JPH11153726A - 多重光処理デバイスおよび多重光処理に適用可能な集光レンズオフセットの修正方法 - Google Patents
多重光処理デバイスおよび多重光処理に適用可能な集光レンズオフセットの修正方法Info
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- JPH11153726A JPH11153726A JP10265700A JP26570098A JPH11153726A JP H11153726 A JPH11153726 A JP H11153726A JP 10265700 A JP10265700 A JP 10265700A JP 26570098 A JP26570098 A JP 26570098A JP H11153726 A JPH11153726 A JP H11153726A
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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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- G02B6/28—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
- G02B6/29304—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 operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29305—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 operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
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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
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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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】多重光処理においてレンズの焦点距離の変化に
起因する光ビームのオフセットを修正する。 【解決手段】バルク格子要素１０と集束レンズ２０と補
償レンズ３０とを配列配置して多重光処理デバイスを形
成する。バルク格子要素１０は多重波長入射光を各波長
に応じたサブビームに分離する。集束レンズ２０を透過
した各波長のサブビームは集束レンズ２０の焦点距離の
変位に応じオフセットする。補償レンズ３０は屈折率分
布型レンズによって構成し、前記オフセットを修正し、
かつ、各波長のサブビームをレンズ光軸に平行にして対
応する導波路へ効率的に光結合する。
起因する光ビームのオフセットを修正する。 【解決手段】バルク格子要素１０と集束レンズ２０と補
償レンズ３０とを配列配置して多重光処理デバイスを形
成する。バルク格子要素１０は多重波長入射光を各波長
に応じたサブビームに分離する。集束レンズ２０を透過
した各波長のサブビームは集束レンズ２０の焦点距離の
変位に応じオフセットする。補償レンズ３０は屈折率分
布型レンズによって構成し、前記オフセットを修正し、
かつ、各波長のサブビームをレンズ光軸に平行にして対
応する導波路へ効率的に光結合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に光デマルチプ
レクサーやマルチプレクサーのような多重光処理デバイ
スに関し、特に入射ビームを、異なる波長を持つ複数の
サブビームに分離する波長依存要素を用いる光学的デマ
ルチプレクサーに関する。
レクサーやマルチプレクサーのような多重光処理デバイ
スに関し、特に入射ビームを、異なる波長を持つ複数の
サブビームに分離する波長依存要素を用いる光学的デマ
ルチプレクサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】波長分割多重光通信システムにおいて、
多くの異なる波長キャリアが、単一の光ファイバに独立
した通信チャンネルを与えている。将来の計算および通
信システムは、通信リンク帯域幅に常に増加し続ける要
求を出している。光ファイバは、従来の同軸通信よりも
相当高い帯域幅を提供することが一般的に知られてい
る。更に、ファイバ導波路中の単一光チャンネルは、フ
ァイバの利用可能な帯域幅の内、顕微鏡的に小さな部分
を使用している（一般的には数十ＴＨｚ中の数ＧＨ
ｚ）。一本のファイバ中に異なる光波長で数チャンネル
を送信することにより（波長分割多重化、あるいはＷＤ
Ｍ）、この帯域幅はより効率的に利用されるであろう。
多くの異なる波長キャリアが、単一の光ファイバに独立
した通信チャンネルを与えている。将来の計算および通
信システムは、通信リンク帯域幅に常に増加し続ける要
求を出している。光ファイバは、従来の同軸通信よりも
相当高い帯域幅を提供することが一般的に知られてい
る。更に、ファイバ導波路中の単一光チャンネルは、フ
ァイバの利用可能な帯域幅の内、顕微鏡的に小さな部分
を使用している（一般的には数十ＴＨｚ中の数ＧＨ
ｚ）。一本のファイバ中に異なる光波長で数チャンネル
を送信することにより（波長分割多重化、あるいはＷＤ
Ｍ）、この帯域幅はより効率的に利用されるであろう。
【０００３】分光学、光ネットワーク、光リンク、およ
び、より特別な光通信システムの様な応用分野に対し
て、コンパクトで高解像度の導波路デマルチプレクサ
ー、もしくは分光計を開発する多くの試みがある。この
様なデマルチプレクサーは、波長分割多重化（ＷＤＭ）
リンクにおいて、極めて臨界的になり得る。これらのリ
ンク、あるいはネットワークにおいて各チャンネルは、
データ送信用として明確な唯一つの波長を割り当てられ
る。
び、より特別な光通信システムの様な応用分野に対し
て、コンパクトで高解像度の導波路デマルチプレクサ
ー、もしくは分光計を開発する多くの試みがある。この
様なデマルチプレクサーは、波長分割多重化（ＷＤＭ）
リンクにおいて、極めて臨界的になり得る。これらのリ
ンク、あるいはネットワークにおいて各チャンネルは、
データ送信用として明確な唯一つの波長を割り当てられ
る。
【０００４】この様にして、ＷＤＭネットワーク中でチ
ャンネルを接続する光ファイバは、多くの個別の波長チ
ャンネルを搬送し、データが受信される前に特定の波長
が選択される。データの受信は、波長デマルチプレクサ
ー、光検出器、および電子選択回路を組み合わせて達成
される。ＷＤＭリンクにおいて、多くの波長が、ファイ
バの容量を増加させるために多重化され、単一の光ファ
イバを通して送信される。受信器は、多くの波長を多重
分離化し、受信用に適当なチャンネルを選択しなければ
ならない。これらの応用において、波長デマルチプレク
サーに対する要求は、一般的に、光帯域幅＞３０ｎｍ、
数オングストロームの波長解像度、偏光不感型、コンパ
クト、低損失、低混信、および低製造コストである。
ャンネルを接続する光ファイバは、多くの個別の波長チ
ャンネルを搬送し、データが受信される前に特定の波長
が選択される。データの受信は、波長デマルチプレクサ
ー、光検出器、および電子選択回路を組み合わせて達成
される。ＷＤＭリンクにおいて、多くの波長が、ファイ
バの容量を増加させるために多重化され、単一の光ファ
イバを通して送信される。受信器は、多くの波長を多重
分離化し、受信用に適当なチャンネルを選択しなければ
ならない。これらの応用において、波長デマルチプレク
サーに対する要求は、一般的に、光帯域幅＞３０ｎｍ、
数オングストロームの波長解像度、偏光不感型、コンパ
クト、低損失、低混信、および低製造コストである。
【０００５】今日、多くの、特定の波長を選択する方法
が知られているが、上記に概要を述べた応用に対して理
想的なものはない。
が知られているが、上記に概要を述べた応用に対して理
想的なものはない。
【０００６】多重化チャンネルを有する単一の光ファイ
バと、複数の多重分離化チャンネルを有する複数の光フ
ァイバとの間の多重化および多重分離化に関する多重光
処理技術は、様々な米国特許に記述されている。例え
ば、複屈折要素を持つ多重化／多重分離化は、米国特許
Ｎｏ．４，７４４，０７５、および４，７４５，９９１
に開示されている。共振空洞の様な、光帯域通過フィル
タを用いた多重化／多重分離化が、米国特許Ｎｏ．４，
７０７，０６４、および５，１１１，５１９に開示され
ている。干渉フィルタを持つ多重化／多重分離化は、米
国特許Ｎｏ．４，４７４，４２４、４，６３０，２５５
および４，７３５，４７８に開示されている。プリズム
を用いた多重化／多重分離化は、米国特許Ｎｏ．４，３
３５，９３３に開示されている。
バと、複数の多重分離化チャンネルを有する複数の光フ
ァイバとの間の多重化および多重分離化に関する多重光
処理技術は、様々な米国特許に記述されている。例え
ば、複屈折要素を持つ多重化／多重分離化は、米国特許
Ｎｏ．４，７４４，０７５、および４，７４５，９９１
に開示されている。共振空洞の様な、光帯域通過フィル
タを用いた多重化／多重分離化が、米国特許Ｎｏ．４，
７０７，０６４、および５，１１１，５１９に開示され
ている。干渉フィルタを持つ多重化／多重分離化は、米
国特許Ｎｏ．４，４７４，４２４、４，６３０，２５５
および４，７３５，４７８に開示されている。プリズム
を用いた多重化／多重分離化は、米国特許Ｎｏ．４，３
３５，９３３に開示されている。
【０００７】また、米国特許Ｎ０．４，７４０，９５１
は、複数の多重分離化光信号に対するカスケード格子の
複素数列を教示している。米国特許Ｎｏ．４，７５６，
５８７、４，９８９，９３７および４，６９０，４８９
は、多重分離化機能を果たすために隣接する導波路間の
光学的結合を開示している。同様の技術が、米国特許Ｎ
ｏ．４，９００，１１８に開示されている。これらの技
術の幾つかは、他のものよりも良いが、製造するのに比
較的高価でなく、適切な精度を与える格子要素を使用す
る、システムへの要求がある。
は、複数の多重分離化光信号に対するカスケード格子の
複素数列を教示している。米国特許Ｎｏ．４，７５６，
５８７、４，９８９，９３７および４，６９０，４８９
は、多重分離化機能を果たすために隣接する導波路間の
光学的結合を開示している。同様の技術が、米国特許Ｎ
ｏ．４，９００，１１８に開示されている。これらの技
術の幾つかは、他のものよりも良いが、製造するのに比
較的高価でなく、適切な精度を与える格子要素を使用す
る、システムへの要求がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】回折格子、例えばエシ
ェレット格子、の様な波長依存光学要素は、波長が回折
角の関数である高解像度スペクトルを作り出すものとし
て、長年にわたって知られている。この様に、単一格子
は、多くの波長を多重分離化できる。光の複数の波長を
有する入射ビームが、バルク回折格子に入射すると、光
は、格子によって回折され、サブビームに分離され、サ
ブビームは、レンズにより集束され、複数の導波路、あ
るいは検出器により受けられる。しかしながら、光導波
路の配列が、隣接する、離隔した波長チャンネルを捕え
るために、集束レンズから所定の距離に正確に配置され
ている、格子システムを備えることは、困難を伴わない
わけではない。
ェレット格子、の様な波長依存光学要素は、波長が回折
角の関数である高解像度スペクトルを作り出すものとし
て、長年にわたって知られている。この様に、単一格子
は、多くの波長を多重分離化できる。光の複数の波長を
有する入射ビームが、バルク回折格子に入射すると、光
は、格子によって回折され、サブビームに分離され、サ
ブビームは、レンズにより集束され、複数の導波路、あ
るいは検出器により受けられる。しかしながら、光導波
路の配列が、隣接する、離隔した波長チャンネルを捕え
るために、集束レンズから所定の距離に正確に配置され
ている、格子システムを備えることは、困難を伴わない
わけではない。
【０００９】光導波路の配列は、波長（チャンネル）の
特定のセットの光を捕えるために所定の間隔を持って正
確に配置されなければならない。この間隔は、回折格子
によって作り出され、集束レンズによって集束され、そ
して回折格子の線密度と集束レンズの焦点距離によって
決定される、サブビームの間隔に対応する。もし、隣接
導波路間の間隔が大き過ぎるか、あるいは小さ過ぎる場
合、特定の波長と結合し、そしてそれを受ける様に設計
された導波路は、他の導波路と結合するか、あるいは希
望の導波路と効率良く結合できないことになる。
特定のセットの光を捕えるために所定の間隔を持って正
確に配置されなければならない。この間隔は、回折格子
によって作り出され、集束レンズによって集束され、そ
して回折格子の線密度と集束レンズの焦点距離によって
決定される、サブビームの間隔に対応する。もし、隣接
導波路間の間隔が大き過ぎるか、あるいは小さ過ぎる場
合、特定の波長と結合し、そしてそれを受ける様に設計
された導波路は、他の導波路と結合するか、あるいは希
望の導波路と効率良く結合できないことになる。
【００１０】一般的に、商業用途に用いられているレン
ズは、略２％以上の焦点距離の公差を持っている。公差
の小さい集束レンズを用いるコストは、例えば１％以内
の保証では、製造デバイスのコストを大幅に増し、需要
家のあるものは支払いを望まないであろう。しかしなが
ら、各導波路配列が、特定のレンズによって作り出され
るビーム間隔に整合する様に設計された、独特の導波路
間隔を持つ様に導波路配列を製造することは、また、実
際的ではない。
ズは、略２％以上の焦点距離の公差を持っている。公差
の小さい集束レンズを用いるコストは、例えば１％以内
の保証では、製造デバイスのコストを大幅に増し、需要
家のあるものは支払いを望まないであろう。しかしなが
ら、各導波路配列が、特定のレンズによって作り出され
るビーム間隔に整合する様に設計された、独特の導波路
間隔を持つ様に導波路配列を製造することは、また、実
際的ではない。
【００１１】更に、光を効率的に結束するために、導波
路は、レンズの焦点距離によって決定される、集束レン
ズからの最適距離にしなければならない。
路は、レンズの焦点距離によって決定される、集束レン
ズからの最適距離にしなければならない。
【００１２】本発明者の検討によれば、これらの困難
は、サブビーム間隔と導波路間隔との不整合を修正する
横方向の倍率を与え、また導波路配列に対して取付ける
アタッチメントの適当な場所を与え、そして、集束レン
ズからの最適距離に導波路配列を配置する手段を与える
結像レンズを組み込むことによって取り組まれる。例え
ば、もし、集束レンズの焦点距離が設計値よりも大きけ
れば、サブビームは、導波路よりも更に間隔が離され
る。従って、導波路間隔と整合する様にビーム間隔が低
減されるために、結像レンズは、横方向倍率＜１となる
ように製作される。
は、サブビーム間隔と導波路間隔との不整合を修正する
横方向の倍率を与え、また導波路配列に対して取付ける
アタッチメントの適当な場所を与え、そして、集束レン
ズからの最適距離に導波路配列を配置する手段を与える
結像レンズを組み込むことによって取り組まれる。例え
ば、もし、集束レンズの焦点距離が設計値よりも大きけ
れば、サブビームは、導波路よりも更に間隔が離され
る。従って、導波路間隔と整合する様にビーム間隔が低
減されるために、結像レンズは、横方向倍率＜１となる
ように製作される。
【００１３】従って、本発明の目的は、集束レンズの焦
点距離の変化（集束レンズの焦点距離におけるオフセッ
ト）の影響を少なくするための補償（修正）を備えた、
光の波長分離用回折格子システムにおける多重光処理デ
バイスおよび多重光処理に適用可能な集光レンズオフセ
ットの修正方法を提供することである。
点距離の変化（集束レンズの焦点距離におけるオフセッ
ト）の影響を少なくするための補償（修正）を備えた、
光の波長分離用回折格子システムにおける多重光処理デ
バイスおよび多重光処理に適用可能な集光レンズオフセ
ットの修正方法を提供することである。
【００１４】更に、波長依存光システムにおける微調整
焦点制御を備えた多重光処理デバイスおよび多重光処理
に適用可能な集光レンズオフセットの修正方法を提供す
ることが本発明のさらなる目的である。
焦点制御を備えた多重光処理デバイスおよび多重光処理
に適用可能な集光レンズオフセットの修正方法を提供す
ることが本発明のさらなる目的である。
【００１５】更に、遠距離通信目的および他の応用目的
のための、製造容易で、かつ安価で、コンパクトな、か
つ製造可能な波長分割多重化（ＷＤＭ）に適した多重光
処理デバイスおよび多重光処理に適用可能な集光レンズ
オフセットの修正方法を提供することが、本発明のさら
なる目的である。
のための、製造容易で、かつ安価で、コンパクトな、か
つ製造可能な波長分割多重化（ＷＤＭ）に適した多重光
処理デバイスおよび多重光処理に適用可能な集光レンズ
オフセットの修正方法を提供することが、本発明のさら
なる目的である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、波長に
従って入射ビームを光のサブビームに分離する波長依存
要素と；前記サブビームの少なくとも幾つかを受けるた
めに、間隔を持って配置された複数の導波路手段と；波
長依存要素と複数の導波路との間に配置されて波長依存
要素から予め定められた距離に前記サブビームを集束す
る集束レンズと；集束レンズの焦点距離におけるオフセ
ットを補償するために、複数の導波路と集束レンズ間に
置かれた結像レンズと；を持つ多重光処理デバイスが提
供されている。
従って入射ビームを光のサブビームに分離する波長依存
要素と；前記サブビームの少なくとも幾つかを受けるた
めに、間隔を持って配置された複数の導波路手段と；波
長依存要素と複数の導波路との間に配置されて波長依存
要素から予め定められた距離に前記サブビームを集束す
る集束レンズと；集束レンズの焦点距離におけるオフセ
ットを補償するために、複数の導波路と集束レンズ間に
置かれた結像レンズと；を持つ多重光処理デバイスが提
供されている。
【００１７】本発明によれば、波長に応じて入射ビーム
を光のサブビームに分離する波長依存要素と；前記サブ
ビームの少なくとも幾つかを受けるために、定められた
間隔を持って配置された複数の導波路手段と；波長依存
要素から実質的に予め定められた距離に前記サブビーム
を集束するために、波長依存要素と複数の導波路との間
に配置された集束レンズと；集束レンズの焦点距離にお
けるオフセットを修正する結像レンズと；を持つ多重光
処理デバイスが提供されている。
を光のサブビームに分離する波長依存要素と；前記サブ
ビームの少なくとも幾つかを受けるために、定められた
間隔を持って配置された複数の導波路手段と；波長依存
要素から実質的に予め定められた距離に前記サブビーム
を集束するために、波長依存要素と複数の導波路との間
に配置された集束レンズと；集束レンズの焦点距離にお
けるオフセットを修正する結像レンズと；を持つ多重光
処理デバイスが提供されている。
【００１８】一つの発明の形態では、結像レンズは、略
一対一結像レンズである。
一対一結像レンズである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づき説明する。なお、以下の先行技術および各実施
形態例の説明において同一構成部分には同一符号を付し
て重複説明は省略する。説明の関係上、本発明の実施形
態例の前に先ず先行技術を説明する。
に基づき説明する。なお、以下の先行技術および各実施
形態例の説明において同一構成部分には同一符号を付し
て重複説明は省略する。説明の関係上、本発明の実施形
態例の前に先ず先行技術を説明する。
【００２０】図６には光多重分離化配置（デマルチプレ
クサー）の先行技術が示されており、そこで、波長の固
定セットに対応して光のサブビームを集束する集束レン
ズ２０が示され、また、この収束レンズに配列配置され
たバルク格子要素１０が示されている。このバルク格子
要素１０は多重波長の入射光を各波長に分離する波長依
存要素として機能する。図６は、以下のことを示してい
る。すなわち、短い焦点距離のレンズ２０は、集束され
たサブビームをより接近した位置に配置し、一方長い焦
点距離のレンズは、集束されたサブビームをより遠くの
位置に配置する。この様に、光Ｂλ１．．Ｂλ５（図示
するためにのみ示されたレンズ２０の光軸からのオフセ
ット）の光の多重分離化サブビームを捕えるために、も
しレンズが図示された長い焦点距離をもつならば、ｄ1
の物理的間隔を持つ光ファイバ等の導波路（ポート）が
用いられなければならない。
クサー）の先行技術が示されており、そこで、波長の固
定セットに対応して光のサブビームを集束する集束レン
ズ２０が示され、また、この収束レンズに配列配置され
たバルク格子要素１０が示されている。このバルク格子
要素１０は多重波長の入射光を各波長に分離する波長依
存要素として機能する。図６は、以下のことを示してい
る。すなわち、短い焦点距離のレンズ２０は、集束され
たサブビームをより接近した位置に配置し、一方長い焦
点距離のレンズは、集束されたサブビームをより遠くの
位置に配置する。この様に、光Ｂλ１．．Ｂλ５（図示
するためにのみ示されたレンズ２０の光軸からのオフセ
ット）の光の多重分離化サブビームを捕えるために、も
しレンズが図示された長い焦点距離をもつならば、ｄ1
の物理的間隔を持つ光ファイバ等の導波路（ポート）が
用いられなければならない。
【００２１】図７には同様の配置が示され、ここでは、
それぞれ光の波長λ１．．λ７を受ける導波路１２ａか
ら１２ｇが示されている。
それぞれ光の波長λ１．．λ７を受ける導波路１２ａか
ら１２ｇが示されている。
【００２２】図６に示すものは、レンズ２０の焦点距離
が変化するので、光が集束される平面が変化し、光が集
束される平面でのチャンネル分離が変化することを図示
している。
が変化するので、光が集束される平面が変化し、光が集
束される平面でのチャンネル分離が変化することを図示
している。
【００２３】通信基準は、所定の限界内で特に要求され
るチャンネル間隔を規定し、チャンネル化された光を、
導波路１２ａ．．．１２ｇに効果的に結合することが望
まれるが、図７に示したシステムの構成は、レンズ２０
の焦点距離の変化に幾分余裕度がない。焦点距離は変化
するので、チャンネル分離も変化する。
るチャンネル間隔を規定し、チャンネル化された光を、
導波路１２ａ．．．１２ｇに効果的に結合することが望
まれるが、図７に示したシステムの構成は、レンズ２０
の焦点距離の変化に幾分余裕度がない。焦点距離は変化
するので、チャンネル分離も変化する。
【００２４】今日、この種のデマルチプレクサーの製造
者は、所定の限界内の焦点距離を持つことを保証されて
いるレンズを使用している。例えば、この種のデマルチ
プレクサーでの使用に適する流通上利用可能なレンズ
は、２％の許容度を持つものを得ることができる。
者は、所定の限界内の焦点距離を持つことを保証されて
いるレンズを使用している。例えば、この種のデマルチ
プレクサーでの使用に適する流通上利用可能なレンズ
は、２％の許容度を持つものを得ることができる。
【００２５】本発明の実施形態例に従った図１は、図６
および図７と同様な多重分離化の多重光処理デバイスを
示し、本実施形態例の多重光処理デバイスは波長依存要
素（例えば、バルク格子要素）１０と集束レンズ２０と
結像レンズ３０を光学的に結合したものから成る。ここ
で特徴的なことは、修正あるいは補償用の結像レンズと
して機能する屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）３
０が、例えば＋２％のオフセットを持つ集束レンズ２０
を修正（補償）するために用いらていれる。補償レンズ
３０は、ハーフピッチ一対一屈折率分布型結像レンズよ
りも僅かに短い円柱形（棒状）の屈折率分布型レンズが
好ましい。ハーフピッチレンズは、集束レンズ２０の＋
２％オフセットを補償（修正）するために０．５ピッチ
未満（＜０．５）の要求される適切な長さに研摩するこ
とができる。このように、補償レンズ（結像レンズ）３
０の長さの研摩量をオフセット量に応じて調整すること
により、集束レンズ２０のオフセットの影響を確実に補
償（修正）できる。
および図７と同様な多重分離化の多重光処理デバイスを
示し、本実施形態例の多重光処理デバイスは波長依存要
素（例えば、バルク格子要素）１０と集束レンズ２０と
結像レンズ３０を光学的に結合したものから成る。ここ
で特徴的なことは、修正あるいは補償用の結像レンズと
して機能する屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）３
０が、例えば＋２％のオフセットを持つ集束レンズ２０
を修正（補償）するために用いらていれる。補償レンズ
３０は、ハーフピッチ一対一屈折率分布型結像レンズよ
りも僅かに短い円柱形（棒状）の屈折率分布型レンズが
好ましい。ハーフピッチレンズは、集束レンズ２０の＋
２％オフセットを補償（修正）するために０．５ピッチ
未満（＜０．５）の要求される適切な長さに研摩するこ
とができる。このように、補償レンズ（結像レンズ）３
０の長さの研摩量をオフセット量に応じて調整すること
により、集束レンズ２０のオフセットの影響を確実に補
償（修正）できる。
【００２６】図２は、約−２％のオフセットを持つ集束
レンズが設けられている別の実施形態例の多重光処理デ
バイスの構成を示す。この実施形態例において、結像レ
ンズとして機能する補償レンズ３０は棒状の屈折率分布
型レンズ３０ａと３０ｂの結合体から成り、スペーサ手
段（スペーサ要素）２１は、集束レンズ２０の−２％の
オフセットを補償する様に修正倍率を与えるために、光
ファイバ等の導波路（ポート）１２ａ〜１２ｄと屈折率
分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）３０ａおよび３０ｂと
の間に置かれている。
レンズが設けられている別の実施形態例の多重光処理デ
バイスの構成を示す。この実施形態例において、結像レ
ンズとして機能する補償レンズ３０は棒状の屈折率分布
型レンズ３０ａと３０ｂの結合体から成り、スペーサ手
段（スペーサ要素）２１は、集束レンズ２０の−２％の
オフセットを補償する様に修正倍率を与えるために、光
ファイバ等の導波路（ポート）１２ａ〜１２ｄと屈折率
分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）３０ａおよび３０ｂと
の間に置かれている。
【００２７】屈折率分布型レンズは、光学要素の設計お
よび製造に用いられる、最も遍在的な組立ブロックの一
つである。この種のレンズは、商標“ＳＥＬＦＯＣ”の
下で提供され、この商標は日本で登録され、日本板硝子
株式会社が所有している。他の光学的要素と組み合わせ
た屈折率分布型レンズは、ＷＤＭデバイス、光カプラ、
サーキュレータ、アイソレータおよび他のデバイスの製
造に用いられる。
よび製造に用いられる、最も遍在的な組立ブロックの一
つである。この種のレンズは、商標“ＳＥＬＦＯＣ”の
下で提供され、この商標は日本で登録され、日本板硝子
株式会社が所有している。他の光学的要素と組み合わせ
た屈折率分布型レンズは、ＷＤＭデバイス、光カプラ、
サーキュレータ、アイソレータおよび他のデバイスの製
造に用いられる。
【００２８】本発明における屈折率分布型レンズの補償
（修正）レンズとしての使用は、他の従来のレンズに対
して数々の利点を有する。例えば屈折率分布型レンズ
は、比較的廉価で、コンパクトで、更に平坦な端面を持
つ。このことは、レンズは、その長さと、これに伴いそ
のピッチを縮めるために容易に研磨することができるの
で、この場合特に有利である。平坦な端面は、また、導
波路配列用のアタッチメントに対して好都合な場所を提
供し、屈折率分布型レンズに導波路配列を直接固着する
ことができる。また、屈折率分布型レンズの円柱形（棒
状形）は、それを円形の穴の中で滑動させることで、容
易に位置決めすることができる。この様に、屈折率分布
型レンズは、その軸に平行に移動することができ、導波
路中で光を結合するために集束レンズからの最適な距離
に置き、その場所に固着することができる。
（修正）レンズとしての使用は、他の従来のレンズに対
して数々の利点を有する。例えば屈折率分布型レンズ
は、比較的廉価で、コンパクトで、更に平坦な端面を持
つ。このことは、レンズは、その長さと、これに伴いそ
のピッチを縮めるために容易に研磨することができるの
で、この場合特に有利である。平坦な端面は、また、導
波路配列用のアタッチメントに対して好都合な場所を提
供し、屈折率分布型レンズに導波路配列を直接固着する
ことができる。また、屈折率分布型レンズの円柱形（棒
状形）は、それを円形の穴の中で滑動させることで、容
易に位置決めすることができる。この様に、屈折率分布
型レンズは、その軸に平行に移動することができ、導波
路中で光を結合するために集束レンズからの最適な距離
に置き、その場所に固着することができる。
【００２９】図２には、多重分離化デバイスのシステム
が示され、集束レンズ２０は、光ファイバ配列（導波路
配列）１２ａ．．．１２ｄ上に集束する理想レンズの−
２％の焦点距離を持つ。
が示され、集束レンズ２０は、光ファイバ配列（導波路
配列）１２ａ．．．１２ｄ上に集束する理想レンズの−
２％の焦点距離を持つ。
【００３０】この例では、二つの光学的に等価な屈折率
分布型レンズの配列が示されている。ここにおいては、
背向形（背中合わせ）の実質４分の一ピッチの視準光結
合端をもつ屈折率分布型レンズが、レンズの端末で像あ
るいはビームに対して実質的に一対一結像が提供される
様に結合される。
分布型レンズの配列が示されている。ここにおいては、
背向形（背中合わせ）の実質４分の一ピッチの視準光結
合端をもつ屈折率分布型レンズが、レンズの端末で像あ
るいはビームに対して実質的に一対一結像が提供される
様に結合される。
【００３１】その一方において、より好ましい、図１に
示すような実質的にハーフピッチレンズ形式の補償レン
ズ（結像レンズ）３０は、修正（補償）レンズとして用
いられる。
示すような実質的にハーフピッチレンズ形式の補償レン
ズ（結像レンズ）３０は、修正（補償）レンズとして用
いられる。
【００３２】さらにその一方において、お互いの間に固
着したガラススペーサをスペーサ手段（スペーサ要素）
として持つ二個の屈折率分布型レンズより成る複合レン
ズ（視準レンズ）は、修正レンズ（補償レンズ）として
用いることができる。この結像レンズ（補償レンズ）の
配置は、要求される横方向倍率が、実質的に１とは異な
る場合に、好ましいであろう。この実施形態例の配置を
図３および図４に示す。スペーサ手段（スペーサ要素）
として機能するスペーサ層５４を備えることにより、屈
折率分布型レンズ５６の端面に集束した光は、導波路
（ポート）としてのファイバ配列（図示せず）と最適に
結合する。
着したガラススペーサをスペーサ手段（スペーサ要素）
として持つ二個の屈折率分布型レンズより成る複合レン
ズ（視準レンズ）は、修正レンズ（補償レンズ）として
用いることができる。この結像レンズ（補償レンズ）の
配置は、要求される横方向倍率が、実質的に１とは異な
る場合に、好ましいであろう。この実施形態例の配置を
図３および図４に示す。スペーサ手段（スペーサ要素）
として機能するスペーサ層５４を備えることにより、屈
折率分布型レンズ５６の端面に集束した光は、導波路
（ポート）としてのファイバ配列（図示せず）と最適に
結合する。
【００３３】光の視準ビームが、屈折率分布型レンズの
光軸に中心を置いた０．２５ピッチの屈折率分布型レン
ズ（視準レンズ）の実質的な視準端面に投ぜられると、
レンズの反対側の集束端に集束したビームは、レンズの
光軸に平行となる。この状態は、集束端面から隣接する
光導波路への光を効率的に結合するために好ましい。逆
に、光の視準ビームが、屈折率分布型レンズの光軸から
オフセットして、屈折率分布型レンズの視準端面に投ぜ
られると、レンズの反対側の集束端に集束したビーム
は、外部に出て、レンズの光軸に斜めに傾く。この状態
は、レンズから隣接する導波路への光の結合に悪影響を
及ぼし、信号光損失が生じる。
光軸に中心を置いた０．２５ピッチの屈折率分布型レン
ズ（視準レンズ）の実質的な視準端面に投ぜられると、
レンズの反対側の集束端に集束したビームは、レンズの
光軸に平行となる。この状態は、集束端面から隣接する
光導波路への光を効率的に結合するために好ましい。逆
に、光の視準ビームが、屈折率分布型レンズの光軸から
オフセットして、屈折率分布型レンズの視準端面に投ぜ
られると、レンズの反対側の集束端に集束したビーム
は、外部に出て、レンズの光軸に斜めに傾く。この状態
は、レンズから隣接する導波路への光の結合に悪影響を
及ぼし、信号光損失が生じる。
【００３４】このことが、図５に示され、レンズ（視準
レンズ）５２の視準端面でのビーム５５の外部直径にあ
る光線は、点５５ａおよび５５ｂと一致することが示さ
れている。同様に、レンズ５２の視準端面でのビーム５
７の外部直径に沿う光線は、点５７ａおよび５５ｂと一
致し、そこで、二本のビームは、部分的にオーバーラッ
プするが、実質的に互いにオフセットしていることが分
かる。有利なことに、図４に見られる様に、スペーサ要
素５４は、ビーム５５および５７がレンズ（視準レン
ズ）５６に入った時、オフセットするよりも、互いに完
全にオーバーラップすることを確実にする様に、設計さ
れている。図４は、各ビームの中心光線は、屈折率分布
型レンズの光軸に平行に集束端面を出ることを図示して
いる。図５では、スペーサ要素はなく、単一の屈折率分
布型レンズ６０が使用されており、端面６２を出るビー
ムは、レンズの光軸に傾斜して出、結合効率は低下させ
られる。
レンズ）５２の視準端面でのビーム５５の外部直径にあ
る光線は、点５５ａおよび５５ｂと一致することが示さ
れている。同様に、レンズ５２の視準端面でのビーム５
７の外部直径に沿う光線は、点５７ａおよび５５ｂと一
致し、そこで、二本のビームは、部分的にオーバーラッ
プするが、実質的に互いにオフセットしていることが分
かる。有利なことに、図４に見られる様に、スペーサ要
素５４は、ビーム５５および５７がレンズ（視準レン
ズ）５６に入った時、オフセットするよりも、互いに完
全にオーバーラップすることを確実にする様に、設計さ
れている。図４は、各ビームの中心光線は、屈折率分布
型レンズの光軸に平行に集束端面を出ることを図示して
いる。図５では、スペーサ要素はなく、単一の屈折率分
布型レンズ６０が使用されており、端面６２を出るビー
ムは、レンズの光軸に傾斜して出、結合効率は低下させ
られる。
【００３５】勿論、本発明は、本発明の思想と範囲から
逸脱することなしに、他の多くの実施形態が考えられ
る。
逸脱することなしに、他の多くの実施形態が考えられ
る。
【００３６】例えば、上記各実施形態例の多重光処理デ
バイスは多重光を分離化するデマルチプレクサーを例に
して説明したが、その逆に、複数の分割（分離）波長の
光（光ビーム）を多重化するマルチプレクサーのデバイ
スとして用いることができる。
バイスは多重光を分離化するデマルチプレクサーを例に
して説明したが、その逆に、複数の分割（分離）波長の
光（光ビーム）を多重化するマルチプレクサーのデバイ
スとして用いることができる。
【００３７】
【発明の効果】本発明は、集束レンズの焦点距離の変化
に起因したオフセット（集束レンズを透過した各波長光
ビームのレンズ光軸に対する正規位置からのずれのオフ
セット）を、結像レンズを設けて修正（補償）するよう
に構成したものであるから、この結像レンズを通すこと
で、各波長のサブビームを対応する導波路（ポート）に
効率的に混信なく光結合することができる。
に起因したオフセット（集束レンズを透過した各波長光
ビームのレンズ光軸に対する正規位置からのずれのオフ
セット）を、結像レンズを設けて修正（補償）するよう
に構成したものであるから、この結像レンズを通すこと
で、各波長のサブビームを対応する導波路（ポート）に
効率的に混信なく光結合することができる。
【００３８】また、結像レンズを屈折率分布型レンズに
よって構成することにより、デバイスをコンパクトに廉
価に製造できる上に、該結像レンズは平坦な端面を有す
ることから研摩が容易となり、前記オフセットを補償
（修正）するのに最適なレンズの長さとなるように正確
に容易にレンズ長を調整することができ、高性能の多重
光処理デバイスの量産に適し、高性能デバイスを低コス
トで提供できる。
よって構成することにより、デバイスをコンパクトに廉
価に製造できる上に、該結像レンズは平坦な端面を有す
ることから研摩が容易となり、前記オフセットを補償
（修正）するのに最適なレンズの長さとなるように正確
に容易にレンズ長を調整することができ、高性能の多重
光処理デバイスの量産に適し、高性能デバイスを低コス
トで提供できる。
【００３９】さらに、前記オフセットを前記結像レンズ
で補償（修正）することにより、集束レンズのオフセッ
ト量の補償（修正）の余裕度を大きくできるので、集束
レンズのオフセット量の公差を例えば、１％以下という
ように厳しく規制することを要しないので、商用に使わ
れている通常規格（例えばオフセットの公差が２％程度
のもの）の集束レンズを利用できるので、経済的に有利
である。
で補償（修正）することにより、集束レンズのオフセッ
ト量の補償（修正）の余裕度を大きくできるので、集束
レンズのオフセット量の公差を例えば、１％以下という
ように厳しく規制することを要しないので、商用に使わ
れている通常規格（例えばオフセットの公差が２％程度
のもの）の集束レンズを利用できるので、経済的に有利
である。
【００４０】さらに、結像レンズ（屈折率分布型レン
ズ）に透明なスペーサ要素（スペーサ手段）を含むよう
に構成したものは、結像レンズから導波路（ポート）に
向けて出る各波長のサブビームをレンズ光軸に平行にで
きるので、各波長のサブビームと対応する導波路（ポー
ト）との光結合効率を格段に高めることができるもので
ある。
ズ）に透明なスペーサ要素（スペーサ手段）を含むよう
に構成したものは、結像レンズから導波路（ポート）に
向けて出る各波長のサブビームをレンズ光軸に平行にで
きるので、各波長のサブビームと対応する導波路（ポー
ト）との光結合効率を格段に高めることができるもので
ある。
【図１】導波路とレンズ間にスペーサを持たない、略一
対一結像を提供する補償屈折率分布型レンズを含む、本
発明の一実施形態例による多重処理デバイスの光システ
ムの平面図（比例縮尺ではない）である。
対一結像を提供する補償屈折率分布型レンズを含む、本
発明の一実施形態例による多重処理デバイスの光システ
ムの平面図（比例縮尺ではない）である。
【図２】導波路とレンズ間にスペーサを持つ、略一対一
結像を提供する補償屈折率分布型レンズを含む、本発明
の他の実施形態例の多重光処理デバイスの光システムの
平面図（比例縮尺ではない）である。
結像を提供する補償屈折率分布型レンズを含む、本発明
の他の実施形態例の多重光処理デバイスの光システムの
平面図（比例縮尺ではない）である。
【図３】離隔して置かれた一対の屈折率分布型レンズが
用いられている、本発明のさらに別の実施形態の多重光
処理デバイスの光システムを示す図である。
用いられている、本発明のさらに別の実施形態の多重光
処理デバイスの光システムを示す図である。
【図４】本発明を構成する透明なスペーサ要素を含む、
図３中に示されている屈折率分布型レンズの詳細側面図
である。
図３中に示されている屈折率分布型レンズの詳細側面図
である。
【図５】ビームの出射角度に因り、結合損失がレンズの
最左端で発生した状態を示す屈折率分布型レンズの詳細
側面図である。
最左端で発生した状態を示す屈折率分布型レンズの詳細
側面図である。
【図６】集束レンズからの複数の距離におけるチャンネ
ル離隔を示すバルク格子システム図である。
ル離隔を示すバルク格子システム図である。
【図７】集束レンズからの所定の距離に置かれた複数の
受光導波路を含む格子システム図である。
受光導波路を含む格子システム図である。
１０ バルク格子要素（波長依存要素） １２、１２ａ〜１２ｇ 導波路（ポート） ２０ 集束レンズ ２１ スペーサ手段（スペーサ要素） ３０ 補償レンズ（結像レンズ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597175606 570 Ｗｅｓｔ Ｈｕｎｔ Ｃｌｕｂ Ｒ ｏａｄ，Ｎｅｐｅａｎ，Ｏｎｔａｒｉｏ, Ｃａｎａｄａ Ｋ２Ｇ５Ｗ８ (72)発明者 パウル コルボーン カナダ オンタリオ州 Ｋ２Ｇ３Ｙ６ ネ ピアン ウッドフィールド ドライブ 45 Ｄ
Claims (13)
- 【請求項１】 入射ビームをその波長に従った光のサブ
ビームに分離する波長依存要素と；前記サブビームを受
けるために、所定の間隔を持って配置された複数の導波
路手段と；波長依存要素から予め定めた距離に前記サブ
ビームを集束するために、波長依存要素と複数の導波路
との間に配置された集束レンズと；集束レンズの焦点距
離におけるオフセットを修正する結像レンズと；を有す
ることを特徴とする多重光処理デバイス。 - 【請求項２】 結像レンズは、棒状の屈折率分布型レン
ズであることを特徴とする請求項１記載の多重光処理デ
バイス。 - 【請求項３】 結像レンズは、ｘが１より小さいか、又
は１より大きい値として、実質的にｘ：１結像レンズで
あることを特徴とする請求項２記載の多重光処理デバイ
ス。 - 【請求項４】 結像レンズは、２個の屈折率分布型レン
ズを有して構成されていることを特徴とする請求項１記
載の多重光処理デバイス。 - 【請求項５】 結像レンズは、視準端が互いに向き合っ
た視準するレンズを持つことを特徴とする請求項４記載
の多重光処理デバイス。 - 【請求項６】 視準レンズとしての屈折率分布型レンズ
間に透明なスペーサ手段が配置されていることを特徴と
する請求項５記載の多重光処理デバイス。 - 【請求項７】 波長に従って入射ビームを光のサブビー
ムに分離する波長依存要素と；前記サブビームを受ける
ために、所定の間隔を持って配置された複数のポート
と；波長依存要素から実質的に予め定めた距離に前記サ
ブビームを集束するために、前記波長依存要素と複数の
ポートとの間に配置された集束レンズと；を持ち、前記
集束レンズの焦点距離におけるオフセットを修正するた
めに、サブビームの経路中に棒状の屈折率分布型レンズ
および前記ポートを有することを特徴とする多重光処理
デバイス。 - 【請求項８】 棒状の屈折率分布型レンズは、１よりも
大きいか、又は１よりも小さい横方向の倍率を持つ結像
レンズであることを特徴とする請求項７記載の多重光処
理デバイス。 - 【請求項９】 棒状の屈折率分布型レンズは、ほぼ１に
近い倍率を持つ結像レンズであることを特徴とする請求
項７記載の多重光処理デバイス。 - 【請求項１０】 棒状の屈折率分布型レンズに隣接させ
て更に第二の屈折率分布型レンズを有することを特徴と
する請求項７記載の多重光処理デバイス。 - 【請求項１１】 棒状の屈折率分布型レンズと第二屈折
率分布型レンズ間に通過する光ビームを終端面で屈折率
分布型レンズの一つの光軸と整列するために配置された
透明なスペーサ要素を含むことを特徴とする請求項１０
記載の多重光処理デバイス。 - 【請求項１２】 １に等しくない倍率となるように屈折
率分布型レンズの端部を研摩した棒状の屈折率分布型レ
ンズを集光レンズに対して配列配置し、光を集束レンズ
の端部を通して屈折率分布型レンズで受ける様に研摩さ
れた屈折率分布型レンズを、集束レンズと光学的に結合
して集光レンズのオフセットを屈折率分布型レンズで修
正することを特徴とする集光レンズオフセットの修正方
法。 - 【請求項１３】 集束レンズは、多重光の分離化システ
ム内で使用され、多重光を分離化するために、屈折率分
布型レンズと集束レンズを、多重波長光の入射ビームを
波長に応じた光のサブビームに分離する波長依存要素に
光学的に結合したことを特徴とする請求項１２記載の集
光レンズオフセットの修正方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/924,656 US6018603A (en) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | Optical demultiplexing/multiplexing device having a wavelength dependent element |
| US08/924,656 | 1997-09-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11153726A true JPH11153726A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=25450500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10265700A Pending JPH11153726A (ja) | 1997-09-05 | 1998-09-03 | 多重光処理デバイスおよび多重光処理に適用可能な集光レンズオフセットの修正方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6018603A (ja) |
| JP (1) | JPH11153726A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021060433A (ja) * | 2019-10-02 | 2021-04-15 | 株式会社中原光電子研究所 | 光接続装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6449066B1 (en) | 1999-04-29 | 2002-09-10 | Kaiser Optical Systems, Inc. | Polarization insensitive, high dispersion optical element |
| US6304692B1 (en) | 1999-09-03 | 2001-10-16 | Zolo Technologies, Inc. | Echelle grating dense wavelength division multiplexer/demultiplexer with two dimensional single channel array |
| US6498872B2 (en) * | 2000-02-17 | 2002-12-24 | Jds Uniphase Inc. | Optical configuration for a dynamic gain equalizer and a configurable add/drop multiplexer |
| US6678445B2 (en) | 2000-12-04 | 2004-01-13 | Jds Uniphase Corporation | Dynamic gain flattening filter |
| US6625346B2 (en) | 2001-03-19 | 2003-09-23 | Capella Photonics, Inc. | Reconfigurable optical add-drop multiplexers with servo control and dynamic spectral power management capabilities |
| US7403681B2 (en) * | 2006-03-08 | 2008-07-22 | Nippon Sheet Glass Company, Ltd. | Wavelength selective optical device and method of tuning wavelength characteristics |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1154987A (en) * | 1981-11-27 | 1983-10-11 | Narinder S. Kapany | Fiber optics commmunications modules |
| FR2542461B1 (fr) * | 1983-03-11 | 1987-01-23 | Labo Electronique Physique | Dispositif optique de multiplexage demultiplexage |
| US5617022A (en) * | 1995-05-01 | 1997-04-01 | Hydro-Aire Division Of Crane Company | Fiberoptic velocity transducer including dielectric coating for filtering and velocity determination |
| US6084695A (en) * | 1997-02-14 | 2000-07-04 | Photonetics | Optical fiber wavelength multiplexer and demutiplexer |
-
1997
- 1997-09-05 US US08/924,656 patent/US6018603A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-09-03 JP JP10265700A patent/JPH11153726A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021060433A (ja) * | 2019-10-02 | 2021-04-15 | 株式会社中原光電子研究所 | 光接続装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6018603A (en) | 2000-01-25 |
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