JPS62229110A - 光フアイバモ−ドセレクタおよびその製作方法 - Google Patents

光フアイバモ−ドセレクタおよびその製作方法

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JPS62229110A JP62008867A JP886787A JPS62229110A JP S62229110 A JPS62229110 A JP S62229110A JP 62008867 A JP62008867 A JP 62008867A JP 886787 A JP886787 A JP 886787A JP S62229110 A JPS62229110 A JP S62229110A
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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】 ［発明の分野］ この発明は一般に光ファイバ結合装置に関するものであ
って、特に２つの似ていない光ファイバの選択されたモ
ードの間で光エネルギを結合させる装置に関するもので
ある。
［発明背景］ 光ファイバシステムでは、光信号の成る伝播モードを除
去、選択または抑制することがしばしば所望である。た
とえば、第１および第２のオーダの空間伝播モードでそ
こで伝播する光信号を有する２つのモードの光ファイバ
では、第２のオーダのモードで伝播する光はファイバの
長尺のセグメントを形成することによってファイバ内の
光信号から適切に選択されたコイルの直径を有するコイ
ルに「ストリップ」され得る。コイルの直径は第１のオ
ーダのモードに実質的に影響することなしに第２のオー
ダのモードを混乱させるために選択され、そのためファ
イバの第２のオーダのモードで伝播する光は光ファイバ
の被覆に入りかつそこから脱出する。第１のオーダのモ
ードで伝播する部分はファイバによって膏導され、かつ
ファイバのコア内に残る。第１のオーダのモードのこの
光は第１のオーダと第２のオーダのファイバのモードの
間の伝播定数の違いによって、通常第２のオーダのモー
ドに結合しない。こうして、コイルファイバの長尺を通
過した後、光信号は実質的に第１のオーダの伝播モード
でのみ伝播する。こうして、［モードストリッパ（ｍｏ
ｄｅ　　５ｔｒｉｐｐｅｒ）Ｊは、第２のオーダのモー
ドでの光の除去を通して第１のオーダのモードで伝播す
る光の選択を可能にする。
モードストリッパは有利な装置であるが、その使用は限
られ、これはファイバからストリップされる光が単に自
由空間に放射するからである。モードストリッパは２つ
の異なる光ファイバの選択されたモードを結合させる能
力を有さない。１つの光ファイバの選択された空間モー
ドを別の光ファイバの選択された空間モードに結合させ
る能力は、光ファイバシステムにおいて多くの用途を有
する。たとえば、第１のオーダのモードで伝播する光が
第２のオーダのモードに結合され、かつ周波数がシフＩ
・される光ファイバ周波数シフタでは、第２のオーダの
モードでの周波数のシフトされた光の部分がシフ］・さ
れた周波数で光を伝導することができるように異なるフ
ァイバの選択されたモードに結合されることが望ましい
。こうして、たとえば低い方のオーダモード（たとえば
第１のオーダモード）を高い方のオーダモード（たとえ
ば第２のオーダモート）から分離させ、かつ高い方のオ
ーダモードを光ファイバシステムでさらに使用するため
に出力として与えることができるモードセレクタに対す
る必要性が存在する。
［発明の要約］ この発明は、多数モードファイバで２個または３個以上
のモードで伝播する光を分離させかつこれらのモードの
選択されたものからの光を別々の光ファイバの選択され
たモードに結合させるための手段を提供するるモードセ
レクタを含む。こうして、この発明は光ファイバモード
フィルタとして動作する。
この発明は第１および第２の似ていない光ファイバを含
む。第１の光ファイバ少なくとも１つの伝播モードを有
し、第２の光ファイバは少なくとも２つの伝播モードを
有する。伝播モードの２つだけが整合する伝播速度を有
する。整合する伝播速度を有するモードの一方は第１の
ファイバ内にあり、そして整合する伝播速度を有するモ
ードの他方は第２のファイバの２つのモードの１つテす
る。好ましい実施例では、２つのファイバの各々が支持
構造に弓状に装設され、かつ被覆の一部は相互作用領域
を形成するために並置される楕円形の被覆表面を形成す
るためにファイバの各々の一方の側から取り除かれる。
ファイバのコアは相互作用領域の外部と実質的に同じで
ある相互作用領域の内部の断面を有し、かつ相互作用領
域でのコアの近接は、ファイバの１つの整合する伝播モ
ードの１つで伝播する光がファイバの他方での整合する
モードの他方の光に結合されるように選択される。相互
作用領域の長尺は、整合した伝播速度を有する２つの伝
播モードの間で実質的に完全な結合を引き起こすように
選択される。両方のファイバの伝播モードの残りは不整
合の伝播速度を有し、そのため整合していない伝播モー
ドの各々の伝播速度はすべての他方の伝播モートの伝播
速度と充分に異なり、整合していないモードのいずれの
間での実質的な光結合を妨げる。
好ましい実施例では、第２のファイバは第１のファイバ
の内部コアより大きい直径を有する内部コアを有する。
より特定的には、この実施例の第１のファイバは第１の
オーダのモードで専ら光を伝播する単一モードファイバ
であり、一方第２のファイバは第１のオーダのモードと
第２のオーダのモードとで専ら光を伝播する二重モード
（２モード）ファイバである。また、好ましい実施例で
は、整合する伝播速度を有する２つの伝播モードの一方
は整合する伝播速度を有する２つのモードの他方より高
いオーダのモードである。この実施例はより高いオーダ
モードでエネルギ分布パターンの配向を制御し、それに
よって２つのモードの間の結合を制御するための手段を
付加的に含んでもよい。
好ましくは、被覆は２つのファイバの各々から取り除か
れ、そのため各ファイバの楕円形の被覆表面と各ファイ
バのコアの間にわずかな量の被覆のみが残る。こうして
、２つのファイバの間の結合は２つのファイバの一致し
たモードの間のエバーネッセントフィールド相互作用を
介して達成される。
［好ましい実施例の説明］ 第１図ないし第５ｂ図で示されるように、この発明は第
１の光ファイバ１００と第２のファイバ１１０を含む。
第１の光ファイバ１００は内部コア１０２と外部被覆１
０４を有する。第２の光ファイバ１１０は内部コア１１
２と外部被覆１１４を有する。第１の光ファイバ１００
のコア１０２はコアの屈折率ｎ　　　を有し、かつ被覆
１０４ｏｒｐｉ は被覆屈折率ｎ。１ａｄｃＨｎｇ、１を有する。第１の
ファイバ１００のコアの屈折率および被覆の屈折率はコ
アの屈折率が被覆の屈折率より大きくなるように選択す
る（すなわちｎｃｏｒｅ　１　　　ｅｌａｄｄｊｎｇ□
）。
それゆえ、コア１０２で伝播する光は被覆１０４に伝播
する光よりも遅い位相速度で伝播するであろう。同様の
態様で、第２の光ファイバ１１０のコア１１２がコアの
屈折率ｎ　　　および被覆１ｏｒｅ２ １４は被覆の屈折率ｎ。１ａｄｄｌｎｇ２を有し、これ
らはコアの屈折率が被覆の屈折率より大きくなるように
選択される（すなわちｎｃｏｒｅ２　〉ｎｃｌａｄｄｉ
ｎｇ２）。好ましい実施例では、コアの屈折率、被覆の
屈折率および第１の光ファイバ１００のコアの直径は、
第１の光ファイバ１００が選択された光周波数ｆ、で単
一モードの光ファイバであるように選択される。コアの
屈折率、被覆の屈折率および第２の光ファイバ１１０の
コアの直径は、第２の光ファイバ１１０が同じ選択され
た光周波数ｆＯで二重モード（すなわち２モード）光フ
ァイバであるように選択される。こうして、第１の光フ
ァイバ１００は選択された光周波数で第１のオーダＬｐ
ｏ、モードでの光のみを伝播するであろう。
第２の光ファイバ１１０は第１のオーダＬＰｏ。
モードで光を伝播しかつより高いオーダのモードすなわ
ち第２のオーダのＬＰ、、伝播モードでの光もまた伝播
する。
第１の光ファイバ１１０は第１の装設ブロック１２０に
弓状に装設される。第２の光ファイバは第２の装設ブロ
ック１３０に弓状に装設される。
好ましい実施例では第１および第２の装設ブロック１２
０および１３０はここで引用により援用されている米国
特許番号第４，５３６，０５８号の教示に従って構成さ
れる。第１の装設ブロック１２０は平坦な装設表面１４
０を有し、それに弓状のスロット１４２が第１の光ファ
イバ１００への饗導を与えるためにカットされる。米国
特許番号第４，５３６，０５８号で説明されるように、
スロット１４２は第１の装設ブロック１２０の２つの端
部の各々で装設表面１４０に対して装設表面１４０の中
央での深さより深い深さを有し、そのため第１の光ファ
イバ１００がスロット１４２に位置決めされるとき、第
１の光ファイバ１００の一方の側の被覆１０４の部分は
装設表面１４０と＝　１５− に最も近い。装設表面１４０は研磨され、そのため第１
の光ファイバ１００の被覆１０４は表面１４０とともに
次第に取り除かれ、第２図に例示されるように、表面と
同一表面である一般的な楕円形の形を有する被覆１０４
上で向かい合う表面１４４を形成する。研磨は被覆１０
４の充分なｍが取り除かれそのため向かい合う表面１４
４が第１の光ファイバ１００のコア１０２の数ミクロン
内にあるようになるまで続けられる。同様の態様で、弓
状スロット１５２は第２の装設ブロック１３０の装設表
面１５０で形成され、かつ第２の光ファイバ１１０はス
ロット１５２内に位置決めされる。
第２のファイバ１１０の装設表面１５０および被覆１１
４は上に説明された態様で研磨され、向かい合う表面１
５４を形成する。
第３図に例示されるように、第１の光ファイバ１００の
向かい合う表面１４４は第２の光ファイバ１１０の向か
い合う表面１５４と並置関係で位置決めされ、ファイバ
内で光を伝送するための相互作用領域１５６を形成する
。第１の光ファイバ１００のコア１０２と第２の光ファ
イバ１１０のコア１１２は、向かい合う表面１４４とコ
ア１０２の間に残っている被覆１０４の薄い層と、向か
い合う表面１５４とコア１１２の間に残っている被覆１
１４の薄い層とによって空間があけられている。被覆の
除去は好ましくは米国特許番号第４゜５３６．０５８号
に説明される方法に従って行なわれる。米国特許番号第
４，５３６，０５８号で説明される油滴検査は、除去さ
れる被覆の量と向かい合う表面１４４および１５４のそ
れぞれコア１０２および１１２への近接を決定するため
に有利に用いられる。これより後に論じられるように、
ファイバの選択された饗導モードのための向かい合う表
面１４４および１５４のエバーネッセントフィールド浸
透が２つの膏導モードの間での光の結合を引き起こすの
に充分であるまで第１のファイバ１００および第２のフ
ァイバ１１０から被覆は取り除かれる。
向かい合う表面１４４および向かい合う表面１５４が重
ねられるとき、第１図に示されるように第１のファイバ
１００および第２のファイバ１１０は装設ブロック１２
０および１３０の中心近くで収束し、かつブロック１２
０および１３０の中心からの距離が増えるに従って次第
に発散する。
２つのファイバの収束および発散率は２つの弓状の溝の
曲率半径によって決定され、これは１つの好ましい実施
例では２５ｃｍで選択される。この曲率半径は、２つの
ファイバのコアがエバーネッセントフィールドが相互作
用領域１５６の長尺を制限する一方で相互作用すること
を可能にするために近接して位置決めされることを可能
にする。
ディゴネット（Ｄｉｇｏｎｎｅｔ）等によって「調整可
能単一モード光ファイバカプラの分析（Ａｎａｌｙｓｉ
ｓ　ｏｆ　Ｔｕｎａｂｌｅ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｍｏｄｅ　
０ｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ　Ｃｏｕｐｌｅｒ　）　Ｊで
のクオンタムエレクトロニクスのＩ　ＥＥＥ　　ジャー
ナル（ＩＥＥＰ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＱｕａｎｔｕｍ
　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　）　Ｑ　Ｅ　−１８巻第４
号１９８２年４月の７４６頁−７５４頁および米国特許
番号第４，５５６，２７９号で詳細に説明されるように
、それらの教示はここで引用により援用されているが、
２つの並置に置かれたファイバの相互作用領域の長尺は
主にファイバの曲率半径によって決定される一方で、結
合の強さは主に相互作用領域でのコアの近接度によって
決定され、特に最少のコアの間隔によって決定される（
すなわち向かい合う表面１４４および１５４の中心での
コアと間の距離）。相互作用領域の長尺は好ましくは前
記ファイバのいずれのコアの直径よりも大きい大きさの
オーダであり、そのため実質的な伝送される光の量およ
び好ましくは２つのファイバ間の光の完全な伝送が存在
する。相互作用領域の長尺は曲率半径の増加とともに増
加しかつ結合の強さはコアの間隔の減少に伴い増加する
。曲率半径は好ましくは充分に大きく選択され、そのた
め存在するとしてもわずかな曲げ効果しかファイバ内に
導入されない。さらに、コアの間隔は好ましくは零と同
じぐらいであり、そのためコア１０２および１１２の直
径はこの発明の装置の長尺にわたって均一であり、そし
ていかなるモードの混乱もファイバの特性の変化によっ
て導入されることはない。
この発明の動作は第４ａ図ないし第４ｂ図、第５ａ図な
いし第５ｂ図、第６ａ図ないし第６ｂ図、第７ａ図ない
し第７ｃ図および第８ａ図ないし第８ｂ図を参照するこ
とによってより完全に理解され得る。第４ａ図および第
４ｂ図は単一モードの光ファイバ１００で伝播する光信
号のＬＰ、、伝播モードのための電界強度分布を例示す
る。第４ｂ図に例示されるように、電界強度分配はコア
１０２の中心で実施的に最大２０２を有する電界強度分
布グラフ２００によって規定される。強度はコア１０２
の中心からの距離が増すにつれて減少する。はとんどの
ＬＰ、、伝播モードの電界エネルギはファイバ１００の
コア１０２内に集中される。しかしなから、電界エネル
ギの一部はグラフ２００の下位部分２０４と下位部分２
０６によって例示されるように、被覆１０４に延在して
いる。
コア１０２の外側の電界エネルギの部分はエバーネッセ
ントフィールドと呼ばれる。相互作用領域１５６内の２
つの膏導モードのエバーネツセントフィールドの相互作
用は、米国特許番号第４，５３６．０５８号で説明され
るように、２つのファイバ１００と１１０の間で光エネ
ルギを結合させるだめの手段を提供する。結合量は主に
相互作用領域と２つのファイバのそれぞれのコアの間の
距離の長さによって決定される。
第５ａ図および第５ｂ図は選択された周波数で二重モー
ドファイバ１１０のＬｐｏ、およびＬＰ４．モードで伝
播する光の電界強度分布を例示する。ＬＰｏ、伝播モー
ドの電界強度分布はグラフ２２０によって例示され、Ｌ
Ｐ、、伝播モードの電界分布はグラフ２２２によって例
示される。第４ｂ図のグラフ２００に関して」二で論じ
られたよウニ、ＬＰｏ、伝播モードで伝播する光信号の
電界は、最大２２４によって例示されるようにファイバ
１１０の中心近くのコア１１２内に集中され、そしてそ
の強度はコア１１２の中心からの距離が増すにつれて減
少する。ＬＰｏ、伝播モードの電界強度分布の一部は部
分２２６および２２８で示されるエバーネッセントフィ
ールドとして被覆１１４内に延在する。
ＬＰ、、伝播モードで伝播する光のための電界強度分布
グラフ２２２は、コア１１２の中心近くで最少の強度２
３０を有し、そしてその強度はコア１１２からの距離が
増すにつれて次第に増加する。最大の電界強度は最大２
３２および２３４で発生し、これらは光ファイバ１１０
のコア１１２と被覆１１４の間の境界面に近接している
。こうして、電界エネルギ分布部分２３６および２３８
によって示される、ＬＰ、、伝播モードで伝播する光信
号のエバーネッセントフィールドは、第２の光ファイバ
１１０のＬＰ、、モードで伝播する光信号の部分のエバ
ーネッセントフィールドよりさらに被覆へと延在する。
第５ｂ図に例示されるように、第２の光ファイバ１１０
のＬＰＧ、伝播モードで伝播する光信号はファイバ１１
０のコア１１２を越えて延在するエバーネッセントフィ
ールドを非常にわずかしか有さない（グラフ２２０の部
分２２６および２２７を参照）。それと対照的に、ＬＰ
、、伝播モードで伝播する光ファイバのエバーネッセン
トフィールドは、第２の光ファイバ１１０の被覆１１４
によく延在している（グラフ２２２の部分２３６および
２３８を参照）。こうして、被覆の部分が２つの光ファ
イバの各々から取り除かれ、そのためコア１１２および
１０２が近接して並置され得るとき、第１の光ファイバ
１００のコア１０２との相互作用に利用できるＬＰ、、
伝播モードには比較的大きいエバーネッセントフィール
ド強度がある。これは第６ａ図および第６ｂ図で例示さ
れ、そこでは第２の光ファイバ１１０の電界強度分布グ
ラフ２２０および２２２は２つのファイバが、それらの
それぞれの向かい合う表面１５４および１４４で並置さ
れるときの第１の光ファイバ１００の電界強度分布グラ
フ２００に関連して示される。例示されるように、第２
の光ファイバのＬＰＯ７電界強度分布２２０と第１の光
ファイバ１００のＬＰｏ、電界強度分布２００とのいか
なる重なりも実質的にない。しかしなから、第２の光フ
ァイバ１１０のＬＰ、、電界強度分布２２２のエバーネ
ッセントフィールド部分２３８と第１の光ファイバ１０
０のＬＰｏ、電界強度分布２００のエバーネッセントフ
ィールド部分２０４との比較的大きい重なりがある。こ
うして、第２の光ファイバ１１０のＬＰ、、伝播モード
と第１の光ファイバ１１０のＬＰＯ，伝播モードは、２
つのファイバのｔ、ｐｏ、モードの間の相互作用と比較
して強く相互作用する。１つの実施例では、２つのファ
イバのコアの間の間隔が第２の光ファイバ１１０のコア
１１２の半径の約２．５倍で選択されるとき、ＬＰ、、
モードの電界振幅は、Ｖ＝２．　６の正規化した周波数
で第２の光ファイバ１１０のｉ、ｐｏ、モードの電界振
幅の１０倍より大きい。
二重モードファイバ１１０のＬＰ、、モードと単一モー
ドファイバ１００のｔ、ｐｏ、モードとの間の強い相互
作用のために、比較的大きな量の光エネルギがファイバ
１１０のＬＰ、、伝播モードとファイバ１００のＬＰ、
、伝播モードとの間で結合される。しかしなから、２つ
のファイバ１００と１１０のＬＰｏ’、モードの間には
実質的にいかなる相互作用もないので、ファイバ１１０
のＬＰＯ４伝播モードとファイバ１００のＬＰｏ、モー
ドとの間で結合される光エネルギは実質的にない。
これより先に論じられるように、ファイバ１１０のＬＰ
、、モードとファイバ１００のｔ、ｐｏ、モードとの間
での結合は、これらの２つのモードの伝播定数が同じに
なるようにファイバを選択することによって向上される
。同様に、ファイバのＬＰＯ＋モードの間での結合は、
ファイバのＬＰ。
、モードが実質的に異なる伝播定数を有することを確実
にすることによって禁止される。
当業者はＬＰ、、伝播の電界強度分布が二重モード光フ
ァイバ１１０の配向で変化するローブ（ｌｏｂｅ）パタ
ーンを有することを認めるであろう。最大結合を得るた
めに、ローブの１つは向かい合う表面１５４に隣接して
配向されるべきでありそのためローブは単一モード光フ
ァイバ１００に最も近い。最大結合のためにローブを配
向する一手段は、ＬＰ、、モード近似値を作成する４つ
の真の固有モード（ｅ　ｉ　ｇｅｎｍｏｄｅ）の位相を
調整するためにファイバ位相シフタ（図示されていない
）を用いることである。好ましい実施例では、二重モー
ド光ファイバ１１０は真の固有モードがローブのような
形をしている楕円形のコアの二重モードファイバである
。固有モードは変化なしにファイバ内を伝播し、そのた
めＬＰ、。
伝播モードのためのローブパターンは単一モードファイ
バ１００への最大結合を可能にするために配向され得る
。ＬＰ、、モードのためのローブパターンは、エバーネ
ッセント結合領域を通過する間、最大結合のために偏向
制御器などを用いて調整される。
上で論じられたように、ファイバのＬＰｏ、モードで伝
播する光信号のエネルギは、ファイバのコア内にほとん
どが閉じ込められる。こうして、ＬＰｏ、伝播モードで
の光信号は、ファイバのコアの屈折率によって主として
決定される位相伝播速度で伝播する。ＬＰｏ１伝播モー
ドで伝播する光によって見られる有効屈折率は、コアの
屈折率の値に近い値を有する。ｔ、ｐｏ、モードと対比
して、ＬＰ、、伝播モードではファイバの被覆内でより
大きな光エネルギの断片を伝播する。こうして、ＬＰ、
、伝播モードで伝播する光信号の位相伝播速度は、コア
の屈折率より少なくかつ被覆の屈折率より大きい値を有
する効果的な屈折率によって決定される。したがって、
ＬＰ、、伝播モードでの光の有効屈折率はｔ、ｐｏ、伝
播モードの光のそれより少ない値を有する。こうして、
ＬＰ。
、伝播モードで伝播する光信号の位相伝播速度は、ＬＰ
Ｏ，モードで伝播する光信号の位相伝播速度より速い。
ＬＰｏ、およびＬＰ、、モードの位相速度の差によって
、これらのモードは簡単に結合せず、むしろそれらは２
つの独立した光経路としての機能を果たす傾向にある。
好ましい実施例では、ファイバ１１０のＬＰ、、モード
とファイバ１００のｔ、ｐｏ、モードの間での選択的な
結合は、似ていないファイバを利用することによって達
成され、そのためファイバ１１０のＬＰ、、モードの位
相伝播速度はファイバ１００のＬｐｏ、モードの位相伝
播速度と整合し、一方すべての他の対のモードの位相伝
播速度は整合しない。
前述のことから、第１の（単一モートの）光ファイバ１
００のＬＰｏ、モードで伝播する光信号の伝播速度は一
部ではコア１０２の屈折率、被覆１０４の屈折率および
コア１０２の直径の組合わせによって決定されることが
理解されるであろう。
同様に、第２の（二重モードの）光ファイバ１１０のＬ
ＰＯ，モードおよびＬＰ、、モードで伝播する光信号の
位相伝播速度はコア１２２の屈折率、被覆１２４の屈折
率およびコア１２２の直径の組合わせによって決定され
る。−１−に述べられたように、光ファイバ１１（ｌで
ＬＰ、、モードで伝播する光信号の位相伝播速度は光フ
ァイバ１１０のＬＰＯ＋モードで伝播する光信号の位相
伝播速度より大きいであろう。この発明では、第１の光
ファイバ１００と第２の光ファイバ１１０は第２の光フ
ァイバ１１０のＬＰ、、伝播モードでの光信号の位相伝
播速度が第１の光ファイバ１００のＬＰＯ，伝播モード
での光信号の位相伝播速度に整合するように特性（すな
わち屈折率およびコアの直径）を有するように選択され
る。こうして、第２の光ファイバでのＬＰＯ，モードで
伝播する光信号の位相伝播速度は第２の光ファイバ１１
０のＬＰｌ＋モードで伝播する光信号の位相伝播速度よ
り遅く、かつ第１の光ファイバ１００のＬＰｏ。
モードで伝播する光信号の位相伝播速度よりもまた遅い
であろう。位相伝播速度での関係は第７ａ図、第７ｂ図
および第７ｃ図に例示される。
第７ａ図では、進行波２５０は第１の（単一モードの）
光ファイバ１００のＬＰｏ、伝播モードで伝播する信号
の位相伝播を示す。進行波２５０はファイバ１００のＬ
ＰＤ、伝播モードでの光信号の速度Ｖ、によって規定さ
れる第１の波長り。
と、選択された光周波数ｆｏ　　（すなわちり、　＝Ｖ
＋／ｆｏ）を有する。同様に、第７ｂ図は選択された光
の周波数ｆ、で第２の（二重モードの）光ファイバ１１
０のｔ、ｐｏ、伝播モードで進行する信号の位相伝播を
示す。進行波２５２は第２の光ファイバ１１０のｔ、ｐ
ｏ、伝播モードでの光信号の速度Ｖ２によって規定され
る波長Ｌ２と、選択された光周波数ｆｏ　　（すなわち
Ｌ２＝■２／ｆｏ）を有する。第７Ｃ図は選択された光
周波数ｔ’ｏで光ファイバ１１０のＬＰ、、伝播モード
で進行する信号の位相伝播を示す。進行波２５４は第２
の光ファイバ１１０のＬＰ、、伝播モードでの光信号の
速度ｖ３と選択された光周波数ｆｏ　　（すなわちＬａ
　”’Ｖａ　／　ｆｏ　）を有する。にで述べられたよ
うに、第１の光ファイバ１００と第２の光ファイバ１１
０の特性は、速度Ｖ、が実質的に速度Ｖ８と等しくなる
ように選択される。こうして、速度Ｖ、より少なくては
ならない速度Ｖ２は速度Ｖ、より少ない。それゆえ、波
長Ｌ３は波長り、と整合し、かつ波長Ｌ２は波長Ｌ１と
整合しない。
したがって、第７ａ図および第７ｃ図に例示されるよう
に、第２の光ファイバ１１０のＬＰ、、伝播モードで進
行する光は第１の光ファイバ１００のＬＰＧ、伝播モー
ドで進行する光に対して実質的に固定された位相関係を
有するであろう。他方で、第７ａ図および第７ｂ図で例
示されるように、第２の光ファイバ１１０のＬＰ、、伝
播モードで進行する先は、第１の光ファイバ１００のＬ
Ｐ。
、伝播モードで進行する光に対して連続的に変化する位
相関係を有するであろう。
１つのファイバのモードからの光を別のファイバのモー
ドに結合させるために、モードは相互作用長尺にわたる
それらのエバーネッセントフィールドを介して相互作用
すべきでありかつ２つの光信号の位相伝播速度は実質的
に等しくあるべきであることが示される。好ましい実施
例では、選択された周波数で第２の光ファイバ１１０の
ＬＰ。
１伝播モードの位相伝播速度Ｖ３は実質的に第１の光フ
ァイバ１００のＬＰｏ、伝播モードの位相伝播速度Ｖ、
に等しい。こうして、この発明の装置は第２の光ファイ
バ１１０のＬＰ、、伝播モードと第１の光ファイバ１０
０のＬＰＯ，伝播モードとの間で光エネルギを結合させ
るための手段を提供する。第２の光ファイバ１１０での
ＬＰＧ。
伝播モードで伝播する光信号は第１の光ファイバ１００
に結合されず、この理由は第２の光ファイバ１１０での
ｒ、ｐｏ、モードで伝播する光の位相伝播速度Ｖ２が第
１の光ファイバ１００のＬＰＯ７伝播モードで伝播する
光の位相伝播速度Ｖ２と整合しないからである。こうし
て、この発明の装置は、第２の光ファイバ１１０のＬＰ
Ｏ，モードで伝播する光エネルギと第２の光ファイバ１
１０のＬＰ、、モードで伝播する光信号との間での選択
を提供する。したがって、第１図で示されるように、光
エネルギが矢印３０２によって示されるｔ、ｐｏ、伝播
モードそして矢印３０４によって示されるＬＰ、、伝播
モードで第２の光ファイバ１１０の第１の端部３００に
入力されるとき、ＬＰｌ、伝播モードの光エネルギは第
１の光ファイバ１００に結合され、かつ矢印３１２によ
って示されるように第１の光ファイバ１００のＬＰＯ，
伝播モードで第１の光ファイバ１００の端部３１０から
出て行くであろう。それと対比して、第２の光ファイバ
１１０のＬＰｏ、伝播モードの光エネルギは第２の光フ
ァイバ１１０に残り、かつ矢印３２２によって示される
ように第２の光ファイバ１１０の第２の端部３２０から
出るであろう。それゆえ第１の光ファイバ１００は第２
の光ファイバ１１０のＬＰ、、伝播モードで伝播する２
つのファイバの相互作用領域１５６に入射する光信号と
対応する出力信号を提供する。
この発明の前述の特性は第１の光ファイバ１００のＬＰ
ｏ１伝播モードでの第１の光ファイバ１００の端部に導
入される光信号が第１の向かい合う表面１４４と第２の
向かい合う表面１５４の間の相互作用領域での第２の光
ファイバ１１０のＬＰＨ＋伝播モードと相互作用し、エ
ネルギを第２の光ファイバ１１０のＬＰ、、伝播モード
に結合させるといった点で相互的である。この相互効果
は多くの応用で有利である。
この発明の装置は２つのファイバの縦の軸がきちんと平
行ではないように２つのファイバ１００および１１０を
配向させることによって微調整され得る。こうして、も
し位相伝播速度Ｖ、およびＶ、が選択された周波数で正
確に同じではないなら、たとえば第２の光ファイバ１１
０が第２の光ファイバ１１０のコア１１２の縦軸が第１
の光フアイμ１００のコア１０２の縦軸に対しである角
度をなすように位置決めされ得、そのため第１の光ファ
イバ１００のコア１０２の縦軸の方向での位相速度Ｖ３
の構成要素の大きさは、第１の光ファイバ１００のコア
１０２の縦軸に沿った位相速度Ｖ、と同じである。これ
は第８ａ図および第８ｂ図で例示され、そこではベクト
ル４０２が第２の光ファイバ１１０（仮想的に示される
）のＬＰ５．伝播モードの位相伝播速度Ｖ、を示し、か
つベクトル４００は第１の光ファイバ１００（仮想的に
示される）での伝播モードＬＰＯ，の位相伝播速度Ｖ１
を示す。第８ａ図では、２つのベクトルは平行に位置決
めされ、ベクトル４００の大きさはベクトル４０２の大
きさよりも小さい。こうして、位相伝播速度Ｖ、および
ｖｌは整合しておらず、有効結合は起こり得ない。第８
ｂ図では、第２の光ファイバ１１０は第１の光ファイバ
１００に対して小さな角度をなして配向され、そのため
位相伝播速度ベクＩ・ル４００は位相伝播速度ベクトル
４０２に対してわずかの角度をなして配向される。位相
伝播速度ベクトル４００の方向で位相伝播速度ベクトル
４０２の成分は速度Ｖ、′を示すベクトル４０２−とし
て点線で示される。ベクトル４０２″はベクトル４００
と実質的に同じ大きさを有しこうしてベクトル４０２−
および４００によって示される１１７相伝播速度Ｖ、′
およびＶ、は示される角度で整合する。こうして、有効
結合は第２の光ファイバ１】０のＬＰ、、伝播モードか
ら第１の光ファイバ１００のＬＰｏ、伝播モードにまで
起こり得る。例示の明解さのためにファイバ間の角度は
第８ｂ図では意義深い角度として示されているが、２つ
のファイバ１００と１１０の間の角度はファイバが相互
作用領域１５６で実質的に平行であるように非常に小さ
いことが好ましい。この発明では、相互作用の長尺の大
いなる減少を妨げるためにファイバ間の大きい角度を避
けることが望ましい。ここで用いられるように、相互作
用の長尺はファイバの１つ（たとえばファイバ１００）
のファイバの軸の方向での長さを意味し、それを通って
一方のファイバ（たとえばファイバ１００）のコアが他
方のファイバ（たとえばファイバ１１０）のエバーネッ
セントフィールド内に位置決めされる。
この発明の例示の応用は第９図で相互モード周波数シフ
タ５００として例示されている。相互モード周波数シフ
タ５００は好ましくは単一モード光ファイバであるのが
有利な入力光ファイバ６００を含む。入力光ファイバ６
００は二重モード光ファイバ５（１２に当接してＩ＠り
継ぎされている。
二重モード光ファイバ６０２の第１の部分は技術分野で
公知の態様でモートス］・リッパとして動作するコイル
６０４へと形成される。二重モード光ファイバ６０２の
第２の部分はモードストリッパ６０４を相互モード周波
数シフタ６０６と相互接続させる。相互モード周波数シ
フタ６０６は好ましくは同時係属中のこの明細書と同じ
口に出願されかつこの出願の譲受人に譲り受けられ、そ
の開示がここでは引用により援用されている「光コアに
従って構成される。変換器６１０は一連の進行マイクロ
ベンド（ｍｉ　ｃ　ｒｏｂｅｎｄｓ）を含むたわみ波と
して変換器６１０から向こうに一方向６１４で伝播する
ファイバ６０２への振動を引き起こす。相互モード周波
数シフタ６０６は第１の伝播モード（たとえばＬＰ、、
モード）からの光を第２の伝播モード（たとえばＬＰ、
、モード）に結合させかつ光が変調源６１２から周波数
シフタ６０６の変換器６１０に与えられる変調信号によ
って決定される量だけ周波数がシフトされることを引き
起こすように動作する。周波数シフタ６０６を通過した
後、二重モード光ファイバ６０２は周波数シフタ６０６
をこの発明に従って構成されたモードセレクタ６４０と
相互接続させる。モードセレクタ６４０では、二重モー
ド光ファイバ６０２は」二に説明された態様で相互作用
領域６５２で単一モード光ファイバ６５０と並置される
。
二重モード光ファイバ６０２は出力端部部分６５４を有
する。単一モード光ファイバ６５０は出力端部部分６５
６を有する。
相互モード周波数変調器は以下の態様で動作する。矢印
６６０で示される光信号は入力光ファイバ６００に導入
される。好ましくは光信号は入力光ファイバ６００では
ＬＰｏ＋モードでのみ伝播する。光信号は人力光ファイ
バ６００を通って伝播しかつ二重モード光ファイバ６０
２に結合されそしてｔ、ｐｏ、伝播モードで二重モード
光ファイバ６０２内で伝播する。ファイバ６０２のＬＰ
。
、伝播モードで伝播するいかなる光信号も技術分野で公
知の態様でモードストリッパ６０４て二重モード光ファ
イバ６０２からストリップされる。
こうして、モードストリッパ６０４を通過した後、二重
モード光ファイバ６０２内に残っている光信号はＬＰｏ
、伝播モードでのみ伝播する。光信号は二重モード光フ
ァイバ６０２を介して周波数シフタ６０６にＬＰＯ，伝
播モードで伝播する。周波数シフタ６０６ではＬＰｏ、
伝播モードで伝播する光信号はＬＰ、、伝播モードに結
合され、変調源６１２の周波数によって決定される量た
け周波数がシフトされる。上で参照された同時係属中の
出願連続番号箱８２０．５１３号で述べられているよう
に、ＬＰ、、伝播モードに結合される光信号は周波数シ
フタ６０６での進行たわみ波の伝播方向に従って周波数
が上方向または下方向にシフトされ得る。ＬＰ、、伝播
モードで周波数がシフ！・された光およびｔ、ｐｏ、伝
播モードで残っているいずれの光も周波数シフト６０Ｂ
から二重モード光ファイバ６０２を介してモードセレク
タ６４０に伝播する。モードセレクタ６４０内では、Ｌ
Ｐ、、伝播モードで伝播する光は単一モード光ファイバ
６５０のＬＰθ１伝播モードに結合され、そしてそれが
周波数がシフトされた光として存在し、矢印６６２で示
される端部部分６５６へと伝播する。元のシフトされて
いない周波数でファイバ６０２内のＬＰｏ、モードで伝
播する光は二重モード光ファイバ６０２の端部部分６５
４に伝播しかつシフトされない光として存在し矢印６５
４で示される。
−１−で述べられたように、この発明のモードセレクタ
６４０は相互的であり、そのため光信号は′Ｌ−３９＝ Ｐｏｔ伝播モードで光ファイバ６５０の端部部分６５６
に入力され得る。単一モード光ファイバ６５０（７）Ｌ
Ｐｏ　＋　伝播モードでの光は、モードセレクタ６４０
内で二重モード光ファイバ６０２のＬＰＩ＋伝播モード
に結合される。その後、光は光ファイバ６０２を通って
周波数シック６０６に伝播し、そこではそれは周波数が
シフトされ、かつ光ファイバ６０２のＬＰｏ、モードに
結合される。
光信号は光ファイバ６０２を介して周波数シフタ６０２
からモードストリッパ６０４に伝播し、そこではＬＰ、
、伝播モードで残っているいかなる光信号も光ファイバ
６０２からストリップされる。
こうして、モードストリッパ６０４から単一モード光フ
ァイバ６００に伝播する光信号（これはここで出力光フ
ァイバとして動作する）は、ＬＰ。
１伝播モードでのみ伝播され、かつ光ファイバ６５０の
端部部分６５６で光信号入力から周波数がシフトされる
。
単一モードファイバおよび二重モードファイバに関して
」二で説明されてきたが、この発明はまた２つの似てい
ない多数モードファイバのモード間の光エネルギを選択
的に結合させるためにも用いられ得る。たとえば、光エ
ネルギは第１の二重モードファイバのＬＰｏ、モードか
ら第２の二重モード光ファイバのＬＰ、、モードに結合
され得る。
これは第１０図に第１の二重モードファイバ７００およ
び第２の多数モードファイバ７１０で例示されている。
ファイバ７００および７１０は第１の二重モードファイ
バ７００のＬＰ、、モードでの光信号の位相伝播速度が
実質的に第２の二重モードファイバ７１′０のＬＰ、、
伝播モードの位相伝播速度と等しいように選択される。
第１のファイバ７００および第２のファイバ７１０は」
二に説明されるように第１のカブラハーフ７２０と第２
のカブラハーフ７３０での２つのファイバを位置決めす
ることによってこの発明に従って構成され、２つのファ
イバ」二に第１および第２の向かい合う表面を形成しか
つ第１０図で絵画的に例示されるように向かい合う表面
で２つのファイバを並置させる。一実施例では、２つの
ファイバはＩＴＴによって作られる。第１のファイバ７
００は約３゜８ミクロンの直径のコアと０．１２の開口
率を有する。第２のファイバは５．６ミクロンのコアの
直径と約０．０８の開口率を有する。両方のファイバは
５８０ナノメータのオーダでのカットオフ波長を有する
。アルゴンイオンレーザ７４０は４゜８８０オングスト
ロームの波長で光エネルギのソースとして用いられる。
その波長で、第１のファイバ７００と第２のファイバ７
１０の両方は第１および第２のオーダのモードの両方で
光エネルギを伝播する。レーザ７４０からの光信号は第
１のファイバ７００の第１の端部７５０の人力信号とし
て与えられる。この発明に従った第１のファイバ７００
を動作させるために、第１の光ファイバ７００の一部は
モードストリッパ７５２へと形成され、これは第２のオ
ーダのＬＰ、、モードで伝播するいかなるエネルギも取
り除くために密ベンドを採用する。こうして、カブラハ
ーフ７２０で第１のファイバ７００の部分に伝播するエ
ネルギのみがＬＰｏ、伝播モード内にある。第１０図の
実施例は好ましくは、モードストリッパ７５２とカプラ
ハーフ７２０の間に偏光制御器７５４を含み、そのため
カブラハーフ７２０に入射するＬＰｏ１伝播モードでの
光エネルギの偏光は制御可能である。上に説明されたよ
うに、ＬＰＧ＋伝播モードでカプラ７２０内の第１のフ
ァイバ７００の部分に入射する光はＬＰ、、伝播モード
で第２のファイバ７１０に結合される。第２のファイバ
７１０でのｔ、ｐｏ、伝播モードの位相速度は第１の光
ファイバ７００のＬＰＯ，伝播モードでの光のエネルギ
の位相伝播速度と整合しない。こうして、実質的にいか
なる光エネルギも第２の光ファイバ７１０のＬＰ、、伝
播モードに伝達されない。
カブラハーフ７２０を通過した後筒１の光ファイバ７０
０で伝播する光は矢印７６２によって示されるように第
１の光ファイバ７００の第２の端部７［）０から出力さ
れ、そして出力光のフィールドパターンが観察されるス
クリーン７６４上に投影される。同様に、第２の光ファ
イバ７１０に結合される光は矢印７７２によって示され
るように第２の光ファイバ７１０の端部７７０から出力
され、そしてまたスクリーン７６４七に投影される。
こうして第１０図に従って構成された実施例でのスクリ
ーン７６４上に投影されるフィールドパターンの観察に
よって、第１の光ファイバ７００の端部７６０からの光
の出力によって発生されるフィールドパターンは、ＬＰ
ｏ　、モードパターンに対応させることが示される。同
様に、第２の光ファイバ７１０の端部７７０からスクリ
ーン７６４上に投影された光はＬＰ、、伝播モードでの
フィールドパターンに対応する。
第１の光ファイバ７００の第２の端部７ｆ３０からの光
の出力と第２の光ファイバ７１０の端部７７０からの光
の出力からのパワーの測定は少なくとも９７％の結合効
率が得られることを示している。この結合効率は、結合
された電力（すなわち第２の多数モード先ファイバ７１
０の端部７７０からの電力出力）を結合される電力と結
合されていない電力の合計で（すなわち、第１の多数モ
ード光ファイバ７００の第２の端部７６０からの光出力
の電力）割ることによって計算される。第１のコアの間
の距離は、米国特許番号第４，５３６゜０５８号で説明
されるように、ファイバを横に変位することによって調
整され得、０から９７％まで結合効率を調整する。
第１１図はこの発明に従って１つのファイバ内でｉｕ数
個の周波数で伝播する光を別々のファイバで伝播するデ
ィスクリートな周波数で複数個の光の信号に分割させる
システムに組み入れられる、モードセレクタを組み込む
システムを例示する。
システムは示される好ましい実施例では２つの伝播モー
ドのみを有する第１の光ファイバ８００を含む。このフ
ァイバ８００は矢印８０４によって示される入力光を受
取る第１の端部８Ｑ２を含む。
入力光８０４はディスクリートな光波長λ４、λ２、・
・・λ。を有する複数個の光信号からなる。好ましくは
、光信号はファイバのＬｐｏ、伝播モードで伝播してい
る。光ファイバ８００の一部はこの発明に従って構成さ
れるカブラハーフ８０６で位置決めされる。好ましくは
単一モード光ファイバである第２の光ファイバ８１０は
、この発明に従ってまた構成される第２のカブラハーフ
８１２に位置決めされる。２つのカブラハーフ８０６お
よび８１２はファイバ８００および８１０」二に形成さ
れる向かい合う表面が２つのファイバの伝播モードの間
の結合を与えるために並置され、そしてそれによってこ
の発明のモードセレクタ８１４を形成するように位置決
めされる。第１の光ファイバ８００の第２の部分は１９
８５年７月１５日に出願され、この出願の譲受人に譲渡
された［光ファイバエバーネッセント格子反射器（Ｏｐ
ｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ　Ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ　Ｇｒａ
ｔｉｎｇ　Ｒｅｆ’１ｅｃｔｏｒ）　Ｊと題される同時
係属中の米国特許出願連続番号第７５４゜２７１号に従
って構成されるエバーネッセントフィールド格子反射器
８２０に組み込まれる。この出願ここで引用により援用
される。同時係属中の出願に開示されるように、格子反
射器８２０の格子の周期性を適当に選択することによっ
て、矢印８３０によって示されるように光ファイバ８０
０のｔ、ｐｏ、伝播モードでの格子反射器に投射する−
　４６　＝ 光は格子反射器８２０によって反射されかつ矢印８４０
によって示されるようにＬＰ、、伝播モードで逆方向に
伝播することを引き起こされる。同時係属中特許出願で
述べられているように、格子反射器８２０はへの周期性
を有する一連の周期的な格子を有するように構成され得
、（この場合のＡは格子を形成する平行線間の距離であ
る）そのためλ０．の波長（この場合λ０．はｔ、ｐｏ
、伝播モードの入力周波数での波長に言及している）を
有するｔ、ｐｏ、モードの格子反射器８２０に入射する
光は、ＬＰ、、伝播モードでの同じ周波数で信号の波長
に対応する波長λ５．で反対方向でファイバ８０２内に
反射され返されるであろう。
この反射特性を達成するために、格子反射器８２０の周
期性Ａは以下の等式に従って選択される。
格子反射器８２０は格子の周期性が等式１に従って選択
されるとき相互モードカブラとして働く。
格子反射器８２０は特にそれが周波数を選択できかつ複
数個の周波数で伝播する光を分離させそのため逆の方向
に伝播している矢印８０６によって示される光が複数個
の周波数の選択された１つのみを有するという点で特に
有利である。（選択された周波数で光信号の自由空間波
長を示す波長λ１を有する）周波数は、ＬＰｏ、モード
波長λ０、およびＬＰ、、モード波長λ４．が格子反射
器８２０の周期性Ａのための等式１を満足させる周波数
である。こうして、矢印８０４によって示されるように
、第１の多数モード光ファイバ８００の第１の端部８０
２に投射する入力光信号は複数個の光周波数（すなわち
λ７、λ２、λ８、・・・λ。）を有するが、等式１を
満足させる伝播モード波長λ０．およびλ７．を有する
波長λ、を有する光信号のみが格子反射器８００によっ
て反射されるであろう。
第１１図のシステムは以下のように動作する。
ｉ、ｐｏ、モードでの第１の光ファイバ８００の第１の
端部８０２へ入射する光はモードセレクタ８１４に伝播
する。モードセレクタ８１４はファイバ８００および８
１０とともに構成され、そのため位相伝播速度は第１の
光ファイバ８００のＬＰ、１モードから第２の光ファイ
バ８１０の第２のｔ、ｐｏ、モードまで結合させるため
にのみ整合される。こうして、第１の光ファイバ８１０
のＬＰｏ１モードで伝播する光信号は第２の光ファイバ
８１０にほとんど結合せずにモードセレクタ８１４の相
互作用領域を通過する。矢印８３０によって示される格
子反射器８２０へ入射する光はこうしてＬＰ、、モード
で入力周波数λ４、λ２、λ８、・・・λ。ですべでの
入力光を実質的に含む。格子反射器８２０で、ｔ、ｐｏ
、伝播モードの波長λ０、とＬＰ、、電波モードの波長
λ４．の等式（１）を満足させる周波数λ、の入力光は
格子反射器８２０によって反射されそして矢印８４０に
よって示されるようにＬＰ、、伝播モードで逆の方向に
伝播する。この光がモードセレクタ８１４に入るとき、
第１の光ファイバ８００のＬＰ＋　＋伝播モードの光信
号は、第２の光ファイバ８１０のＬＰ、、伝播モードに
結合されかつ矢印８５〇によって示されるように第２の
光ファイバ８１０の端部８５２からの出力信号として与
えられる。
（λ２、λ３、・・・λ。によって示される）他方の周
波数の入力光信号は格子反射器８２０によって反射され
ず、かつ矢印８６０によって示されるように元の前方の
方向に第１の光ファイバ８００のＬＰ、、伝播モードで
伝播し続ける。こうして、モードセレクタ８１４および
格子反射器８２０はともに波長λ、に対応する周波数で
光信号を選択しかつそれをｉ、ｐ、、、伝播モードでの
第２の光ファイバ８１０の端部８５２からのディスクリ
ートな出力信号として与えるように働く。他方の波長（
すなイ〕ちλ２、λ８、・・・λ。）のために構成され
る付加的な対のモードセレクタおよび格子反射器（図示
されていない）は第１の光ファイバ８００−Ｌに形成さ
れ得、他方の波長を選択しかつそれらをディスクリート
な出力信号として与える。こうして、第１１図の実施例
は光の周波数を複数個の入力周波数を有する入力光から
分離させるための有利な手段を提供する。
］ニで述べられた実施例に関連する検討から、この発明
のモードセレクタは一方が多数モードで、他方が単一モ
ードか多数モードのいずれかである２つの似ていない光
ファイバを利用することが理解されるであろう。しかし
なから、この発明の多数モードファイバは約５ないし１
０にほぼ等しい空間モードで光を伝播する「数モードフ
ァイバ」としてここで参照される特別のクラスの多数モ
ードファイバである。当業者は約５ないし１０モード以
上を有するファイバで上で論じられた伝播速度の整合お
よび不整合を達成させることは困難であることを認める
であろうか、これは伝播速度の間の差はモードの数が増
加するにつれて減少するからである。さらに、より高い
オーダモードでの伝播速度の差は低いオーダのモードで
の差より通常少ない。たとえば、１００モードのファイ
バの９９番目のオーダのモードと１００番目のオーダの
モードの間の伝播速度差は二重モードファイバの第１と
第２のオーダのモードとの間の伝播速度差に比べて非常
にわずかである。こうして、この＝　５１− 発明において数モードのファイバを用いることは特に有
利である。
この発明の好ましい実施例がここで開示されている一方
で、当業者は前掲の特許請求の範囲に規定されているよ
うにこの発明の精神および範囲から逸脱することなしに
そこで変化および修正がなされてもよいことを認めるで
あろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は方向性カプラ内に並置される二重モードファイ
バと単一モードファイバを示すこの発明の装置の断面図
である。 第２図はこの発明を含みかつ各カプラハーフに装設され
るファイバに形成される向かい合う表面を示すカプラハ
ーフの透視図である。 第３図は第１図の２つのファイバのコアおよび被覆の間
の位置関係を示す第１図の線３−３に沿ってとられた断
面端面図である。 第４ａ図は第１図の線４ａ−４ａに沿ってとられた単一
モード光ファイバの断面図である。 第４ｂ図は第４ａ図での単一モード光ファイバのｒ、、
ｐｏ、モードで伝播する光信号の電界エネルギ分布のグ
ラフ表示である。 第５ａ図は第１図の線５ａ−５ｇに沿ってとられた二重
モードファイバの断面図である。 第５ｂ図は第５ａ図の二重モードファイバで伝播する光
信号のＬＰｏ、伝播モードとＬＰ、、伝播モードの電界
エネルギ分布のグラフの表示である。 第６ａ図はそれらの向かい合う表面で並置された関係で
単一モード光ファイバと二重モード光ファイバを示す。 第６ｂ図は単一モード光ファイバのＬＰＯ，伝播モード
と二重モード光ファイバのＬＰ、、伝播モードのエバー
ネッセントフィールドとの相互作用をグラフ的に例示す
る。 第７ａ図は単一モード光ファイバのＬＰｏ、モードで伝
播する光信号の波形のグラフの表示である。 第７ｂ図は二重モード光ファイバのｔ、ｐｏ、モードで
伝播する光信号の波形のグラフ表示である。 第７ｃ図は二重モード光ファイバのＬＰ、、モードで伝
播する光信号の波形のグラフ表示である。 第８ａ図はコアの軸が平行であるとき単一モードおよび
二重モード光ファイバの不整合の位相伝播速度を絵画的
に例示している。 第８ｂ図は他方の光ファイバのコアの軸に対して角度を
なして光ファイバの一方を位置決めすることによって位
相伝播速度の一致を絵画的に例示している。 第９図はＬＰ、、伝播モードの周波数がシフトされた光
をＬｐｏ、伝播モードのシフトされていない光から分離
させるためのこの発明の装置を用いる相互モードの変調
器の絵画的な例示である。 第１０図は装置のモードの選択能力を変化させるために
この発明の装置を組み込むシステムである。 第１１図はこの発明を組み込むシステムでありかつ特定
の周波数で伝播する光を他の周波数での光から分離させ
るエバーネッセントフィールド格子反射器である。 −５４＝ 図において、１００は第１の光ファイバ、１０２は内部
コア、１０４は外部被覆、１１０は第２のファイバ、１
１２はコア、１１４は被覆、１２０は第１の装設ブロッ
ク、１３０は第２の装設ブロック、１４０は手用な装設
表面、１４０は弓状のスロット、１４４および１５４は
向かい合う表面、１５０は装設表面、１５２はスロット
、１５６は相互作用領域、２００は電界強度分布グラフ
、２０４および２０６は下位部分、２２０はグラフ、２
２２は電界強度分布グラフ、２３０は最少強度、２３６
および２３８は電界エネルギ分布部分、２５０および２
５２は進行波、３００は第１の端部、３２０は第２の端
部、４００および４０２はベクトル、５００は相互モー
ド周波数シフタ、６００は入力光ファイバ、６０２は二
重モード光ファイバ、６０４はコイル、６０６は相互モ
ード周波数シフタ、６１０は変換器、６１２は変調源、
６５０は単一モード光ファイバ、６５２は相互作用領域
、６５４および６５６は出力端部部分、７００は第１の
二重モードファイバ、７１０は第２の多−５５＝ 数モードファイバ、７２０はカブラハーフ、７４０はア
ルゴンイオンレーザ、７５０は第１の端部、老 ７５４は偏向制御器、７６４はスクリーン、８００は第
１の光ファイバ、８０４は人力光、８００および８１２
はカブラハーフ、８２０は格子反射器である。 特許出願人　ザ・ボード・オグ・ｌ・ラステイ−ズ・オ
プ・ザ・レラント拳スタンフォード・シコーニア・コ一
二バーシティ、、ｃＳ”−・ 代理人弁理士深見久部　Ｉ（・・・′１、′・已

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第１および第２の似ていない光ファイバを含み、
    前記第１のファイバは少なくとも１つの伝播モードを有
    し、前記第２のファイバは少なくとも２つの伝播モード
    を有し、前記モードの２つのみが整合する伝播速度を有
    し、整合しているモードの一方が前記第１のファイバ内
    にありかつ他方が前記第２のファイバ内にあり、前記フ
    ァイバは相互作用領域を形成するために並置され、前記
    ファイバのコアは外部の前記相互作用領域と実質的に同
    じ断面の内部への前記相互作用領域を有し、前記相互作
    用領域での前記コアの近接は前記ファイバの一方での整
    合するモードの１つで伝播する光が前記ファイバの他方
    での整合するモードの他方に結合されるように選択され
    、前記モードの残りはすべて一致していないモードの各
    々の伝播速度が整合していないモードのいずれの間での
    実質的な光結合を防ぐためにすべての他方のモードとは
    充分に異なるように整合していない伝播速度を有する光
    ファイバモードセレクタ。
  2. （２）前記第２のファイバが前記第１のファイバのそれ
    より大きい直径を有するコアを有する、特許請求の範囲
    第１項に記載の光ファイバモードセレクタ。
  3. （３）前記第１のファイバが第１のオーダモードでもっ
    ぱら光を伝播する単一モードファイバである、特許請求
    の範囲第１項または第２項のいずれかに記載の光ファイ
    バモードセレクタ。
  4. （４）前記第２のファイバが第１および第２のオーダモ
    ードで専ら光を伝播する２モードファイバである、特許
    請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の光フ
    ァイバモードセレクタ。
  5. （５）前記ファイバが相互作用領域上で並置され、前記
    相互作用領域の長尺が整合した伝播速度を有する２つの
    モードの間で実質的に完全な結合を引き起こすように選
    択される、特許請求の範囲第１項ないし第４項ののいず
    かれに記載の光ファイバモードセレクタ。
  6. （６）整合する伝播速度を有する前記モードの１つが整
    合する伝播速度を有する前記モードの他方より高いオー
    ダモードである、特許請求の範囲第１項ないし第５項の
    いずれかに記載の光ファイバモードセレクタ。
  7. （７）前記モードセレクタが付加的に、整合する伝播速
    度を有する前記モードの間での結合を制御するために前
    記より高いオーダのモードでのエネルギ分布パターンの
    配向を制御するための手段を含む、特許請求の範囲第１
    項ないし第６項のいずれかに記載の光ファイバモードセ
    レクタ。
  8. （８）前記ファイバの各々が支持構造に弓状に装設され
    る、特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記
    載の光ファイバモードセレクタ。
  9. （９）前記ファイバの各々が楕円形の被覆表面を形成す
    るためにその一方の側から被覆が取り除かれる、特許請
    求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の光ファ
    イバモードセレクタ。
  10. （１０）前記ファイバが前記相互作用領域を通して実質
    的に平行である、特許請求の範囲第１項ないし第９項の
    いずれかに記載の光ファイバモードセレクタ。
  11. （１１）光が前記整合しているモードの間のエバーネッ
    セントフィールド相互作用によって前記２つのファイバ
    の間に結合される、特許請求の範囲第１項ないし第１５
    項のいずれかに記載の光ファイバモードセレクタ。
  12. （１２）前記相互作用領域の長尺が少なくとも前記ファ
    イバのいずれかのコアの直径より大きい大きさのオーダ
    である、特許請求の範囲第１項ないし第１１項のいずれ
    かに記載の光ファイバモードセレクタ。
  13. （１３）前記第２の光ファイバは楕円のコアを有する特
    許請求の範囲第１項ないし第１２項のいずれかに記載の
    光ファイバモードセレクタ。
  14. （１４）前記第２の光ファイバの伝播モードの一方がロ
    ーブのようなパターンを有する固有モードを含み、光フ
    ァイバは固有モードが変化することなしに第２の光ファ
    イバに伝播しそれによってローブ状のパターンが前記第
    ２の光ファイバと前記第１の光ファイバの間で最大の結
    合をするために配向されることを可能にする、特許請求
    の範囲第１項ないし第１３項のいずれかに記載の光ファ
    イバモードセレクタ。
  15. （１５）第１および第２の似ていない光ファイバを含み
    、前記ファイバの少なくとも１つが複数の空間モードで
    光を伝播し、前記ファイバは前記第１のファイバで選択
    されたモードと前記第２のモードで選択されたモードの
    間で専ら光を結合するための相互作用を形成するために
    並置され、前記選択されたモードの一方が前記選択され
    たモードの他方より高いオーダであり、前記相互作用領
    域の長尺が少なくとも前記ファイバのいずれかのコアの
    直径より大きい大きさのオーダであり、そして前記ファ
    イバの各々が外側の前記相互作用領域と前記相互作用領
    域内で実質的に同じである断面区域を有する、光ファイ
    バモードセレクタ。
  16. （１６）２つの似ていない光ファイバを利用する光ファ
    イバモードセレクタを製作する方法であって、前記ファ
    イバの一方は選択された波長で複数の空間モードで光を
    伝播しそして前記ファイバの他方は前記波長で少なくと
    も１つの空間モードで光を伝播し： 前記ファイバのコアの断面区域に実質的に影響すること
    なしに前記光ファイバの各々の部分から被覆を取り除く
    段階と；さらに被覆がそれぞれ２つのファイバの２つの
    選択されたモードの間で専ら光を選択的に結合させるた
    めの相互作用領域を形成するために取り除かれている部
    分で前記光ファイバを並置させる段階とを含み、前記相
    互作用領域の長尺は少なくとも前記２つのファイバのい
    ずれかのコアの直径より大きい大きさのオーダである、
    方法。
  17. （１７）各々が異なる伝播速度を有する２つの伝播モー
    ドを有する第１の光ファイバと、；前記第１のファイバ
    の２つのモードのうち一方の伝播速度と整合する伝播速
    度を有する伝播モードを有する第２の光ファイバを含み
    、前記第１および第２のファイバは第２のファイバの伝
    播モードと第１のファイバの前記一方のモードとの間で
    結合を提供するために並置され；さらに 第１のファイバの２つの伝播モードの間で光を結合する
    ために前記第１のファイバ上の位置で配置される格子反
    射器を含む、光ファイバ装置。
  18. （１８）それぞれの複数の周波数を有する複数の光信号
    を分離させる方法であって： 光ファイバの第１の伝播モードからの前記複数個の光信
    号の１つを前記光ファイバの第２の伝播モードに結合さ
    せる段階を含み、前記光ファイバの前記伝播モードの各
    々は異なる伝播速度を有し；さらに 前記光ファイバの前記第２のモードを似ていない光ファ
    イバの伝播モードに光学的に結合させる段階を含み、前
    記似ていない光ファイバの前記モードは前記第１のモー
    ドと前記似ていない光ファイバのモードとの間で光の実
    質的な伝達を引き起こすことなしに、その間で光の伝達
    を引き起こすたびに前記第２のモードの伝播速度に整合
    する伝播速度を有する、方法。
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