JPH0611666A - 光学構造体 - Google Patents
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- JPH0611666A JPH0611666A JP5069174A JP6917493A JPH0611666A JP H0611666 A JPH0611666 A JP H0611666A JP 5069174 A JP5069174 A JP 5069174A JP 6917493 A JP6917493 A JP 6917493A JP H0611666 A JPH0611666 A JP H0611666A
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- G02B5/18—Diffraction gratings
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2848—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers having refractive means, e.g. imaging elements between light guides as splitting, branching and/or combining devices, e.g. lenses, holograms
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- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学相互接続に必要な精密度を達成できる、
一層優れた光学相互接続集成装置を提供する。 【構成】 回折微小レンズ５０２および屈折微小レンズ
５０１部品をダブレットレンズ５００に併合し、部品を
別々に使用した得られる画像特性よりも遥かに優れた画
像特性を得る。回折／屈折微小レンズアレーを配列し、
自由空間光学置換相互接続集成装置を形成する。
一層優れた光学相互接続集成装置を提供する。 【構成】 回折微小レンズ５０２および屈折微小レンズ
５０１部品をダブレットレンズ５００に併合し、部品を
別々に使用した得られる画像特性よりも遥かに優れた画
像特性を得る。回折／屈折微小レンズアレーを配列し、
自由空間光学置換相互接続集成装置を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自由空間光学に関する。
特に、本発明は回折面と屈折面の両方を有する素子を使
用する自由空間光学相互接続集成装置に関する。
特に、本発明は回折面と屈折面の両方を有する素子を使
用する自由空間光学相互接続集成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ホトニクスは光による通信に必要な技術
である。ホトニクスは、光ファイバ技術（超純粋なガラ
スファイバを通して光のパルスとして情報を伝送する技
術）および自由空間光学（自由空間、例えば、空気を通
して光信号を送る）を含む。電気通信システムでは、光
ファイバは現在有望な伝送媒体になりつつある。光ファ
イバ間で光信号を切換えるために、様々な光スイッチン
グシステムが急速に開発されている。或るタイプの光ス
イッチング集成装置は光ファイバパッチパネルである。
このパネルは２個の規定順序で配列された光ファイバ列
間の恣意的であるが、固定された相互接続を形成するの
に使用される。
である。ホトニクスは、光ファイバ技術（超純粋なガラ
スファイバを通して光のパルスとして情報を伝送する技
術）および自由空間光学（自由空間、例えば、空気を通
して光信号を送る）を含む。電気通信システムでは、光
ファイバは現在有望な伝送媒体になりつつある。光ファ
イバ間で光信号を切換えるために、様々な光スイッチン
グシステムが急速に開発されている。或るタイプの光ス
イッチング集成装置は光ファイバパッチパネルである。
このパネルは２個の規定順序で配列された光ファイバ列
間の恣意的であるが、固定された相互接続を形成するの
に使用される。
【０００３】自由空間光ファイバパッチパネル（光置換
相互接続集成装置）は、各入力ファイバからの光信号を
平行化および偏向するための入力要素と、各出力ファイ
バについて光信号を偏向および合焦するための出力要素
とが必要である。
相互接続集成装置）は、各入力ファイバからの光信号を
平行化および偏向するための入力要素と、各出力ファイ
バについて光信号を偏向および合焦するための出力要素
とが必要である。
【０００４】公知の自由空間スイッチング技術の一例
は、平行化／合焦および偏向の両機能を行うために、オ
フアクシス形状の微小レンズ（以下「レンズレット」と
いう）の使用を含む。運悪く、一層大きな偏向角を必要
とするほど、一層オフアクシス／オフセンターなレンズ
レットを使用しなければならない。このため、一層大き
な開口数（所定の焦点距離について一層大きな直径）を
有するレンズレットが必要である。
は、平行化／合焦および偏向の両機能を行うために、オ
フアクシス形状の微小レンズ（以下「レンズレット」と
いう）の使用を含む。運悪く、一層大きな偏向角を必要
とするほど、一層オフアクシス／オフセンターなレンズ
レットを使用しなければならない。このため、一層大き
な開口数（所定の焦点距離について一層大きな直径）を
有するレンズレットが必要である。
【０００５】屈折レンズレット（図１参照）の場合、開
口数が大きいほど収差がひどくなる。更に、製造方法
は、実際に使用するのに必要な丁度よいレンズ位置の代
わりに、レンズレット全体をアレー内に配置することし
かできないので、無駄な空間が存在する。
口数が大きいほど収差がひどくなる。更に、製造方法
は、実際に使用するのに必要な丁度よいレンズ位置の代
わりに、レンズレット全体をアレー内に配置することし
かできないので、無駄な空間が存在する。
【０００６】リソグラフ法により作製された回折レンズ
レット（図２参照）の場合、格子成形加工処理の低解像
度のために、開口数が多くなるにつれて光効率が低下す
る。開口数が多いということは、レンズの端部における
格子周期が小さいことを意味する。所定の最小のフィー
チャーサイズでは、良好な光効率に必要なマルチレベル
の位相格子を与えるために、基本的な格子周期を更に細
分することができない。従って、高開口数と高光効率は
二律背反の関係にある。単一のオフアクシス回折レンズ
レットに伴う別の問題は、焦点距離および回折角の両方
とも波長に強く左右されることである。
レット（図２参照）の場合、格子成形加工処理の低解像
度のために、開口数が多くなるにつれて光効率が低下す
る。開口数が多いということは、レンズの端部における
格子周期が小さいことを意味する。所定の最小のフィー
チャーサイズでは、良好な光効率に必要なマルチレベル
の位相格子を与えるために、基本的な格子周期を更に細
分することができない。従って、高開口数と高光効率は
二律背反の関係にある。単一のオフアクシス回折レンズ
レットに伴う別の問題は、焦点距離および回折角の両方
とも波長に強く左右されることである。
【０００７】ホログラフィックレンズレット（干渉的に
作製された回折レンズレット）の場合、大きな回折角に
おける光効率の問題はなく、むしろ、小さな回折角のほ
うが問題である。しかし、製造技術（例えば、記録材料
および一次加工など）は必要な精密度を達成するにはい
まだ不十分であり、また、永久に達成できないかもしれ
ない。更に、ホログラフィックレンズレットはリソグラ
フ法により作製された回折レンズと同様に、波長に著し
く左右される。
作製された回折レンズレット）の場合、大きな回折角に
おける光効率の問題はなく、むしろ、小さな回折角のほ
うが問題である。しかし、製造技術（例えば、記録材料
および一次加工など）は必要な精密度を達成するにはい
まだ不十分であり、また、永久に達成できないかもしれ
ない。更に、ホログラフィックレンズレットはリソグラ
フ法により作製された回折レンズと同様に、波長に著し
く左右される。
【０００８】光相互接続集成装置は単一のレンズを使用
している。このレンズは回折作用しか行わず、平行化／
合焦作用は全く果たさない。従来のホログラフィックシ
ングレット集成装置は、“Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ”，１１
３６（１９８９）に掲載されたエッチ・コボラ(H.Kobol
la) ，エフ・ザウアー(F.Sauer) およびアール・ベルケ
ル(R.Volkel)らの「ホログラフィックタンデムアレ
ー」，および“Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，（１９９１）２
３６８に掲載されたビー・ロバートソン(B.Robertson)
，イー・ジェー・レスタール(E.J.Restall) ，エム・
アール・タグヒザデフ（M.R.Taghizadeh) およびエー・
シー・ウオーカー(A.C.Walker)らの「重クロム酸ゼラチ
ンによる空間分散ホログラフィック光学要素」などの論
文中に開示されている。
している。このレンズは回折作用しか行わず、平行化／
合焦作用は全く果たさない。従来のホログラフィックシ
ングレット集成装置は、“Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ”，１１
３６（１９８９）に掲載されたエッチ・コボラ(H.Kobol
la) ，エフ・ザウアー(F.Sauer) およびアール・ベルケ
ル(R.Volkel)らの「ホログラフィックタンデムアレ
ー」，および“Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，（１９９１）２
３６８に掲載されたビー・ロバートソン(B.Robertson)
，イー・ジェー・レスタール(E.J.Restall) ，エム・
アール・タグヒザデフ（M.R.Taghizadeh) およびエー・
シー・ウオーカー(A.C.Walker)らの「重クロム酸ゼラチ
ンによる空間分散ホログラフィック光学要素」などの論
文中に開示されている。
【０００９】平行化／合焦および回折作用の両方を果た
すバイナリー光学タイプの回折シングレット集成装置
は、“Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍ．”，７９（１９９０）４０７
に掲載されたジェー・ヤーンス(J.Jahns) およびダブリ
ュ・ダッシュナー(W.Daschner)らの「回折レンズレット
アレーを使用する光学環状シフター」と題する論文に開
示されている。“ＯＳＡ Ｐｒｏｃｅｅｄ．ｏｎ Ｐｈ
ｏｔｏｎｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ”，Ｖｏｌ．８，１
９９１年３月，１９０〜１９５頁に掲載されたジェー・
シュワイダー(J.Schwider)，ダブリュ・ストーク(W.Sto
rk) ，エヌ・ストライブル(N.streibl) およびアール・
ヴェルケル(R.Volkel)らの「ネットワークおよび一般的
相互接続のスイッチング用の空間分散ホログラフィック
光学要素」と題する論文には、自由空間光学置換相互接
続集成装置が開示されている。
すバイナリー光学タイプの回折シングレット集成装置
は、“Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍ．”，７９（１９９０）４０７
に掲載されたジェー・ヤーンス(J.Jahns) およびダブリ
ュ・ダッシュナー(W.Daschner)らの「回折レンズレット
アレーを使用する光学環状シフター」と題する論文に開
示されている。“ＯＳＡ Ｐｒｏｃｅｅｄ．ｏｎ Ｐｈ
ｏｔｏｎｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ”，Ｖｏｌ．８，１
９９１年３月，１９０〜１９５頁に掲載されたジェー・
シュワイダー(J.Schwider)，ダブリュ・ストーク(W.Sto
rk) ，エヌ・ストライブル(N.streibl) およびアール・
ヴェルケル(R.Volkel)らの「ネットワークおよび一般的
相互接続のスイッチング用の空間分散ホログラフィック
光学要素」と題する論文には、自由空間光学置換相互接
続集成装置が開示されている。
【００１０】開示された集成装置の一例は、平行化／合
焦および回折作用の両方を果たすための、２個の別々の
回折シングレットから作製されたダブレットを提案して
いる。しかし、望ましくないことに、前記のように、純
粋なホログラフィック回折要素は強い波長依存性を示
す。更に、ホログラフィック技術は現在、光学相互接続
に必要な精密度を達成できないし、また、今後も達成で
きる見込がない。
焦および回折作用の両方を果たすための、２個の別々の
回折シングレットから作製されたダブレットを提案して
いる。しかし、望ましくないことに、前記のように、純
粋なホログラフィック回折要素は強い波長依存性を示
す。更に、ホログラフィック技術は現在、光学相互接続
に必要な精密度を達成できないし、また、今後も達成で
きる見込がない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、光学相互接続に必要な精密度を達成できる、一層優
れた光学相互接続集成装置を提供することである。
は、光学相互接続に必要な精密度を達成できる、一層優
れた光学相互接続集成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による光学レンズ
構造体は、構造体の第１の面に入射する光線を概ね平行
化するための第１の屈折手段と、平行化光線を構造体の
第２の面に対して所定の角度で偏向するための、第２の
面上に配置された回折手段とからなる。このような光学
レンズ構造体を屈折−回折ダブレット（以下「ダブレッ
ト」と略す）と呼ぶ。
構造体は、構造体の第１の面に入射する光線を概ね平行
化するための第１の屈折手段と、平行化光線を構造体の
第２の面に対して所定の角度で偏向するための、第２の
面上に配置された回折手段とからなる。このような光学
レンズ構造体を屈折−回折ダブレット（以下「ダブレッ
ト」と略す）と呼ぶ。
【００１３】好都合なことに、本発明のダブレットは、
平行化／合焦および回折の併合作用を行うために純粋な
回折要素を使用する場合に比べて、波長感受性が低い。
複数個の屈折−回折ダブレットを集積モノリシックレン
ズアレー上に配列させ、そして、調和された第２のモノ
リシックレンズアレーと組み合わせた場合、得られた構
造体は自由空間光学相互接続集成装置を構成する。この
ような集成装置は例えば、２個の光ファイバアレー（す
なわち、光ファイバパッチパネル）間、マイクロレーザ
アレーと光検出器アレーとの間および更に一般的には光
ファイバ信号源と指向先との間の固定的な任意相互接続
を形成することができる。
平行化／合焦および回折の併合作用を行うために純粋な
回折要素を使用する場合に比べて、波長感受性が低い。
複数個の屈折−回折ダブレットを集積モノリシックレン
ズアレー上に配列させ、そして、調和された第２のモノ
リシックレンズアレーと組み合わせた場合、得られた構
造体は自由空間光学相互接続集成装置を構成する。この
ような集成装置は例えば、２個の光ファイバアレー（す
なわち、光ファイバパッチパネル）間、マイクロレーザ
アレーと光検出器アレーとの間および更に一般的には光
ファイバ信号源と指向先との間の固定的な任意相互接続
を形成することができる。
【００１４】屈折−回折光学部品はレンズ設計の分野で
既に提案されている。しかし、このような部品のアイデ
アは、球面収差または色収差を補正することにより屈折
レンズの平行化および合焦性能を改善するために、回折
格子を使用することである。このような回折格子の使用
例は、“Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，５，（１９６６）５８
９に掲載されたジェー・アパットニークス(J.Upatniek
s) ，エー・バンダールフ(A.Vander Lugt) およびイー
・レイス(E.Leith) らの「ホログラムによるレンズ収差
の補正」と題する論文、“Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，２
７，（１９８８）２９６１に掲載されたティー・ストー
ン(T.Stone) およびエヌ・ジョージ(N.George)らの「混
成屈折−回折レンズおよびアクロマート」と題する論文
および“Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｓｐｅｃｔｒａ”，１９
９１年５月，１１０頁に掲載された「ＲｅＤｉＭａｘダ
イヤモンド同調屈折／回折光学」と題する論文などに開
示されている。
既に提案されている。しかし、このような部品のアイデ
アは、球面収差または色収差を補正することにより屈折
レンズの平行化および合焦性能を改善するために、回折
格子を使用することである。このような回折格子の使用
例は、“Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，５，（１９６６）５８
９に掲載されたジェー・アパットニークス(J.Upatniek
s) ，エー・バンダールフ(A.Vander Lugt) およびイー
・レイス(E.Leith) らの「ホログラムによるレンズ収差
の補正」と題する論文、“Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，２
７，（１９８８）２９６１に掲載されたティー・ストー
ン(T.Stone) およびエヌ・ジョージ(N.George)らの「混
成屈折−回折レンズおよびアクロマート」と題する論文
および“Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｓｐｅｃｔｒａ”，１９
９１年５月，１１０頁に掲載された「ＲｅＤｉＭａｘダ
イヤモンド同調屈折／回折光学」と題する論文などに開
示されている。
【００１５】しかし、望ましくないことに、このような
レンズは偏向を起こさせるためにオフアクシス形状で使
用しなればならないか、または、オンアクシス形状で使
用される場合には、偏向を起こさせるために別のレンズ
が必要となる。
レンズは偏向を起こさせるためにオフアクシス形状で使
用しなればならないか、または、オンアクシス形状で使
用される場合には、偏向を起こさせるために別のレンズ
が必要となる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細
に説明する。
に説明する。
【００１７】下記の記載において、各図の各部材または
ブロックは参照符号が付けられている。参照符号の最初
の数字は部材が最初に配置された図を示す（例えば、３
０１は図３に付与されている）。
ブロックは参照符号が付けられている。参照符号の最初
の数字は部材が最初に配置された図を示す（例えば、３
０１は図３に付与されている）。
【００１８】図３は代表的な一次元自由空間光ファイバ
パッチパネルの動作原理を示す模式図である。自由空間
光学システム３００は光源ファイバアレー３１０からの
光束Ａ−Ｄを、所定の固定相互接続パターンで、指向先
のファイバアレー３２０に結合する。例えば、光学シス
テム３００は入力部品（基板）３０１，スペーサ３０３
および出力部品３０２からなる。
パッチパネルの動作原理を示す模式図である。自由空間
光学システム３００は光源ファイバアレー３１０からの
光束Ａ−Ｄを、所定の固定相互接続パターンで、指向先
のファイバアレー３２０に結合する。例えば、光学シス
テム３００は入力部品（基板）３０１，スペーサ３０３
および出力部品３０２からなる。
【００１９】スペーサ３０３は所定の厚さを有し、そし
て、石英、シリコンまたは所望の波長で透明なその他の
適当な材料から形成されている。部品３０１，スペーサ
３０３および部品３０２はモノリシック集成装置に組み
立てることができる。例えば、この組立は、公知の方法
により、スペーサ３０３に対して部品３０１および３０
２を接着し、正確な位置決めを行うことにより実施でき
る。その他の周知の実装技法を使用し、部品３０１およ
び３０２を相互に正確に心合わせし、更に、ファイバア
レー３１０および３２０に対して正確に心合わせして保
持することもできる。
て、石英、シリコンまたは所望の波長で透明なその他の
適当な材料から形成されている。部品３０１，スペーサ
３０３および部品３０２はモノリシック集成装置に組み
立てることができる。例えば、この組立は、公知の方法
により、スペーサ３０３に対して部品３０１および３０
２を接着し、正確な位置決めを行うことにより実施でき
る。その他の周知の実装技法を使用し、部品３０１およ
び３０２を相互に正確に心合わせし、更に、ファイバア
レー３１０および３２０に対して正確に心合わせして保
持することもできる。
【００２０】部品３０１および３０２はレンズレットア
レーに調和される。このレンズレットアレーは、光束
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを平行化し、偏向し、そして、合焦し、
ファイバアレー３１０および３２０間で所望の相互接続
パターンを完成する。部品３０１および３０２はそれぞ
れ、例えば、４個の屈折−回折ダブレットレンズａ，
ｂ，ｃ，ｄを有する。部品３０１のダブレットレンズ
は、ファイバアレー３１０の単光源ファイバから出てく
る分岐光束を平行化し、そして、この各光束（Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ）を、ファイバアレー３２０の指向先ファイバに
対応する部品３０２のダブレットレンズに向けて偏向す
る。部品３０２のダブレットレンズは光束を共通出力方
向に再配向し、更に、光束を合焦し、この光束をファイ
バアレー３２０の指向先に結合させる。
レーに調和される。このレンズレットアレーは、光束
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを平行化し、偏向し、そして、合焦し、
ファイバアレー３１０および３２０間で所望の相互接続
パターンを完成する。部品３０１および３０２はそれぞ
れ、例えば、４個の屈折−回折ダブレットレンズａ，
ｂ，ｃ，ｄを有する。部品３０１のダブレットレンズ
は、ファイバアレー３１０の単光源ファイバから出てく
る分岐光束を平行化し、そして、この各光束（Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ）を、ファイバアレー３２０の指向先ファイバに
対応する部品３０２のダブレットレンズに向けて偏向す
る。部品３０２のダブレットレンズは光束を共通出力方
向に再配向し、更に、光束を合焦し、この光束をファイ
バアレー３２０の指向先に結合させる。
【００２１】レンズレットの横方向間隔ｌは、入力ファ
イバアレー３１０における光源３１０の間隔に一致す
る。部品３０１は入力ファイバアレー３１０から約１焦
点距離ｆ1 離れて配置されており、各レンズレットは光
源に対して、光学的中心と幾何学的中心が一致してお
り、それにより、レンズレットは光源から出る光波を概
ね平行化（以下「平行化」という）し、そして、その平
行化光を部品３０２の対応するレンズレットに送る。同
様に、部品３０２は出力ファイバアレー３２０から１焦
点距離ｆ2 離れて配置されている。部品３０１および３
０２のレンズレットの焦点距離は、特定の用途に応じ
て、異なっていてもよく、あるいは、同一であってもよ
い。
イバアレー３１０における光源３１０の間隔に一致す
る。部品３０１は入力ファイバアレー３１０から約１焦
点距離ｆ1 離れて配置されており、各レンズレットは光
源に対して、光学的中心と幾何学的中心が一致してお
り、それにより、レンズレットは光源から出る光波を概
ね平行化（以下「平行化」という）し、そして、その平
行化光を部品３０２の対応するレンズレットに送る。同
様に、部品３０２は出力ファイバアレー３２０から１焦
点距離ｆ2 離れて配置されている。部品３０１および３
０２のレンズレットの焦点距離は、特定の用途に応じ
て、異なっていてもよく、あるいは、同一であってもよ
い。
【００２２】図１および図２で使用されたシステムに比
べて、本発明のレンズレットによるやり方は優れてい
る。例えば、アレー中で使用された本発明の各レンズレ
ットは、限定野を越えて機能する必要がないので、かな
り簡単なレンズでもよい。更に、部品３０１と３０２間
の伝搬距離は短い距離に限定されており、そのため、光
束Ａ−Ｄ間では漏話は殆ど生じない。
べて、本発明のレンズレットによるやり方は優れてい
る。例えば、アレー中で使用された本発明の各レンズレ
ットは、限定野を越えて機能する必要がないので、かな
り簡単なレンズでもよい。更に、部品３０１と３０２間
の伝搬距離は短い距離に限定されており、そのため、光
束Ａ−Ｄ間では漏話は殆ど生じない。
【００２３】図４は二次元（２−Ｄ）自由空間光ファイ
バパッチパネル４００の一例の模式的な斜視図である。
２−Ｄパッチパネルは入力部品４０１、スペーサブラケ
ット４０３および出力部品４０２からなる。図示された
スぺーサブラケットは部品４０１および４０２に接着さ
れ、部品４０１および４０２を相互に正確に心合わせ
し、更に、ファイバアレー３１０および３２０に対して
正確に心合わせして保持する。前記のスペーサ３０３ま
たはその他の集成装置もこの機能のために使用できる。
図示された部品４０１および４０２のそれぞれは、屈折
−回折ダブレットレンズの４×４アレー（１，１−４，
４）を有する。明確にするため、光源ファイバアレーお
よび光束をパッチパネルに結合する指向先ファイバアレ
ーは図示されていない。
バパッチパネル４００の一例の模式的な斜視図である。
２−Ｄパッチパネルは入力部品４０１、スペーサブラケ
ット４０３および出力部品４０２からなる。図示された
スぺーサブラケットは部品４０１および４０２に接着さ
れ、部品４０１および４０２を相互に正確に心合わせ
し、更に、ファイバアレー３１０および３２０に対して
正確に心合わせして保持する。前記のスペーサ３０３ま
たはその他の集成装置もこの機能のために使用できる。
図示された部品４０１および４０２のそれぞれは、屈折
−回折ダブレットレンズの４×４アレー（１，１−４，
４）を有する。明確にするため、光源ファイバアレーお
よび光束をパッチパネルに結合する指向先ファイバアレ
ーは図示されていない。
【００２４】例えば、パッチパネル４００は、部品４０
１のダブレットレンズ１，４；４，３および４，４か
ら、部品４０２のダブレットレンズ２，３；３，４およ
び１，１に配向される光束を描写している。
１のダブレットレンズ１，４；４，３および４，４か
ら、部品４０２のダブレットレンズ２，３；３，４およ
び１，１に配向される光束を描写している。
【００２５】図３および図４に示される光学相互接続集
成装置は光ファイバパッチパネルとして説明されている
が、このような装置はファイバアレーだけを光学的に相
互接続する必要はない。集成装置の入力および出力も、
その他の光束源および指向先に結合される自由空間に配
置することができる。例えば、光束はマイクロレーザア
レーまたはその他のレンズシステムから出射することも
でき、そして、光到達先は光検出器アレーまたはその他
のレンズシステムであることもできる。
成装置は光ファイバパッチパネルとして説明されている
が、このような装置はファイバアレーだけを光学的に相
互接続する必要はない。集成装置の入力および出力も、
その他の光束源および指向先に結合される自由空間に配
置することができる。例えば、光束はマイクロレーザア
レーまたはその他のレンズシステムから出射することも
でき、そして、光到達先は光検出器アレーまたはその他
のレンズシステムであることもできる。
【００２６】従って、能動デバイスを相互接続するため
に、このような受動光学相互接続システムも使用でき
る。“Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．”，２３，（１９
８７）１３４に掲載されたケー・イガ(K.iga) ，エス・
キノシタ(S.Kinoshita) およびエフ・コヤメ(F.Koyame)
らの「１ｔｈ＝６ｍＡの微小空洞ＧａＡＡｓ／ＧａＡｓ
面発光レーザ」と題する論文および“Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ．Ｌｅｔｔ．”，２５，（１９８９）１１２３に掲載
されたジェー・エル・ジュエル(J.L.Jewell)，エー・シ
ェーラー(A.Scherer) ，エス・エル・マッコール(S.L.M
cCall)，ワイ・エッチ・リー(Y.H.Lee) ，エス・ウオー
カー(S.Walker)，ジェー・ピー・ハービソン(J.P.Harbi
son)およびエル・ティー・フローレッツ(L.T.Florez)ら
の「低閾値の電気的にポンプされる垂直空洞面発光レー
ザ」と題する論文に記載されているように、光学相互接
続システムに対する入力は例えば、マイクロレーザアレ
ーから出射することができる。次いで、光学相互接続シ
ステムの出力は検出器アレーに結合させることができ
る。
に、このような受動光学相互接続システムも使用でき
る。“Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．”，２３，（１９
８７）１３４に掲載されたケー・イガ(K.iga) ，エス・
キノシタ(S.Kinoshita) およびエフ・コヤメ(F.Koyame)
らの「１ｔｈ＝６ｍＡの微小空洞ＧａＡＡｓ／ＧａＡｓ
面発光レーザ」と題する論文および“Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ．Ｌｅｔｔ．”，２５，（１９８９）１１２３に掲載
されたジェー・エル・ジュエル(J.L.Jewell)，エー・シ
ェーラー(A.Scherer) ，エス・エル・マッコール(S.L.M
cCall)，ワイ・エッチ・リー(Y.H.Lee) ，エス・ウオー
カー(S.Walker)，ジェー・ピー・ハービソン(J.P.Harbi
son)およびエル・ティー・フローレッツ(L.T.Florez)ら
の「低閾値の電気的にポンプされる垂直空洞面発光レー
ザ」と題する論文に記載されているように、光学相互接
続システムに対する入力は例えば、マイクロレーザアレ
ーから出射することができる。次いで、光学相互接続シ
ステムの出力は検出器アレーに結合させることができ
る。
【００２７】図３および図４の光学相互接続集成装置は
次のように機能を果たす。入力部品（基板）３０１のダ
ブレットレンズの働きは平行化と偏向の機能を果たすこ
とである。図５および図６を参照する。ここには、光学
基板（５００および６００）上に形成されたダブレット
レンズの一例が図示されている。平行化は屈折レンズに
より行われる。この屈折レンズは、例えば、曲面レンズ
５０１の場合はホトレジスト溶融法により、また、屈折
率分布型レンズ６０１の場合はイオン交換法によりそれ
ぞれ作製される。これらの技法により作製される屈折レ
ンズは高開口数を有するように作製できるが、サイズお
よび画角が制限される。
次のように機能を果たす。入力部品（基板）３０１のダ
ブレットレンズの働きは平行化と偏向の機能を果たすこ
とである。図５および図６を参照する。ここには、光学
基板（５００および６００）上に形成されたダブレット
レンズの一例が図示されている。平行化は屈折レンズに
より行われる。この屈折レンズは、例えば、曲面レンズ
５０１の場合はホトレジスト溶融法により、また、屈折
率分布型レンズ６０１の場合はイオン交換法によりそれ
ぞれ作製される。これらの技法により作製される屈折レ
ンズは高開口数を有するように作製できるが、サイズお
よび画角が制限される。
【００２８】例えば、曲面レンズ（例えば、擬球体）を
成形加工する場合、ホトレジストの微小円筒を溶融する
まで加熱し、小滴を作り出す。次いで、ドライエッチン
グ技法を用いることにより、この小滴形を下部の基板
（例えば、石英製基板）に転写する。基板はシリコンか
ら作製することもできる。特に、１．３μｍ〜１．５μ
ｍのような長波長光束で使用される場合にはシリコン基
板が好ましい。屈折レンズレットは高開口数と、同時
に、高光効率を有するように作製することができる。更
に、レンズ表面から光源へ光の反射戻りを防止するため
に、平滑な屈折レンズ表面に反射防止膜を被覆すること
は容易である。一方、屈折レンズの製造により生じる成
形加工公差は、平行化動作の性能に対して殆ど影響を及
ぼさない。
成形加工する場合、ホトレジストの微小円筒を溶融する
まで加熱し、小滴を作り出す。次いで、ドライエッチン
グ技法を用いることにより、この小滴形を下部の基板
（例えば、石英製基板）に転写する。基板はシリコンか
ら作製することもできる。特に、１．３μｍ〜１．５μ
ｍのような長波長光束で使用される場合にはシリコン基
板が好ましい。屈折レンズレットは高開口数と、同時
に、高光効率を有するように作製することができる。更
に、レンズ表面から光源へ光の反射戻りを防止するため
に、平滑な屈折レンズ表面に反射防止膜を被覆すること
は容易である。一方、屈折レンズの製造により生じる成
形加工公差は、平行化動作の性能に対して殆ど影響を及
ぼさない。
【００２９】ホトレジスト溶融法を用いる屈折レンズレ
ットの周知な成形加工方法は、“Ａｐｐｌ．Ｏｐ
ｔ．”，１３，（１９７４）８９に掲載されたエル・ジ
ー・コーエン(L.G.Cohen) およびエム・ブイ・シュナイ
ダー(M.V.Schneider) らの「接合レーザを光ファイバに
結合させるための微小レンズ」と題する論文および“Ａ
ｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，２７，（１９８８）１２８１に掲
載されたゼット・デイー・ポポヴィック(Z.D.Popovic)
，アール・エー・スプラグ(R.A.Sprague) およびジー
・エー・エヌ・コーネル(G.A.N.Connell) らの「微小レ
ンズアレーのモノリシック成形加工方法」と題する論文
に一層詳細に説明されている。
ットの周知な成形加工方法は、“Ａｐｐｌ．Ｏｐ
ｔ．”，１３，（１９７４）８９に掲載されたエル・ジ
ー・コーエン(L.G.Cohen) およびエム・ブイ・シュナイ
ダー(M.V.Schneider) らの「接合レーザを光ファイバに
結合させるための微小レンズ」と題する論文および“Ａ
ｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，２７，（１９８８）１２８１に掲
載されたゼット・デイー・ポポヴィック(Z.D.Popovic)
，アール・エー・スプラグ(R.A.Sprague) およびジー
・エー・エヌ・コーネル(G.A.N.Connell) らの「微小レ
ンズアレーのモノリシック成形加工方法」と題する論文
に一層詳細に説明されている。
【００３０】イオン交換法を用いる屈折率分布型屈折レ
ンズレットの成形加工方法は次の文献類に説明されてい
る。“Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．”，２０，
（１９８１）Ｌ５１に掲載されたエム・オイカワ(M.Oik
awa)，ケー・イガ(K.Iga) およびティー・サナダ(T.San
ada)らの「プラスチック製分布型プレーナー微小レン
ズ」と題する論文；“Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．”，２０，（１９８１）Ｌ２９６に掲載されたエム
・オイカワ(M.Oikawa)，ケー・イガ(K.Iga) およびティ
ー・サナダ(T.Sanada)らの「イオン交換法により作製さ
れた分布型プレーナー微小レンズ」と題する論文および
“Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，２１，（１９８２）に掲載さ
れたエム・オイカワ(M.Oikawa)およびケー・イガ(K.Ig
a) らの屈折率分布型プレーナー微小レンズ」と題する
論文。
ンズレットの成形加工方法は次の文献類に説明されてい
る。“Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．”，２０，
（１９８１）Ｌ５１に掲載されたエム・オイカワ(M.Oik
awa)，ケー・イガ(K.Iga) およびティー・サナダ(T.San
ada)らの「プラスチック製分布型プレーナー微小レン
ズ」と題する論文；“Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．”，２０，（１９８１）Ｌ２９６に掲載されたエム
・オイカワ(M.Oikawa)，ケー・イガ(K.Iga) およびティ
ー・サナダ(T.Sanada)らの「イオン交換法により作製さ
れた分布型プレーナー微小レンズ」と題する論文および
“Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，２１，（１９８２）に掲載さ
れたエム・オイカワ(M.Oikawa)およびケー・イガ(K.Ig
a) らの屈折率分布型プレーナー微小レンズ」と題する
論文。
【００３１】図５および図６のダブレットレンズにおけ
る偏向機能は、格子アレー（すなわち、回折要素５０２
および６０２、好ましくは、“バイナリー光学”タイプ
のもの）により実行される。例えば、格子アレーの公知
の成形加工方法は、“ＭＩＴリンカーンラボラトリー，
１９８４年８月１４日，ＮＴＩＳ Ｐｕｂｌ．Ｎｏ．Ａ
Ｄ−Ａ２１３−４０４”，（１９８９）に掲載されたジ
ー・ジェー・スワンソン(G.J.Swanson) の「バイナリー
光学技術：マルチレベル回折光学要素の理論と設計」と
題する論文および“Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，２９，（１
９９０）９３１に掲載されたジェー・ヤーンス(J.Jahn
s) およびエス・ジェー・ウオーカー(S.J.Walker)らの
「薄膜堆積により成形加工された回折微小レンズの二次
元アレー」と題する論文に記載されている。
る偏向機能は、格子アレー（すなわち、回折要素５０２
および６０２、好ましくは、“バイナリー光学”タイプ
のもの）により実行される。例えば、格子アレーの公知
の成形加工方法は、“ＭＩＴリンカーンラボラトリー，
１９８４年８月１４日，ＮＴＩＳ Ｐｕｂｌ．Ｎｏ．Ａ
Ｄ−Ａ２１３−４０４”，（１９８９）に掲載されたジ
ー・ジェー・スワンソン(G.J.Swanson) の「バイナリー
光学技術：マルチレベル回折光学要素の理論と設計」と
題する論文および“Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．”，２９，（１
９９０）９３１に掲載されたジェー・ヤーンス(J.Jahn
s) およびエス・ジェー・ウオーカー(S.J.Walker)らの
「薄膜堆積により成形加工された回折微小レンズの二次
元アレー」と題する論文に記載されている。
【００３２】別法として、回折要素５０２および６０２
は、“Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃｓ”２４，
（１９８７）３−３７に掲載されたエッチ・ニシハラ
(H.Nishihara) およびティー・スハラ(T.Suhara) らの
「マイクロフレネルレンズ」と題する論文に記載されて
いるような、直接電子ビームリソグラフィーにより作製
することもできる。
は、“Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃｓ”２４，
（１９８７）３−３７に掲載されたエッチ・ニシハラ
(H.Nishihara) およびティー・スハラ(T.Suhara) らの
「マイクロフレネルレンズ」と題する論文に記載されて
いるような、直接電子ビームリソグラフィーにより作製
することもできる。
【００３３】前記の成形加工方法は全て光リソグラフィ
に基づくので、同じ基板上に屈折アレーと回折アレーと
を真っすぐに置し、図３および図４で使用されるモノリ
シックな屈折−回折部品を作製することができる。
に基づくので、同じ基板上に屈折アレーと回折アレーと
を真っすぐに置し、図３および図４で使用されるモノリ
シックな屈折−回折部品を作製することができる。
【００３４】図５は擬球状形の屈折レンズ５０１と回折
格子５０２とからなるダブレットの一例を示す。図５の
構成では、屈折要素と回折要素は基板の対向面上に向か
い合わせに配置することができる。屈折要素と回折要素
は基板の同一面上に配置することもできる。図６はプレ
ーナー（屈折率分布型）屈折微小レンズ６０１と回折格
子６０２との可能性のある組み合わせの一例を示す。別
の実施例では、屈折要素と回折要素を別々の基板上に配
置する。この場合、両基板を一緒にするように組み立て
なければならない。
格子５０２とからなるダブレットの一例を示す。図５の
構成では、屈折要素と回折要素は基板の対向面上に向か
い合わせに配置することができる。屈折要素と回折要素
は基板の同一面上に配置することもできる。図６はプレ
ーナー（屈折率分布型）屈折微小レンズ６０１と回折格
子６０２との可能性のある組み合わせの一例を示す。別
の実施例では、屈折要素と回折要素を別々の基板上に配
置する。この場合、両基板を一緒にするように組み立て
なければならない。
【００３５】図５の５００または図６の６００で示され
る何れかのダブレット成形加工方法を使用し、各レンズ
と図３の部品３０１および３０２または図４の部品４０
１および４０２のレンズ１，１−４，４の各々を形成す
ることができる。光リソグラフィ成形加工方法によれ
ば、このようなダブレットレンズのモノリシックアレー
を基板上に成形加工することができる。
る何れかのダブレット成形加工方法を使用し、各レンズ
と図３の部品３０１および３０２または図４の部品４０
１および４０２のレンズ１，１−４，４の各々を形成す
ることができる。光リソグラフィ成形加工方法によれ
ば、このようなダブレットレンズのモノリシックアレー
を基板上に成形加工することができる。
【００３６】図５および図６は、左右方向に屈折−回折
配向をもたらす入力ダブレットレンズ（例えば、３０１
または４０１）の完成体を示す。出力ダブレットレンズ
（例えば、３０２または４０２）は左右方向（図５およ
び図６に示されたものの左右反転）の屈折−回折配向を
必要とする。このような反転配向では、光束は最初、回
折格子（５０２または６０２）により偏向されそして、
その後、屈折要素（５０１または６０２）により合焦さ
れる。従って、出力部品（３０２および４０２）のレン
ズレットも、入力部品のレンズレットと同様な屈折−回
折ダブレットとしての機能を果たす。
配向をもたらす入力ダブレットレンズ（例えば、３０１
または４０１）の完成体を示す。出力ダブレットレンズ
（例えば、３０２または４０２）は左右方向（図５およ
び図６に示されたものの左右反転）の屈折−回折配向を
必要とする。このような反転配向では、光束は最初、回
折格子（５０２または６０２）により偏向されそして、
その後、屈折要素（５０１または６０２）により合焦さ
れる。従って、出力部品（３０２および４０２）のレン
ズレットも、入力部品のレンズレットと同様な屈折−回
折ダブレットとしての機能を果たす。
【００３７】図３および図４の入力または出力部品の機
能を果たすために、シングレットレンズを使用するより
も本発明のダブレットレンズを使用するほうが有利であ
ることを、図１および図２を参照しながら詳細に説明す
る。オフアクシス形状の屈折シングレットレンズ（図
１）および回折シングレットレンズ（図２）は、入力部
品（３０１または４０１）により必要とされる平行化と
偏向の機能を同時に果たす。同様に、逆の形状の屈折ま
たは回折シングレットレンズは出力部品（３０２または
４０２）により必要とされる偏向および合焦の機能を果
たす。
能を果たすために、シングレットレンズを使用するより
も本発明のダブレットレンズを使用するほうが有利であ
ることを、図１および図２を参照しながら詳細に説明す
る。オフアクシス形状の屈折シングレットレンズ（図
１）および回折シングレットレンズ（図２）は、入力部
品（３０１または４０１）により必要とされる平行化と
偏向の機能を同時に果たす。同様に、逆の形状の屈折ま
たは回折シングレットレンズは出力部品（３０２または
４０２）により必要とされる偏向および合焦の機能を果
たす。
【００３８】しかし、シングレットレンズの使用には非
常な制限が存在する。偏向角Ｘが大きくなればなるほ
ど、一層大きなオフアクシスＹのレンズを使用しなけれ
ばならない。これには、ますます大きな開口数（所定の
焦点距離Ｆについてますます大きな直径）のレンズが必
要である。
常な制限が存在する。偏向角Ｘが大きくなればなるほ
ど、一層大きなオフアクシスＹのレンズを使用しなけれ
ばならない。これには、ますます大きな開口数（所定の
焦点距離Ｆについてますます大きな直径）のレンズが必
要である。
【００３９】屈折レンズレットの場合、高開口数および
高オフアクシスを使用するにつれて、収差は一層苛酷に
なる。更に、無駄な空間が生じる。なぜなら、成形加工
法では、実際に使用したいと欲するレンズ領域の代わり
に、アレー中にレンズレット全体を配置することしかで
きないからである。
高オフアクシスを使用するにつれて、収差は一層苛酷に
なる。更に、無駄な空間が生じる。なぜなら、成形加工
法では、実際に使用したいと欲するレンズ領域の代わり
に、アレー中にレンズレット全体を配置することしかで
きないからである。
【００４０】バイナリー光学タイプの回折レンズレット
の場合、成形加工方法の低解像度のため、光効率は開口
数が高まるにつれて低下する。高開口数はレンズの端部
における小格子周期を意味する。所定の最小フィーチャ
ーサイズでは、マルチレベル位相ステップを履行するた
めに、基本格子周期を更に細分することができない。し
かし、マルチレベル位相格子しか良好な光効率を有しな
いので、高開口数と高光効率は二律背反の関係にある。
或る意味では、偏向格子中に焦点パワーを組み込むこと
は、成形加工方法の解像度を空費することになる。なぜ
なら、その最大解像度は全要素の微小領域についてしか
使用できないからである。
の場合、成形加工方法の低解像度のため、光効率は開口
数が高まるにつれて低下する。高開口数はレンズの端部
における小格子周期を意味する。所定の最小フィーチャ
ーサイズでは、マルチレベル位相ステップを履行するた
めに、基本格子周期を更に細分することができない。し
かし、マルチレベル位相格子しか良好な光効率を有しな
いので、高開口数と高光効率は二律背反の関係にある。
或る意味では、偏向格子中に焦点パワーを組み込むこと
は、成形加工方法の解像度を空費することになる。なぜ
なら、その最大解像度は全要素の微小領域についてしか
使用できないからである。
【００４１】単一のオフアクシス回折レンズレットに伴
う別の問題は、焦点距離および偏向角の両方とも波長に
より著しく左右されることである。この波長依存性は、
通信に使用される市販のダイオードレーザの波長が正確
に明記されていないので問題になる。代表的なレーザの
波長は１３００±２０ｎｍ（または１５００±２０ｎ
ｍ）の範囲内である。回折シングレットシステムはこの
ような波長範囲から逸脱する全てのレーザについて動作
するわけではない。従って、レーザダイオードの高価な
波長予備選択手段または使用する特定のレーザダイオー
ドに対して金をかけてシステムを特別にあつらえること
が必要になる。
う別の問題は、焦点距離および偏向角の両方とも波長に
より著しく左右されることである。この波長依存性は、
通信に使用される市販のダイオードレーザの波長が正確
に明記されていないので問題になる。代表的なレーザの
波長は１３００±２０ｎｍ（または１５００±２０ｎ
ｍ）の範囲内である。回折シングレットシステムはこの
ような波長範囲から逸脱する全てのレーザについて動作
するわけではない。従って、レーザダイオードの高価な
波長予備選択手段または使用する特定のレーザダイオー
ドに対して金をかけてシステムを特別にあつらえること
が必要になる。
【００４２】ホログラフィックレンズレットの場合、高
偏向角における光効率には問題がなく、小偏向角の場合
のみ問題となる。しかし、現在の技術は必要な精密度を
有するホログラフィックレンズレットをもたらすほど十
分に精巧ではない。更に、ホログラフィックレンズレッ
トはリソグラフィー法により作製された回折レンズレッ
トと同じく、強い波長依存性を示す。
偏向角における光効率には問題がなく、小偏向角の場合
のみ問題となる。しかし、現在の技術は必要な精密度を
有するホログラフィックレンズレットをもたらすほど十
分に精巧ではない。更に、ホログラフィックレンズレッ
トはリソグラフィー法により作製された回折レンズレッ
トと同じく、強い波長依存性を示す。
【００４３】従って、シングレットの解決策では、レン
ズの開口数を平行化／合焦に部分的に使用し、そして、
ビーム偏向に部分的に使用しなければならない。しか
し、高開口数を達成するのは困難である。屈折レンズレ
ットに伴う主たる問題はオフアクシス／オフセンター形
状で生じる収差である。回折レンズに伴う基本的問題
は、必要な高解像度リソグラフィが実施できたとして
も、依然としてこのようなシステムの強い色収差が存在
することである。平行化／合焦および偏向の両機能をも
たらすシングレットレンズの解決策は実際的でないと思
われる。しかし、本発明のダブレットレンズによる解決
策では、単一要素に対する要求を軽減し、そして、自由
空間光ファイバパッチパネルの完成を実行可能にする。
ズの開口数を平行化／合焦に部分的に使用し、そして、
ビーム偏向に部分的に使用しなければならない。しか
し、高開口数を達成するのは困難である。屈折レンズレ
ットに伴う主たる問題はオフアクシス／オフセンター形
状で生じる収差である。回折レンズに伴う基本的問題
は、必要な高解像度リソグラフィが実施できたとして
も、依然としてこのようなシステムの強い色収差が存在
することである。平行化／合焦および偏向の両機能をも
たらすシングレットレンズの解決策は実際的でないと思
われる。しかし、本発明のダブレットレンズによる解決
策では、単一要素に対する要求を軽減し、そして、自由
空間光ファイバパッチパネルの完成を実行可能にする。
【００４４】本発明の屈折／回折ダブレットレンズは全
体機能をそれぞれの各機能に分割することができ、この
各機能に特に適した要素により実行される。屈折レンズ
レットは平行化／合焦機能に特に適している。これらの
レンズレットは必要な開口数を有するように容易に成形
加工することができ、そして、加工後は、オンアクシス
形状に限定された近似回折の働きをする。これらのレン
ズレットは４０ｎｍの熟慮された波長周期について殆ど
無視可能な色収差しか示さない。一方、回折格子は偏向
機能を極めて簡単に果たす。対応する屈折マイクロプリ
ズムアレーの成形加工方法は存在しない。
体機能をそれぞれの各機能に分割することができ、この
各機能に特に適した要素により実行される。屈折レンズ
レットは平行化／合焦機能に特に適している。これらの
レンズレットは必要な開口数を有するように容易に成形
加工することができ、そして、加工後は、オンアクシス
形状に限定された近似回折の働きをする。これらのレン
ズレットは４０ｎｍの熟慮された波長周期について殆ど
無視可能な色収差しか示さない。一方、回折格子は偏向
機能を極めて簡単に果たす。対応する屈折マイクロプリ
ズムアレーの成形加工方法は存在しない。
【００４５】回折領域の格子は図２の２０１で示される
ようなバイナリー格子または図６の多重格子６０２を使
用することにより成形加工することができる。
ようなバイナリー格子または図６の多重格子６０２を使
用することにより成形加工することができる。
【００４６】必要ならば、少量の焦点パワーを回折格子
に付加し、球面収差または色収差などの屈折レンズレッ
トの収差を追加的に補正することもできる。しかし、平
行化および合焦機能の大部分は屈折レンズレットにより
果たされる。
に付加し、球面収差または色収差などの屈折レンズレッ
トの収差を追加的に補正することもできる。しかし、平
行化および合焦機能の大部分は屈折レンズレットにより
果たされる。
【００４７】更に、前記のように、屈折レンズレットお
よび格子の両方ともリソグラフィーにより成形加工でき
るので、屈折／回折ダブレットを用いる入力および出力
部品のモニリシック成形加工は容易に実行される。
よび格子の両方ともリソグラフィーにより成形加工でき
るので、屈折／回折ダブレットを用いる入力および出力
部品のモニリシック成形加工は容易に実行される。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学相互接続に必要な精密度を達成できる、一層優れた
光学相互接続集成装置が得られる。
光学相互接続に必要な精密度を達成できる、一層優れた
光学相互接続集成装置が得られる。
【図１】平行化／合焦機能および偏向機能の両方を果た
すオフアクシス／オフセンター形状で使用される従来の
屈折レンズの模式図である。
すオフアクシス／オフセンター形状で使用される従来の
屈折レンズの模式図である。
【図２】平行化／合焦機能および偏向機能の両方を果た
すオフアクシス／オフセンター形状で使用される従来の
回折レンズの模式図である。
すオフアクシス／オフセンター形状で使用される従来の
回折レンズの模式図である。
【図３】本発明の屈折−回折ダブレットレンズアレーを
用いて完成された一次元自由空間ファイバ光学パッチパ
ネルの模式図である。
用いて完成された一次元自由空間ファイバ光学パッチパ
ネルの模式図である。
【図４】本発明による二次元パッチパネルの模式的斜視
図である。
図である。
【図５】一つの基板の対向面上に屈折レンズと回折格子
を有する本発明のダブレットレンズの第１の実施例の模
式的断面図である。
を有する本発明のダブレットレンズの第１の実施例の模
式的断面図である。
【図６】一つの基板の同一面上に屈折レンズと回折格子
を有する本発明のダブレットレンズの第２の実施例の模
式的断面図である。
を有する本発明のダブレットレンズの第２の実施例の模
式的断面図である。
３００ 光学システム ３０１ 入力部品 ３０２ 出力部品 ３０３ スペーサ ３１０ ファイバアレー ３２０ ファイバアレー ４００ 二次元自由空間光ファイバパッチパネル ４０１ 入力部品 ４０２ 出力部品 ５００ 光学基板 ５０１ 光学基板 ５０２ 回折格子 ６００ 光学基板 ６０１ 屈折率分布型レンズ ６０２ 回折格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アヴィ ワイ．フェルドブラム アメリカ合衆国 08904 ニュージャージ ー ハイランド パーク、シダー アヴェ ニュー 55 (72)発明者 ユルゲン ヤーンス アメリカ合衆国 07702 ニュージャージ ー シュルーズベリー、ガーデン ロード 194 (72)発明者 カシミール ローマン ニジャンダー アメリカ合衆国 08648 ニュージャージ ー ロウレンスヴィル、ゴードン アヴェ ニュー 89 (72)発明者 フランク ソール アメリカ合衆国 08510 ニュージャージ ー クラークスバーグ、クエイル ヒル ４ (72)発明者 ウェスレー ピーター タウンゼンド アメリカ合衆国 08540 ニュージャージ ー プリンストン、ターナー コート 41
Claims (13)
- 【請求項１】 第１の面に入射する光線を平行化する屈
折手段（５０１、６０１）と、 前記平行化光線を所定の角度で構造体の第２の面に偏向
させる前記第２の面上に配置された回折手段（５０２、
６０２）とを有することを特徴とする透明な光学構造
体。 - 【請求項２】 前記光学構造体は、モノリシックである
ことを特徴とする請求項１の光学構造体。 - 【請求項３】 前記屈折手段は、前記第１の面上に形成
された凸状屈折レンズであることを特徴とする請求項１
の光学構造体。 - 【請求項４】 前記凸状面は、ホトレジスト溶融法およ
び下部の第１の面へのエッチング法により成形加工され
ていることを特徴とする請求項３の光学構造体。 - 【請求項５】 前記屈折手段は、前記光学構造体の前記
回折手段の前にプレーナー屈折率分布型レンズを設ける
ことにより形成されていることを特徴とする請求項１の
光学構造体。 - 【請求項６】 前記プレーナー屈折率分布型レンズは、
イオン交換法により成形加工されることを特徴とする請
求項５の光学構造体。 - 【請求項７】 前記回折手段は、バイナリー光学タイプ
の格子であることを特徴とする請求項１の光学構造体。 - 【請求項８】 前記回折手段は、前記第２の面上に薄膜
を堆積することにより形成されることを特徴とする請求
項１の光学構造体。 - 【請求項９】 前記回折手段は、前記第２の面をエッチ
ングすることにより形成されることを特徴とする請求項
１の光学構造体。 - 【請求項１０】 前記回折手段は、直接電子ビームリソ
グラフィにより形成されることを特徴とする請求項１の
光学構造体。 - 【請求項１１】 光学構造体中に形成された複数個の光
学微小レンズからなり、少なくとも１個の微小レンズ
は、 前記構造体の第１の面に入射する光線を平行化するため
の屈折手段と、 前記平行化光線を所定の角度で構造体の第２の面に偏向
させる前記第２の面上に配置された回折手段とを有する
ことを特徴とするモノリシック光学構造体。 - 【請求項１２】 前記屈折手段は、前記第１の面中に形
成された凸状屈折レンズであることを特徴とする請求項
１１の光学構造体。 - 【請求項１３】 複数個の光源と複数個の光指向先とを
相互接続するための自由空間光信号相互接続集成装置で
あって、 複数個の光学微小レンズを含有する第１のモノリシック
光学構造体と、 前記第１の構造体に対して予め心合せされた複数個の光
学微小レンズを含有する第２のモノリシック光学構造体
とを有し、前記第１のモノリシック光学構造体の微小レ
ンズのうち少なくとも１個は、 前記複数個の光源から前記第１の構造体の第１の面に入
射する光線を平行化するための屈折手段と、 前記平行化光線を所定の角度で前記第１の構造体の第２
の面に偏向させるための、前記第２の面上に配置された
回折手段とを有し、 前記第２のモノリシック光学構造体の該微小レンズのう
ち少なくとも１個は、 前記偏向平行化光線を受光するための前記第２の構造体
の第１の面上に配置された回折手段と、 前記受光平行化光線を前記複数個の光指向先のうちの一
つに合焦するための屈折手段とを有することを特徴とす
る自由空間光信号相互接続集成装置。
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