JPS5981614A - フアイバ光学デ−タ分配器およびそれを用いて光学的信号を分配する方法 - Google Patents

フアイバ光学デ−タ分配器およびそれを用いて光学的信号を分配する方法

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JPS5981614A
JPS5981614A JP58167393A JP16739383A JPS5981614A JP S5981614 A JPS5981614 A JP S5981614A JP 58167393 A JP58167393 A JP 58167393A JP 16739383 A JP16739383 A JP 16739383A JP S5981614 A JPS5981614 A JP S5981614A
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ステイ−ブン・エイ・ニユ−トン
ジヨン・イ−・バウア−ズ
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Leland Stanford Junior University
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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】 １に１１ この発明は、一般に、データ分配器に関するもので、特
に、ファイバ光学データ分配器に関するものである。
単一モードファイバ光学システムの潜在的能力を完全に
顕在化するためには、単一モードファイバの中のパワー
の少なくとも一部分を、与えられた場所にある多数の他
のファイバへと転送づる有効な手段が必要である。４つ
のボー１−と２つのファイバがあるときには、これらの
２つのファイバのコアが互いに十分に接近している場合
に発生でる、１バネセントフイールド（ｅｖａｎｅｓｃ
ｅｎｔ　　ｒ　ｌ　ｅ　ｌｄ）結合を通じて、単一モー
ドファイバ光学方向性結合器が機能する。この、エバネ
セン１−フィールド結合が発生するために必要とされる
程度にまで、ファイバのコアを近接させるためには、フ
ァイバのクラッドの一部分を取り除いておかねばならな
い。現在ではファイバのクラッドの一部分を取り除くに
あたって、化学的エツチングおよび機械的研磨の双方が
用いられている。
この化学的１ツヂング法は、多ファイバ単一モード方向
性結合器を「「るにあたって、従来がら用いられできた
ものである。この方法では、瓶の中（二編んだファーｒ
バを置いて、酸によってエツチングを行ない、）１イバ
のクラッドの一部分を取り除く。そして、一旦所望の結
合が得られると、適合し・た回折率をもつ液体の中でこ
のファイバをシールするのであろうしかしながら、この
、多ファイバ単一モード方向性結合器を製造するための
化学的エツチング法は、完全に満足できるものではない
。それ（、ｔ、製）；詣された結合器が分極に依存して
しまうし、調節しできず、相対的に脆い上に。
結合効率が時間とともに変化してしまうこともこともあ
るためである。
通１Ｂシステムや制御システムにおいては、ディスクリ
−１〜な期間だけ、信号を保持したり、この期間の終了
時において出力点に信号を供給するために遅延線が用い
られている。信号が入力された時刻と信号が出力された
時刻との間に期間は遅延時間と呼ばれている。タップ付
遅延線は、これの１つのバリエーションであって、そこ
では、信号は種々の異なった出力点に与えられるととも
に、連続する出力点の間の距離は、装置の基本周波数に
対応する周期に等しい）！延時間を与えるようンよ距離
とされる。相関装置や、コンポルージョン装置において
使用することも、タップ付遅延線の応用の中に含まれて
いる。
時間の成る関数として変化するような入力信号をこのタ
ップ付遅延線の入力側に与える場合には、このタッグ付
遅延線を、入力信号から選択された周波数をろ波するた
めに用いることができる。このタップ付遅延線の出力の
和をとることによ・）′Ｃ１この装置は、基本周波数お
よびその調波以外のづべての入力信号の成分を減衰させ
ることができる。
たとえば、種々の出力点の間の期間を５マイクロ秒と″
リ−れば、加算された出力点において、５マイクロ秒の
周期をもつ基本周波数が、この基本周波数の種々の周波
とともに１９られる。周期が５マイクロ秒であると、そ
の基本周波数は２００　Ｋ　１−（Ｚとなろう。タップ
付遅延線を、いくつかの周波数を通過さｉｉ他の周波数
を阻止するために用いた場合、このタップ付遅延線は、
１−ランスバーサルフィルタとして開催していることに
なる。
１〜ランスバー）ナルフィルタとして機能することので
きる遅延線には、３つの基本的なタイプがある。第１の
タイプは波動現象を利用した装置のグループで（＋５っ
て、そこでは波動がその装置のトランスバーサルフィル
タとしての機能を助長することができるようになってい
る。第２のタイプはかなりの長さの伝送媒体を利用して
おり、信号は、この伝送媒体においては同じ長さだけ離
されたタップで取出される。この、取出された信号は加
算されて、所望のシステム出力を与えることになる。
このシステムの第３のタイプは、信号を再循環させて、
所望の基本周波数およびその調波周波数がそれ自身を強
めるようなもので、最終出力は、この再循環作用によっ
て既に加算されたものとなっている。
同様な出力を得るために波動現象を用いる装置の多くは
、信号の伝送を行ない、イして加算を行なうために、同
軸グーブルオたは音費的導波慎を用いている。これらの
装置においては、信号が入力端から出力端へと遅延線を
通って伝播を行なう時間が存在するために、時間的遅１
１が生ずるのである。信号の一部分は反射されて、出力
端から入力端へと伝播するようになるが、これらは入力
端で反射を受けて再び出力端へと向かう。入力筬能が連
続的に与えられる場合には、これらの装置は同じ基本周
波数およびこの周波数の調波で信号を強めるとともに、
他のすべての周波数を減衰させ、そして、その出力端に
おいて、この入力信号の基本周波数成分および調波周波
数成分をもった信号を与えることになる。
これらの装置においては、同軸ケーブルワ延線が最もよ
く用いられているが、同軸ケーブルの中に蓄積され得る
マイクロ波信号は帯域幅がかなり限られているため、高
周波や短いパルスにおいて同軸ケーブルを使用づ−るこ
とばできない。
１．００　Ｍ　＋−＋　Ｚより高い周波数においては、
同情クープルにはかなりの損失が存在するため、高周波
を正確に伝送することはできなくなっている。
また、１１ス送されるパルスが極めて短い存続期間、た
とえば１ナノ秒をもったものである場合には、その悦さ
を維持するごどができず、つぶれて広がってし、まうこ
とになろう。
さらに、同軸クーフルは、伝送される周波数が比較的高
い場合には、特に電磁干渉の影響を受ｔノやづ〈、なっ
ている。最後に、装置を低周波にお【プるトランスバー
リールフィルタとして機能さゼるためには、同軸ケーブ
ルは相当に良くすることが要求さ１１Ｊ：うし、これら
の装置は極めてかさばるとともに、相当に高１ｉ［１ｉ
どなってしまう。
波動現象を利用した装置の他のタイプとしては、音響遅
延ＩＩ＋装置’ｌがある。音響遅延線には２つのタイプ
が存在づるが、イれらは、バルク波装置と表面′ａ装置
である。バルク波１４置は、パル１１を形成する物質の
圧縮と伸長という原理を用いたちのであって、このバル
クを形成する物質の両端には、入カドランスデューサと
出力トランスデ′）、−サとが設けられている。残念な
ことに、バルク波装置では、高いバイアス電圧が必要で
あろｔ：、　Ｍ　ｌ；二熱消黄の問題が生じ、その結果
、パルイア波装置（よペルス的な動作のほかは利用する
ことが′Ｃきない。
表面波装置は音！１表面波によって！ｐｌＪｆＦ　Ｌ、
、絶縁圧電結晶に隣接し）で設けられ１；シリコン薄膜
の中の電荷キャリアを利用するものである。（−目１Ｆ
：周波数において動作する表面音饗波装置１）＜開発さ
れているが、これは伝送媒体の中に設けられた多数のタ
ップによって動作を行なう。このような装置は、その動
作可能な周波数の北限がおよそＩＧＨ７であるという主
たる欠点をもっているため、高周波で動作可能なトラン
スパーサｌレフイルタを実現することが望まれる。これ
らのことから、波動現象を利用した装置は、高周波にお
ける１−ランスバーサルフィルタとして用いられたとき
、極めて不十分なものであることがわかる。
伝送媒体において異なった間隔で設けられた多数のタッ
プを持っている、タップ付遅延綿は、一般的には、２つ
のタイプからなる。それらは、電気的ファイバと光学的
ファイバである。この電気的なタップｆ」遅延線は、ワ
イヤの長いセグメントにｊ゛ぎず、このワイヤに沿った
多くの点で出力を得ることができる。このようなタップ
付遅延線の基本周波数は、出力点の間の一様なワイヤの
長さによって選択づることができ、電気的インパルスが
１つの出力点から次の出力点へ伝Ｊｌ　するのに要する
時間が基本周波数の周期となっている。このような装置
はかなりかさばるし、また、高価でもある。くれは、数
百個または可能ならば数千側もの出力点を設ける必要が
あるために、ワイヤの長さを相当に大きくしなければな
らないためである。
また、これらの装置は動作可能な帯域幅も強く制限され
ており、一般的に、高周波や電磁干渉の量が無視できな
い状況下では動作不能となっている。
光ファイバを有するタイプのタップ付遅延線では電磁干
渉を受けることがなく、また、比較的高周波において動
作可能であるとともに、光ファイバはワイヤに比べて実
質的に小さくて済むという利点がある。しかし、在来の
光フアイバ装置よりも広い周波数領域にわたってこれら
の性能を得るためには、数百あるいは数千の光学的タッ
プを用いねばならない。これは、現在の技術において、
それぞれのタップ点にディスクリートな結合器を設ける
ことによって達成づ“ることができる。しが１ノ、この
ようなシステム製造が極めて固結である上に非常に高価
であり、実質的に信号のレベルを下げることなしに達成
づることが雌しいｌζめ、実際問題としては実現できな
い。しかしながら、ディスクリートな間隔で光ファイバ
の中の信号を検出するという概念は重要なものであり、
この光明においても利用する。
光フアイバタップ付遅延線の他のタイプどして、光ファ
イバの多数のセグメント・を用いるものがある。この多
数のセグメン１−は、先行づるセグメントよりも長い標
準長をもつでいる。この標準長というのは、光が、基本
周波数の１周期で通過する長さである。分離される信号
はそれぞれのセグメントに同時に導入され、そして、セ
グメン１−のそれぞれの出力は加算されて、入力信号の
基本周波数成分および周波周波数成分を含んだ出力信号
が生ｆる。
この装置ｉりでは所望の結果を達成′丈ることができる
が、一方で、入力信号を数百ないし数千にも及ぶ九ファ
イバはグメン１−を同時に供給しなければならないとい
う、重大な［１１題が存在する。このような装Ｈは製造
覆るのも鑓しかろうし、また、ある稈度かさばるものと
なるである・う。
また、上に述べた光フアイバ装置のそれぞれは、装置に
広範囲にわたる影響を与えることなしに、タップのウェ
イト付けを動的に変化させることはてきないという欠点
も°ｂっでいる。＠言ずれば、−貝、このような装置を
組立ててしまうと、装置の出力信号を合成゛する目的Ｃ
１加拌されるべき種々の出力の相対的なウェイ１−を変
えることはできなくなってしまう。
タップ付遅延線の第２のクイズは再循環メモリタイプの
装置でおる。このような装置は、ヨーロッパ特許出願第
８２３０５５４２号（公開番−号第７８１４０号）に記
載されている。このような装置は、前述した、波動現象
を用いた装置ど極めて似通った態様で動作する。この再
循環メモリ装置の中においては、信号がファーｒバ光学
ループを通って再循環し、この装置の出力は、システム
でセットされた入力信号の基本周波数成分および調波周
波数成分を備える加算信号となっており、他のすべての
周波数は抑圧されている。この基本周波数は、信号がル
ープを通って１回転するのに要する時間と等しい周期を
もっている。
このような装置は高周波においても動作可能であり、電
磁干渉を受けることもなく、さらに、かなり小型である
という利点を有する。しかし、１〜ランスバーザルフイ
ルタとして用いた場合には、これらの装置は種々の欠点
をもっている。第１に、利用可能なレベルの出力信号を
得ようとしても、再循環メモリ装置では、かなり制限さ
れた回数だけ再循環した後には信号レベルが利用可能な
レベル以下に落ちてしまう。これは重大な問題である。
それは、正確かつ鋭い通過帯域を得るためには、数百な
いし数千にも及ぶ点において信号が取出され、加算され
ることが望ましいためである。このような装置の第２の
重要な欠点としては、出力信号の加算が装置内で行なわ
れることに起因して、種々の点において取出きれる出力
信号の動的なウェイ１〜付けを変える方法がないことが
挙げられる。
最後に、再循環メモリ装置では、ループ長が固定されて
いるために、このような装置に入力させる信号の長さが
制限されてしまう。このため、多数のディスクリートな
タップを持ち、それぞれのタップは遅延線の中の、ディ
スクリートな点において信号を取出ずことのできるよう
な装置が望まれている。タップの出力のそれぞれは独立
なものであって、出力の動的なウェイト付けは、信号が
加算されるときに、システムの最終出力を合成する目的
で行なわれるようなものである必要がある。
たとえば、種々の出力信号のウェイト付けを行なうこと
によって、トランスバーサルフィルタのための、より矩
形に近い帯域を得ることができる。
コンピュータシステムのようなデータ分配システムにお
いては、与えられた時間間隔の間に順大量のデータを伝
送するということが、一般に有利である。従来のデータ
分配システムでは、ファイバ光学システムが与えるよう
な速度で情報を伝送することは不可能であった。ファイ
バ光学システムにおいては、信号は、光フアイバ媒体中
を光速で伝播する。ファイバ光学システムが動作する搬
送周波数では、同軸ケーブルにおいて用いられているマ
イクロ波信号よりも、非常に大きな変調または信号周波
数を用いることができる。
１」弘１」 この発明は、それぞれの巻回の一部分がプレートまたは
チップの中の多数の平行なＶ字溝の最も近い部分の中に
接着されているような、単一モード光ファイバの多数の
巻回を利用するタップ付光ファイバ遅延線を与える。こ
の装置をトランスバーサルフィルタとして用いる場合に
は、それぞれの巻回の長さは等しくして、この長さによ
って装置の躯本周波数を決定することができる。プレー
トまたはチップに取付けられた光ファイバのそれぞれの
巻回の上にあるクラッドの一部分は、Ｖ字溝の中のファ
イバの巻回に対して垂直な側線に沿って除去されており
、それにＪ：って巻回部分がこの直線を横切る場所にお
いで、それぞれの巻回部でのタップが同時に形成される
。？！数のタップのそれそ゛れ【ま、トランスバーザル
フィルタに用いる場合の１巻回長の長さに等しい長さだ
け分離されでいることになる。
それぞれのタップが存在する位置においてクラッドをほ
んのわずかたけ除去することにより、光のわずかな部分
のみが、それぞれのタップにおいてファイバから取り出
されることになる。光はそれぞれのタップにおいて、２
つの方法のうちの一方の方法にＪ：って取出され、検出
される。好ましい実ｔＭ例では、それぞれのタップにお
いて光電半導体装置を用いており、これ（こＪ：ってそ
れぞれのタップにおける信号を別個に検出することがで
きる。次に、それぞれの光検出器における出力の大きさ
は、電胃効果形！−・ランジス９（「１日「）（二よっ
て制御され、種々のタップのｔンエイ１〜１１けを動的
に変化さぼることがＣきる。、神々のタッグのウェイト
付けを変えることにより、この装置の周波数応答を形成
することができる。１史用ツるタップを変えることによ
って、この装置の基本周波数を変化させることができる
。たとえば、タップ１個おきにウェイトをＯとするなら
ば、基本周波数は半減する。入力信号がファイバの一方
の喘部に・うえられ、かつ動的に制御された光ヒンサ出
力が１目互に加締されるとき、結果としで１ｑられるシ
ス１ムの出力は、入力＠号の基本周波数成分おＪ、ひ調
波周波数成分を備える信号である。
それぞれのタップにおいて光を検出ブる第２の方法は、
光検出器の代わりに光ファイバの多数のセクメントを用
いることを含むものであり、仰実には、それぞれのタッ
プの位置に結合器を設（プるものである。これらのファ
イバの出力は、次に、所望ならばウェイト付（ブきれ、
イして加斡されて出力１８号が生ずる。
好ましくは、ファイバの連続した巻回部の間の、タップ
が設けられる点における距離が等しくなるように、光フ
ァイバを取付ける。また、タップを設りる位置にファイ
バを取付ける高さは、Ｖ字溝に対して垂直な側線に一致
させる。それは、タップを付（ノるプロセスにおいては
、ファーイバの表面をラップすることによってクラッド
の一部分が除去されるからである。ラップ処理によって
、コアの周囲に巻回されたファイバのそれぞれのクラッ
ドの一部分が同時に除去されるため、ファイバは同一の
高さに取付けられ、そのためファイバのそれぞれの巻回
部から等量のクラッドが除去され、したがって多数の同
一のタップが形成される。
いくかの除去されたクラッドを有することが予定されて
いる、ファイバのそれぞれの巻回部上でラップ処理を行
なうためには、ファイバのこの部分が固定的に取付けら
れる必要がある。これを実施覆るだめの好ましい方法は
、エツチングによって溝が形成されたシリコンチップを
用いることである。フォトリソグラフ法を用いることに
よりシリコンチップをエツチングすることが可能であり
、かつ高精度のエツチング処理を行なうことが可能であ
るため、この方法が好ましい実施例となるであろう。光
ファイバの巻回部の方向づけを与えるために、エツチン
グによって形成されたシリコンチップの溝を用いること
は次のことからも有用である。すなわち、光検出器や光
フアイバ結合器を正確な方向に置くことによってタップ
が正しい動作をするように、これらのうちのいずれかを
高い精度で位置決めすることができるのである。
この装置は、上述した他のすべての装置を超えたいくつ
かの利点を有する。この装置は光フアイバ装置であるた
め、波動現客を用いる装置および他の上述の非光学的装
置と異なって、非常な高周波で動作可能である。光の周
波数は１０′”ＨＺのオーダであり得るため、Ｉ　ＧＨ
７よりも数オーダ高い周波数を用いて、使用する光搬送
同波数上に変調することが可能となる。遅延媒体として
単一モード光ファイバを用いることにより、有意な信号
の低下を招くことなく、高周波で情報を伝送することが
可能となる。
この発明は、単一の比較的小さな装置から、極めて多数
の、ブなわら数百または数千のタップを、極めて安価に
冑ることが可能であるという点において、上）ホの他の
すべての装置に勝る利益を有する。すべてのタップが単
一の処理で形成されるため、均一な特性を有する多数の
タップを、同時に形成することが可能であり、この装置
が正確に動作覆るという要望を満たすことが可能となる
。
この発明の他の重要な効果は、種々のタップのウェイト
付けを動的に変えることにある。上述のように、周波数
応答を正確に構成し得るため、このことは非常に望まし
い特徴である。また、単一モード光ファイバを備えるも
のであるため、この装置はいくつかの重要な効果をも有
する。単一モード光ファイバは低分散特性をもっている
ために、この装置によって高周波成分を含む信号を正確
に伝送することができる。さらに、エバネセントフィー
ルド結合を、（ファイバのコアへのラッピングに対する
ものとして、）用いるものであるため、この発明は、光
ファイバのＪ：り効率的な、安定かつ制御可能な光ファ
イバのタップの形成を与えるものであり、したがってこ
の装置の動作特性の全範囲にわたって、より大きな制御
の自由度をもっている。
この発明は従来の技１むの欠点を克服づる、レーザ分配
器を与えるものである。ファイバ光データ分配器は、光
ファイバの糸の集まりの中の複数の光学的タップにおい
てデータを出力する。この発明を中央処理装置（ＣＰＵ
）に利用して、ＣＰＵとの関連で用いられる周辺装置へ
とデータを供給することが可能である。この発明の１つ
の実施例においては、ＣＰ　ＩＪと周辺装置との間のデ
ータの２ウエイ伝送が可能であり、また、周辺装置相互
間のデータ伝送を行なうこともできる。このファイバ光
学データ分配器を通して情報を伝送するために要する時
間は、同じデータを従来のデータ分配器によって伝送す
るために要する時間よりも、はるかに短い。それは、フ
ァイバ光学システムにおいては、高速かつ高周波の搬送
信号を用いているｔ二めである。
１ましい実施例についての詳細な説明 タップ付遅延線の基本的概念は、信号が通過する伝送媒
体中での多数の点おいて同時に信号をサンプリングする
ことにある。タップ付遅延線が１ヘランスバ−１ノール
フイルタとして動作するとき、すべての４ノンプルが伝
送媒体の多数の点において取出される。これらの点の間
の距離は、この装置の基本周波数を決定する。次に、す
べてのサンプルは、人力信号中に含まれるこの装置でセ
ットされた基本周波数成分および調波周波数成分を備え
る信号を与えるようにように加算される。他のすべての
周波数はこの装置によって減衰されるであろう。一般的
には、入力信号がサンプリングされるタップすなわち点
の数が増加すればするほど、所望のフィルタ特性がより
一層明確となるであろう。
フィルタとしての用途を意図する光ファイバ装置は、１
つの大きな問題を有しＣいた。すなわち、ファイバ中を
通過する信号のサンプルを取出すためのかなり多量のタ
ップを得ることが極めて困難であったことである。かな
り多量のタップを設けることに成功した唯一の光フアイ
バ装置は、第１図に示す装置であるが、これはタップよ
りもむしろ多数の種々の長さのファイバを用いるもので
あるため、真実のタップ付遅延線とは言えない。入力信
号２２は、レーザ光源２０によって与えられる光信号上
に変調される。出力信号は、１１個の光ファイバに与え
られ、この光ファイバは４０ａ。
４０ｂ　、４０Ｃ、・・・、４Ｑｎの参照番号が何され
ている。それぞれの連続するファイバは、長さＬだけ先
のファイバよりも長くされているが、ここで、Ｌはトラ
ンスバーサルフィルタの所望の基本周波数の周期に等し
い遅延時間を与えるＪ：うなファイバの長さである。こ
れらのフィルタ４０ａ。
４Ｑｂ　、４Ｑｃ　、−，４０ｎのそれぞれの出力端部
は、検出器および加算器２４に与えられており、この検
出器および加算器はファイバ４０からのづ−べての出力
を加算し、かつ出力２６を与えるが、この出力２６は入
力信号２２に含まれ、この装置によりヒツトされた基本
周波数成分および調波周波数成分を含んでいる。
第゛１図に示す装置は、所望のそれぞれのタップに対し
て１１１１ｉ１の光フアイバセグメントを必要とするも
のであるため、大きくかつ好ましくない。この発明は、
単一の長さの光ファイバから同時に形成された非常に多
数のタップを備えることができ、そのため製造に要する
時間や、費用、また製造の固片性を最小にするという点
において、第１図に示した装置の不利益を克服するもの
である。
この発明の基本的概念は、第５図に最もよく示されてお
り、この第５図はこの発明の入力側を示すものである。
光ファイバ５０の単一のセグメン（−を用いるが、これ
は入力端部５２で始まっており、この入力端部５２には
、レーザ光ｗＡ２０から光入力信号が供給されている。
他方、このセグメンＩ−は出力咽部５４で終了している
。光ファイバ５０は、光ファイバ５０を受入れるための
７字溝を持つチップ６０の周囲に巻回されている。光フ
ァイバ５０は、チップ６０のまわりに０回巻回されでい
るが、第１回目の巻回におけるチップ上のファイバ部分
は１１０ａであり、第２回目の巷回におけるチップ上に
取付けられたファイバ５０の部分が１１０ｂであり、以
下同様に続く。）１イバセグメントの軸方向に垂直な側
線５６において、タップが、光ファイバ５０のそれぞれ
の巻回部が側線５６においてタップ付１プされ−Ｃいる
ように形成されている。光フ１−イバ５０の上でのタッ
プの製造について述ぺる前に、チップ６０の製造および
チップ６０の７字溝に光ファイバ５０を配置する方法に
ついて説明する必要がある。
第２図では、完成したＶ字Ｒ６２ａ　、　６２１）　。
・・・、６２ｎを有するチップ６０の一部が示されてい
る。それぞれのＶ字＠６２８〜６２ｄの幅および深さは
同一とされていることが望ましい。それは、これらのＶ
字溝中でのファイバのタップは同時に形成されるために
ファイバは同一平面上にあるからである。、Ｖ字ＩＭ６
２が同一であるならば、ファイバ上のタップは均一な特
注を有するであるう４゜ ■？溝６２は非常に正確に形成する必要があるため、チ
ップ６０についての好ましい材料はシリコンである。シ
リコンは、フォＩ〜リソグラフ技術によってエツチング
され得るため、機械加工により溝を形成する他の材料よ
りも好ましい。用いるシリコンのタイプは、商業的に入
手可能な１００方向の面を持ったシリコンである。この
タイプのシリコンの表面をエツチング溶液にさらすと、
その表面が第２図に示すような、角度θで溶解されるた
め、このシリコンが用いられる。１００方向の面を持っ
たシリコンにおいては、角度θは５４゜７４度である。
したがって、シリコンチップ６０内で第２図に示した７
字溝を作るためには、次のフ第１・リソグラフ技術を用
いることができる。第１に、このチップは加熱されて、
第３図に示すような、非常（ご薄い酸化Ｒ６６がチップ
６ｏを覆うよ°）にする。次に、このチップを、フシ１
〜レジストとして知られている感光性コーティング６８
でコーチ・ｆングする。次に、マスク８０をこのチップ
の上に置き、そしてチップの上部を紫外４１１９０にさ
らす。第３図に示したマスク８０については、ポジティ
ブに作用するフォトレジストを用い、そのためマスク８
０の不透明部分の下にあるフォトレジスト６８の部分が
残って、マスク機能を果たす。
次のステップは、緩衝された塩酸溶液を用いて、マスク
の不透明でない部分の下に存在するフォトレジスト６８
および酸化層６Ｇをエツチングにより取り去ることであ
る。残りのフォトレジストは、次に、特別の溶剤を用い
て剥がされ、第４図に示されているように、チップ６ｏ
は酸化層６Ｇのマスクによって慣われた状態となる。次
に、シリコンウェー八６０を、非等方性のエツチング溶
液内に置く。このエツチング溶液としては、通常、水酸
化カリウム溶液が用いられるｅＦｔ化層６６により覆わ
れていないチップ部分が、次に、チップ６０の表１ｆｉ
６４から５４．７４１ｔの角度でエツチング溶液により
溶解されるであろう、このエツチング部分は、第２図に
示すように、２個の角度をなす平面が交差し、真の７字
溝が形成されるまで、平坦な底を有する溝として広がる
であろう。このフォ１ヘリソゲラフ技術はこの技術分野
において周知であり、か゛つ半導体製造方法において極
めて広く用いら４シ〔きたものである。
シリコンブツブ６０内にエツチングされた溝の大きさは
、もちろん、用いる光ファイバに依存するものである。
広範に使用され−Ｃいる単一モード光ファイバとして２
つのタイプがあるが、その１つはＩ　Ｔ　１により製造
されており、約８０ミクロンの直径（プラスチック被覆
を含め４００ミクロン）を有し又おり、第２の光ファイ
バは、コーニング社（Ｇ　Ｏ１’１ｌｉｎＱ）によって
製造されており、１２５ミクロンの直径を（ラッカー被
覆を含めて１３５ミクロン）有する。これらのファイバ
あるいは他のファイバのうち、用いるべき光の波長に依
存するのはいずれであるか。可視光を用いるならば、１
１’　１のファイバが可視光の波長（緑よりも長波長）
においで単一モードであるために、Ｉ　ＴＩ−フ７・イ
パが好ましく、他方、赤外光を用いるならば、コーニン
グのファイバが赤外波長において単一モードであるため
、コーニングのファイバが好ましい。
シリコンチップ６０内でのＶ字溝を用いて光学的タップ
を形成するには、少なくとも４つの異なる技術が存在す
る。広範な実験を通じて、これらの技術のつちの１つが
他の３種の技ＩＦｉよりも優れていることが判明したた
め、この技術につきまず説明する。
まず、第５図を参照づる。光学的タップを（１４成する
ためには、タップが取付けられる光フアイバ表面を曲面
的な配置で取付【）ることが望ましく、そのため光フ７
・５イバ５０の平坦な部分は、ファイバ５０内を通過づ
る光についてタップを与えるようにラップされる。（れ
ゆえに、シリコンチップ６０は、曲面状上部表面を有す
る石英ブロック７０の上に取付（ブられる。（０，２５
ミリメー１〜ルの）標準的な厚みおよび約３レンヂメー
１−ルの長さのシリコンチップを、破損させることなく
、１２インチの半径の周囲で曲げる。シリコンチップ６
０を、ｉｌｓ図に示す曲面形状で石英ブロック７０上に
保持するためにワックスのような接着物質を用いる。こ
の段階で、光ファイバ５０を、シリコンチップ６０の上
に取付けることが可能となる。
光ファイバ５０をシリコンチップ６０の中のＶ字溝の中
に取付ける前に、好ましくは、Ｖ字溝に取刊曝ノられる
べき光ファイバ５０の一部の保謂被股を除去づる。Ｉ　
Ｔ　’ｒファイバは、硫酸に浸漬するごとにより除去さ
れ得るプラスチック被覆を有する。プラスチック被覆の
弾性のためにラッピング処理にお１ノる正確さが損なわ
れるため、これは除去すべきである。コーニング社のフ
ァイバは、アセ１〜ン中に浸漬することにより除去され
るラッカー？１！飛を有１゛る。ラッカー被覆はフ゛ラ
スチック被覆よりも硬いため、このラッカー被覆の除去
は必須のものではなく好ましいものである。
シリコンチップ６０のＶ字溝中へのファイバ５０の取付
けは、第６図および第７図に最もよく示されている。フ
ァイバ５０の入力端部の近くにある、光ファイバ５０の
一部は、シリコンチップ６０の閉２のＶ字溝６２ａ内に
取付けられている。
第６図に示すように、光ファイバ５ｏを受入れるのに用
いるためではなく、整列配置のために、第１のＶ字溝６
２×が存在することを注意１べきである。Ｖ′ｆ−ｒＰ
１６２ａ内に配置きれるべき光ファイバ５０の一部分は
、参照番号１１０ａで示されており、かつ、この部分が
Ｖ字溝（３２ａ内に取付けられる前に、接着物質１２０
がＶ字溝６２，１の底部に配置される。それゆえに、光
ファ・イバ５ｏの部分１１０ａｌｆｉＶ字溝６２ａ内に
配置され、がっ光フッ・イバ５０がＶ字溝６２１の側面
がら突出する場合、この部分は接着剤１２０によって、
そこに永久的に区持される。
第１のＶ字溝５２　ａ内に光ファイバの部分１１Ｑａを
配置し１．：後、長さ［４の光ファイバを、部分１１０
ａの中心と、光ファイバ５ｏの第２の部分１１０１）の
中心との間に残したまま、この光ファイバ５０は第２の
ｖ字？７１６２ｂ（第５図）内に取付けられることにな
る。上述のように、この長さしは、この装置の所望の基
本周波数の周期に等しい遅延時間を与える、光ファイバ
の長さである。
それゆえに、光ファイバ５０がシリコンチップ６０の周
囲に巻回されており、そのため巻回を連続して行なう際
のそれぞれにおいて、光ファイバが次の連続づるＶ字溝
中に固定され、かつ第５図に示すように、接着剤１２０
にＪ：り固定されていることが理解できるであろう。光
ファイバ５０の最後の部分’＋　１０かシリコンチップ
６０の最後のＶ字溝６２ｎ内に固定されてしまうと、第
５図に示すよう覧Ｊ、光フッ・１′バ５０は端部５４で
終了づる。
次のステップ（Ｊ１側線５Ｇにおいて、光）Ｔイム５０
の部分′１）ＯのＪ１部表面をラップづ“ることであり
、光ファイバ５０の部分１１０は、シリコンチップ６０
内に取付けられでいる。このラップ処理によって、第７
図から最もよく理解し冑るように、クラッド１０２の一
部が除去されていることになる。光フッ・イバ５０のコ
ア１００のまわりのクラツド材１’４１０２のずべでが
除去されるしのでは均゛いことを注意することが重要で
ある。ファイバ５０の：１ア１００どラップされた表面
１０４どのｅ！１の距にｔは、それぞれのタップにおい
てファイバから取出されるべき光の指に依存τ”る。少
量の光が引出されているときには、ラップされた表面ゴ
０４がファイバ５０のコア１００により近いほど、より
多くの光がそのタップにおいてファイバ５０から引出さ
れる。我々の用途においてＧＪ、非常に多数のタップを
有することが好ましいので、それぞれのタップにおいて
ほんのわずがな塁の光が取出されることになる。それゆ
えに、約５ないし１０ミクロクのクラッドを、ファイバ
５０のラップされた表面１０とコア１０４との間に残し
ておくことになる。ラップされた光ファイバの長手方向
の断面は、第８図において示されている。
光学的タップから放出された光の検出についての記述に
先立ち、タップ自身を製造するだめの伯の３つの方法に
つき述ぺる。まず、曲面を有づ−る石英ブロック７０を
用いることに代えて、シリコンチップが第１０図および
第１０Ａ図に示すように、曲面状７字溝を持っていても
よい。このような曲面状７字溝を得るためには、第９図
に示づようなマスク８１を用いる。シリコンチップはチ
ップの表面から５４．７４度の角度をなしてエツチング
されるため、より幅の広いＶ字溝が、チップ１６２の中
心における通常の幅に向かって先細となるＪ：うに、チ
ップの端縁において切断さイする。
４；た、＼１字溝の深さがＶ字おの幅幀比例しているの
で、この深さ（よ端部にＪ３いて中心よりも深くなり、
したが）て第１０図および第１０Ａ図に示す曲ＵｆＩ状
’ｖ’字ｉＦｔ　１６４が１９られる。
この技術は、光学的タップについて必要な曲面状７字溝
の製造を幾分里粍化するけれども、いくつかの問題点を
含む。第１に、フ７Ｉｆ〜リソグラフ技術は、マスク８
１の調整において均一　、ｉ　［ｌ［Ｉ徨ではなく、桶
めて小さなステップを用いているとい′）ことである。
この制限は、マスク８１がアナログ曲線の代わりにデｒ
ジタル的なステップで調整されるという事実によって生
ずるものであるやそれゆえに、結果とし、て生ずるＶ字
溝もまた、この極めて小さなステップを含んでおり、か
つこのことは光フ１イバ５０がＶ字溝内に取σけられた
ときに、非常に小さな曲げによる損失を生じる可能性に
つながる。他の問題点は、用いるシリコンウェーハがか
なり薄く、かつＶ字溝が深すぎるならば、Ｖ字溝がシリ
コンウェーハの強度を実質的に減少させ得ることにある
。一般的には、より厚いシリコンチップは、ファイバ５
０を正確に取付けるために要求される、均一な厚みを有
するものではない、Ｒ後に、シリコンチップ６０の端縁
におけるＶ字溝１６４のＪ：り深い部分は、端縁におい
てより幅の広いＶ溝を作ることにより形成されるため、
Ｖ字溝間の最小距離がこの実施例においてはより大きく
されねばならず、したがってタップ付遅延線の全体の大
きさをより大きくしてしまう。
この問題によって、上述の第１の技術は、曲面状Ｖ字溝
技術よりも好ましい。
ファイバ内に光学的タップを構成する第２の可能な方法
においても、シリコンチップ６０を曲げる必要はない。
第１１図に示すこの方法は、放射状にラップする技術を
利用するものである。円筒形状の器具（図示せず）を用
いて、ファイバ５０をラップし、ファイバ５０のクラッ
ド１０２から曲面部分１０５を除去する。この方法は、
損失を局在化づるという効果を有するものであるが、後
；ボづるタップからの出力を測定する方法のいずれも用
いることがてきないｌζめ、部分的には好ましい実施例
と１よ幾分言えない。
光を取出づ゛ためのファイバ５ｏのタップされた部分に
ついての第３の代わりの方法は、第１２図（１示されて
いる。）Δ１−リソグラノ技術を、化学的エツチングあ
るいはブラズ７エッチングとともに用い、−でれによっ
てフォト・レジストのマスク６９がシリニ」ンヂップ６
ｏの７字溝内に残っている光７７゛−ｒバ５０の部分の
表面上に配置される。ギヤツブが、側面５６（第１２図
においては図示せツ、）に）Ｃつ℃−フｔ１−レジスト
のマスク６９内にｎ、：Ｊ　ＩＪらねる。この１；め、
化学的エツチングあるい（シ、ブうラス゛マエッチング
法が行なわれるとき、クラッド’］　Ｌ）　２の一部が
除去され、クラッドが除去された場ｐＪｉ　１０６にあ
′いて光学的タップを形成づる。
この方法（Ｊ、エツヂンク処理をか行なわれでいる間に
、タップ（二よって取出される光の開を繰返しチェック
する必要があるため、達成することが極めて難しく、好
ましい実施例ではない。
多数のタップ位置における信号を検出・測定するために
用いられるものどして、２つの技４ｆｉがある。下記に
おいて議論されるこの２つの技術のうち第１の技術は、
好ましい実施例であり、以下で議論する第２の技術は、
好ましい実施例ではないけれども、光学的結合装置の大
量生産に用い得るという点において重要なものである。
第７の技術を第１３図に略図的に示す。７字溝内の中に
ある光ファイバ５０の３個の部分が示されている。これ
らの３個の部分１０４ａ、１０４ｂおよび１０４Ｃのラ
ップされた表面は、成る位置において取付けられた光電
素子１／ＩＯａ、１４Ｑｂおよび１４０Ｃをそれぞれ備
えており、それによってファイバ５０からそれぞれのタ
ップ位置から取出された光を、光電装Ｍ１４０ａ、１４
０ｂ、１４０ｃによって測定することができる。これら
の光電素子１４０ａ、１４０ｂＪ５よび１／１０Ｃは、
それぞれ、電界効果形１−ランジスタ（ＦＥＴ＞１４２
ａ、１４２ｂおよび１４２Ｃに接続される。ＦＥＴ１４
２：３，１４２わおよび１４２ｃを使用し７．、ＦＥＴ
１４２ａ　、１４．２ｂおヨヒ１４２Ｃのゲート電圧を
変化させることにＪ：って、種々のタップのウェイト付
けが行なわれ、これらはまた、光ファイバ５０の端部に
近いタップに間して、ファイバ５０の中で生ずる損失を
補償するために用いることができる。
ＦＥＴ１４２ａ、１４２ｂおよび１　／１．２　ｏのそ
れぞれの出力１４４ａ、１４４ｂおよび１４４ｃが、他
のタップ位置での出力１４４とともに、加ｎｖｔ胃２５
に与えられ、この加算装置２５は、入］ｊ信＠２２に含
まれる、この装置によってセラ］・された基本周波数成
分および調波周波数成分を含む出力２６を与え、他のす
べての周波数を減衰さける。、好ましくは、フォトセン
サ１４０およびＦＥ　Ｔ　１４２が、第２のシリコンチ
ップ６１上に形成され、そのため２個のチップ６０．６
１が第１４図に示すようにともに設けられるとき、この
タップ付遅延線が完成される。必要ならば、屈折率整合
オイルのような屈折率整合媒体１３０を、第１３図に示
すように、光ファイバ５ｏのラップされた部分１０４と
フォトセンサ′１４ｏとの間に用いられる。
第１４図は、シリコンチップ６ｏ内の付加的なＶ字溝６
２ｘ、６２ｙおよび第２のシリコンチップ６１内の２個
のＶ字＊６３Ｘ、６３Ｖが２個のチップをともに正しく
取付けるために用いられる。
２個のピン１５０Ｘ　、１５０Ｖを、３１切な配列を確
保するために、それぞれ、対応するＶ字溝６２Ｘ、６３
Ｘおよびに６２ｘ　、６３ｙの対内に嵌合する。所望な
らば、第２のシリコンチップ６１ちまた、石英ブロック
７１上に取付けられてもよい。
第１５図および第１９図は、光ファイバの多数のセグメ
ント１１１８．１１１ｂ、１１１Ｇ、　・・＝。
１１１ｎを使用し、これらをチップ６ｏと同じ第２のシ
リコンチップ１６６の中のＶ字溝に取付け、そして、前
述したように、光ファイバ１７７の表面をラップするこ
とによって構成された、データ分配器６５の＊ｙＭを示
す図である。次に、２Ｈのシリコンデツプ６０および１
６６が、第１４図に示すビン１．５０　Ｘおよび１５０
Ｖによって、近接して整列するように配置され、光結合
器が形成される。これらの光結合器はヨーロッパ特許出
願第８２３０４７０５号（公開番号第７４７８９＠＞に
記載されている原理によって動作する。この間荷係属中
のｔｌｌＷｊを援用してここに含める。光ファイバ１１
１の出力端部は、次に、検出器２３に接続され、この検
出器２３は対応する電気信号をウェイト付は装置１４１
に与え、この装置１４１の出力が相界装置２５によって
加算されて、出力２６を与える。
１字溝およびシリコンチップ技術を用いることによって
、多数の光結合器が同時にＬ！！１造され得るという点
において、この装置は極めて重要である。
さらに、これらの結合器は個々の結合器に分離され、そ
れぞれの結合器は上述した場合では４１１１のボー！・
を有しており、かつ独立に販売される。
この発明はまた、複数の結合器を用いて、ファー（バ５
０のループからのデータを、複数のファイバ１１１のそ
れぞれに分配するものである。第１５＠を参照すると、
ファイバ５０と個々のファイバ１１１との間のエバネセ
ンｉ〜フィールド結合によって、ファイバ５０へ入力す
る信号を、個々のファイバ１１１のそれぞれへと転送す
る。そして、個々のファイバ１１１のうちの１つへの入
力信号は、ファイバ５０の、対応するコイルへと結合さ
れる。個々のファイバ１１１のうちの１つからファイバ
５０へと結合された信号は、次に、ファイバ５０から他
の個々のファイバ１１１へと結合されることができる。
たとえば、個々のファイバ１１１ｂがファイバ５０へと
信号を結合させた場合には、ファイバ５０と個々のファ
イバ１１１Ｃおよび１１１ｄとの間に形成された結合器
によって、この信号が個々の〕１イバ１１１０１５よび
１１１ｄへと結合することになる。もし、ＣＰＬＪ６７
が、ファイバ５０からそれに入力した信号と同じ信号を
出力するならば、その信号は個々のファイバ１１１ａへ
と結合されることになる。したがって、このデータ分配
器は、ＣＰＵ６７と端末装置７２゜７４．７６および７
８との間のデータの２ウエイ転送を許容するものであり
、端末装置７２．７４゜７６および７８のいずれからの
データをも、他の端末装置へと転送さ話ることができる
。
データ分配器を形成する適当な方法としては、第６図を
参照して説明したような態様で、単一モードファイバ５
０を、１字溝が設けられたチップ６０のまわりでラップ
する方法がある。同様に、単一モードファイバ１１１を
、１字溝が設けられたチップ６０と実質的に同一の１字
溝が設けられたチップ１６６のまわりでラップする。こ
の１１字溝が設けられたチップ１６６は、石英ブロック
７０と同様の石英ブロック７１に取付けられる。チップ
１６６がその上に取付けられた石英ブロック７１の後ろ
側に沿った適当なリングに沿ってファイバ１１１のコイ
ルを分離することによって、それぞれがチップ１６６の
対応する１字溝の中に入った、複数の個々のファイバ１
１１ａ　、・・・、１１１ｎが形成される。
ファイバ１１１が全部で１本ある場合には、このデータ
分配器６５は、単一ファイバ５０からファイバ１ｉｉａ
、・・・、１１１ｎのそれぞれへとデータを結合するこ
とによって、１対ｎの方向性結合器として機能づ−る。
このデータ分配器は、単一モードファイバループ５０が
、たとえばファーｒパ５０に接続すなわち結合された中
央処理装置６７や、中央処理装［６７とともに用いられ
る端末装置７２．７６および７８のような周辺装置など
の装置の間で信号を転送するためのデータバスどし・て
機能づるための手段を与える。端末装置７２゜７４．７
６および７８は、対応するファイバ１１１ａ　、　１１
１ｂ　、　１１１Ｇ　、　１１１ｄ　ヘと適当な方法で
接続すなわち光学的に結合される。第１９図は図解の目
的だ（プのために便宜的に描いｌ、：４つの端末装置７
２　、７４　、７６　（＋５よび７８を示している。現
実の実施にあたっては、所望の数の周辺装置または他の
装置を、個々のファイバ１１　ｉ　ａ　。
・・・、１１１ｎへ接続することが可能である°。
第１９図に示したように、ＣＰＵ６７が］１イバ５０へ
と供給するどのような信号も、個々のフアイバ１１１の
すべてに結合され、それに接続されたどのような周）Ｕ
装置へも供給される。したがって、端末装置７２，７４
．７６および７８のそれぞれは、特定のアドレスコード
のみに対して応答することが望ましいと考えられる。た
とえば、端末装置７２が、それが応答するアドレスコー
ドを受取ると、この端末装置７２は、予め定められた形
式で、ＣＰＵ６７から出力された、その後に続く信号に
応答することになる。この端末装置７２は、データ信号
をファイバ１１１ａに与え、この信号はそれからファイ
バ５０へと結合される。
端末装置データ信号がファイバ５０’＼と結合された後
に、このデータ信号は、それに続く個々のファイバ１１
１’＋１．・・・、１１１ｎのそれぞれへと結合される
。したがって、ＣＰＵ６７から出力された信号によって
、ＣＰＵ６７に接続されて用いられる端末装置７２．７
４．７６．７８または他の周辺装＠（図示せず）の間の
データの転送が行なわれる。
上述のタップ付遅延線を用いるトランスバーサルフィル
タによってろ波される上限周波数は、タップ位置間の光
ファイバ５０の最短長によって決定されることがわかる
であろう。このシステムによってセットされる基本周波
数を増加づる１つの方法は、タップ位置間のファイバ５
０の長さしを減少させることである。第１６図では、上
述の４個のタップ付ユニットを用いる装置が示されてい
る。この効果によって、間隔をあけた信号のサンプリン
グが行なわれる長さＬは、Ｌ　、−′４へと減少するた
め、検出可能な最大周波数は、サンプルが取出される比
例現象時間によるファクタ４だけ増加する。
多数のタップ付ユニツ１−を用いることによる効果は、
遅延時間を短くすることであって、これはデータ分配シ
ステムにおいては長所となるものである。第１６図の構
成によって、ファイバ５０から、結合器の配列８０．８
２．８４および８６のそれぞれ対応する個々のファイバ
１４４．１１４４．２１４４および３１４４へのデータ
の転送が可能となる。たとえば、ファイバ５０に沿って
データを個々のファイバ１１４４へと、結合器の配列８
０の中のコイルのすべてを最初に横切るような必要なし
に、データを転送することが可能である。したがって、
個々のファイバ１４４．１１４４．２１４４および３１
４４が単一の結合器の配列の中に直列に接続されている
ような場合に比べて、遅延時間は短くなる。このため、
結合器の配列８０，８２．８４および８６のそれぞれは
、ただ１つのこのような結合器の配列を用いたデータ分
配システムにおいて必要とされるよりも、ラップを少な
くすることができる。
この装置の；１６答を可変とするためにタップ付遅延線
の出力をウェイ１−付けすることは、７択した悶々のタ
ップの出力をある程度まで減衰することによって達成さ
れる。この弁明のタップ付遅延線に固有のウェイ１〜付
けの制御においては、いくつかのタップを完全に欠落さ
せ、トランスバーサルフィルタの基本周波数を低下さ仕
ることによって、このトランスバーサルフィルタの基本
周波数をかなりの（ｙ度にまで変化させることができる
。たとえば、タップを１個おきに０にウェイＩ・付けす
ること（こよって、これらのタップを欠落するこＪ二に
より、基本周波数は半減するっそれぞれのタップを独立
にウェイト付け【９・得ることの他の利益は、遅延線の
端部に近接する場所における信舅？ｉＱ度の損失をウェ
イト付は制御装置によって補償し得ることである。
ウェイト付は制ｆｆ１ｌ装貿はまｔ：、７ｒルクの通過
帯域を形成さ（４ろことを許η寸、？・。た、−二λば
、トランスバーサルフィルタでは、帯域幅は鋭くかつ狭
くなり、そのためこの帯域幅はｗＪ波を伴う、わずかに
矩形に似た帯域幅よりも、より矩形に近くなる。タップ
が等し・くウェイ］−付けされる（次・るいは全くウェ
イ１〜付けされていない）ならば、この＠置の周波数応
答は第１７図（二示すＪ：うに、ｌ５ｉｎ　　（ｘ　）
　／ｘ　Ｉとなる。基本周波数は、中心のｔｏであり、
この帯域幅は、基本周波数［０がら−πおよびπの間に
ある。
より矩形に近い帯域幅を得ることおよび副周波数節を除
去することが好ましいため、タップのつエイトｆ＝Ｊけ
を１１ｔ【うことが望まれるっ第１８図では、ｒンニ［
イト−（＝Ｊけを与えるため（、二ＦＥＩ’−１７１０
を用いる、６７り・・Ｉブのタップ付遅延線の好ましい
ウェイＩ・付（ノが、６７個のタップのウェーｒト付け
を示づ一グラフににって説明されている。中心のタップ
２００は全くウニ、イト付けされていないので、光検出
器１／ＩＯからの電気信号のすべては、ＦＥＴ１・１２
に上って加梓装置２５に伝達される。中心の９ツブ２０
０の両側にあるタップは、第１８国（：ｌよ）で示す程
度まで、それぞれのタップについてのＦ　Ｅ　Ｔ−’１
４２によってウェイト付けされてＪ３す、タップに対応
するそれぞれの直線が１．０から減少した部分の僚は、
特定のタップに対して与えられる減衰最である。このウ
ェイト付けは、所望の、より矩形に近い帯域幅を与える
であろう。
より多くのタップが第１８図の８およびＣの間の頭載で
ウェイ１〜付けされるならば、この帯域幅は、タップの
間の長さしによって決定される基本周波数をその中心と
して、さらに一層狭くなるであろう。他方、ＢないしＣ
の曲ＩＩＡ領域においてはウェイト付けされるタップの
数がより少なくなれば、この帯域幅は広くなるであろう
。
この帯域幅の形は、削節を近似覆るウェイト付は関数に
おいて用いられるタップの数によって決定され、これら
のうち３個の削節が中心的１ｊ！（ＢないしＣ）の両側
に示されており、これらの節はＡないしＢ、およびＣな
いしＤ領域である。一般的には、タップのウェイト付【
ブにより光生するこれらの削節の数が多くなればなるほ
ど、ｍ域幅はＪ：り鋭くかつより矩形に近くなるであろ
う。このように、神々の形状の帯域幅がタップにお１ジ
る種々のウェイ１へ付は関数を用いることによって個々
に組立てられることを叩解することがでさるであろう。
従来のタップ付遅延線に肪る、この発明の効果は大ぎな
ものである。光学的タップ付遅延線は、波動現象を利用
する装置あるいは電気的な装置よりもはるかに高い周波
数で動作可能である。この装置は、電磁干渉にさらされ
ない。多分、このタップ付遅延線の最も注目づべき利点
は、比較的多数の同一の光学的タップを、単一の小さな
ユニツ１〜の中に、迅速、容易、かつ安衛に製造し得る
ことであろう。
それぞれのタップは信号の非常に小さな部分のみを取出
すので、１りられる有効なタップの故は再循環形式のタ
ップ付遅延線からなるｌ・ランスバー１ナルフーｒルタ
の数よりもかなり大きい。ウェイト付けの制御を用いる
ことによ・〕で、出力を個々に楢成し１ｑるため、帯１
１１幅の正確な形状を、所望の周波数特注に対応する正
確な形状にすることが可能となる。Ｒ債に、開示したＶ
字溝−シリコンチップ技術によって、同一の結合装置を
、大量生産して商業的過程に載せることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来技術の光ファーイバ遅延ｍｌ−ランスバ
・−サルフィルタを示す図である。第２図は、光７アー
イバの巻回を正しく整列させるために用いる溝が形成さ
れたチップの一部を示す斜視図である。第３図は、Ｖ字
溝の正確な配列を達成するために用いｌ〕れるフォトリ
ソグラフ技術を表わす斜視図である。第４図は、エツチ
ングに備えて準備されたシリコンウェーハの一部分を示
づ斜視図である。第５図は、この発明の好ましい実０ｉ
１ｉｒ＋Ａの入力ステージを示す図である。第６図は、
第５図に示された１超置の断面図であり、＼１字溝の白
部に整列された光フアイバ巻回部を示″Ｊ図である。第
７図は、第６図の一部を拡大（−て示ず図であり、Ｖ字
溝内に取付けられた光ファイバとラップされた部分どを
示′丈図である。第８図は、ファイ・くがどのようにラ
ップされるかを示す、＼／字溝内に取口けられた光ファ
イバの最初の嘗回部を示す断面図である。、第９図は、
他の実ｖＡＰｉｌＩのための）Ａトリソグラフ工程につ
いて用いられるマスクの斜２１Ｈ図であるａ第１０図は
、第９図において示したマスクを用い゛Ｃ製造されたウ
ェーハ内のＶ　？溝の平面図である。、第’ＩＯＡ図は
、第１０図に示１ノたＶ字溝の断面図である。第゛１１
図は、回転ラッピングを利用する他の実施例を表ね１ノ
、＼ｌ′？溝内の光”ファイバ巻回部の１つを示す断面
図ぐある。第１２図は、光ファイバのクラッドを明所す
るために７７１１−リソグラフエツチング技術を用いる
他の実施例を表わし、＼１字溝内光フ７・イバ巻回部の
１つを示１′断面図である。第１３図は、光ファイバの
種・′ｚの誉同部に、１３いて光を検出し、それぞれの
光検出器の出力をウェーｒ１〜付けし、この出力を加算
するための好まし・い実施例の光検出装置を略図的に示
す図である。第１４図は、第１３図の好ましい実施例を
構成するのに用いる装置の断ｖＩＪ図であり、整列のた
めに用いる技術を説明する図である。第１５図は、タッ
プ付遅延線において種々のタップからの光を検出するの
に用いられる多数の結合器の同時製造を利用する他の実
施例を表わす図である。第１Ｇ図は、より高い周波数で
の検出のためのこの発明の好ましい実施例を用いる技術
を説明する図である。、第１７１ｉ１７１は、矩形の帯
域幅を有する１−ランスバーサルフィルタを！Ｆ！１造
するのに用いるウェイ（〜付は関数を示す図である。第
１８図は、第１７図のウェイト付は関数を用いる多数の
タップのウェー（１−付けについてのグラフである。第
１９図は、データ分配装置における、第１５図の結合器
を示す分解斜視図である。 図において、２０はレーザ光源、２２は入〕ｊ信号、４
０ａ　、４０ｂ　、４０ｃ　、−，４０ｎ　、５０およ
び１１１　ａ　、　１１１１１　、　’＋　１１　ｃお
にび１１１ｄは光ファイバ、５２は光ファイバの入力端
部、５４は出力端部、６０おＪ：び１６６はチップ、６
２ａ　、　６２ｂ　、　＝、　６２Ｘ　ＬＬＶ？溝、６
７はＣＰＬＪ、７０および７１は石英ブロック、７２，
７４゜７６および７８はメモリ、８ｏおよび８１はマス
ク、１１０ａは光ノ１イバのＶ字溝内に設けられる部分
、１０２はクラッド、１６２はチップ、１６４は曲面状
Ｖ字溝、１０４ａ　、　　１０４１）、、１０４Ｃは７
ソプされた表面、１４０８，１４０１）。 １４０ｃＬ；を光電装置、１４２ａ、１４２ｂ、１４２
ＣはＦＥＴを示す。 特許出願人　ザ・ボード・オブ・１〜ラステイーズ・オ
ブ・ザ・レランド・スタンフィ ード・ジュニア・ユニバーシティ 代　　理　　人　　弁理士　　深　　見　　久　　部　
　　；′−（ （ほか２名）′、１ 図面の浄書（内容に変更なし） 手続補正ｍ（方式） 昭和５８年１１月２２日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５８年特訂願第　’１６７３９３　　号２、発明の
名称 フ７・イバ光学データ分配器およびそれを用いて光学的
信号を分配する方法３、補正をする者 事件との間係　特許出願人 住　所　　１メリ力合衆国、ノコリフオルニア州、スタ
ンフォード（番地なし） 名　称　　ＩＪ’・ボード・Ａブ・トラスティーズ・オ
ブ・ザ・レランド・スタンフォード・ジュニア・ユニバ
ーシティ自発補正 ６、補正の対象 図面 ７、補正の内容 製果で描いた図面を別紙の通り補充致します。 なお、内容についての変更はありません。 以」二

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）　複数の端末装置の間のデータの転送のためのフ
    ァイバ光学データ分配器であって：単一の連続的なファ
    イバの一部分の第１の配列と、 前記第１の配列へ光学的信号を供給する手段と、前記第
    １の配列からの光学的信号をタップするニレメン１〜の
    第２の配列とを備え、前記第２の配列は分離されたファ
    イバ光学物質の複数の部分を含み、前記部分のそれぞれ
    は少なくとも１つの端末装置に接続され、 前記第１および第２の配列のいずれかを伝播する光が、
    前記第１と第２の配列のうちの他方と結合重るように前
    記第２の配列と整列した連続的ファイバの部分の前記第
    １の配列を保持する手段をさらに備えた、ファイバ光学
    データ分配器。 （２）　前記端末装置は、分離されたファイバの前記一
    部分のうちの１つによって伝えられた光学的信号を受取
    るように適合された、ｎ　ｒｔ請求の範囲第１項記載の
    ファイバ光学データ分配器。 （３）　前記端末装置はさらに、前記ファイバ光学デー
    タ分配器からの情報を導き出す手段を含む、特許請求の
    範囲第２項記載のファイバ光学データ分配器。 （４）　前記端末装置は、光学的信号を分間されたファ
    イバ光学物質の前記部分へ与えるように適合されている
    、特許請求の範囲第１項記載のファイバ光学データ分配
    器。 （５）　前記第１の配列を伝播した光は、前記第２の配
    列の中の分離されたファイバ光学物質の前記部分のそれ
    ぞれに結合される、特！！′ｆ請求の範囲第１項ないし
    第４項のいずれかに記載のファイバ光学データ分配器。 （６）　前記単一の連続的なファイバは光学的な単一の
    処理装置に直列に接続され、前記処理装置は前記単一の
    連続的なファイバに光学的信号を与えるＪ：うに適合さ
    れている、特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
    かに記載のノ１イバ光学データ分配器。 （７〉　前記光学的信号処理装置はさらに、前記中−の
    連続的なファイバの一部分に結合した光学的信号が前記
    処理装置を通過し、前記単一の連続的なファイバの残り
    の部分と通信を行なうように適合された、特許請求の範
    囲第６項記載のファイバ光学データ分配器。 （８）　前記光学的信号はアト１ノスコードを含む、特
    ｉ！Ｔ請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載
    のファイバ光学データ分配器。 （９）　前記アドレスコードは、前記光学処理装置と前
    記複数の端末装置のうちの１つとを特徴する特許請求の
    範囲第８項記載のファイバ光学データ分配器。 （１０）　前記端末装置は、特定のアドレスコードに応
    答して、前記光学的信号から情報を選択的に１ｕき取る
    ように適合された、特許請求の範囲第９項記載のファイ
    バ光学データ分配器。 （１１）　前記光学処理装置は、アドレスコードを前記
    光学的信号の前記意図された行先である端末装置を指示
    する光学的信号へ与えるよう（Ｘ適合された、特許請求
    の範囲第８項記載のファイバ光学データ分配器。 （１２）　光ファイバの中を伝播する光学的信号を、前
    記信号の行先に応じて分配する方法であって、 単一の連続的な光ファイバの一部分の第１の配ケ１を形
    成するステップと、 複数の分離された光ファイバの一部分の第２の配列を形
    成するステップと、 前記分離された光ファイバのそれぞれを、独立した端末
    装置へ接続するステップと、 エバネセントフィールド（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ　　ｆ
    ｉｅｌｄ　）結合が、前記第１および第２の配列のそれ
    そ゛れからの光を、前記第１おＪ：び第２の配列のうち
    の他方へと結合するように、前記第１と第２の配列を整
    列させて保持するステップと、 前記第１の配列に光学的信号を与え、エハネしンＩ〜フ
    ィールド結合によって前記第２の配列の中の前記複数の
    分離されたファイバのそれぞれへと分配づるステップを
    備え、 アト１ノスコードを前記光学的信号へ与えるステップを
    さらに陥え、前記アドレスコードは少なくとも１つの特
    定の端末装置を特定するように適合されており、イして 前記アドレスコードによって特定された前記端末装置に
    おいて前記光学的信号を受取るステップをさらに備え、
    前記特定された端末装置は前記特定を行なうアドレスコ
    ードを識別すると前記信号から情報を取出づように適合
    された、光学的信号を分配器る方法。 （１３）　前記第１と第２の配列を研磨して、前記第１
    と第２の配列からクラッドの一部分を取り除くステップ
    をさらに備える、特許請求の範囲第１２項記載の光学的
    信号を分配する方法。 （１４）　光学的信号を前記分離された複数のファイバ
    から選択されたファイバへと与えるステップと、 前記選択されたファイバのそれぞれからの光学的信号を
    前記単一の連続的ファイバへと結合するステップをさら
    に備える、特許請求の範囲第′１３項記載の光学的信号
    を分配する方法。
JP58167393A 1982-09-10 1983-09-09 フアイバ光学デ−タ分配器およびそれを用いて光学的信号を分配する方法 Pending JPS5981614A (ja)

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BR (1) BR8304902A (ja)
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