JPH057684B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般的には光フアイバを相互に光学
的に結合せしめる装置に関し、特に、この装置を
用いないでブアイバ間に同様のスループツトを実
現させようとするとき要求される公差よりも緩和
された公差で、拡大ビーム形コネクタ
（expanded−beam type connector）を製造し、
かつ使用できるようにする前記装置に関する。

公知のように、フアイバ光学リンクは、電気通
信システムにおけると同様の基本要素を有する。
電気信号が光信号に変換され、光フアイバを経て
受信器へ送信される。受信器において光信号は電
気信号に再変換されて、それから情報が得られ
る。リンク内においてコネクタは、光フアイバと
システムの送信または受信要素との間に緊密な物
理的または光学的接触を形成し維持するために用
いられる。

表面的には簡単に思われるが、毛髪のように細
い光フアイバが用いられているフアイバ光学リン
クの要素間に接続を形成することは極めて面倒
で、２導体間の信頼性の高い物理的接触のみが要
求される電気的接続を形成するのとは極めて異な
る。例えば、光フアイバ間の適正な接続のために
は、フアイバの端部を正確に、角度的にも、横方
向にも、縦方向にも整合させ、光がある角度範囲
内でそれらから出、またそれらに入るようにしな
ければならない。もしそうしなければ、漏れが起
こつて大きい信号損失を生じ、そうでない場合に
は利点の多いリンクを非実用的なものにしてしま
う。損失が許容できる程度になるようにコネクタ
問題を解決するために、例えば米国特許第
4183618号および第4186995号、および1980年10月
発行のOptical Spectraに所載の「Connectors
that stretch」と題する論文に説明されている種
類の、拡大ビーム形または像形成形コネクタ
（imaging type connector）と呼ばれる種類のコ
ネクタが発展せしめられた。

拡大ビーム形コネクタの本質は、コネクタの一
方の半部分内において、コネクタのレンズの焦点
またはほぼ焦点の位置に正確に置かれた入力フア
イバまたは入力フアイバ群から出る光ビームを拡
大して、コリメートまたはほぼコリメートさせる
ところにある。第１半部分と同様の設計を有する
が大きい寸法に作られうるコネクタの他の半部分
は、コネクタの第１半部分とは光学的に逆の作用
をなし、第１半部分からの拡大ビームを受けて、
それをコネクタの他の半部分の軸上焦点またはほ
ぼ軸上焦点に置かれた出力フアイバ内へ集束せし
める。このようにして、光学的整合の作業は、厳
密に機械的なコネクタすなわち突合せ形コネクタ
において行なわれるように小さいフアイバ端部を
整合させるのではなく、比較的大きいビーム断面
を機械的に整合させるものとなる。しかし、この
ようなコネクタにおいては、光学的動作特性およ
び関連する機械的幾何学的配置に対する要求が大
きい。すなわち、これらが高精度で組合わされ保
持されたコネクタを作り、コネクタ自体が高損失
の原因にならないようにしなければならない。例
えば、もし損失が0.5dbを超えてはならない場合
ならば、このようなコネクタのレンズ面間の振れ
の角は10分の数度程度の公差内に保たれなくては
ならない。

本発明の１目的は、このような拡大ビーム形コ
ネクタに対する、特にその屈折面の振れの角に対
する公差を、ホログラフ光学要素を用いることに
よつて緩和しうる装置を提供することである。

米国特許第4359259号に延べられているマルチ
プレクサの例からもわかるように、ホログラフ技
術およびホログラフ光学要素はすでにフアイバ光
学関係の分野で利用されている。すなわち、ホロ
グラフ光学要素の性質が、フアイバ光学通信シス
テムに関連するある種の問題を解決するのに利用
できることは公知である。

ホログラフ光学要素は、レンズの場合のように
屈折によつて動作したり、鏡の場合のように反射
によつて動作したりするのではなく、回析によつ
て動作する点が、通常の光学要素と異なつてい
る。それらは、相異なる波長の光を相異なる角度
で偏向させる点で回析格子に似ているが、それら
は光を集束させ、発散させ、さらにコリメートさ
せることもでき、従つてレンズのような性質をも
つている点で、回析格子の作用限界を超える作用
を有する。

透過および反射双方のホログラムのもう１つの
有用な性質は、それらを作成するのに使用される
一方の波面による後の照明によつて、他方の波面
の再生が行なわれることである。

これらの性質および特性は公知であるが、それ
らは決して光フアイバシステムに関連する応用面
に十分に利用されてはいなかつた。従つて、本発
明は、複数の光フアイバをさまざまな所定の組合
せで光学的に結合させるのに用いられる、ホログ
ラフ光学要素を提供することをもう１つの目的と
する。

本発明のもう１つの目的は、複数の光フアイバ
を所定の方法で結合させるための光学装置を提供
することである。

本発明のもう１つの目的は、複数の光フアイバ
と共用するためのマルチプレクサ／デマルチプレ
クサを提供することである。

本発明のさらにもう１つの目的は、光フアイバ
と共用される光結合要素の製造方法を提供するこ
とである。

本発明のさらにもう１つの目的は、拡大ビーム
形光コネクタの製造において従来要求されてきた
製造公差を緩和しうるような、拡大ビーム形光コ
ネクタと併用されるホログラフ光学要素を提供す
ることである。

本発明のその他の諸目的は、一部は自明のもの
であり、一部は以下の説明に現われる。本発明
は、以上の諸目的に従つて、以下の詳細な説明に
例示された、構成、諸要素の組合せ、および諸部
品の配置を有する装置、および方法を含むもので
ある。

発明の要約 本発明は、一般的には光フアイバを相互に光学
的に結合せしめる装置に関し、特に、拡大ビーム
形コネクタに対して従来要求されてきた製造公差
を緩和しうるような、拡大ビーム形コネクタと併
用されるホログラフ光学要素を利用した装置に関
する。

本発明の装置は、複数の光フアイバを相互に所
定の組合せで光学的に結合させるために用いられ
るとともに、さまざまなフアイバの組合せの間で
信号を多重化および多重分離するためにも用いら
れる。この装置は複数の光学要素を含み、そのそ
れぞれは屈折面を有していてその屈折面は、屈折
面の背後の所定位置に焦点をもつている。また、
それぞれの光学要素は、光フアイバの端部を収容
して、その焦点またはほぼ焦点に位置せしめやす
いようになつている。それぞれの光学要素の屈折
面は、その要素の焦点に位置する光フアイバ端部
から出る光が、屈折面により所定の角公差内にあ
るようにコリメートされ照準されて屈折面から出
て行くように、また、光学要素の開口数以内にお
いて屈折面に入射するコリメートされた光が、屈
折面によつて光学要素の焦点に置かれた光フアイ
バの端部内へ所定の公差内にあるように（この条
件を、特許請求の範囲および明細書の以下の記載
において、単に「公称上」と略記する。）集束せ
しめられるように、形成され配置されている。

さらに、少なくとも１つの光学要素が第１方向
に公称上照準され、他の光学要素が第１方向とは
異なる方向に公称上照準されるように、諸光学要
素を収容し支持するためのハウジングが含まれて
いる。

好ましくはホログラフ層またはホログラフ層群
から成る所定寸法のホログラフ装置が、第１方向
に照準された光学要素からの出力を受けて、これ
を第１方向とは異なる照準をもつた他の諸光学要
素のうちの所定の諸要素へ正確に送り込むよう
に、また、後者の照準をもつた任意の光学要素か
らの出力を、第１方向に照準された光学要素の端
部内へ正確に送り込むように、ハウジング内に配
置されている。

ホログラフ層は、出力が相互に結合せしめられ
るべく選択された光フアイバ間の照準誤差を補正
する作用を有する屈折率変動を、その内部に干渉
によつて形成されており、前記照準誤差は、光学
要素自体の特性の変動、光フアイバが光学要素内
に配置または挿入された状態の変動、および光学
要素とハウジングとの間の幾何学的公差の変化の
結果生じる光学要素の照準状態の変動のいずれか
によつて起こるものである。

本発明によれば、１対のみの光フアイバ間の簡
単な結合、または３つまたはそれ以上の光フアイ
バ間の結合を形成することができ、また、選択さ
れたフアイバの組合せに関連してあらかじめ割当
てられている波長に基づき、複数の光フアイバ間
において信号を多重化し、また多重分離すること
ができる。

装置の使用における固有の方法も、本発明の一
部をなしている。

本発明の本質と考えられる新しい諸特徴は、特
許請求の範囲に詳細に記載されている。しかし、
本発明の装置自体の構成、動作方法、および前記
以外の諸目的、諸利点については、添付図面を参
照しつつ行なわれる以下の実施例に関する詳細な
説明によつて明らかにされる。添付図面において
は、異なる図においても同一部品を指示するため
には同一番号が用いられている。

実施例の詳細な説明 本発明は、一般的には、２つまたはそれ以上の
光フアイバを所定の方法で光学的に接続する装置
に関し、特に、公知の拡大ビーム形コネクタの製
造において従来要求されてきた製造公差を緩和し
うるような、また、拡大ビーム形コネクタを結合
の目的に使用する際の公差を緩和しうるような、
拡大ビーム形コネクタと併用されるホログラフ要
素を利用した装置に関する。本発明の装置の特徴
および使用方法を理解するためには、まず拡大ビ
ーム形コネクタの一般的特性をある程度詳細に知
つておく必要がある。

この目的のため、まず第１図を参照すると、第
１図の１０には、ビーム拡大形のレンズ構造すな
わち光学要素が示されており、これは、この種の
光学要素の代表的特徴を備えている。第１図およ
び第２図に示されているように、光学要素１０
は、好ましくは光学的品質のプラスチツクによつ
て成形された、一体形成構造のものである。光学
要素１０は、テーパした前部１２およびテーパし
た後部１４を備え、これらは周面内に平坦部１７
を有するフランジ１６に接合している。前部１２
内には円筒孔１８があり、この底部は非球面レン
ズ面２０をなしている。テーパした後部１４内に
はテーパ孔２２があり、その底部３３の中央には
テーパしたくぼみ２４がある。孔２２のテーパは
わかりやすくするために誇張して示されている。

テーパ孔２２は、３２および３４に示されてい
るような３つの成形された弾性フアイバ保持器
（２つだけ図示されている）を収容するように作
られている。弾性フアイバ保持器３２および３４
は、エラストマー重合体により射出成形されたも
ので、それぞれが縦方向にテーパした三角形状の
断面を有し、特に、３つのフアイバ保持器がテー
パ孔２２内へ挿入された時それらの間に、孔２２
の中心軸に沿つて、フアイバ保持器３２および３
４のそれぞれの端部にテーパ開口する小さい穴を
形成するような形状に作られている。この穴の寸
法は、設計上、拡大しない時は光フアイバを受入
れるのにやや小さいように作られている。

テーパしたくぼみ２４を有するテーパ孔の底部
３３と、フアイバ保持器、例えば３２および３４
との間には、小さい空洞３１が形成されている。
光学要素１０を形成するプラスチツクと同じ、ま
たはほぼ同じ屈折率を有するエポキシが、フアイ
バ保持器３２および３４の間に形成された穴を経
てこの空洞内に送り込まれる。次に、２８に示さ
れているような光フアイバが、フアイバ保持器３
２および３４の間に形成された穴内に、３０に示
されている端部がくぼみ２４のテーパ内に座着す
るまで挿入される。フアイバ保持器３２および３
４の間に形成された穴は、意図的にフアイバ２８
の外径より小さく作られているので、フアイバ保
持器（３２および３４）の壁は光フアイバ２８に
よつて拡大され、それぞれが光フアイバ２８に対
して横方向の復元力を及ぼすが、これらの復元力
は光フアイバ保持器３２および３４が受けた変形
量に比例する。これらの力は相互につりあつて、
光フアイバ２８を光学要素１０の光軸OAに沿つ
た中央に置くが、そのわけは、加圧下のエラスト
マー材料は流体のように受けた力を一様に分配す
る性質をもつているからである。光学要素の光軸
OAに沿つての、光フアイバ端部３０の縦方向位
置は、裸のフアイバの直径と、くぼみ２４のテー
パした側部の幾何学的構造との組合せによつて決
定される。

テーパしたくぼみ２４の寸法は、光フアイバ端
部３０の前進がくぼみ２４の壁の妨害によつて、
非球面レンズ面２０の軸上焦点で停止せしめられ
るように選択される。非球面レンズ面２０の形状
は、軸上における球面収差を補正するように選択
されている。光学要素１０の製造材料と同じ屈折
率を有するエポキシが空洞３１内に存在している
ために、光フアイバ端部３０における望ましくな
い反射は減少せしめられ、また、レンズ面２０か
ら光フアイバ端部３０へ進む光は、光フアイバ端
部３０に向かつて進む間に余分な屈折をせずにす
む。そのわけは、光の進行径路に沿つての全ての
場所で屈折率が一様、またはほぼ一様であるから
である。すなわち、第２図に最もよく示されてい
るように、１９および２１に示されているよう
な、非球面２０に入射する１対の平行光線は、非
球面２０によつて光フアイバ端部３０内へ集束せ
しめられる。逆に、光フアイバ端部３０から出た
光は、発散した後に非球面レンズ面２０によつて
コリメートされ、レンズ面２０から平行光束とし
て出て行く。換言すれば、光フアイバ端部３０か
らでる光束の開口数は、非球面レンズ面２０から
出る時には減少せしめられている。

光学要素の前部孔１８の周囲には環状の平坦な
基準面２６が存在し、この面は光学要素１０の光
軸OAに対して公称垂直になつている。この基準
面２６の光軸に対する許容しうる振れの角度は、
±30秒の程度である。１対のこの形式の光学要素
を、それらのレンズ面が向かい合うようにして、
環状基準面において突合せると（第３図参照。第
３図では光学要素は同じものだが、参照番号にダ
ツシユをつけて区別されている）、例えばレンズ
構造１０′内の一方のフアイバ端部２８′から出る
入力をなす光ビームは、図示されているように次
第に発散した後、非球面レンズ面２０′によつて
コリメート、またはほぼコリメートされて、コネ
クタ対の他の半部分に入射し、そのレンズ面２０
によつて、そのコネクタ半部分内にある光フアイ
バ端部２８内へ集束せしめられる。このような１
対のコネクタまたは要素の光軸の横方向の整合
は、これらが回転対称形をなしているので、これ
らの外表面を横方向整合の基準面として利用する
ことにより、公知のように行なわれうる。

これらの光学要素に用いられる光フアイバは、
あらかじめ選択された波長を有する１つまたはそ
れ以上の変調電磁波の形式の情報信号を伝送しう
る多重モードまたは単一モードのものでありう
る。通常は、光源としてレーザまたはレーザダイ
オードが用いられるが、それは、それらの光源が
コヒーレンス性を有するからである。

この一般的形式をもつ他の光学要素は、ここに
図示したものとはやや異なつた特徴を有しうる
が、そのような光学要素は全てほぼ同様の動作を
行なう。すなわち、１つの光フアイバ端部からの
出力はレンズ面によつてコリメートされ、または
ほぼコリメートされた後、そのビームは連接する
光学要素すなわち連接するレンズ構造に入射する
ことによつて他の光フアイバ端部内へ集束され、
それによつて２つの光フアイバの接続が完成され
る。それぞれのレンズ構造すなわち光学要素には
一般に基準面が備えられており、それによつてそ
れらが相互に縦方向、横方向、および垂直方向に
正しく整合せしめられるようになつている。

この種のレンズ構造は、いくつかの利点を有す
る。光フアイバはコネクタ内に完全に保護され、
また、レンズ面上の塵埃または引かききずは、そ
れらがフアイバ端部面自体の上にある場合よりも
!?かに小さい影響しか、大直径ビームに対して及
ぼさない。さらに、高度に拡大されたビーム直径
により、２つのコネクタ間の境界面における横方
向公差が容易に維持されうる。さらに、ビームが
コリメートされているので、コネクタ間の間隔を
十分に大きくとつて、間の空間に他の光学要素を
挿入することもできる。しかし、この種の設計に
おいても、全ての公差が緩やかであるわけではな
い。例えば、光フアイバは、それらに対応するそ
れぞれのレンズに対し、光フアイバ自体を突合せ
結合させる場合と同程度の精度で配置しなくては
ならない。また、基準面と光軸OAとの間、また
は非球面レンズ面と光軸OAとの間、または基準
面およびレンズ面の振れの組合せの間、の許容し
うる振れの角度は、実際に２つのフアイバを突合
せる場合よりも小さくなければならない。第４図
には、振れの角が小さい場合に生じる損失の例が
示されているが、これから0.5dbの損失は、振れ
の角誤差が0.1度すなわち６分したない場合にの
み可能であることがわかる。従つて、このような
光学要素は、レンズ面および基準面に関し、極め
て正確な垂直性公差で製造しなければならないこ
とがわかる。振れの角誤差は非球面レンズ面から
出る光ビームの照準誤差を与え、この照準誤差は
最終的には第４図に示されているようなスループ
ツト損失を与えることになる。たとえ小さい公差
が、このような光学要素を製造する際の一回の成
形工程に対してのみ要求されるのであつても、射
出成形工程に関連する他の因子も存在するので、
製造はやはり極めて困難なものとなる。従つて、
このような光学要素を、すぐれた諸特徴は失われ
ないようにしつつ、もつと緩やかな公差で製造し
うるようにすることが望ましい。後にわかるよう
に、本発明の装置は、従来ならば光学要素の動作
特性を劣化させなければ不可能だつたような、従
来よりずつと大きい振れ公差で光学要素を製造す
ることを可能ならしめる。

第５図の４０には、通常よりも緩やかな公差を
有するビーム拡大形光学要素内に置かれた２つの
光フアイバを相互に光学的に結合させることので
きる本発明の装置が示されている。装置４０は、
断面が正方形をなすハウジング４１を有し、その
２つの隣接する直交壁にはそれぞれ穴４２および
４４が形成されていて、それらはそれぞれ光学要
素４６および４８を受入れて支持するようになつ
ている。光学要素４６および４８の光軸の間の角
βは、公称90度に整定するのが便宜であるが、も
し必要ならば、角βを採用された角と異なる角に
しうる全ての因子を考慮した上で、角βを公称上
90°よりずつと大きく、または小さくすることも
できる。これらの因子の中には、穴４２および４
４と光学要素４６および４８との間の垂直性、お
よび光学要素４６および４８の基準面または非球
面レンズ面と、それぞれの光学要素４６および４
８の光軸との間に振れとが含まれる。

ハウジング４１内には、ハウジング４１の壁に
対して公称45度で透明な基板５０が通常の方法で
取付けられており、基板５０上にはホログラフ層
またはホログラフ層群５２が重ねられ、その内部
には後述されるようにして屈折率の変動が形成さ
れている。光学要素４６が配置された壁に対向す
る、ハウジング４１の壁４３には、光学要素４６
の光軸OAをほぼ中心とすもう１つの穴５４が備
えられている。穴５４は後述される目的のために
用いられるものであり、着脱自在の板５５によつ
て覆われている。

装置４０は、後述されるようにして、たとえ光
学要素４６および４８のそれぞれの光軸間の角度
が90度でなくても、光学要素４６内にある光フア
イバからの出力をほぼ完全に光学要素４８内にあ
る光フアイバ端部内へ写像する。すなわち、いず
れか一方の光フアイバから出るビームは、照準誤
差があつても、受信フアイバ端部内へ正確に集束
せしめられる。１フアイバの出力を他フアイバ内
へ正しく照準するのに要する補正は、ホログラフ
層またはホログラフ層群５２の光学的作用によつ
て行なわれる。この際、基板はホログラフ層５２
を通常の方法でほぼ正確に支持する働きをするも
のであり、光学要素４６および４８の製造におい
て緩やかな公差が許容されたために必要となつた
照準誤差の補正は、ホログラフ層またはホログラ
フ層群５２によつて行なわれるのである。ホログ
ラフ層５２が以上のような作用をする理由は、そ
れが反射形ホログラムであつて、作成された後
に、作成に用いられた波面の１つによつて照明さ
れると、再生によつて他の波面を作りだす性質を
もつているからである。現在の目的のために、こ
の性質がどのように利用されるかは、この性質を
ホログラフ層５２内に形成する方法を考察するこ
とによつて、最もよく理解できる。

ホログラフ層５２に必要な特性を与えるための
一般的な方法は、光学要素４６および４８内に置
かれたフアイバのいずれかからのコヒーレント放
射の形式をもつた出力による、層５２内に含まれ
るホログラムの再生により、これらの出力が好ま
しい方向に送られるように、適当に配置された屈
折率の変動を、干渉過程によつてホログラフ層５
２内に形成する方法である。この屈折率の変動は
大きさが小さいので図示してはないが、それを適
正に形成するためには、ホログラフ層５２を構成
する材料は、装置４０が使用されるスペクトル領
域内において十分な感度をもつ必要がある。すな
わち、その材料は適当な感光度をもつた感光媒体
でなくてはならない。また、その材料は高効率の
回析と、適正動作を行なうのに十分な帯域幅とを
与えるための十分な厚さ、例えば10ないし100マ
イクロメートルの厚さ、をもつていなければなら
ない。さらに、その材料は、実用になる動作のた
めに必要な高密度の光学縞を記録するための高解
像度をもつていなければならない。この目的に適
する材料は公知であり、現像可能な光重合体、重
クロム酸塩を含有するゼラチン被覆、またはホス
トレジスト薄膜であればよい。

ホログラフ層５２内に、必要な屈折率の変動を
形成するためには、第６図に示されているような
配置が用いられる。第６図において、平面偏光子
５６は、光学要素４８から出るコヒーレント放射
を受けて、これを丸で囲んだ点で示したように紙
面に垂直に平面偏光させるために備えられてお
り、平面偏光子５８は、光学要素４６の前に置か
れて、それから出る放射を、矢印で示したように
紙面に平行な平面内において平面偏光させる。穴
５４内には、カバー板５６を取外した後ハウジン
グ６０が挿入され、ハウジング６０内には、４分
の１波長板６２と、偏りを減少させない反転反射
器６４とが含まれている。

第７図および第８図には、光学要素４６および
４８から出る、照準誤差のないコヒーレント放射
に対する、上述の基板５０および他の諸要素の光
学的作用が示されている。このような配置を用い
る基本的理由は、ホログラフ層５２が反射ホログ
ラムとして動作しなくてはならないために、ここ
での応用においては両側から露光されなければな
らないからである。

第７図に示されているように、光学要素４６か
ら出たコヒーレント波面７０は平面偏光子５８を
通過し、さらにビームスプリツタ５０およびホロ
グラフ層５２を通過した後に、矢印で示されてい
るように、４分の１波長板６２および反転反射器
６４に向かつて進む。同時に、光学要素４８から
出るコヒーレント波面７２は、平面偏光子５６を
通過した後、矢印で示されているように、基板５
０およびホログラフ層５２を通過する。

第８図に示されているように、波面７０は反転
反射器６４によつて反転反射されて進行方向を逆
転した後、再び４分の１波長板６２を通過し、波
面７０の中央の丸で示されているように、波面７
２の偏光面と同じ偏光面内の偏りをもつコヒーレ
ント放射ビームとして４分の１波長板６２から出
てくる。従つて、波面７０および７２は、同様の
偏りをもつているため、ホログラフ層５２に平行
な方位角をもつてこの層内において干渉し、光学
要素４６および４８間の照準誤差を表わす縞模様
をその内部に形成する。

このようにして、ホログラフ層５２の形成は両
側からの露光によつて行なわれ、その露光時間は
好ましくは回析効率を最大ならしめるように選択
され、その際、露光中に用いられる２つの露光ビ
ームの間に高度のコヒーレンスが存在するように
関連の光路長は等しく保たれるので、干渉縞は高
度に変調される。また、ホログラフ層５２の回析
効率を最大化するために、露光ビームの偏光状態
を同一、またはほぼ同一に保つことも必要であ
る。しかし、装置４０の動作に際しては、含まれ
ている諸光フアイバから出る光の偏光状態をその
ように保つ必要はない。

第９図には、角θで表わされた光学要素４６お
よび４８の間の照準誤差と、この照準誤差θが光
学要素４６および４８からそれぞれ出る波面７０
および７２に対して与える影響とが、誇張して示
されている。

ここで明瞭にわかるのは、反転反射した波面７
０と波面７２とが同一方位角をもつように偏つて
いて、相互にホログラフ層５２内で干渉し、２つ
の光学要素４６および４８の間の照準誤差に関係
した屈折率変動をホログラフ層５２内に形成する
ことである。層５２内のホログラムを上述の配置
において作成するのに用いられた光と同じ波長
の、光学要素４６または４８のいずれかから出る
コヒーレント光によつて、後に層５２内に含まれ
るホログラムの再生を行なうと、ホログラフ層５
２が反射形のものであるために、その出力は正確
に受信フアイバ端部内に集束せしめられる。接続
されるべきフアイバが、もし１つより多くの信号
を伝送する場合ならば、選択して使用される全て
の波長により露光を行なつて、選択されたそれぞ
れの波長すなわち情報チヤネルに対して１つずつ
存在する多重干渉模様が形成される。さらに、こ
れは、図示されている以外の角β、または基板５
０の角、においても行なうことができ、基板５０
の法線は角βを２等分する必要はない。

ホログラフ層５２の露光後、その処理が終れ
ば、偏光子５６および５８は取外され、４分の１
波長板６２および反転反射器６４を含むハウジン
グ６０も取外されて、穴５４は再び板５５で覆わ
れる。

本発明を、相異なる情報源からの全てのメツセ
ージを相異なる周波数または波長を有する搬送波
上に組合せ、単一伝送媒体に沿つて同時に送信
し、その後それぞれの情報源に関連してあらかじ
め割当てられた波長に基づいて分離を行なう、周
波数分割多重通信に適用するためには、第１０図
の７０に示されている装置が使用されうる。装置
７０は、ほぼ長方形の断面をもつたハウジング７
２を有し、このハウジングは、その一方の側に沿
つて７４および７６に示されているような複数の
光学要素を前述のように支持することができる。
複数の光学要素を支持する壁に直角に隣接する壁
には、もう１つの光学要素７８を受入れて支持す
るための穴が前述のように備えられており、光学
要素７８の光軸は光学要素７４および７６の光軸
と公称90度の角度で公称上交わる。しかし、90度
であることは必要ではなく、漏話を少なくするた
めに鋭角にすることもでき、その場合には使用さ
れる基板もそれに応じた角度にされる。複数の光
学要素７４および７６のそれぞれは、互いに異な
つたあらかじめ選択された波長で動作する電磁波
の形式の情報を伝送する。光学要素７８は主要素
として示されており、その関連フアイバは複数の
情報チヤネルを伝送することができる。

光学要素７４および７６のそれぞれには、別々
の基板（７５および８０）、ホログラフ層（７７
および８２）、および反転反射ハウジング装置
（７９および８４）が関連せしめられている。ホ
ログラフ層７７および８２は、前述のようにして
あらかじめ選択された波長で別々に露光されるの
で、それらそれぞれのホログラムが再生される時
は、これらの光学要素からの出力は、光学要素７
８に関連した光フアイバ内へ正確に送り込まれ、
またその逆も行なわれる。複数の光学要素７４お
よび７６のそれぞれに１つだけ関連せしめられて
いるそれぞれのホログラフ層は別々に露光される
ので、これらのホログラフ層は波長選択式に動作
し、光学要素７８から出る、これらのホログラフ
層のためにあらかじめ選択された波長のみを、光
学要素７４および７６に関連した適正フアイバ内
へ送り込む。このようにして、複数のチヤネルを
伝送する光学要素７８はその信号からこれらのチ
ヤネルを選択的に分離され、そのそれぞれはあら
かじめ選択された波長に基づいて、その波長で動
作するように指定されている複数の光学要素７４
および７６内へ送り込まれる。同様にして、複数
の光学要素７４および７６のそれぞれから出る、
それぞれのあらかじめ選択された波長の信号は、
組合されて合成信号となり、多重化を目的とする
光学要素７８に関連したフアイバに沿つて伝送さ
れうる。

この発明のいずれの形式を実施する場合でも、
それぞれの光フアイバ端部から出て任意の幾何学
的配置のホログラフ層に入射する光が十分に重な
り合つて、ホログラフ層の回析効率を高めるよう
に、それぞれの光フアイバ端部の間隔および方向
を決めることが重要である。

本技術分野に精通した者には明らかなように、
上述の実施例および方法に対しては、本発明の範
囲から逸脱することなく、さまざまな改変を施す
ことができる。従つて、以上の説明に含まれ、ま
たは添付図面に示されている全ての事項は例示的
なものであつて限定的な意味をもつものではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光フアイバの接続に用いられる公知
の拡大ビーム形のレンズ構造すなわち光学要素の
斜視図である。第２図は、第１図の２−２線にお
ける、第１図の光学要素のやや拡大した断面図
で、光フアイバの一部およびその保持器の配置を
も示している。第３図は、第２図と類似してはい
るが、縮尺された断面図で、光フアイバの接続を
形成すべく相互に突合わされた、１対の第２図に
示された形式の光学要素を示している。第４図
は、第３図に示された配置におけるレンズ面間の
振れの角の変動に伴う、dbで表わされた損失の
変動を示すグラフである。第５図は、本発明の装
置の断面図である。第６図は、第５図に示された
装置の一部をなすホログラフ層内に干渉縞を形成
する方法において用られる他の諸要素とともに示
された、本発明の装置の断面図である。第７図
は、第６図と同様の図で、第６図に示された諸要
素が１対の光フアイバから出るコヒーレント放射
に対して及ぼす光学的作用を示している。第８図
は、第７図と同様の図で、第７図に示されたコヒ
ーレント放射に対する、その後の光学的作用を示
している。第９図は、第７図および第８図と、同
様の図で、相互に大きく照準が外れた光学要素内
に置かれた１対の光フアイバから出るコヒーレン
ト放射に対する、第７図および第８図に示された
諸要素の光学的作用を誇張して示している。第１
０図は、複数の光フアイバ間において信号を多重
化および多重分離する目的で用いられる、本発明
の別の実施例の断面図である。 ２０……非球面レンズ面、２８……光フアイ
バ、４０，７０……光フアイバ結合装置、４１，
７２……ハウジング、４６，４８，７４，７６，
７８……光学要素、５２，７７，８２……ホログ
ラフ層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光フアイバを相互に光学的に結合させる装置
   において、 複数の光学要素であつてそのそれぞれが屈折面
   を備えていて該屈折面が該屈折面の背後の所定位
   置に焦点を有しており、それぞれの前記光学要素
   が光フアイバの端部を収容して前記焦点またはほ
   ぼ該焦点に位置せしめやすいようになつており、
   前記屈折面の焦点に位置する光フアイバ端部から
   出る光が該屈折面によつて所定の角公差内にある
   ようにコリメートされ照準されて該屈折面から出
   て行くように、また、前記光学要素の開口数以内
   においてその屈折面に入射するコリメートされた
   光が該屈折面によつて光フアイバの端部内へ公称
   上集束せしめられるように、前記屈折面が光学的
   に形成されている前記複数の光学要素と、 少なくとも１つの前記光学要素が第１方向に照
   準され、他の前記光学要素が該第１方向とは異な
   る方向に照準されるように前記諸光学要素を収容
   し支持するためのハウジングと、 該ハウジング内に配置された所定寸法のホログ
   ラフ媒体であつて、前記光学要素のそれぞれを該
   ホログラフ媒体の一方の側面に望む位置に配置さ
   れ、前記光学要素の相異なる予め選択された組合
   わせから出る予め選択された波長のコヒーレント
   放射を偏光板、1/4波長板および反転反射器を介
   して前記ホログラフ媒体のそれぞれ異なる側面に
   作用させてその内部に前記組合わせ毎に干渉を形
   成し、これを前記ホログラフ媒体内の屈折率の変
   動を表すホログラムとして記録し、前記組合わせ
   内の任意の光学要素からの該光学要素に対応した
   波長の放射によつて前記ホログラムの再生が行わ
   れたとき、前記ホログラムが、前記光学要素の任
   意の照準誤差を修正する反射型ホログラムとして
   作用する前記ホログラフ媒体と、を備える光フア
   イバを光学的に結合させる装置。 ２ それぞれの光フアイバがあらかじめ割当てら
   れた波長をもつ１つまたはそれ以上の変調電磁波
   上の情報信号を伝送しうるようになつており、か
   つ屈折面を備えた光学要素であつて、該屈折面が
   該屈折面の背後の所定位置に焦点を有しており、
   該光学要素が光フアイバの端部を収容して前記焦
   点またはほぼ該焦点に位置せしめやすいようにな
   つており、前記屈折面の焦点に位置する光フアイ
   バ端部から出る光が該屈折面によつて所定の角公
   差内にあるようにコリメートされ照準されて該屈
   折面から出て行くように、また、前記光学要素の
   開口数以内においてその屈折面内に入射するよう
   にコリメートされた光が該屈折面によつて光フア
   イバの端部内へ公称上集束せしめられるように、
   前記屈折面が光学的に形成されている前記光学要
   素内に、前記それぞれの光フアイバが支持されて
   いる複数の光フアイバの所定の組合せを相互に光
   学的に結合させる方法であつて、 少なくとも１つの前記光学装置が第１方向に照
   準され、他の前記光学要素が該第１方向とは異な
   る方向に照準されるように、内部に前記光フアイ
   バを有する前記光学要素を支持する段階と、 所定寸法のホログラフ媒体を任意の、または全
   ての該光学要素から出る放射をその一方の側面に
   受けうる位置に配置する段階と、 前記光学要素の相異なる予め選択された組合わ
   せから出る予め選択された波長のコヒーレント放
   射を偏光板、1/4波長板および反転反射器を介し
   て前記ホログラフ媒体のそれぞれ異なる側面に作
   用させてその内部に前記組合わせ毎に干渉を形成
   し、これを前記ホログラフ媒体内の屈折率の変動
   を表わす反射型ホログラムとして記録する段階
   と、 前記組合わせ内の任意の光学要素からの該光学
   要素に対応した波長の放射によつて前記ホログラ
   ムの再生が行われたとき、該放射を、前記組合わ
   せ内の残余の光学要素内に置かれた光フアイバの
   端部に正確に送り込むようにする段階とを含む、 複数の光フアイバの所定の組合わせを光学的に
   結合させる方法。