JP2015210529A - 波長分割マルチプレクサ(wdm)およびデマルチプレクサ(wddm) - Google Patents

波長分割マルチプレクサ(wdm)およびデマルチプレクサ(wddm) Download PDF

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Abstract

【課題】温度変化による変形が軽減された波長分割マルチプレクサ(WDDM)およびデマルチプレクサを提供する。
【解決手段】WDDMモジュール100は、基板210上に固定された、連続的に光学的に直列結合されたN個の光スプリッター101−1から101−N、および光スプリッター101−Nと101−(N+1)の間で光学的に結合されたミラー102−1から102−(N−1)を含む。nを1からN−1の整数としたときに、光スプリッター101−nにより分波され反射した光線は、ミラー102−nにより反射して、光スプリッター101−(n+1)に入射する。光スプリッター101−(n+1)は、ミラー102ーnからの入射光線を、中心波長λn+1の光線に分波して光プロセッサ110へ出力する。
【選択図】図3

Description

本発明技術は波長分割マルチプレクサおよびデマルチプレクサ、特に温度変化による変形が軽減された波長分割マルチプレクサおよびデマルチプレクサに関するものである。
波長分割多重通信(WDM)技術は光ファイバーシステムでシステムの帯域幅を広げるために広範に実用化されている。従来のWDMモジュールは薄膜フィルター(TFF)または光コンバイナ、アレイ導波路回折格子(AWG)および/またはファイバーブラッグ格子(FBG)を含む。薄膜フィルターまたは光コンバイナは平坦な通過帯域、低い混線ならびに低い温度依存性により有利である。
WDMモジュールまたは波長分割復調(WDDM)モジュールに使用される薄膜フィルターまたはスプリッターは複数層の誘電膜を含む。これらの誘電膜層は複数のキャビティを持つファブリペロー干渉計を成す。このような干渉計においては、以下に示すように通過帯域の中心波長は入射角によって決まる。
Figure 2015210529
Figure 2015210529
図1は従来型8チャンネルWDDMモジュールの光路を示す。図1において、WDMモジュール1はそれぞれのフィルターまたはスプリッター10が多重送信光線を1本ずつの出力光線に分割して前記の各フィルターまたはスプリッター10を通過させ、1本のファイバーおよび前記フィルターまたはスプリッター10の各一から別のフィルターまたはスプリッター10の各一へ反射されるもう1つの多重送信光線と結合されたチャンネルを成すように構成された、複数のフィルターまたはスプリッター10を含む。WDMモジュール1は多重送信光線を出力光線に変換しフィルターまたはスプリッター11を通過させ、1本のファイバーと結合されたチャンネルを成すように構成されたもう1つのフィルターまたはスプリッター11を含む。この際、WDDMモジュールは入力光線を入力時にそれぞれ異なる波長λ1−λ8の出力光線に分波する。
代替的には、同じ構成を光伝播方向を逆転することによりWDMモジュールに適用可能である。図2は従来型8チャンネルWDMモジュールの光路を示す。図2において、光コンバイナとして機能する各フィルター10は入力光線すなわち、WDMモジュールのチャンネルを1本のファイバーから受けることができる。この光線は前記の各フィルターまたはコンビナ10を通過してもう1つのフィルターまたはコンビナ10から来る多重送信光線と結合してもう1つの多重送信光線を成し、さらに別の1つのフィルターまたはコンビナ10へ伝播される。フィルター11は入力光線、すなわちWDMモジュールのチャンネルを1本のファイバーから受けてフィルター11を通過させ、多重送信光線に束ね、1つのフィルターまたはコンビナ10へ伝播する。この際、WDMモジュールは異なる入力波長λ1−λ8を持つ入力光線をファイバーの外側で合波し出力部で出力光線に変換する。
本発明技術は光伝播を波長分割マルチプレクサとデマルチプレクサを一つの寸法で、短くできるように折り畳むミラーを利用して組み立られた波長分割マルチプレクサとデマルチプレクサを提供する。この際、波長分割マルチプレクサの入力光線がほぼ平行し同方向に伝播することができる。波長分割デマルチプレクサの出力光線もほぼ平行で同方向に伝播することができる。
本発明技術はミラーおよびフィルターを利用して組み立てる波長分割マルチプレクサ、すなわち光コンバイナを提供する。このコンバイナはミラーおよびフィルターまたはコンビナの温度変化による変形が小さくなるように基板カバーの間に挟まれた構造を成す。
本発明技術はミラーおよびフィルターを利用して組み立てる波長分割デマルチプレクサ、すなわち光スプリッターを提供する。この光スプリッターは温度変化による変形が小さくなるように基板カバーの間に挟まれた構造を成す。
本発明技術は以下から構成される波長分割デマルチプレクサを提供する。1枚の基板、前記の基板上にボトム側が乗っている第1のミラー、前記の基板上にボトム側が乗っている第2のミラー、前記の基板上にボトム側が乗っている第3のミラー、前記の基板上にボトム側が乗っている第1の光スプリッター。この際、前記第1ミラーは第1の光線を前記第1光スプリッターへ反射させるように構成され、前記第1光スプリッターは前記第1光線を第2光線に分割し前記第1光スプリッターを通過させ前記第1光スプリッターの第1発光面から出る。さらに、第3光線が前記第2のミラーに反射する。また第2光スプリッターはボトム側が前記の基板に乗っている。この際、前記第2ミラーは前記第3光線を前記第2光スプリッターへ反射するように構成されている。この際、前記第2光スプリッターは前記第3光線を第4光線に分割し前記第2光スプリッターを通過させ、前記第2光スプリッターの第2発光面から出力させる。さらに第5の光線は前記第3のミラーに反射する。この際、前記第1ミラーから前記第1光スプリッターへ向かって反射された前記第1光線は前記第2ミラーから前記第2光スプリッターへ向かって反射された前記第3光線とほぼ平行である。この際、前記第1発光面から出て行く前記第2光線は前記第2発光面から出て行く前記第4光線とほぼ平行し、前記第4光線の伝播方向とほぼ同方向に伝播する。
さらに、本発明技術は以下から構成される波長分割マルチプレクサを提供する。1枚の基板、前記の基板にボトム側が乗っている第1のミラー、前記の基板にボトム側が乗っている第2のミラー、前記の基板にボトム側が乗っている第3のミラー、前記の基板にボトム側が乗っている第1の光コンバイナ。この際、前記第1ミラーは第1の光線を前記第1光コンバイナへ向けて反射するように構成されている。この際、前記第1光コンバイナは前記第1ミラーから反射された前記第1光線と前記第1光コンバイナの第1の光入射面に入射する第2光線を前記第1光コンバイナを通過させ第3光線に合波して前記第2ミラーへ伝播させるように構成されている。前記の基板にボトム側が乗っている第2の光コンバイナ。この際、前記第2ミラーは前記第3光線を前記第2光コンバイナへ向けて反射するように構成されている。この際、前記第2光コンバイナは前記第2ミラーから来た前記第3光線を前記第2光コンバイナの第2の光入射面に入射する第4の光線と合波し前記第2光コンバイナを通過させ第5の光線に束ね前記第3のミラーへ伝播する。この際、前記第1光コンバイナから前記第2ミラーへ伝播する前記第3光線は前記第2光コンバイナから前記第3のミラーへ伝播する前記の第5の光線とほぼ平行する。この際、前記第1光入射面に入射する前記第2光線は前記第2光入射面に入射する前記第4光線とほぼ平行であり、前記第4光線の伝播方向とほぼ同方向に伝播する。
本発明技術の以上のならびにその他の構成要素、手順、特長、便益および優位性は代表的実施形態、付属図面および請求項に関する以下の詳細な説明を検討することにより明白となる。
図面は本発明技術の代表的実施形態を示す。これらの図面はすべての実施形態を示すものではない。その他の実施形態を追加的にまたは代替的に使用することも可能である。自明であるか不要な詳細は省スペースのためまたは効果的図解のために省略されている場合もある。逆に一部の実施形態は必ずしも開示されているすべての詳細が無くても実施可能である場合がある。同様の参照番号または参照インジケータが異なる図面に使用されている場合は、同様のまたは同類の構成要素または手順を参照する場合がある。
発明技術の異なる項目は代表的なものであり限定されることはない付属図面とともに以下の説明を読むとより完全に理解することが可能である。図面は発明技術の原理を必ずしも縮尺、強調するものではなく、あるいはこれら以外の場合に必ずしも発明技術の原理に基づくものとは限られない。
一部の実施形態が図面に示されているが、本発明分野に習熟した者であれば図示された実施形態が代表的なものであり、図示された実施形態の変種ならびに本明細書に記述されるその他の実施形態を本発明技術の範囲で考案し応用することが可能であることを把握できる。
従来型8チャンネルWDDMモジュールの光路を示す。 従来型8チャンネルWDMモジュールの光路を示す。 本発明技術第1の実施形態に従うWDDMモジュール光路の平面概略図を示す。 本発明技術第2の実施形態に従うWDDMモジュール光路の平面概略図を示す。 本発明技術第3の実施形態に従うWDDMモジュール光路の平面概略図を示す。 本発明技術第4の実施形態に従うWDDMモジュール光路の平面概略図を示す。 光スプリッターおよびミラーを支持する基板に搭載されたWDDMモジュールの断面概略図を示す。 ガラス基板および熱膨張係数(CTE)に合致する誘電膜の複層構造を持つ光スプリッターの断面概略図を示す。 ガラス基板および熱膨張係数(CTE)に合致する誘電膜の複層構造を持つ光スプリッターの断面概略図を示す。 光スプリッターおよびミラーのサンドイッチ構造を持つWDDMモジュールの断面概略図を示す。 一組の光スプリッターおよび一組のミラーの間のスペーサを持つWDDMモジュールの断面概略図を示す。 本発明技術第5の実施形態に従うWDDMモジュール平面概略図を示す。 本発明技術第6の実施形態に従うWDDMモジュール平面概略図を示す。 本応用例の第7実施形態に従う図3に示されているアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を示す。 図4に示される本応用の第8の実施例に従うアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を図解したものである。 本応用例の第9実施形態に従う図5に示されているアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を示す。 図6に示される本応用の第8の実施例に従うアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を図解したものである。 図12に示される本応用の第11の実施形態に従うアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を図解したものである。 本応用例の第12実施形態に従う図13に示されているアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を示す。
代表的実施形態を以下で説明する。その他の実施形態を追加的にまたは代替的に使用することも可能である。自明であるか不要な詳細は省スペースのためまたは効果的説明のために省略されている場合もある。逆に一部の実施形態は必ずしも開示されているすべての詳細が無くても実施可能である場合がある。同様の参照番号または参照インジケータが異なる図面に使用されている場合は、同様のまたは同類の構成要素または手順を参照する場合がある。
図3は第1の実施形態本発明技術に従うWDDMモジュール光路の平面概略図を示す。図4は第1の実施形態本発明技術に従うWDDMモジュール光路の平面概略図を示す。図3、図4において、第1の実施形態に示されているWDDMモジュール100は非重複中心波長λ1−λNを持つN本の光チャンネルが合波された入力光線を光入力端子で受け、入力光線が分波されたN本の出力光線を発生N個の出力端子で発生する、この際、各出力光線は中心波長λ1−λNの対応する光線を持つことができる。
図3、図4において、入力光線を分波するためにWDDMモジュール100は、連続的に光学的に直列結合されWDDMモジュール100の左側に配置されたN個の光スプリッター101−1から101−Nおよび光スプリッター101−nと101−(n+1)の間で光学的に結合された(Nー1)枚のミラー102−nを含むことができる。この際、光スプリッター101−nはミラー102−nを介して光スプリッター101−(n+1)と結合可能であり、ミラー102−nは光スプリッター101−nにより分波された光線を光スプリッター101−(n+1)へ反射するように構成されている。この際、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。
光スプリッター101−nはミラー102ー(Nー1)から反射された入力光線と関連付けられた入射光線を中心波長λnの出力光線に分波するように構成することができる。この伝播は光スプリッター101−nを通って同スプリッターの発光面から光プロセッサ110のうち1個へ発光され、入力光線の分波された部分はミラー102−nへ向かって反射される。ここに、nは2以上(Nー1)以下の整数値を取ることができる。この際、中心波長λnの出力光線は入力光線から光スプリッター101−nを通してろ過可能である。例えば、光スプリッター101−2はミラー102−1で反射された入力光線と関連付けられた入射光線を中心波長λ2の出力光線に分波するように構成されている。この出力光線は光スプリッター101−2を通って伝播しこのスプリッターの発光面から発光され、入力光線の分波された部分はミラー102−2へ向かって反射する。中心波長λ2の出力光線は光スプリッター101−2を通る入力光線からろ過されることが可能である。
図3、図4において、WDDMモジュール100は光線を反射するミラー107も含むことが可能である。すなわち光スプリッター101−Nにより分波されるエクスプレスチャンネルが、出力光線とほぼ平行に出力光線の伝播方向とほぼ方向に光プロセッサ110へ伝播する。各光プロセッサ110は光スプリッター101−1から101−Nをそれぞれ通過して発射された一本の出力光線およびミラー107から反射された光線を受けて前記の一本の出力光線を視準調整するように構成されている出力コリメータ、前記の視準された一本の出力光線と関連付けられた光信号を受けて光信号を電気信号に変換するように構成された光検出器、ならびにこの電気信号を増幅するように構成された増幅器を含むことができる。代替的に、複数の光ファイバーを対応する光プロセッサ110の出力コリメータから発射される視準された光線を受けるために使用することも可能である。
図3に示す第1の実施形態において、入力光線は出力光線の発射に伴いWDDMモジュール100の同一側面から、例えば左側からWDDMモジュール100へ送信可能である。WDDMモジュール100は光スプリッター101−1と結合され、WDDMモジュール100の右側に配置された二枚のミラー103と104を含むことができる。入力光線はミラー103および104で連続的に反射し光スプリッター101−1へ伝播され、入力光線を中心波長λ1の出力光線に分波する。この出力光線は光スプリッター101−1を通って伝播し、発光面から発せられ、分波された部分入力光線はミラー102−1へ向かって反射する。この際、中心波長λ1の出力光線は光スプリッター101−1により入力光線からろ過されることが可能である。入力光線はミラー104から光スプリッター101−1へ向かって入力光線がミラー103へ伝播するのとはほぼ逆方向へ伝播する。入力光線はミラー103からミラー104へ、入力光線がミラー104から光スプリッター101−1へ伝播する方向および入力光線がミラー103へ伝播する方向とほぼ垂直方向に伝播することが可能である。
光スプリッター101−1〜101−Nのそれぞれ対応する発光面から発射された出力光線は出力光線の二本の各隣接する光線間とほぼ同じ間隔Sを持つ対応する光プロセッサ110とほぼ同方向に伝播することが可能である。ミラー103に伝播する光線、ミラー104から光スプリッター101−1に伝播する光線、ミラー102−nから光スプリッター101−(n+1)へ伝播する光線およびミラー107から伝播する光線はほぼ相互に平行する。この際、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。ほぼ同じ分離または間隙が、ミラー104から光スプリッター101−1へ伝播する光線の隣接する各二本の間、それぞれミラー102−1から102ー(Nー1)を介して光スプリッター101−2へ101−Nを通って伝播する光線とミラー107から反射された光線の間に維持することが可能であり、出力光線の隣接する各二本の間の間隙Sとほぼ同じである。光ファイバー108から送られる入力光線の視準を合わせるための入力コリメータ109を提供することが可能であり、次に入力コリメータ109によって視準が合った入力光線はミラー103で受けることが可能である。
図4に示す第2の実施形態において、入力光線はWDDMモジュール100へ出力光線とは異なるWDDMモジュール100の側から送られる。この場合に入力光線はWDDMモジュール100へはWDDMモジュール100の右側から送り込まれ、出力光線はWDDMモジュール100の左側から出る。WDDMモジュール100は光スプリッター101−1と結合され、WDDMモジュール100の右側に配置された二枚のミラー105と106を含むことができる。入力光線はミラー105および106で連続的に反射し光スプリッター101−1へ伝播され、入力光線を中心波長λ1の出力光線に分波する。この出力光線は光スプリッター101−1を通って伝播し、発光面から発せられ、分波された部分入力光線はミラー102−1へ向かって反射する。この際、中心波長λ1の出力光線は光スプリッター101−1により入力光線からろ過されることが可能である。
入力光線は入力光線がミラー106から光スプリッター101−1へ伝播するのとほぼ同方向でミラー105へ伝播する。入力光線はミラー105からミラー106へ、入力光線がミラー106から光スプリッター101−1へ伝播する方向および入力光線がミラー105へ伝播する方向とほぼ垂直方向に伝播することが可能である。光スプリッター101−1〜101−Nの発光面から発射される出力光線は出力光線の隣接する各二本間にほぼ同空間Sを持つ光プロセッサ110とほぼ同方向にほぼ平行に伝播することができる。
ミラー105に伝播する光線、ミラー106から光スプリッター101−1に伝播する光線、ミラー102−nから光スプリッター101−(n+1)へ伝播する光線およびミラー107から伝播する光線はほぼ相互に平行する。この際、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。ほぼ同じ分離または間隙が、ミラー106から光スプリッター101−1へ伝播する光線の隣接する各二本の間、それぞれミラー102−1から102ー(Nー1)を介して光スプリッター101−2へ101−Nを通って伝播する光線とミラー107から反射された光線の間に維持することが可能であり、出力光線の隣接する各二本の間の間隙Sとほぼ同じである。光ファイバー108から送られる入力光線の視準を合わせるための入力コリメータ109を提供することが可能であり、次に入力コリメータ109によって視準が合った入力光線はミラー105で受けることが可能である。
この際、図3、図4において、入力光線は102ー(Nー1)を通りWDDMモジュール100の右側で一組のミラー102−1によって、またWDDMモジュール100の左側では一組の光スプリッター101−1から101−Nで反射して戻りまた反射して返り、WDDMモジュール100を伝播する入力光線の光路は重複可能となる。従って、WDDMモジュール100を一つの寸法で短くできる。
図3、図4において、出力光線が相互にほぼ同じ対応する中心波長λ1−λを持つ構成である場合、光スプリッター101−1〜101−Nにおいて入力光線入射角θおよび光スプリッター101−nとミラー101ー(Nー1)の各対の間隔がすべてほぼ同じである場合は、すなわち光線が前記の各ミラー101ー(Nー1)対から前記の各光スプリッター101−n対に伝播する距離がLであり、ここに、nは2以上N以下の整数、対応する中心波長λ1−λnである隣接する各二本の出力光線の間のほぼ同じ間隔Sは次式で与えられる。
Figure 2015210529
この場合には、図3、図4において、Sは0.5mm〜5mm、Lは1mm〜25mm、θは0.5°〜30°の範囲の値を取ることができる。光スプリッター101−1〜101ー(Nー1)からミラー102−1〜102ー(Nー1)へのおよび光スプリッター101−Nからミラー107への光線分波は相互にほぼ平行して伝播することができる。スプリッター101−1〜101ー(Nー1)からミラー102−1〜102ー(Nー1)までおよび光スプリッター101−Nからミラー107までほぼ同じ分離または間隙が隣接する各二本の光線分波光間に維持される。ミラー102−1〜102ー(Nー1)および107のすべてはほぼ同じ入力光線の入射角xを持ち、この際、入射角xは入射角度θとほぼ同じになることができる。光スプリッター101−nからミラー102−nへの光線伝播距離はミラー102−nから光スプリッター101−(n+1)への光線伝播距離より大きくなる。ここに、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。
代替的に、図5は本発明技術の第3の実施形態によるWDDMモジュール光路の平面概略図を示す。図6は本発明技術の第4の実施形態によるWDDMモジュール光路の平面概略図を示す。図5に示すように、図3と同じ参照番号で示す要素については図3の要素図解を参照することが可能である。図6に示すように、図4と同じ参照番号で示す要素については図4の要素図解を参照することが可能である。
図5および6において、光スプリッター101−1〜101−Nの入力光線入射角θを相互に異ならしめることが可能であり、Internationational Telecommunication Union(ITU、国際電気通信連合)の要件である出力光線間の多様な中心波長λ1−λNの一致を満たすことができる。異なる入射角θのうち2角の差は0.1°〜10°の範囲の値を取ることができる。代替的に、光スプリッター101−1〜101−Nのうち一部のものは入力光線がほぼ同じ入射角θとすることができる。対応する中心波長がλ1−λNである隣接する各二本の出力光線間のほぼ同じ間隔Sを維持するために、ミラー102−1〜102ー(Nー1)および107の方向および姿勢を図5と図6に示すように修正することができる。この場合に、Sの範囲は0.5mm〜5mmを取ることが可能である。従って、光スプリッター101−1〜101ー(Nー1)および101−Nからミラー102−1〜102ー(Nー1)および107までの光線分波はそれぞれ相互に非平行に伝播することが可能となる。
1対の光スプリッター101−nとミラー101ー(Nー1)の間隔、すなわち同対のミラー101ー(Nー1)から対の光スプリッター101−nへの光線伝播距離は、もう一つの光スプリッター101−nとミラー101ー(Nー1)の対間の距離すなわちもう一つの対になったミラー101ー(Nー1)からもう一つの対になった光スプリッター101−nへの光線伝播距離とは異なることができる。ここに、nは2以上N以下の整数を取ることができる。一対の光スプリッター101−nとミラー101−nの間隔、すなわち光スプリッター101−nの対からミラー102−nの対への光線伝播距離は、光スプリッター101−nとミラー101−nのもう一つの対の間の間隔、すなわちもう一対のスプリッター101−nからもう一対のミラー102−nへの光線伝播距離とは異なることが可能となる。ここに、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。ミラー102−1〜102ー(Nー1)および107は相互に異なる入力光線入射角xとなることができる。ミラー102ー(Nー1)から光スプリッター101−nへ伝播する光線の入射角θは光スプリッター101−nからミラー102−nへ伝播する光線の入射角xとほぼ同じである。ここに、nは2以上N以下の整数を取ることができる)。光スプリッター101−nからミラー102−nへの光線伝播距離はミラー102−nから光スプリッター101−(n+1)への光線伝播距離より大きくなる。ここに、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。ミラー102−1〜102ー(Nー1)から光スプリッター101−2〜101−Nへそれぞれ伝播する光線のうち隣接する各二本の分離または間隙はミラー102−1〜102ー(Nー1)から光スプリッター101−2〜101−Nへそれぞれ伝播する光線のうち他の隣接する二本の分離または間隙からは異なることができる。
図5において光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー102−1〜102ー(Nー1)と107の向きおよび姿勢を調節することによって、光スプリッター101−1〜101−Nの各発光面から発せられる出力光線は対応する出力コリメータまたは出力光線のうち隣接する各二本の間にほぼ同じ空間Sを持つ光検出器110とほぼ平行でほぼ同方向に伝播することができる。ミラー103に伝播する光線、ミラー104から光スプリッター101−1に伝播する光線、ミラー102−nから光スプリッター101−(n+1)へ伝播する光線およびミラー107から伝播する光線はほぼ相互に平行する。この際、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。
図6において光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー102−1〜102ー(Nー1)と107の向きおよび姿勢を調節することによって、光スプリッター101−1〜101−Nの各発光面から発せられる出力光線は対応する出力コリメータまたは出力光線のうち隣接する各二本の間にほぼ同じ空間Sを持つ光検出器110とほぼ平行でほぼ同方向に伝播することができる。ミラー105に伝播する光線、ミラー106から光スプリッター101−1に伝播する光線、ミラー102−nから光スプリッター101−(n+1)へ伝播する光線およびミラー107から伝播する光線はほぼ相互に平行する。この際、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。
図5と図6において、自動設置器は光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー102−1〜102ー(Nー1)と107を調整するために以下の手順を実行することができる。
(1)光スプリッター101−1〜101−Nに対する正規入射角または固有入射角を持つ対応する光スプリッター101−1〜101−Nの発光面から発射された出力光線の中心波長を測定する。
(2)光スプリッター101−1〜101−Nが隣接する各二本の出力光線の間隔がほぼ等しくITUの要件である中心波長λ1−λNである出力光線を発射することが可能になる、光スプリッター101−1〜101−Nの向き、および姿勢および光スプリッター101−1〜101−Nへの入射角を計算する。
(3)それぞれの中心波長がλ1−λNである隣接する各二本の出力光線間にほぼ同じ分離または間隙を保持または維持しうるミラー102−1〜102ー(Nー1)および107の向きおよび姿勢を計算する。
(4)自動設置器を使用して光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー、すなわち第3の実施形態に用いる103、104、102−1〜102ー(Nー1)および第4の実施形態に用いる107または105、106、102−1〜102ー(Nー1)および107を基板210に固定する。ここにミラー102−1〜102ー(Nー1)および107は計算された向きおよび姿勢を持つ。
図7は光スプリッターおよびミラーを支持する基板を搭載したWDDMモジュールの断面概略図である。図3、5および7を参照すると、第1および第3の実施形態については、各光スプリッター101−1〜101−N、ミラー103、104、102−1〜102ー(Nー1)および107、光プロセッサ110の入力コリメータ109および出力コリメータはその底面を共通基板210の上面に取り付けてもよい。光スプリッター101−1〜101−Nは通常の場合真空蒸着法を使用して製造される。
図8は光スプリッターのガラス基板および適合する熱膨張係数(CTE)を持つ誘電膜の複層構造を持つ断面概略図を示す。図8に示すように、各光スプリッター101−1〜101−Nはガラス基板150とガラス基板150上の誘電膜からなる複層構造152を含むことができる。誘電膜の複層構造152とガラス基板150さらにガラス基板150と基板210の間で熱膨張係(CTE)が異なるので、温度が変化すると光スプリッター101−1〜101−Nは図9に示すように変形し、光スプリッター101−1〜101−Nから発射された出力光線の光路および/またはミラー102−1〜102ー(Nー1)の組および光スプリッター101−1〜101−Nの組により反射し合う入力光線も変化する。
図9はガラス基板および熱膨張係数(CTE)が一致していない誘電膜の複層構造を持つ光スプリッターの断面概略図を示す。従ってWDDMモジュールの光結合効率は光スプリッター101−1〜101−Nからそれぞれ発射される出力光線の光路およびミラー102−1〜102ー(Nー1)の組および光スプリッター101−1〜101−Nの組で反射し合う入力光線が、図7に示すように、基板210の上面とほぼ平行になる温度でのみ最適化されることになる。
変形を軽減するため、図10に示すようにサンドイッチ構造を使用する。図10は、光スプリッターおよびミラーのサンドイッチ構造を持つWDDMモジュールの断面概略図である。図3、5および10において、基板カバー220を用いて底面を各光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー103、104、102−1〜102ー(Nー1)および107の上側に取り付けてもよい。この際、光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー103、104、102−1〜102ー(Nー1)および107を光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー103、104、102−1〜102ー(Nー1)および107の温度による変形が軽減され、広範囲の温度変化に耐えるように基板210と基板カバー220の間にサンドイッチ構造とする。従って、光スプリッター101−1〜101−Nからそれぞれ発射される出力光線の光路よびミラー102−1〜102ー(Nー1)の組および光スプリッター101−1〜101−Nの組により反射し合う入力光線の光路は安定し、温度依存損失(TDL)が削減される。
図4、6および10を参照する。第2および第4の実施形態について、各光スプリッター101−1〜101−N、ミラー105、106、102−1〜102ー(Nー1)および107、光プロセッサ110の入力コリメータ109および出力コリメータはその底面を共通基板210の上面に取り付けてもよい。さらに、基板カバー220の底面が各光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー105、106、102−1〜102ー(Nー1)および107の上側に取り付けられてもよい。従って、光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー105、106、102−1〜102ー(Nー1)および107は光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー105、106、102−1〜102ー(Nー1)および107の温度による変形が軽減され、広範囲の温度変化に耐えるように基板210と基板カバー220の間にサンドイッチ構造とする。図7に示すように代替的には基板カバー220を省略してもよい。
基板210および基板カバー220は同じ素材製、または熱膨張係数が同じの異なる素材製でもよい。例えば、基板210は厚みtが0.1mm〜5mmのガラスまたはセラミック基質製でよく、基板カバー220は厚みtが0.1mm〜5mmのガラスまたはセラミック基質製でよい。
図11は一組の光スプリッターおよび一組のミラーの間にスペーサを持つWDDMモジュールの断面概略図を示す。図11において、光スプリッター101−1〜101−Nをミラー102−1〜102ー(Nー1)に対する必要な位置および角度に合わせるために、スペーサ160基板210上およびWDDMモジュール100の左にある光スプリッター101−1〜101−Nの組およびWDDMモジュール100の右側にあるミラー102−1〜102ー(Nー1)の組の間に設けることができる。スペーサ160は光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー102−1〜102ー(Nー1)を合わせるための要件に従って精確に制作することができる。
スペーサ160は厚みt1が0.01mm〜1mmのガラスまたはセラミック基質製でよい。合わせ手順の際、光スプリッター101−1〜101−Nスペーサ160の左側に押し付けられ、次に基板120の上に固定され、またミラー102−1〜102ー(Nー1)はスペーサ160の右側に押し付けられ、次に基板120の上に固定される。従って、光スプリッター101−1〜101−Nおよびミラー102−1〜102ー(Nー1)の精確な位置と向きが容易に達成される。この際、スペーサ160は光スプリッター101−1〜101−Nの入力光線を受けて反射するように構成された光入射側111に対して隣接する左のエッジおよびミラー102−1〜102ー(Nー1)の入力光線を反射するように構成された光反射側112隣接する右のエッジを持つことができる。代替的に、間隙160を複数の分散部分から構成することができる。その各部分は基板210の上に位置付けられ光スプリッター101−(n+1)のうち1つの光入射面がこの基板の左側に隣接し、ミラー102−nのうち1枚の光反射面が同基質の右側に隣接することができる。ここに、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。スペーサ160の各分散部分は厚みt1が0.01mm〜1mmのガラスまたはセラミック基質製でよい。
図12は代替的に、本発明技術の第5の実施形態によるWDDMモジュールの平面概略図を示す。図12において、光スプリッター101−1〜101−Nは入力光線を受けて反射するように構成された光入射面がスペーサ160の左側に沿い同一面上になるように設定することができる。ミラー102−1〜102ー(Nー1)は入力光線を反射するように構成された光反射面がスペーサ160の右側と同一面上となるように取り付けてもよい。光スプリッター101−1〜101−Nの光入射面はミラー102−1〜102ー(Nー1)の光反射面とほぼ平行であることができる。この際光スプリッター101−nからミラー102−nまでの光線伝播距離はミラー102−nから光スプリッター101−(n+1)まで伝播する光線の距離とほぼ等しくなりうる。1と等しいかこれより大きく(N−1)と等しいかこれ未満の整数でありうる。
すべての光スプリッター101−1〜101−Nは入力光線の入射角θがほぼ同じで、すべてのミラー102−1〜102ー(Nー1)および107は入力光線の入射角度xがほぼ同じである。ここに、入射角xと入射角θとほぼ同じであってよい。この場合には、光スプリッター101−1〜101−Nの発光面からそれぞれ発射される出力光線の波長はほぼ等価のλ1−λNであり、出力光線は相互に、および対応する隣接する各二本の出力光線間にほぼ同じ空間Sを持つ光プロセッサ110とほぼ同方向に伝播することができる。ミラー102−nから光スプリッター101−(n+1)へそれぞれ伝播する光線は相互にほぼ平行であることができる。ここに、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。
光スプリッター101−nからそれぞれ対応するミラー102−nに伝播する光線は相互にほぼ平行であることができる。ここに、nは1以上(Nー1)以下の整数であってよい。ほぼ同じ分離または間隙をミラー102−1〜102ー(Nー1)から光スプリッター101−2〜101−Nへそれぞれ伝播する隣接する各二本の光線の間に維持することができる。ほぼ同じ分離または間隙を光スプリッター101−1〜101ー(Nー1)からミラー102−1〜102ー(Nー1)さらに光スプリッター101−2〜101−Nへ伝播する隣接する各二本の光線の間に維持することができる。図13に示すように、図3のと同じ参照番号で示す要素については図3の要素図解を参照することが可能である。
図13は代替的に、本発明技術の第6の実施形態によるWDDMモジュールの平面概略図を示す。図13において、光スプリッター101−1〜101−Nを入力光線を受けて反射するように構成された光入射面を相互にほぼ平行となるように構成することができる。ミラー102−1〜102ー(Nー1)は入力光線を反射するように構成された光反射面が相互にほぼ平行になるように組まれた構成にすることができる。光スプリッター101−1〜101−Nの光入射面はミラー102−1〜102ー(Nー1)の光反射面とほぼ平行であることができる。この際、光スプリッター101−nからミラー102−nに伝播する光線の距離はミラー102−nから光スプリッター101−(n+1)へ伝播する光線の距離より大きくてよい。ここに、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。
すべての光スプリッター101−1〜101−Nは入力光線の入射角θがほぼ同じで、すべてのミラー102−1〜102ー(Nー1)および107は入力光線の入射角度xがほぼ同じである。ここに、入射角xと入射角θとほぼ同じであってよい。この場合には、光スプリッター101−1〜101−Nの発光面からそれぞれ発射された出力光線の波長が相互に異なるλ1−λNとなる場合であっても、光スプリッター101−nからミラー102−nへ伝播する光線の距離およびミラー102−nから光スプリッター101−(n+1)へ伝播する光線の距離は出力光線が相互にほぼ平行し、さらに、隣接する各二本の出力光線間の空間がほぼ同じな対応する光プロセッサ110とほぼ同方向に伝播するように調節することができる。ここに、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。
ミラー102−1〜102ー(Nー1)から光スプリッター101−2〜101−Nへそれぞれ伝播する光線は相互にほぼ平行であってよい。光スプリッター101−1〜101ー(Nー1)からミラー102−1〜102ー(Nー1)にそれぞれ伝播する光線は相互にほぼ平行であってよい。1対の光スプリッター101−nとミラー101ー(Nー1)の間隔、すなわち同対のミラー101ー(Nー1)から対の光スプリッター101−nへの光線伝播距離は、もう一つの光スプリッター101−nとミラー101ー(Nー1)の対間の距離すなわちもう一つの対になったミラー101ー(Nー1)からもう一つの対になった光スプリッター101−nへの光線伝播距離とは異なることができる。ここに、nは2以上N以下の整数を取ることができる。一対の光スプリッター101−nとミラー101−nの間隔、すなわち光スプリッター101−nの対からミラー102−nの対への光線伝播距離は、光スプリッター101−nとミラー101−nのもう一つの対の間の間隔、すなわちもう一対のスプリッター101−nからもう一対のミラー102−nへの光線伝播距離とは異なることが可能となる。ここに、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。図12に示すように、図3のと同じ参照番号で示す要素については図3の要素図解を参照することが可能である。
図13において、光スプリッター101−1〜101−Nをミラー102−1〜102ー(Nー1)に対して必要な位置および角度に合わせるため、スペーサ160を複数の分散部分から構成することができる。その各分散部分は基板210に形成され、入力光線を受けて反射するように構成された一本の光スプリッター101−(n+1)の光入射面を基板左側に隣接させ、入力光線を反射するように構成された一つのミラー102−nの光反射面を基板右側に隣接させることができる。ここに、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。スペーサ160の各分散部分は厚みt1が0.01mm〜1mmのガラスまたはセラミック基質製でよい。
代替的には、同じ構成を光伝播方向を逆転することによりWDMモジュールに応用可能である。図14は本応用例の第7実施形態に従う図3に示されているアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を示す。図15は本応用例の第8実施形態に従う図4に示されているアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を示す。図16は本応用例の第9実施形態に従う図5に示されているアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を示す。図17は本応用例の第10実施形態に従う図6に示されているアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を示す。図18は本応用例の第11実施形態に従う図12に示されているアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を示す。図19は本応用例の第12実施形態に従う図13に示されているアーキテクチャによるWDMモジュールの光路を示す。
第7〜第12実施形態に示されている複数のWDMモジュール500は第1〜第6実施形態に示されている対応するWDDMモジュール100とアーキテクチャが同じであるが、以下に説明するように、第1〜第6実施形態に示されている対応するWDDMモジュール100とは別の機能を行う。光スプリッター101−1〜10−Nの機能を果たすデバイスは光コンバイナに変更してもよい。第1〜第6実施形態に示される対応する中心波長がλ1−λNである出力光線を送る光路は複数の入力光線を伝送するように変更する、すなわち対応する中心波長がλ1−λNであるWDMモジュールのチャンネルに変更することができる。入力光線を第1〜第6実施形態に示されている光スプリッター101−1〜101−Nの組およびミラー102−1〜102ー(Nー1)の組の間で交互に送るための光路は光コンバイナ101−1〜101−Nの組およびミラー102−1〜102ー(Nー1)の組の間で合波されたまたは結合された光線を交互に送るように変更することができる。デバイスは光スプリッター101−nの発光面として機能する面がある。この面は光コンバイナの光入射面として基板210に取り付けられた入力コリメータ169によって視準が合った、中心波長がλの入力光線を受容するように変更してもよい。ここにnは1以上N以下の整数を取ることができる。この際、入力光線は光ファイバーまたはレーザエミッタから入力コリメータ169へ送られてここで視準されることができる。
デバイスには光スプリッター101−nの光入射面として機能するもう一つの面があり、この面を光コンバイナの発光面に変更してもよい。入力光線は光コンバイナ101−nを通って伝播し、光コンバイナ101−nの発光面から発射され、光コンバイナ101−(n+1)から来る合波光線と結合されもう一つの合波された光線と結束して光コンバイナ101ー(Nー1)へ伝播されることができる。ここにnは2以上(Nー1)以下の整数であってよい。ミラー102−nは光コンバイナ101−(n+1)〜光コンバイナ101−nで合波または結合された光線を反射するように構成されている。ここに、nは1以上(Nー1)以下の整数を取ることができる。
図14および16に示す第7および第9の実施形態、出力光線は入力光線が光コンバイナ101−1〜101−Nに入射するに伴いWDMモジュール500の同じ側例えば左側から送られることができる。WDMモジュール500は光コンバイナ101−1と結合されWDMモジュール500の右に配置されている二枚のミラー103および104を含むことができる。光コンバイナ101−1で合波または結合された出力光線はミラー104および103により連続的に反射されて光プロセッサ501へ伝播されることができる。組立状態において、光プロセッサ501の出力コリメータ、入力コリメータ169、光コンバイナ101−1〜101−Nおよびミラー103、104および102−1〜102ー(Nー1)を図7および10に示す共通基板210に固定することができる。さらに、図10に示す基板カバー220を提供し、底面を各光コンバイナ101−1〜101−Nおよびミラー103、104、102−1〜102ー(Nー1)および107の上側に搭載することもできる。
図15および17に示す第8および第10の実施形態において、出力光線はWDMモジュール500の異なる側から、入力光線の光コンバイナ101−1〜101−Nへ入射側と反対側例えば右側から発射してもよい。WDMモジュール500は光コンバイナ101−1と結合されWDMモジュール500の右側に配置された二枚のミラー105および106を含むことができる。光コンバイナ101−1で合波または結合された出力光線はミラー106および105により連続的に反射されて光プロセッサ501へ伝播されることができる。組立状態において、光プロセッサ501の出力コリメータ、入力コリメータ169、光コンバイナ101−1〜101−Nおよびミラー103、104および102−1〜102ー(Nー1)を図7および10に示す共通基板210に固定することができる。さらに、図10に示す基板カバー220を提供し、底面を各光コンバイナ101−1〜101−Nおよびミラー105、106、102−1〜102ー(Nー1)および107の上側に搭載することもできる。
光プロセッサ501は、第7および第9実施形態に示されているミラー103または第8および第10実施形態に示されているミラー105で反射された出力光線を受容し出力光線を視準するように構成された出力コリメータ、光信号と関連付けられた視準された出力光線を受容して光信号を電気信号に変換するように構成された光検出器、および電気信号を増幅するように構成された増幅器を含むことができる。代替的に、対応する光プロセッサ110の出力コリメータから発射される視準された光線を受容するための光ファイバーを構成してもよい。
別途の説明が無い限り、本明細書に記載されている、以下の請求項も含み、すべての測定値、値、定格値、位置、強度、サイズその他の仕様値は厳密な値ではない。これらの値は関連する機能との整合性があり同分野において慣例的に関連されている対象との整合性がある合理的領域を表すことを意図している。さらに、別途の説明が無い限り、記載されている数値範囲は表記されている最大値および最小値を含むことが意図されている。さらに、別途の説明が無い限り、すべての素材選択ならびに数値は優先的実施形態の代表値であり、他の領域や素材を使用可能な場合がある。
知的財産保護の対象範囲は請求項によってのみ制限され、同範囲は本明細書および後続する審査経過に照らして解釈する際には請求項に使用されている言語の意味と整合性がある範囲でできる限り広義であることならびに請求項とすべての構造的および機能的等価対象を含むが意図されており、この通り解釈されるべきものである。

Claims (20)

  1. 波長分割デマルチプレクサであって、
    基板と、
    前記の基板上に底が乗っている第1のミラーと、
    前記の基板上に底が乗っている第2のミラーと、
    前記の基板上に底が乗っている第3のミラーと、
    前記の基板上に底が乗っている第1の光スプリッターであって、前記第1ミラーは第1の光線を前記第1光スプリッターに反射するように構成されており、前記第1光スプリッターは前記第1光線を前記第1光スプリッターを通る第2光線に分波するように構成され、この分波が前記第1光スプリッターの第1発光面から出て行き、第3光線が前記第2ミラーへ反射する、第1の光スプリッターと、
    前記の基板上に底面が乗っている第2光スプリッターであって、前記第2ミラーは前記第3光線を前記第2光スプリッターに反射するように構成され、前記第2光スプリッターは前記第3光線を第4の光線に分波するように構成され、第4光線は前記第2光スプリッターを通って前記第2光スプリッターの第2発光面から出ていき、第5の光線が前記第3のミラーへ反射し、前記第1ミラーから前記第1光スプリッターへ反射された前記第1光線は前記第2ミラーから前記第2光スプリッターに反射された前記第3光線とほぼ平行であり、前記第1発光面から出る前記第2光線が前記第2発光面から出る前記第4光線とほぼ平行であり、前記第4光線が伝播するのとほぼ同方向に伝播する、第2光スプリッターと、からなることを特徴とする、
    波長分割デマルチプレクサ。
  2. 前記の基板に入力コリメータを搭載しており、前記の入力コリメータは前記第1光線の視準を合わせるように構成されている事を特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  3. 前記の基板に出力コリメータを搭載しており、前記の出力コリメータは前記第2光線の視準を合わせるように構成されている事を特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  4. 前記第2光線と関連付けられた光信号を受容し前記の光信号を電気信号に変換するように構成された光検出器から構成されることを特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  5. 前記の電気信号を増幅するように構成された増幅器を含む事を特徴とする、請求項4に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  6. 前記第1光スプリッターは前記第1光線の第1入射角、前記第2光スプリッターは前記第3光線に第2入射角があり、前記第一角度が前記第2角度と異なる事を特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  7. 前記第1および第2角度間の差が0.1°〜10°である事を特徴とする、請求項6に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  8. 前記第1光線が光ファイバーから導かれる事を特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  9. 前記第1ミラーの上側、前記第2ミラーの上側、前記第3のミラーの上側、前記第1光スプリッターの上側および前記第2光スプリッターの上側を結合する基板カバーを含む事を特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  10. 前記の基板カバーがガラス製である事を特徴とする、請求項9に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  11. 前記の基板カバーがセラミック製である事を特徴とする、請求項9に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  12. 前記の基板に第1のスペーサがあり、前記第1ミラーが前記第1スペーサ第1の側に対して隣接し、また前記第1光スプリッターが前記第1スペーサの前記第1側と反対側の前記第1スペーサの第2の側に対して隣接する事を特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  13. 前記の基板に第2のスペーサがあり、前記第2ミラーが前記第2スペーサの第1の側に対して隣接し、また前記第2光スプリッターが前記第2スペーサの前記第1側と反対側の前記第2スペーサの第2の側に対して隣接する事を特徴とする、請求項12に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  14. 前記第1スペーサがガラス製である事を特徴とする、請求項12に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  15. 前記第1スペーサがセラミック製である事を特徴とする、請求項12に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  16. 前記の基板がガラス製である事を特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  17. 前記の基板がセラミック製である事を特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  18. 前記第2光線の波長が前記第4光線とは異なる事を特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  19. 前記第1ミラーから前記第1光スプリッターへ反射された前記第1光線が前記第1発光面から出た前記第2光線の伝播方向とほぼ同じ方向に伝播する事を特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
  20. 前記第1ミラーから前記第1光スプリッターへ反射された前記第1光線が、前記第2ミラーから前記第2光スプリッター反射された前記第3光線の伝播とは異なる距離に伝播する事を特徴とする、請求項1に記載の波長分割デマルチプレクサ。
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