JPS63296016A - 複数チャンネル波長分離マルチプレクサ／デマルチプレクサ - Google Patents

複数チャンネル波長分離マルチプレクサ／デマルチプレクサ

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JPS63296016A
JPS63296016A JP63039757A JP3975788A JPS63296016A JP S63296016 A JPS63296016 A JP S63296016A JP 63039757 A JP63039757 A JP 63039757A JP 3975788 A JP3975788 A JP 3975788A JP S63296016 A JPS63296016 A JP S63296016A
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wavelengths
beams
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バーバラ・マクニール・フォウリー
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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】 ［関連出願］ 本発明は、１９８５年１０月２２日付で出願された’Ｉ
１．　Ｊｏｈｎ　Ｃａｒｌｓｅｎ　（カールセン）およ
びＰａｕ　ＩＭｅｌｍａｎ（メルマン）によるｒ　Ｂｊ
ｒｅｆｒ２ｎｇｅｎｔＯｐｔｉｃａｌ　Ｍｕｌｔｉｐｌ
ｅｘｅｒ　ｗｉｔｈ　Ｆｌａｔｔｅｎｅｄ　Ｂａｎｄｐ
ａｓｓ（平坦な帯域を持つ複屈折光学マルチプレクサ）
」と標題の付された未決の米国特許出願第７９１．８２
０号に関連するものである。この未決出願は、１９８４
年９月１３日に出願された特許出願第６５０．０１２号
（１９８６年１月２８日に発行された米国特許第 ４．５６６．７６１号）の同時継続出願である。
［発明の背景］ （１）　ｉ豆皇立Ｉ 本発明は複数チャネル（２チャネル以上）の複屈折マル
チプレクサ／デマルチプレクサに関する場ものである。
したがって、本発明の詳細な説明はこの種の新規かつ改
善されたマルチプレクサおよびデマルチプレクサを提供
することである。
（２）　二股前１１ 米国特許第４．５６６．７６１号およびｒＢｉｒｅｆｒ
２ｎｇｅｎｔ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅ
ｒ　ｗｉｔｈ　Ｆｌａｔｔｅｎｅｄ　Ｂａｎｄｐａｓｓ
Ｊと標題の付された上記の未決出願では、ダイクロイッ
クミラーやグレーティングやホログラフィックグレーテ
ィング方法を含む従来から使用されている種々の波長分
離多重化の方法に優越する複屈折波長分離多重化（ＷＤ
Ｍ。
ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉ
ｐｌｅｘ２ｎｇ）による種々の利益が提供される。非複
屈折波長分離多重化動作を用いた複数チャネル多重化動
作／多重化解除動作に固有の種々の問題が、先の米国特
許第４．５６６．７６１号明細書に説明されている。
先の引用例は、さらにツリー（木）構造の複数のフィル
タ段を使用する複屈折波長分離多重化動作を用いた複数
チャネル多重化動作／多重化解除動作の方法を開示する
。４チヤネルマルチプレクサ／デマルチプレクサが、３
つのフィルタ段Ａ。
Ｂ、Ｃを使用し、ここで、段ＡはΔλのチャネル分離な
いしチャネル間隔を有し、段ＢおよびＣは２Δλのチャ
ネル分離ないしチャネル間隔を有する。さらに段Ｂおよ
び段Ｃにはその長さが等しくないことが必要とせられモ
してｄｌ （＝λ／４Δｎ、ここでΔｎは結晶の複屈折である）だ
け異なることが必要とされている。連続した複数のブラ
ンチが平行ブランチでの複数段の長さがすべて精密度２
μｍ程度で異なることが必要とされよう、この厳格な要
求によって製造は費用がかさみまた困難なものとなろう
。
ｌ艶Ω里至 本発明の別の目的は、各フィルタ段が一つの完全な２チ
ヤネルマルチプレクサである連続した複数フィルタ段に
ついて、結晶長さに対する公差を簡単化する新規かつ改
善された複数チャネル波長分離マルチプレクサ／デマル
チプレクサを提供することである。
本発明の別の目的は、ツリー構造の平行ブランチを一つ
のフィルタ段へ結合することにより、段の数が（ｎ−１
）からｌｏｇ２ｎ　（ここで２ｎは多重化または多重化
解除されるチャネルの数である）へ減ぜられることによ
りツリー構造配列の使用が回避される新規かつ改善され
た複数チャネル波長分離マルチプレクサ／デマルチプレ
クサを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、組み合されまたは７分離さ
れる（多重化される／多重化解除される）複数チャネル
からのビームが同じフィルタ段を伝播するので、平行な
ブランチについて正確に相違する段を作るという厳格な
要求が除去される新規かつ改善された複数チャネル波長
分離マルチプレクサ／デマルチプレクサを提供すること
である。
本発明によれば、単にｌｏｇｓ　ｎ個のみの段数の逐次
形態のものが可能である。デマルチプレクサについて、
各段は方形波に近い伝達関数を有しそして各連続段は先
行段の半分の周期を有する。マルチプレクサの場合、各
連続段は先行段のそれの倍の周期を有する。ｎ個の別々
の波長から構成される一つの入力ビームはそれぞれ唯一
つの波長のみを有するｎ個の出力ビームへと多重化解除
される。
本発明の一様相によれば、複数チャネル複屈折多重化解
除装置は、連続的に結合されるｌｏｇｓ　ｎ個の段（こ
こで２ｎは多重化解除可能な光学波長の数を表わし、ｌ
ｏｇ、　ｎは１よりも大きい整数である）、各段は、入
力偏光ビームスプリッター手段、ある長さの複屈折材料
と出力偏光ビームスプリッター手段とを包含する。入力
偏光ビームスプリッター手段は、その偏光状態は問題と
されないコリメート光の入力ビームを互いに平行な二つ
の直交偏光出力ビームへと変換する。先のある長さの複
屈折材料は入力面と出力面とを有し、これらの面は、入
力面に垂直に与えられる直交偏光出力ビームを受容する
ために平行である。複屈折材料は、一定の波長のものが
それらの偏光状態が変更せられずに通過しそして残りの
波長のものが出力面で９０°回転した偏光状態を有する
ような伝達関数とある長さとを有する。出力偏光ビーム
スプリッター手段は、出力面からの偏光ビームを受容し
そしてこれをその偏光状態は問題とはされない多重化解
除が行なわれたコリメート光ビームへ変換するために出
力面に結合される０次に続く段の入力偏光ビームスプリ
ッター手段は直前の段の出力偏光ビームスプリッター手
段に結合される６本発明の一定の特長によれば２ｎは８
に等しくすることができそしてｌｏｇ、　ｎは３に等し
いものとすることができる。
本発明のより特定的な特長によれば、波長λ１゜λ３．
λ５．λ４．λ５．λ６．λ７．λ。を有するコリメー
ト光ビームが第１段の入力偏光ビームスプリッター手段
に与えられる。第１段の複屈折材料の入力面に、波長λ
３．λ８．λ８．λ４．λ６．λ６．λ７．λ。を包含
する一つの平行偏光ビームとこれらの波長λ１．λ２．
λ５．λ４．λ５．λ、、λ６．λ、を包含する一つの
垂直偏光ビームとが発生するよう、これらの波長は、λ
、がん、よりも小さい状態で、互いに近傍にありそして
等しく離間されている０両方の偏光ビームは離間されそ
して互いに平行である。
それらは第１段の複屈折材料の入力面に与えられる。偏
光ビームは第１段の複屈折材料の長さを横断して第１の
一対の伝送ビームを生ずる。一方の伝送ビームの波長λ
８．λ２．λ５．λ４の平行偏光ビームを包含しそして
波長λ５．λ６．λ７、λ８の垂直偏光ビームを有する
。他方の伝送ビームは、波長λ１．λ２．λ８．λ４の
垂直偏光ビームをそして波長λ５．λ６．λ２．λ、の
平行偏光ビームを包含し、第１の一対の伝送ビームの両
方は第１段の出力偏光ビームスプリッター手段に与えら
れそれにより第１段の出力偏光ビームスプリッター手段
により波長λ１．λ６．λ１．λ８を包含する第１ビー
ムと波長λｈλ２．λ３．λ４を包含する第２ビームと
が発生される。第１ビームと第２ビームとは、第２段の
複屈折材料の入力面に４つの平行な偏光ビームが発生す
るよう、第２段の入力偏光ビームスプリッター手段に導
かれる。４つの平行ビームのうちの第１のものが波長λ
Ｓ、λ６．λ７、λ・を有する平行偏光を包含し、そし
て４つの平行ビームのうちの第２のものが波長λ１．λ
６．λ１．λ・を有する垂直偏光を包含し、４つの平行
ビームのうちの第３のものが波長λ１．λ３．λ３．λ
４を有する平行偏光を包含しそして４つの平行ビームの
うちの第４のものが波長λ１．λ３．λ３．λ４を有す
る垂直偏光を包含し、前記４平行ビームのすべては互い
に平行な複数の面で離間されており、第２段の複屈折材
料の入力面に与えられる。４平行ビームは、第２段の複
屈折材料の長さを横断して、４組の変換ビームが生ずる
。変換ビームの第１のものは波長λ、。
λ６の平行偏光をそして波長λ７、λ８の垂直偏光を包
含する。変換ビームの第２のちのは波長λＳ。
λ６の垂直偏光をそして波長λ７、λ蟲の平行偏光を包
含する。変換ビームの第３のものは波長λ１゜λ、の平
行偏光をそして波長λ３．λ４の垂直偏光を包含する。
変換ビームの第４のものは波長λ、。
λ、の垂直偏光をそして波長λ３．λ４の平行偏光を包
含する。４つの変換ビームはすべて第２段の出力偏光ビ
ームスプリッター手段へ与えられる。
第２段の出力偏光ビームスプリッター手段により波長λ
ア、λ６を包含する第１の中間ビームが生ずる。第２の
中間ビームは波長λ１．λ６を包含する。第３の中間ビ
ームは波長λ３．λ４を包含する。第４の中間ビームは
波長λ２．λ、を包含する。４つの中間ビームは第３段
の入力偏光ビームスプリッター手段へ導かれて、第３段
の複屈折材料の入力面に８つの平行な偏光ビームが発生
する。８平行ビームの第１のものは、波長λ７．λ６を
持つ平行偏光を包含する。８平行ビームの第２のものは
、波長λ５．λ６を持つ平行偏光を包含する。８平行ビ
ームの第３のものは、波長λ５．λ４を持つ平行偏光を
包含する。８平行ビームの第４のものは、波長λ１．λ
２を持つ平行偏光を包含する。８平行ビームの第５のも
のは、波長λ７．λ８を持つ垂直偏光を包含する。８平
行ビームの第６のものは、波長λ１．λ６を持つ垂直偏
光を包含する。８平行ビームの第７のものは、波長λコ
、λ４を持つ垂直偏光を包含しモして８平行ビームの第
８のものは、波長λ１．λ２を持つ垂直偏光を包含する
。該８平行ビームはすべて互いに平行に離間されており
、第３段の複屈折材料の入力面へ与えられる、８平行ビ
ームは第３段の複屈折材料の長さを通過して、８組の変
換ビームが生ずる。変換ビームの第１のものは波長λ７
の平行偏光と波長λ８の垂直偏光とを包含する。変換ビ
ームの第２のものは波長λ６の平行偏光と波長λ６の垂
直偏光とを包含する。変換ビームの第３のものは波長λ
３の平行偏光と波長λ４の垂直偏光とを包含する。変換
ビームの第４のものは波長λ！の平行偏光と波長λ２の
垂直偏光とを包含する。変換ビームの第５のものは波長
λフの垂直偏光と波長λ。
の平行偏光とを包含する。変換ビームの第６のものは波
長λもの垂直偏光と波長λ６の平行偏光とを包含する。
変換ビームの第７のものは波長λ。
の垂直偏光と波長λ４の平行偏光とを包含する。
変換ビームの第８のものは波長λ、の垂直偏光と波長λ
雪の平行偏光とを包含する。８変換ビームはすべて第３
段の出力偏光ビームスプリッター手段へ与えられ、それ
により第１段の出力偏光ビームスプリッター手段は波長
λ・の第１多重化解除ビームと、波長λ６の第２多重化
解除ビームと、波長λ４の第３多重化解除ビームと、波
長λ２の第４多重化解除ビームと、波長λ、の第５多重
化解除ビームと、波長λもの第６多重化解除ビームと、
波長λ３の第７多重化解除ビームと波長λ１の第８多重
化解除ビームとを生ずる。
本発明の別の様相によれば、複数チャネルの複屈折多重
化動作装置が、連続的に結合されるｌｏｇｓ　ｎ個の段
を包含する（ここで２ｎは多重化可能な光学波長の数を
表わしそしてｌｏｇ、　ｎは１よりも大きい整数である
）、各段は、入力偏光ビームスプリッター手段、ある長
さの複屈折材料と出力偏光ビームスプリッター手段とを
包含する。入力偏光ビームスプリッター手段は、その偏
光状態は問題とはされないコリメート光の複数の入力ビ
ームを受容し、そしてそれらを、互いに平行な同様の複
数の直交偏光出力ビームへと変換する。入力および出力
ビームは互いに平行である。ある長さの複屈折材料は入
力面と出力面とを有する。・これらの面は、入力面に垂
直に与えられる出力ビーム。
を受容するために平行である。複屈折材料は、一定の波
長がそれらの偏光状態が変更せられずに通過しそしてそ
のほかの波長が９０”回転された偏光状態を有するよう
な伝達関数とある長さとを有する。出力面に結合される
出力偏光ビームスプリッター手段は、出力面から２”個
の偏光ビームを受容しそしてこれを、その偏光状態は問
題とはされない２１１−１個の多重化されたコリメート
光ビームへ変換する（ここでＸは正の整数である）０次
に続く段の入力偏光ビームスプリッター手段は直前の段
の出力偏光ビームスプリッター手段に結合される０本発
明のいくつかの特長を付帯して、第１段について、ある
ものが交番的であり、第２段について、あるものが交番
的な波長の隣接対であり、ｌｏｇ２１段について、ある
ものが下方波長である０本発明の特定の特徴に従えば２
ｎは８に等しくすることができそしてｌｏｇ、　ｎは３
に等しくすることができる。
［詳細な説明］ 本明細書で開示される複数チャネル波長分離マルチプレ
クサ／デマルチプレクサは、出力面１３に対し平行であ
る入力面１２を有する偏光ビームスプリッタ−１１を利
用する。第１内部反射面１４もまた同様に第２内部反射
面１６に対し平行である。偏光ビームスプリッタ−要素
１７が反射面１４．１６と平行であるよう偏光ビームス
プリッタ−１１内に配向される。こうして、偏光ビーム
スプリッタ−１１は、存在し得る種々の不正確さが原因
で図示されるような位置に完全には配向されない場合で
も、偏光ビームスプリッタ−からの出力ビームは常に互
いに平行である。第２Ａ図および２Ｂ図は、それぞれ、
３段のｎチャネルデマルチプレクサの側面図および平面
図である。多重化解除されるべき複数の波長を包含する
入力コリメートビームが図面の左側の水平矢印により図
示され、その入力面２２にて偏光ビームスプリッタ−２
１に導かれる。入力コリメートビームはビームスプリッ
ター層２３へ誘導されて、ここに与えられる波長（例え
ば、波長λ５、λ８、λ５、λ４、λ５、λ６、λ７、
λ８）の平行偏光がここをまっすぐに通って第１の複屈
折要素２４へ通過するようにする。
ビームスプリッター層２３は、波長λ１〜λ８の垂直偏
光を第１偏光ビームスプリッタ−２１の内部反射面２６
に向かい下方へ反射して、波長λ１・・・λ８の垂直偏
光ビームが、第２Ａ図の下側部分で、第１の複屈折要素
２４を通過する。
波長λ１〜λ８の平行偏光を包含し、第１の複屈折要素
２４を通る上側の光ビームは、波長λ１〜λ４の平行偏
光と、波長λ、〜λ。の垂直偏光を包含する光ビームが
提供されるよう変化される。逆の態様では、波長λ１〜
λ８の複数の垂直偏光ビームを包含する下側の光ビーム
は、第１段２９の出力ビームスブリツタ一手段２８と第
１の複屈折要素２４との間の界面２７で指示されるよう
に、波長λ１〜λ４の垂直偏光と波長λ、〜λ８の平行
偏光とを包含する一つのビームが提供されるよう変化さ
れる。
第５図の波形（ａ）は、種々の波長λ、〜λ。
についての変換波形を図示する０図示されているように
、下方の波長λ１〜λ４はそれらの偏光状態が変化され
ておらず、一方上方の波長λＳ〜λ８はその偏光状態が
変化されている。
波長λ、〜λ４の平行偏光と波長λ、〜λａの垂直偏光
とを包含するビームと、波長λ、〜λ４の垂直偏光と波
長λ６〜λ８の平行偏光とを包含するビームは、両方と
も第１段２９の出力ビームスブリッタ−２８へ与えられ
、それにより２ビームはある組合せ方法で出射して、一
方のビームは、その偏光状態は問題とはされない波長λ
６〜λ８を包含して出現し、他方のビームは、その偏光
状態は問題とはされない波長λ、〜λ４を包含して出現
する。
こうして、第１段２９について、波長λ１〜λ８を包含
するその入力小面２２に与えられるビームによりその出
力界面３０に、波長λ５〜λ８を包含する一方のビーム
と波長λ、〜λ４を包含する他方のビームとの２つのビ
ームが生ずる。
第２段３１は、界面３０にてこれに与えられる２つのビ
ームを有する。一方のビームは波長λＳ〜λ８を包含し
、そして他方のビームは波長λ１〜λ４を包含し、その
出力界面３２に４組のビームを生じ、第１組のビームは
波長λ２、λ８を包含し、第２組のビームは波長λ２、
λ６を包含し、第３組のビームは波長λ５、λ４を包含
し、第４組のビームは波長λ５、λ２を包含する。
同様に、問題とされない偏光状態の４つのコリメート光
ビーム（第１ビームは波長λγ、λ、を包含し、第２ビ
ームは波長λ６、λ６を包含し、第３ビームは波長λ５
、λ４を包含し、第４ビームは波長λ寡、λ２を包含す
る）を有する第３段３３は、その出力小面３４に、異な
る波長（特定すれば、波長λ８、λ６、λ４、λ２、λ
丁、λ５、λ、およびλＩ）の８つの光ビームを提供す
る。
第２Ａ図に図示されるように、段２９の入力小面２２へ
与えられる入力ビームは波長λ１〜λ。
のなんら特定の偏光状態を持たない光を包含し、一方は
波長λ、〜λ８のそして他方は波長λ、〜λ４の２つの
出力ビームを、界面３０に提供する。入力ビームと出力
ビームとは共通面に沿って与えられる。
一方は波長λ６〜λ８を伝送しそして他方は波長λ１〜
λ４を伝送する２つのビームは、第２段３１の入力ビー
ムスプリッタ−３６の界面３０に向かって第２段３１に
与えられる。入力ビームスブリツタ−３６は、第２Ｂ図
に図示される装置の図からより一層明らかなように、第
１段２９の対応するビームスプリッタ−２１に関して９
０”回転している。
２つのビーム（波長λ、〜λａを有する非偏光を包含す
る上側ビームと波長λ１〜λ４を有する非偏光を包含す
る下側ビーム）は、第２段３１の入力偏光ビームスプリ
ッタ−３６の界面３０に与えられる。光は非偏光状態と
される必要はなく、偏光状態は問題とされない、上記２
つのビームは、入力偏光ビームスプリッタ−３７ （第２Ｂ図）を通過し、ある光は入力偏光ビームスプリ
ッター層３７をまっすぐ通過し、それ以外の光は入力偏
光ビームスプリッター手段３６の内部反射面３８の方へ
入力偏光ビームスプリッター層３７により反射され、４
つのビームがここを通過する。波長λ１〜λ、を包含す
る光ビームは、波長λ、〜λ。の平行偏光を包含するも
のと波長λＳ〜λ８の垂直偏光を包含するものとの２つ
のビームに変換される。波長λ、〜λ４の非偏光ビーム
は、波長λｌ〜λ４の平行偏光を包含するものと波長λ
１〜λ４の垂直偏光を包含するものとのさらに別の２つ
のビームに変換される。これら４つのビーム、波長＾、
〜λ、の平行偏光、波長λ、〜λ、の垂直偏光、波長λ
１〜λ４の平行偏光および波長λ１〜λ４の垂直偏光は
、第２段の第２複屈折要素４１と入力偏光ビームスプリ
ッタ−３６との界面３９に出現する。
４つのビームが、第２段３１の第２複屈折要素４１の入
力界面３９に与えられる。これら４つのビームは、波長
λ６〜λ−の平行偏光ビーム、波長λ、〜λ６の垂直偏
光ビーム、波長λ重〜λ４の平行偏光ビームおよび波長
λｌ〜λ４の垂直偏光ビームである。
第２の複屈折要素４１は、第５図の波形（ｂ）で描写さ
れるような伝達関数を有しそして複屈折要素４１の出力
が、（その出力偏光ビームスプリッター手段４３を付帯
したその界面４２に）、伝達された４つのビーム（以下
単に伝達ビームという）を提供するような長さを有する
。第１の伝達ビームは、波長λ６、λ６の平行偏光と波
長λ７、λ。の垂直偏光とを包含する。第２の伝達ビー
ムは、第２Ａ図に図示されるように、波長λ５、λ６の
垂直偏光と波長λマ、λ・の平行偏光とを包含する。第
３のビームは、波長λ５、λ２の平行偏光と波長λコ、
λ４の垂直偏光とを包含する。第４の光ビームは波長λ
５、λ２の垂直偏光と波長λ５、λ４の平行偏光とを包
含する。
界面４２の上記の４つの光ビームは、第２段３１の出力
偏光ビームスプリッタ−４３へ導かれる。内部反射面４
４．４６および偏光ビームスプリッター層４７（これら
はすべて互いに平行である）は、指定された波長と偏光
状態とを有する４ビームに対して、（２つの段３１と３
３との間の）界面３２に、その偏光状態は問題とされな
い４つの光ビームが提供されるよう作用する。これらの
光ビームの第１のものは波長λ６、λ。の光を包含し、
第２のビームは波長λ６、λ６の光を包含し、第３のビ
ームは波長λ８、λ４の光を包含し、第４の光ビームは
波長λ８、λ２の光を包含する。
界面３２のこれら４つの光ビームは、第２図に図示され
るように、ある角度で（好ましくは９０°回転）で第３
段３３の入力偏光ビームスプリッター手段４８へ導かれ
る−９０”の回転は、段１と段２との間の回転と同じ方
向または反対の方向のいずれでもよく、時計回り方向ま
たは反時計回り方向のいずれが使用されるかは問題では
ない、さらに、回転角度が正確に９０＠であることも問
題とされない、特定の角度が臨界ということはない。
４つのビームが段３３の界面３２に与えられる。これら
４つのビームは、波長λ２、λ８の第１のものと、波長
λ５、λ、の第２のものと、波長λ５、λ４の第３のも
のと、波長λ５、λ、の第４のものとである。偏光ビー
ムスプリッタ−４８は、これらＡつのビームを分離して
、（第３段３３の第３複屈折要素５１と入力偏光ビーム
スプリッタ−４８との間の）界面４９に８つのビームを
生ずる。８つのビームのうち、第１のものは波長λ７、
λ、の平行偏光を包含する。これらビームの第２のもの
は波長λα、λ６の平行偏光を包含する。第３のものは
、波長λ５、λ４の平行偏光を包含する。第４のものは
波長λ５、λ２の平行偏光を包含する。第５のものは波
長λ７、λ８の垂直偏光を包含する。第６のものは波長
λ５、λ、の垂直偏光を包含する。第７のものは波長λ
５、λ４の垂直偏光を包含する。第８のものは波長λ５
、λ２の垂直偏光を包含する。
第３段３３の第３複屈折要素５１の長さによって、（第
５図の波形（Ｃ）に描写されるような）変換波形が生じ
、そしてこれは、第３複屈折要素。
５１の入力界面４９の前記８つのビームを、第３段３３
の出力偏光ビームスプリッタ−５３と複屈折要素５１と
の間の界面５２の８つの変換ビームに変換する。これら
の変換ビームは、第１のビームが波長λ７の平行偏光と
波長λ８の垂直偏光とを包含するがごときである。第２
のビームが波長λ、の平行偏光と波長λ６の垂直偏光と
を包含する。第３のビームが波長λ、の平行偏光と波長
λ４の垂直偏光とを包含する。第４のビームが波長λ１
の平行偏光と波長λ２の垂直偏光とを包含する。第５の
ビームが波長λ７の垂直偏光と波長λ８の水平偏光とを
包含する。第６のビームが波長λ６の平行偏光と波長λ
、の垂直偏光とを包含する。第７のビームが波長λ、の
垂直偏光と波長λ４の水平偏光とを包含する。第８のビ
ームが波長λ１の垂直偏光と波長λ２の水平偏光とを包
含する。
界面５２の種々の波長および偏光状態の上記の後者の８
つのビームは、第３段３３の出力ビームスプリッター手
段５３に与えられて、その出力小面３４に偏光状態は問
題とされない８つのビーム（すなわち、波長λ６のビー
ム、波長λ、のビーム、波長λ４のビーム、波長λ黛の
ビーム、波長λ、のビーム、波長λ、のビーム、波長λ
、のビームおよび波長λ、のビーム）が与えられる。
第３図は、種々のビームスプリッター手段が図示されて
いる以外は、第２Ａ図および第２Ｂ図に図示されている
図に基づく斜視図である。特定の様式のビームスプリッ
ター手段は、本発明の全体的基本概念から重要ではない
。
さきに説明した第５図は、第１の複屈折段が第５図の波
形（ａ）で指示されるような伝達関数を有し、第２の複
屈折段が第５図の波形（ｂ）で指示されるような伝達関
数を有し、第３の複屈折段が第５図の波形（ｃ）で指示
されるような伝達関数を有する３段装置に言及している
ものである。
しかし、第４図に図示されるように、８つの波長に代わ
って４つの波長を利用する単に２つの複屈折段を利用す
る装置に関して、第４図の波形（ａ）が第１の複屈折要
素の伝達関数を指示し、そして波形（ｂ）が第２の複屈
折要素の伝達関数を指示するであろうことが理解されよ
う。
第２段は、第１段の伝達関数の半分の周期を有しそして
同位相である伝達関数を使用し、第１段の結晶の長さの
２倍である複屈折要素を備える。
第２段の結晶は大きな横方向の寸法を有する。第２段は
、第１段の出力ボートの複数の平行ビームが種々の高さ
で第２段の偏光ビームスプリッタ−に入るよう、第１段
に関して時計方向または反時計方向（このことは重要で
はない）に回転される。
１ビーム中のｎ個の異なる波長がλ、〉λ、〉λ、〉・
・・λ。（ここで２ｎは４．８．１６、・・・２ｙとす
ることができまたｙは整数である）で、第１段に入力さ
れるとき、λ１・・・λｎ／２は段１の一方の出力ビー
ムにあり、そしてλ（。／１４１１　・・・λ、は段１
の他方の出力ビームにある。これら２つの別々の複数の
ビームは第２段に入力されそして各ビームは第２段を伝
播し、その出力には、最初のｎ　／　４個波長を包含す
る第１のビームと、次のｎ　／　４個波長を包含する第
２のビームなどを付帯した４つの別々のビームがある。
第３段は、平行な方向に進行する４つの別々のビームが
すべて第３段の入力偏光ビームスプリッタ−に入射する
よう、第２段に関して（時計方向または反時計方向であ
るが、このことは問題ではない）９０＠回転される。出
力には、最初のｎ　／　８個波長を包含する第１のビー
ムと、次のｎ　／　８個波長を包含する第２のビームな
ど８個の別々のビームがある。
各々先行するフィルタ段から９０°だけ回転され寸法が
増大するという個々のフィルタ段のこの構成が、すべて
のｎ波長がｎ個のビームに分離されるＩＯｇｚ　ｎフィ
ルタ段まで継続する。ｎチャネルマルチプレクサが、複
数のビームが反対方向に伝播すること以外はまったく同
様の方法で構成される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施にとって有用な偏光ビームスプ
リッタ−の模式図である。 第２Ａ図は、本発明の一実施例の側面図である。 第２Ｂ図は、本発明の一実施例の平面図である。 第３図は、本発明の一実施例の斜視図である。 第４（ａ）図および第４（ｂ）図は、２要素についての
伝達関数であり、第４（ａ）図の波形は、多重化解除さ
れるべきビームに近い複屈折材料の伝達関数を表わし、
第４（ｂ）図の伝達関数は、多重化解除されるビームに
近い複屈折要素のためのものである。 第５図は、８つの波長を多重化または多重化解除する３
つの要素の伝達関数を表わす波形図である。 図中の各参照番号が示す主な名称を以下に挙げる。 ｌｌ：　偏光ビームスプリッター手段 １２：　入力面 １３：　出力面 １４：　　（第１）内部反射面 １６：　　（第２）内部反射面 １７：　偏光ビームスプリッタ−要素 ２１：　偏光ビームスプリッター手段 ２２：　入力面 ２３：　偏光ビームスプリッター層 ２４：　複屈折要素 ２６：　内部反射面 ２７：　界面 ２９：　第１段 ３０：　出力界面 ３１：　第２段 ３２：　界面 ３３：　第３段 ３４：　出力小面 ３６：　入力偏光ビームスプリッター手段３７：　入力
偏光ビームスプリッター手段４１：　複屈折要素 ４２：　界面 ４３：　出力ビームスプリッター手段 ４４：　内部反射面 ４６：　内部反射面 ４７：　ビームスプリッター層 ４８二　偏光ビームスプリッター手段 ４９：　入力界面 ５１：　　（第３の）複屈折要素 ５２：　界面

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）連続的に結合され、ｎが多重化解除可能な光学波
    長の数を表わしそしてｌｏｇ＿２ｎが１よりも大きい整
    数であるｌｏｇ＿２ｎ個の段において、これら各段は、 その偏光状態は問題とされないコリメート光の入力ビー
    ムを、この入力ビームに対して平行である２つの直交偏
    光出力ビームに変換する入力偏光ビームスプリッター手
    段と、 平行な入力面と出力面とを有し、この入力面に垂直なよ
    う前記出力ビームを受容し、一定の波長がその偏光状態
    が変更せられずに通過しそしてそのほかの波長がその偏
    光状態が９０°だけ回転されるような伝達関数および長
    さを有するある長さの複屈折材料と、 出力面からの複数の偏光ビームを受容しそしてこれらを
    その偏光状態は問題とされない多重化解除されたコリメ
    ート光ビームへ変換する前記出力面に結合された出力偏
    光ビームスプリッター手段とから構成され、 前記複数段のうちの後に続くものの入力偏光ビームスプ
    リッター手段は、前記複数段の直前のものの出力偏光ビ
    ームスプリッター手段に結合される複数チャネル複屈折
    多重化解除装置。
  2. （２）ｎは８に等しくそしてｌｏｇ＿２ｎは３に等しい
    請求項第１項記載の複数チャネル複屈折多重化解除装置
    。
  3. （３）互いに近傍にありそして波長λ＿１が波長λ＿８
    よりも小さく等しく離間されている複数の波長λ＿１、
    λ＿２、λ＿３、λ＿４、λ＿５、λ＿６、λ＿７、λ
    ＿８を有するコリメート光ビームが前記段の第１のもの
    の入力偏光ビームスプリッター手段に与えられて、この
    第１段の複屈折材料の入力面に、前記波長λ＿１、λ＿
    ２、λ＿３、λ＿４、λ＿５、λ＿６、λ＿７、λ＿８
    を包含する平行偏光の一つのビームと前記波長λ＿１、
    λ＿２、λ＿３、λ＿４、λ＿５、λ＿６、λ＿７、λ
    ＿８を包含する垂直偏光の一つのビームとが発生し、前
    記ビームは両方とも互いに離間されそして平行であり、
    第１段の複屈折材料の入力面に与えられて第１段の複屈
    折材料の長さを横断して第１の一対の伝送ビームが生じ
    、一方の伝送ビームは波長λ＿１、λ＿２、λ＿３、λ
    ＿４の平行偏光と波長λ＿５、λ＿６、λ＿７、λ＿８
    の垂直偏光とを包含し、そして他方の伝送ビームは波長
    λ＿１、λ＿２、λ＿３、λ＿４の垂直偏光と波長λ＿
    ５、λ＿６、λ＿７、λ＿８の平行偏光を包含し、この
    第１の一対の伝送ビームは両方とも前記第１段の出力偏
    光ビームスプリッター手段に与えられて、前記第１段の
    出力偏光ビームスプリッター手段は波長λ＿５、λ＿６
    、λ＿７、λ＿８を包含する第１ビームと波長λ＿１、
    λ＿２、λ＿３、λ＿４を包含する第２ビームとを生じ
    、この第１ビームと第２ビームとは前記段の第２のもの
    の入力偏光ビームスプリッター手段に導かれて前記第２
    段の複屈折材料の入力面に、４つの平行偏光ビームが発
    生し、これら４つの平行偏光ビームのうち第１のものは
    、波長λ＿５、λ＿６、λ＿７、λ＿８を持つ平行偏光
    を包含し、これら４つの平行偏光ビームのうち第２のも
    のは、波長λ＿５、λ＿６、λ＿７、λ＿８を持つ垂直
    偏光を包含し、これら４つの平行偏光ビームのうち第３
    のものは、波長λ＿１、λ＿２、λ＿３、λ＿４を持つ
    平行偏光を包含し、これら４つの平行偏光ビームのうち
    第４のものは、波長λ＿１、λ＿２、λ＿３、λ＿４を
    持つ垂直偏光を包含し、前記４つの平行偏光ビームはす
    べて、互いに平行な複数の面にて離間され、前記第２段
    の複屈折材料の入力面に与えられ、この４つの平行偏光
    ビームは第２段の複屈折材料の長さを横断して、４組の
    変換ビームが生じ、４組の変換ビームのうち第１のもの
    は、波長λ＿５、λ＿６の平行偏光と波長λ＿７、λ＿
    ８の垂直偏光とを包含し、４組の変換ビームのうち 謔Qのものは、波長λ＿５、λ＿６の垂直偏光と波長λ
    ＿７、λ＿８の平行偏光とを包含し、４組の変換ビーム
    のうち第３のものは、波長λ＿１、λ＿２の平行偏光と
    波長λ＿３、λ＿４の垂直偏光とを包含し、４組の変換
    ビームのうち第４のものは、波長λ＿１、λ＿２の平行
    偏光と波長λ＿３、λ＿４の平行偏光とを包含し、これ
    ら４つの変換ビームはすべて第２段の出力偏光ビームス
    プリッター手段に与えられ、それにより前記第２段の出
    力偏光ビームスプリッター手段は、波長λ＿７、λ＿８
    を包含する第１の中間ビームと波長λ＿５、λ＿６を包
    含する第２の中間ビームと波長λ＿３、λ＿４を包含す
    る第３の中間ビームと波長λ＿１、λ＿２を包含する第
    ４の中間ビームとを生じ、この４つの中間ビームは第３
    段の入力偏光ビームスプリッター手段に導かれて、この
    第３段の複屈折材料の入力面に、８つの平行偏光ビーム
    が発生し、この８つの平行偏光ビームのうち第１のもの
    は波長λ＿７、λ＿８を持つ平行偏光を包含し、この８
    つの平行偏光ビームのうち第２のものは波長λ＿５、λ
    ＿６を持つ平行偏光を包含し、この８つの平行偏光ビー
    ムのうち第３のものは波長λ＿３、λ＿４を持つ平行偏
    光を包含し、この８つの平行偏光ビームのうち第４のも
    のは波長λ＿１、λ＿２を持つ平行偏光を包含し、この
    ８つの平行偏光ビームのうち第５のものは波長λ＿７、
    λ＿８を持つ垂直偏光を包含し、この８つの平行偏光ビ
    ームのうち第６のものは波長λ＿５、λ＿６を持つ垂直
    偏光を包含し、この８つの平行偏光ビームのうち第７の
    ものは波長λ＿３、λ＿４を持つ垂直偏光を包含し、そ
    してこの８つの平行偏光ビームのうち第８のものは波長
    λ＿１、λ＿２を持つ垂直偏光を包含し、この８平行偏
    光ビームはすべて、互いに平行に離間されており前記第
    ３段の複屈折材料の入力面に与えられ、この８平行偏光
    ビームは第３段の複屈折材料の長さを通過して８組の変
    換ビームが生じ、この変換ビームのうち第１のものは波
    長λ＿７の平行偏光と波長λ＿８の垂直偏光を包含し、
    この変換ビームのうち第２のものは波長λ＿５の平行偏
    光と波長λ＿６の垂直偏光を包含し、この変換ビームの
    うち第３のものは波長λ＿３の平行偏光と波長λ＿４の
    垂直偏光を包含し、この変換ビームのうち第４のものは
    波長λ＿１の平行偏光と波長λ＿２の垂直偏光を包含し
    、この変換ビームのうち第５のものは波長λ＿７の垂直
    偏光と波長λ＿８の平行偏光を包含し、この変換ビ■ ムのうち第６のものは波長λ＿５の垂直偏光と波長λ＿
    ６の平行偏光を包含し、この変換ビームのうち第７のも
    のは波長λ＿３の垂直偏光と波長λ＿４の平行偏光を包
    含し、この変換ビームのうち第８のものは波長λ＿１の
    垂直偏光と波長λ＿２の平行偏光を包含し、８変換ビー
    ムはすべて、第３段の出力偏光ビームスプリッター手段
    に与えられ、それにより、前記第３段の出力偏光ビーム
    スプリッター手段は、波長λ＿８の第１の多重化解除ビ
    ームと、波長λ＿６の第２の多重化解除ビームと、波長
    λ＿４の第３の多重化解除ビームと、波長λ＿２の第４
    の多重化解除ビームと、波長λ＿７の第５の多重化解除
    ビームと、波長λ＿５の第６の多重化解除ビームと、波
    長λ＿３の第７の多重化解除ビームと、波長λ＿１の第
    ８の多重化解除ビームとを生ずる請求項第２項記載の複
    数チャネル複屈折多重化解除装置。
  4. （４）連続的に結合され、ｎが多重化可能な光学波長の
    数を表わしそしてｌｏｇ＿２ｎが１よりも大きい整数で
    あるｌｏｇ＿２ｎ個の段において、これら各段は、 その偏光状態は問題とされない複数のコリメート光の入
    力ビームを受容しそしてこれらを前記入力ビームに平行
    な同様の複数の直交偏光出力ビームに変換する入力偏光
    ビームスプリッター手段と、 平行な入力面と出力面とを有し、前記入力面に垂直に与
    えられる前記出力ビームを受容し、一定の波長がその偏
    光状態が変更せられずに通過しそしてそのほかの波長が
    その偏光状態が９０°だけ回転されるような伝達関数お
    よび長さを有するある長さの複屈折材料と、 出力面からの２＾ｘ個の偏光ビームを受容しそしてこれ
    らをその偏光状態は問題とされない２＾ｘ＾−＾１個の
    コリメートされた多重化光ビームへ変換する前記出力面
    に結合される出力偏光ビームスプリッター手段とから構
    成され、ここで、 連続する前記複数段のうちの後に続くものの入力偏光ビ
    ームスプリッター手段は、前記段の直前の先行するもの
    の出力偏光ビームスプリッター手段に結合されそしてｘ
    が正の整数である複数チャネル複屈折多重化装置。
  5. （５）第１段について、あるものが交番的であり、第２
    段について、あるものが交番的波長の隣接対であり、ｌ
    ｏｇ＿２ｎ段について、あるものが下方波長である請求
    項第４項記載の複数チャネル複屈折多重化装置。
  6. （６）ｎは８に等しくそしてｌｏｇ＿２ｎは３に等しい
    請求項第５項記載の複数チャネル複屈折多重化装置。
JP63039757A 1987-02-24 1988-02-24 複数チャンネル波長分離マルチプレクサ／デマルチプレクサ Pending JPS63296016A (ja)

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