JPS61113009A - 光マルチプレクサ／デマルチプレクサ - Google Patents

光マルチプレクサ／デマルチプレクサ

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JPS61113009A
JPS61113009A JP60189986A JP18998685A JPS61113009A JP S61113009 A JPS61113009 A JP S61113009A JP 60189986 A JP60189986 A JP 60189986A JP 18998685 A JP18998685 A JP 18998685A JP S61113009 A JPS61113009 A JP S61113009A
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optical
multiplexer
demultiplexer
imaging lens
optical fibers
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JP60189986A
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クルト・フスゲンガー
テオドール・ホルマー
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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】 ［発明の技術分野］ この発明は、結像レンズと反射格子とを具備している光
マルチプレクサ／デマルチプレクサに関するものである
。
［発明の技術的背狽］ この種の装置は例えば雑誌ＮＴＺ、第３７巻（１９８４
年）、第６号、第３４６〜３５１頁に記載されている。
［発明の概要コ この発明の目的は、製造の容易な光マルチプレクサ／デ
マルチプレクサを提供することである。
この目的は、結像レンズと反射格子とを具備している光
マルチプレクサ／デマルチプレクサにおいて、結像レン
ズが１以上の平面を有し、反射格子と直接接合されるこ
とによって達成される。この発明の効果的な実施態様は
特許請求の範囲第２項以下に記載されている。この発明
の効果は以下の説明によって明らかにされよう。
［発明の実施例］ 以下、添附図面を参照に実施例を詳細に説明する。
第１ａ図の実施例において、半球状レンズ２は反射格子
１を備えている。レンズの半径は２２゜７ｍｍであり、
格子定数０は３．３μｍであり、レンズのガラスの屈折
率ｎは波長１．２５μｍにおいて１．６６である（ガラ
ス：ショットのＬａＫＮ１２＞。さらに、単一の光ファ
イバ４と一部の光ファイバ５が設けられている。マルチ
プレクサモードにおいては結合されるべき個々のビーム
は光ファイバ５によってマルチプレクサに導かれ、異な
った波長成分よりなる光ビームは光ファイバ４によって
出力される。デマルチプレクサモードにおいては異なっ
た波長の成分へ分離されるべき光ビームは光ファイバ４
によってデマルチプレクサに結合され、個々の波長成分
は光ファイバ５によって出力される。マルチプレクサ／
デマルチプレクサは互いに逆の動作をする部品であり、
それ故それはマルチプレクサおよびデマルチプレクサの
どちらとしても使用できる。
光ファイバ４と光ファイバ５の一つとの間の光ビームの
経路を以下第１ｂ図を参照して説明する。
レンズ２は光ファイバ４から入って来る発散光を平行に
しようとする。反射格子１で反射された平行光１２から
レンズ２は集束光１３を生成し、それは光フアイバ５上
に結像する。
このことから、次のことが導き出される。すなわち第１
ａ図に示す装置において光ファイバ５とレンズ２の中心
との間の距離および光ファイバ４とレンズ２の中心との
間の距離はレンズの焦点距離に等しくなければならない
。焦点距離は特にレンズ材料の屈折率によって決定され
、レンズ材料の屈折率は波長（周波数）に応じて変化す
る。したがって、光ファイバ５からレンズ２までの距離
−〇− は、もしもレンズ２から出る光ビームが完全に光フアイ
バ上に結像されなければならないのであれば、波長に応
じて若干異ならな（プればならない。
しかしながら、実際には多くの場合に個々の波長に対づ
る焦点距離の平均値に等しい平均距離を選択すれば充分
である。光ファイバ４および′５の端部はしたがってレ
ンズ２の外面と同心の線３上に配置しても問題はない。
反射格子は異なった波長の光を異なった方向に偏向させ
ることが知られている。この特性がマルチプレクサ／デ
マルチプレクサにおいて光ファイバ４を通ってデマルチ
プレクサに結合された光ビームをその個々の成分に分離
するために使用される。そのため光ファイバ５はそれぞ
れ所望の波長の光ビームが入側するように配置されてい
る。結論として、それぞれの光ファイバ５とレンズ２の
中心をそれぞれ結ぶ各線と、光ファイバ４とレンズ２の
中心を結ぶ線との間の角度は格子定数ｑとそれぞれの波
長によって決定される。
マルチプレクサ／デマルチプレクサは実際には次のよう
に構成される。レンズ２、反則格子１および各光ファイ
バ４および５の一部は容器内に配置され、−力先ファイ
バ４および５の他の部分は容器から突出している。これ
らの突出している光ファイバの端部に他の光ファイバが
スプライス法にＪ：って連結されることができる。容器
内に配置された光ファイバ４および５を容器の壁中に配
置したコネクタによって他の光ファイバに連結すること
も可能である。
光学的損失ならびに球面おＪ：び色収差を最小にするた
めに、レンズの月料の屈折率ｎはできるだけ大きく選択
される。
この発明によるマルチプレクサ／デマルチプレクサは製
造が容易である。まず第１の製造方法では、反射格子１
が半球状レンズ２の平面部分に接着される。光学的セメ
ン１〜の屈折率はレンズ＋１　Ｉｆの屈折率と等しい。
第２の製造方法では、反射格子１は半球状レンズ２の平
面部分上にスクライブによって直接生成され、背面には
金または銀の反則被膜が設（プられる。
格子を有するマルチプレクサ／デマルチプレクサにおい
て使用されるレーザのスペクトル幅と整合する光学チャ
ンネルバンド幅が確実に得られるようにするために、光
ファイバ５は互いにできるだけ密接した間隔で配置する
ことが望ましい。その場合には個々の光ファイバが互い
に接触する。
結合して取出されるべき光ビームが結像される隣□接す
る光ファイバのコア間の距離はその場合光ファイバの外
径によって決定される。光ファイバ５のコア１４（第２
図）間の距離を小さくするために、光ファイバの端部を
研磨するとよい。
この発明のマルチプレクサ／デマルチプレクサは例えば
両方向性の伝送路の端末で使用される。
多くの場合に、そのような伝送路の二つの方向に対して
異なった波長の光が使用される。そのような用途に特に
適しているマルチプレクサ／デマルチプレクサを以下第
３図を参照に説明する。
第１図の実施例のものと同様に、半球状レンズ２は反射
格子１を備えている。光ファイバ４を通って光ビームは
デマルチプレクサに結合され、或いはマルチプレクサか
ら出力される。多数の同様な光ファイバ５が設（プられ
ている第１図の実施例のものと異なって、第３図の実施
例では単一モード光ファイバ６とマルチモード光ファイ
バ７とが交互に配置されている。これは次のような効果
を生じる。マルチモード光ファイバは単一モード光ファ
イバよりも大きいコア直径を有する。その結果デマルチ
プレクサモードにおいてマルチモード光ファイバ７中へ
結合される光ビームの結像における要求の厳しさが減少
される。光ファイバ７とレンズ２との間の距離を、各光
フアイバ上に完全に結像するのに必要な距離の平均値に
等しくすることで充分である。この装置ではマルチモー
ド光ファイバ７はデマルチプレクサモードでのみ使用さ
れる。マルチモード光ファイバ７の間の単一モード光フ
ァイバ６はマルチプレクサモードに使用される。それら
を通って異なった波長の光ビームが伝送され、それらは
レンズ２を通って反射格子１に向けられる。反射格子１
から導波体である光ファイバ４に反射された後、それら
は後者によつて導出される。
第１図の実施例について述べたことは第３図の実施例に
ついても同様に適用できる。すなわち、レンズ２、反射
格子１および各光ファイバ４，６゜１を容器内に配置し
、光ファイバの端部を容器から突出させることができる
。容器中には結合されるべき光ビームを放射するレーザ
８およびデマルチプレクサによって生成された光ビーム
が結合される光−電気変換装置９が収容されていてもよ
い。
もしも、光−電気変換装置９およびレーザ８も容器中に
収容されているならば、一本の光ファイバ４と電気的導
線が容器から突出している。これに−よって非常にコン
パクトな装置を得ることができる。
半球状のレンズ２の代わりに他の形状のレンズを使用す
ることもできる。必要なことは反射格子を形成すること
のできる平らな表面を有することだけである。有効なレ
ンズの形状は放物線状の断面形状であり、それは球面収
差に関して良好な結果を与える。
線形偏光が格子に向けられ、偏光の主面が格子のライン
に垂直であれば、反射損失は最小になる。
これには光ファイバ４および５　（または６）が偏光を
保持できる光ファイバであることを必要とする。
格子を有するマルチプレクサ／デマルチプレクサ中の波
長チャンネル当りの挿入損失を最小にするために、半球
状のレンズの表面と光ファイバの端面には反射防止膜が
設けられる。
この発明によるマルチプレクサ／デマルチプレクサは集
積光学装置として構成すると有利である。
その−例を第４図を参照にして説明する。
フォトレジスト中に形成された格子が使用される。この
ような格子は例えばＨ，Ｇ、　Ｕｎｏｅｒ著、゛′光通
信技術″第１０７〜１１４頁（Ｅｌｉｔｅｒａ−Ｖｅｌ
ａａ）によって従来より知られている。装置はさらにフ
ィルム状の光導波体を備え、それは前記文献の１９頁に
記載されているように従来から知られているものである
。もしもそのような格子を有するフォトレジストがフィ
ルム状光導波体に適用されるならば、光学的な反射が生
じ、反射角度は波長に依存する（例えばＴｏｐ＋ｃｓ　
ｉｎ　　Ａｐｐｌｉｅｄｐｈｙｓｉｃｓ第７巻、１１０
〜１１２頁、特に１１２頁の第３．１４ｂ図）。
実施例では、３個の波長λ１．λ２．λ３を含む光が単
一モード光ファイバ４７に沿って左側から導かれ、マル
チプレクサ／デマルチプレクサ（説明はデマルチプレク
サモードについて行なう）に結合される。光は平行であ
り、フィルム状の光導波体４３中を伝播する。フィルム
状の光導波体４３を覆って前述のように７オトレジスト
材料で形成された格子４１が配置されている。格子は反
射回折格子として作用する。その作用は前記文献に記載
されている。光の一部は所望の方向に反射され、残りの
部分はフォトレジスト層を通過する。損失を最小にする
ために、反射被膜（図示せず）、例えば銀のフィルムが
フォトレジスト層に施される。
光が左側から入射する図示の場合において波長に対応し
た反射は左下方に向けられる。これらの方向において、
透明な基体４４、例えばニオブ酸すチウム基体があり、
それはフィルム状先導波体４３に接合されている。反射
された平行光は基体４４中を伝播して基体中の集束レン
ズ４５に入射する。レンズは従来しられている方法で適
当な屈折率プロファイル（例えば放物線）で構成されて
いる。このプロファイルを得るために、製造中に２酸化
チタニウムが制御された量でニオブ酸リチウム基体に拡
散される。
基体４４中にはまた光導波体４６が設けられ、それらは
波長λ１．λ２．／１３の反射された光ビームの一つが
それらのそれぞれに結像するように相互およびレンズ４
５に関して配置されている。これらの光導波体４６は光
ファイバ４８に結合可能であり、それによって異なった
波長の光ビームが取出される。
デマルチプレクサモードについてここに説明した集積光
学装置はまたマルチプレクサとして使用することもでき
る。さらに、前述のレーザおよび光−電気変換装置を装
置内に設けることもできる。
格子における低い反射損失はのこぎり波状格子（ｂｌａ
ｚｅｄ　　５ａｅｔｏｏｔｈ　　ｇｒａｔｉｎｇ　）に
よって得られる。
別の実施例を第５図を参照に説明する。説明はデマルチ
プレクサモードについてであるが、同様にマルチプレク
サに適用することができる。
光ビームＥはデマルチプレクサによって周波数（波長）
に応じて異なった方向α１・・・αｎに入力光ビームを
反射することによって異なった周波数（波長）を有する
成分光ビームＡ１・・・Ａｎに分割される。
数個の光導波体１０１および１０２が集積光学装置１０
０中に設けられる。光導波体１０１および１０２は前記
実施例における光導波体（光ファイバ）４゜５．６．７
に対応したものである。入力光ビームＥは第１の光導波
体１０１を経てレンズ２に導かれる。出力光ビームは別
の複数の先導波体１０２のそれぞれによってデマルチプ
レクサの出力に導かれる。結像レンズに隣接する区域に
おいて前記複数の光導波体１０２は集積光学装置１００
中に配置され、それらは、光導波体１０２によってデマ
ルチプレクサの出力導かれる出力光ビームが結像レンズ
２から出力して集積光学的装置を照射する方向の地点に
位置するように配置されている。その結果、集積光学的
装置のこの区域の光導波体は結像レンズ２の焦点に対し
て放射方向に配置されている。デマルチプレクサの出力
に隣接する区域においては集積光学装置中の光導波体１
０２は互いに平行に配置されている。
光ビームは、個々の光ファイバではなく、集積光学装置
内を導かれるから、もはや成分ビームが最良の方法でそ
れらに結合されることを確実にするように多数の個々の
光ファイバを調整する必要はない。単一の集積光学的装
置を調整しなければならないだけである。さらに、結像
レンズの区域において、集積光学装置の個々の光導波体
は個別の光ファイバを使用するものよりも互いに密接さ
せることが可能である。したがってデマルチプレクサの
光学的バンド幅は増加される。デマルチプレクサの出力
区域における光導波体は互いに平行であるから、デマル
チプレクサから出力光ビームを結合し、およびそれらを
他の伝送手段に結合する手段は例えばコネクタによって
容易に構成することができる。
この方法はまたさらに別の素子を集積するのにも非常に
よく適応している。例えば、光導波体のみならず、光を
受信してそれを変換する光−電気変換装置を含んで集積
光学装置を構成することが可能である。もしも装置がマ
ルチプレクサモードで使用されるならば、同じことは送
信素子、例えばレーザダイオードにも適用できる。マル
チプレクサおよびデマルチプレクサとして同時に動作さ
れるときには、集積光学装置は光−電気変換装置および
送信素子を備える。
出力光ビームの最適の結像には、結像レンズ２と光導波
体１０２との間の距離が周波数に応じて選択されること
が必要であることは前述のとおりである。もしもデマル
チプレクサが個々の光ファイバによって構成されている
ならばこの要求に合致させることは非常に困難であるが
、光導波体１０２の端部の位置する集積光学装置１００
の表面１０３を適当に成型することによって効果的に満
足させることができる。結像レンズ２に対するこの表面
１０３の形状は二つの要求によって支配される。
◎光ビームは表面に直角に入射する。
◎光学的結像の法則によって、結像レンズと表面との間
の距離は各光導波体によってデマルチプレクサの出力に
導かれる出力光ビームの周波数に応じて、出力光ビーム
が最良の状態で先導波体上に結像されるように選択され
るべきである。
もしも、これらの要求に合致するならば、結合損失は低
く保たれる。゛最良の結像パとは結像された光ビームの
区域の大きさが先導波体の断面に等しいことと理解され
るべきである。
上記の説明において、反射格子を有する結像レンズおよ
び集積光学装置は適当な手段によって所定の位置に保持
された２個の部品であるものとした。しかしながら、マ
ルチプレクサ／デマルチプレクサ全体を一つの集積光学
装置として構成することも可能である。その場合には、
結像レンズ２および結像レンズ２と集積光学装置１００
の間の空間は透明な基体によって占められている。結像
レンズは適当な（例えば放物線）屈折率プロファイルに
よって構成されている。
例えば集積光学装置に関するさらに詳細な説明は当業者
にはよく知られていることであるのでここでは省略する
。
【図面の簡単な説明】
第１ａ図はこの発明の第１の実施例の概略図であり、第
１ｂ図は第１ａ図の装置中の光の経路の一例を示す。第
２図は光ファイバの可能な配置を示す。第３図、第４図
、第５図はそれぞれこの発明の別の実施例の概略図であ
る。 １・・・反射格子、２・・・結像レンズ、４，５，６゜
７・・・光ファイバ、８・・・レーザ、９・・・光−電
気変換装置、４１・・・反射格子、４２・・・フォトレ
ジスト、４３・・・光導波体、４４・・・透明基体、４
５・・・結像レンズ、１００・・・集積光学装置、ｉｏ
ｉ　、　１０２・・・光導波体。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）結像レンズと反射格子とを具備している光マルチ
    プレクサ／デマルチプレクサにおいて、結像レンズは１
    以上の平面を有し、反射格子と直接接合されていること
    を特徴とする光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
  2. （２）結像レンズはほぼ半球状の断面形状の部分を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光マル
    チプレクサ／デマルチプレクサ。
  3. （３）結像レンズはほぼ放物線状の断面形状の部分を有
    することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光マ
    ルチプレクサ／デマルチプレクサ。
  4. （４）単一の光ファイバが設けられ、それを通つてマル
    チプレクサモードにおいて異なつた波長の光ビームがマ
    ルチプレクサから結合して取り出され、それを通つてデ
    マルチプレクサモードにおいて異なった波長の光ビーム
    がデマルチプレクサ中へ結合され、一群の光ファイバが
    設けられ、マルチプレクサモードにおいて単一波長の光
    ビームがその一群の光ファイバのそれぞれを通ってマル
    チプレクサ中へ結合され、デマルチプレクサモードにお
    いて単一波長の光ビームが一群の光ファイバのそれぞれ
    を通ってデマルチプレクサから出力され、一群の光ファ
    イバのそれぞれの光ファイバと単一光ファイバとの間の
    角度がそれぞれの波長および格子定数に応じて選択され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
    項のいずれか１項記載の光マルチプレクサ／デマルチプ
    レクサ。
  5. （５）一群の光ファイバが交互に単一モード光ファイバ
    およびマルチモード光ファイバよりなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第４項記載の光マルチプレクサ／デマ
    ルチプレクサ。
  6. （６）各単一モード光ファイバが光源に連結されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の光マルチ
    プレクサ／デマルチプレクサ。
  7. （７）各マルチモード光ファイバが光−電気変換装置に
    連結されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項
    または第６項記載の光マルチプレクサ／デマルチプレク
    サ。
  8. （８）少なくとも光ファイバの一部が偏光を保持できる
    光ファイバであり、それら光ファイバによつて決定され
    る偏光主面が格子のラインに垂直であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第４項乃至第７項のいずれか１項記載
    の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
  9. （９）集積光学装置として構成されている特許請求の範
    囲第１項乃至第８項のいずれか１項記載の光マルチプレ
    クサ／デマルチプレクサ。
  10. （１０）結像レンズとマルチプレクサ／デマルチプレク
    サの入力／出力との間の光ビームが集積光学装置として
    構成された導波体を通つて導かれ、この装置中の導波体
    が入力／出力と隣接する区域において互いに平行に配置
    され、一方結像レンズと隣接する区域においては結像レ
    ンズから出力する或いは結像レンズに入力する光ビーム
    の方向における地点に配置されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項記載の
    光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
  11. （１１）上記集積光学装置、結像レンズおよび反射格子
    が単一の集積光学装置として構成されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１０項記載の光マルチプレクサ
    ／デマルチプレクサ。
JP60189986A 1984-09-01 1985-08-30 光マルチプレクサ／デマルチプレクサ Pending JPS61113009A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3432239.6 1984-09-01
DE3503203.0 1985-01-31
DE19853503203 DE3503203A1 (de) 1985-01-31 1985-01-31 Optischer multiplexer/demultiplexer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61113009A true JPS61113009A (ja) 1986-05-30

Family

ID=6261247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60189986A Pending JPS61113009A (ja) 1984-09-01 1985-08-30 光マルチプレクサ／デマルチプレクサ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4752108A (ja)
JP (1) JPS61113009A (ja)
CH (1) CH668490A5 (ja)
DE (1) DE3503203A1 (ja)

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