JP4118756B2 - Multiplexer / demultiplexer - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に用いられる合分波器に関するものであり、より詳細には、波長多重光伝送などで利用され、複数の光伝送路を有する装置において、特定の波長の光信号を、各光伝送路に対して抽出又は挿入することを可能とする合分波器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の、波長多重伝送技術の発展に伴い、複数の光伝送路(ポート)をもつ機能デバイスに注目が集まっている。
【0003】
特に、一つの共通ポート(コモンポート)と複数の入出力ポート(チャネルポート)を有し、それぞれのチャネルポートから、特定の波長の光信号を抽出又は挿入することができる合分波素子は、小型低コスト化、低損失化などの特性を実現するために、多様な方式及び構造のものが提案されている。
【0004】
合分波器に関する技術の例を図9に示す(特許文献1参照)。
【0005】
この合分波器は、図9に具体的に示すように、光学ブロックの表面に、特定の波長の光線のみを透過させ、それ以外の波長の光線を反射させる波長特定フィルタ01〜04を複数配置し、光学ブロックの別の表面に収束リフレクタ05〜07を複数形成する構成となっている。
【0006】
従って、入射光012のうちの特定波長は、各波長特定フィルタ01〜04で反射され、その光線が収束リフレクタ05〜07により反射され、他の波長特定フィルタ01〜04に向かって再収束し、リレー式に光線を伝播させる方式である。
【0007】
一方、各波長フィルタ01〜04を透過した光線は、各波長特定フィルタ01〜04ごとに用意された検出器08〜011又は光ファイバにおいて、単一波長の光信号として検出される。
【0008】
この合分波器の内部を伝播するビームが、マルチモードファイバやフォトダイオードなどに結合する場合は、伝播ビームは幾何光線とみなして設計できるため、ビームの焦点の挙動も設計値からのずれに対して急激に変化することはなかった。
【0009】
またこれらの検出器(受光部品)08〜011の受光径は比較的大きいため、光学ブロック製造上の許容誤差はそれほど厳しくなかった。
【0010】
ところが、この合分波器にシングルモードファイバを実装しビームを出射又は受光する場合や、各チャネルに端面発光型のLDなどを配置し合波動作させる場合などは、伝播ビームはガウシアンビームとみなす方が妥当であり、ビームウェスト付近のビームの挙動を波動光学的に考慮する必要がある。
【0011】
更に、製造誤差、実験誤差がわずかに発生するだけで、ビーム結合効率が急激に低下するため、光学設計どおりの部品を入手・製造するコスト、部品を設計どおりにアライメントする実装コストが増大してしまうという問題があり、具体例を以下に示す。
【0012】
【特許文献1】
特開2000−162466
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
1)例えば、各チャネルに端面発光型のLDやシングルモードファイバなどを実装し、合波器として利用する場合、合波器の内部を伝播するビームは、収束リフレクタにより各チャネルのフィルタに向かって収束させられており、全てのフィルタ付近にビームウェストが形成されている。
【0014】
各チャネルポートから出射されるそれぞれのビームのビームウェスト及びスポットサイズが、前記伝播ビームのビームウェスト形成位置及びスポットサイズと一致しなければ、各チャネルポートから出射されるそれぞれのビームがコモンポートに結合する際の結合効率が低下したり、チャネル間ばらつきが発生したりする問題を招く。
【0015】
従って、これらのビームウェスト形成位置及びスポットサイズが一致するように設計・実装するのが望ましいが、設計どおりに各チャネルのLD、シングルモードファイバ、レンズ系などの部品を製造・実装するためには非常に高い精度が要求されるため、各チャネルにPDやマルチモードファイバを配置して分波器として利用する場合よりも、トレランスが厳しくなるという問題があった。
【0016】
また、市販の部品を利用してチャネルポートを構成することもできるが、その場合は光学部品のサイズに制約があるため、小型化できないという問題があった。
2)合分波器の内部を伝播するビームは、収束リフレクタによりフィルタに向かって収束させられているため、光学ブロックを製造する際のわずかな誤差により、フィルタ付近に形成されたビームウェストの位置やスポットサイズが、設計値から急激に変化してしまう。
【0017】
従って、チャネル数増大に従い伝播ビームが急激に拡散し、収束リフレクタの有効直径より伝播ビームのスポットサイズが大きくなってしまい、パワー損失が発生し、結合効率が低下してしまうという問題があった。
【0018】
本発明は、以上述べたような課題、即ち、合分波器内部の伝播ビームを多重反射させる方式により、特定の波長のビームを、複数の光伝送路に対して抽出又は挿入する場合に発生する、
1)部品製造トレランス低下
2)部品実装トレランス低下
3)パワー損失増大
などの課題を解決することを目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】
(1)第1の発明は、ガウシアンビーム等の光線(以下、単に、ガウシアンビームという)が、特定の位置にビームウェストを形成するように反射させる光反射集光素子に入反射し、上記光反射集光素子からの反射ビームが、特定の波長域のビームを透過させそれ以外の波長域のビームを反射させる波長選択素子に入反射し、上記波長選択素子からの反射ビームが、前記光反射集光素子とは別の光反射集光素子に入反射するように光学設計されている合分波器であって、前記光反射集光素子と前記波長選択素子は、平行に対向する二つの仮想平面上に配置されており、波長選択素子からの反射ビームは、二つの仮想平面で反射を繰り返しながら伝搬する多重反射ビームとなり、一つの波長選択素子から仮想平面の反射を経て隣接する別の波長選択素子までに入射する多重反射ビームの光路長が何れも等しく、かつ、一つの波長選択素子から別の波長選択素子に入射する反射ビームが複数の光反射集光素子による反射を経るように構成され、かつ、前記波長選択素子に入射する入射光軸と前記仮想平面のなす角度と、前記波長選択素子から反射される反射光軸と前記仮想平面のなす角度とが一致しないように構成され、前記波長選択素子に到達するビームの複素ビームパラメータが、すべての波長選択素子上で同一になるように光反射集光素子の光学パラメータが光学設計されていることを特徴とする合分波器である。
ここで、「ガウシアンビーム」とは、一般的にいえば、強度分布がガウス分布であることを特徴としており、ビーム光軸、ビームウェスト位置、スポットサイズ、ビーム波面曲率半径などを正確に定義できる単一モードのガウシアンビームのことを指している。
【0020】
従って、端面発光型レーザダイオードやシングルモードファイバから出射されるビームは単一モードのガウシアンビームとして扱えるが、面発光型レーザダイオードやマルチモードファイバから出射されるビームは、厳密には単一モードのガウシアンビームとして扱うことはできない。
【0021】
しかし、これらのビームも、場合によっては単一モードのガウシアンビームを出射する点光源の重ね合わせとして扱うことも可能である。
【0022】
よって、本発明におけるガウシアンビームは、対象とする光学系のそれぞれの場合に応じて、単一モードガウシアンビームの特徴を有するビームとみなすことができるような、広義のビームを想定している。
【0023】
ガウシアンビームの複素ビームパラメータ(q)とは、波長(λ)、円周率(π)、ビームウェストからの距離(z)、スポットサイズ(w(z))、ビーム波面曲率半径(R(z))を用いて下式(1)のように表現され、ガウシアンビームの特性を示すw(z)とR(z)を、一つの複素数(q)で表示することができるものとして知られている。
1/q=1/R(z)−iλ/(π・w(z)2) …(1)
以降の詳細説明の便宜のため、
合分波器外部からの信号を、ガウシアンビームとして内部に出射する部分を「出射点」、合分波器内部の伝播ビームを受光し、外部に信号として伝える部分を「受光点」、出射点、及び、出射点からのビームを効率よく合分波器内部に伝播させるためのレンズ系から構成される部品を「送信ポート」、受光点、及び、合分波器内部の伝播ビームを効率よく受光点に結合させるためのレンズ系から構成される部品を「受信ポート」、単一波長の光信号を入出力するための送信又は受信ポートを「チャネルポート」、波長多重化された光信号を入出力するための送信又は受信ポートを「コモンポート」と定義する。
【0024】
出射点又は受光点の具体例としては、シングルモードファイバの端面、マルチモードファイバの端面、先球ファイバの先端などが考えられる。
【0025】
また、出射点にはレーザダイオード、受光点にはフォトダイオードを利用し、合分波器外部に入出力する信号を電気信号とすることもできる。
【0026】
送信ポート又は受信ポートを構成するレンズ系の具体例としては、ポールレンズ、平凸レンズ、両凸レンズ、非球面レンズ、GRINレンズなどの光学レンズ、及び、それらの光学レンズが複数組み合わせられたものが考えられる。
【0027】
波長選択素子の具体例としては、特定の波長を固定して利用する場合は、誘電体多層膜を利用したバンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタなどが考えられる。
【0028】
また、透過させる波長は外部からの制御によりそれぞれ独立に変化させてもよい。
【0029】
その場合は、電気光学効果又は熱光学効果を利用した波長可変フィルタ、MEMS技術を利用したエタロンフィルタなどが考えられる。
【0030】
また、波長選択素子が透過させる波長帯が、入射光線の全ての波長帯を含む場合も考えられ、その場合は光学的な透過窓に相当する。
【0031】
逆に、入射光線の全ての波長帯を透過させない場合は、平面ミラーと同等の機能を有する。
【0032】
光反射集光素子の具体例としては、凹面ミラー、平凸レンズの平面側の表面に反射膜を形成したもの、フレネルレンズの原理を応用したフレネルミラーなどが考えられる。
【0033】
上記の部品群の配置を決定するため、平行に対向させられた二つの平面を考え「仮想平面」と定義する。
【0034】
送信ポートから出射されたビームが、仮想平面を透過し、受信ポートに伝播されるように、送信ポート、受信ポートが配置されており、少なくとも一組の送信ポートと受信ポートについては、送信ポートから出射されたビームが、二つの仮想平面の間をジグザグ状に反射する「多重反射ビーム」となり、そのビームが受信ポートに伝播されるように配置されており、多重反射ビームの仮想平面における反射点には、波長選択素子、光反射集光素子、平面状の反射面のいずれかの「制御素子」が配置されている。
【0035】
また、多重反射ビームの光路上において、隣接する波長選択素子の間に配置されている制御素子の全体を「リレイ光学系」と定義する。
【0036】
対向させられた二つの仮想平面の間の領域は、伝播ビームが多重反射する領域であるが、空間中をビームが多重反射する場合は、複数の制御素子が表面に形成されたアレイ素子搭載ブロックを二つ用意し、それらを平行に対向させる構成が考えられる。
【0037】
ガラス又は透明樹脂などの媒質中をビームが多重反射する場合は、ガラス又は透明樹脂などで形成された平板状の光導波ブロックの両方の表面に、複数の制御素子を形成する構成が考えられる。
【0038】
本発明の分波動作の原理は以下のとおりである。
【0039】
コモンポートは送信ポートであり、複数のチャネルポートは受信ポートであり、コモンポートから出力された波長多重光信号が、それぞれの波長選択素子が透過させる波長域に応じて、複数のチャネルポートに分波される。
【0040】
即ち、送信ポートから出射されたビームは、仮想平面を通過して、第一の波長選択素子に到達する。
【0041】
ビームが第一の波長選択素子に到達するまでに、複数の制御素子からの反射を経ることもある。
【0042】
第一の波長選択素子において、特定の波長域のビームは透過され、受信ポートに向けて出射される。
【0043】
それ以外の波長域のビームは反射され、対向する仮想平面の別の制御素子に届けられ、複数の光反射集光素子からの反射を経て、第二の波長選択素子に到達する。
【0044】
以上のような動作を繰り返しおこなうように、送受信ポートの設置位置と設置角度、仮想平面に配置された制御素子を光学設計する。
【0045】
また、本発明の合波動作の原理は以下のとおりである。
【0046】
複数のチャネルポートは送信ポートであり、コモンポートは受信ポートであり、チャネルポートから出力された複数の単一波長の光信号が、それぞれの波長選択素子が透過させる波長域に応じて、コモンポートに合波される。
【0047】
即ち、第一の送信ポートから出射されたビームは、第一の仮想平面上に形成された第一の波長選択素子に到達する。
【0048】
第一の波長選択素子において、特定の波長域のビームは透過され、第二の仮想平面上に形成された制御素子に向けて出射される。
【0049】
それ以外の波長域のビームは反射され合波されることはない。
【0050】
第二の仮想平面に到達した前記透過ビームは多重反射ビームとなり、第二の波長選択素子に到達するが、到達までには、少なくとも一つの光反射集光素子からの反射を経る。
【0051】
前記多重反射ビームは、第二の送信ポートから出射され第二の波長選択素子を透過するビームと合波され、再び多重反射ビームとなり、第三の波長選択素子に到達する。
【0052】
以上のような動作を繰り返しおこなうように、送受信ポートの設置位置と設置角度、仮想平面に配置された制御素子を光学設計する。
【0053】
第1の発明が奏する作用・効果は以下のとおりである。
【0054】
多重反射ビームの光路上において、複数の光反射集光素子の間には波長選択素子が配置されており、チャネルポートから出力されるビーム、或いは、チャネルポートに入力するビーム(以下、「チャネルポート入出力ビーム」と呼ぶ)は、その波長選択素子を通過する。
【0055】
前記のチャネルポート入出力ビームと多重反射ビームは同一のリレイ光学系を伝播することになるため、それらのビームの伝播状態が一致していなければ、送受信ポート間の結合効率が低下したり、結合効率にチャネルポート間のばらつきが発生してしまう。
【0056】
従って、これらの現象を防ぐためには、チャネルポート入出力ビームのビームウェストの位置やスポットサイズと、多重反射ビームのビームウェストの位置やスポットサイズが一致するように、チャネルポート光学系やリレイ光学系を設計する必要がある。
【0057】
このとき、全てのチャネルポート光学系、及び、リレイ光学系のうち各チャネルポートに対応する光反射集光素子などの光学系(以下、「チャネル光学系」と呼ぶ)を別々に光学設計すると、設計どおりの部品を入手・製造するコスト、設計どおりに部品を実装するコストなどが増大してしまう。
【0058】
従って、全てのチャネル光学系を同一化する光学設計、或いは、数種類のチャネル光学系を準備しチャネル数に対して周期的に再利用できる光学設計が望ましい。
【0059】
これは、多重反射ビームの伝播状態に注目すると、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、全ての波長選択素子上で同一化するか、チャネル数に対して周期的に変動させることに相当する。以下、この伝播状態を多重反射ビームの「同一化・周期化」と呼ぶ。
【0060】
しかし、波長選択素子からの反射ビームが、一つの光反射集光素子からの反射を経て、別の波長選択素子に入射する場合、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、上記のように全ての波長選択素子上で「同一化・周期化」するためには、すべての光反射集光素子の光学パラメータを同一化し、多重反射ビームの光路上における複数の波長選択素子間の距離を等間隔にし、複数の光反射集光素子間の中間点にビームウェストを形成する必要がある。
【0061】
この場合、チャネルポート入出力ビームのビームウェストも、前記複数の光反射集光素子間の中間点に形成されるように、チャネルポート光学系を設計しなければならないので、設計どおりの部品を入手・製造するコストなどが増大するという問題があった。
【0062】
また、市販の部品を利用してチャネルポートを構成することもできるが、その場合は光学部品のサイズに制約があるため、小型化できないという問題があった。
【0063】
図7は、多重反射ビームが、一つの光反射集光素子からの反射を経て別の波長選択素子に入射する場合の合分波器の概略構成図である。
【0064】
尚、同図には、合分波器内部を伝播するガウシアンビームを概念的に示してある。
【0065】
図中において、701はコモンポート、702−705はチャネルポート、706−709は波長選択素子、710−712は光反射集光素子、713−714は平行に対向させられた仮想平面である。
【0066】
第一の仮想平面713には複数の波長選択素子706−709が等間隔にアレイ状に配置されており、第二の仮想平面714には複数の光反射集光素子710−712がアレイ状に等間隔に配置されている。
【0067】
波長選択素子706−709及び光反射集光素子710−712について、伝播ビームが入反射する反射面はすべて互いに平行であり、仮想平面713−714とも平行に配置させることもできる。
【0068】
また、仮想平面上における波長選択素子706−709の配置間隔、光反射集光素子710−712の配置間隔はそれぞれ同一である。
【0069】
また、多重反射ビームの光路上で、波長選択素子706−709の間に配置された光反射集光素子710−712は「リレイ光学系」に相当する。
【0070】
この合分波器を、分波器として利用する場合、送信ポート701から出射された波長多重化信号であるガウシアンビームが、仮想平面714を通過し、第一の波長選択素子706に入射する。
【0071】
第一の波長選択素子706において、特定の波長域を含むビームが第一の波長選択素子を透過し、第一の受信ポート702に伝播される。
【0072】
第一の波長選択素子706において透過されない波長域を含むビームは反射され、第一の光反射集光素子710に入反射し、隣接する第二の波長選択素子707に伝播される。
【0073】
図8は、図7に示された合分波器における多重反射ビームの伝播原理を説明するための概念図である。
【0074】
尚、この図面では光反射集光手段は光学レンズに置き換えられ、多重反射ビームの伝播光軸は直線に展開されている。
【0075】
点線が多重反射ビームの伝播光軸、破線が多重反射ビームのビーム直径をあらわしている。
【0076】
図中において、801−810は波長選択素子、811−818は光反射集光手段に相当する光学レンズ、819−828は実際に伝播するビームのビームウェスト位置を表す矢印である。
【0077】
図8(a)は、制御素子に入射する入射光軸と仮想平面の成す角度と、制御素子から反射される反射光軸と仮想平面の成す角度が一致している場合に相当する。
【0078】
従って、波長選択素子802−804は複数の光反射集光素子811−814の中間点に位置している。
【0079】
図8(b)は、制御素子に入射する入射光軸と仮想平面の成す角度と、制御素子から反射される反射光軸と仮想平面の成す角度が一致していない場合に相当し、例えば、チャネルポート入出力ビームの光軸と制御素子が配置されている仮想平面とが直交している場合などに相当する。
【0080】
従って、波長選択素子807−809は複数の光反射集光素子815−818の中間点と一致していない。
【0081】
図8(a)及び図8(b)に示されているように、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、全ての波長選択素子上で同一化するためには、すべての光反射集光素子の光学パラメータを同一化し、多重反射ビームの光路上における複数の波長選択素子間の距離を等間隔にし、複数の光反射集光素子間の中間点にビームウェストを形成する必要がある。
【0082】
従って、チャネルポート入出力ビームの光軸と制御素子が配置されている仮想平面とが直交している場合は、波長選択素子上にビームウェストを形成することができず、ビームウェストを波長選択素子上に形成する場合は、制御素子に入射する入射光軸と仮想平面の成す角度と、制御素子から反射される反射光軸と仮想平面の成す角度とを一致させなければならないため、チャネルポート入出力ビームの光軸と制御素子が配置されている仮想平面とを直交させることはできない。
【0083】
ところが、波長選択素子からの反射ビームが、複数の光反射集光素子からの反射を経て、別の波長選択素子に入射する場合、多重反射ビームの光路上における複数の波長選択素子間のリレイ光学系を基本単位として同一化・周期化することで、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、全ての波長選択素子上で同一化・周期化する光学設計が可能である。
【0084】
この場合、多重反射ビームのビームウェストは、必ずしも複数の光反射集光素子間の中間点には形成されず、数種類の光反射集光素子の光学パラメータの設定の仕方により、ビームウェストの位置とスポットサイズを制御できる。
【0085】
従って、チャネルポート入出力ビームの光軸と制御素子が配置されている仮想平面とが直交している場合でも、波長選択素子上にビームウェストを形成する光学設計が可能であり、ビームウェストを波長選択素子上に形成する場合でも、制御素子に入射する入射光軸と仮想平面の成す角度と、制御素子から反射される反射光軸と仮想平面の成す角度とを一致させる必要は無く、チャネルポート入出力ビームの光軸と制御素子が配置されている仮想平面とを直交させる光学設計が可能である。
【0086】
上記の効果を一般化して考えると、チャネルポートの光学系のコスト上、サイズ上、製造上などの制約条件から、チャネルポート入出力ビームのビームウェストの位置とスポットサイズが制限されていても、数種類の光反射集光素子の光学パラメータを設計することで、多重反射ビームとチャネルポート入出力ビームのビームウェストの位置とスポットサイズを整合させるような光学設計が可能であることを意味している。
【0087】
これにより、送受信ポート間の結合効率の低下やチャネルポート間の結合効率のばらつきを防ぐことができるため、例えば、チャネルポートを構成するレンズ系や出射点・受光点に市販部品を適用する場合や、チャネルポートを構成するレンズ系にサイズ上の制約がある場合など、チャネルポート入出力ビームのビームウェスト位置が自由に設計できなくても、リレイ光学系の設計により多重反射ビームのビームウェストを制御し、これらのビームウェスト位置とスポットサイズを整合させることで、送受信ポート間の結合効率の低下やばらつきを防ぐことができる。
【0088】
従って、市販部品が利用できるため部品コストの低減が可能であり、小さなレンズ系を有するチャネルポートを利用できるため、チャネルポートを小型化できる。
【0089】
波長選択素子からの反射ビームが、複数の光反射集光素子からの反射を経て、別の波長選択素子に入射する場合、多重反射ビームの光路上における複数の波長選択素子間のリレイ光学系を基本単位として同一化することで、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、全ての波長選択素子上で同一化する光学設計が可能である。
【0090】
従って、複数のチャネルポートのレンズ系や出射点・受光点を同一化しても結合効率のチャネル間ばらつきが発生せず、アレイ状のレンズ、ファイバ、LD,PDなどを適用し、複数のチャネルポートを一括形成できる。
【0091】
従って、各チャネルポートの部品を組立ててアライメントするための実装コストを低減できる。
【0092】
波長選択素子からの反射ビームが、一つの光反射集光素子からの反射を経て、別の波長選択素子に入射する場合、多重反射ビームの光路上において、隣接する二つの光反射集光素子の光路間について、ビームウェストが配置されていない光路間が存在すると、二つの当該光反射集光素子上における多重反射ビームの複素ビームパラメータが互いに異なるため、前記光反射集光素子から同一距離離れた地点に配置されている二つの波長選択素子上の複素ビームパラメータも互いに異なる。
【0093】
つまり、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、全ての波長選択素子上で同一化するためには、隣接する二つの光反射集光素子の光路間には必ずビームウェストを配置することが前提となる。
【0094】
しかしこの場合、光反射集光素子の光学パラメータの誤差や光反射集光素子間の光路長の誤差など、リレイ光学系を製造する際のわずかな誤差が発生するだけで、光反射集光素子の光路間に配置されたビームウェストの位置やスポットサイズが、設計値から急激に変化してしまう。
【0095】
従って、チャネル数増大に従い多重反射ビームが急激に拡散し、光反射集光素子の有効直径より伝播ビームのスポットサイズが大きくなってしまい、パワー損失が発生し、結合効率が低下してしまう。
【0096】
ところが波長選択素子からの反射ビームが、複数の光反射集光素子からの反射を経て、別の波長選択素子に入射する場合、リレイ光学系を構成し、多重反射ビームの光路上で隣接する二つの光反射集光手段の光路間のうち、一部の光路間にビームウェストを配置しなくても、多重反射ビームの複素ビームパラメータを全ての波長選択素子上で同一化する光学設計が可能である。
【0097】
例えば、ある二つの光反射集光手段の光路間を伝播する多重反射ビームについて、スポットサイズが十分大きくなるように設計し、当該光路間にビームウェストを配置しない場合などが考えられる。
【0098】
この場合、当該光路間を伝播する多重反射ビームのスポットサイズはほぼ一定とみなすことができる。
【0099】
従って、隣接する二つの光反射集光素子の光路間に必ずビームウェストが配置されている場合と比べると、当該光路間付近に配置された光反射集光素子の光学パラメータ誤差や、当該光路間の光路長誤差が発生しても、前記光路間を伝播する多重反射ビームのスポットサイズの変化を十分小さくみなすことが可能である。
【0100】
よって、多重反射ビームの急激な拡散を抑制し、パワー損失を発生させない光学設計が可能である。
【0101】
また、波長選択素子上のスポットサイズを、コモンポートからの光路長に応じて周期的に変動させ発散させないようにすることもできる。
【0102】
更に、チャネルポートの光学設計によっては、各チャネルポートとコモンポートの間の結合効率を、コモンポートからの光路長に応じて周期的に変動させ単調減少させないようにすることも可能である。
【0103】
上記のような光学設計がされている場合、リレイ光学系を構成する光反射集光手段の光学パラメータの誤差や、各制御素子間の光路長の誤差が発生しても、送受信ポート間の結合効率の低下やばらつきを防ぐことができる。
【0104】
従って、リレイ光学系を構成する部品を製造する際のトレランスを拡大できるため、部品コストを低減することができる。
【0105】
波長選択素子からの反射ビームが、一つの光反射集光素子からの反射を経て、別の波長選択素子に入射する場合よりも、複数の光反射集光素子からの反射を経て、別の波長選択素子に入射する場合の方が、多重反射ビームの光路上における複数の波長選択素子間の距離を拡大できる。
【0106】
よって、各波長選択素子に入反射する多重反射ビームの入射角及び反射角が同一であれば、仮想平面上の各波長選択素子の配置間隔が拡大できる。
【0107】
従って、波長選択素子やチャネルポート光学系のサイズを拡大することが可能であり、部品製造上の許容誤差も拡大できるので部品コストを低減することができる。
【0108】
更に、チャネルポートを実装する際の作業性も向上できる。
【0109】
また逆に、仮想平面上の各波長選択素子の配置間隔が同一であれば、各波長選択素子に入反射する多重反射ビームの入射角及び反射角を低減できる。
【0110】
従って、波長選択素子を透過するビームのフィルタ特性向上や、光反射集光素子に入反射するビームのコマ収差低減にとって有利である。
【0111】
さらに、の発明において、波長選択素子に到達するビームの複素ビームパラメータが、すべての波長選択素子上で同一になるように光反射集光素子の光学パラメータが光学設計されていることにより得られる作用・効果は以下のとおりである
【0113】
全てのチャネルビームパラメータが同一になるように、制御素子が配置及び光学設計されているので、受光又は出射点、受信又は送信レンズ系、波長選択素子のそれぞれの素子について、素子間距離の組合せを全てのチャネルポートで同一化し、チャネルポートの送信又は受信レンズ系を全てのチャネルポートで同一化しても、各チャネルポートにおける光損失のポート間ばらつきが発生しない。
【0114】
従って、各チャネルポートのそれぞれについて、光損失を低減し、ポート間ばらつきをなくすための光学設計コスト、設計どおりの部品を入手するための部品コスト、それらの部品を設計どおりに位置決めするための実装コストなどを大幅に低減できる。
【0115】
上記の効果により、レンズアレイ、ファイバアレイ、LDアレイ、PDアレイなどの、同一の出射又は受光点、同一のレンズ系がアレイ状に一体形成されてある部品を利用し、複数のチャネルポートを一括形成することが可能である。
【0116】
従って、設計どおりの部品を入手する際の製造公差低減、各チャネルポートごとに部品を位置決めするための実装コストを低減できる。
【0117】
上記の効果により、レンズファイバモジュール、LDレンズ内蔵型CANパッケージモジュールなどの、送信又は受信レンズ系と、出射又は受光点が一体形成されてある同一部品を複数利用することが可能である。
【0118】
従って、各チャネルポートを構成する部品を位置決めするための実装コストを低減できる。
【0119】
)第の発明は、ガウシアンビームが、特定の位置にビームウェストを形成するように反射させる光反射集光素子に入反射し、上記光反射集光素子からの反射ビームが、特定の波長域のビームを透過させそれ以外の波長域のビームを反射させる波長選択素子に入反射し、上記波長選択素子からの反射ビームが、前記光反射集光素子とは別の光反射集光素子に入反射するように光学設計されている合分波器であって、前記光反射集光素子と前記波長選択素子は、平行に対向する二つの仮想平面上に配置されており、波長選択素子からの反射ビームは、二つの仮想平面で反射を繰り返しながら伝搬される多重反射ビームとなり、一つの波長選択素子から、多重反射ビームの光路上で隣接する別の波長選択素子までの光路長が何れも等しく、多重反射ビームが、一つの波長選択素子から別の波長選択素子まで伝播される際に、複数の光反射集光素子からの反射を経るように構成され、多重反射ビームのスポットサイズとビーム波面曲率半径の絶対値が全ての波長選択素子上で同一であり、多重反射ビームのビーム波面曲率半径は、多重反射ビームの光路上で隣接する波長選択素子上において、符号が交互に変化するように光反射集光素子の光学パラメータが光学設計されていることを特徴とする合分波器である。
【0120】
これは、第1の発明において、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、チャネル数に対して周期的に変動させる場合に相当している。
【0121】
の発明が奏する作用・効果は以下のとおりである。
【0122】
波長選択素子上にビームウェストが形成されていなくても、すべての波長選択素子上に到達する多重反射ビームのスポットサイズを同一化できる。
【0123】
従って、フィルタ特性に関するチャネルポート間のばらつきが抑制できる。
【0124】
すべての波長選択素子上に到達する多重反射ビームの複素ビームパラメータを二種類に制限できる。
【0125】
二種類の当該ビームパラメータは、進行方向が異なるだけで同一の伝播状態のビームをあらわしているため、一方のビームパラメータを有する波長選択素子に送信ポートのチャネルポートを対応させ、他方のビームパラメータを有する波長選択素子に受信ポートのチャネルポートを対応させることができる。
【0126】
その際に、それらのチャネルポートと各波長選択素子までの光路長を同一にして、送信ポートと受信ポートに同一構成の光学系からなるチャネルポートを適用しても、結合効率のばらつきが発生しない。
【0127】
従って、一つの合分波器に送受信用のチャネルポートが共存し、それらが交互に配置されている場合、チャネルポートの入手・製造のためのコスト低減が可能である。
【0128】
また、受光点又は出射点が光ファイバの場合は、すべてのチャネルポートのレンズ系も同一化できるため、レンズ系の入手・製造・実装コストの低減が可能である。
【0129】
(4)第4の発明は、請求項1乃至3に記載の合分波器において、すべての波長選択素子は、二つの仮想平面の一方に配置されていることを特徴とする合分波器である。
【0130】
第4の発明が奏する作用・効果は以下のとおりである。
【0131】
波長選択素子は全て一つの仮想平面に配置されているので、全てのチャネルポートをひとつの仮想平面の片側に配置することができる。
【0132】
従って、複数のチャネルポートを一括形成することができ、アライメントの作業性を向上させることができ、実装スペースを節約することができるため、部品コスト、実装コストを低減できる。
【0133】
)第の発明は、ガウシアンビームが、特定の位置にビームウェストを形成するように反射させる光反射集光素子に入反射し、上記光反射集光素子からの反射ビームが、特定の波長域のビームを透過させそれ以外の波長域のビームを反射させる波長選択素子に入反射し、上記波長選択素子からの反射ビームが、前記光反射集光素子とは別の光反射集光素子に入反射するように光学設計されている合分波器であって、前記光反射集光素子と前記波長選択素子は、平行に対向する二つの仮想平面上に配置されており、波長選択素子からの反射ビームは、二つの仮想平面で反射を繰り返しながら伝搬される多重反射ビームとなり、一つの波長選択素子から、多重反射ビームの光路上で隣接する別の波長選択素子までの光路長が何れも等しく、多重反射ビームが、一つの波長選択素子から別の波長選択素子まで伝播される際に、複数の光反射集光素子からの反射を経るように構成され、合分波器内部を伝播するビームが、波長選択素子上で二種類のスポットサイズのビームウェストを形成し、多重反射ビームの光路上で隣接する波長選択素子上のスポットサイズが互いに異なるように光反射集光素子の光学パラメータが光学設計されていることを特徴とする合分波器である。
【0134】
の発明が奏する作用・効果は以下のとおりである。
【0135】
波長選択素子の配置点に多重反射ビームのビームウェストを形成することで、波長選択素子に入射するビームはほぼ平面波とみなすことができる。
【0136】
従って、波長選択手段に入射するビーム波面はほぼ単一角度で入射するとみなせるため、均質なフィルタ特性を得ることができる。
【0137】
波長選択素子上に多重反射ビームのビームウェストを形成することで、多重反射ビームの光軸ずれに対して、波長選択素子の表面における面内の光軸位置ずれが低減できる。
【0138】
従って、波長選択素子を小型化することが可能であり、かつ、波長選択素子のフィルタ特性の面内依存性の影響を低減することができる。
【0139】
コモンポートが送信ポートで、複数のチャネルポートを有する分波器として利用する場合、コモンポートを実装する際に光軸ずれが発生すると、チャネル数の増大に伴い、コモンポートからそれぞれの波長選択素子までの光路長が増大するため、一般的に波長選択素子上における多重反射ビームの光軸ずれ量は増大する。
【0140】
しかし、それぞれの波長選択素子上に多重反射ビームのビームウェストを形成し、波長選択素子に入射する多重反射ビームの光軸角度ずれと光軸位置ずれの両方が同時に増幅されないように光学設計することが可能である。
【0141】
また、光軸角度ずれと光軸位置ずれのずれ量は、コモンポートからの光路長にしたがいそれぞれ周期的に変動するため、チャネルポートの数が増大しても、フィルタ特性の劣化が単調増大することはない。
【0142】
)第の発明は、請求項1乃至に記載の合分波器において、光反射集光素子の少なくとも一つが、球面状のミラーであることを特徴とする合分波器である。
【0143】
の発明が奏する作用・効果は以下のとおりである。
【0144】
球面ミラーを利用することで、光反射集光素子において反射される光線の波長依存性を無視することができる。
【0145】
従って、合分波器内部の伝播ビームの可用波長帯を広帯域化することが可能である。
【0146】
球面ミラーを利用することで、光反射集光素子の光学設計パラメータは曲率半径のみに限られる。
【0147】
従って、部品製造トレランス設計を容易化でき、設計時間を短縮することが可能であり、これらのことから製造コストを低減できる。
【0148】
球面ミラーを利用すると、ミラー表面に入射するビームを平行移動し、入射位置を微小変化させることで、曲率半径などの光学パラメータを維持しつつ、反射ビームの光軸方向を三次元的に変化させることができる。
【0149】
従って、合分波器内部の伝播ビームの光軸設計自由度を大幅に向上させることができる。
【0150】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を具体的に説明するが、以下の実施形態は本発明を限定するものではない。
参考例
図1は、本発明の参考例に係る合分波器の概略構成図である。
【0151】
尚、同図には、合分波器内部を伝播するガウシアンビームを概念的に示してある。
【0152】
図中において、101はコモンポート、102−104はチャネルポート、105−107は波長選択素子、108−111は光反射集光素子、112−113は平面状の反射面、114−115は平行に対向させられた仮想平面である。
【0153】
コモンポート101及びチャネルポート102−104は、出射点又は受光点116−119及びレンズ系120−123から構成されている。
【0154】
第一の仮想平面114には複数の波長選択素子105−107と平面状の反射面112−113が交互に等間隔にアレイ状に配置されており、第二の仮想平面115には複数の光反射集光素子108−111がアレイ状に等間隔に配置されている。
【0155】
波長選択素子105−107、平面状の反射面112−113、及び光反射集光素子108−111について、伝播ビームが入反射する反射面は、すべて仮想平面114−115と平行に配置されているため、伝播ビームの光軸と仮想平面のなす入射角及び反射角はすべて同一であり、波長選択素子105−107の配置間隔、光反射集光素子108−111の配置間隔はそれぞれ同一である。
【0156】
また、多重反射ビームの光路上で、波長選択素子105−107の間に配置された制御素子108−113は「リレイ光学系」に相当する。
【0157】
以下具体例として、本参考例に係る合分波器を、分波器として利用する場合の動作原理を説明する。
【0158】
送信ポート101から出射された波長多重化信号であるガウシアンビームが、仮想平面115を通過し、第一の波長選択素子105に入射する。
【0159】
第一の波長選択素子105において、特定の波長域を含むビームが第一の波長選択素子を透過し、第一の受信ポート102に伝播される。
【0160】
第一の波長選択素子105において透過されない波長域を含むビームは反射され、第一の光反射集光素子108に入反射し、平面状の反射面112に入反射し、第二の光反射集光素子109に入反射し、隣接する第二の波長選択素子106に伝播される。
【0161】
このように、多重反射ビームは、それぞれの波長選択素子に入射するたびに、特定の波長を含むビームが受信ポートに向けて出射され、それ以外の波長を含むビームは反射され、複数の光反射集光素子を経由して、隣接する波長選択素子に伝播される。
【0162】
これらの過程を繰り返すことにより、伝播ビームが分波される。
【0163】
上記のように分波器として利用する場合のビームの進行方向を逆向きにすることで、合波器として利用することもできる。
【0164】
即ち、複数の送信ポート102−104から出射されたビームを、複数の波長選択素子105−107を通過するように互いに平行に入射させる。
【0165】
その際に、波長選択素子105−107を透過し、内部に入射した特定の波長を含むビームが、光反射集光素子108−111により複数回反射され、その反射ビームが隣接する波長選択素子に入射するような入射角度に設置する。
【0166】
このようにして、複数の送信ポート102−104からの出射ビームが内部を多重反射することにより重ね合わせられ、受信ポート101にむけて一本の伝播ビームとなって伝播されることにより合波される。
【0167】
但し、合波器としての利用形態の場合は、送信ポート102−104から波長選択素子105−107に入射したビームのうち、反射される波長域を含むビーム、及び、伝播ビームが内部を多重反射する際に、別の波長選択素子により透過させられ、多重反射ビームとならない波長域のビームは、合波されない。
【0168】
上記の合分波器としての利用例において、波長選択素子の数は3個、光反射集光素子の数は3個、チャネルポートの数は3個であるが、これらの数は限定するものではない。
【0169】
チャネルポート102−104がすべて送信ポートの場合、コモンポート101は受信ポートとなるため、合波器として動作するが、チャネルポート102−104がすべて受信ポートの場合、コモンポート101は送信ポートとなるため、分波器として動作する。
【0170】
また、チャネルポートとして送信ポートと受信ポートが両方含まれる場合、一つのコモンポートを有する一つの合分波器によって合波動作と分波動作の両方を同時に実現することが可能である。
【0171】
この場合、分波動作用の波長選択素子と合波動作用の波長選択素子の間に、合分波動作の波長の干渉を防止するための波長選択素子を配置し、合分波動作で不要な波長域のビームを合分波器外部に出射することもできる。
【0172】
図2は、図1に示された本発明の参考例に係る合分波器についての、多重反射ビームの伝播状態を示す光学系の概念図である。
【0173】
尚、この図面では光反射集光手段は光学レンズに置き換えられ、多重反射ビームの伝播光軸は直線に展開されている。
【0174】
点線が多重反射ビームの伝播光軸、破線が多重反射ビームのスポットサイズをあらわしている。
【0175】
また、波長選択素子を透過するビームのうち、特定の波長域のビームはチャネルポートに入力するビーム、又は、チャネルポートから出力されるビームに相当するが、この図面には表現されていない。
【0176】
図中において、201−209は波長選択素子、210−223は光反射集光手段に相当する光学レンズ、224−233は実際に伝播するビームのビームウェスト位置を表す矢印である。
【0177】
図2(a)は、複数の光反射集光素子間に常にビームウェストが形成されている場合の概念図であり、図2(b)は、波長選択素子が光路間に含まれている光反射集光素子間にはビームウェストが形成されていない場合の概念図であり、図2(c)は、波長選択素子が光路間に含まれている光反射集光素子間にのみビームウェストが形成されている場合の概念図である。
1)図2(a)に示されているように、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、全ての波長選択素子201−203上で同一化する場合、複数の光反射集光素子211−214の光路の中間点に波長選択素子202−203を配置して、複数の波長選択素子201−203の光路間に含まれる二つの光反射集光素子210−213の光学パラメータが交互に変化するようにして一方の光反射集光素子211,213から見た前後の等距離地点にビームウェスト225−228を形成するよう光学設計することができる。
【0178】
光反射集光素子からビームウェストまでの距離を制御することは、波長選択素子からビームウェストまでの距離を制御することに相当する。
【0179】
この場合、リレイ光学系を製造する際のわずかな誤差が発生するだけで、複数の光反射集光素子の間に配置されたビームウェストの位置やスポットサイズが、設計値から急激に変化してしまうという問題はあるが、送信ポートを実装する際に伝播ビーム光軸の位置ずれや角度ずれが発生しても、全ての光反射集光素子の光路間にビームウェストが配置されているため、これら全ての光路間で前記位置ずれや角度ずれの増幅を防ぐことができ、全てのチャネルポートに伝播されるビームのパワー損失の増大を防ぐことができる。
2)また、図2(b)に示されているように、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、全ての波長選択素子上で同一化する場合、複数の光反射集光素子216−219の光路の中間点に波長選択素子205−206を配置して、複数の波長選択素子204−206の光路間に含まれる二つの光反射集光素子215−218の光学パラメータが交互に変化するようにして、複数の光反射集光素子光路間のうち、波長選択素子205−206が含まれている光路間にはビームウェストが形成されないようにして、波長選択素子が含まれていない光路間にビームウェスト229−230が形成されるように光学設計することができる。
【0180】
光反射集光素子からビームウェストまでの距離を制御することは、波長選択素子上のビームのスポットサイズとビーム波面曲率半径を制御することに相当する。
【0181】
この場合、送信ポートを実装する際に伝播ビーム光軸の位置ずれや角度ずれが発生すると、複数の光反射集光素子光路間のうち、ビームウェストが形成されていない光路間においては、特定の場合に前記位置ずれや角度ずれが増幅されてしまうという問題はあるが、光反射集光素子の光学パラメータの誤差や光反射集光素子間の光路長の誤差が発生しても、ビームウェストが形成されていない光路間を伝播する多重反射ビームのスポットサイズやビーム波面曲率半径の変化は、誤差に対して十分小さいとみなすことができるので、これらの光路間で前記誤差の増幅を防ぐことができ、全てのチャネルポートに伝播されるビームのパワー損失の増大を防ぐことができる。
【0182】
また、チャネルポートの光学系の制限により、チャネルポート入出力ビームのビームウェストをチャネルポート近傍に形成できない場合、チャネルポートと波長選択素子の距離を変化させる手法により、多重反射ビームのビームウェストとチャネルポート入出力ビームのビームウェスト形成地点を一致させる必要が無く、光反射集光素子の光学設計により、ビームウェストの位置を制御する手法により対応できる。
【0183】
従って、合分波器のサイズ増大や光軸ずれトレランスの低下を防ぐことができる。
3)また、図2(c)に示されているように、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、全ての波長選択素子上で同一化する場合、複数の光反射集光素子221−222の光路の中間点に波長選択素子208を配置して、複数の波長選択素子207−209の光路間に含まれる二つの光反射集光素子220−223の光学パラメータが交互に変化するようにして、複数の光反射集光素子光路間のうち、波長選択素子207−208が含まれている光路間にビームウェスト231−232が形成されるようにして、波長選択素子が含まれていない光路間にはビームウェストが形成されないように光学設計することができる。
【0184】
光反射集光素子からビームウェストまでの距離を制御することは、波長選択素子からビームウェストまでの距離を制御することに相当する。
【0185】
この場合も、前述したように、光反射集光素子の光学パラメータの誤差や光反射集光素子間の光路長の誤差が発生しても、ビームウェストが形成されていない光路間を伝播する多重反射ビームのスポットサイズやビーム波面曲率半径の変化は、誤差に対して十分小さいとみなすことができるので、これらの光路間で前記誤差の増幅を防ぐことができ、全てのチャネルポートに伝播されるビームのパワー損失の増大を防ぐことができる。
【0186】
また、チャネルポートの光学系の制限により、チャネルポート入出力ビームのビームウェスト形成位置に制約がある場合などでも、光反射集光素子の光学設計により、ビームウェストの位置を制御することで、多重反射ビームのビームウェストとチャネルポート入出力ビームのビームウェスト形成地点、及びそのスポットサイズを一致させることができる。
【0187】
従って、合分波器の結合効率の低下を防ぐことができる。
【0188】
[実施例
図3は、本発明の第の実施形態に係る合分波器の概略構成図であり、図1に示した参考例の応用例である。
【0189】
以下、参考例の場合と異なる点について説明する。
【0190】
図中、波長選択素子305−307、平面状の反射面312−313、及び光反射集光素子308−311について、伝播ビームが入反射する微小反射平面は、すべて互いに平行であるが、仮想平面314−315とは平行に配置されていない。
【0191】
これらの制御素子は、波長選択素子305−307を透過しチャネルポート302−304に入出力するビームの光軸が、仮想平面314−315と直交するように形成されている。
【0192】
図4は、図3に示された本発明の第の実施形態に係る合分波器についての、多重反射ビームの伝播状態を示す光学系の概念図である。
【0193】
図面上の記号は図2の場合と同様である。
【0194】
401−406は波長選択素子、407−415は光反射集光手段に相当する光学レンズ、416−423は実際に伝播するビームのビームウェスト位置を表す矢印である。
【0195】
図4(a)は、複数の光反射集光素子間に常にビームウェストが形成されている場合の概念図であり、図4(b)は、波長選択素子が光路間に含まれている光反射集光素子間にのみビームウェストが形成されている場合の概念図である。
1)図4(a)に示されているように、一つの波長選択素子から、その直近に配置された二つの光反射集光素子への光路長が異なるため、複数の光反射集光素子408−411の光路の中間点に波長選択素子402−403を配置することができない。
【0196】
しかし、複数の波長選択素子401−403の光路間に含まれる二つの光反射集光素子407−410の光学パラメータが交互に変化するようにして、一方の光反射集素子408,410から見た前後の等距離地点にビームウェスト417−420を形成するように光学設計することができる。
【0197】
光反射集光素子からビームウェストまでの距離を制御することは、波長選択素子からビームウェストまでの距離を制御することに相当するため、ビームウェスト形成位置を波長選択素子の配置点と一致させ、かつ、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、全ての波長選択素子401−403上で同一化することができる。
【0198】
この場合、リレイ光学系を製造する際のわずかな誤差が発生するだけで、複数の光反射集光素子の間に配置されたビームウェストの位置やスポットサイズが、設計値から急激に変化してしまうという問題はあるが、送信ポートを実装する際に伝播ビーム光軸の位置ずれや角度ずれが発生しても、全ての光反射集光素子の光路間にビームウェストが配置されているため、これら全ての光路間で前記位置ずれや角度ずれの増幅を防ぐことができ、全てのチャネルポートに伝播されるビームのパワー損失の増大を防ぐことができる。
2)図4(b)に示されているように、一つの波長選択素子から、その直近に配置された二つの光反射集光素子への光路長が異なるため、複数の光反射集光素子413−414の光路の中間点に波長選択素子422を配置することができない。
【0199】
しかし、複数の波長選択素子421−423の光路間に含まれる二つの光反射集光素子412−415の光学パラメータが交互に変化するようにして、複数の光反射集光素子光路間のうち、波長選択素子404−406が含まれている光路間にビームウェスト421−423が形成されるようにして、波長選択素子が含まれていない光路間にはビームウェストが形成されないように光学設計することができる。
【0200】
光反射集光素子からビームウェストまでの距離を制御することは、波長選択素子からビームウェストまでの距離を制御することに相当するため、ビームウェスト形成位置を波長選択素子の配置点と一致させ、かつ、多重反射ビームの複素ビームパラメータを、全ての波長選択素子404−406上で同一化することができる。
【0201】
この場合、送信ポートを実装する際に伝播ビーム光軸の位置ずれや角度ずれが発生すると、複数の光反射集光素子光路間のうち、ビームウェストが形成されていない光路間においては、特定の場合に前記位置ずれや角度ずれが増幅されてしまうという問題はあるが、光反射集光素子の光学パラメータの誤差や光反射集光素子間の光路長の誤差が発生しても、ビームウェストが形成されていない光路間を伝播する多重反射ビームのスポットサイズやビーム波面曲率半径の変化は、誤差に対して十分小さいとみなすことができるので、これらの光路間で前記誤差の増幅を防ぐことができ、全てのチャネルポートに伝播されるビームのパワー損失の増大を防ぐことができる。
3)図4(a)に示されている場合も、図4(b)に示されている場合も、チャネルポートから入出力されるビーム光軸の設置角度を仮想平面に対して直交させることができるため、チャネルポートやコモンポートの設置角度を単純化一同一化することができ、アライメントのための実装コストを低減することができる。
【0202】
また、各種のアレイ状部品を利用することもできるため、複数のチャネルポートの位置及び角度あわせを一括しておこなうことが可能であり、アライメントのための実装コストを低減することができる。
【0203】
[実施例
図5は、本発明の第の実施形態に係る合分波器の概略構成図であり、図1に示した参考例の応用例である。
【0204】
以下、参考例の場合と異なる点について説明する。
【0205】
図中において、501−503はチャネルポートであり、送信用チャネルポート502と受信用チャネルポート501,503が交互に隣接するように一つの仮想平面側に配置されている。
【0206】
チャネルポートとして送信ポートと受信ポートが共存しているため、送信用及び受信用の二つのコモンポートを有する一つの合分波器によって、合波動作と分波動作の両方を同時に実現することが可能であり、波長多重通信用アドドロップマルチプレクサを小型低コストに実現できる。
【0207】
また、送信用チャネルポートと受信用チャネルポートが隣接しているため、これらの二つのチャネルポートを組み合わせ一体型送受信モジュールを構成し、合分波器に対して着脱可能とすることもできる。
【0208】
図6は、図5に示された本発明の第の実施形態に係る合分波器についての、多重反射ビームの伝播状態を示す光学系の概念図である。
【0209】
図面上の記号は図2の場合と同様である。
【0210】
図中において、601−606は波長選択素子、607−615は光反射集光手段に相当する光学レンズ、616−620は実際に伝播するビームのビームウェスト位置を表す矢印である。
【0211】
図6(a)は、波長選択素子が光路間に含まれている光反射集光素子間にのみビームウェストが形成されている場合の概念図であり、図6(b)は、波長選択素子が光路間に含まれている光反射集光素子間にはビームウェストが形成されていない場合の概念図である。
【0212】
1)図6(a)に示されているように、全ての波長選択素子601−603上に多重反射ビームのビームウェスト616−618を配置する場合、複数の光反射集光素子608−609の光路の中間点に波長選択素子602を配置して、三つの波長選択素子601−603の光路間に含まれる四つの光反射集光素子607−610の光学パラメータを二種類に制限して、第二の波長選択素子602直近に配置された二つの光反射集光素子608−609の光学パラメータを同一にして、第一及び第三の波長選択素子601,603直近に配置された二つの光反射集光素子607,610の光学パラメータを同一にするように光学設計することができる。
【0213】
この場合、隣接する波長選択素子上に形成されるスポットサイズは交互に変化するが、その大きさの比については特定の範囲内で制御することができ、それぞれ送信用チャネルポート、受信用チャネルポートの光学系に対応させることができる。
【0214】
従って、チャネルポートの光学系の制約によりチャネル入出力ビームのビームウェストのスポットサイズを自由に設計することができなくても、多重反射ビームのビームウェストのスポットサイズを制御することで両者のスポットサイズを特定の範囲で一致させることができる。
【0215】
従って、合分波器の結合効率の低下を防ぐことができる。
2)図6(b)に示されているように、全ての波長選択素子604−606上で多重反射ビームが同一のスポットサイズを有し、ビーム波面曲率半径の符号のみが交番変化する場合、複数の光反射集光素子612−615の光路の中間点に波長選択素子605−606を配置して、三つの波長選択素子604−606の光路間に含まれる四つの光反射集光素子611−614の光学パラメータを二種類に制限して、第一の波長選択素子604と第二の波長選択素子605の間の光路に配置された二つの光反射集光素子611−612一の光学パラメータを同一にして、第三の波長選択素子606と第二の波長選択素子605の間の光路に配置された二つの光反射集光素子613−614の光学パラメータを同一にして、第一の波長選択素子604と第二の波長選択素子605の中間地点、及び、第三の波長選択素子606と第二の波長選択素子605の中間地点にビームウェスト619−620を形成するように光学設計することができる。
【0216】
この場合、送信ポートと受信ポートに同一構成の光学系からなるチャネルポートを適用する場合、光学系の制約からチャネル入出力ビームのスポットサイズやビーム波面曲率半径が自由に制御できなくても、全ての波長選択素子で形成される多重反射ビームのスポットサイズ、及び、ビーム波面曲率半径の絶対値を特定の範囲内で制御できるため、結合効率のばらつき・低下を抑制する光学設計が可能である。
3)図6(a)に示されている場合も、図6(b)に示されている場合も、送信ポートを実装する際に伝播ビーム光軸の位置ずれや角度ずれが発生すると、複数の光反射集光素子光路間のうち、ビームウェストが形成されていない光路間においては、特定の場合に前記位置ずれや角度ずれが増幅されてしまうという問題はあるが、光反射集光素子の光学パラメータの誤差や光反射集光素子間の光路長の誤差が発生しても、ビームウェストが形成されていない光路間を伝播する多重反射ビームのスポットサイズやビーム波面曲率半径の変化は、誤差に対して十分小さいとみなすことができるので、これらの光路間で前記誤差の増幅を防ぐことができ、全てのチャネルポートに伝播されるビームのパワー損失の増大を防ぐことができる。
【0217】
以上の説明のとおり、本発明は、平行に対向する2つの仮想平面上に配置された光反射集光素子と波長選択素子とにより光ビームを仮想平面間で多重反射させながら伝播させる間に波長選択素子から特定の波長の光ビーム(光信号)を抽出たり、あるいは波長選択素子から特定の波長の光ビーム(光信号)を挿入することで光信号を合分波させるもので、波長選択素子からの反射ビームが隣接する別の波長選択素子に入射する間に複数の光反射集光素子からの反射を経るよう光反射集光素子と波長選択素子を配置したことを主構成とするので、送受信ポート間の結合効率の低下やチャネルポート間の結合効率ばらつきを防ぐことが容易となり、高精度、低コストの合分波器が実現される。
【0218】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る合分波器によれば、合分波器内部の伝播ビームを多重反射させる方式により、特定の波長のビームを、複数の光伝送路に対して抽出又は挿入する場合に発生する課題を解決することが可能であり、
1)光学設計コスト低減
2)市販品利用、製造公差低減、部品一括形成などにより、設計どおりの部品を入手するための部品コスト低減
3)アライメントの作業性向上、複数のチャネルポートの一括形成などによる、部品を設計どおりに位置決めするための実装コスト低減
4)チャネルポートの小型化、高精度化
5)チャネルポート数増大にともなう特性劣化の抑制
6)波長選択素子の小型化、面内依存性低減、均質なフィルタ特性
7)伝播ビームの可用波長帯の広帯域化
8)伝播ビームの光軸設計自由度向上
9)伝播ビームの光軸位置ずれ・光軸角度ずれのトレランス最適化
等の効果を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の参考例に係る合分波器の概略構成図である。
【図2】図1に示された本発明の参考例に係る合分波器についての、多重反射ビームの伝播状態を示す光学系の概念図である。
【図3】本発明の第の実施形態に係る合分波器の概略構成図である。
【図4】図3に示された本発明の第の実施形態に係る合分波器についての、多重反射ビームの伝播状態を示す光学系の概念図である。
【図5】本発明の第の実施形態に係る合分波器の概略構成図である。
【図6】図5に示された本発明の第の実施形態に係る合分波器についての、多重反射ビームの伝播状態を示す光学系の概念図である。
【図7】多重反射ビームが、一つの光反射集光素子からの反射を経て別の波長選択素子に入射する場合の合分波器の概略構成図である。
【図8】波長選択素子からの反射ビームが、一つの光反射集光素子からの反射を経て、別の波長選択素子に入射する場合の多重反射ビームの伝播原理を説明するための概念図である。
【図9】特許文献1に記載される合分波器の具体例を示す概略図である。
【符号の説明】
101 コモンポート
102−104 チャネルポート
105−107 波長選択素子
108−111 光反射集光素子
112−113 平面状の反射面
114−115 仮想平面
116−119 出射点又は受光点
120−123 レンズ系
201−209 波長選択素子
210−223 光反射集光素子に相当する光学レンズ
224−233 ビームウェスト位置
301 コモンポート
302−304 チャネルポート
305−307 波長選択素子
308−311 光反射集光素子
312−313 平面状の反射面
314−315 仮想平面
401−406 波長選択素子
407−415 光反射集光素子に相当する光学レンズ
416−423 ビームウェスト位置
501−503 チャネルポート
504−506 波長選択素子
507−512 光反射集光素子
513−515 平面状の反射面
601−606 波長選択素子
607−615 光反射集光素子に相当する光学レンズ
616−620 ビームウェスト位置
701 コモンポート
702−705 チャネルポート
706−709 波長選択素子
710−712 光反射集光素子
713−714 仮想平面
801−810 波長選択素子
811−818 光反射集光素子に相当する光学レンズ
819−828 ビームウェスト位置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multiplexer / demultiplexer used for optical communication, and more specifically, in an apparatus having a plurality of optical transmission lines, which is used in wavelength division multiplexing optical transmission, etc., an optical signal having a specific wavelength, The present invention relates to a multiplexer / demultiplexer that can be extracted or inserted into each optical transmission line.
[0002]
[Prior art]
With the development of wavelength multiplexing transmission technology in recent years, attention has been focused on functional devices having a plurality of optical transmission paths (ports).
[0003]
In particular, a multiplexing / demultiplexing element that has one common port (common port) and a plurality of input / output ports (channel ports), and can extract or insert an optical signal of a specific wavelength from each channel port, Various systems and structures have been proposed in order to achieve characteristics such as small size, low cost, and low loss.
[0004]
An example of a technique related to the multiplexer / demultiplexer is shown in FIG. 9 (see Patent Document 1).
[0005]
As specifically shown in FIG. 9, this multiplexer / demultiplexer includes a plurality of wavelength specifying filters 01 to 04 that transmit only light of a specific wavelength and reflect light of other wavelengths on the surface of the optical block. A plurality of converging reflectors 05 to 07 are formed on another surface of the optical block.
[0006]
Therefore, the specific wavelength of the incident light 012 is reflected by the wavelength specific filters 01 to 04, the light rays are reflected by the convergence reflectors 05 to 07, and refocused toward the other wavelength specific filters 01 to 04, This is a method of propagating light rays in a relay manner.
[0007]
On the other hand, the light beam that has passed through each of the wavelength filters 01 to 04 is detected as a single-wavelength optical signal by the detectors 08 to 011 or the optical fiber prepared for each of the wavelength specifying filters 01 to 04.
[0008]
When the beam propagating inside this multiplexer / demultiplexer is coupled to a multimode fiber, photodiode, etc., the propagating beam can be designed as a geometrical ray, so that the behavior of the beam's focal point also deviates from the design value. On the other hand, it did not change rapidly.
[0009]
Further, since the light receiving diameters of these detectors (light receiving parts) 08 to 011 are relatively large, the tolerance in manufacturing the optical block is not so severe.
[0010]
However, when a single-mode fiber is mounted on this multiplexer / demultiplexer to emit or receive a beam, or when an edge-emitting LD is arranged in each channel to perform multiplexing operation, the propagation beam is regarded as a Gaussian beam. This is more appropriate, and it is necessary to consider the behavior of the beam near the beam waist in terms of wave optics.
[0011]
In addition, only a few manufacturing and experimental errors occur, and the beam coupling efficiency drops sharply. This increases the cost of obtaining and manufacturing parts according to the optical design and the mounting cost of aligning the parts as designed. A specific example is shown below.
[0012]
[Patent Document 1]
JP2000-162466
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
1) For example, when an edge-emitting LD or a single mode fiber is mounted on each channel and used as a multiplexer, the beam propagating inside the multiplexer is directed toward the filter of each channel by the convergence reflector. The beam waist is formed near all the filters.
[0014]
If the beam waist and spot size of each beam emitted from each channel port do not match the beam waist formation position and spot size of the propagating beam, each beam emitted from each channel port is coupled to the common port. In this case, there is a problem in that the coupling efficiency is lowered and variation between channels occurs.
[0015]
Therefore, it is desirable to design and mount so that these beam waist formation positions and spot sizes match, but in order to manufacture and mount parts such as LD, single mode fiber, and lens system of each channel as designed. Since very high accuracy is required, there is a problem that tolerance becomes stricter than when a PD or multimode fiber is arranged in each channel and used as a duplexer.
[0016]
Moreover, although a channel port can also be comprised using commercially available components, in that case, there existed a problem that size reduction could not be performed due to restrictions on the size of optical components.
2) Since the beam propagating inside the multiplexer / demultiplexer is converged toward the filter by the converging reflector, the position of the beam waist formed in the vicinity of the filter due to a slight error in manufacturing the optical block. The spot size changes abruptly from the design value.
[0017]
Therefore, the propagation beam spreads rapidly as the number of channels increases, and the spot size of the propagation beam becomes larger than the effective diameter of the converging reflector, resulting in power loss and a decrease in coupling efficiency.
[0018]
The present invention has the above-described problem, that is, occurs when a beam having a specific wavelength is extracted or inserted into a plurality of optical transmission lines by a method of multiply-reflecting the propagation beam inside the multiplexer / demultiplexer. To
1) Reduced part manufacturing tolerance
2) Reduced component mounting tolerance
3) Increased power loss
The purpose is to solve such problems.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
(1) In the first invention, a light beam such as a Gaussian beam (hereinafter simply referred to as a Gaussian beam) is incident on and reflected by a light reflecting / condensing element that reflects a beam waist at a specific position. The reflected beam from the reflective condensing element enters and reflects the wavelength selection element that transmits the beam in the specific wavelength range and reflects the beam in the other wavelength range, and the reflected beam from the wavelength selection element reflects the light. A multiplexer / demultiplexer that is optically designed to be incident and reflected on a light reflecting / condensing element different from the condensing element, wherein the light reflecting / condensing element and the wavelength selecting element are arranged in parallel The reflected beam from the wavelength selection element is arranged on the virtual plane, and becomes a multiple reflection beam that propagates while repeating the reflection on the two virtual planes. wavelength The optical path length of the multiple reflection beam incident on until 択素Ko equals none, and the reflected beam incident from one of the wavelength selection element to another wavelength selecting element undergoes reflection by the plurality of light-reflecting light-collecting device And the angle formed between the incident optical axis incident on the wavelength selecting element and the virtual plane does not match the angle formed between the reflected optical axis reflected from the wavelength selecting element and the virtual plane. The optical parameters of the light reflecting and condensing element are optically designed so that the complex beam parameters of the beam reaching the wavelength selecting element are the same on all wavelength selecting elements. This is an optical multiplexer / demultiplexer.
Here, the “Gaussian beam” is generally characterized in that the intensity distribution is a Gaussian distribution, and the beam optical axis, beam waist position, spot size, beam wavefront curvature radius, etc. can be accurately defined. It refers to a single mode Gaussian beam.
[0020]
Therefore, a beam emitted from an edge-emitting laser diode or a single mode fiber can be handled as a single-mode Gaussian beam, but a beam emitted from a surface-emitting laser diode or a multimode fiber is strictly a single mode. It cannot be treated as a Gaussian beam.
[0021]
However, in some cases, these beams can also be handled as a superposition of point light sources that emit a single-mode Gaussian beam.
[0022]
Therefore, the Gaussian beam in the present invention is assumed to be a broad beam that can be regarded as a beam having the characteristics of a single-mode Gaussian beam according to each case of the target optical system.
[0023]
The complex beam parameter (q) of the Gaussian beam is the wavelength (λ), the circularity (π), the distance from the beam waist (z), the spot size (w (z)), the beam wavefront curvature radius (R (z) )) Is used to express w (z) and R (z) representing the characteristics of the Gaussian beam as a single complex number (q). Yes.
1 / q = 1 / R (z) -iλ / (π · w (z) 2 (1)
For convenience of the following detailed explanation,
The part that emits a signal from outside the multiplexer / demultiplexer as a Gaussian beam is the “emission point”, the part that receives the propagation beam inside the multiplexer / demultiplexer and transmits it as a signal to the outside is the “light receiving point”, and the emission point , And a component consisting of a lens system for efficiently propagating the beam from the exit point to the inside of the multiplexer / demultiplexer, the transmission port, the light receiving point, and the propagation beam inside the multiplexer / demultiplexer are efficiently A component consisting of a lens system for coupling to a light receiving point is a “receive port”, a transmission or reception port for inputting / outputting a single wavelength optical signal is a “channel port”, and a wavelength multiplexed optical signal is A transmission or reception port for input / output is defined as a “common port”.
[0024]
As specific examples of the emission point or the light receiving point, an end face of a single mode fiber, an end face of a multimode fiber, a tip of a tip spherical fiber, or the like can be considered.
[0025]
Further, a laser diode can be used for the emission point and a photodiode can be used for the light receiving point, and a signal input / output to / from the multiplexer / demultiplexer can be an electrical signal.
[0026]
Specific examples of the lens system constituting the transmission port or the reception port include an optical lens such as a pole lens, a plano-convex lens, a biconvex lens, an aspheric lens, a GRIN lens, and a combination of these optical lenses. It is done.
[0027]
Specific examples of the wavelength selection element include a band pass filter, a low pass filter, and a high pass filter that use a dielectric multilayer film when a specific wavelength is fixed.
[0028]
Further, the wavelengths to be transmitted may be changed independently by external control.
[0029]
In that case, a wavelength tunable filter using an electro-optic effect or a thermo-optic effect, an etalon filter using MEMS technology, or the like can be considered.
[0030]
Moreover, the case where the wavelength band which a wavelength selection element permeate | transmits contains all the wavelength bands of an incident light ray is also considered, In that case, it corresponds to an optical transmission window.
[0031]
Conversely, when not transmitting all the wavelength bands of incident light, it has the same function as a plane mirror.
[0032]
Specific examples of the light reflecting and condensing element include a concave mirror, a plano-convex lens formed with a reflective film on the flat surface, and a Fresnel mirror applying the Fresnel lens principle.
[0033]
In order to determine the arrangement of the above component group, two planes opposed in parallel are considered and defined as a “virtual plane”.
[0034]
The transmission port and the reception port are arranged so that the beam emitted from the transmission port passes through the virtual plane and propagates to the reception port. At least one pair of the transmission port and the reception port is transmitted from the transmission port. The emitted beam becomes a “multiple reflected beam” that reflects in a zigzag manner between the two virtual planes, and is arranged so that the beam propagates to the receiving port. The “control element” is one of a wavelength selection element, a light reflection / condensing element, and a planar reflection surface.
[0035]
Further, the entire control element arranged between adjacent wavelength selection elements on the optical path of the multiple reflected beam is defined as a “relay optical system”.
[0036]
The area between the two virtual planes facing each other is an area where the propagating beam is multiple-reflected. When the beam is multiple-reflected in the space, an array element mounting block in which a plurality of control elements are formed on the surface A configuration in which two are prepared and facing them in parallel is conceivable.
[0037]
In the case where the beam is multiple-reflected in a medium such as glass or transparent resin, a configuration in which a plurality of control elements are formed on both surfaces of a flat optical waveguide block formed of glass or transparent resin can be considered.
[0038]
The principle of the demultiplexing operation of the present invention is as follows.
[0039]
The common port is a transmission port, the plurality of channel ports are reception ports, and the wavelength multiplexed optical signal output from the common port is divided into a plurality of channel ports according to the wavelength range transmitted by each wavelength selection element. Waved.
[0040]
That is, the beam emitted from the transmission port passes through the virtual plane and reaches the first wavelength selection element.
[0041]
The beam may undergo reflection from a plurality of control elements before reaching the first wavelength selection element.
[0042]
In the first wavelength selection element, a beam in a specific wavelength band is transmitted and emitted toward the reception port.
[0043]
The beam in the other wavelength range is reflected, delivered to another control element on the opposing virtual plane, and reaches the second wavelength selection element through reflection from a plurality of light reflecting and condensing elements.
[0044]
In order to repeat the above-described operations, the installation positions and angles of the transmission / reception ports and the control elements arranged on the virtual plane are optically designed.
[0045]
The principle of the multiplexing operation of the present invention is as follows.
[0046]
A plurality of channel ports are transmission ports, a common port is a reception port, and a plurality of single-wavelength optical signals output from the channel ports are common ports according to the wavelength range that each wavelength selection element transmits. To be combined.
[0047]
That is, the beam emitted from the first transmission port reaches the first wavelength selection element formed on the first virtual plane.
[0048]
In the first wavelength selection element, a beam in a specific wavelength range is transmitted and emitted toward the control element formed on the second virtual plane.
[0049]
Beams in other wavelength ranges are reflected and are not combined.
[0050]
The transmitted beam that has reached the second imaginary plane becomes a multi-reflected beam and reaches the second wavelength selection element, but by the time it reaches, it is reflected from at least one light reflecting and condensing element.
[0051]
The multiple reflected beam is combined with a beam that is emitted from the second transmission port and passes through the second wavelength selection element, becomes a multiple reflection beam again, and reaches the third wavelength selection element.
[0052]
In order to repeat the above-described operations, the installation positions and angles of the transmission / reception ports and the control elements arranged on the virtual plane are optically designed.
[0053]
The operations and effects exhibited by the first invention are as follows.
[0054]
On the optical path of the multi-reflection beam, a wavelength selection element is arranged between the plurality of light reflection condensing elements, and a beam output from the channel port or a beam input to the channel port (hereinafter referred to as “channel port”). The input / output beam) passes through the wavelength selection element.
[0055]
Since the channel port input / output beam and the multiple reflected beam propagate through the same relay optical system, if the propagation state of these beams does not match, the coupling efficiency between the transmission / reception ports decreases, or the coupling occurs. Variations in efficiency between channel ports occur.
[0056]
Therefore, in order to prevent these phenomena, the channel port optical system and the relay optical system are set so that the beam waist position and spot size of the channel port input / output beam coincide with the beam waist position and spot size of the multiple reflected beam. Need to design.
[0057]
At this time, if all the channel port optical systems and optical systems such as light reflecting and condensing elements corresponding to each channel port among the relay optical systems (hereinafter referred to as “channel optical system”) are optically designed separately, The cost of obtaining and manufacturing parts as designed, and the cost of mounting parts as designed will increase.
[0058]
Therefore, an optical design in which all channel optical systems are made identical, or an optical design in which several types of channel optical systems are prepared and can be periodically reused with respect to the number of channels is desirable.
[0059]
Focusing on the propagation state of the multiple reflected beam, this corresponds to equalizing the complex beam parameters of the multiple reflected beam on all wavelength selection elements or periodically changing the number of channels. Hereinafter, this propagation state is referred to as “identification / periodization” of multiple reflected beams.
[0060]
However, when the reflected beam from the wavelength selection element is incident on another wavelength selection element after being reflected from one light reflection condensing element, the complex beam parameter of the multiple reflection beam is set to all wavelengths as described above. In order to “identify / periodize” on the selection element, the optical parameters of all the light reflecting and condensing elements are made the same, the distances between the plurality of wavelength selecting elements on the optical path of the multiple reflected beam are made equal, It is necessary to form a beam waist at an intermediate point between a plurality of light reflecting and condensing elements.
[0061]
In this case, the channel port optical system must be designed so that the beam waist of the channel port input / output beam is also formed at the midpoint between the light reflecting and condensing elements. -There was a problem that the manufacturing cost increased.
[0062]
Moreover, although a channel port can also be comprised using commercially available components, in that case, there existed a problem that size reduction could not be performed due to restrictions on the size of optical components.
[0063]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the multiplexer / demultiplexer when the multiple reflected beam is incident on another wavelength selection element after being reflected from one light reflecting / condensing element.
[0064]
In the figure, a Gaussian beam propagating inside the multiplexer / demultiplexer is conceptually shown.
[0065]
In the figure, 701 is a common port, 702-705 is a channel port, 706-709 is a wavelength selection element, 710-712 is a light reflecting / condensing element, and 713-714 is a virtual plane facing each other in parallel.
[0066]
On the first virtual plane 713, a plurality of wavelength selection elements 706-709 are arranged in an array at equal intervals, and on the second virtual plane 714, a plurality of light reflecting / condensing elements 710-712 are arranged in an array. It is arranged at equal intervals.
[0067]
Regarding the wavelength selecting elements 706-709 and the light reflecting / condensing elements 710-712, the reflecting surfaces into which the propagating beam enters and reflects are all parallel to each other, and can also be arranged in parallel with the virtual plane 713-714.
[0068]
In addition, the arrangement interval of the wavelength selection elements 706-709 and the arrangement interval of the light reflection condensing elements 710-712 on the virtual plane are the same.
[0069]
Further, the light reflection condensing elements 710 to 712 disposed between the wavelength selection elements 706 to 709 on the optical path of the multiple reflection beam correspond to a “relay optical system”.
[0070]
When this multiplexer / demultiplexer is used as a demultiplexer, a Gaussian beam that is a wavelength multiplexed signal emitted from the transmission port 701 passes through the virtual plane 714 and is incident on the first wavelength selection element 706.
[0071]
In the first wavelength selection element 706, a beam including a specific wavelength band is transmitted through the first wavelength selection element and propagated to the first reception port 702.
[0072]
A beam including a wavelength region that is not transmitted by the first wavelength selection element 706 is reflected, is reflected by the first light reflection condensing element 710, and is propagated to the adjacent second wavelength selection element 707.
[0073]
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the propagation principle of multiple reflected beams in the multiplexer / demultiplexer shown in FIG.
[0074]
In this drawing, the light reflecting and condensing means is replaced with an optical lens, and the propagation optical axis of the multiple reflected beam is developed in a straight line.
[0075]
The dotted line represents the propagation optical axis of the multiple reflected beam, and the broken line represents the beam diameter of the multiple reflected beam.
[0076]
In the figure, reference numerals 801 to 810 denote wavelength selection elements, 811 to 818 denote optical lenses corresponding to light reflecting and condensing means, and 819 to 828 denote arrows indicating the beam waist positions of the actually propagating beams.
[0077]
FIG. 8A corresponds to the case where the angle formed by the incident optical axis incident on the control element and the virtual plane matches the angle formed by the reflected optical axis reflected from the control element and the virtual plane.
[0078]
Therefore, the wavelength selection elements 802-804 are located at the midpoint between the plurality of light reflecting / condensing elements 811-814.
[0079]
FIG. 8B corresponds to the case where the angle formed between the incident optical axis incident on the control element and the virtual plane does not match the angle formed between the reflected optical axis reflected from the control element and the virtual plane. This corresponds to the case where the optical axis of the channel port input / output beam and the virtual plane on which the control element is arranged are orthogonal to each other.
[0080]
Therefore, the wavelength selection elements 807 to 809 do not coincide with the midpoint of the plurality of light reflecting and condensing elements 815 to 818.
[0081]
As shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), in order to make the complex beam parameter of the multiple reflected beam identical on all wavelength selection elements, It is necessary to equalize the optical parameters, make the distances between the plurality of wavelength selection elements on the optical path of the multiple reflected beam equal, and form a beam waist at an intermediate point between the plurality of light reflecting and condensing elements.
[0082]
Therefore, when the optical axis of the channel port input / output beam and the virtual plane on which the control element is arranged are orthogonal to each other, a beam waist cannot be formed on the wavelength selection element, and the beam waist is converted into the wavelength selection element. When formed above, the angle formed between the incident optical axis incident on the control element and the virtual plane must match the angle formed between the reflected optical axis reflected from the control element and the virtual plane. The optical axis of the output beam and the virtual plane on which the control element is arranged cannot be orthogonal.
[0083]
However, when a reflected beam from a wavelength selection element is incident on another wavelength selection element after being reflected from a plurality of light reflection and condensing elements, relay optics between the wavelength selection elements on the optical path of the multiple reflection beam By making the system the same as the basic unit, the optical design can be made so that the complex beam parameters of the multiple reflected beam are made identical and periodic on all wavelength selection elements.
[0084]
In this case, the beam waist of the multiple reflected beam is not necessarily formed at the intermediate point between the plurality of light reflecting and condensing elements, and depending on how the optical parameters of several kinds of light reflecting and condensing elements are set, The spot size can be controlled.
[0085]
Therefore, even when the optical axis of the channel port input / output beam and the virtual plane on which the control element is arranged are orthogonal, an optical design that forms a beam waist on the wavelength selection element is possible. Even when forming on the selection element, there is no need to match the angle formed between the incident optical axis incident on the control element and the virtual plane, and the angle formed between the reflected optical axis reflected from the control element and the virtual plane. Optical design is possible in which the optical axis of the input / output beam is orthogonal to the virtual plane on which the control element is arranged.
[0086]
Considering the above effects in general, due to the cost, size, and manufacturing constraints of the channel port optical system, even if the position and spot size of the beam waist of the channel port input / output beam are limited, By designing the optical parameters of several kinds of light reflecting and condensing elements, it means that it is possible to make an optical design that matches the beam waist position and spot size of the multiple reflected beam and the channel port input / output beam. .
[0087]
As a result, it is possible to prevent a decrease in coupling efficiency between the transmission and reception ports and a variation in coupling efficiency between the channel ports.For example, when a commercially available part is applied to the lens system, the emission point, or the light receiving point that constitutes the channel port, Control the beam waist of the multi-reflected beam by the design of the relay optical system even if the beam waist position of the channel port input / output beam cannot be freely designed, such as when there is a size restriction in the lens system that constitutes the channel port. In addition, by matching the beam waist position and the spot size, it is possible to prevent a reduction or variation in coupling efficiency between the transmission and reception ports.
[0088]
Therefore, since a commercially available part can be used, the part cost can be reduced, and a channel port having a small lens system can be used, so that the channel port can be reduced in size.
[0089]
When the reflected beam from the wavelength selective element is reflected from a plurality of light reflecting and condensing elements and enters another wavelength selective element, a relay optical system between the multiple wavelength selective elements on the optical path of the multiple reflected beam is provided. By making it the same as the basic unit, it is possible to perform an optical design in which the complex beam parameters of the multiple reflected beam are made identical on all wavelength selection elements.
[0090]
Therefore, even if the lens system of a plurality of channel ports and the emission and light receiving points are made the same, there is no variation in coupling efficiency between channels, and an array of lenses, fibers, LD, PD, etc. are applied, and a plurality of channel ports are applied. Can be formed at once.
[0091]
Therefore, the mounting cost for assembling and aligning the components of each channel port can be reduced.
[0092]
When a reflected beam from a wavelength selection element enters a different wavelength selection element after being reflected from one light reflection / condensing element, two adjacent light reflection / condensing elements are on the optical path of the multiple reflection beam. If there is an optical path between the optical paths where no beam waist is arranged, the complex beam parameters of the multiple reflected beams on the two light reflecting and condensing elements are different from each other, so that they are separated from the light reflecting and condensing element by the same distance. The complex beam parameters on the two wavelength selective elements arranged at the points are also different from each other.
[0093]
In other words, in order to make the complex beam parameters of the multiple reflected beam identical on all wavelength selection elements, it is assumed that a beam waist is always arranged between the optical paths of two adjacent light reflecting and condensing elements. .
[0094]
However, in this case, only slight errors in manufacturing the relay optical system, such as errors in the optical parameters of the light reflecting and condensing elements and errors in the optical path length between the light reflecting and condensing elements, occur. The position and spot size of the beam waist arranged between the optical paths of the light beam change abruptly from the design value.
[0095]
Therefore, as the number of channels increases, the multiple reflected beam diffuses rapidly, the spot size of the propagating beam becomes larger than the effective diameter of the light reflecting and condensing element, power loss occurs, and the coupling efficiency decreases.
[0096]
However, when the reflected beam from the wavelength selection element is reflected from a plurality of light reflecting and condensing elements and is incident on another wavelength selection element, a relay optical system is formed, and two adjacent beams on the optical path of the multiple reflected beam are formed. Optical design can be made to make the complex beam parameters of multiple reflected beams identical on all wavelength selection elements, even if no beam waist is placed between some of the optical paths of the two light reflecting and condensing means. is there.
[0097]
For example, a case where a multiple reflected beam propagating between the optical paths of two light reflecting / condensing means is designed to have a sufficiently large spot size and a beam waist is not disposed between the optical paths may be considered.
[0098]
In this case, the spot size of the multiple reflected beam propagating between the optical paths can be regarded as almost constant.
[0099]
Therefore, compared with the case where the beam waist is always arranged between the optical paths of two adjacent light reflecting and condensing elements, the optical parameter error of the light reflecting and condensing elements arranged near the optical path, and the distance between the optical paths. Even if this optical path length error occurs, it is possible to regard the change in the spot size of the multiple reflected beam propagating between the optical paths as sufficiently small.
[0100]
Therefore, an optical design that suppresses rapid diffusion of multiple reflected beams and does not generate power loss is possible.
[0101]
Further, the spot size on the wavelength selection element can be periodically changed according to the optical path length from the common port so as not to diverge.
[0102]
Furthermore, depending on the optical design of the channel port, the coupling efficiency between each channel port and the common port can be periodically varied according to the optical path length from the common port so as not to monotonously decrease.
[0103]
When the optical design is as described above, even if an error in the optical parameters of the light reflecting and condensing means constituting the relay optical system or an error in the optical path length between the control elements occurs, the coupling between the transmission and reception ports Reduction in efficiency and variation can be prevented.
[0104]
Therefore, since the tolerance for manufacturing the components constituting the relay optical system can be increased, the component cost can be reduced.
[0105]
The reflected beam from the wavelength selection element is reflected from one light reflection condensing element and then incident on another wavelength selection element. In the case of entering the selection element, the distance between the plurality of wavelength selection elements on the optical path of the multiple reflected beam can be increased.
[0106]
Therefore, if the incident angle and the reflection angle of the multiple reflected beams that enter and reflect the wavelength selection elements are the same, the arrangement interval of the wavelength selection elements on the virtual plane can be increased.
[0107]
Accordingly, it is possible to increase the size of the wavelength selection element and the channel port optical system, and it is possible to increase the tolerance in manufacturing the component, thereby reducing the component cost.
[0108]
Furthermore, workability when mounting the channel port can be improved.
[0109]
Conversely, if the arrangement intervals of the wavelength selection elements on the imaginary plane are the same, the incident angle and reflection angle of the multiple reflected beam that enters and reflects each wavelength selection element can be reduced.
[0110]
Therefore, it is advantageous for improving the filter characteristics of the beam that passes through the wavelength selection element and for reducing the coma aberration of the beam that enters and reflects the light reflecting and condensing element.
[0111]
further, First 1 Invention In the wave The optical parameters of the light reflecting and condensing element are optically designed so that the complex beam parameters of the beam reaching the long selection element are the same on all wavelength selection elements. The following actions and effects are obtained. .
[0113]
Since the control elements are arranged and optically designed so that all the channel beam parameters are the same, the combination of the distances between the elements for the light receiving or emitting point, the receiving or transmitting lens system, and the wavelength selecting element is set. Even if all channel ports are made identical and the transmission or reception lens system of the channel port is made identical for all channel ports, there is no variation in optical loss between ports in each channel port.
[0114]
Therefore, for each channel port, optical design cost to reduce optical loss and eliminate port-to-port variations, component cost to obtain designed parts, and mounting to position those parts as designed Costs can be significantly reduced.
[0115]
Due to the above effects, a plurality of channel ports can be integrated at one time by using a lens array, a fiber array, an LD array, a PD array, etc., which have the same emission or light receiving point and the same lens system integrally formed in an array. It is possible to form.
[0116]
Therefore, it is possible to reduce manufacturing tolerances when obtaining parts as designed, and to reduce the mounting cost for positioning the parts for each channel port.
[0117]
Due to the above effects, it is possible to use a plurality of the same components in which the transmission or reception lens system and the emission or reception point are integrally formed, such as a lens fiber module and an LD lens built-in type CAN package module.
[0118]
Therefore, it is possible to reduce the mounting cost for positioning the parts constituting each channel port.
[0119]
( 2 No. 2 The invention of The Gaussian beam enters and reflects the light reflecting condensing element that reflects so as to form a beam waist at a specific position, and the reflected beam from the light reflecting condensing element transmits a beam in a specific wavelength region, and otherwise. It is optically designed to enter and reflect the wavelength selection element that reflects the beam in the wavelength range, and the reflected beam from the wavelength selection element enters and reflects to a light reflection and collection element different from the light reflection and collection element. The light reflection condensing element and the wavelength selection element are arranged on two virtual planes facing in parallel, and the reflected beam from the wavelength selection element is divided into two virtual The multi-reflected beam propagates while repeating reflection on the plane, and the optical path length from one wavelength selection element to another adjacent wavelength selection element on the optical path of the multi-reflection beam is the same. One When propagated from the wavelength selection element to another wavelength selecting element is configured to undergo reflections from the plurality of light-reflecting light-collecting device, The spot size of the multiple reflection beam and the absolute value of the beam wavefront curvature radius are the same on all wavelength selection elements, and the beam wavefront curvature radius of the multiple reflection beam is the same on the wavelength selection element adjacent to the optical path of the multiple reflection beam. The multiplexer / demultiplexer is characterized in that the optical parameters of the light reflecting and condensing elements are optically designed so that the sign changes alternately.
[0120]
This corresponds to the case where the complex beam parameter of the multiple reflected beam is periodically changed with respect to the number of channels in the first invention.
[0121]
First 2 The operations and effects of the invention are as follows.
[0122]
Even if no beam waist is formed on the wavelength selection elements, the spot sizes of the multiple reflected beams reaching all the wavelength selection elements can be made the same.
[0123]
Therefore, variation between channel ports regarding filter characteristics can be suppressed.
[0124]
The complex beam parameters of the multi-reflected beam that reaches all the wavelength selection elements can be limited to two types.
[0125]
Since the two types of beam parameters represent beams in the same propagation state only in the traveling direction, the channel port of the transmission port is made to correspond to the wavelength selection element having one beam parameter, and the other beam parameter is set to The channel port of the reception port can be made to correspond to the wavelength selection element having.
[0126]
At that time, even if the channel path and the optical path length to each wavelength selection element are made the same, and the channel port composed of the optical system having the same configuration is applied to the transmission port and the reception port, the coupling efficiency does not vary. .
[0127]
Therefore, when transmission / reception channel ports coexist in one multiplexer / demultiplexer and they are alternately arranged, the cost for obtaining and manufacturing the channel ports can be reduced.
[0128]
Further, when the light receiving point or the emitting point is an optical fiber, the lens systems of all the channel ports can be made identical, so that the lens system can be obtained, manufactured and mounted.
[0129]
(4) According to a fourth aspect of the present invention, in the multiplexer / demultiplexer according to any one of claims 1 to 3, all the wavelength selecting elements are arranged in one of two virtual planes. It is.
[0130]
The actions and effects exhibited by the fourth invention are as follows.
[0131]
Since the wavelength selection elements are all arranged in one virtual plane, all channel ports can be arranged on one side of one virtual plane.
[0132]
Therefore, a plurality of channel ports can be collectively formed, the alignment workability can be improved, and the mounting space can be saved, so that the component cost and the mounting cost can be reduced.
[0133]
( 3 No. 3 The invention of The Gaussian beam enters and reflects the light reflecting condensing element that reflects so as to form a beam waist at a specific position, and the reflected beam from the light reflecting condensing element transmits a beam in a specific wavelength region, and otherwise. It is optically designed to enter and reflect the wavelength selection element that reflects the beam in the wavelength range, and the reflected beam from the wavelength selection element enters and reflects to a light reflection and collection element different from the light reflection and collection element. The light reflection condensing element and the wavelength selection element are arranged on two virtual planes facing in parallel, and the reflected beam from the wavelength selection element is divided into two virtual The multi-reflected beam propagates while repeating reflection on the plane, and the optical path length from one wavelength selection element to another adjacent wavelength selection element on the optical path of the multi-reflection beam is the same. One When propagated from the wavelength selection element to another wavelength selecting element is configured to undergo reflections from the plurality of light-reflecting light-collecting device, The beam propagating inside the multiplexer / demultiplexer Two types of spot sizes Form a beam waist However, spot sizes on adjacent wavelength selection elements on the optical path of the multiple reflected beam are different from each other. In this way, the multiplexer / demultiplexer is characterized in that the optical parameters of the light reflecting and condensing element are optically designed.
[0134]
First 3 The operations and effects of the invention are as follows.
[0135]
By forming the beam waist of the multiple reflected beam at the arrangement point of the wavelength selection element, the beam incident on the wavelength selection element can be regarded as a plane wave.
[0136]
Accordingly, it can be considered that the beam wavefront incident on the wavelength selecting means is incident at substantially a single angle, so that uniform filter characteristics can be obtained.
[0137]
By forming the beam waist of the multiple reflection beam on the wavelength selection element, the in-plane optical axis position shift on the surface of the wavelength selection element can be reduced with respect to the optical axis shift of the multiple reflection beam.
[0138]
Therefore, it is possible to reduce the size of the wavelength selection element, and it is possible to reduce the influence of the in-plane dependency of the filter characteristics of the wavelength selection element.
[0139]
When the common port is a transmission port and is used as a duplexer with multiple channel ports, if the optical axis shifts when mounting the common port, each wavelength selection element from the common port increases as the number of channels increases. In general, the amount of optical axis deviation of the multiple reflected beam on the wavelength selection element increases.
[0140]
However, a beam waist of a multiple reflection beam is formed on each wavelength selection element, and optical design is performed so that both the optical axis angle deviation and the optical axis position deviation of the multiple reflection beam incident on the wavelength selection element are not amplified simultaneously. Is possible.
[0141]
In addition, the amount of deviation between the optical axis angle deviation and the optical axis position deviation varies periodically according to the optical path length from the common port, so even if the number of channel ports increases, the deterioration of the filter characteristics increases monotonously. There is nothing.
[0142]
( 5 No. 5 The invention of claim 1 to claim 1 4 In the multiplexer / demultiplexer described in (1), at least one of the light reflecting and condensing elements is a spherical mirror.
[0143]
First 5 The operations and effects of the invention are as follows.
[0144]
By using the spherical mirror, the wavelength dependence of the light beam reflected by the light reflecting / condensing element can be ignored.
[0145]
Therefore, the usable wavelength band of the propagation beam inside the multiplexer / demultiplexer can be widened.
[0146]
By using the spherical mirror, the optical design parameter of the light reflecting and condensing element is limited only to the radius of curvature.
[0147]
Therefore, it is possible to facilitate the part manufacturing tolerance design, and to shorten the design time, thereby reducing the manufacturing cost.
[0148]
By using a spherical mirror, the beam incident on the mirror surface is translated, and the incident position is changed slightly to maintain the optical parameters such as the radius of curvature while changing the optical axis direction of the reflected beam in a three-dimensional manner. be able to.
[0149]
Accordingly, the degree of freedom in designing the optical axis of the propagating beam inside the multiplexer / demultiplexer can be greatly improved.
[0150]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, the following embodiments do not limit the present invention.
[ Reference example ]
FIG. 1 illustrates the present invention. Reference example It is a schematic block diagram of the multiplexer / demultiplexer which concerns on.
[0151]
In the figure, a Gaussian beam propagating inside the multiplexer / demultiplexer is conceptually shown.
[0152]
In the figure, 101 is a common port, 102-104 is a channel port, 105-107 is a wavelength selection element, 108-111 is a light reflecting and condensing element, 112-113 is a planar reflecting surface, and 114-115 are parallel. It is the virtual plane made to oppose.
[0153]
The common port 101 and the channel ports 102-104 are composed of an emission point or light receiving point 116-119 and a lens system 120-123.
[0154]
In the first virtual plane 114, a plurality of wavelength selection elements 105-107 and planar reflecting surfaces 112-113 are alternately arranged in the form of an array at equal intervals. The reflective condensing elements 108-111 are arranged at regular intervals in an array.
[0155]
Regarding the wavelength selection element 105-107, the planar reflection surface 112-113, and the light reflection condensing element 108-111, the reflection surfaces on which the propagation beam enters and reflects are all arranged in parallel with the virtual plane 114-115. Therefore, the incident angle and the reflection angle formed by the optical axis of the propagating beam and the virtual plane are all the same, and the arrangement interval of the wavelength selection elements 105-107 and the arrangement interval of the light reflection condensing elements 108-111 are the same.
[0156]
Further, the control elements 108-113 arranged between the wavelength selection elements 105-107 on the optical path of the multiple reflected beam correspond to “relay optical system”.
[0157]
As a specific example, Reference example The operation principle when the multiplexer / demultiplexer according to the above is used as a demultiplexer will be described.
[0158]
A Gaussian beam that is a wavelength multiplexed signal emitted from the transmission port 101 passes through the virtual plane 115 and enters the first wavelength selection element 105.
[0159]
In the first wavelength selection element 105, a beam including a specific wavelength band is transmitted through the first wavelength selection element and propagated to the first reception port 102.
[0160]
A beam including a wavelength region that is not transmitted by the first wavelength selection element 105 is reflected, is reflected by the first light reflecting / condensing element 108, is reflected by the planar reflecting surface 112, and is reflected by the second light reflecting / converging element. The light enters / reflects the optical element 109 and propagates to the adjacent second wavelength selection element 106.
[0161]
As described above, each time the multi-reflected beam is incident on each wavelength selection element, a beam including a specific wavelength is emitted toward the receiving port, and a beam including the other wavelengths is reflected, and a plurality of light reflections are performed. The light is transmitted to the adjacent wavelength selection element via the condensing element.
[0162]
By repeating these processes, the propagation beam is demultiplexed.
[0163]
As described above, the beam can be used as a multiplexer by reversing the traveling direction of the beam when used as a duplexer.
[0164]
That is, the beams emitted from the plurality of transmission ports 102-104 are incident in parallel to each other so as to pass through the plurality of wavelength selection elements 105-107.
[0165]
At that time, a beam including a specific wavelength that is transmitted through the wavelength selection element 105-107 and incident inside is reflected by the light reflection condensing element 108-111 a plurality of times, and the reflected beam is transmitted to the adjacent wavelength selection element. Install at an incident angle so that it is incident.
[0166]
In this manner, the outgoing beams from the plurality of transmission ports 102-104 are overlapped by multiple reflection inside, and are combined by being propagated as one propagation beam toward the reception port 101. The
[0167]
However, in the case of the use form as a multiplexer, among the beams incident on the wavelength selection elements 105-107 from the transmission ports 102-104, the beam including the reflected wavelength region and the propagation beam are internally reflected multiple times. In this case, a beam in a wavelength region that is transmitted by another wavelength selection element and does not become a multiple reflection beam is not multiplexed.
[0168]
In the above application example as a multiplexer / demultiplexer, the number of wavelength selection elements is three, the number of light reflecting and condensing elements is three, and the number of channel ports is three, but these numbers are limited. is not.
[0169]
When the channel ports 102-104 are all transmission ports, the common port 101 is a reception port and therefore operates as a multiplexer. However, when the channel ports 102-104 are all reception ports, the common port 101 is a transmission port. Therefore, it operates as a duplexer.
[0170]
Further, when both the transmission port and the reception port are included as channel ports, it is possible to simultaneously realize both the multiplexing operation and the demultiplexing operation by one multiplexer / demultiplexer having one common port.
[0171]
In this case, a wavelength selection element is disposed between the wavelength selection element for the demultiplexing operation and the wavelength selection element for the multiplexing operation to prevent interference of the wavelength of the multiplexing / demultiplexing operation. It is also possible to emit a beam in the region outside the multiplexer / demultiplexer.
[0172]
FIG. 2 shows the present invention shown in FIG. Reference example It is a conceptual diagram of the optical system which shows the propagation state of the multiple reflected beam about the multiplexer / demultiplexer which concerns on.
[0173]
In this drawing, the light reflecting and condensing means is replaced with an optical lens, and the propagation optical axis of the multiple reflected beam is developed in a straight line.
[0174]
The dotted line represents the propagation optical axis of the multiple reflected beam, and the broken line represents the spot size of the multiple reflected beam.
[0175]
Of the beams transmitted through the wavelength selection element, a beam in a specific wavelength region corresponds to a beam input to the channel port or a beam output from the channel port, but is not represented in this drawing.
[0176]
In the figure, 201-209 are wavelength selection elements, 210-223 are optical lenses corresponding to light reflecting and condensing means, and 224-233 are arrows indicating the beam waist position of the actually propagating beam.
[0177]
FIG. 2A is a conceptual diagram when a beam waist is always formed between a plurality of light reflecting and condensing elements, and FIG. 2B is a diagram illustrating light in which a wavelength selection element is included in an optical path. FIG. 2C is a conceptual diagram when a beam waist is not formed between the reflective condensing elements. FIG. 2C is a diagram illustrating a case where the beam waist is provided only between the light reflecting condensing elements in which the wavelength selection element is included in the optical path. It is a conceptual diagram in the case of being formed.
1) As shown in FIG. 2A, when the complex beam parameters of the multiple reflected beam are made identical on all the wavelength selection elements 201-203, a plurality of light reflection condensing elements 211-214 The wavelength selection element 202-203 is disposed at the intermediate point of the optical path so that the optical parameters of the two light reflection condensing elements 210-213 included between the optical paths of the plurality of wavelength selection elements 201-203 change alternately. Therefore, the optical design can be made so that the beam waists 225 to 228 are formed at equidistant points before and after the light reflecting / condensing elements 211 and 213 as viewed from one side.
[0178]
Controlling the distance from the light reflecting / condensing element to the beam waist corresponds to controlling the distance from the wavelength selection element to the beam waist.
[0179]
In this case, only a slight error occurs when the relay optical system is manufactured, and the position and spot size of the beam waist arranged between the light reflecting and condensing elements change abruptly from the design value. Although there is a problem that when the transmission port is mounted, even if a positional deviation or angular deviation of the propagation beam optical axis occurs, the beam waist is arranged between the optical paths of all the light reflecting and condensing elements. Amplification of the positional deviation and angular deviation between all these optical paths can be prevented, and an increase in power loss of the beam propagated to all channel ports can be prevented.
2) Also, as shown in FIG. 2B, when the complex beam parameters of the multiple reflected beam are made identical on all the wavelength selection elements, the optical paths of the plurality of light reflecting and condensing elements 216 to 219 The wavelength selection elements 205-206 are arranged at the midpoint between the optical parameters of the two light reflection condensing elements 215-218 included between the optical paths of the plurality of wavelength selection elements 204-206. The beam waist is not formed between the optical paths including the wavelength selection elements 205 to 206 among the plurality of light reflecting and condensing element optical paths, and between the optical paths not including the wavelength selection elements. The optical design can be such that 229-230 is formed.
[0180]
Controlling the distance from the light reflecting and condensing element to the beam waist corresponds to controlling the beam spot size and the beam wavefront curvature radius on the wavelength selection element.
[0181]
In this case, if a positional deviation or an angular deviation of the propagation beam optical axis occurs when the transmission port is mounted, a specific portion of the light path between the plurality of light reflecting / condensing element optical paths is not formed. In this case, there is a problem that the positional deviation and the angular deviation are amplified, but even if an error in the optical parameters of the light reflecting / condensing element or an error in the optical path length between the light reflecting / condensing elements occurs, Changes in the spot size and beam wavefront curvature radius of the multiple reflected beam propagating between the non-formed optical paths can be regarded as sufficiently small with respect to the error, thus preventing amplification of the error between these optical paths. It is possible to prevent an increase in power loss of the beam propagated to all channel ports.
[0182]
In addition, if the beam waist of the channel port input / output beam cannot be formed near the channel port due to the limitations of the channel port optical system, the method of changing the distance between the channel port and the wavelength selection element can be used to It is not necessary to match the beam waist formation point of the port input / output beam, and it is possible to cope with the method of controlling the position of the beam waist by the optical design of the light reflecting / condensing element.
[0183]
Therefore, it is possible to prevent an increase in the size of the multiplexer / demultiplexer and a decrease in the optical axis deviation tolerance.
3) Further, as shown in FIG. 2C, when the complex beam parameters of the multiple reflected beam are made identical on all the wavelength selection elements, the optical paths of the plurality of light reflecting and condensing elements 221 to 222 The wavelength selection element 208 is disposed at an intermediate point between the optical parameters of the two light reflection condensing elements 220-223 included between the optical paths of the plurality of wavelength selection elements 207-209, so that The beam waist 231-232 is formed between the optical paths including the wavelength selection elements 207-208, and between the optical paths not including the wavelength selection elements. The optical design can be made so that the beam waist is not formed.
[0184]
Controlling the distance from the light reflecting / condensing element to the beam waist corresponds to controlling the distance from the wavelength selection element to the beam waist.
[0185]
Also in this case, as described above, even if an error in the optical parameters of the light reflecting / condensing element or an error in the optical path length between the light reflecting / condensing elements occurs, the multiplexing that propagates between the optical paths in which the beam waist is not formed. Changes in the spot size of the reflected beam and the beam wavefront curvature radius can be considered sufficiently small with respect to the error, so that the amplification of the error between these optical paths can be prevented and propagated to all channel ports. An increase in power loss of the beam can be prevented.
[0186]
In addition, even if there is a restriction on the beam waist formation position of the channel port input / output beam due to restrictions on the optical system of the channel port, the position of the beam waist is controlled by the optical design of the light reflecting / condensing element. The beam waist of the reflected beam, the beam waist forming point of the channel port input / output beam, and the spot size can be matched.
[0187]
Therefore, it is possible to prevent a decrease in the coupling efficiency of the multiplexer / demultiplexer.
[0188]
[Example 1 ]
FIG. 3 shows the first aspect of the present invention. 1 It is a schematic block diagram of the multiplexer / demultiplexer which concerns on embodiment of this, and showed in FIG. Reference example This is an application example.
[0189]
Less than, Reference example Differences from the case will be described.
[0190]
In the figure, regarding the wavelength selection element 305-307, the planar reflection surface 312-313, and the light reflection condensing element 308-311, the minute reflection planes on which the propagation beams enter and reflect are all parallel to each other, but are virtual planes It is not arranged in parallel with 314-315.
[0191]
These control elements are formed so that the optical axis of the beam that passes through the wavelength selection elements 305-307 and is input to and output from the channel ports 302-304 is orthogonal to the virtual plane 314-315.
[0192]
FIG. 4 shows a first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 It is a conceptual diagram of the optical system which shows the propagation state of a multiple reflected beam about the multiplexer / demultiplexer which concerns on this embodiment.
[0193]
The symbols on the drawing are the same as those in FIG.
[0194]
Reference numerals 401 to 406 denote wavelength selection elements, reference numerals 407 to 415 denote optical lenses corresponding to light reflecting and condensing means, and reference numerals 416 to 423 denote arrows indicating beam waist positions of the actually propagating beams.
[0195]
FIG. 4A is a conceptual diagram when a beam waist is always formed between a plurality of light reflecting and condensing elements, and FIG. 4B is a diagram showing light in which a wavelength selection element is included between optical paths. It is a conceptual diagram in case the beam waist is formed only between reflective condensing elements.
1) As shown in FIG. 4 (a), since the optical path lengths from one wavelength selection element to two light reflection condensing elements arranged in the immediate vicinity thereof are different, a plurality of light reflecting condensing elements The wavelength selection elements 402-403 cannot be arranged at the midpoint of the optical path 408-411.
[0196]
However, the optical parameters of the two light reflecting and condensing elements 407 to 410 included between the optical paths of the plurality of wavelength selecting elements 401 to 403 are alternately changed so that one of the light reflecting and condensing elements is changed. light Optical design can be made to form beam waists 417-420 at equidistant points before and after viewing from the elements 408, 410.
[0197]
Controlling the distance from the light reflecting and condensing element to the beam waist corresponds to controlling the distance from the wavelength selecting element to the beam waist, so that the beam waist forming position matches the arrangement point of the wavelength selecting element, In addition, the complex beam parameters of the multiple reflected beam can be made identical on all the wavelength selection elements 401-403.
[0198]
In this case, only a slight error occurs when the relay optical system is manufactured, and the position and spot size of the beam waist arranged between the light reflecting and condensing elements change abruptly from the design value. Although there is a problem that when the transmission port is mounted, even if a positional deviation or angular deviation of the propagation beam optical axis occurs, the beam waist is arranged between the optical paths of all the light reflecting and condensing elements. Amplification of the positional deviation and angular deviation between all these optical paths can be prevented, and an increase in power loss of the beam propagated to all channel ports can be prevented.
2) As shown in FIG. 4B, since the optical path length from one wavelength selection element to two light reflection condensing elements arranged in the immediate vicinity thereof is different, a plurality of light reflection condensing elements The wavelength selection element 422 cannot be arranged at the midpoint of the optical path 413-414.
[0199]
However, the optical parameters of the two light reflecting and condensing elements 412 to 415 included between the optical paths of the plurality of wavelength selecting elements 421 to 423 are alternately changed, and among the plurality of light reflecting and condensing element optical paths, Optical design is made so that a beam waist 421-423 is formed between the optical paths including the wavelength selection elements 404-406, and no beam waist is formed between the optical paths not including the wavelength selection elements. Can do.
[0200]
Controlling the distance from the light reflecting and condensing element to the beam waist corresponds to controlling the distance from the wavelength selecting element to the beam waist, so that the beam waist forming position matches the arrangement point of the wavelength selecting element, In addition, the complex beam parameters of the multiple reflected beam can be made identical on all wavelength selection elements 404-406.
[0201]
In this case, if a positional deviation or an angular deviation of the propagation beam optical axis occurs when the transmission port is mounted, a specific portion of the light path between the plurality of light reflecting / condensing element optical paths is not formed. In this case, there is a problem that the positional deviation and the angular deviation are amplified, but even if an error in the optical parameters of the light reflecting / condensing element or an error in the optical path length between the light reflecting / condensing elements occurs, Changes in the spot size and beam wavefront curvature radius of the multiple reflected beam propagating between the non-formed optical paths can be regarded as sufficiently small with respect to the error, thus preventing amplification of the error between these optical paths. It is possible to prevent an increase in power loss of the beam propagated to all channel ports.
3) In both the case shown in FIG. 4A and the case shown in FIG. 4B, the installation angle of the beam optical axis input / output from the channel port is made orthogonal to the virtual plane. Therefore, the installation angle of the channel port and the common port can be simplified and made identical, and the mounting cost for alignment can be reduced.
[0202]
In addition, since various types of array-like components can be used, the position and angle of a plurality of channel ports can be collectively adjusted, and the mounting cost for alignment can be reduced.
[0203]
[Example 2 ]
FIG. 5 shows the first aspect of the present invention. 2 It is a schematic block diagram of the multiplexer / demultiplexer which concerns on embodiment of this, and showed in FIG. Reference example This is an application example.
[0204]
Less than, Reference example Differences from the case will be described.
[0205]
In the figure, reference numerals 501 to 503 denote channel ports, which are arranged on one virtual plane side so that transmission channel ports 502 and reception channel ports 501 and 503 are alternately adjacent to each other.
[0206]
Since a transmission port and a reception port coexist as channel ports, it is possible to simultaneously realize both multiplexing and demultiplexing operations with one multiplexer / demultiplexer having two common ports for transmission and reception. It is possible, and an add-drop multiplexer for wavelength division multiplexing communication can be realized in a small size and at low cost.
[0207]
Further, since the transmission channel port and the reception channel port are adjacent to each other, these two channel ports can be combined to form an integrated transmission / reception module, which can be attached to and detached from the multiplexer / demultiplexer.
[0208]
FIG. 6 shows a first embodiment of the present invention shown in FIG. 2 It is a conceptual diagram of the optical system which shows the propagation state of a multiple reflected beam about the multiplexer / demultiplexer which concerns on this embodiment.
[0209]
The symbols on the drawing are the same as those in FIG.
[0210]
In the figure, 601-606 are wavelength selection elements, 607-615 are optical lenses corresponding to light reflecting and condensing means, and 616-620 are arrows indicating the beam waist position of the actually propagating beam.
[0211]
FIG. 6A is a conceptual diagram in the case where a beam waist is formed only between the light reflecting and condensing elements in which the wavelength selection element is included in the optical path, and FIG. 6B is the wavelength selection element. FIG. 6 is a conceptual diagram when a beam waist is not formed between the light reflecting and condensing elements included between the optical paths.
[0212]
1) As shown in FIG. 6A, when the beam waists 616-618 of multiple reflected beams are arranged on all the wavelength selection elements 601-603, a plurality of light reflection condensing elements 608-609 are arranged. The wavelength selection element 602 is disposed at the intermediate point of the optical path, and the optical parameters of the four light reflection condensing and condensing elements 607-610 included between the optical paths of the three wavelength selection elements 601-603 are limited to two types. The two light reflecting and concentrating elements 608 to 609 arranged in the immediate vicinity of the second wavelength selecting element 602 have the same optical parameters, and the two light reflecting elements arranged in the immediate vicinity of the first and third wavelength selecting elements 601 and 603 are used. The optical design can be made so that the optical parameters of the condensing elements 607 and 610 are the same.
[0213]
In this case, the spot sizes formed on the adjacent wavelength selection elements change alternately, but the ratio of the sizes can be controlled within a specific range, and the transmission channel port and the reception channel port respectively. It is possible to correspond to this optical system.
[0214]
Therefore, even if the channel waist spot size of the channel input / output beam cannot be designed freely due to the restrictions of the optical system of the channel port, both spot sizes can be controlled by controlling the beam waist spot size of the multiple reflected beam. Can be matched within a certain range.
[0215]
Therefore, it is possible to prevent a decrease in the coupling efficiency of the multiplexer / demultiplexer.
2) As shown in FIG. 6B, when the multiple reflected beams have the same spot size on all the wavelength selection elements 604 to 606 and only the sign of the beam wavefront curvature radius changes alternately, The wavelength selection elements 605-606 are arranged at the midpoint of the optical paths of the plurality of light reflection condensing elements 612-615, and four light reflection condensing elements 611- included between the optical paths of the three wavelength selection elements 604-606. The optical parameters of 614 are limited to two types, and the optical parameters of one of the two light reflecting and condensing elements 611 to 612 arranged in the optical path between the first wavelength selecting element 604 and the second wavelength selecting element 605 are set as follows. The first wavelength selection is performed by making the optical parameters of the two light reflecting and condensing elements 613-614 arranged in the optical path between the third wavelength selection element 606 and the second wavelength selection element 605 the same. Element 6 The optical design can be made so that the beam waist 619-620 is formed at an intermediate point between the fourth and second wavelength selection elements 605 and at an intermediate point between the third wavelength selection element 606 and the second wavelength selection element 605. .
[0216]
In this case, when a channel port consisting of an optical system with the same configuration is applied to the transmission port and the reception port, even if the spot size and beam wavefront curvature radius of the channel input / output beam cannot be freely controlled due to optical system restrictions, all Since the spot size of the multiple reflected beam formed by the wavelength selection element and the absolute value of the beam wavefront curvature radius can be controlled within a specific range, an optical design that suppresses variation and decrease in coupling efficiency is possible.
3) In both the case shown in FIG. 6A and the case shown in FIG. 6B, when a positional deviation or an angular deviation of the propagation beam optical axis occurs when the transmission port is mounted, a plurality of Among the light reflection condensing element optical paths, there is a problem that the positional deviation and the angle deviation are amplified in a specific case between the optical paths where the beam waist is not formed. Even if errors in optical parameters or errors in the optical path length between light reflecting and condensing elements occur, changes in spot size and beam wavefront curvature radius of multiple reflected beams propagating between optical paths where no beam waist is formed Therefore, it is possible to prevent amplification of the error between these optical paths, and it is possible to prevent an increase in power loss of the beam propagated to all channel ports.
[0217]
As described above, according to the present invention, the wavelength is changed while propagating the light beam while performing multiple reflection between the virtual planes by the light reflection condensing element and the wavelength selection element arranged on the two virtual planes facing in parallel. A wavelength selection element that multiplexes or demultiplexes an optical signal by extracting a light beam (optical signal) of a specific wavelength from the selection element or inserting a light beam (optical signal) of a specific wavelength from the wavelength selection element. Since the main configuration is that the light reflection condensing element and the wavelength selection element are arranged so as to undergo reflection from a plurality of light reflection condensing elements while the reflected beam from the light enters the other adjacent wavelength selection element, It is easy to prevent a decrease in coupling efficiency between transmission / reception ports and a variation in coupling efficiency between channel ports, and a high-accuracy and low-cost multiplexer / demultiplexer is realized.
[0218]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the multiplexer / demultiplexer according to the present invention, a beam having a specific wavelength is applied to a plurality of optical transmission lines by a method of multiply-reflecting the propagation beam inside the multiplexer / demultiplexer. Can solve the problems that occur when extracting or inserting
1) Optical design cost reduction
2) Reduced part costs for obtaining parts as designed by using commercially available products, reducing manufacturing tolerances, and forming parts at once.
3) Reduction in mounting cost for positioning parts as designed by improving alignment workability and forming multiple channel ports at once.
4) Miniaturization and high accuracy of channel port
5) Suppression of characteristic deterioration due to increase in the number of channel ports
6) Downsizing of wavelength selection element, reduction of in-plane dependence, uniform filter characteristics
7) Broadening the usable wavelength band of propagating beams
8) Improve freedom of optical axis design for propagating beam
9) Optimizing tolerance of optical axis position deviation and optical axis angle deviation of propagating beam
Etc. can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present invention Reference example It is a schematic block diagram of the multiplexer / demultiplexer which concerns on.
2 is a view of the present invention shown in FIG. Reference example It is a conceptual diagram of the optical system which shows the propagation state of the multiple reflected beam about the multiplexer / demultiplexer which concerns on.
FIG. 3 shows the first aspect of the present invention. 1 It is a schematic block diagram of the multiplexer / demultiplexer which concerns on this embodiment.
FIG. 4 shows a first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 It is a conceptual diagram of the optical system which shows the propagation state of a multiple reflected beam about the multiplexer / demultiplexer which concerns on this embodiment.
FIG. 5 shows the first aspect of the present invention. 2 It is a schematic block diagram of the multiplexer / demultiplexer which concerns on this embodiment.
FIG. 6 shows a first embodiment of the present invention shown in FIG. 2 It is a conceptual diagram of the optical system which shows the propagation state of a multiple reflected beam about the multiplexer / demultiplexer which concerns on this embodiment.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a multiplexer / demultiplexer when a multi-reflected beam is incident on another wavelength selection element after being reflected from one light reflecting / condensing element.
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the propagation principle of a multiple reflected beam when a reflected beam from a wavelength selection element is incident on another wavelength selection element after being reflected from one light reflection / condensing element; is there.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a specific example of the multiplexer / demultiplexer described in Patent Document 1.
[Explanation of symbols]
101 common port
102-104 channel port
105-107 Wavelength selection element
108-111 Light Reflecting and Condensing Element
112-113 Planar reflective surface
114-115 virtual plane
116-119 Emission point or light receiving point
120-123 lens system
201-209 Wavelength selection element
210-223 Optical lens equivalent to a light reflecting and condensing element
224-233 Beam waist position
301 common port
302-304 channel port
305-307 Wavelength selection element
308-311 Light reflection condensing element
312-313 Planar reflecting surface
314-315 Virtual plane
401-406 Wavelength selection element
407-415 Optical lens equivalent to a light reflecting and condensing element
416-423 Beam waist position
501-503 channel port
504 to 506 Wavelength selection element
507-512 Light reflecting condensing element
513-515 Flat reflecting surface
601-606 wavelength selection element
607-615 Optical lens equivalent to a light reflecting and condensing element
616-620 Beam waist position
701 common port
702-705 channel port
706-709 Wavelength selection element
710-712 Light reflection condensing element
713-714 virtual plane
801-810 Wavelength selection element
811-818 Optical lens equivalent to a light reflecting and condensing element
819-828 beam waist position

Claims (5)

ガウシアンビームが、特定の位置にビームウェストを形成するように反射させる光反射集光素子に入反射し、上記光反射集光素子からの反射ビームが、特定の波長域のビームを透過させそれ以外の波長域のビームを反射させる波長選択素子に入反射し、上記波長選択素子からの反射ビームが、前記光反射集光素子とは別の光反射集光素子に入反射するように光学設計されている合分波器であって、
前記光反射集光素子と前記波長選択素子は、平行に対向する二つの仮想平面上に配置されており、波長選択素子からの反射ビームは、二つの仮想平面で反射を繰り返しながら伝搬される多重反射ビームとなり、一つの波長選択素子から、多重反射ビームの光路上で隣接する別の波長選択素子までの光路長が何れも等しく、多重反射ビームが、一つの波長選択素子から別の波長選択素子まで伝播される際に、複数の光反射集光素子からの反射を経るように構成され、かつ、前記波長選択素子に入射する入射光軸と前記仮想平面のなす角度と、前記波長選択素子から反射される反射光軸と前記仮想平面のなす角度とが一致しないように構成され、
前記波長選択素子に到達するビームの複素ビームパラメータが、すべての波長選択素子上で同一になるように光反射集光素子の光学パラメータが光学設計されていることを特徴とする合分波器。
Gaussian beam is then inputted and reflected on the light reflecting condensing element which reflects to form a beam waist in a particular position, the reflected beam from the light-reflecting light collecting element, it is transmitted through the beam of a specific wavelength range Optical design so that the reflected light from the wavelength selecting element is incident on and reflected by a light reflecting condensing element different from the light reflecting condensing element. A multiplexer / demultiplexer,
The light reflection condensing element and the wavelength selection element are arranged on two virtual planes facing each other in parallel, and the reflected beam from the wavelength selection element is propagated while being repeatedly reflected on the two virtual planes. The optical path length from one wavelength selection element to another adjacent wavelength selection element on the optical path of the multiple reflection beam is equal, and the multiple reflection beam is changed from one wavelength selection element to another wavelength selection element. And the angle formed between the incident optical axis incident on the wavelength selection element and the imaginary plane, and from the wavelength selection element. The angle formed by the reflected optical axis to be reflected and the virtual plane does not match,
The multiplexer / demultiplexer, wherein the optical parameters of the light reflecting and condensing elements are optically designed so that the complex beam parameters of the beams reaching the wavelength selecting elements are the same on all the wavelength selecting elements .
ガウシアンビームが、特定の位置にビームウェストを形成するように反射させる光反射集光素子に入反射し、上記光反射集光素子からの反射ビームが、特定の波長域のビームを透過させそれ以外の波長域のビームを反射させる波長選択素子に入反射し、上記波長選択素子からの反射ビームが、前記光反射集光素子とは別の光反射集光素子に入反射するように光学設計されている合分波器であって、
前記光反射集光素子と前記波長選択素子は、平行に対向する二つの仮想平面上に配置されており、波長選択素子からの反射ビームは、二つの仮想平面で反射を繰り返しながら伝搬される多重反射ビームとなり、一つの波長選択素子から、多重反射ビームの光路上で隣接する別の波長選択素子までの光路長が何れも等しく、多重反射ビームが、一つの波長選択素子から別の波長選択素子まで伝播される際に、複数の光反射集光素子からの反射を経るように構成され、
多重反射ビームのスポットサイズとビーム波面曲率半径の絶対値が全ての波長選択素子上で同一であり、多重反射ビームのビーム波面曲率半径は、多重反射ビームの光路上で隣接する波長選択素子上において、符号が交互に変化するように光反射集光素子の光学パラメータが光学設計されていることを特徴とする合分波器。
The Gaussian beam enters and reflects the light reflecting condensing element that reflects so as to form a beam waist at a specific position, and the reflected beam from the light reflecting condensing element transmits a beam in a specific wavelength region, and otherwise. It is optically designed to enter and reflect the wavelength selection element that reflects the beam in the wavelength range, and the reflected beam from the wavelength selection element enters and reflects to a light reflection and collection element different from the light reflection and collection element. A multiplexer / demultiplexer,
The light reflection condensing element and the wavelength selection element are arranged on two virtual planes facing each other in parallel, and the reflected beam from the wavelength selection element is propagated while being repeatedly reflected on the two virtual planes. The optical path length from one wavelength selection element to another adjacent wavelength selection element on the optical path of the multiple reflection beam is equal, and the multiple reflection beam is changed from one wavelength selection element to another wavelength selection element. Configured to undergo reflection from a plurality of light reflecting and condensing elements when propagating to
The spot size of the multiple reflection beam and the absolute value of the beam wavefront curvature radius are the same on all wavelength selection elements, and the beam wavefront curvature radius of the multiple reflection beam is the same on the wavelength selection element adjacent to the optical path of the multiple reflection beam. A multiplexer / demultiplexer characterized in that the optical parameters of the light reflecting and condensing elements are optically designed so that the sign changes alternately.
ガウシアンビームが、特定の位置にビームウェストを形成するように反射させる光反射集光素子に入反射し、上記光反射集光素子からの反射ビームが、特定の波長域のビームを透過させそれ以外の波長域のビームを反射させる波長選択素子に入反射し、上記波長選択素子からの反射ビームが、前記光反射集光素子とは別の光反射集光素子に入反射するように光学設計されている合分波器であって、
前記光反射集光素子と前記波長選択素子は、平行に対向する二つの仮想平面上に配置されており、波長選択素子からの反射ビームは、二つの仮想平面で反射を繰り返しながら伝搬される多重反射ビームとなり、一つの波長選択素子から、多重反射ビームの光路上で隣接する別の波長選択素子までの光路長が何れも等しく、多重反射ビームが、一つの波長選択素子から別の波長選択素子まで伝播される際に、複数の光反射集光素子からの反射を経るように構成され、
合分波器内部を伝播するビームが、波長選択素子上で二種類のスポットサイズのビームウェストを形成し、多重反射ビームの光路上で隣接する波長選択素子上のスポットサイズが互いに異なるように光反射集光素子の光学パラメータが光学設計されていることを特徴とする合分波器。
The Gaussian beam enters and reflects the light reflecting condensing element that reflects so as to form a beam waist at a specific position, and the reflected beam from the light reflecting condensing element transmits a beam in a specific wavelength region, and otherwise. It is optically designed to enter and reflect the wavelength selection element that reflects the beam in the wavelength range, and the reflected beam from the wavelength selection element enters and reflects to a light reflection and collection element different from the light reflection and collection element. A multiplexer / demultiplexer,
The light reflection condensing element and the wavelength selection element are arranged on two virtual planes facing each other in parallel, and the reflected beam from the wavelength selection element is propagated while being repeatedly reflected on the two virtual planes. The optical path length from one wavelength selection element to another adjacent wavelength selection element on the optical path of the multiple reflection beam is equal, and the multiple reflection beam is changed from one wavelength selection element to another wavelength selection element. Configured to undergo reflection from a plurality of light reflecting and condensing elements when propagating to
Beam propagating inside demultiplexer forms a beam waist of the two kinds of spot size on the wavelength selection element, a so that different spot sizes on adjacent wavelength selecting element is mutually in the optical path of the multiple reflected beam An optical multiplexer / demultiplexer characterized in that the optical parameters of the light reflecting / condensing element are optically designed.
請求項1乃至3に記載の合分波器において、
すべての波長選択素子は、二つの仮想平面の一方に配置されていることを特徴とする合分波器。
The multiplexer / demultiplexer according to any one of claims 1 to 3,
All the wavelength selection elements are arranged on one of two virtual planes.
請求項1乃至に記載の合分波器において、
光反射集光素子の少なくとも一つが、球面状のミラーであることを特徴とする合分波器。
The multiplexer / demultiplexer according to any one of claims 1 to 4 ,
At least one of the light reflecting and condensing elements is a spherical mirror.
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