JPS59184314A - 光フアイバを光学的に結合させる装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般的には光ファ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ファ
イバ間に同材のスループッ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
りネクタ（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、ファイバ光学リンクは、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、光ファイバを経て受（Ｑ
器へ送信される。受信器において光信号は電気信号に朽
変換されて、それから’ｌ’Ａ報が得られる。

リンク内においてコイ、フタは、元ファイバとシステム
の送信または受信要素との間に緊密な物理同または光学
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ァ
イバが用いられているファ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
のとは椰めて異なる。

例えば、光フアイバ間の適正な接続のためには、ファイ
バの端部を正確に、角度的にも、横方向にも、縦方向に
も整置させ、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、漏れが起こっ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４．１８３，６１８号お
よび第４，１８６．９９５号、および１９８０年１Ｄ月
発行の０ｐｔｉｃａｌ　Ｓｐ’ｅｃｔｒａに所載のＵＣ
ｏｎｎｅｃｔｏｒｓ　ｔｈａ、ｔ　５ｔｒｅｔｃｈ　Ｊ
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　ｃ
ｏｎｎｅｃｔｏｒ　）　　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
分向において、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ァイバまたは入力ファイ
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゛上熱点
に置かれた出力ファ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
ように小さいファイバ端部な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１　　
　　だコネクタを作り、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ｏ、ｓａｂ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って緩和しうる装置
を提供することである。

米国特許第４，３５９．２５９号に述べられているマル
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ァイバ光学関係の分
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、ファ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
って動作したり、鏡の場合のように反射によって動作し
たりするのではなく、回折によって動作する点が、通、
常の光学要素と異なっている。

それらは、相異なる波長の光を相異なる角度で偏向させ
る点で回折格子に似ているが、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、従って
レンズのような性質をもっている点で、回折格子の作用
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
る後の照明によって、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
れてはいなかった。従って、本発明は、複数の光ファイ
バなさまさ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、複数の光ファイバを所定の
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、複数の光プ・アイバと共用
するためのマルチプレク？／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、光ファイバと共用さ
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。

本発明のその他の鎖目的は、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、以上の鎖目的
に従って、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、一般的には光ファイバを相互に光学的に結合
せしめる装置に関し、特に、拡大ビーム形コネークタに
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、複数の光ファイバを相互に所定の組合
せで光学的に結合さｉるために用いられるとともに、さ
まざまなファ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っている。

また、それぞれの光学要素は、光ファイバの端部を収容
して、その焦点またはほぼ焦点に位置せしめやすいよう
になっている。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
面により所定の自分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、屈づ　　　　折面によって光学要素の焦点に置か
れた光ファイバの端部内へ公称上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、諸元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か、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
照準をもっ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、後者の照準をもった任意の
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＄誤差を補正する作用を有す
る屈折毘変動を、その内部に干渉によって形成されてお
り、前記照準誤差は、光学要素自体の％６性の変動、光
ファ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
の変化の結果性じる光学要素の照準状態の変動のいずれ
−かによっ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６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、選択されたファイバの組合せ
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
体の栴成、動作方法、および前記以外の諸口的、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って明らかにされる。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ァイ
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坏り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５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
、つるような、拡大ビーム形コネクｌと併用されるホロ
グラフ要素を利用した装置に関する。本発明の装すの特
徴および使用方法を理解するためＶ：は、まず拡大ビー
ム形コ坏りクの一般的％性をある程度詳細に知っておく
必安かある。′ この目的のため、まず第１図を参照すると、第１図の１
０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
ックによって爪形された、一体形成構造のものである。

光学蒙素１０は、テーバしたｍ［音１５１２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７ランジ１６に接合している。前部１２内には円
筒孔１８かあり、その底部は非球面レンズ面２０をなし
ている。テーバした後部１４内にはテーバ孔２２があり
、その底部３３の中央には子−バしたくほみ２４がある
。孔２２０子−バはわがりやすくするために誇張して示
されている。

テーバ孔２２は、３２および３４に示されているような
６つの成形された弾性ファイバ保持器（２つたり゛図示
されている）を収容するように作られている。弾性ファ
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、それぞれか縦方向にテーバし
た三角形状の断面を有し、特に、６つのファイバ保持器
が子−バ孔２２内へ挿入された時それらの間に、孔２２
の中心軸に沿って、ファイバ保持器３２および３４のそ
れぞれの端部にテーバトロ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ァイバを受入れる
のにやや小さいように作られている。

テーバしたくほみ２４を有するテーバ孔のｋｎ３３と、
ファイバ保持器、例えば３２および３４との間には、小
さい空洞３１か形成されている。

光学要素１０を形成するデラヌチックと同じ、またはほ
ぼ同じ屈折率を有するエポキシか、ファイバ保持器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ァイバ
か、ファイバ保持器３２および３４０間に形成７された
大向に、３０に示されている端部かくほみ２４のテーバ
内に座着するまで挿入される。ファイバ保持器３２およ
び３４０間に形成された穴は、意図的にファイバ２８の
外径より小さく作られているので、ファイバ保持器（３
２および３４）の壁は光ファイバ２８によって拡大され
、それぞれが光ファイｌ＞’１２８に対して横方向の復
元力を及はずが、これらの復元力は光フアイバ保持器３
２および３４が受けた変形址に比例する。これらの力は
相互につりあって、光ファイバ２８を光学要素１００光
軸ＯＡに沿った中央に置くが、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
る性質をもっているからである。光学要素の光軸ＯＡに
沿っての、光フアイバ端部３０の縦方向位置は、裸のフ
ァイバの直径と、くぼみ２４のテーバした側部の幾何学
的構造との組合せによって決定される。

テーバしたくぼみ２４０寸法は、光フアイバ端部３０の
前進がくぼみ２４の壁の妨害によって、非球面レンズ面
２０の軸上焦点で停止せしめられるようＶＣ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か空洞３１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
かって進む間に余分な屈折をせずにずむ。そのわり−は
、光の進行径路に沿っ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２１１／ζ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によって光フアイバ端部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によってコリメー
トされ、レンズ面２０から平行光束として出て行く。換
言すれは、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忙
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２
６が任在し、この面は光学要素１０の光軸ＯＡに対して
公称上垂直になっている。この基準面２６０光軸に対す
る許容ｔ、つる振れの角度は、＋−６０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、環状基基面において突合せると（
第６図参照。第６図では光学要素は同じものだか、参照
帯封にダッシュをつけて区別されている）、例えはレン
ズ構造１０′内の一方のファイバ１ｍ　ｆｆ１１２８’
から出る入力をなす光ビームは、図示されているよう（
Ｃ次第に発散した後、非球面レンズ面２０′によってコ
リメート、またはほぼコリメートされて、コネクタ対の
他の手部分に入射し、そのレンズ面２ｏによって、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ァイバは、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リウる。

通常は、光源としてはレーザ゛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。

１、　　　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った４８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
よってコリメート、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ずなわち連接するレンズ
構造に入射することによって他の光フアイバ端部内へ集
束され、それによって２つの光ファ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、それによってそれらが相互
に縦方向、横方向、および垂直方向に正しく整合せしめ
られるようになっている。

この種のレンズ構造は、いくつかの利点を有する。光フ
ァイバはコネクク内に完全に保誇され、また、レンズ面
上の塵埃または引かききずは、それらがファイバ端部面
自体の上にある場合よりも遥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
たビーム面径により、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
に大きくとって、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。例えは、光ファイ
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Ｎ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つのファイバを突合せる場合より
も小さくなけれはならない。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
０．５　ｄｂの損失レマ、振れの角誤差か０．１度すな
わち６分しかない場合にのみ可能であることがわかる。

従って、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はなら
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ット損失を与
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丁稚に対してのみ要求さ
れるのであっても、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。

従って、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
ようにすることか望ましい。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
けれは不′Ｏｒ能たったような、従来よりずっと大きい
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ＶＣ＠かれた２つの光ファイバを
相互に光学的に結合させることのできる本発明の装置か
示されている。装置４０は、断面が正方形をなす−・ウ
ジング４１を有し２、その２つの＠接する直交壁にレエ
それぞれ穴４２および４４が形成されていて、それらは
そねそれ光学ν素４６および４８を受入れて支持するよ
うになっている。光学要素４６および４８の光軸の間の
角βは、公称９０度に整定するのか便宜であるが、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９　ｔｌ’より
ずっと大きく、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４４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４８の光軸との間の振れとか含まｆする。

ハウジング４１内には、ノ・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
て屈折率の変動か形成されている。光学要素４６カ’　
６ｅ　Ｆｉされた壁に対向する、ノ・ウジング４１の壁
４３には、光学要素４６の光軸ＯＡをほぼ中心とするも
う１つの穴５４が備えらねている。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
によって棟わねでいる。

装置４０しま、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＠間の角度か９０度でな
（でも、光学要素４６内にある光ファイバからの出力な
は（ミ完全に光学要素４８内にある光フアイバ端部内へ
写像する。すなわち、し・ずれか一方の光ファイバから
出るビームは、照準誤差があっても、受信ファイバ端部
内へ正確に集束せしめられる。１フアイバの出力を他フ
ァイｌ々内へ正しく照準するのＶＣ要する補正は、ホロ
ク゛′ラフ層またしまホログラフ層群５２の光学的作用
によって行なわれる。この際、基板はホログラフ層５２
を辿當の方法では（ミ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
公差か許容されたため如必要となっ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によって行な
わｈ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って、作成
された後に、作成に用いられた波面の１つによって照明
されると、再生によって他の波面を作りだす性質をもっ
ているからである。現在の目的のために、この性殆がど
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って、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内に置かれたファイバ
のいずれかからのコヒーレント放射の形式をもった出力
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、干渉過程によってホログラ
フ層５２内に形成する方法でおる。この屈折率の変動は
大きさか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＃４０が使用されるス々クトル領域内において十分な
感度をもつ必要がある。ずなわち、その材料は適当な感
光度をもった感光媒゛体でなくてはならない。また、そ
の拐料は、冒効率の回折と、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、をもっていなけれは
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だめの高解像度をも
っていなけれはならない。この目的に適する材料は公知
であり、現像１能か光重合体、重クロム酸塩を含有する
セ゛ラチン被扱、またはホトレジスト薄膜であれはよい
。

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
に肺かオｔ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［、た扱・・ウジンダ６０
が挿入され、ハウジング６０内には、４分の１仮長板６
２と、偏りを象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２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
げ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
ビームスデリック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５に１４分の１波長板６
２および反転反射器６４に向かって進む。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によって反転反射されて進行方向を逆転した後
、再び４分の１ｖ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７２の偏光面と目１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。従って、波面７０および
７２は、同様の偏りをもっているため、ホログラフ層５
２に平行な方位角をもってこの層内において干渉し７、
光学要素４６および４８間の照よ誤差を衣わす縞模様を
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
露光によって行なわれ、その露光時間は好まシー＜は回
折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、ホロクラフ層
５２０回折効栗を最大化するためＷ、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俊である。

しかし、装置４０の動作に際しては、宮まねている諸元
ファ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か光学要素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しま、反転反射した波面７０と波
面７２とが同一方位角をもつように偏っていて、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内に形減することである。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４６−１：たは４８のいずれかから
出るコヒーレント光によって、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５２が反射
形のものであるために、その出力は正確に受信ファイバ
端部内に集束せしめられる。接続されるべきファイバが
、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って、選択
されたそれぞれの波長すなわち情報チャネルに対し、て
１つずつ存在する多重干渉模様か形成される。さらに、
これは、図示ぎれている以外の角β、または基板５００
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、その処理が終れは、偏光子
５６および５８は取外され、４分の１波長板６２お古び
反転反射器６４を含む・・ウジング６０も取外されて、
穴５４は再ひ板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１−る鈑送波上に組合せ、
単一伝送媒体に沿って同時に送信し、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、周波数分割多重連イ６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、はぼ長方形の断（６）をもったノ・ウ
ジング７２を有し、このハウジングは、その一方の側に
沿って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かできる。

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か
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、
漏話な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
ったおらかしめ選択された波長で動作するＩＳ、磁波の
形式の情報を伝送する。光学要素７８しま主要素として
示されており、その関連ファイｌりは複数の情報チャネ
ルを伝送することかできる。

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・・ウジング装置（７９および８４）が
関連せしめらりシている。ホログラフ層７７および８２
は、前述のようにしてル、らかし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７８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７
６のそれぞれに１つた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１、光学要素７８から出
る、これらのホログラフ層のためにトらかしめ選択され
た波長のみを、光学要素７４および７６に関連した適正
ファイバ内へ送り込む。このようにして、複数のチャネ
ルを伝送する光学要素７８はその信号からこれらのチャ
ネルを選択的に分離され、そのそれぞれはあらかじめ選
択された波長に基ついて、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に関連したファイバに沿って伝送さ
れうる。

この発明のいずれの形式を実施１石場合でも、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って、ホログラフ
層の回折効率を尚めるように、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。従って
、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って限定的な意味をもつ
ものではなし・。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光ファ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σ）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、光ファイｌぐの一部および
その保持器の配置をも示して（・る。 第６図は、第２図と類似しては（・るカー、縮尺された
断面図で、光ファイバの接続な形成すべ（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６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いられる他
の諸要素とともに示された、本発明の装動の断面図であ
る。 第７図は、第６図と同様の図で、第６図に示された諸要
素か１対の光ファ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Ｋｉｔかれた１対の光
ファ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１０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η相いられる、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・・光ファイバ、４ｏ。 ７０・・・光フアイバ結合装置ｉｔ、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。 代理人　浅　村　　　皓 ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、ｌ○

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光ファ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っ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ァイバの
   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
   やすいようになっており、前記屈折面の焦点に位置する
   光ファイ／々端部から出る光が該屈折面によって所定の
   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
   該屈折面によって光ファイノぐ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方向に公称上照準され、他の前記光学要素が
   該第１方向とは異なる方向に公称上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ノ・ウジングと、
   該ハウシング内に配置された所定寸法のホログラフ装置
   であって、前記第１方向に照準された前記光学要素から
   の出力を受けてこれを前記異なる照準をもった他の光学
   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、該異なる照準をもった任意の光学要素からの出力な
   前−記第１方向に照準された前記光学要素の端部内へ正
   確に送り込むようになっている、前記ホログラフ装置と
   、を備えている、光ファイバを光学的に結合させる装置
   ０ （２、特許請求の範囲第１項において、前記ホログラフ
   装置が透明基板の所定部分上に重ねられた少なくとも１
   つの所定の厚さのホログラフ層を備えている、光ファイ
   バを光学的に結合させる装置。 （３）特許請求の範囲第２項において、前記第１方向と
   前記異なる方向とが直交しており、前記基板が平形のも
   ので該第１方向とこれに直交する該方向との双方に対し
   て公称４５度の角をなして配置されている、光ファイバ
   を光学的に結合させる装置。 （４）特許請求の範囲第２項において、前記ホログラフ
   層が、該ホログラフ層の再生時に前記要素間の照準誤差
   を補正する屈折率の変動を該層の内部に干渉によって形
   成されている、光ファイバを光学的に結合させる装置。 （５）それぞれの光ファ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っている複数の光ファイバの所
   定の組合せを相互に光学的に結合させる装置において、
   複数の光学装置であっ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ァイバの端部を
   収゛容゛１　　　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っており、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って所
   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
   光が該屈折面によって光ファ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方向に公称上照準され、他の前記光学要素
   が該第１方向とは異なる方向に公称上照準されるように
   前記光学要素を収容し支持するだめのノ・ウジングと、
   任意の、または全ての前記光ファイバからあらかじめ割
   当てられた波長の情報信号を受けうるように前記光学要
   素に対して所定の間隔をもった位置関係に配置された所
   定形状のホログラフ装置であって、選択的に前記光学要
   素と協働するように構成されていて受けた信号の所定部
   分なさまさまな組合せの前記光ファイバの端部内へ、そ
   れぞれの組合せに関連した所定の波長に従って正確に送
   り込むようになっている前記ホログラフ装置と、を備え
   ている、複数の光ファイバの所定の組合せを光学的に結
   合させる装置。 （６）特許請求の範囲第５項において、前記ホログラフ
   装置が少なくとも１つの所定の厚さのホログラフ層を備
   えている、複数の光ファイバの所定の組合せを光学的に
   結合°させる装置。 （７）特許請求の範囲第６項において、前記ホログラフ
   層が、該ホログラフ層の再生時に前日Ｌ１要素間の照準
   誤差を補正する屈折率の２変動な該層の内部に干渉によ
   って形成されている、複数の光ファイバの所定の組合せ
   を光学的に結合させる装置。 （８）特許請求の範囲第５項において、前記ホログラフ
   装置が、透明基板の所定部分に重ねられた少なくとも１
   つのホログラフ層を備えている、複数の光ファイバの所
   定の組合せを光学的に結合させる装置。 （９）　　それぞれの光ファ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っている複数の光ファイバ
   の所定の組合せを相互に光学的に結合させる方法におい
   て、屈折面を備えた光学装置であっ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
   光ファ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っており、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
   っ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ようにコリ
   メートされた光が該屈折面によって光ファイバの端部内
   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、前記光学要素内にそれぞれの前記光
   ファイバを配置する段階と、少なくとも１つの前記光学
   要素が第１方向に公称上照準され、他の前記光学要素が
   該第１方向とは異なる方向に公称上照準されるように該
   光学要素を支持する段階と、前記第１方向に照準された
   前記光学要素からの出力を前記具なる照準をもった他の
   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、該層なる照準をもった任意の光学要素からの出
   力を前記第１方向に照準された前記光学要素の端部内へ
   正確に送り込むように構成された所定寸法のホログラフ
   装置へ前記光学装置からの出力信号を受ける段階と、を
   含む、複数の光ファイバの所定の組合せを光学的に結合
   させる方法。 （１０）　　それぞれの光ファイバがあらかじめ割筒て
   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っており、かつ屈折面を
   備えた光学要素であって、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、精光学要素が光ファイバ
   の端部な収容して前記焦点またはほぼ該焦点に位置せし
   めやすいようになっており、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って所定の
   自分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’　　　　　Ｋ
   ニア！ｊ、、、−１あオ、、□が０、いよウェア、アイ
   パの端゛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
   それぞれの光ファイバが支持されている、複数の光ファ
   イバの所定の組合せな相互に光学的に結合させる方法で
   あって、少なくとも１つの前記光学装置が第１方向に公
   称上照準され、他の前記光学要素が該第１方向とは異な
   る方向に公称上照準されるように、内部に前記光ファイ
   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
   素の相異なるあらかじめ選択された組合せから出るあら
   かじめ選択された波長のコヒーレント放射により前記ホ
   ログラフ媒体を異なる側から露光してその内部に前記組
   合せ毎に干渉により屈折率の変動を形成し、それが後に
   現像され前記組合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って前記ホログラフ媒体
   の再生が行なわれた時、該放射を前記組むせ内の受信光
   学要素内に置かれた光ファイバの端部内に正確に送り込
   むようにする段階と、を含んでいる、複数の光ファイバ
   の所定の組合せを光学的に結合させる方法。