JP2000162466A - 光学デマルチプレクサ - Google Patents

光学デマルチプレクサ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】組立が容易で信号損失の少ない小型の光デマル
チプレクサ。 【解決手段】特定の波長成分のみを透過し、その他の波
長成分を反射する波長特定フィルタ（２０〜２６）を複
数配列し、リレー集束鏡３０、３２、３６を利用して各
フィルタから反射される成分のビームをリレー式に伝播
させていく。透過した各成分は、各フィルタ毎に用意さ
れた検出器（６０〜６６）において単一波長成分として
検出される。このような折り返された光路にすることに
より、省スペース設計が実現される。また、入射光４４
は、予めアライメントがとられた入力表面３８、対物鏡
４０、リレー集束鏡を伝播するので、確実に検出器へ集
光され、信号損失はフィルタの透過損失のみに抑えるこ
とができる。また、これらを主光学ブロック１４として
一体に形成することができ、製造が容易で低コストであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、波長分割
多重光通信システムに関するものであり、とりわけ、光
波長分割デマルチプレクサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】波長分割多重（ＷＤＭ）光学システムの
場合、それぞれ中心波長が異なるいくつかのレーザから
の光が結合されて、単一ビームとなって光ファイバに導
入される。各波長は、光ファイバを通る個別データ信号
に関連付けられている。デマルチプレクサは、光ファイ
バの出口端においてビームを各波長毎に分割された個別
信号にするために利用される。このようにして、光ファ
イバのデータ伝送容量は、単一ファイバに送り込まれる
単一波長信号の数に等しい倍率で増大する。
【０００３】先行技術による光学デマルチプレクサの例
は数多く存在する。バルク光学フィルタをベースにした
デマルチプレクサの一例が、Ｄｕｃｋ他に対して与えら
れた、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅ
ｒ」と題する米国特許第５，８０８，７６３号（以下、
Ｄｕｃｋと称する）に開示されている。Ｄｕｃｋの光学
デマルチプレクサは、平行光をガラス・ブロックに受光
し、その平行光を単一の干渉フィルタに送り込む。該単
一の干渉フィルタは、平行光がフィルタに当たる入射角
によって決まる波長フィルタリング特性を備えている。
フィルタに当たる平行光の入射角を操作するために、一
連に並んだ複数の反射表面をフィルタに向かい合うよう
に配置し、ガラス・ブロック内で平行光がフィルタと反
射表面の間をジグザグに進んで常に異なる入射角でフィ
ルタに到達するような角度がつけられている。これらの
異なる入射角は夫々、多重波長光ビームをその波長成分
に分離することができるように予め決められている。Ｄ
ｕｃｋのデマルチプレクサは、その意図した目的につい
てはうまく機能するが、平行光に伴うビーム直径が、こ
のタイプのデマルチプレクサによって実現可能な小型化
の度合いに対して、物理的制約を課すことになる。さら
に、所望の波長における光フィルタリングを実現するた
めには、反射表面の角度を正確につけなければならな
い。
【０００４】もう１つの既知のバルク光学フィルタをベ
ースにしたデマルチプレクサの場合、複合対物レンズが
光ファイバからの光を平行化して、次にその光を特定の
角度で一連の波長特定光学フィルタに送り込む。各光学
フィルタにおいて、ある波長、または１つの波長グルー
プの光が透過され、残りの波長の光は反射される。各光
学フィルタから透過された光は、フィルタ特定複合対物
レンズによって再集束させられ、後続の利用に備えて出
力ファイバに結合される。各光学フィルタから反射され
る光は、デマルチプレクサ本体内において一連の波長特
定光学フィルタ間を行ったり来たりして、ジグザグに伝
搬する。このデマルチプレクサは、その意図した目的に
ついてはうまく機能するが、組み立てて互いに正確にア
ライメントをとらなければならない幾つかの個別の対物
レンズを必要とする。さらに、Ｄｕｃｋのデマルチプレ
クサに関しては、平行光を利用するということが、この
タイプのデマルチプレクサで実現可能な小型化の度合い
を制限してしまう。
【０００５】先行技術によるデマルチプレクサの別の例
が、Ｌａｕｄｅ他に与えられた「Ｃｏｍｐａｃｔ Ｗａ
ｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ−Ｄｅｍｕ
ｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｗｉｔｈ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｆ
ｉｌｔｒａｔｉｏｎ」と題する米国特許第４，６７５，
８６０号（以下、Ｌａｕｄｅと称する）に開示されてい
る。Ｌａｕｄｅには、光ファイバから放出される光ビー
ムの光路に沿って直列に配置されたいくつかの球面干渉
フィルタを利用するデマルチプレクサが開示されてい
る。各フィルタには特定の波長に対する選択性があり、
特定の波長の光は反射して、波長特定出力ファイバに戻
すが、他の波長の光は通過させて、直列に配置された次
のフィルタに送り込む。このデマルチプレクサは、その
意図した目的についてはうまく機能するが、フィルタが
光の伝搬方向に沿って直列に配置されているので、第１
のフィルタによって最初に反射されない波長の光は、各
フィルタを２回通過することになる。例えば、３チャネ
ル・デマルチプレクサの場合、もとの光ビームのいくつ
かの部分は、２つのフィルタを順方向と逆方向に通過し
なければならない。さらにこのフィルタは、発散光の再
集束を反射によって行うので、フィルタの湾曲を正確に
形成しなければならない。さらにこのフィルタは、光路
に沿って直列に配置されているので、別個に製作された
複数のパーツを組み合わせて形成されたデバイスに結合
しなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、バル
ク光学マルチプレクサに伴うサイズの制約条件や、光路
に沿って直列に配置されたフィルタの利用に伴う欠点を
省み、より大幅に小型化して、容易に生産することが可
能な光学デマルチプレクサを提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるデマルチプ
レクサは、多重波長ビームから特定の波長成分を選別す
るための横方向に配列された波長特定干渉フィルタの間
で多重波長光ビームをリレーするリレー集束鏡を利用し
た、光学的にトランスペアレントな構造を備えている。
リレー鏡が集束鏡であるため、このデマルチプレクサ
は、大幅に小型化されたデマルチプレクサを創り出すた
めに小さいビーム直径を利用する一方で、非平行光ビー
ムの発散角が大きくなるといった傾向を制御するといっ
たやり方で、非平行光ビームを使って動作させることが
可能となる。
【０００８】また、本発明のデマルチプレクサは、主光
学ブロックと、主光学ブロックに結合された波長特定干
渉フィルタと、主光学ブロック内に形成されて、光を干
渉フィルタに対して方向づけし集束させる、一連のリレ
ー鏡とを設けることもできる。本発明において望ましい
主光学ブロックは、プラスチックまたはガラスのよう
な、光学的に透明なモノリシック材料から構成されるこ
とが好ましい。主光学ブロックの入力端における機械的
形状は、光ファイバに対してアライメントがとられ、位
置合わせが施されているので、光ファイバからの光ビー
ムは、主光学ブロックの平坦な入力表面を通って主光学
ブロックに入射する。入力ファイバから多重波長光エネ
ルギのビームを受光し、そのビームを干渉フィルタのう
ちの第１のフィルタに送るために、主光学ブロックのも
う１つの表面に対物鏡が組み込まれている。対物鏡は、
主光学ブロックの外部に対して凸状表面であることが望
ましく、第１の干渉フィルタに入射する光が所望の空間
特性及び角度特性を備えることになるように整形され
る。対物鏡を形成する表面区画は、内反射するようにコ
ーティングを施すのが望ましいが、十分な入射角であれ
ば、全内反射を生じる非コーティング鏡を利用すること
が可能である。代替実施態様の場合、入射光ビームを集
束させるために、入力表面に対物レンズが組み込まれ
る。集束した光は、主光学ブロックの表面に形成された
平面鏡によって、対物レンズから第１のフィルタに送ら
れる。いずれの実施態様の場合も、入力ファイバと第１
の干渉フィルタの間で必要とされる光学距離を比較的わ
ずかなスペースで得られるように、追加の内反射表面を
設けて、光ファイバからの入射ビームを折返すことが可
能である。
【０００９】本発明における主光学ブロックには、出力
端も備えている。主光学ブロックの出力端には、干渉フ
ィルタが取り付けられる平坦な出力表面を含むのが望ま
しい。場合によっては、機械的形状を主光学ブロックの
出力端に施して、干渉フィルタのアライメント及び位置
合わせを容易にすることも可能である。
【００１０】本発明における干渉フィルタとして、波長
選択フィルタにすることができ、これは、中心間間隔が
固定された線形アレイをなすように、主光学ブロック
（ＭＯＢ）の出力端に接続するのが望ましい。各フィル
タは、ある特定の波長範囲にわたって透過率が高くて反
射率が低く、その他の波長範囲については透過率が低く
て反射率が高い。ＷＤＭデマルチプレクサへの応用例に
ついて望ましい透過スペクトルは、ある波長範囲にわた
って極めて高く均一な透過率が得られるが、そのすぐ範
囲外では、極めて低い透過率及び高い反射率が得られる
「フラット・トップ」形状である。干渉フィルタは、個
別部分に分離されるのが望ましいが、主光学ブロックの
出力端に取り付けられた単一基板へ一体化して組込むこ
とも可能である。さらに、干渉フィルタは、主光学ブロ
ックの出力端に直接配置することが可能である。
【００１１】本発明におけるリレー鏡は、集束鏡とする
ことができる。該集束鏡は、主光学ブロックの干渉フィ
ルタと接触した表面に対して平行な対向する表面に一体
化することが望ましい。リレー鏡は、干渉フィルタとリ
レー鏡の間をジグザグに伝搬するビームの所望の空間及
び角度特性が得られるように配置され、整形されてい
る。リレー鏡は、主光学ブロックの外面に対して凸状の
非球面であることが望ましく、内反射するようにコーテ
ィングが施されることが望ましい。光ファイバのコアや
フィルタにおけるビーム直径を「点」として取り扱うこ
とが可能な状況では、これらはその光学系における他の
どの寸法よりもかなり小さいので、入力ファイバ及びフ
ィルタの中心に焦点を設けた楕円体対物鏡及び楕円体リ
レー鏡を利用して、より正確なイメージングを行うこと
が可能である。
【００１２】本発明のもう１つの態様では、主光学ブロ
ックから出射されるフィルタリングを施された光を隣接
する検出器アレイに向けて集束させるために、レンズ・
アレイが主光学ブロックの出力端に結合されている。こ
のレンズ・アレイは、主光学ブロックと同様のプラスチ
ックまたはガラスの構造であるレンズ・アレイ・ブロッ
クに一体化される。レンズ・アレイ・ブロック及び主光
学ブロックは、正確なアライメントをとって、この２つ
のパーツを互いに嵌合させることが可能な相補性機械的
形状を備えるように造ることが可能である。レンズ・ア
レイ・ブロック及び／または主光学ブロックに対する追
加の機械的形状は、レンズ・アレイと光検出器アレイま
たは出力光ファイバ・アレイの間の距離を一定にするス
ペーサの働きをするように形成することが可能である。
【００１３】望ましい４チャネルＷＤＭ通信システムに
おいて実施される場合、光ファイバからの光は平行化さ
れずに入力表面を通って直接主光学ブロックに結合され
る。主光学ブロックに一体化された対物鏡によって、主
光学ブロックの出力端に形成された４つの波長特定干渉
フィルタの第１のフィルタに対して、光ファイバからの
光の集束及び方向付けが施される。光は所定の入射角で
対物鏡から第１の干渉フィルタに伝搬する。第１のフィ
ルタを透過する光は、取り付けられたレンズ・アレイの
レンズによって検出器に集束させられ、ここにおいて信
号が検出される。第１のフィルタを透過しない光は、第
１のフィルタから反射されて、第１のリレー鏡によって
第２のフィルタへ再反射される。第２のフィルタによっ
て、ビームはさらに分離され、同じプロセスが、それぞ
れ、第２及び第３のリレー鏡を用いて、第２と第３の波
長特定干渉フィルタ間、及び、第３と第４の波長特定干
渉フィルタ間において反復される。光ビームが４つの波
長特定フィルタ間でリレーされるにつれて、光ビームの
各成分はその波長に従って分離され、取り付けられたレ
ンズ・アレイを介して検出器アレイの適切な検出器に送
られ、この結果、ＷＤＭ信号が多重分離されることにな
る。
【００１４】本発明の利点として、特殊な材料に頼る必
要をなくして、射出成形のような大量生産向けの低コス
ト技法を用いてデマルチプレクサを製作することが可能
になるという点が挙げられる。さらに、誘電体干渉フィ
ルタは、その通過帯域外における反射率が９９％を超え
るので、特定の波長の光のほぼ全てが、適切な検出器に
到達し、従って、信号損失は、フィルタの透過損失のみ
に抑えることができる。デマルチプレクサは、折り返さ
れた幾何学形状をなす一体化集束リフレクタを利用する
ので、従来の設計に比べると占有スペースが小さくなる
にもかかわらず同じ性能が得られる。さらに、デマルチ
プレクサのアセンブリに必要とされることは、干渉フィ
ルタを主光学ブロックに取り付ける際にごく大まかなア
ライメントをとることだけである。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の望ましい実施態
様によるデマルチプレクサ１０を描いたものである。デ
マルチプレクサ１０には、主光学ブロック（ＭＯＢ）１
４、入力表面３８、ＭＯＢに結合された対物鏡４０、波
長特定誘電体干渉フィルタ２０、２２、２４、及び、２
６、及び、ＭＯＢに一体化されて、干渉フィルタ間にお
ける光の方向付け及び集束を行う一連のリレー鏡３０、
３２、及び、３６が含まれている。「波長」という用語
は、本明細書では、光学信号で一般的である波長分布の
ほぼ中心波長を表すために用いられている。
【００１６】要するに、４チャネルＷＤＭ通信システム
で実施される場合、光は、平行化されずに、入力表面３
８を通って光ファイバ４２からＭＯＢに結合される。Ｍ
ＯＢに一体化された対物鏡４０が、入力表面３８から発
散する入射光４４を受光して、ＭＯＢの出力端４６に取
り付けられた４つの波長特定干渉フィルタの第１のフィ
ルタ２０に対する光７０の集束及び方向付けを行う。
【００１７】第１のフィルタを透過する光ビーム５８
は、隣接レンズ５０によって検出器６０に集束させら
れ、信号が検出される。第１のフィルタを透過しない光
ビーム部分６８は、第１のフィルタによって反射され、
第１の内反射凹面リレー鏡３０を介して、第２のフィル
タ２２に入射する。第２のフィルタは、波長に基づいて
光ビームをさらに分離する。同じプロセスが、それぞ
れ、第２のリレー鏡３２及び第３のリレー鏡３６を用い
て、第２と第３の波長特定フィルタ２２、２４の間、及
び、第３と第４の波長特定フィルタ２４、２６の間で繰
り返される。ＷＤＭ信号を波長特定フィルタのそれぞれ
に送ることによって、ＷＤＭ信号はその４つのチャネル
に分離される。リレー鏡が凹面鏡であり、従って、非平
行及び発散光ビームが、隣接フィルタ間の伝搬中、連続
して再集束させられるので、先行技術による非平行ビー
ムのためのバルク光学デマルチプレクサに比べて本発明
のデマルチプレクサを極めて小さくすることが可能にな
るという点に留意されたい。本発明による望ましいデマ
ルチプレクサの基本構造及び機能について簡単に述べた
が、以下では好適実施態様及び代替実施態様のさらに詳
細な部分について解説することにする。
【００１８】図１のＭＯＢ１４は、ＭＯＢの入力端３９
における平坦な入力表面３８と、ＭＯＢのもう１つの表
面における対物鏡４０を利用して、入射光を第１のフィ
ルタ２０に送る。対物鏡４０は、入力表面から導入され
る多重波長光４４を受光するようにアライメントがとら
れてＭＯＢ表面に組み込まれた凸面鏡（ＭＯＢの外部に
対して）が望ましい。対物鏡は、内反射するようにコー
ティングを施すこともできるし、あるいは、入射角が十
分に大きい場合には、全内反射を生じる非コーティング
鏡を用いることも可能である。明らかに、多重波長光４
４は、入力表面３８から対物鏡４０に進行するにしたが
って発散している。対物鏡は、多重波長光７０が対物鏡
４０から第１のフィルタに伝搬するにつれて収束するよ
うに設計されるのが理想である。ＭＯＢの入力構造は、
収束光ビームがフィルタ２０〜２６に対して非垂直角度
で第１のフィルタ２０に入射するように設計されてい
る。各フィルタにおいて、出力端４６に対する望ましい
入射角は約７８度である。
【００１９】光ファイバ４２のアライメント及び位置合
わせのため、ＭＯＢ１４の入力端３９に機械的形状４５
を形成することが可能である。望ましいＭＯＢは、プラ
スチックまたはガラスのような、モノリシックで均質で
ある、光学的に透明な材料から構成される。射出成形を
利用してＭＯＢを製作するのが望ましいが、他の成形技
法または精密機械加工技法を利用することも可能であ
る。図１に示す望ましいＭＯＢの寸法は、ほぼ高さ７ｍ
ｍ、長さ５ｍｍ、幅１．７５ｍｍとすることが可能であ
るが、正確な寸法が不可欠というわけではない。
【００２０】図２は、同様の構成要素に対して図１に示
したような参照番号を付して示した本発明の代替実施態
様である。図２の構成の場合、入力ファイバ４２は、Ｍ
ＯＢの出力端４６に対して垂直である。入力表面からの
光を第１のフィルタ２０に向け、集束させるため、フラ
ットな対物鏡８８及び一体化凸面鏡４１（入射光に対し
て凹面）が利用される。図２は、実施可能な折り返し幾
何学形状の一例であるが、他のさまざまな構成が可能で
ある。例えば、比較的わずかなスペースにおいて、対物
レンズと第１のフィルタの間に必要な光学距離が得られ
るように、入力表面の後にフラットな追加反射表面を用
いて、ビームを折り返すことが可能である。
【００２１】図３は、同様の構成要素に対して図１に示
したような参照番号を付して示した本発明のもう一つの
代替実施態様である。図３の構成の場合、入力表面は、
ＭＯＢ１４の表面に一体化された対物レンズ８２となっ
ている。対物レンズは、第１の干渉フィルタ２０に到達
する光が所望の空間及び角度特性を備えるように整形さ
れた凸状の非球面が望ましい。光は対物レンズによって
集束させられているので、一体化平面鏡８０を利用し
て、対物レンズから第１のフィルタに光を送ることが可
能である。代わりに、光が対物レンズから第１のフィル
タに直接伝搬するように、対物レンズを配置することも
可能である。図１及び図２と同様に、光ファイバ４２と
ＭＯＢの入力表面との位置合わせ及びアライメントのた
めに、ＭＯＢに機械的形状４３を形成することが可能で
ある。
【００２２】図１に戻ると、ＭＯＢ１４の出力端４６に
は、フラットな出力表面が含まれるのが望ましい。干渉
フィルタ２０〜２６は、フラットな出力表面に取り付け
るか、または、前記表面上に配置するのが望ましい。代
替案として、干渉フィルタのアライメント及び位置合わ
せを支援するために、ＭＯＢの出力端に機械的形状を組
み込むことも可能である。例えば、図２には、４つの別
個の干渉フィルタ２０〜２６を正確に位置決めするため
に、ＭＯＢの出力端４６に凹部が形成された例が示され
ている。図３には、一体化フィルタ・アレイ８４を受容
するために、出力端部４６に単一の凹部が形成されたも
う１つの代替例が示されている。
【００２３】実施態様によっては、干渉フィルタをＭＯ
Ｂ１４の出力端４６に直接配置することが可能なものも
ある。干渉フィルタがＭＯＢの出力端に直接配置される
場合、出力表面は平坦である必要はない。例えば、ＭＯ
Ｂの出力端に形成された湾曲表面を利用して、ＭＯＢ内
における所望のビーム特性を維持し、ＭＯＢから出射す
る光ビームを集束させることが可能である。出力端構成
のいくつかの例について示し、解説するが、本発明にと
って、そのままの構成が不可欠というわけではなく、当
業者には明らかなように、修正を加えることが可能であ
る。
【００２４】図１に戻ると、干渉フィルタ２０〜２６と
しては、ある光波長を別の光波長から分離するために用
いられる誘電体フィルタが望ましい。この波長選択フィ
ルタは、中心間距離が一定の線形アレイをなすように配
置するのが望ましい個別部品である。干渉フィルタとＭ
ＯＢ１４の出力端４６の界面によって、ミラー平面が形
成される。各フィルタは、選択された１組または複数組
の波長にわたって透過率が高くて反射率が低い通過帯域
と呼ばれるものと、別の１組または複数組の波長にわた
って透過率が低く反射率が高いストップバンドと呼ばれ
るものを有する。ＷＤＭデマルチプレクサにとって望ま
しい透過スペクトルは、通過帯域の波長間隔にわたっ
て、極めて高く、均一な透過率が得られるが、通過帯域
のすぐ範囲外では、極めて低い透過率及び高い反射率が
得られる、「フラット・トップ」形状である。透過率が
高から低に変わる波長間隔は、狭いチャネル間隔に適応
するために、できるだけ狭くすべきである。望ましい４
チャネルＷＤＭシステムの場合、４つのチャネルの中心
は、約１２８０ｎｍ、１３００ｎｍ、１３２０ｎｍ、及
び、１３４０ｎｍにくる。もう１つの望ましい４チャネ
ル間隔分布には、８２０ｎｍ、８３５ｎｍ、８５０ｎ
ｍ、及び、８６５ｎｍの波長が含まれる。デマルチプレ
クサの解説は、４チャネル・デマルチプレクサに関連し
て行われるが、フィルタ及びリレー鏡を加えるか、また
は減らすことによって、それより多いか、または少ない
チャネルを多重分離することが可能である。
【００２５】干渉フィルタの透過スペクトルは、入射角
の関数として変化するので、フィルタを通過する光の角
度範囲を最小限に抑えると、最良の性能が得られる。さ
らに、屈折率の高い材料を用いると、入射角に対する透
過スペクトルの依存性が低下する。干渉フィルタ２０〜
２６は、図１及び図２においては個別部品に分離されて
いるが、図３のデマルチプレクサの場合、４つの干渉フ
ィルタ２０〜２６は、単一基板にモノリシックに一体化
されて、ＭＯＢの出力表面に取り付けられたフィルタ・
アレイ８４を形成する。いずれの構成も、本発明に従っ
て実施可能である。もう１つの代替実施態様の場合、干
渉フィルタは、ＭＯＢの出力端に直接配置することが可
能である。
【００２６】図１、図２、及び図３のリレー鏡は、干渉
フィルタ２０〜２６の面に対して平行なＭＯＢ１４の表
面に組み込むのが望ましい収束または集束鏡である。リ
レー鏡は、干渉フィルタとリレー鏡の間をジグザグに伝
搬するビームの所望の空間及び角度特性が得られるよう
に、配置され、整形される。リレー鏡は、内反射するよ
うにコーティングを施された凸状の非球面が望ましい。
リレー鏡は、光ビームの収束角を大きくするか、また
は、発散角を小さくする回折鏡または他の任意のミラー
とするも可能である。
【００２７】ファイバのコア及びフィルタにおけるビー
ム直径を、光学系における他のいかなる寸法よりもはる
かに小さい点として取り扱うことが可能な理想限界にお
いて、ファイバ及びフィルタの中心に焦点を備えた楕円
体対物鏡及び楕円体リレー鏡を利用して、より正確なイ
メージングを行うことが可能である。対物鏡は、イメー
ジと対物鏡の距離比によって、満足のゆくフィルタ透過
スペクトルを得るのに必要な角度縮小率が得られるよう
に選択すべきである。しかし、空間制限が、ＭＯＢにと
って狭い範囲を表す場合、この理想限界は、システムに
対する近似が不十分である。この場合、より一般的な非
球面によって、対物鏡または対物レンズとリレー鏡の表
面のプロフィールを最適化して、フィルタにおいて十分
小さい角度及びビーム直径を有するビームが生じるよう
にすることが望ましい。
【００２８】図１を参照すると、本発明のもう１つの態
様では、検出器６０、６２、６４、及び、６６の隣接ア
レイ、あるいは、代替案として、光ファイバのような他
の出力装置に対して、フィルタリングを施した光を向
け、集束させるため、レンズ５０、５２、５４、及び、
５６のアレイが、ＭＯＢの出力端４６に結合されてい
る。図１の構成では、レンズ５０〜５６は、レンズ・ア
レイ・ブロック７６に一体化される。レンズ・アレイ・
ブロックは、ＭＯＢと同様のプラスチックまたはガラス
の構造であることが望ましい。レンズ・アレイ・ブロッ
ク及びＭＯＢは、正確なアライメントをとって、この２
つのパーツを互いに嵌合させることが可能な相補性機械
的形状７２、７４、及び、９２、９４を備えるように造
ることが可能である。図１の設計の場合、レンズ・アレ
イ・ブロック及びＭＯＢは、互いに嵌合させて、接着材
で固定される。図１の２パーツ設計に対する代替案で
は、レンズ・アレイをＭＯＢに一体化することが可能で
あり、このＭＯＢは、ＭＯＢの出力端とレンズ・アレイ
の間において、干渉フィルタが挿入されるスロットを備
えている。いずれの場合にも、レンズ・アレイ・ブロッ
ク及び／またはＭＯＢの機械的形状９６及び９８は、レ
ンズと検出器の間の距離を一定にするスペーサの働きを
するように形成することが可能である。
【００２９】レンズ・アレイ・ブロック７６に一体化さ
れるレンズ５０〜５６は、平凸または両凸の非球面が望
ましい。平凸非球面には、平面側が干渉フィルタ２０〜
２６に面するようにし、介在するスペースに屈折率整合
接着材を充填して、フレネル反射による損失を減少させ
ることができるという利点がある。レンズの凸面側は、
検出器６０〜６６に面するようにし、機械的形状９６及
び９８によって、レンズと検出器の間の距離を一定にす
ることが可能である。図３を参照すると、もう１つの実
施態様では、レンズ５０〜５６が、基板照明検出器アレ
イ１００の基板側に組み込まれている。図３の場合、凸
状球面が、検出器アレイ基板をなすようにエッチングを
施され、基板厚によって、レンズ・検出器間の距離が設
定される。回折レンズは、出力ビームを集束させるため
に利用することが可能であり、回折レンズ・アレイは、
検出器基板、ＭＯＢ、または、独立したレンズ・パーツ
に一体化することが可能である。
【００３０】図２を参照すると、もう１つの代替実施態
様では、干渉フィルタ２０〜２６から出射する光１１
０、１１２、１１４、及び、１１６は、直接検出器６０
〜６６に伝搬する。直接結合を実施するため、検出器ア
レイ１００は、フィルタに対して厳密にアライメントを
とることが望ましく、フィルタに入射するビームの空間
範囲は、フィルタと検出器の間におけるアライメント許
容差及び発散を考慮して、検出器の直径よりも十分に小
さい。直接結合によって、干渉フィルタに入射するビー
ムの角発散に対する下限が設定される。
【００３１】上述のように、干渉フィルタ２０〜２６か
ら出射する光は、検出器の代わりに、光ファイバに送り
込むことが可能である。光ファイバに送り込まれる場
合、光ファイバのコア直径及び開口数によって、出力ビ
ームの空間及び角範囲に関する制限が決まる。ＭＯＢ及
び／またはレンズ・アレイ・ブロックにおける機械的形
状は、出力ファイバにアライメント及び位置合わせを施
すように形成することが可能である。
【００３２】ＭＯＢ１４の説明をＷＤＭデマルチプレク
サに関連して行ってきたが、ＭＯＢにわずかな修正を加
えて、ＷＤＭマルチプレクサとして逆の働きをさせるこ
とも可能である。ＷＤＭマルチプレクサとして用いられ
る場合、単一波長ビームが複数、干渉フィルタ２０〜２
６の裏からＭＯＢに入射する。干渉フィルタは、入射波
長を通過させ、ＭＯＢ内で他の波長を反射する。さら
に、結合した光が対物鏡４０によって反射され、出力フ
ァイバの働きをする光ファイバ４２に送り込まれる。
【００３３】〔実施態様〕なお、本発明の実施態様の例
を以下に示す。
【００３４】〔実施態様１〕 多重波長光ビームを受光
するための入力と、波長が特定された複数の光ビームを
送り出すための複数の出力を備えた主光学ブロック（１
４）と、前記複数の出力とアライメントがとられて前記
主光学ブロックに接続された複数の波長特定フィルタ
（２０、２２、２４、及び、２６）であって、その第１
のフィルタに多重波長光の前記受光ビームが入射するよ
うになっており、各フィルタが、第１の組をなす波長の
成分を透過して前記第１の組の範囲外の第２の組をなす
波長の成分を反射するような光学特性を夫々備えてい
る、複数の波長特定フィルタ（２０、２２、２４、及
び、２６）と、前記主光学ブロックの表面に形成された
複数の収束リフレクタ（３０、３２、及び、３６）とを
備えており、前記収束リフレクタは、それぞれが前記波
長特定フィルタの１つからの光ビームの少なくとも一部
を受光し、受光した光成分を先ほどの波長特定フィルタ
とは異なる他の波長特定フィルタに向かって再集束させ
るように、前記波長特定フィルタに関連して配置されて
いることを特徴とする光学デマルチプレクサ。
【００３５】〔実施態様２〕 入力された多重波長光ビ
ームを前記波長特定フィルタの前記第１のフィルタに向
けて反射させるための入力リフレクタ（４０）をさらに
設けたことを特徴とする、実施態様１に記載の光学デマ
ルチプレクサ。
【００３６】〔実施態様３〕 前記複数の収束リフレク
タ（３０、３２、３６）が、前記主光学ブロック（１
４）の表面に線形アレイをなすように形成されることを
特徴とする、実施態様１または実施態様２に記載の光学
デマルチプレクサ。
【００３７】〔実施態様４〕 前記入力リフレクタ（４
０）は、前記入力において第１の焦点を有し、前記複数
の波長特定フィルタの前記第１のフィルタにおいて第２
の焦点を有する楕円体リフレクタであることを特徴とす
る、実施態様２または実施態様３に記載の光学デマルチ
プレクサ。
【００３８】〔実施態様５〕 前記入力リフレクタ（４
０）が、前記主光学ブロック（１４）の前記表面に形成
されることと、前記主光学ブロックが、前記入力リフレ
クタ及び前記収束リフレクタ（３０、３２、３６）を含
む単体であることを特徴とする、実施態様２乃至実施態
様４のいずれか一項に記載の光学デマルチプレクサ。
【００３９】〔実施態様６〕 前記主光学ブロック（１
４）は、前記複数の出力から前記波長特定光ビームを受
光してこれをコレクタ（６０、６２、６４、６６）に向
けて集束させるレンズ・アレイ（５０、５２、５４、５
６）に結合されていることを特徴とする、実施態様１乃
至実施態様５のいずれか一項に記載の光学デマルチプレ
クサ。
【００４０】〔実施態様７〕 前記コレクタ（６０、６
２、６４、６６）が光ファイバであることを特徴とす
る、実施態様６に記載の光学デマルチプレクサ。
【００４１】〔実施態様８〕 前記コレクタ（６０、６
２、６４、６６）が光検出器であることを特徴とする、
実施態様６に記載の光学デマルチプレクサ。
【００４２】〔実施態様９〕 前記収束リフレクタ（３
０、３２、３６）が凹面鏡であることを特徴とする、実
施態様１乃至実施態様８のいずれか一項に記載の光学デ
マルチプレクサ。
【００４３】〔実施態様１０〕 前記収束リフレクタ
（３０、３２、３６）が回折鏡であることを特徴とす
る、実施態様１乃至実施態様８のいずれか一項に記載の
光学デマルチプレクサ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による対物鏡、独立したＭＯＢ、及び、
レンズ・アレイを備えた４チャネル・デマルチプレクサ
を示す図である。
【図２】本発明に従って、対物鏡を備え、検出器に直接
結合される、４チャネルデマルチプレクサを示す図であ
る。
【図３】本発明による対物レンズ、一体化フィルタ・ア
レイ、及び、レンズ・アレイが一体化された検出器アレ
イを備える４チャネル・デマルチプレクサを示す図であ
る。
【符号の説明】
１４：主光学ブロック ２０：波長特定フィルタ ２２：波長特定フィルタ ２４：波長特定フィルタ ２６：波長特定フィルタ ３０：収束リフレクタ ３２：収束リフレクタ ３６：収束リフレクタ ４０：入力リフレクタ ５０：レンズ・アレイ ５２：レンズ・アレイ ５４：レンズ・アレイ ５６：レンズ・アレイ ６０：コレクタ ６２：コレクタ ６４：コレクタ ６６：コレクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ルイス・ビー・アロンソン アメリカ合衆国カリフォルニア州ロス・ア ルトス メナー・ウエイ 794

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多重波長光ビームを受光するための入力
    と、波長が特定された複数の光ビームを送り出すための
    複数の出力を備えた主光学ブロックと、 前記複数の出力とアライメントがとられて前記主光学ブ
    ロックに接続された複数の波長特定フィルタであって、
    その第１のフィルタに多重波長光の前記受光ビームが入
    射するようになっており、各フィルタが、第１の組をな
    す波長の成分を透過して前記第１の組の範囲外の第２の
    組をなす波長の成分を反射するような光学特性を夫々備
    えている、複数の波長特定フィルタと、 前記主光学ブロックの表面に形成された複数の収束リフ
    レクタとを備えており、前記収束リフレクタは、それぞ
    れが前記波長特定フィルタの１つからの光ビームの少な
    くとも一部を受光し、受光した光成分を先ほどの波長特
    定フィルタとは異なる他の波長特定フィルタに向かって
    再集束させるように、前記波長特定フィルタに関連して
    配置されていることを特徴とする光学デマルチプレク
    サ。
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