JP2004525363A

JP2004525363A - モノクロメータ装置

Info

Publication number: JP2004525363A
Application number: JP2002567788A
Authority: JP
Inventors: ポポブ、セルゲイ
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲツトエルエムエリクソン
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2004-08-19
Also published as: US7130045B2; US20040071396A1; DE60106094T2; EP1362225A1; ATE278181T1; DE60106094D1; EP1362225B1; WO2002068918A1

Abstract

広帯域光信号から狭帯域光信号を分離または再結合するためのモノクロメータ装置を提案する。この装置は、分散性媒体の回転対称性本体を有する。その最も単純な形で、この本体は、連続する外壁および二つの平面端面を備える円筒である。この外壁は、その代りに多角形断面を有してもよい。この本体は、多重反射空洞を形成し、この空洞に平面端面から外壁に対してある入射角で入る広帯域光信号は、この外壁から繰返し全内反射される。スペクトル成分が出られるようにするために、少なくとも一つの出口点がこの外壁に設けてある。再結合するためには、狭帯域光信号を外壁上の異なる位置でこの本体の中へ結合して平面で収斂する実質的に螺旋路で伝播する。この装置は、分散性媒体中の伝播路を比較的コンパクトな空間で長くすることを可能にする。この装置は製造が簡単である。それは挿入損失も低く、機械的な可動部品がなく、微細調整または特別に慎重な取扱いを要しない。

Description

【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、スペクトロスコピー、信号処理、光ネットワーキングおよびその他の遠距離通信用途で使用するための、光モノクロメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モノクロメータという用語は、広帯域入力信号から一つ以上の単色成分を作るために設計した広い種類の装置を包含する。光モノクロメータは、広帯域の光信号から別々のスペクトル成分を選択し、検出器によってこれらの別々の成分の確実な重ね合せを可能にする。モノクロメータは、スペクトル成分を広帯域信号に再結合するために使うこともできる。大抵の普通に知られるモノクロメータは、材料または空間を伝播する光の分散または干渉の特性を利用する。
【０００３】
分散は、材料の屈折率がそれを伝播する光の波長に依存することから起る。光が屈折率の異なる二つの媒体間の境界面に入射するとき、スペクトル成分がそれらの波長に依りスネルの法則に従って異なる方向に屈折する。それで分散性材料を伝播させることによって、広帯域信号に含まれる異なる波長を空間的に分離することができる。この効果を分散プリズムの設計に使用する。
【０００４】
干渉現象に基づくアプローチは、回折格子およびアレイ導波格子（ＡＷＧ）のような装置に使用する。これらの装置では、光信号の中の種々の波長成分が受ける異なる位相シフトの結果として干渉縞を創る。この干渉縞を選択的に建設的または相殺的にすることによって、広帯域光信号の特定の波長成分を、回折格子の場合空間の異なる領域に、またはＡＷＧの場合多重導波路の異なるアームに伝播させることができる。
【０００５】
広帯域光信号をスペクトル的に分解する、上に説明した種類の装置は、少しだけ例を挙げれば、スペクトロスコピー、信号処理およびＷＤＭ光ネットワーキングの分野のような、領域範囲に用途を見出す。例えば、分散プリズムおよび回折格子は、光スペクトルアナライザ用に普通に使われ、一方ＡＷＧは、ＷＤＭマルチプレクサおよびデマルチプレクサのキー・エレメントである。
【０００６】
しかし、光スペクトルアナライザに分散プリズムおよび回折格子を使うとき、複雑な解決策が必要である。良い波長分解能を得るためには、光路が長くなければならない。これは、大きい嵩高要素、即ちプリズムか、または回折格子の複雑なカスケードシステムを使うことを意味する。両解決策は、機械的に比較的複雑であり、高い公差要件を有する。それらは、普通多数の可動部品も有し、従って慎重な取扱いおよび保守を要する。
【０００７】
ＡＷＧの本質的要件は、異なる光路で多くの波長を正確に整列することである。異なる波長に対して必要な位相シフトをもたらすこの整列は、もしそれが周囲温度が変化しても正確に機能すべきならば、厳しい公差要件も免れない。その上、入力光信号を多数の波長に同時に分割するので、ＡＷＧはかなりの挿入損失を受ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、先行技術の装置のこれらの欠点を克服することである。
【０００９】
この発明の更なる目的は、広帯域光信号のスペクトル成分を確実に分離および／または再結合できる、複雑でなく且つ比較的コンパクトな装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、請求発明によるモノクロメータ装置で達成される。具体的に言うと、この装置は、分散媒体で作った回転対称性の本体を有する。その最も単純な形で、この本体は、連続する外壁および二つの平面端面を備える円筒である。しかし、この外壁は、その代りに多数の面を含み、従って断面が多角形でもよい。この本体は、多重反射空洞を形成し、この空洞に平面端面から外壁に対してある入射角で入る広帯域光信号は、この外壁から全内反射される。広帯域信号のスペクトル成分が出られるようにするために、少なくとも一つの出口点がこの外壁に設けてある。
【発明の効果】
【００１１】
光が平面端面の一つからこの本体に入り且つ外壁に入射すると、それは、この空洞を通る実質的に螺旋路を描く。この装置によって、分散媒体中の伝播路が長くなる。それで媒体に入ると屈折を受ける程度が異なる、スペクトル成分の高度の空間分離を比較的小さくてコンパクトな面積で得ることができる。
【００１２】
この発明は、更に成分波長を広帯域光信号に再結合するためのモノクロメータ装置に関する。この装置は、分散性媒体で作った、軸周りに回転対称性の本体を有する。それは、この軸と平行に広がる外壁および少なくとも一つの平面端面を有する。この外壁は、連続的でも、多面を含み従って多角形断面を有してもよい。この本体は、多重反射空洞を形成し、光を、それがこの外壁で全内反射して実質的に螺旋伝播路を描き、この平面の決った位置でこの本体を出るように、この外壁から選択した位置でこの空洞に導き入れてもよい。光は、レーザを使って外壁の異なる位置でこの本体に結合するのが好ましい。
【００１３】
この発明によるモノクロメータは、この様に寸法が非常に小さく、コンパクトで軽い装置となることができる。この装置は、製造が簡単である。それは挿入損失も低く、機械的な可動部品がなく、微細調整または特別に慎重な取扱いを要しない。
【００１４】
この装置を使ってスペクトル成分を分離するとき、本体外壁への入射角を選択することによって、この外壁に入射すべき信号をこの軸と平行な線上に２回以上拘束することが可能である。言換えれば、このビームは、螺旋の異なる巻き回数での外壁の同じ半径方向点で反射される。従って、異なるスペクトル成分を外壁上の同じ半径方向位置であるが、螺旋路の異なる巻き回数に対応する異なる軸方向位置で都合よく本体の外に結合できる。同様に、再結合装置では、光の異なる波長から成る別々の光信号をこの軸に平行な線に沿って本体に結合するのが好ましい。
【００１５】
本発明の更なる目的および利点は、例として挙げる好適実施例の、添付の図面を参照した以下の説明から明白となろう。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明によるモノクロメータを示す。このモノクロメータは、軸１０の周りに回転対称性を有し且つこの軸１０に垂直に位置する二つの平面２０によって制限された本体１を有する。本体１の二つの平面２０を結合する外壁３０は、軸１０の周りに回転対称性である。その最も単純な形で、この本体１は、図１に示すように、外壁３０が連続的であり且つ円形断面を有する円筒であるが、この外壁３０は多数の面を含んでもよい。
【００１７】
本体１は、本質的に多重反射空洞を形成し、本体１の媒体に入った光は、外壁３０の周りに全内反射によって伝播する。この本体は、問題の光放射に透明な、任意の適当な分散性材料で作ってある。それは、周囲媒体より高い屈折率を持つように選択してある。適当な材料には、重ガラスおよび石英ベースのガラスがある。
【００１８】
この構造を有するモノクロメータは、全内反射および材料分散の効果を使って機能する。更に具体的には、図１に示すように、破線Ｌによって描く光のビームを平面２０の一つからこの本体に導き、本体１に入るとこの本体の外部の媒体の屈折率に対する本体１を形成する材料の相対屈折率に従って屈折する。図１に概略的に示すように、入力装置６０が光を本体１の中へ所望の角度で結合する。この装置は、当業者によく知られる多数の異なる形態を採ってもよい。光を空気から本体１内に結合するとき、挿入損失が最低であるが、他の媒体を使ってもよい。例えば、図１では光ファイバまたは導波構造を本体１に所望の向きに融着して示す。そのような導波路は、挿入損失を減らすために本体より低い屈折率を有するのが好ましいが、入射角が一般的に臨界角より小さいので、本体１より高い屈折率の導波路を使うことも可能である。
【００１９】
この入射ビームは、幾つかの成分波長を含む広帯域信号である。従って、本体１に入ると、ビームは屈折率の波長依存性の結果として分散する。明確さのために、入射ビームは、図１では光の三つの異なるビームに分離して示す。しかし、このビームは分散の結果として実際には広がることが分るだろう。次にこの分散した光のビームは、本体１の外壁３０で繰返し全内反射される。これは、当然外壁３０上のビームの入射角、即ち入射および反射ビームの平面での入射角が光の全ての波長に対して本体１の中および周りの媒体の臨界角より大きいことを意味する。この光は、それがこの空洞を限定する外壁３０の周りで反射されると、平面入射面２０から次第に離れて伝播する近似螺旋路を描く。この光信号の中の異なる波長は、異なる程度の屈折を受ける。従って、この結果異なる波長が別の近似螺旋伝播路を辿ってビームが広がる。
【００２０】
本体１の外壁３０に沿って、この本体空洞内で分離された異なるスペクトル成分を本体１外へ結合するために出口点４０が設けてある。図１に示すように、放射エネルギーの強度を検出および測定するための光検出器５０または類似の装置が、選択した波長に対応する信号を重ね合せるために各出口点４０に配置してある。出口点４０は、入射ビームの全内反射を消去するように設計した局在領域である。これは多くの方法で達成することができる。しかし、問題の点に高屈折率の材料を置くのが好ましい。この材料は、例えば、適当な材料特性を有する接着剤の小さいスポットでもよい。出口点４０で光を本体１の外へ結合するためのもう一つの方法は、反射角を変えるために外壁３０の表面に浅い切込み、ノッチまたはかき傷を設けることである。
【００２１】
次にこのモノクロメータの作用を図２ないし図４を参照して説明する。
【００２２】
回転対称性の閉空洞内の光の伝播は、フラクタル光学素子を使って説明することができる。図２は、平面１０の一つから見た、図１の本体１を示す。図示する実施例で、外壁３０は円筒を形成し、それで本体１の端面図によって示す閉空洞が半径Ｒの円形である。しかし、以下の説明は、回転対称性を有する他の形状の閉空洞にも同等に当てはまる。図２で、外壁３０からこの閉空洞へ入る、線Ｌによって表す光ビームは、空洞壁３０に角度αで入射する。この角度αは、本体軸２０に垂直な平面で測定した入射角の成分であり、明確さのために以後平面入射角αと呼ぶ。実入射角、即ち入射および反射ビームの平面内にある角度は、この空洞と周囲媒体の間の境界面に対する臨界角より大きくなければならないことが分るだろう。
【００２３】
媒体で満たした閉円形空洞に入る光ビームは、空洞壁３０が描く円に囲まれた多角形を形成する経路に沿って伝播することが知られている。この平面入射角αに依って、このビームが描く多角形は、それ自体で閉じるかも知れず、即ち１回転後、数（Ｎ）回転後この円上の出発点に達するかも知れず、または決してそれ自体で閉じないかも知れない。空洞内伝播のこれら三つの異なるモードをそれぞれ、図３ａ、図３ｂおよび図３ｃに示す。フラクタル光学素子によれば、そのような空洞内の伝播モードは、この空洞内の反射の全数Ｍに対する多角形の回転数Ｎの比によって決る。この比Ｎ／Ｍが実数であるとき、この多角形は、この円筒の軸１０に垂直な平面でＮ回転後それ自体で閉じる。この比Ｍ／Ｎは、次の式によって平面入射角αに関係する：
【００２４】
【数１】
【００２５】
ここで、図４を参照すると、図２の本体１の側面図が示してあり、入射光ビームの伝播路が概略的に図示してある。本体１は、ｎ（λ）によって表す波長依存性屈折率を有する材料で作ってある。簡単のために、本体１を囲む媒体の屈折率は、この本体の屈折率ｎ（λ）が周囲媒体に対するこの本体媒体の相対屈折率に等しいように１と仮定する。光ビームが角度γで平面２０に入り、外壁３０に入射するとき、それは実質的に螺旋形の経路に沿って伝播する。この螺旋のピッチは、入射角γに依存する。入射ビームと反射ビームの両方が同じ平面にあり、それはこの円筒の軸１０に平行である。その上、入射平面と平面２０の間の交線は、伝播ビームが描く多角形（図３ａないし図３ｃ参照）の弦の投影と一致する。もし、入射ビームが幾つかの波長を含むならば、それらは、本体１の高屈折率ｎ（λ）の結果として、入射平面で異なる角度βで屈折されるだろう。
【００２６】
この結果、各波長成分が辿る分散した螺旋、または異なるピッチの幾つかの別々の近似螺旋から成る螺旋束が出来る。この螺旋束を作るこれらの近似螺旋は、外壁３０に同じ半径方向位置であるが、軸方向に広がって入射する。スペクトル成分間の分解能は、螺旋束が広がるにつれて伝播路に沿って次第に増す。外壁３０上の任意の反射点で、その点でのスペクトル分解能が問題の波長を分離するために十分であれば、光を本体１の外へ結合することが可能である。言換えれば、出口点４０を、図３ａ、図３ｂおよび図３ｃに示す反射点に対応する外壁３０周りの任意の点に置いてもよい。異なる波長間の遅延を最小に保たねばならない用途に対して、例えば、ある高速波長分割多重（ＷＤＭ）通信用途の場合は、幾つかのスペクトル成分を螺旋束に沿った実質的に同じ点で分離しなければならない。この場合、螺旋束を作る問題の波長は、必要数の軸方向に整列した光検出器５０を配置できるようにするために、互いから十分離れた位置で外壁３０に入射しなければならない。
【００２７】
特定の波長の純粋な分離のような、異なるスペクトル成分間の遅延が重要でない用途に対しては、各波長を分散した螺旋に沿う異なる点で本体１の外に結合してもよいことが分るだろう。これは、出口点および光検出器を外壁３０上の異なる半径方向位置に位置付けることによって当然達成できる。しかし、比Ｍ／Ｎが実数であってこの数が小さいように平面入射角αを選択することによって、螺旋束が描く多角形がこの螺旋路に沿って数回それ自体で閉じ、これらの閉鎖点の各々は軸１０と平行な直線内にある。言換えれば、光信号を軸１０と平行に位置する外壁３０上の少なくとも一つの線で２回以上反射するように、平面入射角αを選択する。次に、異なる波長を螺旋束の異なる巻き回数で本体１の外に結合するために、軸方向に整列した出口点４０のアレイおよび対応する光検出器５０を外壁３０上の必要な半径方向位置に配置してもよい。これを図１および図４の装置に図示し、異なる波長を螺旋の相次ぐ巻き回数で本体１の外に結合するように、数量Ｍ／Ｎが１である。
【００２８】
螺旋束の何れか一つの半径方向閉鎖点での分散の結果として、異なる波長または‘色’が外壁３０上に平面２０からの‘Ｚ’によって表す異なる距離で入射する。広帯域信号の任意の成分波長に対しては、平面２０に対する閉鎖点の軸方向位置Ｚを次の関係で表す：
【００２９】
【数２】
【００３０】
但し、屈折角βは、本体材料の屈折率ｎ（λ）の比（もっと正確に言えば、相対屈折率）に依存し、それは次にスネルの法則に従って光の波長に依存する。
【００３１】
【数３】
【００３２】
本発明によるモノクロメータの原理を円筒形本体１を参照して説明した。しかし、円筒は回転対称性の本体の最も単純な形であるが、外壁３０をその代りに多面で作って、それが多角形断面を有するようにしてもよいことが分るだろう。この場合、多角形の次数は、比Ｎ／Ｍが整数であることを保証するために、角度αおよびβに関連して選択するのが好ましい。
【００３３】
入射ビームを本体外壁３０が形成する閉空洞を使う螺旋の中へ導くことによって、伝播路を非常にコンパクトな装置で波長の確実な分離をもたらすに十分長くすることができる。上の説明および特に図４から、入射角γが大きければ大きいほど螺旋伝播路のピッチが小さいことが明白であるが、入射角γが小さいとこの伝播路に沿う同等距離での外壁３０上の分解能が大きい結果となる。更に、入射角γは、螺旋束の一部が連続する巻回で重複するほど大きく、従って螺旋束のピッチが小さくてはならないことが分るだろうが、ある量の重複は、それが問題の波長に影響しなければ、許容できる。最適配置は、当然、本体材料１についてのおよび特定の用途にもついての、問題の光の波長の関数として選択すべきである。例えば、直径が１ｃｍと２ｃｍの間および長さが５ｃｍと１０ｃｍの間で屈折率が約２の空気で囲んだ石英ベースのガラスの円筒形本体１を使い、６０°付近の入射角γおよび少なくとも７０°の入射角αを使って、近赤外線範囲、即ち約１μｍと１．５μｍの間の波長を確実に分離することが可能であった。
【実施例２】
【００３４】
図１ないし図４を参照して説明したモノクロメータの構造は、スペクトルの狭い部分を広帯域光信号に結合するために使うこともできる。そのような装置を図５に概略的に示す。図５に示す装置は、図１ないし図４に示したものと実質的に同じ本体１を含み、従って類似の部品を類似の参照番号で表す。この構造は、既に説明した装置と、異なる波長の光を案内または創成するようにした光源７０を備えるだけ異なる。これらの光源７０は、例えばレーザでもよく、光を実質的に螺旋路で平面２０の方へ伝播させる入射角で本体内に結合するように本体外壁３０に隣接して配置してある。各別々のスペクトル成分に対する入射角は、各成分が必要なピッチの螺旋路を辿るように波長に依って僅かに異なることが分るだろう。各スペクトル成分の入口点は、図１に示す装置の同じスペクトル成分に対する出口点と同様に配置してある。各別々のスペクトル成分が描く実質的螺旋路は、それらが平面２０の出口点で一致するようになるまで、平面２０に向って次第に収斂する。適当な案内装置または重ね合せ装置がこの新生広帯域信号の経路に置いてある。
【００３５】
個々の狭帯域信号間の遅延に関する同じ考慮事項が、これらの信号を結合するとき当然有効である。これは、異なるスペクトル成分を本体１に平面２０から実質的に同じ距離で結合することによって、即ち螺旋束の巻き数が同じになるようにすることによって最小にできる。異なる波長成分間の幾らかの遅延を許容できるとき、信号の伝播路は、異なる波長を本体軸１０と平行な線に沿ってこの本体に結合できるように、比Ｎ／Ｍが小さい整数であるように選択するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明によるモノクロメータの構造を概略的に示す。
【図２】円形閉空洞内の光の伝播を概略的に示す。
【図３ａ】回転対称性の閉空洞内の伝播の異なるモードを概略的に示す。
【図３ｂ】回転対称性の閉空洞内の伝播の異なるモードを概略的に示す。
【図３ｃ】回転対称性の閉空洞内の伝播の異なるモードを概略的に示す。
【図４】図１のモノクロメータの側面図を概略的に描き、スペクトル成分の伝播路を示す。
【図５】スペクトル成分を再結合するようにしたモノクロメータ装置を概略的に示す。
【符号の説明】
【００３７】
１本体
１０軸
２０平面端面
３０外壁
４０出口点
５０光検出器
６０入力装置
７０狭帯域光信号源

Claims

分散性媒体で作った本体（１）を有し、広帯域光信号から少なくとも一つのスペクトル成分を分離するためのモノクロメータ装置に於いて、前記本体が軸（１０）周りに回転対称性を有しおよび前記軸と平行に広がり且つ囲む外壁（３０）によって制限された閉多重反射空洞を形成し、前記本体が更に、広帯域光信号を前記外壁（３０）に対してある入射角で前記空洞に入れて前記光信号が全内反射して前記本体内で実質的に螺旋形の伝播路を描くようにするために、前記軸に垂直な平面端面（２０）を含み、および広帯域光信号のスペクトル成分を前記空洞内から出すために、前記外壁（３０）上の全内反射点に対応する位置に少なくとも一つのスペクトル成分出口点（４０）を備えることを特徴とするモノクロメータ装置。
請求項１に記載された装置であって、広帯域光信号を前記平面端面（２０）から前記外壁（３０）に対して前記入射角で前記信号が全内反射するように前記空洞の中へ導くための入力装置（６０）に特徴があるモノクロメータ装置。
請求項２に記載された装置に於いて、前記光信号が前記軸（１０）と平行に位置する少なくとも一つの線（３０）上で前記外壁（３０）に少なくとも２回入射するように前記光信号を前記外壁に対してある入射角で導くように前記入力装置が配置してあることを特徴とするモノクロメータ装置。
請求項３に記載された装置に於いて、前記本体が幾つかの出口点を含み、該出口点が軸（１０）に平行に伸びる前記線上で前記外壁に配置してあることを特徴とするモノクロメータ装置。
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載された装置に於いて、前記本体が実質的に円筒形であることを特徴とするモノクロメータ装置。
請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載された装置であって、前記本体（１）から光を受けるために各出口点に隣接して配置した光検出器（５０）に特徴があるモノクロメータ装置。
請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載された装置であって、各出口に配置され、前記本体（１）内を伝播した光信号の全内反射を局部的に消去するための手段に特徴があるモノクロメータ装置。
請求項１ないし請求項９の何れか１項に記載された装置に於いて、前記出口点が前記外面（３０）上に配置した上記本体（１）の材料より高い屈折率を有する材料の局在領域を含むことを特徴とするモノクロメータ装置。
請求項１ないし請求項８の何れか１項に記載された装置に於いて、上記出口点が、上記本体（１）の外面（３０）に、上記本体外面の反射角を変えるようにされた浅い切込みを含むことを特徴とするモノクロメータ装置。
広帯域光信号から少なくとも一つのスペクトル成分を分離する方法であって：分散性媒体で作りおよび軸（１０）周りに回転対称性を有し、前記軸と平行に広がる外壁（３０）および前記軸に垂直な平面（２０）を備える本体（１）を用意する工程、
広帯域光信号を前記平面から前記外壁（３０）に対してある入射角で上記本体の中へ導いて前記信号が前記外壁（３０）で繰返し全内反射されて実質的に螺旋形の伝播路を描くようにする工程、
少なくとも一つのスペクトル成分を、前記信号の前記外壁への入射位置で前記本体の外に結合する工程を含む方法。
請求項１０で請求する方法であって、前記光信号が上記軸（１０）と平行に位置する少なくとも一つの線上で前記外壁に少なくとも２回入射するように前記外壁（３０）に対して前記入射角を選択する工程、および前記本体から前記信号の成分を前記線上の二つ以上の位置で結合する工程に特徴がある方法。
分散性媒体で作った本体（１）を有し、少なくとも二つの狭帯域光信号を広帯域光信号に結合するための装置に於いて、前記本体が軸（１０）周りに回転対称性を有しおよび前記軸と平行に広がり且つ囲む外壁（３０）によって制限された閉多重反射空洞を形成し、前記本体が更に、広帯域光信号を出すために、前記軸に垂直な平面端面（２０）を含み、少なくとも二つの狭帯域光信号源（７０）が、前記源からの光を前記外壁（３０）から前記本体の中へ結合し且つ前記外壁で全内反射して前記平面端面（２０）を出ると広帯域光信号に収斂する実質的に螺旋形の伝播路を描くようにするために、前記本体（１）に対する位置に配置してあることを特徴とする装置。
請求項１２で請求する装置に於いて、前記本体（１）が実質的に円筒形でることを特徴とする装置。
請求項１２または請求項１３で請求する装置に於いて、前記光源がこの本体（１）の軸（１０）と整列してあることを特徴とする装置。
請求項１２ないし請求項１４の何れかの一項に記載された装置に於いて、上記光源がレーザであることを特徴とする装置。
少なくとも二つの狭帯域光信号を広帯域光信号に結合する方法であって：
分散性媒体で作りおよび軸（１０）周りに回転対称性を有し、前記軸と平行に広がる外壁（３０）および前記軸に垂直な平面（２０）を備える本体（１）を用意する工程、
狭帯域光信号を前記外壁から前記外壁（３０）に対してある入射角で前記本体の中へ異なる位置で導いて上記信号が上記外壁（３０）で繰返し全内反射されて上記平面（２０）で収斂する実質的に螺旋形の伝播路を描くようにする工程を含む方法。
請求項１６に記載された方法であって、前記狭帯域光信号を前記外壁（３０）から前記軸（１０）と平行に位置する線上に導く工程に特徴がある方法。