JPS63173006A - 楕円凹面格子を使用し集積光学素子状に製造されたマルチプレクサーデマルチプレクサ - Google Patents
楕円凹面格子を使用し集積光学素子状に製造されたマルチプレクサーデマルチプレクサInfo
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- JPS63173006A JPS63173006A JP62336767A JP33676787A JPS63173006A JP S63173006 A JPS63173006 A JP S63173006A JP 62336767 A JP62336767 A JP 62336767A JP 33676787 A JP33676787 A JP 33676787A JP S63173006 A JPS63173006 A JP S63173006A
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
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- G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光通信で使用される光学マルチプレクサーブマ
ルチブレフサに係わる。
ルチブレフサに係わる。
周知のように、波長を多重化すれば光リンクの情報藍を
増加させることができる。この技術はリンクの一端で同
一光ファイバに異なる波長λ1、λ211..λNの複
数側個)の光線を導入しくマルチプレキシング操作)、
次いでリンクの他端で種々の波長を抽出して元の光線を
回復する(デマルチプレキシング操作)ことからなる。
増加させることができる。この技術はリンクの一端で同
一光ファイバに異なる波長λ1、λ211..λNの複
数側個)の光線を導入しくマルチプレキシング操作)、
次いでリンクの他端で種々の波長を抽出して元の光線を
回復する(デマルチプレキシング操作)ことからなる。
この方法は極めて有利であるが、問題も幾つかある。例
えば、マルチブレキシング及びデマルチプレキシング装
置の全体的損失を低下させる必要があり、マルチブレキ
シング及びデマルチブレキシング装置が可逆的に、即ち
一方向でデマルチプレクサとして機能し且つ他方向でデ
マルチプレクサとして機能しなければならず、且つコス
トも低くしなければならない。
えば、マルチブレキシング及びデマルチプレキシング装
置の全体的損失を低下させる必要があり、マルチブレキ
シング及びデマルチブレキシング装置が可逆的に、即ち
一方向でデマルチプレクサとして機能し且つ他方向でデ
マルチプレクサとして機能しなければならず、且つコス
トも低くしなければならない。
本発明の装置は、集積光学素子と特殊なタイプの回折格
子とを使用することによって、前記3つの要件を満たす
ことができる。
子とを使用することによって、前記3つの要件を満たす
ことができる。
集積光学案内構造体(integrated opti
cs guid−ance 5tructure)は通
常、基板を3つの積重した透明層で被覆したものからな
り、これら3つの層のうち中間の層がその周りの2つの
層より大きい屈折率を有する。
cs guid−ance 5tructure)は通
常、基板を3つの積重した透明層で被覆したものからな
り、これら3つの層のうち中間の層がその周りの2つの
層より大きい屈折率を有する。
本発明ではこの案内構造体が下記の素子を含む。
−作動波長の数に等しい複数の光学マイクロガイド、こ
れらマイクロガイドの第1先端は、同数の光ファイバへ
の結合を可能にするための適切な間隙をもって、前記案
内構造体の面のうち1つの面の表面と同じ水平面上に配
置される。前記構造体に挿入される時、これらのマイク
ロガイドは互いに接近し合い、その結果接近し合った第
2先端が1つのセグメントに沿って分配される。
れらマイクロガイドの第1先端は、同数の光ファイバへ
の結合を可能にするための適切な間隙をもって、前記案
内構造体の面のうち1つの面の表面と同じ水平面上に配
置される。前記構造体に挿入される時、これらのマイク
ロガイドは互いに接近し合い、その結果接近し合った第
2先端が1つのセグメントに沿って分配される。
−第1先端が前記案内構造体の前記面とは別の面の表面
と同じレベルに配置され、第2先端が前記構造体内部に
配置される単一光学マイクロガイド。
と同じレベルに配置され、第2先端が前記構造体内部に
配置される単一光学マイクロガイド。
−エツチングにより前記積重層に形成された複数の面か
らなる反射性凹面回折格子、これらの面は断面として楕
円形部分を有し、この楕円の2つの焦点の一方が前記単
一光学ガイドの第2先端と合致し、他方が前記複数の光
学ガイドの第2先端とこれらガイドの各作動波長毎に合
致する。
らなる反射性凹面回折格子、これらの面は断面として楕
円形部分を有し、この楕円の2つの焦点の一方が前記単
一光学ガイドの第2先端と合致し、他方が前記複数の光
学ガイドの第2先端とこれらガイドの各作動波長毎に合
致する。
以下、添付図面に基づき非限定的具体例を挙げて本発明
をより詳細に説明する。
をより詳細に説明する。
第1図の構造体は2つの面F1及びF2を有し、複数N
個のマイクロガイドG1、G21.、、GN(該具体例
ではN・4)が、その一端と面F1とが同一レベルに位
置するように配置されている。この面では、直径約12
51の光ファイバ(図示せず)との結合を可能にすべく
、前記マイクロガイドの相互間隔が約12511mであ
る。これらのマイクロガイドはこの案内構造体に挿入さ
れる時に互いに接近し合う、これらマイクロガイドの他
端は、端点P1及びPNの間のセグメントに沿って分配
される。
個のマイクロガイドG1、G21.、、GN(該具体例
ではN・4)が、その一端と面F1とが同一レベルに位
置するように配置されている。この面では、直径約12
51の光ファイバ(図示せず)との結合を可能にすべく
、前記マイクロガイドの相互間隔が約12511mであ
る。これらのマイクロガイドはこの案内構造体に挿入さ
れる時に互いに接近し合う、これらマイクロガイドの他
端は、端点P1及びPNの間のセグメントに沿って分配
される。
もう一方の面F2では単一のマイクロガイドGがその一
端をF2の表面と同じレベルに有し、他端Sを前記構造
体内部に有するように配置されている。
端をF2の表面と同じレベルに有し、他端Sを前記構造
体内部に有するように配置されている。
N個のマイクロガイドC1,G2.、、GNと単一マイ
クロガイドGとの間には、楕円形の断面をもつ複数の反
射面からなる回折格子Rが具備される。ここで、第2図
から第5図を参照しながら、この回折格子の形状を説明
する。
クロガイドGとの間には、楕円形の断面をもつ複数の反
射面からなる回折格子Rが具備される。ここで、第2図
から第5図を参照しながら、この回折格子の形状を説明
する。
第2図には像点とみなされる点Sと、像点とみなされる
点P1とが示されている。前記楕円鏡は波長λ1でこれ
ら2つの点を光学的に接続する。各楕円Emは下記の関
係にある複数の点の位置に対応する: S)4m+MmP1=mλ1(1) 式中mは整数である。この関係式は点S及びF1間の光
路が一定であることを表す(FerIIlatの原理)
。
点P1とが示されている。前記楕円鏡は波長λ1でこれ
ら2つの点を光学的に接続する。各楕円Emは下記の関
係にある複数の点の位置に対応する: S)4m+MmP1=mλ1(1) 式中mは整数である。この関係式は点S及びF1間の光
路が一定であることを表す(FerIIlatの原理)
。
楕円はmの各値毎に1つずつ対応する。従って第2図は
、整数mをパラメータとする複数の楕円Em−1、Em
、 En++1.、、のグループを示している。
、整数mをパラメータとする複数の楕円Em−1、Em
、 En++1.、、のグループを示している。
第3図は、別の接続点PN及び別の波長λNで点Sに対
応する別の楕円グループを示している。各楕円E’mは
下記の関係式 %式%(2) で示される。この場合もmは整数である0点M+sは、
この点で関係(1)及び(2)が両方共満たされれば、
第1グループの楕円EIll上にも第2グループの楕円
E’n+上にも存在し得る。その場合には、前記2つの
関係式から辺毎の引き算によって下記の条件MmP1−
MmPN= m(λ1−λN) (3)が得られる
。この関係式(3)は、点Mmが点P1及びPMを焦点
とする双曲線上にあることを意味する。
応する別の楕円グループを示している。各楕円E’mは
下記の関係式 %式%(2) で示される。この場合もmは整数である0点M+sは、
この点で関係(1)及び(2)が両方共満たされれば、
第1グループの楕円EIll上にも第2グループの楕円
E’n+上にも存在し得る。その場合には、前記2つの
関係式から辺毎の引き算によって下記の条件MmP1−
MmPN= m(λ1−λN) (3)が得られる
。この関係式(3)は、点Mmが点P1及びPMを焦点
とする双曲線上にあることを意味する。
第4図は点P1及びPMを焦点とする双曲線Ha−1、
If、l1m+1.、、のグループを示している。これ
らの双曲線は関係(3)を満たす複数の点の位置に対応
する。
If、l1m+1.、、のグループを示している。これ
らの双曲線は関係(3)を満たす複数の点の位置に対応
する。
第5図はこの双曲線グループ(Ilm)と前記2つの楕
円グループの一方、この場合はグループEmとを示して
いる。双曲線11a+と楕円E++との交点はMmであ
り、楕円Em上にあることは言うまでもないが、この点
はまた楕円E’s(鎖線で図示)上にもある。従って、
双曲線Hm+1.1m+2.、、上に位置する点Mm+
1、Nm+2.、、は楕円8m+1上及びM’ m+1
上、Nm+2上及びH′M+2上1.1.に位置する。
円グループの一方、この場合はグループEmとを示して
いる。双曲線11a+と楕円E++との交点はMmであ
り、楕円Em上にあることは言うまでもないが、この点
はまた楕円E’s(鎖線で図示)上にもある。従って、
双曲線Hm+1.1m+2.、、上に位置する点Mm+
1、Nm+2.、、は楕円8m+1上及びM’ m+1
上、Nm+2上及びH′M+2上1.1.に位置する。
この原理に従って点から点を通る線をプロットすると回
折格子のプロフィルが得られる。この格子は、波長λ1
で点S及びPlを光学的につなぎ、波長λNで点S及び
PNを光学的につなぐという特徴を有する。
折格子のプロフィルが得られる。この格子は、波長λ1
で点S及びPlを光学的につなぎ、波長λNで点S及び
PNを光学的につなぐという特徴を有する。
勿論、楕円から楕円への移動の仕方には成る程度の任意
性が存在し、第5図ではこれが楕円と直角の方向に進ん
でいるが、斜めに進むようにしてもよい。
性が存在し、第5図ではこれが楕円と直角の方向に進ん
でいるが、斜めに進むようにしてもよい。
第1図の格子Rはこの方法で形成したものである0点P
1及びPNは波長λ1及びλNで作動する異なるマイク
ロガイドの末端が位置するセグメントの2つの端点であ
る。これらの端点の間にある点はSに接続されるが、こ
の場合の波長は中間波長である。
1及びPNは波長λ1及びλNで作動する異なるマイク
ロガイドの末端が位置するセグメントの2つの端点であ
る。これらの端点の間にある点はSに接続されるが、こ
の場合の波長は中間波長である。
第1図の装置は、マルチプレクサとして機能する場合に
は、複数の光線を面F1で受容して単一の多重波長光線
を面F2から送出する(矢印M)。デマルチプレクサと
して機能する場合には、単一の多重波長光線を面F2で
受容して種々の波長をもつ複数の光線を面F1から送出
する(矢印D)。
は、複数の光線を面F1で受容して単一の多重波長光線
を面F2から送出する(矢印M)。デマルチプレクサと
して機能する場合には、単一の多重波長光線を面F2で
受容して種々の波長をもつ複数の光線を面F1から送出
する(矢印D)。
本発明の格子の分散度は、該格子がその軸線の近務では
第6図のような平面格子と見なされ得ることを考慮して
大体計算できる。角度i及びrは、前記鏡の面に対する
垂直線を基準とする前記面への入射角及び反射角である
。角度aは該格子のブレーズ角である。
第6図のような平面格子と見なされ得ることを考慮して
大体計算できる。角度i及びrは、前記鏡の面に対する
垂直線を基準とする前記面への入射角及び反射角である
。角度aは該格子のブレーズ角である。
波長λ1に対応する光線の反射角と波長λNに対応する
光線の反射角との差Δrがm(λN−λ1)/p、co
s(i −a )に等しいことは明らかである。従って
例えば、平均相互間隔を40pm、角度aを4°、mを
1にする。
光線の反射角との差Δrがm(λN−λ1)/p、co
s(i −a )に等しいことは明らかである。従って
例えば、平均相互間隔を40pm、角度aを4°、mを
1にする。
前記鏡の焦点距雛は約10+es+にする。種々のチャ
ネル間の波長差が20nn+の場合、点PI、P21.
、 、PNの相互間隔は約121JI11になる。角
度iは比較的大きい値(例えば約65°)にし得る。
ネル間の波長差が20nn+の場合、点PI、P21.
、 、PNの相互間隔は約121JI11になる。角
度iは比較的大きい値(例えば約65°)にし得る。
第7図は案内構造体の一具体例を断面図で示している。
この構造体は、例えばシリコンからなる基板20と、5
in2からなる厚み6〜8μmの第1層22と、リン添
加SiO□からなる厚み約4〜5μmの第2層24と、
5iOzからなる厚み6〜8IJI11の第3層26と
で構成されている。
in2からなる厚み6〜8μmの第1層22と、リン添
加SiO□からなる厚み約4〜5μmの第2層24と、
5iOzからなる厚み6〜8IJI11の第3層26と
で構成されている。
層24と隣接層22.26との間の屈折率の差は小さく
、光ファイバのコアと外装との間の差と同様に約10弓
〜10−2である。
、光ファイバのコアと外装との間の差と同様に約10弓
〜10−2である。
これらの積重層は、全反射体として機能する反射面を形
成すべく、基板に達するまでエツチング処理し得る。こ
のエツチングによって形成した面は更に、例えばアルミ
ニウム金民層28で被覆し得る。
成すべく、基板に達するまでエツチング処理し得る。こ
のエツチングによって形成した面は更に、例えばアルミ
ニウム金民層28で被覆し得る。
電子を形成するためには、例えば電子マスキングによっ
て前記案内+74造体上に第5図の基準に従う楕円セグ
メンI・を描き、このセグメントに従って面記横逍体を
エツチング処理する。
て前記案内+74造体上に第5図の基準に従う楕円セグ
メンI・を描き、このセグメントに従って面記横逍体を
エツチング処理する。
マイクロガイドを得るためには、第7図の層24分第8
図のようにエツチング処理し、次いでこのエツチングし
たアセンブリをSiO□層30層成0すればよい。光線
は導路24によって案内される。
図のようにエツチング処理し、次いでこのエツチングし
たアセンブリをSiO□層30層成0すればよい。光線
は導路24によって案内される。
第9図及び第10図は前述のアセンブリの2つの配置例
を示している。第9図ではプレート40が互いに直交し
合う面42及び44で作動し、第10図では互いに平行
な面42及び46で作動する。
を示している。第9図ではプレート40が互いに直交し
合う面42及び44で作動し、第10図では互いに平行
な面42及び46で作動する。
以上説明してきたマルチプレクサ−デマルチプレクサは
波長差の小さい(約20nm)複数の光線で作動する。
波長差の小さい(約20nm)複数の光線で作動する。
このマルチプレクサ−デマルチプレクサは本出願人名義
で1983年3月13日に出願された仏国特許出願明細
書第2579044号に記載のごときマルチプレクサ−
デマルチプレクサと組み合わせることもできる。このよ
うな装置は直列に配置された複数の回折格子を含み、各
格子が特定範囲の波長を回折する。本発明の装置は前記
各格子の出口に配置して、前記範囲の波長をもつ光線に
関して作動するようにし得る。このようにすれば、差の
小さい波長で各範囲毎にマルチプレキシングーデマルチ
プレキシングが行われることになる。
で1983年3月13日に出願された仏国特許出願明細
書第2579044号に記載のごときマルチプレクサ−
デマルチプレクサと組み合わせることもできる。このよ
うな装置は直列に配置された複数の回折格子を含み、各
格子が特定範囲の波長を回折する。本発明の装置は前記
各格子の出口に配置して、前記範囲の波長をもつ光線に
関して作動するようにし得る。このようにすれば、差の
小さい波長で各範囲毎にマルチプレキシングーデマルチ
プレキシングが行われることになる。
第1図は本発明のマルチプレクザーデマルチプレクサの
簡略説明図、第2図は波長λ1で作動する楕円鏡グルー
プによる焦点合わせの原理を示す簡略説明図、第3図は
波長λNで作動する場合の第2図と同様の説明図、第4
図は双曲線グループを示す説明図、第5図は本発明の格
子の種々の面と規定する方法を示す説明図、第6図は平
面ブレーズ格子の断面図、第7図は本発明の光学案内構
造体を格子の一反射面の断面図で示す説明図、第8図は
光学マイクロガイドの断面図、第9図は本発明のマルチ
プレクサ−デマルチプレクサの種々の素子の配置の一具
体例を示す説明図、第10図は前記息子の別の配置例を
示す説明図である。 G、 C1,、、、(:N・・・・・・光学マイクロガ
イド、R・・・・・・回折格子、20・・・・・・基板
、22,24.26・・・・・・透明層。
簡略説明図、第2図は波長λ1で作動する楕円鏡グルー
プによる焦点合わせの原理を示す簡略説明図、第3図は
波長λNで作動する場合の第2図と同様の説明図、第4
図は双曲線グループを示す説明図、第5図は本発明の格
子の種々の面と規定する方法を示す説明図、第6図は平
面ブレーズ格子の断面図、第7図は本発明の光学案内構
造体を格子の一反射面の断面図で示す説明図、第8図は
光学マイクロガイドの断面図、第9図は本発明のマルチ
プレクサ−デマルチプレクサの種々の素子の配置の一具
体例を示す説明図、第10図は前記息子の別の配置例を
示す説明図である。 G、 C1,、、、(:N・・・・・・光学マイクロガ
イド、R・・・・・・回折格子、20・・・・・・基板
、22,24.26・・・・・・透明層。
Claims (1)
- (1)複数の異なる波長で作動する集積光学素子状マル
チプレクサ−デマルチプレクサであって、3つの透明な
層即ち第1層、第2層及び第3層を積重したもので被覆
された基板からなる案内構造体を含み、前記第2層がこ
れを包囲する第1層及び第3層より大きい屈折率を有し
、この案内構造体が、 −作動波長の数に等しい複数の光学マイクロガイドと、 −単一光学マイクロガイドと、 −反射性凹面回折格子 とを含み、 前記複数のマイクロガイドの第1先端が同数の光ファイ
バへの結合を可能にするための適切な間隙をもって前記
案内構造体の面のうち1つの面の表面と同じレベルに配
置され、これらマイクロガイドが互いに接近しながら前
記構造体内部に挿入され、接近し合った第2先端が1つ
のセグメントに沿って分配され、前記単一マイクロガイ
ドは第1先端が前記案内構造体の前記面とは別の面の表
面と同じレベルに配置され、第2先端が前記構造体内部
に配置され、前記反射性凹面回折格子がエッチングによ
って前記積重層に形成された複数の面からなり、これら
の面が断面として楕円形部分を有し、この楕円の2つの
焦点の一方が前記単一光学ガイドの第2先端と合致し、
他方が前記複数の光学ガイドの第2先端とこれらガイド
の各作動波長毎に合致することを特徴とするマルチプレ
クサ−デマルチプレクサ。
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