JPS602644B2 - 光ビ−ム用波長分割多重化・分波装置 - Google Patents
光ビ−ム用波長分割多重化・分波装置Info
- Publication number
- JPS602644B2 JPS602644B2 JP15851576A JP15851576A JPS602644B2 JP S602644 B2 JPS602644 B2 JP S602644B2 JP 15851576 A JP15851576 A JP 15851576A JP 15851576 A JP15851576 A JP 15851576A JP S602644 B2 JPS602644 B2 JP S602644B2
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- Japan
- Prior art keywords
- optical
- wavelength division
- division multiplexing
- central axis
- face
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光通信用の回路素子、とくに異なる波長の複
数の光ビームを多重化し、分波する光ビーム用波長、分
割多重化・分波装置に関する。
数の光ビームを多重化し、分波する光ビーム用波長、分
割多重化・分波装置に関する。
光フアィバや半導体レーザ等の性能の向上にともなって
、光フアィバ通信が将来の新しい通信システムとして期
待され実用化へ向けて開発が急速に進められつつある。
実用的な光フアィバ通信システムを構成する上で重要な
回路素子として、複数の光ビームをまとめて−本の光フ
アィバへ結合したり、一本の光ビームを分離したりする
光多重あるいは光分波装置がある。光多重化の方法は種
々あるが、波長の異なる複数の光ビームを用いる波長分
割多重方法が比較的通常の光ファィバ通信に適している
ように思われる。これまでに光波長分割多重化を行なう
ために、波長選択性のある反射鏡により複数の光ビーム
をまとめて単一の伝送路に送り込んだり、単一の伝送路
からの光ビームを波長ごとの光ビームに分離したりする
ことが考えられているが、この方法は、反射率の波長依
存性の鋭い反射鏡が得られにくいために複数の光ビーム
の隣り合う波長間隔をあまり小さくできないこと、光ビ
ームの光路中に反射鏡を設置するために挿入損失が増加
することなどの理由であまり多重度を上げられない欠点
を有している。またこの方法は反射鏡等の構成が比較的
複雑で長期的な安定度に欠けるという欠点も有している
。一方、光多重化・分波の別の方法としてプリズムや回
折格子等の独立の光分散素子を用いる方法も考えられる
が、従来のこれらの素子は比較的大型で、光フアィバと
の光学的および形状的な整合がとりにくく、そのために
小型で安定な光ビーム用波長分割多重化・分波装置が得
られにくい。この発明の目的は、高多重度、小型、安定
な光ビーム用波長分割多重化・分波装置を提供すること
にある。
、光フアィバ通信が将来の新しい通信システムとして期
待され実用化へ向けて開発が急速に進められつつある。
実用的な光フアィバ通信システムを構成する上で重要な
回路素子として、複数の光ビームをまとめて−本の光フ
アィバへ結合したり、一本の光ビームを分離したりする
光多重あるいは光分波装置がある。光多重化の方法は種
々あるが、波長の異なる複数の光ビームを用いる波長分
割多重方法が比較的通常の光ファィバ通信に適している
ように思われる。これまでに光波長分割多重化を行なう
ために、波長選択性のある反射鏡により複数の光ビーム
をまとめて単一の伝送路に送り込んだり、単一の伝送路
からの光ビームを波長ごとの光ビームに分離したりする
ことが考えられているが、この方法は、反射率の波長依
存性の鋭い反射鏡が得られにくいために複数の光ビーム
の隣り合う波長間隔をあまり小さくできないこと、光ビ
ームの光路中に反射鏡を設置するために挿入損失が増加
することなどの理由であまり多重度を上げられない欠点
を有している。またこの方法は反射鏡等の構成が比較的
複雑で長期的な安定度に欠けるという欠点も有している
。一方、光多重化・分波の別の方法としてプリズムや回
折格子等の独立の光分散素子を用いる方法も考えられる
が、従来のこれらの素子は比較的大型で、光フアィバと
の光学的および形状的な整合がとりにくく、そのために
小型で安定な光ビーム用波長分割多重化・分波装置が得
られにくい。この発明の目的は、高多重度、小型、安定
な光ビーム用波長分割多重化・分波装置を提供すること
にある。
この発明によれば、中心からの距離をｒとし、ａを正の
比例定数としたとき、１−きｒ２にほぼ比例して変化す
る屈折率を有し、ほぼ（竹／２十ｍｍ）／ノ；（ｍは正
の整数）であらわされる長さを有する集東性光伝送体と
、その中心軸を切る一体化して設置された反射型の回折
格子と、そのもう一方の端面に端部を設置された複数の
光フアィバとからなる光ビーム用波長分割多重化・分波
装置が得られる。
比例定数としたとき、１−きｒ２にほぼ比例して変化す
る屈折率を有し、ほぼ（竹／２十ｍｍ）／ノ；（ｍは正
の整数）であらわされる長さを有する集東性光伝送体と
、その中心軸を切る一体化して設置された反射型の回折
格子と、そのもう一方の端面に端部を設置された複数の
光フアィバとからなる光ビーム用波長分割多重化・分波
装置が得られる。
内部の屈折率分布が中心軸から周辺に向ってほぼ距離の
２乗に比例して減少するいわゆる集東性光伝送体は、中
心軸を横切る面が平面でもレンズ作用を持つ特異なしン
ズとして知られている。
２乗に比例して減少するいわゆる集東性光伝送体は、中
心軸を横切る面が平面でもレンズ作用を持つ特異なしン
ズとして知られている。
この発明では回折格子を用いて光の波長分割多重化や分
波を行なうが、その場合に集東性光伝送体のこのレンズ
作用と平面端面とを有効に利用するものである。すなわ
ち集東性光伝送体の一方の平面端面に複数の光フアィバ
の端部を設置し、そのうちの一本の光フアィバから出射
されるある角度のひろがりを持つ光ビームを、集東性光
伝送体のレンズ作用によりほぼ平行で中心軸に対し懐い
た光ビームに変換して集東性光伝送体のもう一方の平面
端面に設置した反射型の回折格子に入射させる。その後
、回折格子により波長ごとに分離されて異なる角度で反
射された光ビームを再び集東性光伝送体により集東して
その端面上に端部が設置された光フアィバへ波長別に分
配しようとするものである。この発明では、複数の光フ
アィバの入、出射光ビームのビーム径や角度の変換をひ
とつの小型な集東性光伝送体で行なうので、きわめて小
型で安定な光ビーム用波長分割多重化・分波装置が得ら
れる。また、この発明では光の分散素子として回折格子
を用いているので高多重度が実現できる。以下、図面を
参照してこの発明を詳しく説明する。
波を行なうが、その場合に集東性光伝送体のこのレンズ
作用と平面端面とを有効に利用するものである。すなわ
ち集東性光伝送体の一方の平面端面に複数の光フアィバ
の端部を設置し、そのうちの一本の光フアィバから出射
されるある角度のひろがりを持つ光ビームを、集東性光
伝送体のレンズ作用によりほぼ平行で中心軸に対し懐い
た光ビームに変換して集東性光伝送体のもう一方の平面
端面に設置した反射型の回折格子に入射させる。その後
、回折格子により波長ごとに分離されて異なる角度で反
射された光ビームを再び集東性光伝送体により集東して
その端面上に端部が設置された光フアィバへ波長別に分
配しようとするものである。この発明では、複数の光フ
アィバの入、出射光ビームのビーム径や角度の変換をひ
とつの小型な集東性光伝送体で行なうので、きわめて小
型で安定な光ビーム用波長分割多重化・分波装置が得ら
れる。また、この発明では光の分散素子として回折格子
を用いているので高多重度が実現できる。以下、図面を
参照してこの発明を詳しく説明する。
第１図はこの発明の第１の実施例の断面図を、第２図は
その斜視図をそれぞれあらわす。ｘ，ｙ，ｚ軸を図示の
ように定める。直径約１．８肌のガラス円棒にすでによ
く知られたイオン交換法により中心からの距離の２案に
ほぼ比例して減少する屈折率分布をつけた集東性光伝送
体１の中心軸５川こ垂直な端面３には、中心軸５０と交
わりｙ軸に平行な線上で中心から０．６６柵の位置に光
ファイバ１１の端部が、その線上で光フアィバ１１と反
対方向の中心から０．３３，０．４３，０．５３凧の位
置にそれぞれ光フアィバ１２，１３，１４の端部が設置
されている。集東性光伝送体１の端面３に対しては反対
側の端面４は中心軸５０１こ対して６０度煩いており、
そこにフオトレジストを塗付しレーザ・ビームの干渉パ
ターンを利用して露光した後にエッチングにより間隔０
．９９ｒｍのｘ軸に平行な多数の溝をつけ、それに金を
蒸着して反射型の回折格子２を形成した。集東性光伝送
体１は、端面３と４が切る中心軸の長さが４．７側にな
るようにした。集東性光伝送体１の屈折率ｎは中心軸５
０からの距離をｒとしてほぼ次式であらわされる。ｎ＝
ｎ。
その斜視図をそれぞれあらわす。ｘ，ｙ，ｚ軸を図示の
ように定める。直径約１．８肌のガラス円棒にすでによ
く知られたイオン交換法により中心からの距離の２案に
ほぼ比例して減少する屈折率分布をつけた集東性光伝送
体１の中心軸５川こ垂直な端面３には、中心軸５０と交
わりｙ軸に平行な線上で中心から０．６６柵の位置に光
ファイバ１１の端部が、その線上で光フアィバ１１と反
対方向の中心から０．３３，０．４３，０．５３凧の位
置にそれぞれ光フアィバ１２，１３，１４の端部が設置
されている。集東性光伝送体１の端面３に対しては反対
側の端面４は中心軸５０１こ対して６０度煩いており、
そこにフオトレジストを塗付しレーザ・ビームの干渉パ
ターンを利用して露光した後にエッチングにより間隔０
．９９ｒｍのｘ軸に平行な多数の溝をつけ、それに金を
蒸着して反射型の回折格子２を形成した。集東性光伝送
体１は、端面３と４が切る中心軸の長さが４．７側にな
るようにした。集東性光伝送体１の屈折率ｎは中心軸５
０からの距離をｒとしてほぼ次式であらわされる。ｎ＝
ｎ。
（１−裏ａ〆〉‐‐‐｛１１ここでｎｏは中心軸５０上
の屈折率、ａは集東パラメータをそれぞれあらわす。
の屈折率、ａは集東パラメータをそれぞれあらわす。
このような屈折率分布を持つ集東性光伝送体を長さ１に
切り出すと焦点距離ｆ、主平面の端面からの距離ｈがそ
れぞれｆ＝１／ｎ。
切り出すと焦点距離ｆ、主平面の端面からの距離ｈがそ
れぞれｆ＝１／ｎ。
ノ；ｓｉｎノテー，ｈ＝（１一ｃｏｓゾテ１）／ｎ。
ノ；ｓｉｎノ；１であらわされるレンズとして働くこと
が知られている。したがって、ノ；１＝汀／２となるよ
うにａと１の値を選べば、ｆ＝１／ｎ。ノ左，ｈ＝ｆと
なり、焦点が端面にくる。この場合には一方の端面から
光ビームを中心軸からずれた位置で端面に垂直に入射さ
せると、もう一方の端面からは中心軸上で中心軸から懐
いて出射する光ビームが得られる。この実施例で用いた
集東性光伝送体１のｎｏ，ａはそれぞれ１．０ ０．１
１側‐２であるので、端面３と４とが中心藤５０を切る
長さを４．７肋にすることによりノす１＝汀／２の条件
を満たすことができる。それによって、端面３上に中心
軸５０からずれた位置に設置した光ファイバー１の端部
から端面３に垂直に光ビーム３１を集東性光伝送体１に
入射させると、もう一方の端面４には中心軸５０から約
２００領し、てこの光ビーム３１が当ることになる。同
時に光ビーム３１は図示したように端面４へはひろがっ
て入射するので、そこに設置された反射型回折格子２に
より波長ごとに異なる角度に回折される。この実施例で
は、光ビーム３１の波長が０．８１ムｍのとき中心軸５
０に対して２００、０．８５ムｍのとき１６０、０．８
９ムｍのとき１３０の方向にそれぞれ光ビーム３２，３
３，３４として回折され、再び集東性光伝送体１のレン
ズ作用により集東されて、それぞれ光ファイバー２，１
３，１４へ効率良く入射させることができ、波長による
光ビームの分波が実現できた。逆に光フアィバ１２，１
３，１４から波長０．８１ムｍ、０．８５山ｍ、０．８
９仏ｍの光ビームを入射させたところどれも光ファイバ
１１へ結合でき波長の多重ができたことは言うまでもな
い。この発明では、小型な集東性光伝送体を集東素子と
して用いているので光ビーム用波長分割多重化・分波装
置がきわめて小型にかつ安定にできた。
が知られている。したがって、ノ；１＝汀／２となるよ
うにａと１の値を選べば、ｆ＝１／ｎ。ノ左，ｈ＝ｆと
なり、焦点が端面にくる。この場合には一方の端面から
光ビームを中心軸からずれた位置で端面に垂直に入射さ
せると、もう一方の端面からは中心軸上で中心軸から懐
いて出射する光ビームが得られる。この実施例で用いた
集東性光伝送体１のｎｏ，ａはそれぞれ１．０ ０．１
１側‐２であるので、端面３と４とが中心藤５０を切る
長さを４．７肋にすることによりノす１＝汀／２の条件
を満たすことができる。それによって、端面３上に中心
軸５０からずれた位置に設置した光ファイバー１の端部
から端面３に垂直に光ビーム３１を集東性光伝送体１に
入射させると、もう一方の端面４には中心軸５０から約
２００領し、てこの光ビーム３１が当ることになる。同
時に光ビーム３１は図示したように端面４へはひろがっ
て入射するので、そこに設置された反射型回折格子２に
より波長ごとに異なる角度に回折される。この実施例で
は、光ビーム３１の波長が０．８１ムｍのとき中心軸５
０に対して２００、０．８５ムｍのとき１６０、０．８
９ムｍのとき１３０の方向にそれぞれ光ビーム３２，３
３，３４として回折され、再び集東性光伝送体１のレン
ズ作用により集東されて、それぞれ光ファイバー２，１
３，１４へ効率良く入射させることができ、波長による
光ビームの分波が実現できた。逆に光フアィバ１２，１
３，１４から波長０．８１ムｍ、０．８５山ｍ、０．８
９仏ｍの光ビームを入射させたところどれも光ファイバ
１１へ結合でき波長の多重ができたことは言うまでもな
い。この発明では、小型な集東性光伝送体を集東素子と
して用いているので光ビーム用波長分割多重化・分波装
置がきわめて小型にかつ安定にできた。
また、光分散素子として回折格子を用いているために分
解能を上げることができ、高密度の多重が可能になった
。次に本発明の第２の実施例を第３図に示す側面図を用
いて説明する。
解能を上げることができ、高密度の多重が可能になった
。次に本発明の第２の実施例を第３図に示す側面図を用
いて説明する。
この実施例は第一の実施例に使用したものとほぼ同様な
集東性光伝送体１０を長さ約４．７肋になるように両端
面５，６を中心軸５１に対してほぼ垂直に研磨し、その
一方の端面５には中心軸５１と交わりｙ軸に平行な線上
の中心から０．８側の位置に光フアィバ１５の端部をそ
の反対側で中心から０．６５柵、０．７６側の位置に光
フアィバ１６，１７の端部を、それぞれ設置し、もう一
方の端面６には第１の実施例で用いたのとほぼ同様な方
法で製作した間隔０．９６山ｍの溝からなる反射型回折
格子７を、それぞれ設置したものである。この実施例に
おいても、第１の実施例におけるとほぼ同様に、光フア
ィバ１５を伝搬してきた波長０．８０ぷｍ、０．８５〆
ｍの光ビームをそれぞれ光フアィバ１６，１７へ分配す
ることができた。以上の実施例において集東性光伝送体
１，１０の長さ１は集東パラメータをａとしてノテー＝
竹／２となるようにしたが、これはこの長さに限られる
ことはなく、集東性光伝送体の性質より・ａｌ＝灯／２
十ｍｍ（ｍは整数）としても全く同じ動作が実現できる
。
集東性光伝送体１０を長さ約４．７肋になるように両端
面５，６を中心軸５１に対してほぼ垂直に研磨し、その
一方の端面５には中心軸５１と交わりｙ軸に平行な線上
の中心から０．８側の位置に光フアィバ１５の端部をそ
の反対側で中心から０．６５柵、０．７６側の位置に光
フアィバ１６，１７の端部を、それぞれ設置し、もう一
方の端面６には第１の実施例で用いたのとほぼ同様な方
法で製作した間隔０．９６山ｍの溝からなる反射型回折
格子７を、それぞれ設置したものである。この実施例に
おいても、第１の実施例におけるとほぼ同様に、光フア
ィバ１５を伝搬してきた波長０．８０ぷｍ、０．８５〆
ｍの光ビームをそれぞれ光フアィバ１６，１７へ分配す
ることができた。以上の実施例において集東性光伝送体
１，１０の長さ１は集東パラメータをａとしてノテー＝
竹／２となるようにしたが、これはこの長さに限られる
ことはなく、集東性光伝送体の性質より・ａｌ＝灯／２
十ｍｍ（ｍは整数）としても全く同じ動作が実現できる
。
さらに、光ファィバの端部と集東性光伝送体の端部を少
雌して設置す微々倣う（ぁ小は青十皿）浄いなくてもそ
の近傍の値‘こすればほぼ同様な効果が期待できる。
雌して設置す微々倣う（ぁ小は青十皿）浄いなくてもそ
の近傍の値‘こすればほぼ同様な効果が期待できる。
この発明は以上の基本的な実施例のほかに、いくつかの
変形が可能である。
変形が可能である。
実施例では光フアィバ１１〜１７と集東性光伝送体１と
の結合は直接つき合わせる方法を用いたが、両者の間に
他の集東素子等を含む結合回路を用いても良いし、また
コネクタ等を用いて光フアィバが脱看可能な構造にして
も良い。
の結合は直接つき合わせる方法を用いたが、両者の間に
他の集東素子等を含む結合回路を用いても良いし、また
コネクタ等を用いて光フアィバが脱看可能な構造にして
も良い。
第１図はこの発明の第１の実施例の断面図、第２図はそ
の斜視図、第３図はこの発明の第２の実施例の側面図を
それぞれあらわす。 なお、図において１，１０は集東性光伝送体、２，７は
反射型回折格子、３，４，５，６は端面、１１，１２，
１３，１４，１５，１６，１７は光フアィバ、５０，５
１は中心軸をあらわす。 オー図オ２図 オ３図
の斜視図、第３図はこの発明の第２の実施例の側面図を
それぞれあらわす。 なお、図において１，１０は集東性光伝送体、２，７は
反射型回折格子、３，４，５，６は端面、１１，１２，
１３，１４，１５，１６，１７は光フアィバ、５０，５
１は中心軸をあらわす。 オー図オ２図 オ３図
Claims (1)
- １ 中心からの距離をｒとし、正の比例定数をａとした
とき、１−１／２ａｒ＾２にほぼ比例して変化する屈折
率分布を有し、ほぼ（π／２＋ｍπ）／√（ａ）（ｍは
正の整数）であらわされる長さを有する集束性光伝送体
と、その中心軸を切る一方の端面近傍に一体化して設置
された反射型の回折格子と、もう一方の端面近傍に端部
が設置された複数の光フアイバとからなり、前記複数の
光フアイバのうちの少なくともひとつの光フアイバ中を
伝搬してきた異なる波長の光ビームを前記複数の光フア
イバ中の異なる光フアイバへ結合させることを特徴とす
る光ビーム用波長分割多重化分波装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15851576A JPS602644B2 (ja) | 1976-12-28 | 1976-12-28 | 光ビ−ム用波長分割多重化・分波装置 |
| US05/865,205 US4198117A (en) | 1976-12-28 | 1977-12-28 | Optical wavelength-division multiplexing and demultiplexing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15851576A JPS602644B2 (ja) | 1976-12-28 | 1976-12-28 | 光ビ−ム用波長分割多重化・分波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5382435A JPS5382435A (en) | 1978-07-20 |
| JPS602644B2 true JPS602644B2 (ja) | 1985-01-23 |
Family
ID=15673412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15851576A Expired JPS602644B2 (ja) | 1976-12-28 | 1976-12-28 | 光ビ−ム用波長分割多重化・分波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602644B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01120106U (ja) * | 1988-04-07 | 1989-08-15 |
-
1976
- 1976-12-28 JP JP15851576A patent/JPS602644B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5382435A (en) | 1978-07-20 |
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