JPH10339825A - 高精度の光ブロックを有する多重化装置 - Google Patents

高精度の光ブロックを有する多重化装置

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JPH10339825A
JPH10339825A JP10033268A JP3326898A JPH10339825A JP H10339825 A JPH10339825 A JP H10339825A JP 10033268 A JP10033268 A JP 10033268A JP 3326898 A JP3326898 A JP 3326898A JP H10339825 A JPH10339825 A JP H10339825A
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channel
light
plane
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JP10033268A
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Michael A Scobey
エイ スコービー マイケル
Derek E Spock
イー スポック ディレック
Michael E Grasis
イー グレイシス マイケル
Robert W Lafreniere
ダブリュ ラフレニール ロバート
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Corning Inc
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    • G02B6/24—Coupling light guides
    • 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
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
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    • G—PHYSICS
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    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29395—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device configurable, e.g. tunable or reconfigurable

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 光多重化装置において、従来公知の装置に固
有である障害を克服する。 【解決手段】 光多重化装置は、光ファイバソースから
の平行光線を多重分離し、および／または多重化する。
光ブロック２は、多チャネル平行光線を光ギャップに送
るための第１のこのような平行表面上に光ポートを有す
る２つの平行表面間に光ギャップを規定する。チャネル
ポートおよび少なくとも１つの他の反射要素、例えば、
互いに離隔された関係で配列された多チャネルポート
は、平行表面で光ブロック２に固定され、光ギャップ内
部に妨害されないエポキシーのないマルチポイント光路
を与える。各チャネルポートで、光ブロックに固定され
た干渉フィルタ３２は光ギャップに及ぶ。各フィルタ
は、光ポートで通過された多チャネル平行光線の波長サ
ブレンジを透過し、他の波長を反射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ導波路
からの平行な多波長光を、その各々を、個別の光ファイ
バ導波路出力ライン、光検出器等に向けることができる
個別チャネル、すなわち波長バンドあるいはサブレンジ
に空間的に分散させ、および／または共通光導波路ある
いは他の最終受信地のための個別の波長サブレンジを多
重化する光多重化装置に向けられている。ある好ましい
実施例では、本発明の改良された多重化装置は特に、光
ファイバ遠隔通信システムのための緻密チャネル波長分
割多重化システムに特に適している。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバケーブルは、データ伝送およ
び他の遠隔通信応用のための広範囲に及ぶ使用法を提供
しているが、新しく設置された光ファイバケーブルが比
較的高価格であることは、伝送容量の増加に障害とな
る。波長分割多重化（ＷＤＭ）によって、多数の異なる
波長を、共通の光ファイバ導波路を介して伝達すること
ができる。現在の好ましい光伝送媒体のための波長バン
ドには、1.3マイクロメートルおよび1.55マイクロメー
トル(マイクロメートルは、下記では“μｍ"と示されて
いる)を中心する波長バンドを含んでいる。前記応用に
依存する約10ｎｍ〜40ｎｍの有用なバンド幅を有する後
者は、エルビウムドープ済のファイバ増幅器のその最少
吸収および工業用有用性のために特に好ましい。波長分
割多重化は、このバンド幅を多重チャネルに分離でき
る。緻密チャネル波長分割多重化(ＤＷＤＭ)と呼ばれる
技術によって、バンド幅を４、８、16あるいは32もの多
数の別個のチャネルに分割することは、遠隔通信容量の
実質的増加に関しては現在の光ファイバ伝送線を使用し
ての比較的安価の方法である。したがって、波長分割多
重化は、音声・データ伝送、ならびにビデオオンデマン
ドおよび他の現在あるいは予定されたマルチメディア、
インタラクティブサービスを供給する光ファイバ遠隔通
信システムで使用することができる。しかしながら、別
個の異なるキャリア波長を多重化する技術および装置が
必要である。すなわち、個別の光信号は、共通の光ファ
イバラインあるいは他の光導波路上に結合され、それか
ら後で光ファイバケーブルに沿って反対側端あるいは他
の点の個別信号あるいはチャネルに再び分離されねばな
らない。したがって、幅広いスペクトル源からの個別波
長（あるいは波長サブレンジ）を効果的に結合し、それ
から分離できることは光ファイバ遠隔通信分野および他
の光学器械を使用する分野に対して重要性を増してい
る。
【０００３】分光分析装置で使用するため、および波長
分割多重化光ファイバ遠隔通信システムの光信号の結合
あるいは分離のための光マルチプレクサは公知である。
この目的のための公知の装置は、例えば、回折格子、プ
リズムおよび多くの種類の固定あるいは調整可能なフィ
ルタを使用した。格子およびプリズムは、一般的には複
雑でかさばったアライメントシステムを必要とし、変化
する環境条件の下では低効率および低安定性を与えるこ
とが分かった。干渉コーティングのような固定波長フィ
ルタは実質的により安定にすることができる。この点で
は、ニオビアおよびシリカのような金属酸化物材料での
非常に改良された干渉コーティングは、例えば、スコベ
イ他の米国特許第4,851,095号およびスコベイの米国特
許第5,525,741号に開示されたように商業的に公知のプ
ラズマ蒸着技術、例えばイオン支援電子ビーム蒸着、イ
オンビームスパッタリング、反応性マグネトロンスパッ
タリングによって生成することができる。このような被
覆方法は、低いフィルムばらつき性および低い吸収性、
ならびに温度変化および周囲湿度に対する低感度を有し
て、有利にも緻密であり安定している積み重ねられた誘
電性オプティカルコーティングで形成された干渉空胴フ
ィルタを作成することができる。このような最新の蒸着
方法を使用して作成された安定した３空胴の傾斜フィル
タ（例えば、垂直線から約８度傾斜している）の理論的
なスペクトル性能は添付図面の図１に示されている。図
１のスペクトルプロフィールは、信号の偏波分割を生じ
る傾斜フィルタ要素を通る透過率を示している。偏波分
割は、偏波依存損失（ＰＤＬ）、すなわち信号のＰ偏波
成分およびＳ偏波成分あるいは状態に対する差分信号損
失を生じることができる。傾斜角が高いほど大きい偏波
分割を生じ、したがって対応して高いＰＤＬを生じるこ
とが理解される。しかしながら、高性能、多空胴フィル
タ（例えば、フィルムスタックが単位密度に近い蒸着フ
ィルムで形成される３〜５空胴のファブリ‐ペロー式干
渉フィルタ）は、図１に示すような平坦なインバンド透
過ゾーンを生じる。２つの偏波状態が帯域内に重なるた
めに、これは偏波依存損失を減少させる。高性能フィル
タは、ここでは、このような平坦な帯域内の透過ゾーン
および相応して低い（例えば、１ｄＢよりも小さい、好
ましくは1/2ｄＢよりも小さい）挿入損失を生じるフィ
ルタを意味する。遠隔通信産業向きの光多重化装置で
は、好ましくは、光信号路においてできるだけ偏波依存
損失が小さいことである。図１に示されたフィルタ性能
は、厳しい遠隔通信システム仕様を満たすのに適してい
ることが分かる。
【０００４】多重チャネル、すなわち複数の波長あるい
は波長サブレンジの光信号を伝達する主トランクライン
からチャネル、すなわち選択された波長を選択的に除去
あるいは分岐させる他の方式は、例えば、ヒックスジュ
ニアの米国特許第4,768,849号に示されている。この特
許では、各々が主トランクラインから一連の波長サブレ
ンジあるいはチャネルを順次取り除く高性能の多空胴誘
電性通過帯域フィルタおよびレンズを使用する数組の個
別フィルタタップの使用と同様にフィルタタップが示さ
れている。ヒックスのフィルタタップは、分岐線に対す
る所望のチャネルを通過させるとき多重チャネル信号を
主トランクラインに戻す。多重チャネル光信号を多重化
あるいは多重分離する光多重化装置はノツ他の米国特許
第4,244,045号にも示されている。個別の光学フィルタ
の１行は、光学基板の表面上に並べて接着され、第２行
は同様に基板の反対側の表面に接着される。各々の個別
フィルタは、異なるチャネル、すなわち予め選択された
波長を透過し、他の波長を反射する。トランクラインか
らの多重チャネルの光ビームは、ある角度で光学基板に
入り、ジクザクにフィルタからフィルタへ基板を通過す
る。各フィルタは、その予め選択された波長を透過し、
ビームの残りを次のフィルタ上に反射する。各フィルタ
要素は、ガラスプレート間にサンドウィッチされ、プリ
ズム要素は、各フィルタサンドウィッチとフィルタサン
ドウィッチの後に置かれた対応するコリメータとの間に
置かれ、透過波長を受光する。ノツ他は、屈折率マッチ
ングの使用を教示している。レンズ、フィルタ、光学基
板等全ては、同じ屈折率を有し、互いに表面対表面の接
触をしているので、光ビームは空中を通過しない。ノツ
他によるこの方式は、各チャネル出口のフィルタ要素と
コリメータとの間の光ブリッジとしてのプリズムの使用
を含んでいる。この精巧な設計方式では、ノツ他に示さ
れた種類の多重化装置にかなりのコストおよびアセンブ
リの複雑さが加わる。ノツ他の図５のかなり幅広い（20
ｎｍの半分幅）および望ましくない“峰のある”通過帯
域（“峰のある”はここでは、ここに添付された図面の
図１におけるような通過帯域に対してより平坦な上部を
有しないことを意味する。）は、ノツ他によって教示さ
れ、図４でそこに示されている単一の空胴フィルタに対
する特性である。ノツ他におけるような通過帯域特性を
有する装置は前述のようなより高い偏波依存損失（ＰＤ
Ｌ）を有する。その点では、ノツ他の図５は、互いから
わずかにずらされているものとしてより正確に示されて
いる実際のＳ偏波およびＰ偏波の通過帯域の平均を示し
ているものと理解されねばならない。このような峰のあ
る通過帯域の場合、（例えば、通常のシステム不安定性
あるいは変わりやすさによる）信号波長の任意のわずか
な変化は、信号のＳ偏波成分およびそのＰ偏波成分に均
一ではなく影響を及ぼすことによって望ましくない高い
ＰＤＬを生じる。
【０００５】ノツ他の装置のような装置は、例えばプリ
ズムを照準およびフィルタサンドウィッチに接着するた
めに光経路に接着剤を使用する。これはいくつかの理由
のために望ましくない。このような装置における接着剤
には長期（例えば、10年）の耐久性あるいは安定性に関
して不確定さがある。エポキシーあるいは他の接着剤の
透明性は熱サイクリング等にさらした後に変わり得る。
さらに、接着剤を通過するより高い出力のレーザ信号
は、接着剤を劣化させ、その光学特性を変えることが少
なくともある応用では公知であるので、このような“光
路の接着剤”は装置の出力処理機能を制限する。したが
って、光学要素間のエポキシー、例えば、フィルタ要素
と光学基板の表面との間のエポキシーのような、光路の
接着剤の使用を避けるかあるいは減らすことは望ましい
ことである。遠隔通信産業向きの光多重化装置では、光
信号路の接着剤はできるだけ少ないことが好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した事情に鑑み
て、本発明の目的は、従来公知の装置に固有である前述
の障害のいくつかあるいは全てを減少させるかあるいは
完全に克服する改良された光多重化装置を提供すること
にある。本発明の特定の目的および長所は、当業者、す
なわち、この技術分野に精通し、経験豊富な当業者に
は、本発明の下記の開示およびある好ましい実施例の詳
細な説明を見ることで明らかである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の態様によれば、光
多重化装置は、多重チャネルの平行光線を光ギャップの
内外に通過させる光ポートを有するブロックの第１の平
行な表面と第２の平行な表面との間に光ギャップを規定
する光ブロックを備え、少なくとも１つのチャネルポー
トが一方の側のその境界の光ギャップに面するように平
行な表面の一方に固定された選択的に透明である光フィ
ルタ要素と、この第２の側のその境界の光ギャップに面
するように他方の平行な表面に固定された他方のチャネ
ルポートの広帯域反射器あるいは選択的に透明である光
フィルタ要素の少なくとも１つの付加的反射要素とを備
えている。光ギャップは、実質的にＨ2０気体がない窒
素のような大気あるいは他の適当なガス、好ましくは乾
性ガスを含んでいることを意味する大気空間である。任
意には、ここに開示されたような密閉されたハウジング
内部に含まれている多重化装置の場合、真空状態は任意
の適当な減圧レベルまで光ギャップで得ることができ
る。各チャネルポートの光フィルタ要素は、多重チャネ
ルの平行光線の選択された波長サブレンジに光学的に透
明であり、他の波長を反射する。したがって、多重化装
置のチャネルポートは、光遠隔通信システムあるいは他
の光センサ等で使用するのに適している分岐ライン、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ赤外線検出器に対して選択されたチャネル
（あるいは任意には多重チャネル）を通過させると同時
に、他のチャネルを光ギャップを再び通り次の下流のチ
ャネルポートあるいは他の最終受信地に後方反射する。
好ましい実施例によれば、チャネルポートの少なくとも
１つのこのような選択性反射フィルタ要素は、平行な側
面の一方の光ギャップに及ぶ光ブロックおよび広帯域反
射器のような反射要素に固定され、第２のチャネルポー
トおよび／または他の反射要素の選択性反射フィルタ要
素は反対側の平行な側面の光ギャップに及ぶ光ブロック
に固定されている。マルチポイントジクザグ光路は、こ
のように光ブロック内部に確立され、２つの平行な側面
間の光ギャップを通って前後方向に進む。
【０００８】光ブロックは、金属あるいはセラミックも
しくは任意の他の適当な、好ましくは非透明な材料で形
成することができる。金属およびセラミックのようない
ろいろな適当な非透明な材料は、妥当な価格で容易に市
販されており、優れた機械加工可能性および成形適性を
もたらす。光ブロックを通る光路は光ブロックによって
規定されているスロットあるいは他のギャップの中にあ
り、第１の平行な側面の平面から光ブロックの他方の平
行な側面の場所に延びるので、ここに開示されている光
ブロックは、非透明な材料で形成することができる。光
多重装置の用途に応じて、多重チャネルの平行光線は、
多重分離される光ブロックの光ギャップの中へ光ポート
を介してあるいは多重チャネルポートを介して光ギャッ
プの中を通り、それから下流に進んで光ブロックを出て
多重化信号として光ポートを介して光ファイバ伝送線あ
るいは他の最終受信地に進むことができる。ある非常に
好ましい実施例では、この開示による多重化装置は、光
ポートを介して光ギャップに入り、１つあるいはそれ以
上のチャネルポートを介して出る多重チャネル信号を多
重分離し、１つあるいはそれ以上のチャネルポートを介
して光ギャップに入り、光ポートを介して出る１つある
いはそれ以上のチャネルも多重化することの両方を同時
にできる。
【０００９】ある好ましい実施例に関して下記に示され
るように、光ブロックは好ましくは、異なるチャネルあ
るいはチャネルのセットに各々が透明である多重チャネ
ルポートを有する。したがって、各々のこのようなチャ
ネルポートは、光ポートによって通された多重チャネル
の平行光線の波長サブレンジを透過する。多重化装置の
１つあるいはそれ以上のチャネルポートによって通され
ない波長に透明である残りのポートも装備することがで
きる。これらの好ましい実施例では、光ギャップは光ブ
ロックの本体を通過する囲まれた光スロットであり、多
重化装置の各チャネルポートはこのような光スロットに
及ぶ平行な側面の一方の光ブロック上に干渉フィルタを
備えている。
【００１０】多重分離モードで使用されるとき、全ての
他のチャネルあるいは波長が光ポートを介して光ギャッ
プの中で受光される多重チャネル光から（他の下流チャ
ネルポートによって）既に取り除かれたならば、フィル
タ要素は、ここに開示された装置の最後（下流）のチャ
ネルポートには必ずしも必要ない。この点では、このよ
うな最後のチャネルポートは、多重チャネルの平行光線
のこの点に留まるものは何であっても通過させる残りの
ポートと同様である。同様に、多重化モードあるいは実
施例では、フィルタ要素は、このポートではいかなる他
の波長も遠くへ選択的に反射する必要が全然ない第１
（上流）のチャネルポート（あるいは残りのポート）で
は必ずしも必要ない。多重化および多重分離の両方のた
めのものである本発明の多重化装置のこれらの実施例で
は、フィルタ要素は、選択された波長のサブレンジが光
ギャップの内外へ通過されねばならなく、他の波長が光
路に沿ってさらに上流あるいは下流に移動するように光
ギャップの中に後方反射しなければならない、光ギャッ
プを通る光路に沿って各ロケーションで使用される。
【００１１】さらに後述されるように、チャネルポート
の干渉フィルタは、高性能バンドパスフィルタ、好まし
くは選択された波長のサブレンジに透明である狭いバン
ドパス（すなわち、チャネルあるいは波長のサブレン
ジ）フィルタであってもよい。好ましい実施例では、１
つのチャネルポートのバンドパスは、緻密波長分割多重
化（ＤＷＤＭ）に対してわずか８ｎｍ、２ｎｍ、１ｎｍ
しかあるいはさらにそれ以下しか任意の隣接チャネルポ
ートのバンドパスから分離されていない。それとは別
に、チャネルポートは、二色性、すなわち好ましくは非
常に急激な遷移点を有する長波通過あるいは短波通過の
エッジフィルタであってもよい。多重チャネルポートを
有するこのような実施例では、各チャネルポートの遷移
点は、わずかに（例えば２ｎｍ）より長い（あるいはよ
り短い）境界波長に設定される。二色性フィルタを有す
るこのような装置を多重チャネルの平行光線が光ポート
を通り光ブロックに入る多重分離動作で使用すると、よ
り短い（あるいは長い）波長の全ての光は前のチャネル
ポートによって取り除かれるので、各チャネルポート
は、前のチャネルポートの境界波長を越えるその増加範
囲の光信号のみを光ブロックから順次通過あるいは透過
する。各チャネルポートの境界波長を越える光は、前述
の動作原理に従って次のチャネルポート（もしあれば）
あるいは残りのポート等に反射される。
【００１２】前述のようなある好ましい実施例によれ
ば、光多重化装置は、広帯域反射器要素、すなわち、多
重チャネルの平行光線を形成するように結合するチャネ
ルの全ての波長を高度に反射する広帯域反射器要素、あ
るいは光ポート、チャネルポート、および残りのポート
（もしあれば）の一方から他方までのマルチポイントジ
クザグ光路に沿って光ブロック内部に光をカスケードす
る他の手段を備えていてもよい。ある好ましい実施例で
は、反射器要素は、光ブロックの平行な表面の一方に置
かれた広帯域の高反射器であるのに対して、光ブロック
の反対側の平行な表面にはチャネルポートのアレイであ
る。すなわち、このような実施例によれば、光ブロック
の２つの平行な側面の両方に沿ってジクザグ配列のチャ
ネルポートよりもむしろ、全てのチャネルポート（およ
び、任意には光ポートも）は、反対側の平行な表面に１
つあるいはそれ以上の広帯域反射器要素を有する光ブロ
ックの一方の平行な表面に線形アレイで置かれている。
光スロットを使用する前述のこれらの好ましい実施例で
は、したがって、チャネルポートの干渉フィルタおよび
反射器要素は、光ブロックの反対側の表面上の光スロッ
トに及び、前述のマルチポイントジクザグ光路で、すな
わち多重チャネルの平行光線が通過する光ポートで開始
して（および／または終了する）複数バウンドシーケン
スで光スロットを通る光信号をカスケードするように協
力する。このような広帯域反射器要素は、チャネルポー
トフィルタ要素と同様な方法で、光スロットに面し、こ
の平行な表面の平面内にほぼあるように光ブロックの平
行な側面に付着されるのが好ましい。多重分離動作で
は、例えば、光信号は、光ポートを介して光ブロックに
入り、（広帯域の高反射器要素から離れた所の第１の反
射があってもなくても）前述のマルチポイント光路に沿
って第１のチャネルポート（この場合、出力ポートの役
目を果たす）に移動する。第１のチャネルは、このよう
な第１のチャネルポートを通って光ギャップから透過さ
れると同時に、他の波長は、反射器要素に後方反射さ
れ、光ギャップ内部のマルチポイント光路に沿ってさら
に１つあるいはそれ以上の付加的下流チャネルポートお
よび／または残りのポートにカスケードする。光多重化
装置で反射器要素を使用するこのような実施例は、どち
らかの方向へ（すなわち、多重化あるいは多重分離方向
へ）作動し、ある有利な実施例により、追加チャネルお
よび除去チャネルの両方を双方向装置として作動できる
ことがこの開示から理解される。
【００１３】いろいろなチャネルポートの任意の広帯域
反射器およびフィルタ要素は、好ましくは同様に光ブロ
ックに固定されることを理解すべきである。したがっ
て、下記の論議は主にチャネルポートの干渉フィルタに
向けられるが、一般に他の反射器要素にもまた関連して
いる。十分な精度で製造を容易にするために、光ブロッ
クは、最も一般的には、第１の平行な表面から第２の平
行な表面に延びる前述の光ギャップと直線をなしてい
る。チャネルポートの干渉フィルタは、光ギャップに面
する光ブロックの表面に置かれ、前述のような光スロッ
トを使用するこれらの実施例では、フィルタ要素は光ス
ロットに及ぶ。したがって、平行光線は、光ポート間に
伝送されるときにもっぱら光ギャップを通過し、マルチ
ポイント光路に沿ってバウンドするときに多重チャネル
ポートを通過する。光ギャップがスロットである場合、
フィルタ要素は、フィルタ要素のかなりの部分がスロッ
トにわたって吊り下げられ、フィルタ要素のエッジのみ
が光ブロックに接触し、フィルタ要素を光ブロックに接
着固定する表面領域を与えるようなサイズにされるのが
好ましい。フィルタ要素は、一般的には、光ブロックに
エポキシーあるいは他の接着剤で接着される。したがっ
て、有利なことには、接着剤は、フィルタ要素が光ブロ
ック、すなわちフィルタ要素の外部端部の光ブロックに
接触する領域内だけを塗布する必要があるので、フィル
タを通過する光は接着剤の層を通過する必要もない。し
たがって、多重化／多重分離は、ここに開示された“こ
の経路の中にエポキシー”がない、装置によって達成で
きる。
【００１４】前述の開示から、本発明が著しい技術的な
進歩をもたらすことは、当業者、すなわち、この技術分
野に精通しているかあるいは経験豊富な当業者には容易
に明らかである。ここに開示された光多重化装置は、そ
れに沿って平行光線が移動できる閉鎖されていない経路
を提供する。光ギャップを使用し、干渉フィルタをその
外部端部の光ブロックにのみ接着することによって、接
着剤による光路との干渉は減少あるいは除去される。こ
こに開示された本発明のこれらおよび他の特徴および長
所は、ある好ましい実施例の下記の詳細な開示からさら
に理解される。
【００１５】本発明のある好ましい実施例は、添付の図
面を参照して後述される。
【００１６】図面に示された光多重化装置および干渉フ
ィルタは、そのいろいろな寸法あるいは角度の関係のい
ずれかにおいて必ずしも比例すべきでないことを理解す
べきである。特に、フィルタ要素および反射器要素は、
図示および見るのを容易にするために、好ましい実施例
で使用されるよりも厚さを大きくして平面図で示されて
いる。好ましい実施例の前述の開示および下記の詳細な
説明にかんがみてこのような装置に適している寸法およ
び角度の関係を選択することは当業者の能力の十分範囲
内にある。
【００１７】
【発明の実施の形態】上記に開示されたような光多重化
装置は、特に、光ファイバ遠隔通信システムでの使用を
含む多数の応用を有する。この設計の光多重化装置は、
研究所の計装と同様に試験計器等でも有用である。図示
する目的のために、下記に詳述される好ましい実施例
は、接着剤を通って移動する光信号に関連する前述の問
題を解決するかあるいは減少できると同時に光学装置で
光フィルタ要素および反射器要素の取り付けを殆ど完全
に類似して得る多重チャネル光ファイバ遠隔通信システ
ムのための緻密チャネル波長分割多重化装置である。透
明という用語はここで使用される場合、特定の波長レン
ジあるいは波長サブレンジに対して少なくとも実質的に
透明であり、例えばあるチャネルの光に対して光ファイ
バ通信システムのこのチャネルを有効的に透過あるいは
通過するように十分透明であることを意味する。ここに
使用される場合の反射は、特定の波長レンジあるいは波
長サブレンジを少なくとも実質的に反射することを意味
する。ここに使用される場合の残りは、一般的には、最
後のチャネルポートの下流を通過する平行光線を指して
いる。残りの光は、特定の波長サブレンジあるいは複数
の波長サブレンジの光が全然なくともよい。
【００１８】高精度の光ブロックを有する多重化装置は
図２に示されている。この多重化装置は、個別の別々の
波長信号を共通光ファイバキャリアラインあるいは他の
光導波路に多重化しておよび／またはこのような信号を
個別チャネルキャリアライン、センサあるいは最終受信
地に多重分離できる能力を有する。説明を簡単にするた
めに、多重分離機能性は、当業者は相互に関係のある多
重化機能性を容易に理解するので、最も詳細にここに記
載されている。すなわち、当業者は、同じ装置を逆に使
用して個別のチャネルから光信号を多重化きると分か
る。図２の光多重化装置は、好ましくは、セラミック、
金属（例えば、ステンレス鋼、アルミニウム等）、ある
いは任意の他の、好ましくは非透明材料である光ブロッ
ク２を備えている。多重チャネルの光信号を伝達する光
ファイバ４は、光ファイバ屈折率分布型（“ＧＲＩ
Ｎ”）レンズコリメータ６等のような平行光線を投射す
る手段とつながっている。コリメータ６は、光ブロック
２を通り第１の表面12から第２の表面14に延びる光スロ
ット10を通るわずかな角度で光ブロック２に高度の平行
光線８を結合する。第２の表面14は第１の表面12から離
隔され、第１の表面12に平行である。光スロット10は、
非妨害路を提供して平行光線８が光ブロック２を通り第
１の表面12から第２の表面14に通る。光線８が光スロッ
ト10に入る表面12の位置（すなわち、表面12の平面内に
ある）はここでは光ポートと呼ばれる。
【００１９】次に、図３を参照するに、光ブロック２を
通る平行光線８の経路はより明瞭に示されている。図２
および図３に示されるような好ましい実施例による光多
重化装置の典型的な仕様は、表Ａに示されている仕様を
含んでいる。下記の表では、チャネル間隔の基準は中心
間の間隔を意味すると理解されるべきである。すなわ
ち、チャネル間隔は１つのチャネルの波長レンジの中心
から次の隣接チャネルの波長レンジの中心まで測定され
る。
【００２０】
【表１】
【００２１】１つの好ましい実施例によれば、光ブロッ
クは、0.225インチの高さ（図３の紙の平面に垂直）、
0.425インチの幅、0.850インチの長さを有する。平行光
線は、好ましくは、約0.15以下のビームの開きを有し、
平行光線が光ブロック２に入る傾斜角“ｃ"は約５〜1
0、好ましくは約６〜８、例えば７である。より大きな
傾斜角は、前述のように不利である高ＰＤＬとなる。小
さい傾斜角はジグザグ光路の隣接点間に適当な間隔を得
るために光ブロック２の２つの平行表面12、14間により
大きな距離を必要とする。したがって、光ファイバ４
（好ましくは単一モードファイバ）によって伝達される
多色、多波長、あるいは多チャネルの光は、コリメータ
６によって平行にされ、光ポート16を通って光ブロック
２の第１の表面12に向けられ、そのためにこの光は光ブ
ロック２内部の光スロット10を通り、第２の表面14に進
む。
【００２２】光ポート16で光ブロック２に入る光は、光
スロット10を通り、第２の表面14のチャネルポート18に
進む。チャネルポート18に置かれたフィルタ20は平行光
線８に含まれた波長のサブレンジに透明である。特に、
光22は、光ブロック２のチャネルポート18を通りポスト
フィルタ23に進み、そこから第１の信号チャネルキャリ
アに関連したコリメータ24に進む。特に、チャネルポー
ト18によって通過される光信号は、光ファイバ、好まし
く単一のモードファイバ26に多重分離信号として伝送さ
れる。ポストフィルタ23はフィルタ20に非コヒーレント
に結合されている。好ましくは、このフィルタは、接着
剤結合あるいは他のアセンブリ技術の間に、さらに後述
されるハウジング52の下部56のフロアー表面25に自由空
間整列される。通気孔43は、熱硬化中に通気するために
光ブロック２の中に備えられ、好ましくは、例えば、取
り外し可能なネジによってその後閉じられる。自由空間
アライメントは、アセンブリ中、フィルタ要素20および
ポストフィルタ23を通過された適切な波長のテスト信号
で実行することができる。ポストフィルタは、適切なバ
ンドパス中心波長を得るためにその有効な光学的厚さを
調整するために同調される。これは、例えば、表面25の
接着剤結合を取り付け、その位置をフィルタ要素20に対
して固定する前に、行われる。このようなポストフィル
タは、さらによい信号分離を得るために使用できること
は有利なことである。したがって、ポストフィルタは各
チャネルポートで使用できる。任意には、コストおよび
複雑さを減少させるために、このようなポストフィルタ
は、信号が光スロットの中に入れられるチャネルポート
では使用されない。同様に、ポストフィルタは、任意に
は、終端チャネルポート、（例えば、ここに開示された
ように多重分離モードで使用された、装置の最も下流の
チャネルポート）で使用されない。この終端チャネルポ
ートではこのチャネルポートの所望の波長以外の全ての
波長が前（すなわち、上流）のチャネルポートの多チャ
ネル光から既に除去されている。単一の高性能フィルタ
要素で得られた信号分離は、一般的には、前のチャネル
ポートによって帯域外の波長を事実上完全に除去される
とすれば適当である。この開示の長所からすると、ここ
に開示された多重化装置のチャネルポートに適切なもの
として、図２および図３の実施例の第１のチャネルポー
トのポストフィルタ23のようなポストフィルタを使用す
ることは当業者の能力内にある。
【００２３】チャネルポート18のフィルタは、フィルタ
の“帯域内”でない波長を反射している。この反射光28
は、光ブロック２の第２の表面14でフィルタ20から第１
の表面12の第２のチャネルポート30に後方反射される。
チャネルポート30の干渉フィルタ32は、チャネルポート
18のフィルタ20と異なる波長あるいは波長のサブレンジ
を通す。緻密チャネル波長分割多重化応用では、第１お
よび第２の表面12および14に沿って直線的に離隔された
多チャネルポートの各間の波長分離は、約１５２７ｎｍ
〜１５６７ｎｍで約40ｎｍのＥＤＦＡスペクトル帯域幅
内に適合するように設定される。したがって、典型的な
チャネル間隔は、全ＥＤＦＡ帯域幅を使用する４つのチ
ャネルシステムに対して、例えば８ｎｍである。したが
って、チャネルポート30で、第２のチャネルに対応する
光信号はフィルタ32を介してコリメータ34に伝送され、
そこから光ファイバキャリア36に伝送される。第１のチ
ャネルポート18でのように、チャネルポート30のフィル
タ32は帯域内にない光を反射する。したがって、光ポー
ト16で光ブロック２に最初に入る平行光線８の残りの部
分38は、第２の表面14の第３のチャネルポート40にポー
ト30から後方反射される。この工程を同様に続けると、
チャネルポート40で、この光は、第２の表面12の第４の
チャネルポート42に部分的に送られ、部分的に反射ある
いは後方にバウンドされる。この第１の表面12で光は、
それから第２の表面14の残りのポート44に部分的に送ら
れ、部分的に反射される。ポート40および42の各々で、
この光は、関連フィルタによって部分的に反射され、関
連コリメータに部分的に送られ、各コリメータは対応す
る信号キャリアラインあるいは信号検出器あるいは他の
最終受信地とつながっている。残りのポート44は、（チ
ャネルポート42の干渉フィルタによって反射された）残
りの光が、スロット10を出て、それからコリメータ46
に、そして光ファイバキャリア48上に進む領域であるこ
とが好ましい。残りのポート44は第２の表面14にある必
要がないが、例えばチャネルポート42の代わりに第１の
表面12に置くことができることが理解できる。
【００２４】したがって、反射波長は、光ブロック２の
光スロット10を通るマルチポイント光路に沿ってジグザ
グにカスケードする、この場合各個別のチャネルに対す
る光信号はいかなる残りの光も残りのポート44に到着す
るまで、第１および第２の表面12および14での連続バウ
ンドによって除去される。全く有意なことには、好まし
い実施例では、光は、光ブロックに入り、通過し、光ブ
ロックを出る際に光路内にエポキシーあるいは他の接着
剤が全然ない場合、大気および単一の干渉フィルタのみ
を通過する。好ましい実施例では、全てのフィルタ要素
がコリメーティングオプティックスのレイリー範囲内に
あるので、各チャネルに対する損失はほぼ等しい。
【００２５】好ましくは各チャネルポートの干渉フィル
タはこのチャネルポートの帯域内にない全ての波長を反
射するが、ある種の応用では、この干渉フィルタは、上
流チャネルポート、すなわちマルチポイント光路に沿っ
て以前遭遇されたチャネルポートでは取り出されなかっ
た光信号の波長だけを反射する必要がある。さらに、当
業者は、この記載から、図２の光多重化装置は、個別ポ
ート18、30、40、42および44からの光信号のような光信
号を結合する際に使用するのに同様に適していることが
分かる。したがって、第１および第２の表面12および14
の残りのポート44および多チャネルポートは入力ポート
であり、光ポート16は出力ポートである。したがって、
カスケードにすることは、（図３で見られるように）光
ブロック２の下部から上部の方へ光スロット10の中を下
流に進む。
【００２６】当業者、すなわち、この分野の技術に精通
し、経験豊富な当業者は、ここに開示された光多重化装
置は技術的に著しく進歩したものであると理解する。光
スロット10は、妨害がない光路を与える。妨害がない光
路は、減少された偏光効果を含むより良い性能をもたら
す。これは、光が光ブロック２に入る角度が増すにつれ
て、さらに大きな意味を有する。他の適当な実施例が光
ギャップに対して可能であることがここでの開示から理
解される。すなわち、スロット10として構成されている
よりもむしろ、この実施例では、例えば、光ブロックの
一方の側から他方の側へのジグザグの光路のいくつかの
“バウンド”あるいはセグメントの方向へ穴をあけられ
た（またはその他、光ブロックの中に形成された）一連
の貫通孔を備えることができる。あるこのような実施例
のフィルタ要素は、穴を介して光ブロックに接着され
る。それとは別に、光ギャップは、２つの平行な側面間
の光ブロックの表面の上に単に形成することができる。
この場合、チャネルポートのフィルタ要素および使用さ
れる他の任意の反射要素は、各々が光ブロックの適正な
平行な側面に接着される対向端部から自由端部に延び
る。フィルタ要素は、あるこのような実施例では、光ギ
ャップにわたって互いに面している２つのフェンスのよ
うに延びる。光ブロックおよび光ギャップに適している
他の代替の構成はこの開示の長所により当業者に明らか
である。
【００２７】図２に示された好ましい実施例の干渉フィ
ルタのためのフィルムスタック構造は図４に示されてい
る。好ましくは、各チャネルポートのフィルタ要素は、
例えば、前述のスコベイ他の特許の技術のようなスパッ
タリングあるいは他の適当な蒸着技術によって光学基板
上に形成された高性能の全二色性の狭いバンドパス干渉
フィルタを有する。蒸着されたフィルタを支える光学基
板の表面は、好ましくは、光ブロックの２つの平行表面
の平面間に延びる光ギャップの中に面して置かれてい
る。このフィルタは、好ましくは、多空胴、最も好まし
くは、３〜５空胴のファブリー・ペローの干渉フィルタ
に従ってモデル化されたフィルムスタック・コーティン
グであり、ここでは単に空胴フィルタあるいは干渉フィ
ルタと呼ぶことができる。公知の技術によれば、当の光
の波長のための反射器をそれ自身で形成する２つの誘電
性薄膜スタックはより厚い空胴層によって分離される。
それから、この構造は１回あるいはそれ以上繰り返さ
れ、ブロッキングが高められ帯域内透過の平坦さが改良
されたフィルタを生じる。最終効果は、帯域内の光は透
過され、帯域外の光は反射される狭帯域フィルタを生じ
ることにある。前述のように、二色性フィルタも使用で
きる。前述の蒸着技術によって作られた好ましい３空胴
の実施例では、優れた熱安定性を有してほとんど光を通
さない安定した金属酸化物フィルムスタックを有する高
性能フィルタ要素が形成される。このような多空洞フィ
ルタは、ここに開示された光多重化装置の光ファイバ遠
隔通信応用のための緻密チャネル波長分割多重化に関し
て工業的に受容できる性能特性を提供する。特に、例え
ば、チャネル間の低漏話および所与の帯域幅内の適当に
大きい数のチャネルを得ることができる。過剰の数の空
胴は、帯域内の波長の透過率にさえも悪影響を及ぼし、
光多重化装置のための製造コストを工業的に受容可能な
レベル以上に増加させる可能性がある。好ましくは、フ
ィルタを形成する（例えば、五酸化ニオブおよび二酸化
シリコンの）フィルムスタックの各交互層の厚さならび
にフィルムスタックの合計厚さは、最も好ましくは、フ
ィルタの領域にわたって0.01％、すなわち0.2ｎｍ以内
に正確に制御される。さらに、フィルムスタックは、水
誘起フィルタシフティングを減らすために非常に低いフ
ィルム吸収作用および散乱と１に近いバルク密度で蒸着
されるべきである。このような極端に狭い、多空胴バン
ドパスフィルタは、温度および環境の安定性と、狭い帯
域幅と、所望の光信号の高透過率および他の波長の高反
射率、すなわち（特に、３空胴あるいはそれ以上の空胴
を使用する設計における）高度の選択性透過率と、比較
的安価であることおよび簡単な構成であることを含む優
れた性能特性を有している。図４に示されるように、好
ましいフィルタは、１つの空胴、すなわち“第１の空
胴”85が光学基板のすぐ近くである３空胴フィルタであ
る。第２の空胴86は、第１の空胴85の真上にあり、第３
の空胴87は第２の空胴86の真上にある。前述のように、
フィルムスタックを支える光学基板の表面は光スロット
の中へ面しているので、フィルタによって反射される光
はこの基板を通って移動する必要がない。適当な多空胴
フィルタの更なる記載は、その全部の記載が参照により
ここに組み込まれている（マクミラン出版社によって出
版された）エッチ・エー・マックレオード（H.A.MacLeo
d)著の「薄膜光フィルタ（第２版、1986年）」で提供さ
れている。
【００２８】多フィルタ要素を使用する好ましい実施例
では、整合された一組のフィルタ要素が使用される。す
なわち、光ブロック２上で使用されるフィルタの各々
は、その特定の指定のあるいは所望の波長サブレンジか
ら等しい量だけ変化する波長に透明である。したがっ
て、この均一のエラーは、フィルタ要素を支える光ブロ
ックを傾斜させること、すなわち光ブロックを光ポート
に入る光のビームに対して傾斜させることによって補正
することができる。このように、平行光線８が光ブロッ
ク２に入る角度は、光が光スロット内で前後にバウンド
するにつれて入射角および反射角をわずかにずらすため
に光ブロック２を傾斜させることによって（すなわち、
図３の光ブロック２を紙の平面で右回りあるいは左回り
に回転させることによって）調整される。一般的には、
この調整は１よりも小さい、より好ましくは0.5よりも
小さい。このような傾斜は、フィルタを形成するフィル
ムスタックの有効厚さあるいは光学的厚さを変えること
によってチャネルポートの所望の波長サブレンジからの
整合された変動を補償する。したがって、フィルタをこ
のように整合されたフィルタセットに分類することによ
って、光ブロック２に単一の調整を行うことで全てのフ
ィルタの変動を同時に補正することができる。
【００２９】次に、図５を参照するに、図２〜図４の実
施例は、閉じられたハウジング52で示されている。特
に、ハウジング52は、上部54および下部56を含むことが
分かる。上部54の上部凹部58および下部56の合わせ下部
凹部60は、上部部分54が下部部分56に接合されたとき、
光ブロック２が置かれるチャンバ62を形成するように結
合する。光ブロック２は、ネジ64（図３に示されてい
る）のようないかなる公知の固定手段によっても光ブロ
ックの移動を防止するようにハウジング52に固定されて
いる。上部部分54および下部部分56は、ボルト66（図３
に示されている）のような公知の固定手段によって互い
にしっかりと固定されている。好ましくは、ハウジング
52はほぼ密閉され、異物がチャンバ62に入ることがで
き、光多重化装置の動作に影響を及ぼすエアーギャップ
は少なくともない。前述のように、通気孔43は、ハウジ
ングの上部部分および下部部分を一緒に密閉するために
任意に使用される接着剤を含む装置で使用される接着剤
の熱硬化後に閉じることができる。図２にも示されるよ
うに、チャネル68は、光ファイバキャリアを収容し、光
ファイバキャリアに密封するように係合するようなサイ
ズで下部部分56に形成される。チャネルが下部部分56に
単独で示されているけれども、チャネルは、上部部分54
あるいは上部部分および下部部分54、56の両方に形成す
ることができることを理解すべきである。チャンバ62
は、空気、あるいは他の光学的に透明なガスを含んでも
よいし、真空密閉されてもよい。
【００３０】図５および図６でよりはっきりと分かるよ
うに、他のコリメータの各々であるものとしてコリメー
タ６は一対のワイヤスペーサ70によって下部部分56の表
面から離隔されている。スペーサ70は、下部部分56の表
面とコリメータ６との間でコリメータ６の表面と同軸方
向でこのコリメータ６の表面に沿って置かれている。接
着剤材料72、例えば、エポキシーは下部部分56の表面に
沿って配置され、スペーサ70はエポキシー72内部の下部
部分56に沿って置かれて、コリメータ６はスペーサ70上
に置かれるので、コリメータ６は整列され、持ち上げら
れ、下部部分56の表面に平行であることが確実になる。
エポキシー72は、好ましくは、米国、マサチューセッツ
州のビレリカ市のエポキシーテクノロジー社によって製
造されたエポテック353（登録商標）あるいは市販さ
れ、当業者に公知である他の適当な接着剤である。
【００３１】ここに開示された多重化装置のフィルタ要
素が、所望の光の波長のサブレンジを透過し、他の波長
を正確に反射するために正しく整列されることが重要で
ある。これを得るために、図３で分かるように、光ブロ
ック２の第１および第２の表面12、14は、この表面が完
全に平行であるようにできるだけ適度に接近しているよ
うに製造される。したがって、好ましくは、光ブロック
は、約0.02以下の、より好ましくは約0.005以下の角度
で互いから分岐する表面12および14を有する、例えば30
4ステンレス鋼の単一の一体のブロックから機械加工さ
れる。マルチポイント光路の正しい整列をさらに確実に
するために、干渉フィルタは、光ブロック２に正確で、
精密に固定されねばならない。前述のように、フィルム
スタックを支える光学基板の表面は光ブロックと反対方
向に置かれる。これは、光学基板の厚さが一様でないた
めにフィルムスタックを任意に傾斜させることを避ける
更なる長所を有する。図７を参照すると、フィルタ要素
20は、光スロット10にわたって配置されて、光ブロック
２の第２の表面14に固定された平坦あるいは単一の平面
の光学基板を含んでいるので、かなりの部分が光スロッ
ト10にわたって吊り下げられていることが分かる。フィ
ルタ要素20の外部端は表面14と反対方向に置かれる。フ
ィルタ要素20の表面78は干渉フィルタを形成するフィル
ムスタック120を支持する。フィルタ要素20は、接着剤7
4で光ブロック２に接着される。接着剤74は、例えば、
前述のエポテック353（登録商標）あるいはフィルタ20
を光ブロック２に接着するのに適している任意の他の材
料であってもよい。スペーサビード76（説明する目的の
ために非常に拡大されて示されている）は、接着剤74内
部に配置されるかあるいは含まれている。適当なスペー
サビードは、直径が20ミクロンあるいはそれよりも小さ
く、より好ましくは、５ミクロンあるいはそれよりも小
さい球体である。例えば、バング研究所（米国、インデ
ィアナ州のフイスキンス市）から入手できる５ミクロン
シリカビードあるいは微小球体を含むこのようなスペー
サビードは市販されている。フィルタ20は光ブロック２
上に押しつけられると、フィルタ20および光ブロック２
がビード76の反対側に接触するまで、接着剤74は圧縮お
よび／または配置される。ビード76の単一の層が光スロ
ット10の上下の両方でフィルタ20および光ブロック２の
両方と接触する場合、フィルタ20の表面78は光ブロック
２の第２の表面14に平行している。ビード76は、好まし
くはシリカあるいは任意の他の適当な材料で形成されて
いる。ビード76は、好ましくは約３ミクロン〜約20ミク
ロンのほぼ均一の直径、より好ましくは直径が約５ミク
ロンの微小球体である。したがって、接着剤接触面で微
小球体76のこのような単一の層を使用することおよびフ
ィルタ支持表面が光ブロックに面しているという事実に
より、フィルタは光ブロック２の精密な表面12、14に平
行に保持される。ある典型的な実施例では、約５ミクロ
ン直径のシリカ微小球体は、重量単位で１％あるいはそ
れ以下の量のエポキシー接着剤で使用される。別個のフ
ィルタ要素あるいは他の反射要素が、光ブロックを通る
マルチポイントジグザグ光路のチャネルポートおよび／
または片側を確立するように光ブロックの片側に接着さ
れる場合、好ましくはこれらの要素は互いからわずかに
離隔されている。これは、このような接着要素が矩形あ
るいは正方形であり、線形アレイで互い隣接する光ブロ
ックに接着される実施例で特に好ましい。好ましくは、
このような並んだ要素は、これらの要素間に少なくとも
約0.1ｍｍのギャップあるいは空間を有し、より一般的
には、空間は、接着剤が毛細管タイプの作用によって隣
接反射要素間の空間に吸い上げられるあるいは移動され
ることを実質的に防止するのに十分であるべきである。
【００３２】このようにフィルタを光ブロック２に取り
付けることによって、光路は、光信号に影響を及ぼすい
かなる接着剤もない。（すなわち、一般的用語では、こ
の光路には全然エポキシーがない。）フィルタは光スロ
ット10に及ぶように置かれ、接着剤74はフィルタの外部
端に沿ってのみ塗布されるので、光信号は接着剤を通過
しない。広帯域反射器は、好ましくは、同様に光ブロッ
ク２に接着されるので、この同じ長所が実現されること
を理解すべきである。したがって、ここに開示された多
重化装置の好ましい実施例は、光ブロックの平行な反対
側に接着されたフィルタ要素と他の反射要素との間に高
精度の平行位置とともにエポキシーがない光路を得て、
光ギャップを通るマルチポイントジグザグ光路を規定す
る。このことは特に平行位置の誤差は光ギャップを通る
各光バウンドで累積するので、緻密波長分割多重化のた
めの狭いチャネル間隔を得ることに非常に重要である。
例えば、光ギャップを通る光路を規定する反射要素およ
び選択性反射要素の平行位置のわずか0.02の角度誤差
が、４回のバウンド後に0.12ｎｍの通過帯域の波長誤差
を生じる可能性がある。一般的には、ここに開示された
種類の高性能のＤＷＤＭ装置では、フィルタ要素の通過
帯域は、隣接チャネル間の中心対中心の間隔の約60％〜
70％である。したがって、特に例えば２ｎｍのチャネル
間隔を有する多重化装置の場合、反射要素の平行位置は
0.02角度誤差内であることが非常に重要である。ここに
開示された好ましい実施例においてこのような高精度の
平行位置を有する高性能フィルタの使用は、以前には得
られなかった通過帯域透過精度を得る。例えば、前述の
ノツ他の装置は、より低い性能特性を有し、フィルタ要
素を、一般的には約１度あるいは10分の何度かの範囲内
に対してだけ互いに“平行な”反対側で使用できる透明
ガラスブロックに接着した。これらの装置は高性能フィ
ルタを使用せず、例えば40ｎｍ帯域幅のチャネルを有し
たので、この高精度の平行位置がないことはこれらの従
来の装置では許容することができた。それに反して、前
述のようなここに開示された好ましい実施例は、１度の
1/200よりも小さい範囲内、より好ましくは１度の1/500
0よりも小さい範囲内の平行位置を得る。ここに開示さ
れたような光ブロックは、例えば、0.02よりも小さい、
好ましくは0.05よりも小さい範囲内の平行位置を有する
光スロット（あるいは他の光ギャップ形状）を規定する
平行な対向する表面を有するように304ステンレス鋼で
高精度機械加工することができる。前述されたように、
チャネルポートフィルタ要素の単一の平面の光学基板の
フィルタ支持側およびさらにマルチポイントジグザグ光
路を規定するために光ブロックに接着された任意の他の
反射要素の被覆表面は、好ましくは光スロットの中に面
している。したがって、光学基板のフィルタと広帯域反
射器とのいかなるわずかな非平行位置も多重化装置の高
精度平行位置に悪影響を及ぼさない。それにもかかわら
ず、光学基板、例えば図７のフィルタ要素20の光学基板
の被覆表面および反対側の表面は、好ましくは、角ウエ
ッジの約0.1の範囲内に互いに平行している。反射要素
の被覆表面と光ブロックの精密な平行表面との間のスペ
ーサビードのような微小球体の単一層を有する、フィル
タ要素および任意の他の反射要素のための前述の接着剤
取り付け技術を、前述のような高性能フィルタとともに
使用することによって、極端に狭いチャネル間隔（例え
ば、中心対中心間隔が２ｎｍ、１ｎｍあるいはさらに小
さい）を含む、ここに開示されたいろいろな好ましい実
施例の例外的な高性能を与える。
【００３３】他の好ましい実施例は図８に示されてい
る。単一の厚を変えられる多空胴干渉フィルタ要素80
は、表面14上に備えられ、チャネルポート18および40で
フィルタリングを行う。フィルタ要素80の一体の光学基
板上に延びるフィルムスタックは、チャネルポート40の
位置で有するものとは異なる光学的厚さをチャネルポー
ト18の位置で有する。フィルタ80の光学的厚さは、好ま
しくは、（図８で見られるように）上部から下部まで連
続的に変えられる。より好ましくは、フィルムスタック
の厚さはほぼ直線的に変えられる。連続的に変えられる
フィルタ要素80の厚さの基準は、他の特定したものある
いはその他この文脈からはっきりしたものがない場合、
その光学的厚さを意味すると理解されるべきである。し
たがって、このフィルタ要素は、その長さに沿って異な
る位置で異なる波長のサブレンジに透明である。特に、
図８の実施例では、フィルタ要素80は、チャネルポート
40にあるのとは異なる波長のサブレンジにチャネルポー
ト18で透明である。フィルタ80は、平行光線８に含まれ
る波長の１つのサブレンジにチャネルポート18で透明で
ある。このような第１のサブレンジの光22は、チャネル
ポート18を通り図３に示されるようなコリメータ24およ
び単一モードのフィルタ26に進む。チャネルポート18の
連続的なフィルタ80は、この位置でフィルタの“帯域
内”でない波長を反射する。第１のチャネルポート18の
連続的なフィルタ80によって光スロットを通って再び後
方反射される光28は基板12の平面内の広帯域の高い反射
器81に突き当たる。そこで、この光は、再び反射されて
光りスロットを通りさらに光路38に沿って表面14の平面
内のチャネルポート40に進む。チャネルポート40で、連
続的な、厚さが変えられる、多空胴干渉フィルタ80は、
チャネルポート80にあるのとは異なる波長あるいは波長
のサブレンジに透明である。そこで透過されない残りの
光は、次に光の全ての波長を表面14の残りのポート44に
再び後方反射する第１の表面12の反射器83に光スロット
10を通り再びフィルタ80によって後方反射される。図８
の実施例で使用されるのに適している可変厚さのフィル
タは、その全部の開示が参照によりここに組み込まれて
いるスコベイの米国特許第5,583,683号により完全に記
載されている。
【００３４】他の好ましい実施例は、図９に示されてお
り、第１の表面12が図８の実施例の個別の反射器81、83
よりもむしろ単一の一体の広帯域の高い反射器要素82を
支持することを除いて、図８の好ましい実施例と同様で
ある。第１のチャネルポート18から反射される光28は、
残りの光38として反射器82によって、第１の表面12でチ
ャネルポート40の光ブロック２の第２の表面14に後方反
射される。それから、チャネルポート40で透過されない
波長は、第２の表面14の残りのポート44に後方反射する
第１の表面12の反射器82に後方反射される。したがっ
て、残りの光は、干渉フィルタおよび反射器82から離れ
て交互にバウンドするマルチポイント光路に沿ってカス
ケードする。
【００３５】他の好ましい実施例は図１０に示されてい
る。残りのポート44のためのエンドキャップ84は、この
ポートの光ブロックからのいかなる光の透過も防止する
ために任意に備えることができる。それとは別に、エン
ドキャップ84は、チャネルポートのいずれかに備えるこ
とができ、好ましくは、その場所にフィルタ、反射器あ
るいは他の構成要素を追加することによって将来の拡張
に備えるために取り外し可能である。
【００３６】前述の実施例では、チャネルポートの数
は、応用および設計パラメータに応じて４よりも大きく
てもよいし小さくてもよいことを理解すべきである。特
に、例えば、多チャネル光ファイバトランクラインから
単一のチャネルを選択的に取り除くフィルタタップ実施
例は、光スロットに及ぶ光ブロックに固定されたフィル
タ要素（任意にはポストフィルタを有する）を含む信号
チャネルポートを備えてもよい。多チャネル光の残り
は、光スロットを通って（１回あるいはそれ以上）トラ
ンクラインに後方反射される。さらに、前述のように、
多重化装置は双方向に作動できる。双方向モードでは、
図１０の実施例を使用して、例えば、チャネルポート40
を通って一方のチャネルを、チャネルポート42を通って
他方のチャネルを投射するために使用できる。チャネル
は、チャネルポート18およびチャネルポート30を通して
取り除くことができる。このようなモードでは、フィル
タ要素42は、光がポート44に全然入らないないならば、
不利な結果なしに取り除くことができる。すなわち、光
ポート16を介して光スロット10に供給される多チャネル
光８がチャネルポート18および30で取り除かれる２つの
チャネル（各々１つ）のみ有するならば、好ましい高性
能の実施例では、ほぼ無信号がチャネルポート30を越え
てジクザグ光路を沿って下流の方へチャネルポート42ま
で移動する。したがって、光はポート42で反射される必
要が全くない。チャネルポート42にもたらされた信号
は、チャネルポート40に移動して、そこでチャネルポー
ト40でもたらされた信号とともにチャネルポート30の方
へ後方反射される。ポート40および42からの多重化光
は、光スロット10を通り、光路に沿ってチャネルポート
42から離れて上流に、最後には光ポート16に、そこから
上記に開示された原理に従ってトランクライン４に移動
する。選択的に通すフィルタ要素を有する各チャネルポ
ートは他の波長を反射するので、内外チャネルは光スロ
ットに沿って任意の所望の順序で配置することができ
る。したがって、チャネルを光スロットにもたらす全て
のチャネルポートは光スロットの一方の端部にあり、光
スロットからチャネルを通過する全てのチャネルポート
は、（例えば、図１０に関して前述の実施例におけるよ
うに）他方の端部にあることは必要ない。むしろ、内外
チャネルポートは、著しい設計汎用性および性能利点を
もたらすように互いに散在させることができる。本発明
による他の一方向性および双方向性の多重化装置を設計
することは、いろいろな好ましい実施例のこの開示およ
び論議の長所をもたらしたことから当業者の能力の範囲
内である。
【００３７】ここに開示された多重化装置のある好まし
い実施例では、光ブロックの熱膨張係数は、光ブロック
に接着されたフィルタ要素および他の反射要素（もしあ
れば）に使用された光学基板の熱膨張係数に一致する。
フィルタ要素の光学基板と同じ率かあるいはほぼ同じ率
で変化する温度で膨張あるいは収縮する光ブロックを使
用することは多重化装置のために実質的に改良された耐
久性をもたらす。すなわち、引張圧縮応力は、その熱膨
張係数を一致させることによって光ブロックとフィルタ
要素との間の接着剤接触面で避けられる。特に、好まし
い実施例では、光ブロックの熱膨張係数と光学基板の熱
膨張係数との差は、約10×10-6/Ｃよりも小さい、より
好ましくは５×10-6/Ｃよりも小さい。当業者は、光ブ
ロックの熱膨張係数が鍛接性等のような他の必要なある
いは望ましい材料特性を得ることと関連して選択されね
ばならない。これに関して、多重化装置のための光ブロ
ックおよびハウジングは、熱膨張係数を一致することが
好ましい。これは、もちろん、ハウジングおよび光ブロ
ックの両方に対して同じ材料を選択することによって容
易に得られる。１つの非常に好ましい実施例では、光学
基板は、ショットガラス製作所（ドイツのマインツ市）
から入手できる約9.1×10-6/Ｃの熱膨張係数を有する光
学ガラスＷＧ320である。この好ましい光学ガラスは、
約17.3×10-6/Ｃの熱膨張係数を有する304ステンレス鋼
で形成される光ブロックとともに使用される。したがっ
て、その熱膨張係数の差が約８×10-6/Ｃである。３ｍ
ｍ×５ｍｍで２ｍｍの厚さであるフィルタ要素の場合、
この差は、100Ｃの温度範囲以上で、わずか約４ミクロ
ンの光ブロックとの接着剤接触面で最大の線形膨張の差
を生じる。ここに開示された多重化装置の好ましい実施
例によれば、この装置はフィルタ要素、接着剤および光
ブロックの弾性の十分範囲内にあり、長い耐用年数にわ
たる場合でさえ接着剤が著しい劣化をせず、この線形膨
張の小差を許容する。すなわち、上記に説明されたよう
に、光ブロックおよび光学基板の熱膨張係数をぴったり
と一致させることによって、フィルタ要素と光ブロック
間の接着剤接触面で熱誘起応力をほぼ減少させるかある
いは除去し、多重化装置のために長期間の耐久性を改善
する。ここに開示された多重化装置のある実施例によれ
ば、光学基板の熱膨張の係数は、フィルタ要素のファブ
リー・ペロー干渉フィルタを形成するフィルムスタック
の固有の熱波長移動を全体的あるいは部分的に相殺す
る。温度変化に応じて光学基板によるフィルムスタック
の伸長（あるいは圧縮）は、屈折率の変化およびこのよ
うな温度範囲の結果としてのフィルムスタックの容積の
歪みを全体的あるいは部分的に相殺する。
【００３８】いろいろな追加および修正は本発明の真の
範囲および精神を逸脱しないでここに詳細に記載された
光多重化装置に対して行うことができることは上記の論
議から明らかである。全てのこのような修正および追加
は下記の請求の範囲によって保護されることを意図され
ている。
【図面の簡単な説明】
【図１】高品質多空胴の誘電性光干渉フィルタの理論的
性能を示すグラフ
【図２】部分的に組み立てられた状態で示された光多重
化装置の第１の好ましい実施例の斜視断面図
【図３】部分的に破断されて示されているカバープレー
トと一緒に組み立てている図２の実施例の概略平面図
【図４】図２の光多重化装置の３空胴干渉フィルタの拡
大概略断面図
【図５】図３の切断線５‐５に沿ってとられた光多重化
装置の概略断面図
【図６】図３の切断線６‐６に沿ってとられた光多重化
装置のコリメータワイヤおよびスペーサワイヤの拡大概
略断面図
【図７】スペーサビードを含む接着剤で光ブロックに接
着された図３の光多重化装置の干渉フィルタの部分的に
分離された拡大概略断面図
【図８】広帯域反射器要素の線形アレイの反対側の連続
的に変えられる厚さのフィルタ要素を有する図２の光多
重化装置の他の好ましい実施例の概略平面図
【図９】１つの表面に沿って反射性フィルムを有する図
８の多重化装置の他の好ましい実施例による概略平面図
【図１０】残りのポートの端部キャップとともに示され
た図３の実施例の概略平面図
【符号の説明】
２ 光ブロック ４ 光ファイバ ６ 光ファイバ屈折率分布型（“ＧＲＩＮ”）レンズ
コリメータ ８ 平行光線 10 光スロット 18，42 チャネルポート 20，32 フィルタ 23 ポストフィルタ 24，34，46 コリメータ 25 フロアー表面 43 通気孔 48 光ファイバキャリア 52 ハウジング 80 フィルタ要素 81，83 反射器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディレック イー スポック アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02772 ウォータータウン ウォッシュバ ーン ストリート 14 (72)発明者 マイケル イー グレイシス アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01515 イースト ブルックフィールド オークウッド ドライヴ 101 (72)発明者 ロバート ダブリュ ラフレニール アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01876 トゥークスバリー イースト ス トリート 272

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多チャネル平行光線のための光多重化装
    置において、 第１および第２の表面を有し、前記第１の表面が、第１
    の平面にあり、かつ前記第２の表面が前記第１の平面か
    ら離隔され、かつ前記第１の平面に平行である第２の平
    面にあり、前記第１の平面と前記第２の平面との間に光
    ギャップを規定する光ブロックと、 前記光ギャップと光学的につながっている光を通す光ポ
    ート手段と、 前記第１の平面内の前記光ブロックに固定された選択的
    に光学的に透明である第１のフィルタ要素からなるチャ
    ネルポートと、 前記第２の平面内の前記光ブロックに固定された反射要
    素とを組み合わせて備え、前記光ポート、第１のフィル
    タ要素および反射要素が、前記光ギャップを通りマルチ
    ポイントジグザク光路の少なくとも一部を協力して規定
    することを特徴とする多チャネル平行光線のための光多
    重化装置。
  2. 【請求項２】 前記光ブロックに固定された選択的に光
    学的に透明である第２のフィルタ要素を備えている少な
    くとも第２のチャネルポートを有し、前記第１のチャネ
    ルポートが平行光線のチャネルを前記光ギャップの中に
    もたらし、かつ前記第２のチャネルポートが前記光ギャ
    ップから平行光線のチャネルを通すことを特徴とする請
    求項１の光多重化装置。
  3. 【請求項３】 前記第１の平面内に、前記光ブロックの
    第１の表面に固定され、かつマルチポイントジグザク光
    路に沿った異なる点で異なる波長サブレンジに選択的に
    光学的に透明である連続的に変えられるフィルタ要素を
    さらに備え、前記第１のチャネルポートの第１のフィル
    タ要素が前記連続的に変えられるフィルタ要素の第１の
    領域であることを特徴とする請求項１の光多重化装置。
  4. 【請求項４】 前記反射要素が広帯域反射器であること
    を特徴とする請求項１の光多重化装置。
  5. 【請求項５】 前記広帯域反射器が、前記第２の平面内
    で前記マルチポイントジグザク光路のマルチポイントに
    延びる一体の反射器要素であることを特徴とする請求項
    ４の光多重化装置。
  6. 【請求項６】 前記反射要素が、前記第１のフィルタ要
    素と異なる波長サブレンジに選択的に光学的に透明であ
    る第２のチャネルポートの第２のフィルタ要素であるこ
    とを特徴とする請求項１の光多重化装置。
  7. 【請求項７】 前記第１のフィルタ要素に隣接した前記
    第１の平面内の前記光ブロックに固定された選択的に光
    学的に透明である第３のフィルタ要素を含む第３のチャ
    ネルポートと、前記第２のフィルタ要素に隣接した前記
    第２の平面内の前記光ブロックに固定された選択的に光
    学的に透明である第４のフィルタ要素を含む第４のチャ
    ネルポートとをさらに備えていることを特徴とする請求
    項６の光多重化装置。
  8. 【請求項８】 前記光ギャップと光学的につながってい
    る非選択的に光学的に透明である残りのポート手段をさ
    らに備えていることを特徴とする請求項１の光多重化装
    置。
  9. 【請求項９】 前記残りのポートを通して光の透過を阻
    止する光学的に非透明であるエンドキャップをさらに備
    えていることを特徴とする請求項８の光多重化装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１のチャネルポートが、前記第
    １のフィルタ要素を通る帯域内の透過をさらに分離する
    ポストフィルタをさらに備え、前記ポストフィルタが前
    記第１のフィルタ要素に非コヒーレントに光学結合され
    ていることを特徴とする請求項１の光多重化装置。
  11. 【請求項１１】 前記光ポートが多チャネル光を伝達す
    る光導波路トランクラインと光学的につながっていて、
    かつ少なくとも１つのチャネルポートが多チャネル光の
    選択波長サブレンジのための光導波路分岐線と光学的に
    つながっていることを特徴とする請求項１の光多重化装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記チャネルポートが赤外線検出器と
    光学的につながっていることを特徴とする請求項１の光
    多重化装置。
  13. 【請求項１３】 前記フィルタ要素が、光学基板上にフ
    ァブリー・ペロー干渉フィルタフィルムスタックを備
    え、前記光ブロックの熱膨張係数が前記光学基板の熱膨
    張係数にほぼ等しいことを特徴とする請求項１の光多重
    化装置。
  14. 【請求項１４】 前記光ギャップが、非光学的に透明で
    ある直線の光ブロックを通る光スロットであることを特
    徴とする請求項１の光多重化装置。
  15. 【請求項１５】 多チャネル平行光線のための光多重化
    装置において、 第１および第２の表面を有し、前記第１の表面が、第１
    の平面にあり、かつ前記第２の表面が前記第１の平面か
    ら離隔され、かつ前記第１の平面に平行である第２の平
    面にあり、前記第１の平面と前記第２の平面との間に光
    ギャップを規定する光ブロックと、 前記光ギャップと光学的につながっている光を通す光ポ
    ート手段と、 各々が前記光ブロックの前記第１の表面に接着された第
    １の平面内に選択的に光学的に透明であるフィルタ要素
    を含む第１の側のチャネルポートと、 各々が前記光ブロックの前記第２の表面に接着された第
    ２の平面内に選択的に光学的に透明であるフィルタ要素
    を含む第２の側のチャネルポートとを組み合わせて備
    え、前記第１の側のチャネルポートおよび第２の側のチ
    ャネルポートが前記光ギャップを通るマルチポイントジ
    グザク光路をこれらのチャネルポートの間に協力して規
    定することを特徴とする多チャネル平行光線のための光
    多重化装置。
  16. 【請求項１６】 多チャネル平行光線のための光多重化
    装置において、 第１および第２の表面を有し、前記第１の表面が、第１
    の平面にあり、かつ前記第２の表面が前記第１の平面か
    ら離隔され、かつ前記第１の平面に平行である第２の平
    面にあり、前記第１の平面と前記第２の平面との間に光
    ギャップを規定する光ブロックと、 前記光ギャップと光学的につながっている光を通す光ポ
    ート手段と、 前記光ブロックの前記第１の表面に接着された連続的に
    変えられるフィルタ要素の直線的に離隔された位置によ
    って規定された多チャネルポートであって、前記連続的
    に変えられるフィルタ要素が離隔された位置の各々で異
    なる波長サブレンジに選択的に光学的に透明であるこ
    と、 前記第２の平面内の前記光ブロックに接着された一体の
    広帯域反射器要素とを組み合わせて備え、前記連続的に
    変えられるフィルタ要素および一体の広帯域反射器要素
    が前記光ギャップを通るマルチポイントジグザク光路を
    これらの要素間に協力して規定することを特徴とする多
    チャネル平行光線のための光多重化装置。
  17. 【請求項１７】 少なくとも１つのチャネルポートが、
    前記連続的に変えられるフィルタ要素のそれぞれの位置
    に非コヒーレントに光学結合されるポストフィルタをさ
    らに備えていることを特徴とする請求項１６の光多重化
    装置。
  18. 【請求項１８】 前記多チャネルポートが各々、前記フ
    ィルタ要素に非コヒーレントに光学結合されるポストフ
    ィルタをさらに備え、かつ多チャネルポートがポストフ
    ィルタを全然有しないことを特徴とする請求項１６の光
    多重化装置。
  19. 【請求項１９】 各フィルタ要素が、光学基板上にファ
    ブリー・ペロー干渉フィルタフィルムスタックを備え、
    前記光ブロックの熱膨張係数が前記光学基板の熱膨張係
    数にほぼ等しいことを特徴とする請求項１６の光多重化
    装置。
  20. 【請求項２０】 光ファイバ遠隔通信システムにおい
    て、 多チャネル光を伝達する光ファイバトランクラインと、 第１および第２の表面を有し、前記第１の表面が、第１
    の平面にあり、かつ前記第２の表面が前記第１の平面か
    ら離隔され、かつ前記第１の平面に平行である第２の平
    面にあり、前記第１の平面と前記第２の平面との間に光
    ギャップを規定する光ブロックと、 前記光ギャップと前記光ファイバトランクラインとの間
    で双方向に光学的につながっている光学的に透明である
    光ポート手段と、 各々が前記光ブロックの前記第１の表面に接着された第
    １の平面内に選択的に光学的に透明であるフィルタ要素
    を含む第１の側のチャネルポートと、 各々が前記光ブロックの前記第２の表面に接着された第
    ２の平面内に選択的に光学的に透明であるフィルタ要素
    を含む第２の側のチャネルポートとを組み合わせて備
    え、前記第１の側のチャネルポートおよび第２の側のチ
    ャネルポートが前記光ギャップを通るマルチポイントジ
    グザク光路のすくなくとも一部をこれらのチャネルポー
    トの間に協力して規定し、多チャネルポートの各々が平
    行光線のチャネルを前記光ギャップの中にもたらし、か
    つ多チャネルポートの各々が前記光ギャップからの平行
    光線のチャネルを通すことを特徴とする光ファイバ遠隔
    通信システム。
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