KR101858306B1 - 광학 장치 - Google Patents

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도모히코 가니에
미치코 하루모토
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스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

실용성의 향상을 도모하면서, 결합 손실의 저감이 도모된 광학 장치를 제공한다. 멀티 코어 파이버 결합 장치(100)는, 멀티 코어 파이버(10)를 싱글 코어 파이버(20)에 결합하는 광학 장치로서, 멀티 코어 파이버(10)로부터 사출되는 복수의 빔의 광축상에 위치하고, 각 빔의 광축을, 서로 평행하지 않게 함으로써, 서로 이간한 상태로 하는 제 1 광학계 S1과, 제 1 광학계 S1측에 있어서 서로 평행하지 않은 상태인 복수의 빔의 광축을 서로 대략 평행한 상태로 하는 제 2 광학계 S2를 구비한다.

Description

광학 장치{OPTICAL DEVICE}
본 발명은, 멀티 코어(multi-core) 파이버 등의 광소자에 복수의 싱글 코어(single core) 파이버 등의 광학 부품을 결합하는 광학 장치에 관한 것이다.
종래부터, 멀티 코어 파이버에 복수의 싱글 코어 파이버를 결합하는 멀티 코어 파이버 결합 장치가 알려져 있다. 예를 들면, 아래와 같이 특허 문헌 1에는, 멀티 코어 파이버를 분기하기 위해서, 2개의 코어 영역을 갖는 멀티 코어 파이버와 2개의 싱글 코어 파이버의 사이에 렌즈를 개재시킨 장치가 개시되어 있다. 이 장치에 있어서의 렌즈는, 멀티 코어 파이버로부터 사출된 복수의 빔을, 서로 이간하도록, 멀티 코어 파이버의 광축에 대해서 경사지는 방향으로 편향시킨다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
특허 문헌 1 : 일본 특개소 제60－212710호 공보
상술한 종래 기술에 있어서는, 렌즈에 의해 멀티 코어 파이버의 빔이 경사져 있기 때문에, 그 경사에 맞추도록, 싱글 코어 파이버를 경사지게 배치할 필요가 있었다. 이 경우, 멀티 코어 파이버와 싱글 코어 파이버의 각도 조정 및 위치 맞춤이 매우 곤란해져, 실용성이 부족하다.
그래서, 발명자 등은, 보다 실용적인 장치로서, 도 1에 나타내는 바와 같은 장치에 대해 검토를 행했다. 도 1의 장치는, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 빔을 서로 이간시키는 렌즈 l1(초점 거리 f1)과, 렌즈 l1에 의해 서로 이간된 복수의 빔을, 멀티 코어 파이버의 광축과 평행한 방향으로 편향하는 렌즈 l2(초점 거리 f2)를 구비하고 있다. 그 때문에, 싱글 코어 파이버(20)를 멀티 코어 파이버(10)에 대해서 경사지게 할 필요가 없기 때문에, 각도 조정이 불필요해져, 높은 실용성을 실현할 수 있다.
여기서, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 빔의 간격은 렌즈 l1에 의해 확대되어, 그 간격 확대율 m은 f2/f1가 된다. 한편, 광학에서 이용되는 라그랑지(Lagrange)의 법칙에 의하면, 빔 확대각 θ은, 상기 간격 확대율의 역수에 비례하는 것이 알려져 있다. 즉, 도 1의 장치에 있어서는, 멀티 코어 파이버 단면에 있어서의 빔의 확대각 θOUT로 하면, 싱글 코어 파이버 단면에 있어서의 확대각(집광각) θIN는 θOUT/m이 된다.
멀티 코어 파이버로부터 사출되는 빔을 가우시안 빔으로 하면, 해당 빔은, 멀티 코어 파이버 단면에서의 빔 반경을 wOUT, 파장을 λ로 하면 확대각 θOUT는 이하의 식에 따른다.
[수식]
θ = λ/(π·w)
또한, π는 원주율이다. 상기 식은, 싱글 코어 파이버에의 입사 빔에도 적용된다. 싱글 코어 파이버에의 입사 빔의 확대각 θIN는 상기의 라그랑지의 법칙에 의해 θIN/m가 된다. 이 경우, 싱글 코어 파이버 단면에서의 빔 반경 wIN는, 상기 식에 따라 m배로 되어, m·wOUT가 된다. 따라서, 싱글 코어 파이버에의 광의 결합 손실이 커진다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상술의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 실용성의 향상을 도모하면서, 결합 손실의 저감이 도모된 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 광학 장치는, 서로 평행한 광축을 갖는 복수의 광 입출력부를 갖는 광소자를 다른 광학 부품에 결합하는 광학 장치로서, 광소자의 복수의 광 입출력부에 대해서 입출사되는 복수의 빔의 광축상에 위치하고, 각 빔의 광축을, 서로 평행하지 않게 함으로써, 서로 이간한 상태로 하는 제 1 광학계와, 제 1 광학계측에 있어서 서로 평행하지 않은 상태인 복수의 빔의 광축을 서로 대략 평행한 상태로 하는 제 2 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치이다.
이 광학 장치에서는, 제 1 광학계에 의해 서로 이간된 복수의 빔은, 제 2 광학계에 의해, 서로 대략 평행한 상태로 된다. 그 때문에, 다른 광학 부품은 광소자에 대해서 경사지게 할 필요가 없고, 각도 조정이 불필요하기 때문에, 높은 실용성을 실현할 수 있다. 또한, 결합 손실의 저감을 도모할 수 있다.
제 2 광학계는, 다른 광학 부품에 복수의 빔을 집광하는 형태이어도 좋다.
광소자는, 멀티 코어 파이버이며, 다른 광학 부품은, 복수의 싱글 코어 파이버이며, 제 1 광학계의 초점 거리와 제 2 광학계의 초점 거리가 동일한 형태이어도 좋다. 이에 의해, 싱글 코어 파이버에의 광의 결합 손실이 저감된다.
본 발명의 일 측면에 따른 광학 장치는, 서로 평행한 광축을 갖는 복수의 광 입출력부를 갖는 광소자를 파장 분산 소자를 거쳐서 다른 광학 부품에 결합하는 광학 장치이다. 광학 장치는, 광소자의 복수의 광 입출력부에 대해서 입출사되는 복수의 빔의 광축상에 위치하고, 각 빔의 광축을, 서로 평행하지 않게 함으로써, 파장 분산 소자측에 있어서 서로 이간한 상태로 하는 제 1 광학계와, 제 1 광학계와 파장 분산 소자의 사이에 위치하고, 제 1 광학계측에 있어서 서로 평행하지 않은 상태인 복수의 빔의 광축을 파장 분산 소자측에 있어서 서로 대략 평행한 상태로 하는 제 2 광학계를 구비하고 있다. 이 광학 장치에서는, 제 2 광학계를 통과 후의 빔을 파장 분산 소자에 도입하고/하거나 파장 분산 소자로부터의 빔을 제 2 광학계에 입사시키는 것을 특징으로 하고 있다.
이 광학 장치에서는, 제 1 광학계에 의해 그 광학계의 파장 분산 소자측에 있어서 각 빔의 광로가 서로 이간한 상태로 됨과 아울러, 제 2 광학계에 의해 그 광학계의 파장 분산 소자측에 있어서 각 빔의 광축이 서로 대략 평행한 상태로 되어 있다. 그리고, 광축과 대략 평행한 상태로 된 각 빔을 파장 분산 소자에 도입하거나, 파장 분산 소자로부터의 해당 빔을 제 2 광학계로 입사시키도록 하고 있다. 이 경우, 제 2 광학계의 파장 분산 소자측에 있어서 각 빔의 광로가 서로 대략 평행한 상태로 되어 있기 때문에, 그들 광로상에 단독의 파장 분산 소자를 배치한다고 하는 간단하고 용이한 수단에 의해 파장의 합분파를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 제 2 광학계의 파장 분산 소자측에 있어서의 각 빔의 광로를 멀티 코어 파이버의 광축과 대략 평행으로 했을 경우, 싱글 코어 파이버 등의 다른 부품을 멀티 코어 파이버 등의 광소자에 대해서 경사지게 할 필요가 없어지기 때문에, 정렬 및 위치 결정의 용이성이 높아지는 것과 아울러, 광학 장치 전체의 치수를 소형으로 하는데 유리하다.
상기 광학 장치에 있어서, 제 2 광학계를 통과하는 빔이 다수 있고, 복수의 빔 중 적어도 2개의 빔이 파장 분산 소자에 도입되는 형태이어도 좋다.
상기 광학 장치에 있어서, 제 2 광학계는, 제 1 광학계에 의해 서로 이간한 상태로 된 복수의 빔의 각각을 공간적으로 분리시켜 파장 분산 소자에 입사시키는 형태이어도 좋다.
상기 광학 장치에 있어서, 광소자의 복수의 광 입출력부에 대해서 입출사되는 복수의 빔의 광축의 배열 방향이 파장 분산 소자에 의해 빔이 분광되는 분광 방향과 상이하게 되어 있어도 좋다. 이 경우, 파장 분산 소자에 의해 각 빔의 파장 등을 분산해도, 분산된 빔 사이에서의 크로스토크 등의 발생을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이 배열 방향과 분광 방향을 상이하게 하기 위해서, 광소자의 복수의 광 입출력부가 파장 분산 소자의 분광 방향과 비평행한 방향으로 배치되도록 제 1 광학계와 광소자가 결합되도록 해도 좋다. 또한, 광소자의 복수의 광 입출력부에 대해서 입사출하는 복수의 빔의 광축의 배열 방향이 파장 분산 소자에 의해 빔이 분광되는 분광 방향과 상이하도록 파장 분산 소자에 입출사하는 복수의 빔의 공간 좌표를 구부리는 미러를 상기 광학 장치가 더 구비하며, 해당 미러가 복수의 빔의 광로상에 배치되도록 해도 좋다.
상기 광학 장치에 있어서, 광소자는, 복수의 광 입출력부의 광축 간격이 100μm 이하이어도 좋고, 복수의 광 입출력부의 광축 간격이 50μm 이하의 멀티 코어 파이버이어도 좋다. 또한, 제 1 광학계가 단안(單眼, monocular) 렌즈이어도 좋고, 제 2 광학계가 복수의 광학 요소로 구성되는 복안(複眼, ommateal) 렌즈이어도 좋다. 또한, 제 2 광학계는, 제 1 광학계에 의해 서로 이간된 복수의 빔을 콜리메이트하는 콜리메이트 렌즈를 포함하며, 파장 분산 소자에 입사되는 복수의 빔의 각각이 대략 콜리메이트 빔이어도 좋다.
상기 광학 장치에 있어서, 제 2 광학계의 수차가 보정 가능해도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 제 2 광학계의 일부분은, 다른 광학 부품과의 상대 위치에 있어 다른 부분과 상이하게 되어 있어, 제 2 광학계의 수차가 보정되어 있어도 좋다. 또한, 제 1 및 제 2 광학계가 하나의 광학 부품으로서 일체적으로 구성되어 있어도 좋다. 또한, 제 1 및 제 2 광학계 중 적어도 한쪽이 GRIN 렌즈이어도 좋다.
상술한 어느 하나의 광학 장치를 광 합파기(合波器)나 광 분파기(分波器)에 적용해도 좋고, 파장 선택 스위치나 파장 차단기(wavelength blocker)에 적용해도 좋다. 파장 선택 스위치에 적용했을 경우, 상술한 어느 하나의 광학 장치를 포함하는 파장 선택 스위치에서는, 복수의 광 입출력부는, 입력 포트 및 출력 포트 중 적어도 하나를 포함하며, 다른 광학 부품은, 소정의 파장 성분 신호 광을 소정의 출력 포트에 편향하여 결합시키는 공간 변조 소자이어도 좋다. 또한, 파장 차단기에 적용했을 경우, 상술한 어느 하나의 광학 장치를 포함하는 파장 선택 차단기에서는, 복수의 광 입출력부는, 입력 포트 및/또는 출력 포트 중 적어도 하나를 포함하며, 다른 광학 부품은, 소정의 파장 성분 신호 광을 차폐하는 차폐 소자이어도 좋다.
본 발명에 의하면, 실용성의 향상을 도모하면서, 결합 손실의 저감을 도모할 수 있다.
도 1은, 종래 기술에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2는, 제 1 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 3은, 멀티 코어 파이버의 단면에 있어서 빔 간격을 확대하는 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는, 제 2 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 5는, 도 4에 나타낸 멀티 코어 파이버 결합 장치에 있어서의 제 2 광학계의 렌즈의 위치 어긋남을 나타내는 도면이다.
도 6은, 제 3 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 7은, 도 6에 나타낸 멀티 코어 파이버 결합 장치에 있어서의 제 2 광학계의 부분 확대 단면도이다.
도 8은, 도 7에 나타낸 제 2 광학계와는 다른 형태를 나타낸 도면이다.
도 9는, 제 4 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 10은, 제 5 실시 형태에 따른 제 1 광학계를 나타낸 도면이다.
도 11은, 도 10에 나타낸 제 1 광학계의 부분 확대도이다.
도 12는, 제 6 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 13은, 제 7 실시 형태에 따른 광학 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 14는, 멀티 코어 파이버(광소자)의 단면 구성을 나타낸 단면도이다.
도 15는, 제 8 실시 형태에 따른 광학 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 16은, 제 9 실시 형태에 따른 광학 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 17은, 제 10 실시 형태에 따른 광학 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 18은, 제 11 실시 형태에 따른 광학 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 19는, 광학 장치를 파장 차단기에 적용한 예를 나타내는 도면이다.
도 20은, 다른 멀티 코어 파이버(광소자)의 단면 구성을 나타낸 단면도이다.
도 21은, 다른 형태에 따른 광학 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 매우 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는, 동일 부호를 이용하는 것으로 하여, 중복하는 설명은 생략한다.
［제 1 실시 형태］
우선, 제 1 실시 형태에 따른 광학 장치(100)에 대해, 도 2를 참조하면서 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 광학 장치(100)는, 싱글 모드 광 신호(파장 다중 광 신호)를 전파하기 위해서, 멀티 코어 파이버(10)(광소자)와, 싱글 코어 파이버(20)(다른 광학 부품)를 결합하는 장치로서, 제 1 광학계 S1과 제 2 광학계 S2를 구비하여 구성되어 있다. 이하, 광소자로서 멀티 코어 파이버를 이용한 본 발명에 포함되는 광학 장치를 멀티 코어 파이버 결합 장치라고 칭한다.
본 실시 형태에 있어서 이용하는 멀티 코어 파이버(10)는, 서로 평행한 광축을 갖는 복수의 광 출력부를 갖는 광소자이며, 구체적으로는, 7개의 코어 영역을 갖는 것으로, 그 사출 단면(10a)으로부터는 7개의 빔(측면으로부터 본 도 2에 있어서는 3개의 빔만을 도시)이 사출된다. 보다 구체적으로는, 7개의 코어 영역은, 단면(10a)에 있어서의 정육각형의 각 정점과 중심점의 위치에 있고, 인접하는 코어 영역의 간격(즉, 사출 단면(10a)에 있어서의 빔 간격)은 동일하며, 예를 들어, 0.045mm 정도로 되어 있다. 또한, 멀티 코어 파이버(10)의 클래드 직경은 0.15mmφ 정도이다.
한편, 싱글 코어 파이버(20)는, 멀티 코어 파이버(10)의 코어 영역의 수와 동수개(즉, 7개)가 마련되고, 각 수광 단면(20a)은, 멀티 코어 파이버(10)의 사출 단면(10a)과 평행하게, 동일 평면상에 배치되어 있다. 즉, 7개의 싱글 코어 파이버(20)(측면으로부터 본 도 2에 있어서는 3개의 싱글 코어 파이버(20A, 20B, 20C)만을 도시)는, 적어도 그 단부는, 멀티 코어 파이버(10)에 대해서 경사져 있지 않고, 멀티 코어 파이버(10)의 연장 방향으로 평행하게 배치되고, 멀티 코어 파이버(10)의 광축과 각 싱글 코어 파이버(20)의 광축이 평행하게 되어 있다. 이 싱글 코어 파이버(20)는, 실장시의 허용차 확대 등을 위해서, 단부의 모드 필드 직경(MFD)을 국소적으로 확대시킨 TEC 파이버(Thermally－diffused Expanded Core Fiber)로 적절히 변경할 수 있다.
제 1 광학계 S1은, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 광 입출력부에 대해서 입출사되는 복수의 빔의 광축상에 위치하고, 각 빔의 광축을, 서로 평행하지 않게 함으로써, 서로 이간한 상태로 한다. 제 1 광학계 S1은, 멀티 코어 파이버(10)측에 위치하고 있고, 1개의 집광 렌즈 L1로 구성되어 있다. 집광 렌즈 L1은, 멀티 코어 파이버(10)의 사출 단부의 축선상에 있어서, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과 대면하도록 배치되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 이 집광 렌즈 L1은, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)으로부터, 집광 렌즈 L1의 초점 거리 f1만큼 떨어진 위치에 배치되어 있다. 그리고, 이 집광 렌즈 L1을 투과한 복수의 빔은, 일단 빔 간격이 축소된 후, 서로 이간하여, 제 1 광학계 S1로부터 멀어짐에 따라 빔 간격이 확대된다.
제 2 광학계 S2는, 제 1 광학계 S1측에 있어서 서로 평행하지 않은 상태인 복수의 빔의 광축을 서로 대략 평행한 상태로 한다. 제 2 광학계 S2는, 싱글 코어 파이버(20)측에 위치하고 있고, 1개의 집광 렌즈 L2와 7개의 집광 렌즈 L3로 구성되어 있다. 집광 렌즈 L3은, 도 2에서는 공간적으로 분리되어 있도록 도시되어 있지만, 렌즈 어레이로서 일체적으로 구성되어 있어도 좋다.
집광 렌즈 L2는, 집광 렌즈 L1과 마찬가지로, 멀티 코어 파이버(10)의 사출 단부의 축선상에 있어서, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과 대면하도록 배치되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 집광 렌즈 L2는, 집광 렌즈 L1로부터, 집광 렌즈 L1의 초점 거리 f1과 집광 렌즈 L2의 초점 거리 f2의 합(f1＋f2)만큼 떨어진 위치에 배치되어 있다. 그리고, 이 집광 렌즈 L2를 투과한 복수의 빔은, 집광 렌즈 L1에 의해 서로 이간된 복수의 빔 전체를, 멀티 코어 파이버(10)의 광축과 평행한 방향(즉, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과 직교하는 축의 방향, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과 싱글 코어 파이버(20)의 단면(20a)의 대면 방향)으로 편향시킨다.
7개의 집광 렌즈 L3은, 편향된 복수의 빔 각각을 집광하도록, 각 편향 빔의 광축상에 있어서, 집광 렌즈 L2와 대면하도록 배치되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 집광 렌즈 L3은, 집광 렌즈 L2로부터, 소정 거리 d만큼 떨어진 위치에 배치되어 있다. 이 거리 d는, 집광 렌즈 L3의 초점 거리 f3에 의해 결정할 수 있다. 즉, 상술한 집광 렌즈 L1의 초점 거리 f1과 집광 렌즈 L2와 집광 렌즈 L3의 합성 초점 거리 f가 동일해지도록, 거리 d 및 초점 거리 f3가 설정된다.
또한, 집광 렌즈 L2와 집광 렌즈 L3의 합성 초점 거리 f는, 하기 식에 따른다. 1/f=1/f2＋1/f3－d/(f2·f3)
그리고, 집광 렌즈 L1의 초점 거리 f1과, 집광 렌즈 L2와 집광 렌즈 L3의 합성 초점 거리 f를 동일하게 함으로써, 집광 렌즈 L3을 투과한 빔이 싱글 코어 파이버(20)에 입사할 때의 확대각(집광각) θIN가, 멀티 코어 파이버(10)로부터 사출될 때의 빔의 확대각 θOUT와 동일하게 된다. 그 결과, 멀티 코어 파이버(10)와 싱글 코어 파이버(20)의 결합에 있어서, 매우 낮은 결합 손실(예를 들어, 0.5dB)을 실현할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 멀티 코어 파이버 결합 장치(100)에 있어서는, 제 1 광학계 S1의 집광 렌즈 L1에 의해 서로 이간된 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 빔은, 제 2 광학계 S2의 집광 렌즈 L2, L3에 의해, 멀티 코어 파이버(10)의 광축과 평행한 방향(단면(10a)과 직교하는 축의 방향)으로 편향된다. 그 때문에, 싱글 코어 파이버(20)는 멀티 코어 파이버(10)에 대해서 경사지게 할 필요가 없고, 각도 조정이 불필요하기 때문에, 높은 실용성이 실현되어 있다.
또한, 광소자를 멀티 코어 파이버(10), 다른 광학 부품을 복수의 싱글 코어 파이버(20)로 한 본 실시 형태의 구성에 있어서, 제 1 광학계 S1의 집광 렌즈 L1에 의해 서로 이간된 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 빔을 각 빔이 대응하는 각 싱글 코어 파이버(20)의 코어 영역에 집광하는 제 2 광학계 S2의 집광 렌즈 L2, L3은, 그 합성 초점 거리 f가, 제 1 광학계 S1의 렌즈 L1의 초점 거리 f1과 동일하게 되어 있다. 그 때문에, 싱글 코어 파이버(20)에의 광의 결합 손실이 저감되어 있다.
상술한 실시 형태에 있어서는, 제 1 광학계 S1의 렌즈 L1에 의해, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 빔을 서로 이간시키고 있지만, 도 3에 나타내는 바와 같은 형태에서도 복수의 빔을 서로 이간시키는 것이 가능하다. 도 3(a)에서는, 단면(10a)에 도시하지 않는 단면 처리를 실시함으로써, 빔이 서로 이간하는 빔 사출 방향으로 조정되어 있다. 보다 구체적으로는, 단면(10a)을 곡면으로 하거나 챔퍼링(chamfering)함으로써, 중심 위치에 있는 코어 영역의 단면에 대해서, 그 주변 위치에 있는 코어 영역의 단면을 경사지게 하여, 빔 사출 방향의 조정이 행해진다. 그 때, 각 코어 영역의 단면의 경사각을, 빔의 확대각의 2배 이상의 각도로 하면 인접하는 빔은 교차하지 않는다.
또는, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 주변 위치에 있는 코어 영역에 대응시켜, 6개의 글래스 블록(측면으로부터 본 도 3에 있어서는 2개의 글래스 블록 G1, G2)을 배치하고, 각 글래스 블록에서 주변 위치에 있는 코어 영역으로부터의 빔을 굴절시켜, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 빔을 서로 이간시키는 것이 가능하다. 글래스 블록 G1, G2는, 예를 들어, 빔 간격 0.045mm, 개구수(NA) 0.1인 때에, 경사각 θ을 30도, 글래스 블록 길이 D를 10μm 정도로 할 수 있다.
［제 2 실시 형태］
계속해서, 제 2 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(100A)에 대해, 도 4를 참조하면서 설명한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 멀티 코어 파이버 결합 장치(100A)는, 상술한 제 1 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(100)와는, 제 2 광학계 S2의 구성만이 상이하게 되어 있다.
멀티 코어 파이버 결합 장치(100A)의 제 2 광학계 S2는, 렌즈 어레이 L4∼L6로 구성되어 있다. 렌즈 어레이는, 7개의 빔 각각에 대응하도록, 7개의 렌즈(측면으로부터 본 도 4에 있어서는 3개의 렌즈 L4∼L6만을 도시)로 구성되어 있다. 제 2 광학계 S2의 7개의 렌즈 L4∼L6는 모두 그 초점 거리가 f1이며, 제 1 광학계 S1의 집광 렌즈 L1의 초점 거리와 동일하게 되어 있다.
그 때문에, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)에 있어서의 확대각 θOUT와 싱글 코어 파이버(20)의 단면에 있어서의 확대각 θIN가 동일해져, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 동일하게 되고, 멀티 코어 파이버(10)와 싱글 코어 파이버(20)의 결합에 있어서, 매우 낮은 결합 손실을 실현할 수 있다.
또한, 제 2 실시 형태에 있어서도, 제 1 실시 형태의 집광 렌즈 L2와 마찬가지의 빔의 편향이 행해진다. 보다 구체적으로는, 제 2 실시 형태에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 렌즈 L의 위치를 어굿나게 하는 것에 의해 빔의 편향이 실현되어 있다. 즉, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이 빔의 중심선(도 5에 있어서의 중심의 선)이 렌즈 L의 중심점 C를 투과하도록 하는 위치 관계에 있어서 빔은 편향되지 않지만, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이 빔의 중심선이 렌즈 L의 중심점 C로부터 어긋나게 함으로써, 집광 렌즈 L2를 투과한 빔과 마찬가지로, 멀티 코어 파이버(10)의 광축과 평행한 방향으로 빔이 편향된다. 렌즈 L를 어긋나게 하는 방향은, 중심점 C가, 중앙의 빔의 주광선에 가까워지는 방향(즉, 중앙의 렌즈 L5에 가까워지는 방향)이다. 렌즈끼리가 접하여, 위치 어긋남이 곤란한 경우에는, 렌즈의 일부를 절제(切除)한 렌즈편을 이용해도 좋다.
따라서, 제 2 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(100A)에 있어서는, 상술한 제 1 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(100)와 동일 또는 동등한 효과를 얻을 수 있다.
［제 3 실시 형태］
다음에, 제 3 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(100B)에 대해, 도 6∼도 8을 참조하면서 설명한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 멀티 코어 파이버 결합 장치(100B)는, 상술한 제 2 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(100A)와는, 제 2 광학계 S2의 구성이 상이하게 되어 있다. 즉, 멀티 코어 파이버 결합 장치(100B)의 제 2 광학계 S2는, 7개의 렌즈 L4∼L6 대신에, 7개의 렌즈편 L7∼L9가 조합된 1개의 렌즈 어레이로 구성되어 있다.
이러한 멀티 코어 파이버 결합 장치(100B)에 있어서도, 상술한 제 1 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(100)와 동일 또는 동등한 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 이상적인 렌즈가 아니고, 보다 실제적인 렌즈로 고려하는 경우에는, 렌즈의 수차를 고려할 필요가 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 제 2 광학계 S2의 렌즈 어레이 L7∼L9를 투과한 복수의 빔은, 동일 평면(즉, 싱글 코어 파이버(20)의 단면(20a))에서 초점 F를 연결하지 않고 있다. 구체적으로는, 중앙의 렌즈편 L8을 투과한 빔이, 싱글 코어 파이버(20)의 단면(20a)에서 초점 F를 연결하도록, 렌즈 어레이 L7∼L9를 배치했을 경우에는, 주변의 렌즈편 L7, L9는, 싱글 코어 파이버(20)의 단면(20a)보다도 앞에서 초점 F를 연결한다.
이러한 경우에는, 수차를 보정하기 위해서, 도 8에 나타내는 렌즈 구성으로 하는 것이 바람직하다.
즉, 중앙의 렌즈편 L8'과 주변의 렌즈편 L7, L9를, 멀티 코어 파이버(10)의 광축의 방향으로 상대적으로 어긋나게 한다. 그에 의해, 제 2 광학계 S2의 렌즈 어레이 L7, L8', L9를 투과한 빔 모두가, 동일 평면에 있어서 초점 F를 연결하게 된다. 또한, 수차의 보정은, 제 2 광학계 S2에 있어서, 위에서 설명한 바와 같이 렌즈 L7∼L9로 이루어지는 렌즈 어레이의 일부분의 싱글 코어 파이버(20)와의 상대 위치를, 렌즈 어레이의 다른 부분과 상이하게 하여 행해도 좋고, 일체의 렌즈의 면 형상을 변경함으로써 수차를 보정해도 좋다. 또한, 일체의 렌즈에 있어서의 굴절률을 그 중심 부분과 그 중심 부분으로부터 측방에 위치하는 측방 부분에서 상이하게 함으로써, 수차를 보정해도 좋다.
［제 4 실시 형태］
다음에, 제 4 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(100C)에 대해, 도 9를 참조하면서 설명한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 멀티 코어 파이버 결합 장치(100C)는, 상술한 제 3의 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(100B)와는, 일체화 부재(30)를 구비하고 있는 점에서 상이하게 되어 있다. 이 일체화 부재(30)는, 제 1 광학계 S1과 제 2 광학계 S2를 하나의 광학 부품으로서 일체적으로 구성하고, 제 1 광학계 S1과 제 2 광학계 S2의 상대 위치를 일정하게 유지하기 위한 부재이다. 일체화 부재(30)는, 제 1 광학계 S1과 제 2 광학계 S2의 사이에 공기가 개재하는 중공의 케이스(hollow case)이어도 좋고, 제 1 광학계 S1과 제 2 광학계 S2의 사이에 투광성 재료가 개재하는 중실 부재(solid member)이어도 좋다. 중실 부재로 하는 경우, 제 1 광학계 S1과 일체화 부재(30)와 제 2 광학계 S2를, 일체로 성형하는 것도 가능해진다.
［제 5 실시 형태］
이상에서 설명한 제 1∼제 4 실시 형태에 있어서의 제 1 광학계 S1은, 도 10에 나타낸 바와 같이, GRIN 렌즈(굴절률 분포형 렌즈) L10으로 적당 교환할 수 있다.
도 10 및 도 11의 광로도로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1∼제 4 실시 형태에 있어서의 제 1 광학계 S1과 마찬가지로, GRIN 렌즈 L10에 의해, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 빔은 서로 이간된다.
이와 같이, 제 1 광학계 S1로서 GRIN 렌즈 L10을 이용했을 경우, 빔이 공기중을 전파하지 않기 때문에, 유리와 공기의 계면에 있어서의 반사 손실이 현저하게 저감된다. 또한, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과, GRIN 렌즈 L10의 단면을, 미리 광축에 대해서 수직으로 연마해 둠으로써, 멀티 코어 파이버(10)와 GRIN 렌즈 L10의 각도 조정이 불필요해져, 광축 어긋만을 조정하면 좋다고 하는 장점이 있다.
또한, GRIN 렌즈는, 제 1 광학계 S1 뿐만이 아니라, 제 2 광학계 S2에 이용할 수도 있다.
［제 6 실시 형태］
도 12에 나타내는 제 6 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(100D)와 같이, 제 1 광학계 S1과 제 2 광학계 S2의 사이에 공기를 개재시키지 않고 글래스 블록(40)을 배치해도 좋다.
이와 같이, 제 1 광학계 S1과 제 2 광학계 S2의 사이에 개재하는 글래스 블록(40)을 이용했을 경우, 빔이 공기중을 전파하지 않기 때문에, 유리와 공기의 계면에 있어서의 반사 손실이 현저하게 저감된다.
상술한 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치 중, 제 6 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(100D)를 예로, 각 요소의 구체적인 치수를 설명한다. 여기에서는, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)으로부터 0.045mm의 빔 간격으로 복수의 빔이 사출되고, 싱글 코어 파이버(20)의 단면(20a)에 0.25mm의 빔 간격으로 입사되는 형태에 대해 설명한다.
제 1 광학계 S1(GRIN 렌즈), 글래스 블록(40), 제 2 광학계 S2의 길이는 각각 1.5mm, 3.9mm, 1mm이고, 전체 길이는 6.4mm 정도이다.
멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)으로부터의 사출 빔(결합 장치에의 입사 빔)은, 0.045mm의 빔 간격이며, NA는 0.1 상당이다.
제 1 광학계 S1의 GRIN 렌즈는, n(r)이 1.5－0.8×r2이며, L이 1.5mm이며, 직경이 0.66mm이다.
글래스 블록(40)은, SiO2로 구성되고, L이 3.9mm, 직경이 0.66mm이다.
제 2 광학계 S2의 렌즈는, SiO2 상당의 재료로 구성되고, 초점 거리가 0.7mm, 곡률 반경이 0.312mm이며, L이 1mm이다.
싱글 코어 파이버(20)의 단면(20a)에의 입사 빔(결합 장치로부터의 사출빔)은, 0.25mm의 빔 간격이며, NA는 0.1 상당이다.
［제 7 실시 형태］
다음에, 제 7 실시 형태에 따른 광학 장치(300)에 대해, 도 13을 참조하면서 설명한다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 광학 장치(300)는, 파장 다중 광 신호를 전파하기 위해서, 멀티 코어 파이버(10)(광소자)와 싱글 코어 파이버(20)(다른 광학 부품)를 결합하는 장치로서, 제 1 광학계 S1과 제 2 광학계 S2를 구비하여 구성되어 있다. 이하, 광소자로서 멀티 코어 파이버를 이용한 본 발명에 포함되는 광학 장치를 멀티 코어 파이버 결합 장치라고 칭한다. 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)는, 파장 분산 소자(50)와 집광 렌즈(60)를 거쳐서 멀티 코어 파이버(10)를 싱글 코어 파이버(20)에 광학적으로 결합한다.
구체적으로는, 멀티 코어 파이버(10)의 각 코어로부터 입출사되는 광은 파장 다중 신호 광이며, 각 싱글 코어 파이버(20)의 코어로부터 입출사되는 광은 소정의 파장 성분 신호 광이다. 그리고, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)를 분파기로서 이용하는 경우에는, 멀티 코어 파이버(10)의 각 코어로부터 사출되는 각각의 파장 다중 신호 광을 파장 분산 소자(50)에 있어서 소정의 파장 성분 신호로 분산하여, 해당 소정의 파장 성분 신호를 각각 대응하는 싱글 코어 파이버(20)에 광학적으로 결합한다. 또한, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)를 합파기로서 이용하는 경우에는, 각 싱글 코어 파이버(20)의 코어로부터 사출되는 광을 파장 분산 소자(50)에 있어서 파장 다중 성분 신호 광으로 합파하여, 해당 소정의 파장 다중 성분 신호 광을 대응하는 멀티 코어 파이버(10)의 코어에 광학적으로 결합한다.
본 실시 형태에 있어서 이용하는 멀티 코어 파이버(10)는, 3개의 코어(10b, 10c, 10d)를 갖는 것으로, 그 사출 단면(10a)으로부터는 광축을 서로 평행으로 하는 3개의 빔이 사출된다. 보다 구체적으로는, 3개의 코어(10b, 10c, 10d)는, 도 14에 나타내어지는 바와 같이, 단면(10a)에 있어서의 중심점과 그 상하의 점의 위치에 있고, 도시한 Z 방향을 따라 배치되어 있다. 멀티 코어 파이버(10)에 있어서, 인접하는 코어의 간격(즉, 사출 단면(10a)에 있어서의 빔 간격)은 동일하고, 예를 들어, 0.045mm 정도로 되어 있다. 또한, 멀티 코어 파이버(10)의 클래드 직경은 φ0.15mm 정도이다.
제 1 광학계 S1은, 멀티 코어 파이버(10)측에 위치하고 있고, 1개의 렌즈 L1을 포함하여 구성되어 있다. 렌즈 L1은, 멀티 코어 파이버(10)의 사출 단부의 축선상에 있어서, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과 대면하도록 배치되어 있다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 이 렌즈 L1은, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)으로부터, 렌즈 L1의 초점 거리만큼 떨어진 위치에 배치되어 있다. 멀티 코어 파이버(10)의 각 코어로부터 사출된, 서로 평행한 광축을 갖는 빔은, 렌즈 L1에 있어서 광축을 서로 평행하지 않게 한다. 렌즈 L1을 투과한 복수의 빔은, 렌즈 L1과 제 2 광학계 S2의 사이에 설치된 소정의 거리를 전파하는 과정에 있어서, 일단 빔 간격이 축소된 후, Z 방향으로 서로 이간하여, 제 1 광학계 S1로부터 멀어짐에 따라 Z 방향(배열 방향)에 있어서의 빔 간격이 확대된다.
렌즈 L1은, 멀티 코어 파이버(10)의 각 코어로부터 사출된 서로 평행한 광축을 갖는 빔에 대해, 광축을 서로 평행하지 않게 하는 작용을 얻는 것이면 좋고, 예를 들면, 집광 렌즈를 이용할 수 있다. 그러나, 렌즈 L1을 투과한 복수의 빔이, 렌즈 L1과 제 2 광학계 S2의 사이에 설치된 소정의 거리를 전파하는 과정에 있어서 서로 크로스토크가 생기는 것이 없도록 대략 평행한 빔으로 하는 것이 바람직하고, 렌즈 L1은 콜리메이트 렌즈인 것이 바람직하다.
제 2 광학계 S2는, 제 1 광학계 S1에 대해서 싱글 코어 파이버(20) 및 파장 분산 소자(50)측에 위치하고 있고, 렌즈 L2를 포함하여 구성되어 있다. 렌즈 L2는, 렌즈 L1과 마찬가지로, 멀티 코어 파이버(10)의 사출 단부의 축선상에 있어서, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과 대면하도록 배치되어 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 렌즈 L2는, 렌즈 L1로부터, 렌즈 L1의 초점 거리와 렌즈 L2의 초점 거리의 합만큼 떨어진 위치에 배치되어 있다.
렌즈 L2를 투과한 복수의 빔은, 렌즈 L1에 의해 서로 이간된 복수의 빔 모두를, 서로 평행한 방향(즉, 본 도면에 있어서 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과 직교하는 Y축의 방향, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과 싱글 코어 파이버(20)의 단면(20a)의 대면 방향)으로 편향된다. 제 2 광학계 S2는, 편향된 빔의 각각을 공간적으로 분리시켜 파장 분산 소자(50)에 도입시킨다.
렌즈 L2는, 제 1 광학계 S1에 있어서 서로 평행하지 않은 광축을 갖도록 광로 변환된 빔을, 서로 평행한 광축을 갖도록 변환하는 작용을 얻는 것이면 좋다. 한편, 제 2 광학계 S2로부터 사출된 광은 파장 분산 소자(50)에 도입되기 때문에, 제 2 광학계 S2로부터 사출되는 빔은 평행 광인 것이 바람직하다. 즉, 렌즈 L1가 집광 렌즈인 경우에는, 렌즈 L2는 콜리메이트 렌즈인 것이 바람직하고, 렌즈 L1가 콜리메이트 렌즈인 경우에는, 렌즈 L2는 복수(전형적으로는 2개)의 콜리메이트 렌즈의 조합으로 이루어지는 렌즈계, 또는, 빔 발산각을 변화시키는 일 없이 빔 진행 방향을 편향하는 프리즘인 것이 바람직하다.
파장 분산 소자(50)는, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)와 싱글 코어 파이버(20)의 사이에 위치하고 있고, 예를 들면, 회절 격자로 구성되어 있다. 파장 분산 소자(50)는, 렌즈 L1 및 렌즈 L2와 마찬가지로, 멀티 코어 파이버(10)의 사출 단부의 축선상에 있어서, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과 대면하도록 배치되어 있다. 파장 분산 소자(50)는, 입사된 파장 다중 신호 광을 소정의 파장 성분(예를 들면, λ1,λ2, λ3)으로 분산하는 소자이며, 파장의 분산 방향이 도 1에 있어서 X 방향으로 확대되도록(예를 들면, 회절 격자의 홈을 Z 방향으로 형성함), 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)에 대해서 배치되어 있다. 또한, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)의 제 1 광학계 S1과 멀티 코어 파이버(10)는, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 코어(10b∼10d)가 파장 분산 소자(50)의 분광 방향과 비평행한 방향, 즉 분광 방향에 대해서 수직인 Z축 방향으로 배치되도록, 결합되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 코어(10b∼10d)로부터 사출되는 복수의 빔의 광축의 배열 방향(Z 방향)이, 파장 분산 소자(50)에 의해 입력 빔이 분산되는 방향(X 방향)과 상이하게 되어 있다. 그리고, 렌즈 L2를 투과한 복수의 빔은, 파장 분산 소자(50)에 입사되면, 파장 분산 소자(50)에 의해 각 파장 다중 신호 광이 X축 방향으로, 소정 파장 성분마다 분광된다. 파장 분산 소자(50)에 의해 분광된 각 파장의 광은, 집광 렌즈(60)에 입사된다.
집광 렌즈(60)는, 파장 분산 소자(50)와 싱글 코어 파이버(20)의 사이에 위치하고 있고, 입사된 각각의 소정 파장 성분 광을 소정의 초점에 집광하도록 파장 분산 소자(50)와 대면하여 배치되어 있다. 집광 렌즈(60)는, 싱글 코어 파이버(20A－1∼3, 20B－1∼3, 20C－1∼3)의 단면(20a－1∼3, 20b－1∼3, 20c－1∼3)으로부터, 집광 렌즈(60)의 초점 거리만큼 떨어진 위치에 배치되어 있다. 그리고, 집광 렌즈(60)를 투과한 빔이 각 싱글 코어 파이버(20A－1∼3, 20B－1∼3, 20C－1∼3)에 입사된다.
싱글 코어 파이버(20)는, 파장 분산 소자(50)로부터 사출되는 소정 파장 성분 신호 광과, 집광 렌즈(60)를 거쳐서 각각 광 결합되도록 배치되어 있다. 즉, 멀티 코어 파이버(10)의 코어(10b, 10c, 10d)의 수와, 각각의 파장 다중 성분 신호가 갖는 소정 파장 성분 신호 광의 수의 곱에 대응하는 만큼의 파이버(20A－1∼3, 20B－1∼3, 20C－1∼3)가 마련된다. 이들 9개의 싱글 코어 파이버(20A－1∼3, 20B－1∼3, 20C－1∼3)는, 서로 대략 평행한 광축을 갖도록 배치되어 있다. 이 싱글 코어 파이버(20)는, 실장시의 허용차 확대 등을 위해서, 단부의 모드 필드 직경(MFD)을 국소적으로 확대시킨 TEC 파이버(Thermally－diffused Expanded Core Fiber)를 이용해도 좋다.
도 13에 나타내는 전형적인 예에 있어서는, 각 수광 단면(20a－1∼3, 20b－1∼3, 20c－1∼3)는, 멀티 코어 파이버(10)의 사출 단면(10a)과 평행하게, 동일 평면상에 배치되어 있다. 또한, 그 단부는, 멀티 코어 파이버(10)에 대해서 경사져 있지 않고, 멀티 코어 파이버(10)의 연장 방향으로 평행하게 배치되고, 멀티 코어 파이버(10)의 광축과 각 싱글 코어 파이버(20A－1∼3, 20B－1∼3, 20C－1∼3)의 광축이 평행하게 되어 있지만, 광학계의 설계에 따라 적절히 변경하는 것이 가능하다.
이상, 설명한 바와 같이, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)에 있어서는, 멀티 코어 파이버(10)의 서로 대략 평행한 광축을 갖는 코어(10b∼d)로부터 사출된, 서로 대략 평행한 광축을 갖는 빔(파장 다중 신호 광)은, 제 1 광학계 S1에 의해 상기 광학계 S1의 파장 분산 소자(50)측에 있어서 각 빔의 광축을, 서로 평행하지 않게 함으로써, 서로 이간한 상태로 됨과 아울러, 제 2 광학계 S2에 의해 상기 광학계 S2의 파장 분산 소자(50)측에 있어서 각 빔의 광축이 서로 대략 평행한 상태로 되어 있다. 그리고, 광축과 대략 평행한 상태로 된 각 빔을 파장 분산 소자(50)에 도입하고 있다. 이와 같이, 제 2 광학계 S2의 파장 분산 소자(50)측에 있어서 각 빔의 광축이 대략 평행한 상태로 되어 있기 때문에, 그들 광로상에 단독의 파장 분산 소자(50)를 배치한다고 하는 간단하고 용이한 수단에 의해 파장의 합분파를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 이 경우, 싱글 코어 파이버(20A－1∼3, 20B－1∼3, 20C－1∼3)를 멀티 코어 파이버(10)에 대해서 각각 경사지게 할 필요가 없어지기 때문에, 각도 조정이 불필요해져, 높은 실용성을 실현할 수도 있다.
또한, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)에서는, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 코어(10b∼10d)로부터 사출되는 복수의 빔의 광축의 배열 방향(Z축)이 파장 분산 소자(50)에 의해 각 빔이 분광되는 분광 방향(X축)과 상이하게 되어 있다. 이 때문에, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)에 의하면, 파장 분산 소자(50)에 의해 각 빔의 파장 등이 분산해도, 분산된 파장 간에서의 크로스토크 등의 발생을 억제할 수 있다. 특히 멀티 코어 파이버(10)와 같이, 각 코어(10b∼10d) 사이가 좁은(전형적으로는 그 광축 간격이 100μm 이하이며, 50μm 이하인 경우에 특히 유효하다. 본 실시 형태에서는 0.045mm 정도) 경우에, 이러한 크로스토크가 발생하기 쉽기 때문에, 본 실시 형태에 의하면, 크로스토크의 발생을 매우 적합하게 방지할 수 있다.
또한, 상술한 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)와 파장 분산 소자(50) 등으로 광 분파기가 구성된다. 또한, 싱글 코어 파이버(20A－1∼3, 20B－1∼3, 20C－1∼3)로부터 멀티 코어 파이버(10)에 광 신호를 전파하는 경우에는, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)와 파장 분산 소자(50) 등으로 광 합파기가 구성된다.
상술한 실시 형태에 있어서는, 제 1 광학계 S1의 렌즈 L1에 의해, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 빔을 서로 이간시키고 있지만, 도 3에 나타내는 바와 같은 형태에서도 복수의 빔을 서로 이간시키는 것이 가능하다. 도 3의 (a)에서는, 단면(10a)에 도시하지 않는 단면 처리를 실시함으로써, 빔이 서로 이간하는 빔 사출 방향으로 조정되어 있다. 보다 구체적으로는, 단면(10a)을 곡면으로 하거나 챔퍼링함으로써, 중심 위치에 있는 코어의 단면에 대해서, 그 주변 위치에 있는 코어의 단면을 경사지게 하여, 빔 사출 방향의 조정이 행해진다. 그 때, 각 코어의 단면의 경사각을, 빔의 확대각의 2배 이상의 각도로 하면 인접하는 빔은 교차하지 않는다. 이러한 발산광은, 렌즈 L2로서 콜리메이트 렌즈가 채용됨으로써, 서로 평행한 광축을 갖는 평행 광을 파장 분산 소자(50)에 도입할 수 있다.
또는, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 주변 위치에 있는 코어에 대응시켜, 2개의 글래스 블록 G1, G2를 배치하고, 각 글래스 블록에서 주변 위치에 있는 코어로부터의 빔을 굴절시켜, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 빔을 서로 이간시키는 것이 가능하다. 글래스 블록 G1, G2는, 예를 들어, 빔 간격 0.045mm, 개구수(NA) 0.1인 때에, 경사각 θ을 30도, 글래스 블록 길이 D를 10μm 정도로 할 수 있다. 또한, 상술한 도 3의 (a), (b)에 나타내는 변형예에 있어서는, 단면(10a)이나 글래스 블록 G1, G2가 제 1 광학계 S1을 구성한다.
［제 8 실시 형태］
다음에, 제 8 실시 형태에 따른 광학 장치인 멀티 코어 파이버 결합 장치(300A)에 대해, 도 15를 참조하면서 설명한다. 또한, 도 15에서는, 파장 분산 소자(50), 집광 렌즈(60) 및 싱글 코어 파이버(20) 등은 도시를 생략하고 있지만, 제 7 실시 형태와 마찬가지이다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 제 7 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(300A)는, 제 7 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)와는, 제 1 및 제 2 광학계 S1, S2의 구성이 상이하게 되어 있다. 즉, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300A)의 제 1 광학계 S1은, 단안 렌즈인 GRIN 렌즈(굴절률 분포형 렌즈)로 구성되어 있다. 제 1 광학계 S1로서 GRIN 렌즈 L1을 이용했을 경우, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과, GRIN 렌즈 L1의 단면을 미리 광축에 대해서 수직으로 연마해 둠으로써, 멀티 코어 파이버(10)와 GRIN 렌즈 L1의 각도 조정이 불필요해져, 광축 어긋남만을 조정하면 좋다고 하는 장점이 있다. 또한, 멀티 코어 파이버(10)의 단면(10a)과 GRIN 렌즈 L1의 단면을 접촉 또는 일체화시킴으로써 멀티 코어 파이버 단면 및 GRIN 렌즈 L1의 멀티 코어 파이버측 단면에 있어서의 반사를 억제할 수 있다.
또한, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300A)의 제 2 광학계 S2는, 복안 렌즈 L2로 구성된다. 이 복안 렌즈 L2는, 제 7 실시 형태와 마찬가지로, 제 1 광학계 S1측에 있어서 서로 이간한 상태인 복수의 빔의 광로를, 파장 분산 소자(50)측에 있어서 멀티 코어 파이버의 광축과 대략 평행한 빔이 되도록 사출한다.
이러한 멀티 코어 파이버 결합 장치(300A)에 있어서도, 상술한 제 7 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)와 동일 또는 동등한 효과를 얻을 수 있다.
［제 9 실시 형태］
계속해서, 제 9 실시 형태에 따른 광학 장치인 멀티 코어 파이버 결합 장치(300B)에 대해, 도 16을 참조하면서 설명한다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300B)는, 상술한 제 8 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(300A)와는, 제 2 광학계 S2의 구성만이 상이하게 되어 있다.
멀티 코어 파이버 결합 장치(300B)의 제 2 광학계 S2는, 렌즈 어레이 L2로 구성되어 있다. 렌즈 어레이 L2는, 3개의 빔 각각에 대응하도록, 3개의 렌즈 L4∼L6로 구성되어 있다. 이 렌즈 어레이 L2는, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 제 1 광학계 S1측에 있어서 서로 이간한 상태인 복수의 빔의 광로를, 3개의 렌즈 L4∼L6를 이용하여, 파장 분산 소자(50)측에 있어서 멀티 코어 파이버의 광축과 대략 평행한 빔이 되도록 사출한다.
이러한 멀티 코어 파이버 결합 장치(300B)에 있어서도, 상술한 제 7 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(300) 등과 동일 또는 동등한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 구성의 렌즈 어레이 L2에 있어서, 그 일부가, 싱글 코어 파이버(20)와의 상대 위치에 있어 다른 부분과 상이하게 되어 있어, 제 2 광학계 S2의 수차가 보정되도록 해도 좋다. 즉, 렌즈 어레이 L2를 구성하는 각 렌즈 중, 그 중심으로부터 측방에 위치하는 렌즈는, 단면이 정렬되도록 배치된 각 싱글 코어 파이버(20)에 대해서, 초점이 앞에 오도록 집광되기 때문에, 측방에 위치하는 렌즈를 싱글 코어 파이버(20)가 위치하는 방향을 향해 돌출하여 형성함으로써, 측방에 위치하는 렌즈를 거친 빔이 싱글 코어 파이버(20)의 단면에 있어서 초점을 연결하도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 수차의 보정은, 제 2 광학계 S2에 있어서, 위에서 설명한 바와 같이 렌즈 어레이의 일부분의 싱글 코어 파이버(20)와의 상대 위치를, 렌즈 어레이의 다른 부분과 상이하게 하여 행해도 좋고, 일체의 렌즈의 면 형상을 변경함으로써 수차를 보정해도 좋다. 또한, 일체의 렌즈에 있어서의 굴절률을 그 중심 부분과 그 중심 부분으로부터 측방에 위치하는 측방 부분에서 상이하게 함으로써, 수차를 보정해도 좋다.
［제 10 실시 형태］
다음에, 제 10 실시 형태에 따른 광학 장치(300C)에 대해, 도 17을 참조하면서 설명한다.
도 17은, 본 발명에 따른 광학 장치를 구비한 파장 선택 스위치(400)를 나타낸다. 파장 선택 스위치(400)는, 서로 평행한 광축을 갖는 복수의 광 입출력부를 구비하는 멀티 코어 파이버(10)와, 광학 장치(300C)와, 파장 분산 소자(50)와, 집광 렌즈(60)와, 공간 변조 소자(70)를 구비한다. 도 17에 나타내는 구성에서는, 광학 장치(300C)는, 파장 분산 소자(50), 집광 렌즈(60) 및 공간 변조 소자(70)에 광학적으로 결합되어 있다.
광학 장치(300C)는, 제 7 실시 형태와 마찬가지의 구성을 구비한 멀티 코어 파이버 결합 장치를 적용할 수 있고, 도 17에 있어서 해당 멀티 코어 파이버 결합 장치(300C)를 파장 선택 스위치에 적용했을 경우를 나타내고 있다. 즉, 파장 선택 스위치(400)는, 복수의 광 입출사부를 갖는 광소자인 멀티 코어 파이버(10)를 구비하며, 복수의 광 입출사부인 코어(10b∼10d)는, 파장 다중 신호 광을 입력하는 입력 포트 In1과, 소정의 파장 성분 신호 광을 출력하는 복수의 출력 포트 Out1, Out2를 구성한다.
멀티 코어 파이버(10)의 코어(10c)(도 17의 In1)로부터 입사되고 멀티 코어 파이버 결합 장치(300C)로부터 사출되는 빔(파장 다중 신호 광)이 파장 분산 소자(50)에서 분광되어, 소정 파장 성분 신호가 집광 렌즈(60)를 거쳐서 공간 변조 소자(70)에 조사된다. 공간 변조 소자(70)는, 소정 파장 성분 신호 광에 대응하여 설치되어 있고, 각각의 파장 성분을 소정의 출력 포트를 향해 전환하는 것이 가능한 광로 변환 기능을 갖는다. 공간 변조 소자(70)로서는, 전기적으로 구동함으로써 소정 파장 성분 신호 광의 광로를 기계적으로 전환하는 것이 가능한 MEMS 미러나, 인가 전압의 부여에 의해 굴절률을 변화시키는 것에 의해 광로를 변환하는 것이 가능한 액정 공간 변조 소자(예를 들면, LCoS)를 적용할 수 있다.
도 17에 나타내는 공간 변조 소자(70)는 MEMS 미러이며, 파장 분산 소자(50)에 있어서의 파장 다중 신호 광의 분광 방향으로, 복수의 MEMS 미러(70A, 70B)를 구비한다. MEMS 미러(70A, 70B)는, XZ 평면에 있어서 2축 방향으로 회동하여 경사각을 변경하여, 반사광의 광로를 전환하는 미러이며, 각 MEMS 미러(70A, 70B)의 각 단면(70a, 70b)에 조사된 상기 각 빔은, 소정의 각도로 반사하여, 재차 집광 렌즈(60) 및 파장 분산 소자(50)를 통해서, 제 2 광학계 S2로 돌아온다.
그리고, 제 2 광학계 S2에 되돌려진 2개의 빔은, 제 1 광학계 S1에서 집광되어 멀티 코어 파이버(10)의 코어(10b, 10d)에 입사된다(도 17의 Out1, 2). 이와 같이 하여, 본 실시 형태에서는, 입사된 광으로부터 소정의 선택된 파장을 취출할 수 있다.
이와 같이, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300C)에 있어서는, 제 7 실시 형태 등과 마찬가지로, 제 1 광학계 S1에 의해 상기 광학계 S1의 파장 분산 소자(50)측에 있어서 각 빔의 광로가 서로 이간한 상태로 됨과 아울러, 제 2 광학계 S2에 의해 상기 광학계 S2의 파장 분산 소자(50)측에 있어서 각 빔의 광축이 대략 평행한 상태로 되어 있다. 그리고, 광축이 대략 평행한 상태로 된 각 빔을 파장 분산 소자(50)에 도입하거나, 파장 분산 소자(50)로부터의 각 빔을 제 2 광학계 S2에 입사시키거나 하고 있다. 이와 같이, 제 2 광학계 S2의 파장 분산 소자(50)측에 있어서 각 빔의 광로가 멀티 코어 파이버(10)의 광축과 대략 평행한 상태로 되어 있기 때문에, 그들 광로상에 단독의 파장 분산 소자(50)를 배치한다고 하는 간단하고 용이한 수단에 의해 파장의 합분파를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300C)에 있어서, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 코어(10b∼10d)로부터 사출/입사되는 복수의 빔의 광축의 배열 방향(Z축)이 파장 분산 소자(50)에 의해 각 빔이 분광되는 분광 방향(X축)과 상이하게 되어 있다. 이 때문에, 멀티 코어 파이버 결합 장치(300C)에 의하면, 파장 분산 소자(50)에 의해 각 빔의 파장 등이 분산해도, 분산된 파장 사이에서의 크로스토크 등의 발생을 억제할 수 있다.
［제 11 실시 형태］
다음에, 제 11 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치에 대해, 도 18을 참조하면서 설명한다.
도 18에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치는, 상술한 각 실시 형태에 따른 멀티 코어 파이버 결합 장치(300) 등과는, 일체화 부재 L20을 구비하고 있는 점에서 상이하게 되어 있다. 이 일체화 부재 L20는, 제 1 광학계 S1을 구성하는 렌즈 L1과 제 2 광학계 S2를 구성하는 렌즈 L2를 하나의 광학 부품으로서 일체적으로 구성하고, 제 1 광학계 S1과 제 2 광학계 S2의 상대 위치를 일정하게 유지하기 위한 부재이다. 이 일체화 부재 L20는, 한쪽의 단면 L1a가 멀티 코어 파이버(10)에 광학적으로 결합되고, 다른 한쪽의 단면 L2a가 파장 분산 소자(50)에 광학적으로 결합된다.
또한, 이 일체화 부재 L20을 변형하여, 제 1 광학계 S1(L1)와 제 2 광학계 S2(L2)의 사이에 공기가 개재하도록 변형해도 좋고, 제 1 광학계 S1(L1)와 제 2 광학계 S2(L2)의 사이에 다른 투광성 재료가 개재하도록 변형해도 좋다. 제 1 및 제 2 광학계 S1, S2의 사이를 투명성 재료로 이루어지는 중실 부재로 하는 경우, 제 1 및 제 2 광학계 S1, S2와 투명성 재료로 이루어지는 중실 부재를 일체로 성형하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정하지 않고, 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들어, 상술한 실시 형태에 있어서는, 멀티 코어 파이버로부터 사출된 광을 싱글 코어 파이버에 입사하는 결합 장치로서 설명하고 있지만, 그것과는 반대로, 싱글 코어 파이버로부터 사출된 광을 멀티 코어 파이버에 입사하는 결합 장치로서 이용할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 본 발명의 광학 장치를 싱글 코어 파이버에 결합하는 경우나 파장 선택 스위치로서 이용했을 경우에 대해 설명했지만, 도 19에 나타내어지는 바와 같이, 광학 장치(300)를 파장 차단기에 적용해도 좋다. 도 19에 나타내어지는 반사형의 파장 차단기(410)에서는, 파장 선택 스위치(400)에 있어서의 공간 변조 소자(70) 대신에, 2 차원적으로 확대되는 차폐 소자 어레이(80)를 파장 분산 소자(50)에 대면하여 배치한다. 파장 차단기(410)는, 서로 평행한 광축을 갖는 복수의 광 입출사부를 갖는 광소자인 멀티 코어 파이버(10)를 구비하며, 복수의 광 입출사부인 코어(10b∼10d)는 파장 다중 신호 광을 입출력하는 In/Out1∼3을 구성한다.
멀티 코어 파이버(10)의 코어(10b∼10d)로부터 각각 입사되고 멀티 코어 파이버 결합 장치(300)로부터 사출되는 빔(파장 다중 신호 광)이 파장 분산 소자(50)에서 분광되고, 소정 파장 성분 신호가 차폐 소자 어레이(80)에 조사된다. 차폐 소자 어레이(80)는 전기적으로 구동하는 것에 의해, 소정의 위치에 있어서의 광 성분을 제거할 수 있는 작용을 얻는 것으로, 제거하지 않는 파장 성분 신호는 차폐 소자 어레이(80)로부터 정반사되어, 재차 멀티 코어 파이버(10)에 입사한다. 이러한 광학계는, 예를 들면, 편광자, 액정 소자, 미러의 조합 등에 의해 실현된다.
또한, 상기의 예에서는 반사형의 파장 차단기(410)를 일례로서 도시했지만, 투과형의 파장 차단기를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 반사형의 파장 차단기(410)를, 차폐 소자(80)를 중심으로, 좌우 대칭으로 구성하도록 하면 좋다. 이 때, 창(80a∼80c)의 후방에는 반사 미러가 배치되어 있지 않다. 그리고, 좌측에 구성된 입력측 광학계(멀티 코어 파이버(10)(코어(10b∼10d)(In1∼3)), 멀티 코어 파이버 결합 장치(300), 파장 분산 소자(50)로 이루어짐)로부터 입력된 광 중, 입력한 파장 다중 성분 광으로부터 제거하고자 하는 소정의 파장 성분 광에 대응하는 창의 차폐율을 높여서 차단하도록 한다. 또한, 해당 창(80a∼80c)의 창의 액정을, 그 광이 투과 가능한 편광 상태로 변경하면, 해당 투과광은 입력측 광학계와 마찬가지의 구성을 갖는 출력측 광학계에 입사되고, 출력측의 파장 분산 소자(50)에 의해 합파되고, 제 1 광학계 S1을 통해, 멀티 코어 파이버(10)에 있어서의 대응하는 코어(10b∼10d)(Out1∼3)에 입사한다. 이와 같이 하여, 소정의 파장 다중 성분 광으로부터, 소정의 파장 성분 광이 제거된 파장 다중 성분 광을 얻을 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 멀티 코어 파이버(10)의 코어(10b∼10d)의 수 및 싱글 코어 파이버(20)의 개수를 3개로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 필요에 따라서 증감하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상술의 예에서는 코어가 일차원 배열한 멀티 코어 파이버를 나타냈지만, 도 20에 나타내어지는 바와 같이, 이차원 배열한 7개의 코어(10e∼10k)를 구비한 멀티 코어 파이버(10A)를 이용하여, 이것에 대응하는 싱글 코어 파이버를 7개로 했을 때에, 본 실시 형태의 멀티 코어 파이버(10) 등을 이용해도 물론 좋다. 이 때, 각 코어가 파장 분산 소자의 분광 방향과 비평행한 방향으로 배치되는 것이 바람직하고, 예를 들면, 도시하는 바와 같이 분광 방향(X1, X2 방향)에는 하나의 코어만이 존재하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 각 요소의 구체적인 치수나 재료도, 필요에 따라서 설계 변경할 수 있다. 또한, 서로 평행한 광축을 갖는 복수의 광 입출력부를 갖는 광소자로서는 1개의 파이버에 복수의 코어가 포함되는 멀티 코어 파이버를 예시했지만, 단일의 코어를 갖는 복수의 파이버를 일차원적으로 어레이 형상으로 배치한 파이버 어레이나, 단일의 코어를 갖는 복수의 광섬유를 연결하어, 코어가 이차원적으로 배치되도록 한 파이버 번들이나, 복수의 발광부나 수광부가 이차원적으로 배치된 광소자(예를 들면, VCSEL 어레이, PD 어레이 등)를 상술한 멀티 코어 파이버(10)와 마찬가지의 것으로 하여 상술한 실시 형태에 적용하는 것도 가능하다. 또한, 제 2 광학계 S2에 GRIN 렌즈를 이용해도 좋다. 그 외, 파장 분산 소자로서는 어레이 도파로 회절 격자(AWG)를 채용해도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 코어(10b∼10d)에 대해서 입출사되는 복수의 빔의 광축의 배열 방향이 파장 분산 소자(50)에 의해 빔이 분광되는 분광 방향과 상이하도록 하기 위해서, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 코어(10b∼10d)가 파장 분산 소자(50)의 분광 방향과 비평행한 방향으로 배치되도록 제 1 광학계 S1과 멀티 코어 파이버(10)가 결합되어 있었다. 그러나, 멀티 코어 파이버(10)의 복수의 코어(10b∼10d)에 대해서 입사출하는 복수의 빔의 광축의 배열 방향이 파장 분산 소자(50)에 의해 빔이 분광되는 분광 방향과 상이하도록 파장 분산 소자(50)에 입출사하는 복수의 빔의 공간 좌표를 구부리는 미러를 상기 결합 장치 중 어느 하나가 구비하는 구성이어도 좋다. 이 구성에 대해, 도 21을 참조하여 설명한다.
도 21은, 다른 형태에 따른 광학 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 도 21에 나타낸 바와 같이, 광학 장치(300C)의 제 2 광학계 S2와 파장 분산 소자(50)의 사이에서 복수의 빔의 광로상에는, 미러(90a, 90b)가 배치되어 있다. 도 21에 나타내는 광학 장치(300C)에서는, 도면의 깊이 방향을 따라 멀티 코어 파이버(10)의 3개의 코어(10b, 10c, 10d)로부터 빔이 사출되어 있다. 즉, 도 21에 있어서 Z 방향으로부터 본 구성이, 도 17에 나타내는 광학 장치(300C)와 마찬가지로 된다.
미러(90a)는, 제 2 광학계 S2로부터 사출되는 복수의 빔((x： y： z)=(0°： 90°： 90°))의 공간 좌표를 구부려, 빔((x： y： z)=(45°： 45°： 45°))로 한다. 또한, 미러 90b는, 미러(90a)에 의해 구부려진 빔의 공간 좌표를 구부려, 빔((x： y： z)=(90°： 0°： 0°))로 한다. 즉, 미러(90a, 90b)는, 제 2 광학계 S2(광학 장치(300C))로부터 도면의 깊이 방향(X 방향)을 따라 사출된 3개의 빔의 공간 좌표를 구부려, 파장 분산 소자(50)에 대해서 3개의 빔이 도면의 상하 방향(Z 방향)을 따라 입사하도록, 복수의 빔의 공간 좌표를 구부린다.
10 : 멀티 코어 파이버
10b, 10c, 10d : 코어
20, 20A, 20B, 20C : 싱글 코어 파이버
50 : 파장 분산 소자
70, 70A, 70B : 미러
80 : 차폐 소자 어레이
90a, 90b : 미러
100, 100A, 100b, 100C, 100D, 200, 300, 300A, 300B, 300C : 멀티 코어 파이버 결합 장치
S1 : 제 1 광학계
S2 : 제 2 광학계

Claims (22)

  1. 서로 평행한 광축을 갖는 복수의 광 입출력부를 갖는 광소자를 다른 광학 부품에 결합하는 광학 장치로서,
    상기 광소자의 복수의 상기 광 입출력부로부터 출사되는 복수의 빔의 광축상에 위치하고, 상기 각 빔의 광축을, 서로 평행하지 않게 함으로써, 서로 이간한 상태로 하는 제 1 광학계와,
    상기 제 1 광학계에 의해 서로 평행하지 않은 상태로 된 상기 복수의 빔을 수광하고, 상기 복수의 빔의 광축을 서로 평행한 상태로 하는 제 2 광학계를 구비하고,
    상기 제 1 광학계는, 복수의 상기 광 입출력부로부터 출사된 상기 복수의 빔의 간격보다, 상기 제 2 광학계에서 수광되는 상기 복수의 빔의 간격을 확대시키는
    것을 특징으로 하는 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 다른 광학 부품에 상기 복수의 빔을 집광하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광소자는, 멀티 코어(multi-core) 파이버이며,
    상기 다른 광학 부품은, 복수의 싱글 코어(single core) 파이버이며,
    상기 제 1 광학계의 초점 거리와 상기 제 2 광학계의 초점 거리가 동일한 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  4. 서로 평행한 광축을 갖는 복수의 광 입출력부를 갖는 광소자를 파장 분산 소자를 거쳐서 다른 광학 부품에 결합하는 광학 장치로서,
    상기 광소자의 복수의 상기 광 입출력부로부터 출사되는 복수의 빔의 광축상에 위치하고, 상기 각 빔의 광축을, 서로 평행하지 않게 함으로써, 상기 파장 분산 소자측에 있어서 서로 이간한 상태로 하는 제 1 광학계와,
    상기 제 1 광학계와 상기 파장 분산 소자의 사이에 위치하고, 상기 제 1 광학계에 의해 서로 평행하지 않은 상태로 된 상기 복수의 빔을 수광하고, 상기 복수의 빔의 광축을 상기 파장 분산 소자측에 있어서 서로 평행한 상태로 하는 제 2 광학계를 구비하며,
    상기 제 1 광학계는, 복수의 상기 광 입출력부로부터 출사된 상기 복수의 빔의 간격보다, 상기 제 2 광학계에서 수광되는 상기 복수의 빔의 간격을 확대시키고,
    상기 제 2 광학계를 통과한 후의 빔을 상기 파장 분산 소자에 도입시키는
    것을 특징으로 하는 광학 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계를 통과하는 빔이 복수 있고, 상기 복수의 빔 중 적어도 2개의 빔이 상기 파장 분산 소자에 도입되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 제 1 광학계에 의해 서로 이간한 상태로 된 상기 복수의 빔의 각각을 공간적으로 분리시켜 상기 파장 분산 소자에 입사시키는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 광소자의 복수의 상기 광 입출력부로부터 출사되는 복수의 빔의 광축의 배열 방향이 상기 파장 분산 소자에 의해 빔이 분광되는 분광 방향과 상이하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광소자의 복수의 상기 광 입출력부가 상기 파장 분산 소자의 분광 방향과 비평행한 방향으로 배치되도록 상기 제 1 광학계와 상기 광소자가 결합되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 광소자의 복수의 상기 광 입출력부로부터 출사되는 복수의 빔의 광축의 배열 방향이 상기 파장 분산 소자에 의해 빔이 분광되는 분광 방향과 상이하도록 상기 파장 분산 소자에 입사하는 복수의 빔의 공간 좌표를 구부리는(bend) 미러를 더 구비하며, 해당 미러가 상기 복수의 빔의 광로상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 광소자는, 복수의 상기 광 입출력부의 광축 간격이 100μm 이하인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 광소자는, 복수의 상기 광 입출력부의 광축 간격이 50μm 이하의 멀티 코어 파이버인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 광학계가 단안(單眼, monocular) 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계가 복수의 광학 요소로 구성되는 복안(複眼, ommateal) 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  14. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계는, 상기 제 1 광학계에 의해 서로 이간된 상기 복수의 빔을 콜리메이트하는 콜리메이트 렌즈를 포함하며, 상기 파장 분산 소자에 입사되는 복수의 빔의 각각이 콜리메이트 빔인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  15. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계의 수차가 보정 가능한 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  16. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계의 일부분은, 상기 다른 광학 부품과의 상대 위치에 있어 다른 부분과 상이하게 되어 있어, 상기 제 2 광학계의 수차가 보정되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  17. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광학계가 하나의 광학 부품으로서 일체적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  18. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광학계 중 적어도 한쪽이 GRIN 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  19. 청구항 1 또는 4에 기재된 광학 장치를 포함하는 광 분파기(分波器).
  20. 청구항 1 또는 4에 기재된 광학 장치를 포함하는 파장 선택 스위치로서,
    복수의 상기 광 입출력부는, 적어도 하나의 입력 포트 및 출력 포트를 포함하며,
    상기 다른 광학 부품은, 소정의 파장 성분 신호 광을 소정의 상기 출력 포트에 편향하여 결합시키는 공간 변조 소자인
    것을 특징으로 하는 파장 선택 스위치.
  21. 청구항 1 또는 4에 기재된 광학 장치를 포함하는 파장 차단기(wavelength blocker)로서,
    복수의 상기 광 입출력부는, 적어도 하나의 입력 포트 및 출력 포트를 포함하며,
    상기 다른 광학 부품은, 소정의 파장 성분 신호 광을 차폐하는 차폐 소자인
    것을 특징으로 하는 파장 차단기.
  22. 청구항 1 또는 4에 기재된 광학 장치를 포함하는 광 합파기(合波器).
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