干
渉計、あるいは、マイケルソン干渉計を組み合わせて大
きなアレイにし、更なる波長キャリアを1つの波長分割
多重光から分離できるようにすることは可能である。し
かし、このようなアレイは高価で、非効率的であり、思
わぬ程大きな受信器を構成することになってしまう。It is possible to combine several filters, Fabry-Perot interferometers or Michelson interferometers into a large array so that additional wavelength carriers can be separated from one wavelength division multiplex. However, such arrays are expensive, inefficient, and result in unexpectedly large receivers.
【0008】回折格子や、導波路アレイ格子は、2以上
の異なる波長キャリアからなる波長分割多重光を分波す
るのに、しばしば使用される。図4は、波長分割多重光
を分波するための従来の回折格子を示す図である。図4
によれば、回折格子56は凹凸面58を有している。複
数の異なる波長キャリアを有する平行光60は凹凸面5
8に入射する。各波長キャリアは、反射され、格子の異
なるステップからの反射光間で干渉する。結果として、
異なる波長のキャリア62、64及び66は回折格子5
6から異なる角度で出力され、互いに分離される。[0008] Diffraction gratings and waveguide array gratings are often used to split wavelength division multiplexed light consisting of two or more different wavelength carriers. FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional diffraction grating for demultiplexing wavelength division multiplexed light. FIG.
According to the above, the diffraction grating 56 has an uneven surface 58. The parallel light 60 having a plurality of different wavelength carriers is applied to the uneven surface 5.
8 is incident. Each wavelength carrier is reflected and interferes between reflected light from different steps of the grating. as a result,
Carriers 62, 64 and 66 of different wavelengths are
6 are output at different angles and are separated from each other.
【0009】しかし、回折格子は、異なる波長のキャリ
アを相対的に小さいな角度差で出力する。従って、回折
格子によって作り出される角分散は非常に小さいものと
なる。結果として、受信器が、回折格子によって分波さ
れた様々なキャリア信号を正確に受光する事が困難とな
る。この問題は、比較的接近した波長を持つ多数のキャ
リアを有する波長分割多重光を分波する回折格子におい
て特に重大である。However, the diffraction grating outputs carriers of different wavelengths with a relatively small angle difference. Therefore, the angular dispersion created by the diffraction grating is very small. As a result, it becomes difficult for the receiver to accurately receive various carrier signals demultiplexed by the diffraction grating. This problem is particularly serious in a diffraction grating that splits wavelength division multiplexed light having a large number of carriers having relatively close wavelengths.
【0010】更に、回折格子は、入射光の光偏波によっ
て影響を受ける。それゆえ、入射光の偏波が、回折格子
の性能に影響を与えうる。また、回折格子の凹凸面のた
めに、精度の良い回折格子を製造するためには複雑な製
造工程が必要となる。[0010] Furthermore, the diffraction grating is affected by the polarization of the incident light. Therefore, the polarization of the incident light can affect the performance of the diffraction grating. In addition, due to the uneven surface of the diffraction grating, a complicated manufacturing process is required to manufacture an accurate diffraction grating.
【0011】図5は、波長分割多重光を分波するための
従来の導波路アレイ格子を示す図である。図5によれ
ば、複数の異なる波長キャリアからなる光は、入力口6
8を介して受光され、多数の導波路70に分岐される。
光出力口72は、各導波路70の端にあり、出力光74
を生成するようになっている。導波路70は、互いに長
さが異なっており、従って、異なる長さの光路を設けて
いる。従って、導波路70を通過する光は、互いに異な
るパス長を有し、従って、出力口72を通って互いに干
渉し、異なる波長に対し異なる方向に出力74を形成す
る。FIG. 5 is a diagram showing a conventional waveguide array grating for demultiplexing wavelength division multiplexed light. According to FIG. 5, light consisting of a plurality of different wavelength carriers is applied to the input port 6.
The light is received through the optical waveguide 8 and branched into a number of waveguides 70.
A light output port 72 is provided at an end of each waveguide 70 and has an output light 74.
Is generated. The waveguides 70 have different lengths from each other, and thus provide optical paths of different lengths. Thus, the light passing through the waveguide 70 has different path lengths, and thus interferes with each other through the output port 72, forming an output 74 in different directions for different wavelengths.
【0012】導波路アレイ格子においては、角分散は、
適当に導波路を構成することにより、ある程度調整する
ことができる。しかし、導波路アレイ格子は、温度変化
と他の環境要因によって影響を受ける。従って、温度変
化と環境要因によって、適切に性能を調節することが難
しくなる。In a waveguide array grating, the angular dispersion is
By configuring the waveguide appropriately, it can be adjusted to some extent. However, waveguide array gratings are affected by temperature changes and other environmental factors. Therefore, it is difficult to properly adjust the performance due to temperature changes and environmental factors.
【0013】従って、本発明の課題は、簡単な構成で、
波長分割多重光から複数のキャリアを同時に分離するこ
とのできる波長分波器を提供することである。本発明の
更なる課題は、分離されたキャリアを比較的大きな角分
散で拡散し、環境条件の変化に耐性があり、望ましいビ
ームプロファイル、その内の1つは光ファイバへの有効
な結合のために対称なビームプロファイル、を有する結
果としての光束を生成する波長分波器を提供することで
ある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a simple configuration,
An object of the present invention is to provide a wavelength demultiplexer capable of simultaneously separating a plurality of carriers from wavelength division multiplexed light. A further object of the present invention is to spread the separated carriers with a relatively large angular dispersion, tolerate changes in environmental conditions, and to achieve a desirable beam profile, one of which is for efficient coupling into an optical fiber. It is to provide a wavelength demultiplexer that produces a resulting light beam having a symmetrical beam profile.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、第1と
第2の面を有する装置を提供することによって達成され
る。第2の面は、入射した光の一部が透過するような反
射率を有している。装置は、波長の連続範囲内のそれぞ
れの波長の入力光を受光する。第1及び第2の面は、入
力光が第1と第2の面の間で複数回反射され、複数の光
が第2の面を介して透過するように配置されている。複
数の透過光は互いに干渉し、波長の連続範囲内の他のい
かなる波長を有する入力光に対して生成される出力光と
空間的に区別可能な出力光を生成する。第2の面の反射
率は、第2の面に沿って変化し、出力光は第2の面に沿
って望ましいビームプロファイルを有するようになる。
位相調節バッファレイヤは、第2の面から第1の面に反
射される光が、第2の面に沿って均一な光位相を有する
ようにするために設けることが可能である。更に、位相
調節レイヤは、複数の透過光に第2の面に沿って均一な
光位相を持たせるために設けることが可能である。The object of the invention is achieved by providing an apparatus having first and second surfaces. The second surface has a reflectance such that a part of the incident light is transmitted. The apparatus receives input light at each wavelength within a continuous range of wavelengths. The first and second surfaces are arranged such that input light is reflected multiple times between the first and second surfaces and a plurality of lights are transmitted through the second surface. The plurality of transmitted lights interfere with each other to produce output light that is spatially distinguishable from output light generated for input light having any other wavelength within the continuous range of wavelengths. The reflectivity of the second surface varies along the second surface such that the output light has a desired beam profile along the second surface.
The phase adjustment buffer layer can be provided so that light reflected from the second surface to the first surface has a uniform optical phase along the second surface. Further, the phase adjustment layer can be provided to give a plurality of transmitted lights a uniform optical phase along the second surface.
【0015】本発明の課題は、また、第2の面が入射し
た光の一部を透過させるような反射率を有するような、
第1と第2の面を含む装置を提供することによっても達
成することができる。装置は、線に集光される、各波長
の入力光を受光する。第1と第2の面は、入力光が線か
ら放射されて、第1と第2の面の間で複数回反射され、
従って、複数の光が第2の面を介して透過するように配
置されている。複数の透過光は互いに干渉し、異なる波
長の入力光に対して生成された出力光と空間的に区別可
能な出力光を生成する。第2の面の反射率は、第2の面
に沿って変化し、出力光は第2の面に沿って望ましいビ
ームプロファイルを有するようにする。[0015] Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having a second surface having a reflectivity for transmitting a part of incident light.
This can also be achieved by providing an apparatus that includes the first and second surfaces. The device receives input light of each wavelength, which is collected on a line. The first and second surfaces are such that the input light is emitted from the line and is reflected multiple times between the first and second surfaces;
Therefore, the plurality of lights are arranged so as to pass through the second surface. The plurality of transmitted lights interfere with each other to generate output light that is spatially distinguishable from output light generated for input light of different wavelengths. The reflectivity of the second surface varies along the second surface such that the output light has a desired beam profile along the second surface.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本発明の本好適実施形態につい
て、ここに詳細に述べる。これらの例は、添付の図面に
図示されている。同様な参照符号は、全体を通して、同
様な構成要素に付する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The preferred embodiment of the present invention will now be described in detail. These examples are illustrated in the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like components throughout.
【0017】図6は、本発明の一実施形態に従った、バ
ーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイ(VIP
A)を示す図である。更に、以後、「波長分波器」、
「バーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイ」及び
「VIPA」の用語は、本発明の様々な実施形態を記述
するために、相互に入れ替えて使用可能とする。FIG. 6 illustrates a virtual imaged phased array (VIP) according to one embodiment of the present invention.
FIG. Further, hereinafter, "wavelength demultiplexer",
The terms "virtual imaged phased array" and "VIPA" are used interchangeably to describe various embodiments of the present invention.
【0018】図6において、VIPA76は、好ましく
は、ガラスの薄いプレートで構成される。入力光77
は、半円筒レンズのようなレンズ80によって線78に
集光され、入力光77はVIPA76内に進む。線78
は、以後、「焦点線78」と呼ぶ。入力光77は、VI
PA76内部の焦点線78から放射状に伝搬する。VI
PA76は、次に、コリメート光の光束82を出力す
る。ここで、光束82の出力角度は入力光77の波長が
変化するに従い変化する。例えば、入力光77が波長λ
1である場合、VIPA76は、波長λ1の光束82a
を特定の方向に出力する。入力光77が波長λ2の場
合、VIPA76は、波長λ2の光束82bを異なる方
向に出力する。従って、VIPA76は、互いに空間的
に区別可能な光束82aと82bを生成する。入力光7
7が波長λ1とλ2の両方を含んでいる場合には、VI
PA76は、光束82aと82bの両方を同時に出力す
る。In FIG. 6, VIPA 76 is preferably comprised of a thin plate of glass. Input light 77
Is focused on a line 78 by a lens 80, such as a semi-cylindrical lens, and the input light 77 travels into the VIPA 76. Line 78
Is hereinafter referred to as “focal line 78”. The input light 77 is VI
The light propagates radially from a focal line 78 inside the PA 76. VI
Next, the PA 76 outputs the light beam 82 of the collimated light. Here, the output angle of the light flux 82 changes as the wavelength of the input light 77 changes. For example, if the input light 77 has a wavelength λ
In the case of 1, the VIPA 76 has the luminous flux 82a of the wavelength λ1.
Is output in a specific direction. When the input light 77 has the wavelength λ2, the VIPA 76 outputs the light beam 82b having the wavelength λ2 in a different direction. Accordingly, the VIPA 76 generates light fluxes 82a and 82b that are spatially distinguishable from each other. Input light 7
7 includes both wavelengths λ1 and λ2, VI
The PA 76 outputs both the light beams 82a and 82b at the same time.
【0019】図7は、本発明の一実施形態に従った、V
IPA76を詳細に示す図である。図7によれば、VI
PA76は、例えば、ガラスでできたプレート120を
含み、その上に反射膜122と124を有している。反
射膜122は、好ましくは、略95%からそれ以上で、
100%より小さい反射率を有している。反射膜124
は、好ましくは、略100%の反射率を有している。照
射ウィンドウ126は、プレート120上に形成されて
おり、好ましくは、略0%の反射率を有している。FIG. 7 illustrates V, according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an IPA 76 in detail. According to FIG.
The PA 76 includes, for example, a plate 120 made of glass, and has reflection films 122 and 124 thereon. The reflective film 122 is preferably about 95% or more,
It has a reflectance of less than 100%. Reflective film 124
Preferably has a reflectivity of approximately 100%. The illumination window 126 is formed on the plate 120 and preferably has a reflectance of approximately 0%.
【0020】入力光77は、照射ウィンドウを介して、
レンズ80により焦点線78に集光され、反射膜122
と124の間で多重反射を起こす。焦点線78は、好ま
しくは、反射膜122が形成されているプレート120
の面上である。焦点線78は、本質的には、照射ウィン
ドウ126を介して反射膜122上に集光された線であ
る。焦点線78の幅は、レンズ80によって集光された
場合の入力光77の「ビームウエスト」と呼ぶことがで
きる。従って、図7に示された本発明の実施形態は、入
力光77のビームウエストをプレート120の遠い方の
面(すなわち、その上に反射膜122を有している面)
に集光する。ビームウエストをプレート120の遠い方
の面に集光することによって、本発明の本実施形態で
は、(i)照射ウィンドウ126を通過する時の入力光
77の領域(例えば、以下により詳細に述べる、図10
に示された領域「a」)と、(ii)入力光77が反射
膜124によって最初に反射されたときの反射膜124
上の光の領域(例えば、以下により詳細に述べる、図1
0に示された領域「b」)との間で重なりが生じる可能
性を減少させる。VIPAの適切な動作を保証するた
め、このような重なりを減少させることが望ましい。The input light 77 passes through an illumination window,
The light is focused on the focal line 78 by the lens 80,
And 124 are caused by multiple reflections. The focal line 78 preferably corresponds to the plate 120 on which the reflective film 122 is formed.
On the surface. The focal line 78 is essentially a line focused on the reflective film 122 via the irradiation window 126. The width of the focal line 78 can be referred to as the “beam waist” of the input light 77 when collected by the lens 80. Therefore, the embodiment of the present invention shown in FIG. 7 sets the beam waist of the input light 77 to the far surface of the plate 120 (that is, the surface having the reflective film 122 thereon).
Focus on By focusing the beam waist on the far side of the plate 120, this embodiment of the invention provides (i) the area of the input light 77 as it passes through the illumination window 126 (eg, as described in more detail below, FIG.
And (ii) the reflection film 124 when the input light 77 is first reflected by the reflection film 124.
The upper light area (eg, FIG. 1, described in more detail below)
It reduces the likelihood of an overlap with the region "b") shown at 0. It is desirable to reduce such overlap to ensure proper operation of the VIPA.
【0021】図7において、入力光77の光軸132
は、小さな傾き角θ0 を有している。反射膜122の反
射率を95%と仮定すると、反射膜122の最初の反射
において、光の5%が反射膜122を通過し、ビームウ
エストの後拡散し、光の95%が反射膜124に向かっ
て反射される。反射膜124によって最初に反射された
後、光は、再び反射膜122に当たるが、dという量だ
けずれている。そして、光の5%が反射膜122を透過
する。同様にして、図7に示されるように、光は、一定
の間隔d離れた多くのパスに分岐される。各パスのビー
ムの形状は、光がビームウエストの虚像134から拡散
するように形成される。虚像134は、プレート120
に垂直な線に沿って一定の間隔2tで配置されている。
ここで、tはプレート120の厚さである。虚像134
におけるビームウエストの位置は、自然に配置されるも
のであり、それぞれの位置を調節する必要はない。虚像
134から拡散する光は互いに干渉し、入力光77の波
長に従って変化する方向に伝搬するコリメート光136
を形成する。In FIG. 7, the optical axis 132 of the input light 77
Has a small tilt angle θ 0 . Assuming that the reflectance of the reflective film 122 is 95%, at the first reflection of the reflective film 122, 5% of the light passes through the reflective film 122 and diffuses after the beam waist, and 95% of the light is reflected on the reflective film 124. Reflected toward. After being first reflected by the reflective film 124, the light again strikes the reflective film 122, but is shifted by an amount of d. Then, 5% of the light passes through the reflective film 122. Similarly, as shown in FIG. 7, light is split into many paths separated by a fixed distance d. The beam shape of each pass is formed such that the light is diffused from the virtual image 134 of the beam waist. The virtual image 134 is
Are arranged at a constant interval 2t along a line perpendicular to.
Here, t is the thickness of the plate 120. Virtual image 134
The positions of the beam waist in are naturally arranged, and it is not necessary to adjust the respective positions. The light diffused from the virtual image 134 interferes with each other, and the collimated light 136 propagates in a direction that changes according to the wavelength of the input light 77.
To form
【0022】光路の間隔はd=2tSinθ0 であり、
隣接するビーム間のパス長の差は、2tCosθ0 であ
る。角分散はこれらの2つの数の割合に比例しており、
この比は、cotθ0 である。結果として、VIPA
は、かなり大きな角分散を生成する。The interval between the optical paths is d = 2tSin θ 0 ,
The difference in path length between adjacent beams is 2tCosθ 0. The angular dispersion is proportional to the ratio of these two numbers,
This ratio is cot θ 0 . As a result, VIPA
Produces a fairly large angular dispersion.
【0023】図7から容易に分かるように、「virtuall
y imaged phased array」という用語は、虚像134
の配列の形成に由来するものである。図8は、本発明の
実施形態に従った、図6に示されるVIPA76の線VI
II-VIII に沿った断面を示す図である。図8によれば、
プレート120は、その上に反射面122と124を有
している。反射面122と124は、互いに平行で、プ
レート120の厚さtによって隔離されている。反射面
122と124は、典型的には、プレート120上に形
成された反射膜である。前述したように、反射面124
は、照射ウィンドウを除いて、略100%の反射率を有
しており、反射面122は、略95%かそれ以上の反射
率を有している。従って、反射面122は、略5%かそ
れ以下の透過率を有しており、反射面122への入射光
の略5%かそれ以下を透過させ、光の95%かそれ以上
が反射される。反射面122と124の反射率は、VI
PAの特別な応用に従えば、容易に変更可能である。し
かし、一般的に、反射面122は、入射光の一部を透過
させるため、100%より小さい反射率を有するべきで
ある。As can be easily understood from FIG.
The term "y imaged phased array"
From the formation of the sequence of FIG. 8 illustrates a line VIA of the VIPA 76 shown in FIG. 6 according to an embodiment of the present invention.
It is a figure showing the section along II-VIII. According to FIG.
Plate 120 has reflective surfaces 122 and 124 thereon. The reflecting surfaces 122 and 124 are parallel to each other and are separated by a thickness t of the plate 120. The reflection surfaces 122 and 124 are typically reflection films formed on the plate 120. As described above, the reflecting surface 124
Has a reflectivity of about 100% except for the irradiation window, and the reflective surface 122 has a reflectivity of about 95% or more. Therefore, the reflective surface 122 has a transmittance of approximately 5% or less, transmits approximately 5% or less of light incident on the reflective surface 122, and reflects 95% or more of the light. You. The reflectance of the reflecting surfaces 122 and 124 is VI
It can be easily changed according to the special application of PA. However, in general, the reflective surface 122 should have a reflectivity of less than 100% to transmit some of the incident light.
【0024】反射面124は、その上に照射ウィンドウ
126を有している。照射ウィンドウ126は、光を透
過させ、好ましくは、全く反射能を持たないか、あるい
は、非常に低い反射率を有している。照射ウィンドウ1
26は、入力光77を受光し、入力光77を反射面12
2と124の間で受光させ、反射させる。The reflecting surface 124 has an illumination window 126 thereon. Illumination window 126 transmits light and preferably has no or very low reflectivity. Irradiation window 1
26 receives the input light 77 and transmits the input light 77 to the reflection surface 12.
The light is received between 2 and 124 and reflected.
【0025】図8は、図6の線VIII-VIII に沿った断面
を示すので、図6の焦点線78は、図8においては、
「点」として現れている。入力光77は、それから、焦
点線78から放射状に伝搬する。更に、図8に示されて
いるように、焦点線78は、反射面122に配置されて
いる。焦点線78が反射面122上にあることは必要で
はないが、焦点線78の位置の移動はVIPA76の特
性にわずかな変化をもたらす。FIG. 8 shows a cross section along the line VIII-VIII in FIG. 6, so that the focal line 78 in FIG.
Appears as a "dot". Input light 77 then propagates radially from focal line 78. Further, as shown in FIG. 8, the focal line 78 is disposed on the reflection surface 122. It is not necessary that the focal line 78 be on the reflective surface 122, but moving the position of the focal line 78 will cause a slight change in the characteristics of the VIPA 76.
【0026】図8に示されているように、入力光77
は、照射ウィンドウ126の領域A0を介してプレート
120に入射する。ここで、点P0は領域A0の周囲の
点を示している。As shown in FIG. 8, the input light 77
Is incident on the plate 120 via the area A0 of the irradiation window 126. Here, the point P0 indicates a point around the area A0.
【0027】反射面122の反射率により、入力光77
の略95%かそれ以上が反射面122によって反射さ
れ、反射面124の領域A1上に入射する。反射面12
4の領域A1から反射した後、入力光77は、反射面1
22に進み、一部が、光線R1で規定される出力光Ou
t1として反射面122を透過する。このように、図8
に示されているように、入力光77は、反射面122と
124の間で多重反射を起こす。ここで、反射面122
からのそれぞれの反射は、また、透過されるそれぞれの
出力光となる。従って、例えば、入力光77は、領域A
2、A3、及びA4で反射され、出力光Out2、Ou
t3、及び、Out4を生成する。点P2は領域A2の
周囲の点を示し、点P3は、領域A3の周囲の点を示
し、点P4は領域A4の周囲の点を示している。出力光
Out2は、光線R2によって規定され、出力光Out
3は、光線R3によって規定され、出力光Out4は光
線R4によって規定される。図8は、出力光Out0、
Out1、Out2、Out3及びOut4のみを図示
しているが、実際には入力光77のパワーと反射面12
2と124の反射率により、もっと多くの出力光が存在
する。以下により詳細に述べるように、出力光は、互い
に干渉し、入力光77の波長に従い変化する方向を有す
る光束を生成する。The input light 77 is determined by the reflectance of the reflection surface 122.
Is reflected by the reflecting surface 122 and is incident on the area A1 of the reflecting surface 124. Reflective surface 12
4, the input light 77 is reflected from the reflection surface 1.
22, the output light Ou is partially defined by the ray R1.
The light passes through the reflection surface 122 as t1. Thus, FIG.
, The input light 77 causes multiple reflections between the reflection surfaces 122 and 124. Here, the reflection surface 122
Each reflection from also results in a respective output light being transmitted. Therefore, for example, the input light 77
2, A3 and A4, and output light Out2, Ou
Generate t3 and Out4. Point P2 indicates a point around area A2, point P3 indicates a point around area A3, and point P4 indicates a point around area A4. The output light Out2 is defined by the ray R2, and the output light Out2.
3 is defined by ray R3, and output light Out4 is defined by ray R4. FIG. 8 shows output light Out0,
Although only Out1, Out2, Out3, and Out4 are shown, actually, the power of the input light 77 and the reflection surface 12
Due to the reflectivity of 2 and 124, there is more output light. As described in more detail below, the output lights interfere with each other and produce a light beam having a direction that varies according to the wavelength of the input light 77.
【0028】図9は、本発明の一実施形態に従う、VI
PAによって生成される干渉を示す図である。図9によ
れば、焦点線78から進む光は反射面124によって反
射される。前述したように、反射面124は略100%
の反射率を有しており、従って、本質的に鏡として機能
する。結果として、出力光Out1は、反射面122と
124が無く、出力光Out1が焦点線I1 から放出さ
れたように、光学的に分析することができる。同様に、
出力光Out2、Out3及びOut4は、これらが、
焦点線I2 、I3 、及び、I4 からそれぞれ放出された
ように光学的に分析することができる。焦点線I1 、I
2 、I3 、及び、I4 は、焦点線I0 の虚像である。FIG. 9 illustrates VI, according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating interference generated by a PA. According to FIG. 9, light traveling from the focal line 78 is reflected by the reflecting surface 124. As described above, the reflection surface 124 is approximately 100%
And thus essentially functions as a mirror. As a result, output light Out1 can reflecting surfaces 122 and 124 is no, so that the output light Out1 was emitted from the focal line I 1, can be optically analyzed. Similarly,
The output lights Out2, Out3, and Out4 are
It can be analyzed optically as emitted from the focal lines I 2 , I 3 and I 4 respectively. Focal lines I 1 , I
2 , I 3 and I 4 are virtual images of the focal line I 0 .
【0029】従って、図9に示されているように、焦点
線I1 は、焦点線I0 から距離2tのところにある。こ
こで、tは、反射面122と124の間の距離に等し
い。同様に、それぞれの後続の焦点線は、直前の焦点線
から距離2tのところにある。このように、焦点線I2
は、焦点線I1 から距離2tのところにある。更に、反
射面122と124の間のそれぞれの後続の多重反射
は、前の出力光より強度が小さい出力光を生成する。従
って、出力光Out2は出力光Out1よりも強度が小
さい。Therefore, as shown in FIG. 9, the focal line I 1 is at a distance 2t from the focal line I 0 . Here, t is equal to the distance between the reflective surfaces 122 and 124. Similarly, each subsequent focal line is at a distance 2t from the previous focal line. Thus, the focal line I 2
Is at the focal line I 1 a distance 2t. Further, each subsequent multiple reflection between the reflective surfaces 122 and 124 produces output light having a lower intensity than the previous output light. Therefore, the output light Out2 has lower intensity than the output light Out1.
【0030】図9に示されているように、焦点線からの
出力光は、互いに重なり、干渉する。この干渉は、入力
光77の波長に依存した特定の方向に進む光束を生成す
る。本発明の上記実施形態に従ったVIPAは、VIP
Aの設計上の特性である強め合いの条件を有している。
強め合いの条件は、出力光の干渉を増加し、光束が形成
されるようにする。VIPAの強め合いの条件は以下の
式(1)によって表される。As shown in FIG. 9, the output lights from the focal line overlap and interfere with each other. This interference generates a light beam that travels in a specific direction depending on the wavelength of the input light 77. The VIPA according to the above embodiment of the present invention comprises a VIPA
A has the condition of reinforcement, which is a design characteristic of A.
The constructive conditions increase the interference of the output light so that a luminous flux is formed. The condition for constructing VIPA is expressed by the following equation (1).
【0031】2t×cosθ=mλ ここで、θは反射面122と124の面に垂直な線から
計った、形成された光束の伝搬方向である。λは、入力
光の波長を示し、tは、反射面122と124の間の距
離を示し、mは整数を示す。2t × cos θ = mλ where θ is the propagation direction of the formed light flux measured from a line perpendicular to the surfaces of the reflection surfaces 122 and 124. λ indicates the wavelength of the input light, t indicates the distance between the reflection surfaces 122 and 124, and m indicates an integer.
【0032】従って、tが定数で、mに特定の値が与え
られたなら、波長λの入力光に対して形成される光束の
伝搬方向θを決定することができる。更に詳しくは、入
力光77は、特定の角度で、焦点線78から放射状に拡
散する。従って、同じ波長の入力光は、焦点線78から
多くの異なった方向に進み、反射面122と124の間
で反射される。VIPAの強め合いの条件は特定の方向
に進む光が、出力光の干渉を介して強め合い、入力光の
波長に対応した方向を有する光束を形成する。強め合い
の条件によって要求される特定の方向とは異なった方向
に進む光は出力光の干渉によって弱められる。Therefore, if t is a constant and m is given a specific value, the propagation direction θ of the light beam formed with respect to the input light having the wavelength λ can be determined. More specifically, input light 77 diverges radially from focal line 78 at a particular angle. Thus, input light of the same wavelength travels in many different directions from focal line 78 and is reflected between reflective surfaces 122 and 124. The condition for VIPA reinforcement is that light traveling in a specific direction reinforces through interference of output light to form a light beam having a direction corresponding to the wavelength of input light. Light traveling in a direction different from the specific direction required by the constructive conditions is weakened by the interference of the output light.
【0033】図10は、本発明の実施形態に従った、入
力光の入射角度、あるいは、傾き角を決定するためのV
IPAの特性を示す、図6に図示されたVIPAの線VI
II-VIII に沿った断面を示す図である。FIG. 10 shows V for determining the incident angle or the inclination angle of the input light according to the embodiment of the present invention.
Line VI of the VIPA illustrated in FIG. 6 showing the characteristics of the IPA.
It is a figure showing the section along II-VIII.
【0034】図10を参照すると、入力光77は、円筒
レンズ(不図示)によって集光され、焦点線78に収束
される。図10のように、入力光77は、照射ウィンド
ウ126上の「a」に等しい幅を持つ領域をカバーす
る。入力光77が反射面122から1回反射された後、
入力光77は、反射面124上に入射し、反射面124
上の「b」に等しい幅の領域をカバーする。更に、図1
0に示されているように、入力光77は、反射面122
の垂線に対して、傾き角θ0 の光軸132に沿って進
む。Referring to FIG. 10, input light 77 is collected by a cylindrical lens (not shown) and converged on a focal line 78. As shown in FIG. 10, the input light 77 covers an area on the irradiation window 126 having a width equal to “a”. After the input light 77 is reflected once from the reflection surface 122,
The input light 77 is incident on the reflection surface 124 and is reflected by the reflection surface 124.
Covers an area with a width equal to "b" above. Further, FIG.
As shown in FIG.
Travel along the optical axis 132 at an inclination angle θ 0 with respect to the perpendicular to
【0035】傾き角θ0 は、反射面122によって最初
に反射された後、入力光77が、照射ウィンドウ126
から進み出てしまわないように設定されるべきである。
言い換えれば、傾き角θ0 は、入力光77が反射面12
2と124の間に「捕獲」され、照射ウィンドウ126
から逃げ出さないように設定されるべきである。従っ
て、入力光77が照射ウィンドウ126から進み出てし
まわないためには、傾き角θ0 は、以下の式(2)に従
って設定されるべきである。After the tilt angle θ 0 is first reflected by the reflecting surface 122, the input light 77
Should be set so as not to get out of
In other words, the inclination angle θ 0 is such that the input light 77
2 and 124, the capture window 126
Should be set so as not to escape from Therefore, in order to prevent the input light 77 from going out of the irradiation window 126, the inclination angle θ 0 should be set according to the following equation (2).
【0036】光軸の傾きθ0 ≧(a+b)/4t (a+b)の項は、a=bの時最小となる。これは、焦
点線78が反射面122上に位置している状況である。The term of the optical axis inclination θ 0 ≧ (a + b) / 4t (a + b) becomes minimum when a = b. This is a situation where the focal line 78 is located on the reflection surface 122.
【0037】従って、図6〜10に示されているよう
に、本発明の実施形態は、波長の連続範囲内のそれぞれ
の波長を有する入力光を受光するVIPAを含む。VI
PAは入力光の多重反射によって、自己干渉を起こさ
せ、出力光を形成させる。出力光は、波長の連続範囲内
の他のいかなる波長の入力光に対して形成された出力光
と空間的に区別可能である。例えば、図8は、反射面1
22と124の間で多重反射を起こす入力光を図示して
いる。この多重反射は、入力光77の各波長に対して、
空間的に区別可能な光束を生成するように、互いに干渉
する複数の出力光Out0、Out1、Out2、Ou
t3、及び、Out4を生成する。Accordingly, as shown in FIGS. 6-10, embodiments of the present invention include a VIPA that receives input light having respective wavelengths within a continuous range of wavelengths. VI
The PA causes self-interference by multiple reflection of input light to form output light. The output light is spatially distinguishable from the output light formed for input light of any other wavelength within the continuous range of wavelengths. For example, FIG.
The input light causing multiple reflections between 22 and 124 is illustrated. This multiple reflection is, for each wavelength of the input light 77,
A plurality of output lights Out0, Out1, Out2, Out that interfere with each other so as to generate a spatially distinguishable light flux.
Generate t3 and Out4.
【0038】「自己干渉」は、同じ光源からの複数の光
あるいはビーム間に生じる干渉を示す用語である。従っ
て、出力光Out0、Out1、Out2、Out3及
びOut4は全て同じ光源(すなわち、入力光77)か
ら来ているので、出力光Out0、Out1、Out
2、Out3、及び、Out4の干渉は、入力光77の
自己干渉と呼ばれる。"Self-interference" is a term that refers to interference that occurs between multiple lights or beams from the same light source. Therefore, the output lights Out0, Out1, Out1, and Out4 all come from the same light source (that is, the input light 77) because the output lights Out0, Out1, Out2, Out3, and Out4 all come from the same light source.
The interference of 2, Out3, and Out4 is called self-interference of the input light 77.
【0039】本発明の上記実施形態によれば、入力光は
波長の連続範囲内のいかなる波長であっても良い。よっ
て、入力光は離散的な値の範囲から選択された値を有す
る波長に限定されるものではない。According to the above embodiment of the present invention, the input light may be at any wavelength within a continuous range of wavelengths. Therefore, the input light is not limited to a wavelength having a value selected from a range of discrete values.
【0040】更に、本発明の上記実施形態によれば、波
長の連続範囲内の特定の波長の入力光に対して生成され
た出力光は、入力光が波長の連続範囲内の異なる波長で
あった場合に生成される出力光と空間的に区別可能であ
る。従って、例えば、図6に示されているように、光束
82の進行方向(すなわち、「空間的特性」)は、入力
光77が波長の連続範囲内の異なる波長である場合、異
なってくる。更に、例えば、図6を参照すると、入力光
77が3つの波長λ1、λ2及びλ3全てを含んでいる
場合、光束82a、82b、及び82cは、同時に生成
され、異なる方向に進む。Further, according to the above embodiment of the present invention, the output light generated for the input light of a specific wavelength within the continuous wavelength range is such that the input light has a different wavelength within the continuous wavelength range. Is spatially distinguishable from the output light generated when Thus, for example, as shown in FIG. 6, the traveling direction of the light beam 82 (ie, the “spatial characteristic”) will be different if the input light 77 is at a different wavelength within a continuous range of wavelengths. Further, for example, referring to FIG. 6, if the input light 77 includes all three wavelengths λ1, λ2, and λ3, the light fluxes 82a, 82b, and 82c are generated simultaneously and travel in different directions.
【0041】本発明の上記実施形態によれば、焦点線は
入力光が入力する平行板の反対側の面上にあるように記
載されている。しかし、焦点線は、例えば、平行板内、
照射ウィンドウの面上、あるいは、照射ウィンドウの手
前とすることも可能である。According to the above embodiment of the present invention, the focal line is described as being on the opposite side of the parallel plate from which input light is input. However, the focal line, for example, in a parallel plate,
It is also possible to be on the surface of the irradiation window or just before the irradiation window.
【0042】本発明の上記実施形態によれば、2つの反
射膜は、その間で光を反射し、一つの反射膜の反射率は
略100%である。しかし、同様の効果は、100%よ
り小さい反射率をそれぞれ有する2つの反射膜によって
も得ることができる。例えば、両反射膜は、95%の反
射率を有することができる。この場合、それぞれの反射
膜は、光を透過させ、干渉を起こさせる。結果として、
波長に依存した方向に進む光束は、反射膜が形成された
平行板の両側に形成される。よって、本発明の多様な実
施形態の多様な反射率は、VIPAの必要な特性に従っ
て容易に変更可能である。According to the above embodiment of the present invention, the two reflective films reflect light between them, and the reflectance of one reflective film is approximately 100%. However, a similar effect can be obtained by two reflective films each having a reflectance of less than 100%. For example, both reflective films can have a reflectivity of 95%. In this case, each reflection film transmits light and causes interference. as a result,
A light beam traveling in a direction depending on the wavelength is formed on both sides of the parallel plate on which the reflection film is formed. Thus, the various reflectivities of the various embodiments of the present invention can be easily changed according to the required characteristics of the VIPA.
【0043】本発明の上記実施形態によれば、導波路装
置は、平行板によって形成される、あるいは、互いに平
行な2つの反射面によって形成されるとして記載されて
いる。しかし、該板あるいは、反射面は必ずしも平行で
ある必要はない。According to the above embodiment of the present invention, the waveguide device is described as being formed by a parallel plate or by two reflecting surfaces parallel to each other. However, the plates or reflecting surfaces need not necessarily be parallel.
【0044】本発明の上記実施形態によれば、VIPA
は、多重反射を使用し、干渉する光間の一定の位相差を
保持する。結果として、VIPAの特性は安定で、結
果、偏波による光学的特性の変化を削減する。これに対
し、従来の回折格子の光学的特性は、入力光の偏波に依
存して望ましくない変化を受ける。According to the above embodiment of the present invention, VIPA
Uses multiple reflections to maintain a constant phase difference between the interfering lights. As a result, the characteristics of the VIPA are stable, and as a result, changes in optical characteristics due to polarization are reduced. In contrast, the optical properties of conventional diffraction gratings undergo undesirable changes depending on the polarization of the input light.
【0045】本発明の上記実施形態は、互いに「空間的
に区別可能」な光束を提供するものとして記載した。
「空間的に区別可能」とは、空間において区別可能な光
束のことを述べている。例えば、コリメートされ、異な
る方向に進む、あるいは、異なる地点に集光されるなら
ば、さまざまな光束は空間的に区別可能である。しか
し、本発明は、これらの詳細な例に限定されるものでは
なく、光束を互いに空間的に区別可能とする他の方法も
存在する。The above embodiments of the present invention have been described as providing light beams that are "spatially distinguishable" from each other.
“Spatially distinguishable” refers to a light beam that can be distinguished in space. For example, the various luminous fluxes are spatially distinguishable if they are collimated and travel in different directions or are focused at different points. However, the invention is not limited to these detailed examples, and there are other ways to make the light beams spatially distinguishable from one another.
【0046】図11は、本発明の一実施形態に従った、
受信器と共に用いられるVIPAを示す図である。図1
1によれば、多層反射膜96と98は、例えば、100
μmの厚さtを有するガラスでできた平行板100の両
側に設けられている。平行板100は、20〜2000
μmの範囲の厚さを有していることが望ましい。反射膜
96と98は好ましくは、多層高反射率干渉膜である。FIG. 11 illustrates an embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates a VIPA used with a receiver. FIG.
According to 1, the multilayer reflective films 96 and 98 are, for example, 100
It is provided on both sides of a parallel plate 100 made of glass having a thickness t of μm. The parallel plate 100 is 20 to 2000
It is desirable to have a thickness in the range of μm. The reflective films 96 and 98 are preferably multilayer high reflectivity interference films.
【0047】反射膜98の反射率は、略100%であ
り、反射膜96の反射率は略95%である。しかし、反
射膜96の反射率は95%には限定されず、反射膜96
と98の間で多重反射が起こるように、反射膜96から
十分な光が反射されるならば、異なった値でもよい。好
ましくは、反射膜96の反射率は、80%から100%
より小さい数パーセントの範囲である。更に、反射膜9
8の反射率は100%に限定されないが、反射膜96と
98の間で多重反射を起こさせる程度に充分高い必要が
ある。The reflectance of the reflection film 98 is approximately 100%, and the reflectance of the reflection film 96 is approximately 95%. However, the reflectance of the reflection film 96 is not limited to 95%,
Different values may be used as long as sufficient light is reflected from the reflective film 96 so that multiple reflections occur between the light and the light. Preferably, the reflectivity of the reflective film 96 is between 80% and 100%.
The range is smaller than a few percent. Further, the reflection film 9
The reflectivity of 8 is not limited to 100%, but needs to be high enough to cause multiple reflections between the reflective films 96 and 98.
【0048】照射ウィンドウ102は、入力光を受光
し、平行板100の反射膜96と同じ面上に配置されて
いる。照射ウィンドウ102は、平行板100の面上に
略0%の反射率を有する膜によって形成されている。図
11に示されるように、照射ウィンドウ102と反射膜
96の間の境界は、好ましくは、直線である。The irradiation window 102 receives input light and is arranged on the same surface as the reflection film 96 of the parallel plate 100. The irradiation window 102 is formed by a film having a reflectance of approximately 0% on the surface of the parallel plate 100. As shown in FIG. 11, the boundary between the illumination window 102 and the reflective film 96 is preferably a straight line.
【0049】入力光は、例えば、光ファイバ(不図示)
から出力され、コリメートレンズ106によって受光さ
れる。コリメートレンズ106は入力光を、円筒レンズ
108によって受光される平行ビームに変換する。円筒
レンズ108は、平行ビーム104を照射ウィンドウ1
02上の焦点線110に集光する。焦点線110は反射
膜96と照射ウィンドウ102間の直線の境界の近く
に、平行に配置される。このように、入力光は照射ウィ
ンドウ102を介して平行板100に入力される。The input light is, for example, an optical fiber (not shown).
And is received by the collimating lens 106. The collimating lens 106 converts the input light into a parallel beam received by the cylindrical lens 108. The cylindrical lens 108 irradiates the parallel beam 104 with the irradiation window 1
The light is condensed on the focal line 110 on the reference numeral 02. The focal line 110 is disposed near and parallel to a straight line boundary between the reflective film 96 and the irradiation window 102. Thus, the input light is input to the parallel plate 100 via the irradiation window 102.
【0050】入力光102の光軸は、反射膜96の垂線
に対して傾き角を有しており、入力光が、平行板100
に入った後、照射ウィンドウ102から逃げないように
している。従って、傾き角は、上記式(2)に従って設
定される。The optical axis of the input light 102 has an inclination angle with respect to the perpendicular of the reflection film 96, and the input light
After entering, it does not escape from the irradiation window 102. Therefore, the tilt angle is set according to the above equation (2).
【0051】一旦、入力光が平行板100内に入ると、
(例えば、図8に示されるように)反射膜96と98の
間で多重反射を起こす。入力光が反射膜96に入射する
度に、光の略95%は、反射膜98に向かって反射さ
れ、光の略5%が反射膜96を透過して、出力光を形成
する(例えば、図8に示されるような出力光Out
1)。反射膜96と98間の多重反射によって、複数の
出力光が形成される。複数の出力光は、互いに干渉し、
入力光の波長に依存する伝搬方向に光束を形成する。Once the input light enters the parallel plate 100,
Multiple reflections occur between the reflective films 96 and 98 (eg, as shown in FIG. 8). Each time input light is incident on reflective film 96, approximately 95% of the light is reflected toward reflective film 98 and approximately 5% of the light is transmitted through reflective film 96 to form output light (eg, Output light Out as shown in FIG.
1). Multiple output light is formed by multiple reflection between the reflection films 96 and 98. The multiple output lights interfere with each other,
A light beam is formed in a propagation direction depending on the wavelength of the input light.
【0052】光束112は、光束を収束点に収束するレ
ンズ114によって集光される。収束点は、入力光の異
なる波長に対し、直線パス116に沿って移動する。例
えば、入力光の波長が増加するに従い、収束点は、直線
パス116に沿って更に遠くに移動する。複数の受信器
118は、集光された光束112を受光するため、直線
パス116上に配置されている。従って、各受信器11
8は、特定の波長に対応する光束を受信するように配置
されている。The light beam 112 is collected by a lens 114 that converges the light beam to a convergence point. The convergence point moves along a linear path 116 for different wavelengths of the input light. For example, as the wavelength of the input light increases, the convergence point moves further along the linear path 116. The plurality of receivers 118 are arranged on the linear path 116 to receive the collected light flux 112. Therefore, each receiver 11
Reference numeral 8 is arranged to receive a light beam corresponding to a specific wavelength.
【0053】VIPAの反射膜あるいは反射面間の距離
tを制御することにより、反射膜あるいは反射面間で反
射される光の位相差を所定の量だけシフトすることがで
き、従って、優れた環境耐性を実現することができる。
更に、本発明の上記実施形態は、光学的偏波に依存する
光学的特性に関し、わずかな変化しか起こさない。By controlling the distance t between the reflection films or the reflection surfaces of the VIPA, the phase difference of the light reflected between the reflection films or the reflection surfaces can be shifted by a predetermined amount. Resistance can be realized.
Furthermore, the above embodiments of the present invention make only small changes in optical properties that depend on optical polarization.
【0054】図12は、本発明の別の実施形態に従っ
た、受信器と共に用いるVIPAを示す図である。図1
2に記載されたVIPAは、反射膜96と98の反射率
が入れ替えられている他は、図11に記載されたVIP
Aと同様である。より詳しくは、図12に記載されたV
IPAにおいては、反射膜98は、略95%の反射率を
有し、反射膜96は、略100%の反射率を有してい
る。図12に示すように、光束112は、反射膜98を
介して透過する出力光の干渉によって形成される。従っ
て、入力光は、平行板100の片側から入射し、光束1
12は、平行板100の反対側に形成される。その他
は、図12に記載のVIPAは、図11に記載のVIP
Aと同様に動作する。FIG. 12 is a diagram illustrating a VIPA for use with a receiver, according to another embodiment of the present invention. FIG.
The VIPA described in FIG. 2 is the same as the VIPA described in FIG. 11 except that the reflectances of the reflection films 96 and 98 are exchanged.
Same as A. More specifically, the V shown in FIG.
In IPA, the reflection film 98 has a reflectance of approximately 95%, and the reflection film 96 has a reflectance of approximately 100%. As shown in FIG. 12, the light flux 112 is formed by interference of output light transmitted through the reflection film 98. Therefore, the input light enters from one side of the parallel plate 100, and the light flux 1
12 is formed on the opposite side of the parallel plate 100. Otherwise, the VIPA described in FIG. 12 is the VIPA described in FIG.
It operates similarly to A.
【0055】図13は、本発明の一実施形態に従った、
導波路型VIPAを示す図である。図13によると、光
138は、光ファイバ(不図示)から出力され、基板1
42に設けられた導波路140によって受光される。導
波路140は、例えば、ニオブ酸リチウムである。光1
38は、異なる波長を有する複数のキャリア上に変調さ
れた光信号を含んでいる。FIG. 13 illustrates an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows a waveguide type VIPA. According to FIG. 13, light 138 is output from an optical fiber (not shown) and
The light is received by a waveguide 140 provided at 42. The waveguide 140 is, for example, lithium niobate. Light 1
38 includes optical signals modulated on a plurality of carriers having different wavelengths.
【0056】光138は、典型的には、光ファイバから
出力されるときに、拡散された幅を有している。従っ
て、コリメートレンズ142は、光138を平行光に変
換する。平行光は、次に、円筒レンズ144によって集
光され、焦点線146に収束される。光は、そして、照
射ウィンドウ150を介して、焦点線146からVIP
A148の中に放射される。Light 138 typically has a diffuse width when output from an optical fiber. Therefore, the collimating lens 142 converts the light 138 into parallel light. The parallel light is then collected by a cylindrical lens 144 and converged on a focal line 146. The light then passes through the illumination window 150 from the focal line 146 to the VIP
Emitted into A148.
【0057】VIPA148は、平行板156上に反射
膜152と154を備えている。反射膜154は、平行
板156の片側にあり、反射膜152と照射ウィンドウ
150は、平行板156の他の側にある。反射膜152
は、略100%の反射率を有し、反射膜154は、10
0%よりも小さい反射率を有している。平行板156に
よって反射される光の光束158は、平行板156の照
射ウィンドウ150とは反対側に出力される。The VIPA 148 has reflection films 152 and 154 on a parallel plate 156. The reflective film 154 is on one side of the parallel plate 156, and the reflective film 152 and the irradiation window 150 are on the other side of the parallel plate 156. Reflective film 152
Has a reflectance of about 100%, and the reflective film 154 has a reflectance of 10%.
It has a reflectance of less than 0%. The light beam 158 of the light reflected by the parallel plate 156 is output to the opposite side of the parallel plate 156 from the irradiation window 150.
【0058】入力光138が複数の波長を含んでいる場
合には、入力光138の波長に依存した異なる方向に進
む、複数の光束158が形成される。VIPA148に
よって形成される光束158は、レンズ160によっ
て、光束158の伝搬方向に依存した、異なる点に集光
される。従って、図13に示されるように、それぞれ、
波長λ1、λ2、及びλ3を有する光束158a、15
8b、及び158cは、異なる集光点に形成される。When the input light 138 includes a plurality of wavelengths, a plurality of light beams 158 are formed which travel in different directions depending on the wavelength of the input light 138. The light beam 158 formed by the VIPA 148 is collected by the lens 160 at different points depending on the propagation direction of the light beam 158. Therefore, as shown in FIG.
Light beams 158a, 15 having wavelengths λ1, λ2, and λ3
8b and 158c are formed at different focusing points.
【0059】複数の受光導波路162が、集光点に設け
られる。各受光導波路162は、光信号と単一の波長を
有する対応するキャリアを導く。従って、複数の光束
は、同時に受光され、さまざまなチャネルを介して送出
される。各受光導波路162は、後段に設けられる対応
する受信器(不図示)を有している。受信器は、典型的
には、光ダイオードである。従って、各受光導波路16
2によって導かれる光は、対応する受信器によって受信
された後、処理される。A plurality of light receiving waveguides 162 are provided at the converging point. Each receiving waveguide 162 guides an optical signal and a corresponding carrier having a single wavelength. Thus, a plurality of light beams are received at the same time and transmitted through various channels. Each light receiving waveguide 162 has a corresponding receiver (not shown) provided at a subsequent stage. The receiver is typically a photodiode. Therefore, each light receiving waveguide 16
The light guided by 2 is received and processed by the corresponding receiver.
【0060】しかし、本発明の上記実施形態によるVI
PAによれば、得られた光束のビームプロファイルは、
最適なビームプロファイルとなっていない。例えば、図
14(A)は、図7のVIPA76の動作を示す図であ
り、図14(B)は、VIPAのビームプロファイルを
示す図である。However, the VI according to the above embodiment of the present invention
According to PA, the beam profile of the obtained luminous flux is:
The beam profile is not optimal. For example, FIG. 14A is a diagram illustrating an operation of the VIPA 76 in FIG. 7, and FIG. 14B is a diagram illustrating a beam profile of the VIPA.
【0061】図14(A)と14(B)によれば、入力
光77は、反射膜122と124の間で多重反射を起こ
す。この例では、反射膜124は、略100%の反射率
を有し、反射膜122は、95%の一定の反射率を有し
ていると仮定することができる。反射膜122と124
の間の多重反射によって、入力光77は、VIPA76
の中で弱くなっていく。従って、VIPA76によって
生成された光束は、図14(B)に示されるように、反
射膜122の面に沿って、弱くなっていく。従って、光
束の光ファイバへの結合効率はそれほど高くない。この
問題を解決するため、反射膜122の反射率を変化させ
ることが可能である。According to FIGS. 14A and 14B, the input light 77 causes multiple reflections between the reflection films 122 and 124. In this example, it can be assumed that reflective film 124 has a reflectivity of approximately 100% and reflective film 122 has a constant reflectivity of 95%. Reflective films 122 and 124
, The input light 77 is transmitted to the VIPA 76
Weakening in Therefore, the luminous flux generated by the VIPA 76 becomes weaker along the surface of the reflective film 122 as shown in FIG. Therefore, the coupling efficiency of the light beam to the optical fiber is not so high. To solve this problem, it is possible to change the reflectance of the reflection film 122.
【0062】例えば、図15(A)は、本発明の別の実
施形態に従った、VIPA76の動作を示し、図15
(B)は、本発明の一実施形態に従った、図15(A)
のVIPAのビームプロファイルを示す図である。For example, FIG. 15A shows the operation of the VIPA 76 according to another embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 15 (B) shows the state of FIG. 15 (A) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a beam profile of VIPA of FIG.
【0063】図15(A)によると、例えば、反射膜1
24は略100%の反射率を有していると仮定すること
ができる。更に、反射膜122の反射率は、例えば、得
られた光束のビームプロファイルが、図15(B)に記
載された略ベル状曲線のような略対称なビームプロファ
イルを有するように、変化させる。例えば、反射膜12
2の反射率は、反射膜122の入力光77の最初の入射
位置180において、反射膜122を介して、光のごく
一部のみが透過するように、反射膜122の多重反射さ
れた入力光77の最後の入射位置182において反射膜
122を介してより多くの光が透過するように、変化さ
せることが可能である。より詳細には、反射膜122の
反射率は、好ましくは、最初の入射位置180の近くで
高い反射率を(従って、最初の入射位置180におい
て、反射膜122を介してわずかな光が透過できるよう
に)、そして、最後の入射位置182の近くで低い反射
率を(従って、最後の入射位置182において、反射膜
122を介してより多くの光が透過できるように)有す
るように変化させる。According to FIG. 15A, for example, the reflection film 1
24 can be assumed to have approximately 100% reflectivity. Further, the reflectance of the reflection film 122 is changed, for example, so that the beam profile of the obtained light beam has a substantially symmetrical beam profile such as a substantially bell-shaped curve shown in FIG. For example, the reflection film 12
The reflectance of 2 is such that at the first incident position 180 of the input light 77 of the reflection film 122, the input light multiply reflected by the reflection film 122 is transmitted through the reflection film 122 so that only a small part of the light is transmitted. It is possible to vary so that more light is transmitted through the reflective film 122 at the last incident position 182 of 77. More specifically, the reflectivity of the reflective film 122 preferably has a high reflectivity near the first incident position 180 (thus, a small amount of light can be transmitted through the reflective film 122 at the first incident position 180). And so on, so as to have a low reflectivity near the last incident position 182 (so that more light can be transmitted through the reflective film 122 at the last incident position 182).
【0064】例えば、反射膜122は、最初の入射位置
180において、略99%あるいはそれ以上の反射率を
有し、最後の入射位置182において、略80%の反射
率まで減少する。しかし、本発明は、この反射率の範囲
に限定されるものではない。反射膜122を、最初の入
射位置180から最後の入射位置182に向かって反射
率が連続的に変化するように設計することが可能であ
る。For example, the reflective film 122 has a reflectivity of about 99% or more at the first incident position 180, and decreases to about 80% at the last incident position 182. However, the present invention is not limited to this range of reflectivity. The reflective film 122 can be designed such that the reflectivity changes continuously from the first incident position 180 to the last incident position 182.
【0065】従って、入力光77が反射膜122と12
4の間で複数回反射されるうち、入力光77の反射膜1
22上の光入射位置は、最初の入射位置180から最後
の入射位置182に向かって移動する。反射率は反射膜
122に沿って、最初の入射位置180から最後の入射
位置にかけて減少し、得られた光束が、反射膜122に
沿って略対称なビームプロファイルを有するようにす
る。このようなビームプロファイルは図15(B)に示
されている。Therefore, the input light 77 is reflected by the reflection films 122 and 12.
4, the reflection film 1 of the input light 77 is reflected multiple times.
The light incident position on 22 moves from the first incident position 180 to the last incident position 182. The reflectivity decreases along the reflective film 122 from the first incident position 180 to the last incident position, so that the obtained light flux has a substantially symmetric beam profile along the reflective film 122. Such a beam profile is shown in FIG.
【0066】本発明の一実施形態に従って、図16
(A)は、反射膜122の反射率曲線(r)と透過率曲
線(t)の例を示すグラフであり、図16(B)は、対
応するパワー反射曲線(R)とパワー透過曲線(T)を
示すグラフである。ここで、一般に、 T=t2 R=r2 (パワーは振幅の2乗) T+R=1 である。According to one embodiment of the present invention, FIG.
FIG. 16A is a graph showing an example of a reflectance curve (r) and a transmittance curve (t) of the reflection film 122, and FIG. 16B is a corresponding power reflection curve (R) and power transmission curve (t). It is a graph which shows T). Here, in general, T = t 2 R = r 2 (power is the square of amplitude) T + R = 1.
【0067】tが線形なら、t=kxである。ここでk
は定数である。そして、T=k2 x 2 (放物線)、R=
1−k2 x2 (放物線)、及び、r=√(1−k
2 x2 )(楕円)である。If t is linear, then t = kx. Where k
Is a constant. And T = kTwox Two(Parabolic), R =
1-kTwoxTwo(Parabolic) and r = √ (1-k
TwoxTwo) (Ellipse).
【0068】従って、図16(A)及び16(B)を参
照して、反射膜122が図16(A)の反射率曲線
(r)に示されるような反射率を有しており、図16
(A)の透過率曲線(t)に示されるように、反射膜1
22の面に沿って、振幅透過率が線形に変化すると仮定
する。すると、パワーは、振幅の2乗であるから、上記
式に示されるように、図16(B)のパワー透過率曲線
(T)は放物線型となる。パワー反射率は、1引くパワ
ー透過率であるので、図16(A)のパワー反射率曲線
(R)のように、同じく放物線型となる。パワー反射率
曲線(R)を使用することにより、出力ビームは光ファ
イバにほとんど完全に結合するが、一定の反射率のVI
PAでは、20%のロスあるいは80%の結合効率しか
有しない。Therefore, referring to FIGS. 16A and 16B, the reflection film 122 has a reflectance as shown by a reflectance curve (r) in FIG. 16A. 16
As shown in the transmittance curve (t) of FIG.
Assume that the amplitude transmittance changes linearly along the plane of 22. Then, since the power is the square of the amplitude, the power transmittance curve (T) in FIG. 16B is parabolic as shown in the above equation. Since the power reflectance is 1 minus the power transmittance, the power reflectance is also parabolic as shown in the power reflectance curve (R) in FIG. By using the power reflectivity curve (R), the output beam couples almost completely to the optical fiber, but has a constant reflectivity VI.
PA has only 20% loss or 80% coupling efficiency.
【0069】透過率曲線(t)に示されているような、
振幅透過率の線形的な変化によれば、出力ビームプロフ
ァイルは完全に対称ではなく、略対称的である。しか
し、この実際的な設計は、非常に高い性能を与える。も
ちろん、より洗練された設計により、完全に対称な出
力、あるいは、完全にガウシアン型を得ることができ
る。しかし、このような設計の複雑な反射率曲線は実用
的ではない。As shown in the transmittance curve (t),
According to the linear variation of the amplitude transmittance, the output beam profile is not completely symmetric, but is substantially symmetric. However, this practical design gives very high performance. Of course, with a more sophisticated design, a completely symmetric output or a completely Gaussian type can be obtained. However, the complex reflectance curve of such a design is not practical.
【0070】反射率は、反射膜122に沿って変化する
が、反射膜122による反射の間の光位相は、好ましく
は、一定に保たれている方がよい。図17は、本発明の
一実施形態に従った、反射される間光位相を実質的に一
定、すなわち、均一に保つ、位相調節バッファレイヤ1
84を有するVIPAを示す図である。位相調節バッフ
ァレイヤ184は、好ましくは、反射膜122と124
の間に、反射膜122に隣接して、あるいは、その上に
配置される。位相調節バッファレイヤ184の厚さは、
表面に沿って変化し、位相調節バッファレイヤ184を
介して透過される光の光位相を変化させ、反射膜122
における反射を通しての光位相の変化を打ち消す。Although the reflectivity changes along the reflection film 122, the light phase during reflection by the reflection film 122 is preferably kept constant. FIG. 17 illustrates a phase adjustment buffer layer 1 that keeps the optical phase substantially constant during reflection, ie, uniform, according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a VIPA having a 84. The phase adjustment buffer layer 184 preferably includes the reflective films 122 and 124.
Between, and adjacent to or above the reflective film 122. The thickness of the phase adjustment buffer layer 184 is
It changes along the surface and changes the optical phase of the light transmitted through the phase adjustment buffer layer 184, and
Cancel the change in optical phase through reflection at.
【0071】位相調節バッファレイヤ184は、反射光
の位相を変化させる好適な実施形態を表す。しかし、本
発明は、この特別な実施形態に限定するものではなく、
反射光の位相を変化させるために他の構成も使用可能で
ある。The phase adjustment buffer layer 184 represents a preferred embodiment for changing the phase of the reflected light. However, the invention is not limited to this particular embodiment,
Other configurations can be used to change the phase of the reflected light.
【0072】更に、反射膜122を介して透過される光
における光位相は、好ましくは、一定に保たれるべきで
ある。図18は、本発明の一実施形態に従った、反射膜
122を介して透過される光の光位相を実質的に一定
に、すなわち、均一に保つ位相調節バッファレイヤ18
6を有するVIPAを示す図である。位相調節バッファ
レイヤ186は、好ましくは、反射膜122に沿って、
反射膜124とは反対側に配置される。位相調節バッフ
ァレイヤ186の厚さは、表面に沿って変化し、反射膜
122を介して導出された位相変化を打ち消す。Further, the optical phase of the light transmitted through the reflection film 122 should preferably be kept constant. FIG. 18 illustrates a phase adjustment buffer layer 18 that keeps the optical phase of light transmitted through reflective film 122 substantially constant, ie, uniform, according to one embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a VIPA having a No. 6; FIG. The phase adjustment buffer layer 186 preferably extends along the reflective film 122,
It is arranged on the side opposite to the reflection film 124. The thickness of the phase adjustment buffer layer 186 varies along the surface, canceling out the phase change induced through the reflective film 122.
【0073】位相調整バッファレイヤ186は、透過光
の位相を変化させる好適な実施形態を表している。しか
し、本発明は、この特別な実施形態に限定されるもので
はなく、透過光の位相を変化させるために他の構成も使
用可能である。The phase adjustment buffer layer 186 represents a preferred embodiment for changing the phase of transmitted light. However, the invention is not limited to this particular embodiment, and other configurations can be used to change the phase of the transmitted light.
【0074】本発明の上記実施形態によれば、VIPA
は第1と第2の反射面(図15(A)のそれぞれ反射膜
124と122等)を有している。第2の面は、入射す
る光の一部を透過させるような反射率を有している。V
IPAは、波長の連続範囲内のそれぞれの波長の入力光
を受光する。第1と第2の面は入力光が、第1と第2の
面の間で複数回反射され、複数の光が第2の面を介して
透過されるように配置される。複数の透過光は、互いに
干渉し、波長の連続範囲内の他のいかなる波長の入力光
に対して生成された出力光と空間的に区別可能な出力光
(図6の光束82aあるいは82bのような)を生成す
る。第2の面の反射率は、第2の面に沿って変化し、出
力光は、第2の面に沿って所望のビームプロファイルを
有する(例えば、図15(A)の反射膜122と図15
(B)のビームプロファイルを参照)。位相調節バッフ
ァレイヤは第2の面から第1の面に向かって反射される
光に均一な光位相を与えるために設けても良い。更に、
位相調節レイヤは、透過光に均一な光位相を与えるため
に設けることも可能である。According to the above embodiment of the present invention, VIPA
Has first and second reflecting surfaces (the reflecting films 124 and 122 in FIG. 15A, respectively). The second surface has a reflectance such that a part of incident light is transmitted. V
The IPA receives input light of each wavelength within a continuous range of wavelengths. The first and second surfaces are arranged such that input light is reflected a plurality of times between the first and second surfaces and a plurality of lights are transmitted through the second surface. The plurality of transmitted lights interfere with each other and are spatially distinguishable from the output light generated for input light of any other wavelength within a continuous range of wavelengths (such as light flux 82a or 82b in FIG. 6). Na). The reflectivity of the second surface changes along the second surface, and the output light has a desired beam profile along the second surface (for example, the reflection film 122 shown in FIG. Fifteen
(See the beam profile in (B)). The phase adjustment buffer layer may be provided to give a uniform optical phase to light reflected from the second surface toward the first surface. Furthermore,
The phase adjustment layer can be provided to give a uniform optical phase to the transmitted light.
【0075】本発明の上記実施形態によれば、VIPA
の表面の反射率は、所望のビームプロファイルを得るた
めに変化される。本発明の上記実施形態の様々な形態に
おいて、所望のビームプロファイルは、対称であるとし
て記載している。しかし、例えば、非対称や双こぶ形状
のプロファイルのような異なったビームプロファイルが
要求される状況もあり得る。従って、反射率は、対称な
ビームプロファイルを得るためのみに限定されるもので
はない。むしろ、反射率は、例えば、対称な、非対称
な、ガウシアン型の、略ベル状曲線の、あるいは、双こ
ぶ形状のビームプロファイルのような多くの異なったタ
イプの所望のビームプロファイルを得るように設計する
ことが可能である。双こぶ形状のビームプロファイル
は、例えば、1997年2月21日出願のU.S.出願
08/802,768「受光光の光学的場の分布あるいは、受光導
波路の伝搬モードの光学的場の分布が双こぶ形状である
光部品」に開示されており、ここに参照文献として記載
する。According to the above embodiment of the present invention, VIPA
The surface reflectivity is varied to obtain the desired beam profile. In various aspects of the above embodiments of the invention, the desired beam profile is described as being symmetric. However, there may be situations where different beam profiles are required, such as, for example, asymmetric or bilobed profiles. Therefore, the reflectivity is not limited only to obtaining a symmetric beam profile. Rather, the reflectivity is designed to obtain many different types of desired beam profiles, such as, for example, symmetric, asymmetric, Gaussian, generally bell-shaped, or bihedral beam profiles. It is possible to For example, U.S. Pat. S. application
08 / 802,768, entitled "Optical component in which the distribution of the optical field of the received light or the distribution of the optical field of the propagation mode of the light-receiving waveguide is bihedral," and is hereby incorporated by reference.
【0076】鏡などの反射装置と組み合わせたVIPA
を含む装置を色分散を生成するために使用することが可
能である。例えば、図19〜23は、VIPAを色分散
を生成するための角分散部として使用する装置を示した
図である。このような装置は、1997年2月7日出願
のU.S.出願08/796,842「色分散を生成するためにバ
ーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイを使用する
光装置」及び、1997年8月13日出願、U.S.出
願08/910,251「色分散を生成するためにバーチャリ・イ
メージド・フェーズド・アレイを使用する光装置」によ
り詳細に開示されており、ここに参照文献として記載す
る。VIPA combined with a reflection device such as a mirror
Can be used to generate chromatic dispersion. For example, FIGS. 19 to 23 are diagrams illustrating an apparatus that uses VIPA as an angular dispersion unit for generating chromatic dispersion. Such a device is disclosed in U.S. Pat. S. Application 08 / 796,842, "Optical Device Using Virtually Imaged Phased Array to Generate Chromatic Dispersion", filed August 13, 1997, U.S. Pat. S. It is disclosed in more detail in application 08 / 910,251 "Optical device using a virtual imaged phased array to produce chromatic dispersion", which is hereby incorporated by reference.
【0077】例えば、図19を参照すると、VIPA2
40は、例えば、略100%の反射率を有する第1の面
242と、例えば、略98%の反射率を有する第2の面
244とを有している。VIPA240は、また、照射
ウィンドウ247を備えている。しかし、VIPA24
0は、この特別な構成に限定するものではない。むし
ろ、VIPA240は、ここに記載するように、多くの
異なった構成を取りうる。For example, referring to FIG.
40 has, for example, a first surface 242 having a reflectance of approximately 100%, and a second surface 244 having a reflectance of approximately 98%, for example. VIPA 240 also includes an illumination window 247. However, VIPA24
0 is not limited to this special configuration. Rather, VIPA 240 may take many different configurations, as described herein.
【0078】図19に示されているように、光は、ファ
イバ246から出力され、コリメートレンズ248によ
ってコリメートされ、円筒レンズ250によって照射ウ
ィンドウ247を介してVIPA240内に線集光され
る。VIPA240は、それから、収束レンズ252に
よって鏡254上に収束されるコリメート光251を生
成する。鏡254は、基板258上に形成された鏡部2
56でよい。As shown in FIG. 19, light exits fiber 246, is collimated by collimating lens 248, and is line focused by cylindrical lens 250 through illumination window 247 into VIPA 240. VIPA 240 then generates collimated light 251 that is focused by focusing lens 252 onto mirror 254. The mirror 254 is a mirror unit 2 formed on the substrate 258.
56 is sufficient.
【0079】鏡254は、光を収束レンズ252を介し
てVIPA240内に反射・返送する。光は、それか
ら、VIPA240内で多重反射を起こし、照射ウィン
ドウ247から出力される。照射ウィンドウ247から
出力される光は、円筒レンズ250とコリメートレンズ
248を通って進み、ファイバ246によって受光され
る。The mirror 254 reflects and returns the light through the converging lens 252 into the VIPA 240. The light then undergoes multiple reflections within VIPA 240 and is output from illumination window 247. Light output from illumination window 247 travels through cylindrical lens 250 and collimating lens 248 and is received by fiber 246.
【0080】従って、光は、VIPA240から出力さ
れ、鏡254によって反射されて、VIPA240に戻
される。鏡254によって反射される光は、最初に進ん
できたパスとは正確に反対方向のパスを進む。以下によ
り詳細に分かるように、光の異なる波長成分は、鏡25
4の異なる位置に集光され、VIPA240に反射・返
送される。結果として、異なる波長成分は、異なる距離
を進み、従って、色分散を生成する。Thus, light is output from VIPA 240, reflected by mirror 254 and returned to VIPA 240. Light reflected by mirror 254 travels in a path exactly in the opposite direction to the path that originally traveled. As will be seen in more detail below, the different wavelength components of the light
The light is collected at four different positions and reflected and returned to the VIPA 240. As a result, different wavelength components travel different distances, thus producing chromatic dispersion.
【0081】図20は、本発明の一実施形態に従った、
図19のVIPAの動作をより詳細に示す図である。様
々な波長成分を有する光がVIPA240によって受光
されるとする。図20に示されたように、VIPA24
0は、ビームウエスト262の虚像260を形成させ、
各虚像260は、光を放つ。FIG. 20 illustrates an embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing the operation of the VIPA of FIG. 19 in more detail. It is assumed that light having various wavelength components is received by the VIPA 240. As shown in FIG.
0 causes a virtual image 260 of the beam waist 262 to be formed,
Each virtual image 260 emits light.
【0082】図20に示されているように、収束レンズ
252は、VIPA240からのコリメート光の異なる
波長成分を鏡254の異なる点に収束する。より詳しく
は、長い波長264は、点272に収束され、中心波長
266は、点270に収束され、短い波長268は点2
74に収束される。そして、長い波長264は、中心波
長266と比べて、ビームウエスト262により近い虚
像260に返送される。短い波長268は、中心波長2
66と比べて、ビームウエスト262からより遠い虚像
260に返送される。従って、この配列では、正常分散
を与える。As shown in FIG. 20, the converging lens 252 converges different wavelength components of the collimated light from the VIPA 240 to different points of the mirror 254. More specifically, the long wavelength 264 is converged to point 272, the center wavelength 266 is converged to point 270, and the short wavelength 268 is point 2
74 is converged. Then, the longer wavelength 264 is returned to the virtual image 260 closer to the beam waist 262 than the center wavelength 266. The short wavelength 268 is the center wavelength 2
Compared with 66, the image is returned to a virtual image 260 farther from the beam waist 262. Thus, this arrangement gives a normal variance.
【0083】鏡254は、特定の干渉次数の光のみを反
射するように設計され、他のいかなる干渉次数の光も鏡
254の外に収束される。より詳しくは、前述したよう
に、VIPAは、コリメート光を出力する。このコリメ
ート光は虚像からのパスがmを整数として、差mλを有
する方向に進む。干渉のm次は、mに対応する出力光と
して定義される。The mirror 254 is designed to reflect only light of a particular interference order, and any other interference order is focused out of the mirror 254. More specifically, as described above, the VIPA outputs collimated light. This collimated light travels in a direction where the path from the virtual image has a difference mλ where m is an integer. The m-th order of interference is defined as the output light corresponding to m.
【0084】例えば、図21は、VIPAの干渉の様々
な次数を示す図である。図21によれば、VIPA24
0のようなVIPAは、コリメート光276、278、
280を放つ。各コリメート光276、278、280
は、異なる干渉次数に対応する。従って、例えば、nを
整数として、コリメート光276は、(n+2)次の干
渉次数に対応するコリメート光であり、コリメート光2
78は、(n+1)次の干渉次数に対応するコリメート
光であり、コリメート光280は、n次の干渉次数に対
応するコリメート光である。コリメート光276は、い
くつかの波長成分276a、276b、及び276cを
有するとして図示されている。同様に、コリメート光2
78は、波長成分278a、278b、及び278cを
持つとして図示され、コリメート光280は、波長成分
280a、280b、及び280cを持つとして図示さ
れている。ここで、波長成分276a、278a、及び
280aは、同じ波長を持っている。波長成分276
b、278b、及び280bは同じ波長(しかし、波長
成分276a、278a、及び280aの波長とは異な
る)を有している。波長成分276c、278c、及び
280cは、同じ波長(しかし、波長成分276a、2
78a、及び280aの波長、及び、波長成分276
b、278b、及び280bの波長とは異なる)を有し
ている。図21は、3つの異なる干渉次数のコリメート
光のみを図示しているが、コリメート光は多くの他の干
渉次数についても放たれる。For example, FIG. 21 is a diagram showing various orders of VIPA interference. According to FIG. 21, VIPA 24
VIPAs such as 0 are collimated lights 276, 278,
Release 280. Each collimated light 276, 278, 280
Correspond to different interference orders. Therefore, for example, when n is an integer, the collimated light 276 is a collimated light corresponding to the (n + 2) -th order of interference, and the collimated light 2
Reference numeral 78 denotes collimated light corresponding to the (n + 1) -th interference order, and collimated light 280 is collimated light corresponding to the n-th interference order. Collimated light 276 is shown as having several wavelength components 276a, 276b, and 276c. Similarly, collimated light 2
78 is illustrated as having wavelength components 278a, 278b, and 278c, and collimated light 280 is illustrated as having wavelength components 280a, 280b, and 280c. Here, the wavelength components 276a, 278a, and 280a have the same wavelength. Wavelength component 276
b, 278b, and 280b have the same wavelength (but different from the wavelengths of wavelength components 276a, 278a, and 280a). The wavelength components 276c, 278c, and 280c are at the same wavelength (but the wavelength components 276a,
78a and 280a, and a wavelength component 276
b, 278b, and 280b). Although FIG. 21 illustrates only collimated light of three different interference orders, the collimated light is also emitted for many other interference orders.
【0085】異なる干渉次数の同じ波長のコリメート光
は異なる方向に進み、従って、異なる位置に収束される
ので、鏡254は、VIPA240へ単一の干渉次数か
らの光のみを反射・返送するようにすることができる。
例えば、図21に図示されているように、鏡254の反
射部の長さを比較的短くして、単一の干渉次数に対応す
る光のみを反射するようにすべきである。より詳細に
は、図21において、コリメート光278のみが鏡25
4によって反射される。このように、コリメート光27
6と278は鏡254の外に収束される。Since collimated light of the same wavelength of different interference orders travels in different directions, and therefore converges to different positions, mirror 254 reflects and returns only light from a single interference order to VIPA 240. can do.
For example, as shown in FIG. 21, the length of the reflecting portion of the mirror 254 should be relatively short so that only light corresponding to a single interference order is reflected. More specifically, in FIG. 21, only the collimated light 278 is
4 reflected. Thus, the collimated light 27
6 and 278 are focused out of mirror 254.
【0086】波長分割多重光は、通常、多くのチャネル
を含んでいる。図19をもう一度参照すると、VIPA
240の第1と第2の面242と244の間の厚さtが
特定の値に設定されると、この構成で、各チャネルの分
散を同時に補償することが可能となる。The wavelength division multiplexed light usually includes many channels. Referring again to FIG.
If the thickness t between the first and second surfaces 242 and 244 of the 240 is set to a specific value, this configuration makes it possible to simultaneously compensate for the dispersion of each channel.
【0087】より詳細には、各チャネルは中心波長を有
している。これらの波長は通常、一定の周波数間隔によ
って隔離されている。第1と第2の面242と244の
間のVIPA240の厚さtは、中心波長に対応する波
長成分の全てがVIPA240からの同じ出力角度を、
従って、鏡254上の同じ収束点を有するように設定さ
れるべきである。これは、厚さtを、各チャネルに対
し、中心波長に対応する波長成分が進む、VIPA24
0を通った往復の光路長が各チャネルの中心波長の整数
倍となるように設定する。この厚さtの量を以下、「W
DMマッチングフリースペクトル範囲厚さ」あるいは
「WDMマッチングFSR厚さ」と呼ぶ。More specifically, each channel has a center wavelength. These wavelengths are usually separated by a certain frequency spacing. The thickness t of the VIPA 240 between the first and second surfaces 242 and 244 is such that all of the wavelength components corresponding to the center wavelength have the same output angle from the VIPA 240,
Therefore, it should be set to have the same convergence point on mirror 254. This is because, for each channel, the wavelength component corresponding to the center wavelength is advanced by the thickness t.
The optical path length of the round trip passing through 0 is set to be an integral multiple of the center wavelength of each channel. The amount of this thickness t is hereinafter referred to as “W
It is called "DM matching free spectral range thickness" or "WDM matching FSR thickness".
【0088】更に、この場合、VIPA240を通った
往復の光路長(2ntcosθ)は、同じθで、異なる
整数に対し、各チャネルの中心波長に対応する波長を整
数倍したものに等しい。ここで、nは第1と第2の面2
42と244の間の部材の屈折率、θは、各チャネルの
中心波長に対応する光束の伝搬方向を示す。より詳細に
は、前述したように、θは、反射面122と124の面
に垂直な線から計った、得られた光束の伝搬方向を示
す。Further, in this case, the optical path length (2 nt cos θ) of the reciprocation through the VIPA 240 is equal to a value obtained by multiplying the wavelength corresponding to the center wavelength of each channel by a different integer for the same θ. Where n is the first and second surfaces 2
The refractive index, θ, of the member between 42 and 244 indicates the propagation direction of the light beam corresponding to the center wavelength of each channel. More specifically, as described above, θ indicates the propagation direction of the obtained light beam, measured from a line perpendicular to the surfaces of the reflection surfaces 122 and 124.
【0089】従って、tが、各チャネルの中心波長に対
応する波長成分に対し、2ntcosθが、同じθで異
なる整数に対し、各チャネルの中心波長の整数倍である
ように設定されているならば、中心波長に対応する波長
成分の全ては、VIPA240からの同じ出力角度、従
って、鏡254の同じ収束位置を有する。Therefore, if t is set to a wavelength component corresponding to the center wavelength of each channel, then 2 nt cos θ is set to be an integral multiple of the center wavelength of each channel for an integer different for the same θ. , All of the wavelength components corresponding to the center wavelength have the same output angle from VIPA 240, and thus the same convergent position of mirror 254.
【0090】例えば、往復2mmの物理的長さ(これ
は、VIPA240の厚さ1mmの略2倍)で、屈折率
1,5であれば、100GHz間隔の全ての波長がこの
条件を満たすことができる。結果として、VIPA24
0は、同時に、波長分割多重光の全てのチャネルの分散
を補償することができる。For example, if the reciprocation is a physical length of 2 mm (this is approximately twice the thickness of the VIPA 240 of 1 mm) and the refractive index is 1, 5, all wavelengths at 100 GHz intervals satisfy this condition. it can. As a result, VIPA 24
0 can simultaneously compensate the dispersion of all the channels of the wavelength division multiplexed light.
【0091】従って、図20を参照すると、厚さtをW
DMマッチングFSR厚さに設定すると、VIPA24
0と収束レンズ252は、(a)各チャネルの中心波長
に対応する波長成分が鏡254上の点270に収束さ
れ、(b)各チャネルの長い波長成分に対応する波長成
分が鏡254上の点272に収束され、(c)各チャネ
ルの短い波長成分に対応する波長成分が鏡254の点2
74に収束されるようにすることができる。従って、V
IPA240は、波長分割多重光の全てのチャネルの色
分散を補償するのに使用することができる。Therefore, referring to FIG.
When set to DM matching FSR thickness, VIPA24
0 and the converging lens 252 (a) the wavelength component corresponding to the center wavelength of each channel is converged to a point 270 on the mirror 254, and (b) the wavelength component corresponding to the long wavelength component of each channel is on the mirror 254. (C) the wavelength component corresponding to the short wavelength component of each channel is
74 can be converged. Therefore, V
The IPA 240 can be used to compensate for chromatic dispersion of all channels of the WDM light.
【0092】図22は、本発明の実施形態に従った、厚
さtをWDMマッチングFSR厚さに設定した場合の波
長分割多重光の数チャネルの分散量を示すグラフであ
る。図22に示されるように、全てのチャネルは同じ分
散を有している。しかし、分散はチャネル間で連続して
いない。更に、VIPA240が分散を補償する各チャ
ネルに対する波長範囲を鏡254のサイズを適当に設定
することによって設定することができる。FIG. 22 is a graph showing the amount of dispersion of several channels of wavelength division multiplexed light when the thickness t is set to the WDM matching FSR thickness according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 22, all channels have the same variance. However, the dispersion is not continuous between the channels. Further, the wavelength range for each channel for which VIPA 240 compensates for dispersion can be set by appropriately setting the size of mirror 254.
【0093】厚さtがWDMマッチングFSR厚さに設
定されていない場合には、波長分割多重光の異なるチャ
ネルを鏡254の異なる点に収束する。例えば、厚さt
が、往復の光路長厚さの1/2、1/3、あるいは、他
の分数である場合には、2、3、4、あるいは、更に多
くのチャネルの収束点は、同じ鏡に収束され、各チャネ
ルは、異なる収束点に収束される。より詳細には、厚さ
tが、WDMマッチングFSR厚さの1/2である場合
には、奇数チャネルからの光は、鏡254の同じ点に収
束され、偶数チャネルからの光は鏡254の同じ点に収
束される。しかし、偶数チャネルからの光は奇数チャネ
ルとは異なる点に収束される。If the thickness t is not set to the WDM matching FSR thickness, different channels of the wavelength division multiplexed light converge on different points of the mirror 254. For example, the thickness t
Is 、, 3, or some other fraction of the reciprocating optical path length thickness, the convergent points of 2, 3, 4, or more channels are converged on the same mirror. , Each channel converges to a different convergence point. More specifically, if the thickness t is の of the WDM matching FSR thickness, light from the odd channels will be converged to the same point on mirror 254 and light from the even channels will be Converged to the same point. However, light from the even channels is converged to a different point than the odd channels.
【0094】例えば、図23は、鏡254の異なる点に
収束される異なるチャネルを示す図である。図23に示
されているように、偶数チャネルの中心波長の波長成分
は鏡254の1点に収束され、奇数チャネルの中心波長
の波長成分は異なる点に収束される。結果として、VI
PA240は、同時に、波長分割多重光の全てのチャネ
ルの分散を十分に補償することができる。For example, FIG. 23 is a diagram illustrating different channels converged at different points on the mirror 254. As shown in FIG. 23, the wavelength component of the center wavelength of the even channel is converged to one point of the mirror 254, and the wavelength component of the center wavelength of the odd channel is converged to a different point. As a result, VI
The PA 240 can sufficiently compensate for the dispersion of all the channels of the wavelength division multiplexed light at the same time.
【0095】図19〜23において、ファイバ246
は、VIPA240に光を供給する入力ファイバと、V
IPA240からの返送光を受光する出力ファイバの両
方として機能する。しかし、さまざまな設計において
は、入力ファイバは、出力ファイバと別のファイバでも
よい。よって、入出力ファイバは互いに空間的に区別さ
れる。Referring to FIGS.
Is an input fiber that supplies light to the VIPA 240,
It functions as both output fibers that receive the return light from IPA 240. However, in various designs, the input fiber may be a separate fiber from the output fiber. Thus, the input and output fibers are spatially distinguished from each other.
【0096】図19〜23のVIPA240の第2の面
244は、例えば、略98%の反射率を有するとして記
載した。しかし、VIPAは、前述したように、所望の
ビームプロファイルを生成するように、反射率を変えた
面を有するように設計することが可能である。例えば、
第2の面244は、装置のロスを最小化する、あるい
は、入力ファイバから出力ファイバへの結合効率を最大
化する、変化する反射率を有することもできる。例え
ば、第2の面244は、ファイバ246から、VIPA
240へ、鏡254へ、VIPA240に戻って、ファ
イバ246に戻るトータルのパスに沿って光が進むに従
い起こるロスを削減する所望のビームプロファイルを生
成するように、変化する反射率を有することが可能であ
る。The second surface 244 of the VIPA 240 of FIGS. 19-23 has been described as having, for example, a reflectivity of approximately 98%. However, VIPAs can be designed to have a surface with varying reflectivity, as described above, to produce a desired beam profile. For example,
The second surface 244 may have a varying reflectivity that minimizes device loss or maximizes coupling efficiency from the input fiber to the output fiber. For example, the second surface 244 may be
To 240, to mirror 254, back to VIPA 240, can have a varying reflectivity to produce the desired beam profile that reduces losses as light travels along the total path back to fiber 246. It is.
【0097】ロスを削減し、最高の結合効率を得るため
には、第2の面244は、ガウシアン型あるいは、略ベ
ル状曲線形状を有したビームプロファイルを与えること
が好ましい。In order to reduce the loss and obtain the highest coupling efficiency, it is preferable that the second surface 244 provides a beam profile having a Gaussian shape or a substantially bell-shaped curved shape.
【0098】従って、上記したように、VIPAは、所
望のビームプロファイルを生成する、変化する反射率を
有する反射面を備える。例えば、反射面は、反射面に沿
って略対称なビームプロファイル、反射面に沿って略ベ
ル状曲線のビームプロファイル、反射面に沿って略ガウ
シアン型ビームプロファイル、あるいは、反射面に沿っ
て双こぶ形状のビームプロファイルを有する出力ビーム
を生成する、変化する反射率を有することができる。こ
のようなビームプロファイル形状は、当業者によれば理
解されるであろう。更に、上記記載に基づき、当業者に
よれば、所望のビームプロファイルを生成する反射面を
どのように形成するかが認識されるであろう。Thus, as described above, VIPAs have a reflective surface with varying reflectivity that produces the desired beam profile. For example, the reflecting surface may have a substantially symmetrical beam profile along the reflecting surface, a substantially bell-shaped curved beam profile along the reflecting surface, a substantially Gaussian beam profile along the reflecting surface, or a bi-bump along the reflecting surface. It can have a varying reflectivity that produces an output beam with a shaped beam profile. Such a beam profile shape will be understood by those skilled in the art. Further, based on the above description, those skilled in the art will recognize how to form a reflective surface that produces a desired beam profile.
【0099】本発明の上記実施形態によれば、VIPA
は、平行板、あるいは、互いに平行な2つの反射面によ
って形成されるとして記載されている。しかし、板ある
いは反射面は必ずしも平行である必要はない。According to the above embodiment of the present invention, VIPA
Is described as being formed by a parallel plate or two reflecting surfaces parallel to each other. However, the plates or reflecting surfaces need not necessarily be parallel.
【0100】本発明の上記実施形態によれば、複数の波
長を含む光は、同時に分波される。従って、波長多重通
信に使用する受信器のサイズをうまく小さくすることが
できる。According to the above embodiment of the present invention, light including a plurality of wavelengths is demultiplexed simultaneously. Therefore, the size of the receiver used for the wavelength multiplex communication can be reduced.
【0101】本発明の上記実施形態によれば、VIPA
は、入力光の各波長に対し波長多重光を同時に分波する
ことができる。更に、分散角は、VIPAを形成する平
行板の厚さtによって調整することができる。結果とし
て、分散角は、受信器が容易に各分波された信号を受光
できるように充分大きくすることができる。例えば、従
来の回折格子は、大きな分散角のために、精緻な凹凸面
を必要とする。しかし、精緻な凹凸面を用意することは
非常に困難で、従って、分散角の大きさを限定する。こ
れに対し、本発明の上記実施形態に従ったVIPAは、
比較的大きな分散角を実現するために、平行板の厚さを
変化するのみでよい。According to the above embodiment of the present invention, VIPA
Can simultaneously multiplex wavelength-division multiplexed light for each wavelength of input light. Further, the dispersion angle can be adjusted by the thickness t of the parallel plate forming the VIPA. As a result, the dispersion angle can be large enough so that the receiver can easily receive each demultiplexed signal. For example, a conventional diffraction grating requires a fine uneven surface due to a large dispersion angle. However, it is very difficult to prepare a fine uneven surface, and therefore, the size of the dispersion angle is limited. In contrast, the VIPA according to the above embodiment of the present invention
In order to achieve a relatively large dispersion angle, only the thickness of the parallel plate needs to be changed.
【0102】更に、本発明の上記実施形態によるVIP
Aは、従来の回折格子よりも大きな分散角を生成する。
従って、本発明の上記実施形態に従ったVIPAを使用
する受信器は、ハイレベルの多重処理を実現する波長多
重通信においても、間違いなく、光信号を正しく受光す
ることができる。更に、このような受信器は、比較的簡
単な構成を有しており、製造するのに比較的安価であ
る。Further, the VIP according to the above embodiment of the present invention
A produces a larger dispersion angle than a conventional diffraction grating.
Therefore, the receiver using the VIPA according to the above-described embodiment of the present invention can correctly receive an optical signal without fail even in wavelength division multiplexing communication that realizes high-level multiplexing processing. Furthermore, such a receiver has a relatively simple configuration and is relatively inexpensive to manufacture.
【0103】本発明の上記実施形態によれば、VIPA
は、多重反射を使用し、干渉する光の間の一定の位相差
を保持する。結果として、VIPAの特性は安定で、従
って、偏波によって生じる光学的特性の変化を少なくす
る。これに対し、従来の回折格子の光学的特性は、入力
光の偏波に依存して望ましくない変化を被る。According to the above embodiment of the present invention, VIPA
Uses multiple reflections and maintains a constant phase difference between the interfering lights. As a result, the properties of the VIPA are stable, thus reducing changes in optical properties caused by polarization. In contrast, the optical properties of conventional diffraction gratings undergo undesirable changes depending on the polarization of the input light.
【0104】更に、導波路アレイ格子と比較すると、本
発明の上記実施形態によるVIPAは比較的簡単な構成
で、安定な光学的特性と、環境条件の変化に対する耐性
を達成する。Furthermore, as compared with the waveguide array grating, the VIPA according to the above embodiment of the present invention achieves stable optical characteristics and resistance to changes in environmental conditions with a relatively simple configuration.
【0105】本発明の上記実施形態においては、VIP
Aは、光を反射するための反射膜を有している。例え
ば、図7は、光を反射するために、反射膜122と12
4を有するVIPA76を示している。しかし、VIP
Aは反射面を設けるために「膜」を用いることに限定さ
れるものではない。むしろ、VIPAは、単に、適当な
反射面を有しているべきであって、これらの反射面は、
「膜」として形成されてもされなくても良い。In the above embodiment of the present invention, the VIP
A has a reflective film for reflecting light. For example, FIG. 7 shows that reflective films 122 and 12 are used to reflect light.
4 shows a VIPA 76 having four. But VIP
A is not limited to using a “film” for providing a reflective surface. Rather, the VIPA should simply have suitable reflective surfaces, and these reflective surfaces
It may or may not be formed as a "film".
【0106】更に、本発明の上記実施形態においては、
VIPAは、内部で多重反射の起こる透明なガラスの板
を含んでいる。例えば、図7は、その上に反射面を有す
る透明なガラスの板120を有するVIPA76を示し
ている。しかし、VIPAは、反射面を隔離するため
に、ガラス部材や、いかなるタイプの「板」を使用する
ことに限定するものではない。むしろ、反射面は、単
に、互いに隔離されているべきである。例えば、VIP
Aの反射面は、ガラスの板ではなく、熱膨張の小さいガ
ラスや金属のような部材によって安定して保持される反
射面を有し、この間に、単に、「空気」を有しているこ
とが可能である。従って、反射面は、例えば、光学ガラ
スや空気である透明な部材をその間に有するものとして
記載可能である。Further, in the above embodiment of the present invention,
VIPA includes a transparent glass plate in which multiple reflections occur. For example, FIG. 7 shows a VIPA 76 having a transparent glass plate 120 having a reflective surface thereon. However, VIPA is not limited to using glass members or any type of "plate" to isolate the reflective surface. Rather, the reflecting surfaces should simply be isolated from each other. For example, VIP
The reflecting surface of A is not a glass plate, but has a reflecting surface that is stably held by a member such as glass or metal having a small thermal expansion, and simply has “air” in between. Is possible. Thus, the reflective surface can be described as having a transparent member between it, for example, optical glass or air.
【0107】本発明のいくつかの好適実施形態を示し、
記載したが、当業者によれば、請求項やその均等物で規
定される発明の原理や精神から離れることなく、これら
の実施形態を変形できることが認識されるであろう。Some preferred embodiments of the present invention are shown,
Although described, those skilled in the art will recognize that these embodiments can be modified without departing from the principles and spirit of the invention, which is defined by the claims and their equivalents.
【図1】従来の、多層干渉膜を用いたフィルタを示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing a conventional filter using a multilayer interference film.
【図2】従来の、ファブリ・ペロー干渉計を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional Fabry-Perot interferometer.
【図3】従来の、マイケルソン干渉計を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a conventional Michelson interferometer.
【図4】従来の、回折格子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a conventional diffraction grating.
【図5】従来の、波長分割多重光を分波するための導波
路アレイ格子を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional waveguide array grating for demultiplexing wavelength division multiplexed light.
【図6】本発明の一実施形態に従った、バーチャリ・イ
メージド・フェーズド・アレイ(VIPA)を示す図で
ある。FIG. 6 illustrates a virtual imaged phased array (VIPA) according to one embodiment of the present invention.
【図7】本発明の一実施形態に従った、図6に図示され
たVIPAの詳細を示す図である。FIG. 7 illustrates details of the VIPA illustrated in FIG. 6, according to one embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施形態に従った、図6に図示された
VIPAの、線VIII-VIII に沿った断面を示す図であ
る。FIG. 8 illustrates a cross section of the VIPA illustrated in FIG. 6 along line VIII-VIII, in accordance with an embodiment of the present invention.
【図9】本発明の一実施形態に従った、VIPAによっ
て生成される干渉を示す図である。FIG. 9 illustrates interference generated by a VIPA, according to one embodiment of the present invention.
【図10】本発明の一実施形態に従った、入力光の傾き
角を決定するための、図6に図示されたVIPAの線V
III-VIIIに沿った断面を示す図である。FIG. 10 illustrates a line VA of the VIPA illustrated in FIG. 6 for determining the tilt angle of the input light, according to one embodiment of the present invention.
It is a figure showing the section along III-VIII.
【図11】本発明の一実施形態に従った、受信器と共に
用いられるVIPAを示す図である。FIG. 11 illustrates a VIPA used with a receiver, according to one embodiment of the present invention.
【図12】本発明の別の実施形態に従った、受信器と共
に用いられるVIPAを示す図である。FIG. 12 illustrates a VIPA used with a receiver, according to another embodiment of the present invention.
【図13】本発明の一実施形態に従った、導波路型VI
PAを示す図である。FIG. 13 shows a waveguide VI according to one embodiment of the present invention.
It is a figure showing PA.
【図14】本発明の一実施形態に従った、VIPAの動
作とVIPAのビームプロファイルを示す図である。FIG. 14 illustrates a VIPA operation and a VIPA beam profile, according to one embodiment of the present invention.
【図15】本発明の一実施形態に従った、VIPAの動
作と図15(A)のVIPAのビームプロファイルを示
す図である。FIG. 15 is a diagram showing the operation of the VIPA and the beam profile of the VIPA of FIG. 15A according to one embodiment of the present invention.
【図16】本発明の一実施形態に従った、VIPAの、
反射率曲線(r)と透過率曲線(t)の例を示すグラフ
と、対応するパワー反射率曲線(R)とパワー透過率曲
線(T)を示すグラフである。FIG. 16 illustrates a VIPA according to an embodiment of the present invention;
5 is a graph showing an example of a reflectance curve (r) and a transmittance curve (t), and a graph showing a corresponding power reflectance curve (R) and a power transmittance curve (T).
【図17】本発明の一実施形態に従った、反射光の光位
相を実質的に均一に保つ位相調節バッファレイヤを有す
るVIPAを示す図である。FIG. 17 illustrates a VIPA having a phase adjustment buffer layer that keeps the optical phase of the reflected light substantially uniform, according to one embodiment of the present invention.
【図18】本発明の一実施形態に従った、透過光の光位
相を実質的に均一に保つ位相調節バッファレイヤを有す
るVIPAを示す図である。FIG. 18 illustrates a VIPA having a phase adjustment buffer layer that keeps the optical phase of transmitted light substantially uniform, according to one embodiment of the present invention.
【図19】本発明の一実施形態に従った、色分散を生成
するための角分散部としてVIPAを用いる装置を示す
図である。FIG. 19 illustrates an apparatus that uses VIPA as an angular dispersion unit to generate chromatic dispersion, according to one embodiment of the present invention.
【図20】本発明の一実施形態に従った、図19の装置
の動作を示す図(その1)である。20 is a diagram (part 1) illustrating the operation of the apparatus of FIG. 19 according to one embodiment of the present invention.
【図21】本発明の一実施形態に従った、図19の装置
の動作を示す図(その2)である。FIG. 21 is a diagram (part 2) illustrating the operation of the apparatus of FIG. 19 according to one embodiment of the present invention.
【図22】本発明の一実施形態に従った、図19の装置
の動作を示す図(その3)である。FIG. 22 is a diagram (part 3) illustrating the operation of the apparatus of FIG. 19 according to an embodiment of the present invention.
【図23】本発明の一実施形態に従った、図19の装置
の動作を示す図(その4)である。FIG. 23 is a diagram (part 4) illustrating the operation of the apparatus in FIG. 19 according to an embodiment of the present invention.
76 VIPA 77 入力光 78、110 焦点線 80、114 レンズ 82、112 光束 96、98 反射膜 100 平行板 102 入力光 104 平行光 106 コリメートレンズ 108 円筒レンズ 118 受信器 120 板 122、124 反射膜 102、126 照射ウィンドウ 132 光軸 134 虚像 136、251、276、278、280 コリメ
ート光 140 導波路 142、258 基板 144、250 円筒レンズ 146 焦点線 148、240 VIPA 150、247 照射ウィンドウ 152、154 反射膜 156 平行板 160 レンズ 162 受光導波路 184、186 位相調節バッファレイヤ 246 ファイバ 248 コリメートレンズ 252 収束レンズ 254 鏡 256 鏡部76 VIPA 77 input light 78,110 focal line 80,114 lens 82,112 light flux 96,98 reflective film 100 parallel plate 102 input light 104 parallel light 106 collimating lens 108 cylindrical lens 118 receiver 120 plate 122,124 reflective film 102, 126 Irradiation window 132 Optical axis 134 Virtual image 136, 251, 276, 278, 280 Collimated light 140 Waveguide 142, 258 Substrate 144, 250 Cylindrical lens 146 Focus line 148, 240 VIPA 150, 247 Irradiation window 152, 154 Reflective film 156 Parallel Plate 160 Lens 162 Light receiving waveguides 184, 186 Phase adjustment buffer layer 246 Fiber 248 Collimating lens 252 Converging lens 254 Mirror 256 Mirror
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白▲崎▼ 正孝 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 サイモン カオ アメリカ合衆国,94538 カリフォルニア 州,フリーモント,アルブラエ ストリー ト 42501番地,アバネックス コーポレ ーション内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing the front page (72) Inventor Shiro ▲ Saki ▼ 4-1-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Simon Kao United States, 94538 Fremont, California , Albula Street 42501, Avanex Corporation
Claims (35)
率を有し、該第2の面の該反射率は該第2の面に沿って
変化し、 前記装置は、波長の連続範囲内のそれぞれの波長の入力
光を受光し、 前記第1と第2の面は、前記入力光が第1と第2の面の
間で複数回反射し、前記第2の面を通って複数の光が透
過され、透過された複数の光が互いに干渉して、前記波
長の連続範囲内の他のいかなる波長を有する入力光に対
して生成された出力光とも空間的に区別可能な出力光を
生成するように配置されていることを特徴とする装置。1. An apparatus comprising a first surface and a second surface, the second surface having a reflectivity for transmitting a portion of light incident thereon, the reflection of the second surface. A rate varying along the second surface, the device receiving input light at each wavelength within a continuous range of wavelengths, wherein the first and second surfaces are configured such that the input light is A plurality of light is reflected between the second surfaces, a plurality of lights are transmitted through the second surface, and the plurality of transmitted lights interfere with each other to form any other wavelength within the continuous range of the wavelength. A device that is arranged to generate output light that is spatially distinguishable from output light generated for input light having:
記複数回反射されるに従い、該入力光の該第2の面への
光入射位置が最初の入射位置から最後の入射位置へと移
動し、 前記反射率が、該第2の面に沿って、該最初の入射位置
から最後の入射位置へと減少することを特徴とする請求
項1に記載の装置。2. As the input light is reflected a plurality of times between the first and second surfaces, the light incident position of the input light on the second surface is changed from the first incident position to the last incident position. The apparatus of claim 1, moving to an incident position, wherein the reflectivity decreases along the second surface from the first incident position to a last incident position.
記複数回反射されるに従い、該入力光の該第2の面への
光入射位置が最初の入射位置から最後の入射位置へと移
動し、 前記反射率が、該第2の面に沿って、該最初の入射位置
から最後の入射位置へと減少し、前記出力光が第2の面
に沿って、略対称なビームプロファイルを有することを
特徴とする請求項1に記載の装置。3. As the input light is reflected a plurality of times between the first and second surfaces, the light incident position of the input light on the second surface is changed from the first incident position to the last incident position. Moving to an incident position, wherein the reflectivity decreases along the second surface from the first incident position to a last incident position, and the output light is substantially symmetrical along the second surface. 2. The device according to claim 1, wherein the device has a simple beam profile.
記複数回反射されるに従い、第2の面による反射は、第
2の面から第1の面に進む複数の反射光を規定し、 該複数の反射光は、第2の面に沿って、均一な光位相を
有していることを特徴とする請求項1に記載の装置。4. As the input light is reflected a plurality of times between the first and second surfaces, the reflection by the second surface comprises a plurality of reflections traveling from the second surface to the first surface. The apparatus of claim 1, defining light, the plurality of reflected lights having a uniform optical phase along a second surface.
記複数回反射されるに従い、第2の面による反射は、第
2の面から第1の面に進む複数の反射光を規定し、 前記装置は、前記複数の反射光に第2の面に沿って、均
一な光位相を与える手段を更に備えることを特徴とする
請求項1に記載の装置。5. As the input light is reflected a plurality of times between the first and second surfaces, the reflection by the second surface comprises a plurality of reflections traveling from the second surface to the first surface. The apparatus of claim 1, wherein the apparatus further comprises means for defining light and providing a uniform optical phase to the plurality of reflected lights along a second surface.
記複数回反射されるに従い、第2の面による反射は、第
2の面から第1の面に進む複数の反射光を規定し、 前記装置は、前記複数の反射光に第2の面に沿って、均
一な光位相を与える位相調節レイヤを更に備えることを
特徴とする請求項1に記載の装置。6. As the input light is reflected a plurality of times between the first and second surfaces, the reflection by the second surface comprises a plurality of reflections traveling from the second surface to the first surface. The apparatus of claim 1, wherein the apparatus further comprises a phase adjustment layer that defines light and provides a uniform optical phase to the plurality of reflected lights along a second surface.
て、第1と第2の面の間に設けられていることを特徴と
する請求項6に記載の装置。7. The apparatus according to claim 6, wherein the phase adjustment layer is provided along the second surface between the first and second surfaces.
均一な光位相を有していることを特徴とする請求項1に
記載の装置。8. The apparatus according to claim 1, wherein said plurality of transmitted lights have a uniform optical phase along said second surface.
て均一な光位相を与える位相調節レイヤを更に備えるこ
とを特徴とする請求項1に記載の装置。9. The apparatus according to claim 1, further comprising a phase adjustment layer for providing a uniform optical phase to the plurality of transmitted lights along the second surface.
沿って、前記第1の面とは反対側に設けられていること
を特徴とする請求項9に記載の装置。10. The apparatus according to claim 9, wherein the phase adjustment layer is provided along the second surface on a side opposite to the first surface.
て均一な光位相を与える手段を更に備えることを特徴と
する請求項1に記載の装置。11. The apparatus of claim 1, further comprising: means for providing a uniform optical phase to said plurality of transmitted lights along said second surface.
射率を有していることを特徴とする請求項1に記載の装
置。12. The apparatus of claim 1, wherein said first surface has a reflectivity of substantially 100%.
る波長をそれぞれ有する少なくとも2つのキャリアから
なる波長分割多重光であり、前記複数の透過光は、互い
に干渉し、該入力光のそれぞれのキャリアに対する各出
力光を生成し、それぞれの出力光は他の出力光と空間的
に区別可能であることを特徴とする請求項1に記載の装
置。13. The input light is wavelength division multiplexed light composed of at least two carriers each having a different wavelength within a continuous range of wavelengths, wherein the plurality of transmitted lights interfere with each other and each of the input lights 2. The apparatus of claim 1, wherein each output light is generated for one of the carriers, and each output light is spatially distinguishable from the other output lights.
の線に集光され、該第1及び第2の面の間で、複数回反
射されることを特徴とする請求項1に記載の装置。14. The apparatus according to claim 14, wherein said input light is converged on a line between said first and second surfaces and is reflected a plurality of times between said first and second surfaces. Item 10. The apparatus according to Item 1.
って変化し、前記出力光は、 該第2の面に沿って略対称なビームプロファイル、 該第2の面に沿って略ベル状のカーブのビームプロファ
イル、 該第2の面に沿って略ガウシアン型のビームプロファイ
ル、 該第2の面に沿って非対称のビームプロファイル、及び
該第2の面に沿って双こぶ形状のビームプロファイルか
らなるグループの一つであるビームプロファイルを有す
ることを特徴とする請求項1に記載の装置。15. The reflectivity of the second surface varies along the second surface, and the output light has a substantially symmetrical beam profile along the second surface. A substantially bell-shaped curved beam profile along the second surface, a substantially Gaussian beam profile along the second surface, an asymmetric beam profile along the second surface, and a double hump along the second surface. The apparatus of claim 1, having a beam profile that is one of a group of shaped beam profiles.
れに透過させ、該返送された出力光に前記第1及び第2
の面の間で多重反射を起こさせるような光返送装置を更
に備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。16. The output light is returned to the second surface and transmitted therethrough, and the returned output light is supplied to the first and second surfaces.
The apparatus of claim 1 further comprising an optical returning device that causes multiple reflections between the surfaces.
する請求項16に記載の装置。17. The apparatus according to claim 16, wherein said optical return device is a mirror.
を前記第2の面へ導くレンズと、を備えることを特徴と
する請求項16に記載の装置。18. The light returning device, comprising: a mirror; and a lens for condensing the output light on the mirror and guiding the output light reflected by the mirror to the second surface. 17. The apparatus according to claim 16, wherein:
送された出力光が、前記第1と第2の面の間で多重反射
を起こした後、該装置から出力されるウィンドウを更に
備えていることを特徴とする請求項16に記載の装置。19. The apparatus according to claim 19, wherein said apparatus receives said input light and said returned output light causes multiple reflections between said first and second surfaces, and further comprises a window output from said apparatus. 17. The device according to claim 16, comprising:
れに入射する光の一部を透過させる反射率を有し、該第
2の面の該反射率は該第2の面に沿って変化し、 それぞれの波長の入力光は、線に集光され、 該第1及び第2の面は、該入力光が該線から放射され、
該第1と第2の面の間で複数回反射され、従って、複数
の光が該第2の面を介して透過され、該透過された複数
の光は互いに干渉して、他の波長の入力光に対して生成
された出力光と空間的に区別可能な出力光を生成するよ
うに配置されていることを特徴とする装置。20. A semiconductor device comprising a first surface and a second surface, the second surface having a reflectivity for transmitting a portion of light incident thereon, wherein the reflectivity of the second surface is the second surface. The input light of each wavelength is focused on a line, and the first and second surfaces are such that the input light is emitted from the line;
The light is reflected multiple times between the first and second surfaces, so that a plurality of lights are transmitted through the second surface, and the transmitted lights interfere with each other to form another wavelength. An apparatus arranged to generate output light that is spatially distinguishable from output light generated for input light.
間で前記複数回反射されるに従い、該第2の面上への、
該入力光の光入射位置が最初の入射位置から最後の入射
位置へと移動し、 前記反射率は、該最初の入射位置から該最後の入射位置
へと、該第2の面に沿って減少することを特徴とする請
求項20に記載の装置。21. As the input light is reflected a plurality of times between the first and second surfaces, the input light is reflected on the second surface.
The light incident position of the input light moves from a first incident position to a last incident position, and the reflectance decreases along the second surface from the first incident position to the last incident position. 21. The apparatus according to claim 20, wherein
間で前記複数回反射されるに従い、該第2の面上への、
該入力光の光入射位置が最初の入射位置から最後の入射
位置へと移動し、 前記反射率は、該最初の入射位置から該最後の入射位置
へと、該第2の面に沿って減少し、前記出力光は、該第
2の面に沿って略対称なビームプロファイルを有してい
ることを特徴とする請求項20に記載の装置。22. As the input light is reflected a plurality of times between the first and second surfaces, the input light is reflected onto the second surface.
The light incident position of the input light moves from a first incident position to a last incident position, and the reflectance decreases along the second surface from the first incident position to the last incident position. 21. The apparatus of claim 20, wherein said output light has a substantially symmetric beam profile along said second plane.
間で前記複数回反射されるに従い、該第2の面による反
射は、該第2の面から該第1の面へ進む複数の反射光を
規定し、 前記装置は、該複数の反射光に、該第2の面に沿って均
一な光位相を与える位相調節レイヤを更に備えているこ
とを特徴とする請求項20に記載の装置。23. As the input light is reflected a plurality of times between the first and second surfaces, the reflection by the second surface is reflected from the second surface to the first surface. 21. The apparatus of claim 20, further comprising defining a plurality of reflected lights traveling, wherein the apparatus further comprises a phase adjustment layer for providing the plurality of reflected lights with a uniform optical phase along the second surface. An apparatus according to claim 1.
沿って、前記第1と第2の面の間に設けられていること
を特徴とする請求項23に記載の装置。24. The apparatus according to claim 23, wherein the phase adjustment layer is provided along the second plane and between the first and second planes.
って均一な光位相を有していることを特徴とする請求項
20に記載の装置。25. The apparatus according to claim 20, wherein said plurality of transmitted lights have a uniform optical phase along said second surface.
って均一な光位相を与える位相調節レイヤを更に備える
ことを特徴とする請求項20に記載の装置。26. The apparatus according to claim 20, further comprising a phase adjustment layer for providing a uniform optical phase to the plurality of transmitted lights along the second plane.
沿って、前記第1の面と反対側に設けられていることを
特徴とする請求項26に記載の装置。27. The apparatus according to claim 26, wherein the phase adjustment layer is provided along the second surface on a side opposite to the first surface.
射率を有することを特徴とする請求項20に記載の装
置。28. The apparatus of claim 20, wherein said first surface has a reflectivity of substantially 100%.
に沿って変化し、前記出力光は、 該第2の面に沿って略対称なビームプロファイル、 該第2の面に沿って略ベル状のカーブのビームプロファ
イル、 該第2の面に沿って略ガウシアン型のビームプロファイ
ル、 該第2の面に沿って非対称のビームプロファイル、及び
該第2の面に沿って双こぶ形状のビームプロファイルか
らなるグループの一つのビームプロファイルを有するこ
とを特徴とする請求項20に記載の装置。29. The reflectivity of the second surface varies along the second surface, and the output light has a substantially symmetric beam profile along the second surface; A substantially Gaussian beam profile along the second surface, an asymmetric beam profile along the second surface, and a bi-directional beam profile along the second surface. 21. The apparatus of claim 20, wherein the apparatus has one of a group of bump-shaped beam profiles.
れに透過させ、返送された光に、前記第1の面及び該第
2の面の間で多重反射を起こさせるような光返送装置を
更に備えることを特徴とする請求項20に記載の装置。30. The method according to claim 30, wherein the output light is returned to the second surface and transmitted therethrough, and the returned light causes multiple reflection between the first surface and the second surface. 21. The device of claim 20, further comprising an optical return device.
とする請求項30に記載の装置。31. The apparatus according to claim 30, wherein said optical return device is a mirror.
を前記第2の面へ導くレンズと、を備えることを特徴と
する請求項30に記載の装置。32. The light returning device, comprising: a mirror; and a lens for condensing the output light on the mirror and guiding the output light reflected by the mirror to the second surface. 31. The apparatus of claim 30, wherein:
れに入射する光の一部を透過させる反射率を有し、 それぞれの波長の入力光は、線に集光され、 該第1及び第2の面は、該入力光が該線から放射され、
該第1と第2の面の間で複数回反射され、従って、複数
の光が該第2の面を介して透過され、該透過された複数
の光は互いに干渉して、他の波長の入力光に対して生成
された出力光と空間的に区別可能な出力光を生成するよ
うに配置され、 前記第2の面の反射率は、前記第2の面に沿って変化
し、前記出力光は、 該第2の面に沿って略対称なビームプロファイル、 該第2の面に沿って略ベル状のカーブのビームプロファ
イル、 該第2の面に沿って略ガウシアン型のビームプロファイ
ル、 該第2の面に沿って非対称のビームプロファイル、及び
該第2の面に沿って双こぶ形状のビームプロファイルか
らなるグループの一つのビームプロファイルを有するこ
とを特徴とする装置。33. A light-emitting device comprising a first surface and a second surface, the second surface having a reflectance for transmitting a portion of light incident thereon, and input light of each wavelength being condensed on a line. Wherein the first and second surfaces are such that the input light is emitted from the line;
The light is reflected multiple times between the first and second surfaces, so that a plurality of lights are transmitted through the second surface, and the transmitted lights interfere with each other to form another wavelength. An output light that is spatially distinguishable from an output light generated with respect to the input light, wherein the reflectance of the second surface varies along the second surface; A light beam profile substantially symmetrical along the second surface; a beam profile having a substantially bell-shaped curve along the second surface; a substantially Gaussian beam profile along the second surface; Apparatus characterized by having a beam profile of one of the group consisting of an asymmetric beam profile along a second plane and a bilobed beam profile along the second plane.
れに透過させ、返送された光に、前記第1の面及び該第
2の面の間で多重反射を起こさせるような光返送装置を
更に備えることを特徴とする請求項33に記載の装置。34. The method according to claim 31, wherein the output light is returned to the second surface and transmitted therethrough, and the returned light causes multiple reflection between the first surface and the second surface. The apparatus of claim 33, further comprising an optical return device.
とする請求項34に記載の装置。35. The apparatus according to claim 34, wherein said optical return device is a mirror.
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