JPS6275503A - 光合波・分波器 - Google Patents
光合波・分波器Info
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- JPS6275503A JPS6275503A JP21700885A JP21700885A JPS6275503A JP S6275503 A JPS6275503 A JP S6275503A JP 21700885 A JP21700885 A JP 21700885A JP 21700885 A JP21700885 A JP 21700885A JP S6275503 A JPS6275503 A JP S6275503A
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- Japan
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- hologram
- optical fiber
- diffraction grating
- aspherical
- light
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
- G02B6/29308—Diffractive element having focusing properties, e.g. curved gratings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
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- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
- G02B6/2931—Diffractive element operating in reflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
- G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光通信などにおいて、複数の異なる波長の光
を用いて、多重伝送を行うときに用いる光合波・分波器
に関するものである。
を用いて、多重伝送を行うときに用いる光合波・分波器
に関するものである。
従来の技術
従来、光合波・分波器に用いる回折格子は、平面波と平
面波の干渉によって作成したホログラムからなる平面直
線回折格子を用いたものと、機械的刻線法により作成し
た凹面回折格子を用いたものが、一般に知られている。
面波の干渉によって作成したホログラムからなる平面直
線回折格子を用いたものと、機械的刻線法により作成し
た凹面回折格子を用いたものが、一般に知られている。
このうち、平面直線回折格子を用いたものは、第５図に
、その−例として、特開昭５４−４１４７号公報に示す
ように、入力光ファイバ１より入った多重化された入射
光（波長λ１．λ２．λ３．・・・・・・）は、コリメ
インヨンレンズによって平行光となり、回折格子３によ
って、波長λ１．λ２．λ３．・・・・・・に応じて回
折・分波され、集束レンズ４によって集束され、出力光
ファイバ５より出射する構造の光分波器や、第６図に、
他の例として、特開昭５４−１７０４５号公報に示すよ
うに、多重化された入射光（波長λ１．λ２．λ３・・
・・）は、入力光ファイバ１より、屈折率が、中心から
周辺に向って、徐々に減少している第１の集束性光伝送
体６に入り、蛇行しながら進行し、透過形回折格子３に
よって、波長λｌ、λ２．λ３．・・・１５．に応じて
回折・分波され、第２の集束性光伝送体７によって、蛇
行しながら集束し、出力光ファイバ５より分波されて出
射する構造の光分波器が知られているのみで、いずれも
コリメイションレンズや集束レンズあるいは集束性光伝
送体のようなレンズ類似のものを必要とし、その光学系
は複雑である。
、その−例として、特開昭５４−４１４７号公報に示す
ように、入力光ファイバ１より入った多重化された入射
光（波長λ１．λ２．λ３．・・・・・・）は、コリメ
インヨンレンズによって平行光となり、回折格子３によ
って、波長λ１．λ２．λ３．・・・・・・に応じて回
折・分波され、集束レンズ４によって集束され、出力光
ファイバ５より出射する構造の光分波器や、第６図に、
他の例として、特開昭５４−１７０４５号公報に示すよ
うに、多重化された入射光（波長λ１．λ２．λ３・・
・・）は、入力光ファイバ１より、屈折率が、中心から
周辺に向って、徐々に減少している第１の集束性光伝送
体６に入り、蛇行しながら進行し、透過形回折格子３に
よって、波長λｌ、λ２．λ３．・・・１５．に応じて
回折・分波され、第２の集束性光伝送体７によって、蛇
行しながら集束し、出力光ファイバ５より分波されて出
射する構造の光分波器が知られているのみで、いずれも
コリメイションレンズや集束レンズあるいは集束性光伝
送体のようなレンズ類似のものを必要とし、その光学系
は複雑である。
また、凹面回折格子を用いたものは、機械的刻線法によ
るか、あるいは光学的な方法では、球面波と球面波の干
渉によって、ホログラムを作成するため、コリメイショ
ンレンズや集束レンズを、とくに必要としないが、形状
が凹面であるため、製作が困難であり、高価になる欠点
がある。
るか、あるいは光学的な方法では、球面波と球面波の干
渉によって、ホログラムを作成するため、コリメイショ
ンレンズや集束レンズを、とくに必要としないが、形状
が凹面であるため、製作が困難であり、高価になる欠点
がある。
発明が解決しようとする問題点
従来の平面直線回折格子を用いた光合波・分波器は、コ
リメインヨンレンズや集束レンズなどのレンズ類似品が
必要であるため、光学系が複雑であり、また凹面回折格
子を用いたものは、集束レンズなどは必要でないが、形
状が凹面であるため、製作が困難であり、いずれも高価
になる欠点があり、かつ、性能的にも、多重度の高いも
のをつくることが困難であった。本発明は、この点を考
慮したもので、平面状の回折格子で、レンズなどが不要
であり、かつ多重度の高い光合波・分波器を提供するも
のである。
リメインヨンレンズや集束レンズなどのレンズ類似品が
必要であるため、光学系が複雑であり、また凹面回折格
子を用いたものは、集束レンズなどは必要でないが、形
状が凹面であるため、製作が困難であり、いずれも高価
になる欠点があり、かつ、性能的にも、多重度の高いも
のをつくることが困難であった。本発明は、この点を考
慮したもので、平面状の回折格子で、レンズなどが不要
であり、かつ多重度の高い光合波・分波器を提供するも
のである。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記問題点を解決するため、収差の補正に非
球面波を用い、同一面側からの非球面波と球面波の干渉
によるホログラムを用い、このホログラム面に、金薄膜
などの反射膜を形成させたものを回折格子とし、この回
折格子に対向して、入力光ファイバと出力光ファイバを
接した配置すなわちリトロ−配置にすることにより、平
面状の回折格子でもって、レンズなどが不要であるため
、光学系が簡単であり、かつ、性能的にも多重度の高い
光合波・分波器を提供するものである。
球面波を用い、同一面側からの非球面波と球面波の干渉
によるホログラムを用い、このホログラム面に、金薄膜
などの反射膜を形成させたものを回折格子とし、この回
折格子に対向して、入力光ファイバと出力光ファイバを
接した配置すなわちリトロ−配置にすることにより、平
面状の回折格子でもって、レンズなどが不要であるため
、光学系が簡単であり、かつ、性能的にも多重度の高い
光合波・分波器を提供するものである。
作用
本発明は、多重化された波長λ１．λ２．λ３．・・・
・・・からなる入射光が、１本の入力光ファイバから入
射し、上記した平面ホログラムに反射膜を形成させた回
折格子により、回折・分波され、後、複数の出力光ファ
イバより出射する。あるいは、複数の入力光ファイバか
ら、別々に入った多重化された入射光が、上記した回折
格子により、回折・合波され、１本の出力光ファイバよ
り出射する。
・・・からなる入射光が、１本の入力光ファイバから入
射し、上記した平面ホログラムに反射膜を形成させた回
折格子により、回折・分波され、後、複数の出力光ファ
イバより出射する。あるいは、複数の入力光ファイバか
ら、別々に入った多重化された入射光が、上記した回折
格子により、回折・合波され、１本の出力光ファイバよ
り出射する。
実施例
本発明に用いる回折格子の作成方法ならびに、その回折
格子を用いた光分波器の実施例を第１図〜第４図に基づ
いて説明する。第１図は、光合波器ならびに光分波器を
構成する回折格子となるホログラムを作成するだめの原
理図を示すものである。本発明では、ホログラムは、平
面状すなわち平面回折格子で、収差の少ないものをつく
るため、非球面波と球面波の干渉によって作成する。非
球面波は、非球面波単一のものでも良いが、非球面波に
球面波を合成したものでも、実質的に非球面波でちる。
格子を用いた光分波器の実施例を第１図〜第４図に基づ
いて説明する。第１図は、光合波器ならびに光分波器を
構成する回折格子となるホログラムを作成するだめの原
理図を示すものである。本発明では、ホログラムは、平
面状すなわち平面回折格子で、収差の少ないものをつく
るため、非球面波と球面波の干渉によって作成する。非
球面波は、非球面波単一のものでも良いが、非球面波に
球面波を合成したものでも、実質的に非球面波でちる。
非球面波は、レーザ光を、適当に設計された計算機ホロ
グア ム（ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒ？ＬｔｅａＨ
ｏｌｏｇｒａｍ 、 ＣＧ Ｈ）を通すことにより、つ
くることができる。計算機ホログラムは、電子ビームに
よる直接描画による方法と、プロ・ツタで描画した後、
縮少してつくる光学的な方法があるが、精度の高いもの
は、電子ビーム描画による方法が良好である。ホログラ
ムの作成は、レーザ光を用い、非球面波からなる物体光
または参照光と球面波からなる物体光または参照光を、
ホログラム感光材料層の同一面側から入射させて、ホロ
グラム感光材料層を露光し、ホログラムを作成する。物
体光または参照光は、発散光とする。第１図は、その−
例として、ホログラム感光材料層８の中心黒人より、物
体光距離Ｒ０の位置にある点０より発散する非球面物体
光９は、光軸（Ｚ軸）方向に対し、主光線に対する物体
光角θ。の方向に投射させ、また、ホログラム感光材料
層８の中心黒人より、参照光′距離Ｒｒの位置にある点
Ｂより発散する球面参照光１０は、光軸（Ｚ軸）方向に
対し、主光線に対する参照光角θ１の方向に投射させて
、ホログラム感光材料層を露光し、干渉縞からなるホロ
グラム１１を作成したものである。
グア ム（ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒ？ＬｔｅａＨ
ｏｌｏｇｒａｍ 、 ＣＧ Ｈ）を通すことにより、つ
くることができる。計算機ホログラムは、電子ビームに
よる直接描画による方法と、プロ・ツタで描画した後、
縮少してつくる光学的な方法があるが、精度の高いもの
は、電子ビーム描画による方法が良好である。ホログラ
ムの作成は、レーザ光を用い、非球面波からなる物体光
または参照光と球面波からなる物体光または参照光を、
ホログラム感光材料層の同一面側から入射させて、ホロ
グラム感光材料層を露光し、ホログラムを作成する。物
体光または参照光は、発散光とする。第１図は、その−
例として、ホログラム感光材料層８の中心黒人より、物
体光距離Ｒ０の位置にある点０より発散する非球面物体
光９は、光軸（Ｚ軸）方向に対し、主光線に対する物体
光角θ。の方向に投射させ、また、ホログラム感光材料
層８の中心黒人より、参照光′距離Ｒｒの位置にある点
Ｂより発散する球面参照光１０は、光軸（Ｚ軸）方向に
対し、主光線に対する参照光角θ１の方向に投射させて
、ホログラム感光材料層を露光し、干渉縞からなるホロ
グラム１１を作成したものである。
第２図は、第１図の方法で作成したホログラムに、金薄
膜の反射膜を形成でせだものを回折格子とし、この回折
格子１２に対向して、入力光ファイバ１３と出力光ファ
イバー４ａ、１４ｂ、１４Ｃ。
膜の反射膜を形成でせだものを回折格子とし、この回折
格子１２に対向して、入力光ファイバ１３と出力光ファ
イバー４ａ、１４ｂ、１４Ｃ。
１４ｄ 、 １４６ 、１４ｆからなる出力光ファイバ
群を接した配置いわゆるＩＪ Ｉ−ロー配置にした構成
からなる光分波器の一実施例、を示す図である。また、
第３図は、その部分的な拡大図である。第２図ならびに
第３図は、いずれも、入力光ファイバ１３からの再生光
１５が、回折格子１２で、回折合波され、出力光７７（
バー４ａ、１４ｂ、１４ｃ。
群を接した配置いわゆるＩＪ Ｉ−ロー配置にした構成
からなる光分波器の一実施例、を示す図である。また、
第３図は、その部分的な拡大図である。第２図ならびに
第３図は、いずれも、入力光ファイバ１３からの再生光
１５が、回折格子１２で、回折合波され、出力光７７（
バー４ａ、１４ｂ、１４ｃ。
１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ’に再生像光１θが入る様子を
示す。第１図〜第３図の構成は、次式に示す結像式およ
び以下の計算式より決定する。
示す。第１図〜第３図の構成は、次式に示す結像式およ
び以下の計算式より決定する。
ｓｉｎθ、＝Ｓｉｎθｃ ＋ μ（ｓｉｎθｏ−５ｉｎ
θｒ） （２）λ ただし、 μ−Ｃ／λ。
θｒ） （２）λ ただし、 μ−Ｃ／λ。
Ｒｉ、再生像点距離
Ｒｃ；再生光距離
Ｒｏ；物体光距離
Ｒｒｉ参照光距離
λ。；再生波長
λ。；記録波長
θｉ；主光線に対する再生像光角
θ。；主光線に対する再生光角
θ。；主光線に対する物体光角
θｒ；主光線に対する参照光角
光分波の波長を８００ｎｍ、 ８２０μｍ、 ８４０μ
ｍ。
ｍ。
８６０ｎｍ、８８Ｑｎｍ、９ＱＱｎｍの６波とし、した
がって、波長間隔Δλ。＝２０ｎｍ、入力および出力光
ファイバの外径ｅ＝１２５μ、コア径を６０μ、Ｎ Ａ
（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ ） ＝
０．２とし、回折格子のブレーズ波長λ、 ＝ ０．８
４μとする。また、記録波長もは、Ａｒレーザの０．４
８８μとした。また、分波器の大きさは、第１設計では
、Ｒ４＝５輸、ホログラムすなわち回折格子の寸法は、
２０×２０朋とした。
がって、波長間隔Δλ。＝２０ｎｍ、入力および出力光
ファイバの外径ｅ＝１２５μ、コア径を６０μ、Ｎ Ａ
（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ ） ＝
０．２とし、回折格子のブレーズ波長λ、 ＝ ０．８
４μとする。また、記録波長もは、Ａｒレーザの０．４
８８μとした。また、分波器の大きさは、第１設計では
、Ｒ４＝５輸、ホログラムすなわち回折格子の寸法は、
２０×２０朋とした。
まず、球面収差、コマ収差などの収差を小さくするため
、物体光距離ＲＯ９参照光距離Ｒｒ、再生像点距離Ｒｉ
、再生光距離Ｒｃは Ｒ０＝ Ｒ，＝ Ｒｉ ＝ Ｒｏ（３１とした。
、物体光距離ＲＯ９参照光距離Ｒｒ、再生像点距離Ｒｉ
、再生光距離Ｒｃは Ｒ０＝ Ｒ，＝ Ｒｉ ＝ Ｒｏ（３１とした。
第３図に示すように、主光線に対する再生光角θ。と主
光線に対する再生像光角θｉのなす角をΔθｉとすると
、波長が、波長幅Δλ。変化したときの結像点位置の変
化量は、ＩＪドロー配置の場合、光ファイバの外径であ
るため、 である。ただし、ｄｘは干渉縞の間隔である。したがっ
て、 （５）式は、近似計算によシ、 Ｒニー５０ｗｎ、Δλ。＝２００μ、再生光の波長λ。
光線に対する再生像光角θｉのなす角をΔθｉとすると
、波長が、波長幅Δλ。変化したときの結像点位置の変
化量は、ＩＪドロー配置の場合、光ファイバの外径であ
るため、 である。ただし、ｄｘは干渉縞の間隔である。したがっ
て、 （５）式は、近似計算によシ、 Ｒニー５０ｗｎ、Δλ。＝２００μ、再生光の波長λ。
−〇、８４μ、ｅ＝１２５μであるから
（ｉｘ＝８．０１１ μ
（７）ブレーズ角θ、は、 ２ｄｘｓｉｎθＢ−λＢ（８） より、 θＢ＝ ３．００５° （
９）λｃ＝ ０．９０μのとき、リトロ−配置にするθ
ｉは、θ、＝θ。＋π となるθ、を求める。すなわち、 したがって、 θｊ−＝３．２２０２°＋π （１
ｏ）つぎに、λＱ＝Ｑ、４８８μで、ｄ ＝ ８．０１
１ ／４となるようにし、かつ、 （θｌ−π）−θ。＝θ１−（θ、−π） （１
１）となるθ。およびθｒを求める。すなわち、θ。＝
２θ１−θｒ−２π ＝６．４４０４−θｒ−２π （１２）
また、 であるため、（１１）式および（１２）式より、θ。＝
１．４７２° （１４）θｒ
＝ ４．９６８° （１６）
入力光ファイバと出力光ファイバが、ｅ＝１２５μ離れ
るためには、第３図より、再生光と結像光のなす角をΔ
θｉ、再生像点距離Ｒエーロ ０ ｒｔｍとすると、Δ
θ ＝□ １Ｒ工 ＝ ０．００２５ ＝Ｑ、１４３２４° （１６）したが
って、実際の再生像光角θ、および再生光角θＣは、 Ｑ、１４３２４゜ θｉ＝３．２２０２°−−−−−−＋π＝３．１４９′
＋π（１７）Ｑ、１４３２４゜ θＣ二３２２０２６＋ −＝ ３，２９２° （１
８）となる。
（７）ブレーズ角θ、は、 ２ｄｘｓｉｎθＢ−λＢ（８） より、 θＢ＝ ３．００５° （
９）λｃ＝ ０．９０μのとき、リトロ−配置にするθ
ｉは、θ、＝θ。＋π となるθ、を求める。すなわち、 したがって、 θｊ−＝３．２２０２°＋π （１
ｏ）つぎに、λＱ＝Ｑ、４８８μで、ｄ ＝ ８．０１
１ ／４となるようにし、かつ、 （θｌ−π）−θ。＝θ１−（θ、−π） （１
１）となるθ。およびθｒを求める。すなわち、θ。＝
２θ１−θｒ−２π ＝６．４４０４−θｒ−２π （１２）
また、 であるため、（１１）式および（１２）式より、θ。＝
１．４７２° （１４）θｒ
＝ ４．９６８° （１６）
入力光ファイバと出力光ファイバが、ｅ＝１２５μ離れ
るためには、第３図より、再生光と結像光のなす角をΔ
θｉ、再生像点距離Ｒエーロ ０ ｒｔｍとすると、Δ
θ ＝□ １Ｒ工 ＝ ０．００２５ ＝Ｑ、１４３２４° （１６）したが
って、実際の再生像光角θ、および再生光角θＣは、 Ｑ、１４３２４゜ θｉ＝３．２２０２°−−−−−−＋π＝３．１４９′
＋π（１７）Ｑ、１４３２４゜ θＣ二３２２０２６＋ −＝ ３，２９２° （１
８）となる。
っぎに、第２設計として、Ｒｉ−”２６１１１ｍ、回折
格子の寸法を１０Ｘ１０＋Ｗｎとして、上述の計算をお
こなうと、 ｄｘ−４，０２２μ θ、＝５．９９４゜ θｉ＝ ６．４２４゜ θ、＝ ９．９２４° （１
９）θ。＝ ２．９２４゜ θｃ＝ ｅ、ｓ ６７゜ θｉ＝６．２８１°＋π ＲＯ＝ Ｒｒ＝ ＲＣ＝ Ｒ１＝ ２５＋ａである。な
お、このθｉは、９０Ｑｎｍのときの再生像光角である
。
格子の寸法を１０Ｘ１０＋Ｗｎとして、上述の計算をお
こなうと、 ｄｘ−４，０２２μ θ、＝５．９９４゜ θｉ＝ ６．４２４゜ θ、＝ ９．９２４° （１
９）θ。＝ ２．９２４゜ θｃ＝ ｅ、ｓ ６７゜ θｉ＝６．２８１°＋π ＲＯ＝ Ｒｒ＝ ＲＣ＝ Ｒ１＝ ２５＋ａである。な
お、このθｉは、９０Ｑｎｍのときの再生像光角である
。
計算機ホログラム（ＣＧＨ）の作成は、ホログラムの位
相関数φ□を求める。記録は、電子ビーム直接描画法に
よる場合は、計算機制御によって、基板上のレジスト膜
にあたえる露光量すなわち電子ビーム照射量を、位相関
数φ□に応じ、変化させて作成し、光学的な方法は、位
相関数６に相当するパターンを、プロッタで記録し、縮
少して作成する。
相関数φ□を求める。記録は、電子ビーム直接描画法に
よる場合は、計算機制御によって、基板上のレジスト膜
にあたえる露光量すなわち電子ビーム照射量を、位相関
数φ□に応じ、変化させて作成し、光学的な方法は、位
相関数６に相当するパターンを、プロッタで記録し、縮
少して作成する。
ホログラム膜の位相関数φ８は、物体光の位相関数φ０
と参照光の位相関数φｒの差である。すなわち、φ８−
φ。−φｒ （Ｚ））収差補
正のため、位相関数φ。からなる非球面波を物体光に加
えると、 φヨ＝（φ。＋φＧ）−φｒ（２１） となる。へおよびφ１は、次式に示す球面波を用いる。
と参照光の位相関数φｒの差である。すなわち、φ８−
φ。−φｒ （Ｚ））収差補
正のため、位相関数φ。からなる非球面波を物体光に加
えると、 φヨ＝（φ。＋φＧ）−φｒ（２１） となる。へおよびφ１は、次式に示す球面波を用いる。
非球面波面の位相関数φ。は
−２π（０２０’Ｘ２＋ ０４ ｏ’Ｘ’ ＋ Ｃ６０
’Ｘ６＋Ｃ８０’Ｘ８＋ Ｏｏ２’Ｙ２＋ｃｏ４ ’ｆ
’＋ｃｏ６′Ｙ６＋ｃｏ８′Ｙ８＋Ｃ２２′Ｘ２Ｙ２＋
Ｃ４４′Ｘ４Ｙ４）（２４）ただし、Ｃ己はＣ１，ｊを
λ０で規格化しており、Ｘ。
’Ｘ６＋Ｃ８０’Ｘ８＋ Ｏｏ２’Ｙ２＋ｃｏ４ ’ｆ
’＋ｃｏ６′Ｙ６＋ｃｏ８′Ｙ８＋Ｃ２２′Ｘ２Ｙ２＋
Ｃ４４′Ｘ４Ｙ４）（２４）ただし、Ｃ己はＣ１，ｊを
λ０で規格化しており、Ｘ。
Ｙは、ホログラム面上の規格化座標である。なお、非球
面波の回転対称性のため、偶関数のみとした。
面波の回転対称性のため、偶関数のみとした。
このホログラムの再生像光の位相関数φｉは、次式によ
って示される。
って示される。
φ工＝φ。十μ（（φ。＋φＧ）−φ、 ） （
２５）ただし、φ。は、再生光の位相関数である。非球
面波面の係数Ｑ ／ｉ、。は、φｉの、Ｘ、ＹおよびＺ
に関数する方向余弦を求め、各波長ごとに光線追跡をお
こない、それぞれのスポットダイアグラムの分散値より
、点像の旅回半径を求め、評価関数（ｍｅｒｉｔｆｕｎ
ｃｔｉｏｎ ）を決定する。このとき、非線形最小自乗
法（Ｄ Ｌ Ｓ ｍｅｔｌｉｏｄ ）を用い、分散が小
さくなるように、計算を必要回数くりかえすことにより
、Ｃ′□、ｊの最適条件を決定する。
２５）ただし、φ。は、再生光の位相関数である。非球
面波面の係数Ｑ ／ｉ、。は、φｉの、Ｘ、ＹおよびＺ
に関数する方向余弦を求め、各波長ごとに光線追跡をお
こない、それぞれのスポットダイアグラムの分散値より
、点像の旅回半径を求め、評価関数（ｍｅｒｉｔｆｕｎ
ｃｔｉｏｎ ）を決定する。このとき、非線形最小自乗
法（Ｄ Ｌ Ｓ ｍｅｔｌｉｏｄ ）を用い、分散が小
さくなるように、計算を必要回数くりかえすことにより
、Ｃ′□、ｊの最適条件を決定する。
第−設計の場合について、計算の結果、最適非球面波面
に相当するＣ ′０． コは、Ｃ２，；＝−２３，２０
９ Ｃ４ｏ’＝−８，３９８０ Ｃ６０’＝−０，４７４７７ となる。このＣ′１．、の値を、（２４）式に代入し、
さらに、それを（２２）式および（２３）式とともに（
２１）式に代入し、かつ、ＲＯ，Ｒｒ、φ０およびφｒ
を設計値にしたがって代入すると、ＸおよびＹの関数と
する。
に相当するＣ ′０． コは、Ｃ２，；＝−２３，２０
９ Ｃ４ｏ’＝−８，３９８０ Ｃ６０’＝−０，４７４７７ となる。このＣ′１．、の値を、（２４）式に代入し、
さらに、それを（２２）式および（２３）式とともに（
２１）式に代入し、かつ、ＲＯ，Ｒｒ、φ０およびφｒ
を設計値にしたがって代入すると、ＸおよびＹの関数と
する。
つぎに、
φ、＝ ２πμ（μｉ ｆ’ｒｉｎｇｅ １ｎｄｅｘ
、整数） （２７）になるように、ＸおよびＹをプ
ロットすると、干渉縞に相当するホログラムが得られる
。このホログラムは、そのままでは、回折効率が低いた
め、適当な方法たとえば露光条件を変えて、溝形状を三
角波状または鋸歯状にすることにより、回折効率を高め
ることができる。なお、本発明は、非球面波を８たえる
位相関数φ。と平面波に相当する位相関数の合成からな
るホログラムを計算機制御によって作成し、このホログ
ラムに平面波を入射させると、−次回折光として、非球
面波が得られる。
、整数） （２７）になるように、ＸおよびＹをプ
ロットすると、干渉縞に相当するホログラムが得られる
。このホログラムは、そのままでは、回折効率が低いた
め、適当な方法たとえば露光条件を変えて、溝形状を三
角波状または鋸歯状にすることにより、回折効率を高め
ることができる。なお、本発明は、非球面波を８たえる
位相関数φ。と平面波に相当する位相関数の合成からな
るホログラムを計算機制御によって作成し、このホログ
ラムに平面波を入射させると、−次回折光として、非球
面波が得られる。
この非球面波を、いったん収れんさせ、後、発散させる
ことにより、非球面波と球面波の合成からなる波面が得
られ、この波面と球面波を光学的に干渉させて、位相関
数φ８に相当するホログラムをつくることもできる。
ことにより、非球面波と球面波の合成からなる波面が得
られ、この波面と球面波を光学的に干渉させて、位相関
数φ８に相当するホログラムをつくることもできる。
第１図の方法で作成したホログラムを回折格子とし、第
２図ならびに第３図に示すような構成すなわちＩＪ ）
ロー配置した分波器で、波長ａｏｏｎｍ。
２図ならびに第３図に示すような構成すなわちＩＪ ）
ロー配置した分波器で、波長ａｏｏｎｍ。
８２０ｎｍ、 ８４０ｎｍ、 ８６０ｎｍ、８８０
ｎｍ、９００ｎｍの多重化された光信号を入力光ファイ
バにより入射させると、回折格子１２で、回折・分波さ
れ、出力光ファイバ１４ａＬに９００１ｍ 、出力光フ
ァイバ１４ｂに８８０ｎｍ 、出力光ファイバ１４Ｃに
８４ Ｑｎｍ 、出力光７フイバ１４ｄに８２０ｎｍ
。
ｎｍ、９００ｎｍの多重化された光信号を入力光ファイ
バにより入射させると、回折格子１２で、回折・分波さ
れ、出力光ファイバ１４ａＬに９００１ｍ 、出力光フ
ァイバ１４ｂに８８０ｎｍ 、出力光ファイバ１４Ｃに
８４ Ｑｎｍ 、出力光７フイバ１４ｄに８２０ｎｍ
。
出力光ファイバｊ４ｅにｓｏｏｎｍの光信号が入り、出
射する。出力光ファイバ内の光線分布を、第４図に、光
線追跡による点像分布として示す。
射する。出力光ファイバ内の光線分布を、第４図に、光
線追跡による点像分布として示す。
すなわち、出力光ファイバのコア１７＆、１７ｂ。
１７Ｃ，１了ｄ、１７ｅ、１７ｆ’内の点１８で示す。
なお、本願実施例では、６波について説明したが、１０
波以上の分波器もつくることもできる。
波以上の分波器もつくることもできる。
さらに、本願実施例では、主に光分波器について説明し
たが、たとえば、第４図の光分波器で、出力光ファイバ
群１４を、入力光ファイバとし、入力光ファイバ１３を
出力光ファイバとし、入力光ファイバ１４＆に、９ Ｑ
Ｑｎｍ 、入力光ファイバ１４ｂに８８ Ｑｎｍ、入
力光７フイバ１４０に８６０ｎｍ、入力光ファイバ１４
ｄに８４ Ｑｎｍ 、入力光ファイバ１４ｅに８２０ｎ
ｍ、入力光ファイバ１４ｆに８０Ｑｎｍの光信号を入射
させると、回折格子１２で、回折・分波され、出力光フ
ァイバ１３のコア１９に入り出射する光合波器として動
作することは、もちろんである。
たが、たとえば、第４図の光分波器で、出力光ファイバ
群１４を、入力光ファイバとし、入力光ファイバ１３を
出力光ファイバとし、入力光ファイバ１４＆に、９ Ｑ
Ｑｎｍ 、入力光ファイバ１４ｂに８８ Ｑｎｍ、入
力光７フイバ１４０に８６０ｎｍ、入力光ファイバ１４
ｄに８４ Ｑｎｍ 、入力光ファイバ１４ｅに８２０ｎ
ｍ、入力光ファイバ１４ｆに８０Ｑｎｍの光信号を入射
させると、回折格子１２で、回折・分波され、出力光フ
ァイバ１３のコア１９に入り出射する光合波器として動
作することは、もちろんである。
発明の効果
本発明は、ホログラム感光材料層の片側からの非球面波
と球面波の干渉によるホログラムを回折格子とし、この
回折格子に対向して、入力光ファイバおよび出力光ファ
イバ’ｘｌ）ドロー配置にすることにより、平面状で、
しかも光学系が簡単であり、かつ多重度の高い光合波器
ならびに光分波器をつくることができる。
と球面波の干渉によるホログラムを回折格子とし、この
回折格子に対向して、入力光ファイバおよび出力光ファ
イバ’ｘｌ）ドロー配置にすることにより、平面状で、
しかも光学系が簡単であり、かつ多重度の高い光合波器
ならびに光分波器をつくることができる。
第１図は、本発明によるホログラムすなわち回折格子の
作成方法の一例を示す原理図である。第２図は、第１図
の方法で作成した回折格子に、金薄膜の反射膜を形成さ
せた回折格子を用いた光分波器の概念図、第３図は、第
２図の部分的拡大図、第４図は、第２図に示す光分波器
の回折格子ぐζついて、出力光ファイバのコア内の光線
追跡による点像分布を示す図、第５図ならびに第６図は
、従来の回折格子を用いた光分波器の概念図である。 １・・・入力光ファイバ、２・・・・・コリメイソヨン
レンス、３・・・・・・回折格子、４・・・・集束レン
ズ、Ｓ・・・・出力光ファイバ群、６ ・・・第１の集
束性光伝送体、７・・・・・・第２の集束性光伝送体、
８−・・・・ホログラム感光材料層、９・・・・・・発
散非球面物体光、１０・・・・・発散球面参照光、１１
・・・・ホログラム、１２・・・・・・回折格子、１３
・・・・・・入力光ファイバ、１４・・・・・・出力光
ファイバ群、１４２Ｌ、１４ｂ１１４Ｃ。 １４ｄ、１４θ、１４ｆ・・・・・・それぞれ出力光フ
ァイバ、１５・・・・・・再生光、１６・・・・・・再
生像光、１７＆。 １７ｂ、１７Ｃ，１７ｄ、１７６．１７ｆ−・・・−出
力光ファイバのコア、１８・・・・・・点像分布を示す
点、１つ・・・・・・入力光ファイバのコア。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ノＯ
−発成球面４Ｍｉ光 ｎ −−ホログラム １４− 出力光ファイバ群 庖−出力光ファイバ 第２図 ７４６−’ １４ｃｍ−−’ Δイーーー １３図 ｊ７α−出力光ファイバのコア １１ｂ −−−、 ／７ｃ −−ζ １’ｌｆ −−−々 １８− 点 １９−一一人力尤ファイベのコア Ｍｆ ノ４８ ノ４ｄ ／４ｃ １４ｂ
１４σ １３（ｌｉｏｏｎｍ） （δ２０ｒｎ
ｎ） （８４０ｎｍ’ｌ （１／１Ｏｎｒｎ） （８Ｍ
）ｒｐｎ） （９００ｎｍ）１− 人力光ファイバ ２−一−コリメイションしンズ ５− 出力光ファイバ洋 ６ ′ｌ ０
作成方法の一例を示す原理図である。第２図は、第１図
の方法で作成した回折格子に、金薄膜の反射膜を形成さ
せた回折格子を用いた光分波器の概念図、第３図は、第
２図の部分的拡大図、第４図は、第２図に示す光分波器
の回折格子ぐζついて、出力光ファイバのコア内の光線
追跡による点像分布を示す図、第５図ならびに第６図は
、従来の回折格子を用いた光分波器の概念図である。 １・・・入力光ファイバ、２・・・・・コリメイソヨン
レンス、３・・・・・・回折格子、４・・・・集束レン
ズ、Ｓ・・・・出力光ファイバ群、６ ・・・第１の集
束性光伝送体、７・・・・・・第２の集束性光伝送体、
８−・・・・ホログラム感光材料層、９・・・・・・発
散非球面物体光、１０・・・・・発散球面参照光、１１
・・・・ホログラム、１２・・・・・・回折格子、１３
・・・・・・入力光ファイバ、１４・・・・・・出力光
ファイバ群、１４２Ｌ、１４ｂ１１４Ｃ。 １４ｄ、１４θ、１４ｆ・・・・・・それぞれ出力光フ
ァイバ、１５・・・・・・再生光、１６・・・・・・再
生像光、１７＆。 １７ｂ、１７Ｃ，１７ｄ、１７６．１７ｆ−・・・−出
力光ファイバのコア、１８・・・・・・点像分布を示す
点、１つ・・・・・・入力光ファイバのコア。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ノＯ
−発成球面４Ｍｉ光 ｎ −−ホログラム １４− 出力光ファイバ群 庖−出力光ファイバ 第２図 ７４６−’ １４ｃｍ−−’ Δイーーー １３図 ｊ７α−出力光ファイバのコア １１ｂ −−−、 ／７ｃ −−ζ １’ｌｆ −−−々 １８− 点 １９−一一人力尤ファイベのコア Ｍｆ ノ４８ ノ４ｄ ／４ｃ １４ｂ
１４σ １３（ｌｉｏｏｎｍ） （δ２０ｒｎ
ｎ） （８４０ｎｍ’ｌ （１／１Ｏｎｒｎ） （８Ｍ
）ｒｐｎ） （９００ｎｍ）１− 人力光ファイバ ２−一−コリメイションしンズ ５− 出力光ファイバ洋 ６ ′ｌ ０
Claims (3)
- （１）同一面側からの非球面波と球面波の干渉によるホ
ログラムに反射膜を形成させた回折格子に対向し、１本
もしくは数本の入力光ファイバと数本もしくは１本の出
力光ファイバを、リトロー配置にした構成からなること
を特徴とする光合波・分波器。 - （２）非球面波は、収差補正のために用いることを特徴
とする特許請求範囲第（１）項記載の光合波・分波器。 - （３）収差補正用の非球面波は、計算機ホログラムによ
って作成することを特徴とする特許請求範囲第（１）項
記載の光合波・分波器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21700885A JPS6275503A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 光合波・分波器 |
| US06/889,890 US4824193A (en) | 1985-07-26 | 1986-07-25 | Holographic multiplexer/demultiplexer and its manufacturing method |
| EP86305741A EP0213726B1 (en) | 1985-07-26 | 1986-07-25 | Holographic multiplexer/demultiplexer and its manufacturing method |
| DE8686305741T DE3687869T2 (de) | 1985-07-26 | 1986-07-25 | Holographische multiplex/demultiplexvorrichtung, und ihr herstellungsverfahren. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21700885A JPS6275503A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 光合波・分波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6275503A true JPS6275503A (ja) | 1987-04-07 |
Family
ID=16697377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21700885A Pending JPS6275503A (ja) | 1985-07-26 | 1985-09-30 | 光合波・分波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6275503A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS545454A (en) * | 1977-06-14 | 1979-01-16 | Nec Corp | Multiple branching circuit of optical wavelength using holograms |
| JPS5590984A (en) * | 1978-12-29 | 1980-07-10 | Ricoh Co Ltd | Making method of multibranching hologram photo coupler |
| JPS55146403A (en) * | 1979-05-04 | 1980-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Photo branching and distributing device |
| JPS579048A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-18 | Toshiba Corp | Metal vapor discharge lamp |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP21700885A patent/JPS6275503A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS545454A (en) * | 1977-06-14 | 1979-01-16 | Nec Corp | Multiple branching circuit of optical wavelength using holograms |
| JPS5590984A (en) * | 1978-12-29 | 1980-07-10 | Ricoh Co Ltd | Making method of multibranching hologram photo coupler |
| JPS55146403A (en) * | 1979-05-04 | 1980-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Photo branching and distributing device |
| JPS579048A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-18 | Toshiba Corp | Metal vapor discharge lamp |
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