KR19980071360A - 정밀한 광블록을 갖는 멀티플렉싱 디바이스 - Google Patents

정밀한 광블록을 갖는 멀티플렉싱 디바이스 Download PDF

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KR19980071360A
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마이클 에이 스코비
데릭 이 스폭크
마이클 이 그라시스
로버트 더블유 라프레니어
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알프레드 엘. 미 첼슨
코닝 인코오포레이티드
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Abstract

광학 멀티플렉싱 디바이스는 콜리메이트된 광을 광섬유원으로부터 개별적인 파장 부-범위 또는 채널로 디멀티플렉스하고, 통상의 광섬유 도파관 및 다른 부품으로 분리된 채널을 멀티플렉스한다. 광블록은 광학갭으로 다중 채널 콜리메이트된 광을 통과하도록 상기 제 1 평행면상에 광학 포트를 갖는 두 평행한 표면들 사이의 광학갭으로 정의된다. 채널 포트 및 적어도 하나의 다른 반사 소자, 예를 들어 서로 이간된 관계로 정렬된 다중 채널 포트들은 평행하는 표면에서의 광블록에 고착되고, 광학갭내에 막히지 않고 에폭시가 없는 다중점 광통로를 제공한다. 각 채널 포트에서 광블록에 고착되는 간섭 필터는 광학갭에 걸쳐진다. 각 필터는 광학 포트에 의해 통과되는 다중 채널 콜리메이트된 광의 파장 부-범위를 전송한다. 따라서, 제 1 채널 포트의 대역안의 파장과, 제 1 채널 포트로 광학갭을 통과하는 다중 채널 광의 파장 부-범위는 상기 제 1 채널 포트를 통해 전송된다. 제 1 채널 포트를 통해 전송되지 않은 광은 광학갭을 통해 뒤로 반사되고, 예를 들어, 제 2의 다른 파장 부-범위가 전송되는 제 2 채널 포트에 충돌한다. 따라서, 반사된 광신호는 멀티플렉싱 디바이스의 광학갭을 통해 다중-바운드(multiple- bounce)의 연속으로 중복접속되고, 이어 채널들을 첨가시키고 또는 제거시킨다.

Description

정밀한 광블록을 갖는 멀티플렉싱 디바이스
본 발명은 광섬유 도파관으로부터 각각이 개별적인 광섬유 도파관 출력 라인(fiber-optic waveguide output line), 광 검출기 등에 관한 것인 파장대역(wavelength band) 또는 부-범위(sub-range)인 개별적인 채널로 콜리메이트된 다중-파장 광(multi-wavelength light)을 부분적으로 분산시키고, 또는 통상의 광섬유 도파관 또는 다른 부품에서 개별적인 파장 부-범위를 다중화(multiplex)시키는 광학 멀티플렉싱 디바이스(multiplexing device)에 관한 것이다. 바람직한 구현체에서, 본 발명의 향상된 멀티플렉싱 디바이스는 광섬유 전기통신 시스템을 위한 밀집된 채널 파장 분할 멀티플렉싱 시스템에 특히 적합하다.
광섬유 케이블(fiber-optic cable)이 데이터 전송이나 다른 전기통신 응용분야를 위해 널리 보급되는 동안, 새롭게 설치된 광섬유 케이블의 상대적으로 높은 비용이 증가된 반송량의 장애로서 존재한다. 파장 분할 멀티플렉싱(WDM, wavelength division multiplexing)은 다중의 다른 파장들이 통상의 광섬유 도파관에서 반송되도록 하는 것이다. 광섬유 전송 매체를 위한 현재 바람직한 파장 대역은 1.3마이크로미터 및 1.55마이크로미터(이하 마이크로미터는 ㎛로 표시)에서 집중된 파장 대역을 포함한다. 응용여하에 따라 대략 10 내지 40㎚의 유용한 대역폭을 갖는 후자는 에르븀으로 도핑된 섬유 증폭기의 상업적 유용성 및 그것의 최소 흡착 때문에 특히 바람직하다. 파장 분할 멀티플렉싱은 상기 대역폭을 다중 채널로 분리할 수 있다. 밀집된 채널 파장 분할 멀티플렉싱(DWDM)으로 언급되는 기술을 통해, 4, 8, 16 또는 32채널까지의 짝수와 같은 다중의 분별되는 채널들로 대역폭을 분할시키는 것은 존재하는 광섬유 전송라인을 이용하여 실질적으로 증가된 전기통신의 수용량의 상대적으로 적은 비용이 든다. 따라서, 파장 분할 멀티플렉싱은 요구되는 영상(video-on-demand) 및 다른 현재의 또는 계획된 다중매체, 회화서비스(interactive service) 뿐만 아니라 음성 및 데이터 전송을 공급하는 광섬유 전기통신 시스템에 사용될 것이다. 그러나 다른 분별되는 반송파장(carrier wavelength)을 다중화시키기 위해 기술 및 장치들이 요구된다. 즉, 개별적 광신호는 통상의 광섬유 라인 또는 다른 광도파관상에서 결합되어야 하고, 광섬유 케이블을 따라 마주보는 말단 또는 다른 점에서 개별적인 신호 또는 채널들로 다시 분리되어야 한다. 따라서, 광학기기를 이용하는 광섬유 전기통신 분야 및 다른 분야에서 넓은 분광원(spectral source)로부터 개별적인 파장(또는 파장 부-범위)을 효과적으로 결합하고 분리하는 성능은 그 중요성이 증대되고 있다.
광학 멀티플렉서는 분광학 분석 장치에 사용되고, 파장 분할 다중화된 광섬유 전기통신 시스템에 광신호의 결합 또는 분리시키는 것으로 공지이다. 이러한 목적을 위해 공지된 디바이스는 예를 들어 회절격자, 프리즘(prisms) 및 파장이 고정 또는 가변적인 필터의 다양한 형태에 사용되고 있다. 통상적으로 격자 및 프리즘은 복잡하고 부피 큰 정렬의 시스템을 요구하고 변화하는 대기조건하에서 열악한 효율과 안정성을 제공하는 것으로 알려져 있다. 간섭성 코팅(interference coatings)과 같은 고정된 파장필터는 실질적으로 더욱 안정될 수 있다. 이 점에 관해서, 니오비아(niobia) 및 실리카(silica)와 같은 금속 산화물 재료의 높게 향상된 간섭성 코팅은 예를 들어 Scobey의 미합중국 특허 제 5,525,741호 및 Scobey et al.의 미합중국 특허 제 4,851,095호에 개시되어 있는 이온 보조 전자 빔 증발(ion assisted electron beam evaporation), 이온 빔 스퍼터링(ion beam sputtering), 반응성 자전관 스퍼터링(reactive magnetron sputtering)과 같은 화학적으로 공지된 플라즈마 증착 기술(plasma deposition techniques)에 의해 통상적으로 제조될 수 있다. 상기 코팅 방법은 온도 변화 및 대기 습도에 저 민감성 뿐만 아니라 낮은 막산란 및 저 흡수를 갖는, 유리하게 밀집되고 안정적인 중첩 절연 광코팅(stacked dielectric optical coating)으로 형성된 간섭 공동 필터(cavity filter)를 제조할 수 있다. 상기 진보된 증착 방법을 사용하여 제조된 (예를 들어, 정위(normal)로부터 약 8에서 기울어진) 안정적인, 3개의 공동 틸트 필터(three-cavity tilted filter)의 이론적인 분광능이 첨부된 도 1에 나타나있다. 도 1의 분광 프로파일(spectral profile)은 신호의 분극 스플리팅(polarization splitting)을 일으키는 기울어진 필터 소자를 통한 전송을 나타낸다. 분극 스플리팅은 P-분극 및 S-분극 소자 또는 신호의 상태에 대한 신호 손실의 차이인 분극 의존성 손실(PDL)을 일으킬 수 있다. 경사각(tilt angle)이 커질수록 분극 스플리팅이 커져서 경사각은 더 큰 PDL을 상응하게 초래할 수 있음을 알게 될 것이다. 그러나, 고성능의 다중-공동 필터(예를 들어 3 내지 5의 공동 패브리 페로형 간섭계 필터(3 to 5 cavity Fabry-Perot type interference), 여기서 막스택(film stack)은 균일한 밀도 근처에 증착된 막들로 형성된다.)는 도 1에서 도시된 바와 같이 편평한 대역안의 전송 지역(flat in-band transmission zone)을 생성한다. 이것은 두 분극 상태가 대역안에서 겹쳐지기 때문에 분극 의존성 손실을 감소시킨다. 여기서 더 높은 성능의 필터란 상기 편평한 대역안의 전송 지역 및 상응하게 낮은(예를 들어, 1㏈이하, 바람직하게 1/2㏈이하) 삽입 손실을 제공하는 것을 의미한다. 전기통신 산업을 위한 광 멀티플렉싱 디바이스에서, 바람직하게 광신호 통로에 가능하게 적은 분극 의존성 손실이 있다. 도 1에서 도시한 필터의 성능은 설득력 있는 전기통신 시스템 설명에 적당하다.
예를 들어, Hicks, Jr.의 미합중국 특허 제 4,768,849호에는 다수의 파장 또는 파장 부-범위상에 광신호를 이동시키는 주 중계선 이동 다중 채널로부터 선택성 파장의 채널을 선택적으로 제거하거나 분기(tapping)하기 위한 또 다른 시도가 제안된다. 상기 특허에서, 고성능을 이용한 각 개별적 필터 탭(tap), 다중 공동 절연 통과 대역 필터 및 주 중계선으로부터 일련의 파장 부-범위 또는 채널을 계속적으로 제거하기 위한 렌즈의 연결(gangs)의 사용 뿐만 아니라 필터 탭도 도시된다. Hicks의 필터 탭은 분지선(branch line)으로 바람직한 채널을 통과하는 것처럼 주 중계선으로 다중 채널 신호를 되돌린다. 또한, Nosu et al.의 미합중국 특허 제 4,244,045호에는 다중 채널 광신호를 멀티플렉싱 또는 디멀티플렉싱하기 위한 광 멀티플렉싱 디바이스가 개시되어 있다. 개별적인 광 필터의 열(row)은 광학 기판의 표면상에 나란히 접착되고, 제 2 열은 상기 기판의 반대면에 가깝게 접착된다. 각각의 개별적인 필터는 다른 채널, 즉 미리 선택된 파장을 전송하고 다른 파장을 반사한다. 중계선으로부터의 다중 채널 광학 빔은 한 각에서 광학 기판으로 유입되고, 필터에서 필터로 지그재그 형식(zig-zag fashion)으로 기판을 통과한다. 각 필터는 그것의 미리 선택된 파장을 전송하고, 다음 필터로 빔의 나머지를 반사한다. 각 필터의 소자는 유리판과, 전송된 파장을 받기 위해 각 필터 샌드위치 및 상기 샌드위치의 뒤편에 위치한 대응 콜리메이터(collimator) 사이에 위치된 프리즘 소자사이에서 샌드위치된다. Nosu et al.은 굴절률 정합의 사용을 지시한다. 렌즈, 필터, 광학 기판, 등은 모두 동일한 굴절률을 갖고 광빔이 공기가 통과되지 않도록 서로 표면 대 표면으로 접촉된다. Nosu et al.에 의한 이러한 시도는 각 채널의 출구에서 필터 소자 및 콜리메이터 사이의 광학 브리지(optical bridge)로서 프리즘의 사용을 수반한다. 이는 Nosu et al.에 도시된 형태의 멀티플렉싱 디바이스에 꽤 많은 비용과 부속품의 복잡성을 부가하는 설계를 제공하게 된다. Nosu et al.의 도 5의 매우 넓은 폭(20㎚ 반폭)과 바람직하지 않은 피크가 많은 통과대역(피크가 많은이란 첨부된 도 1과 같이 통과대역에 있어서 더욱 편평한 상부를 갖지 않는다는 것을 의미)은 Nosu et al.에 의해 지시된 단일-공동 필터의 특징이고 도 4에서 도시된다. Nosu et al.의 특징인 상기 통과대역을 갖는 디바이스는 전술한 바와 같이 더 높은 분극 의존성 손실(PDL)을 갖는다. 이에 관하여, Nosu et al.의 도 5는 서로 상쇄(offset)되어 더욱 정확히 도시되는 실제의 S-분극 및 P-분극의 평균을 나타내도록 알려질 것이다. 상기 피크가 많은 통과대역을 갖는 신호 파장의 미소한 변화(예를 들어 정위 시스템의 불안정성 또는 변이성에 의해)는 신호 및 그것의 P-분극 소자의 S-분극 소자를 동일하지 않게 결과지어 바람직하게 않게 높은 PDL을 초래한다.
Nosu et al.의 상기 디바이스는 예를 들어 시준 및 필터 샌드위치에 프리즘을 점착하는 광 통로(light path)에 점착제를 사용한다. 이것은 아래 이유로 바람직하지 못하다. 상기 디바이스에서 점착제의 장기간(예를 들어, 10년) 영구성 또는 안정성에 대해 불확실하다. 에폭시 또는 다른 점착제의 투명성은 열순환 등에의 노출 후에 변화될 것이다. 또한, 상기 통로에서의 접착은 디바이스의 강력한 조정능력에 한계가 있는데 이는 점착제를 통과하는 더 높은 세기의 레이져 신호가 점착제의 성능이 떨어져 그것의 광특성을 변화시키기 때문에 적어도 어떤 응용분야에서는 공지이기 때문이다. 따라서, 예를 들어 필터 소자 및 광학 기판의 표면 사이의 에폭시인 광 소자들 사이에 에폭시 같은 광통로에 점착제의 사용을 피하거나 감소시키는 것이 바람직하다. 전기통신 산업을 위한 광 멀티플렉싱 디바이스에서, 바람직하게 광신호의 통로에 점착이 가능한 적다.
본 발명의 목적은 상기 공지의 디바이스에서 전술한 모든 또는 일부의 단점을 제거하거나 극복하기 위해 향상된 광 멀티플렉싱 디바이스를 제공하는데 있다. 본 발명의 특징적인 목적 및 이점은 본 발명의 어떤 바람직한 구현체의 상세한 설명 및 발명에 대한 다음의 설명에서 당 분야에서 지식과 경험이 있는 당업자에 의해 명백해질 것이다.
본 발명의 주 목적에 따라, 광 멀티플렉싱 디바이스는
블록의 제 1 및 제 2의 평행한 표면들 사이의 광학갭(optical gap)으로 정의되고, 광학갭의 밖 및/또는 안으로 다중-채널의 콜리메이트된 광을 통과시키기 위한 광학 포트(optical port)를 갖는 광블록,
한 면상에 그것의 경계에서 광학갭을 접하도록 평행한 표면들의 하나에 고착되는, 선택적으로 투명한 광필터 소자를 포함하는 적어도 하나의 채널 포트, 및
두 번째 면상에 그것의 경계에서 광학갭에 접하도록 또 다른 평행한 표면들에 고착되는, 또 다른 채널 포트의 선택적으로 투명한 광필터 소자 또는 광대역 반사기와 같은 적어도 하나의 부가적 반사 소자를 포함한다. 광학갭은 공기 공간(air-space)이고, 이 공기는 대기 공기 또는 다른 적당한 기체, 바람직하게 H2O 증기가 실질적으로 없는 질소와 같은 건조기체를 포함한다. 선택적으로, 밀봉하여 봉합된 하우징(housing)내에 포함된 멀티플렉싱 디바이스의 경우에 있어서, 진공은 어떤 적당한 감소된 압력수준에서 광학갭상에서 뽑아질 것이다. 각 채널 포트의 광 필터 소자는 다중 채널 콜리메이트된 광의 선택된 파장 부-범위에서 광학적으로 투명되고, 다른 파장에서 반사된다. 따라서, 멀티플렉싱 디바이스의 채널 포트는 다음 하류의 채널 또는 다른 부품으로 광학갭을 통해 뒤로 다시 다른 채널을 반사시키는 동안, 광 전기통신 시스템 또는 다른 광센서 등에 사용하기 적합한 분지선인 InGaAsP 적외선 검출기로 선택된 채널(또는 선택적으로 다중 채널)을 통과한다. 본 발명의 바람직한 구현체에 따라, 채널 포트의 적어도 하나의 상기 선택적 반사 필터 소자는 평행한 면들의 한면에서 광학갭에 걸쳐서 광블록에 고착되고, 광대역 반사기와 같은 반사 소자, 제 2 채널 포트의 선택적 반사 필터 및/또는 다른 반사 소자들은 반대의 평행면에서 광학갭에 걸쳐서 광블록에 고착된다. 따라서, 다중점 지그재그 광통로는 광블록내에 설치되어 두 평행하는 면들 사이에 광학갭을 통해 앞으로 뒤로 통과한다.
광블록은 금속 또는 세라믹 또는 어떤 다른 적당한 물질, 바람직하게 불투명성 물질로 형성될 수 있다. 금속 및 세라믹과 같은 다양하고 적당한 불투명성 물질은 이미 타당한 비용으로 상용되고, 우수한 기계성 또는 성형성을 제공한다. 여기서 제시된 광블록은 광블록을 통과하는 광통로가 광블록에 의해 정의된 슬롯(slot) 또는 다른 갭에 있다. 광 멀티플렉싱 디바이스의 사용분야에 따라, 다중 채널 콜리메이트된 광은 디멀티플렉스되도록 광블록의 광학갭으로 광학 포트, 또는 광학갭으로 다중 채널 포트를 통과하여 광섬유 전송 라인 또는 다른 부품으로 다중화된 신호로서 광학 포트 광블록을 빠져나가도록 하류로 향할 것이다. 더욱 바람직한 구현체에 따라, 멀티플렉싱 디바이스는 광학 포트를 통해 광학갭으로 유입되고 하나 또는 그 이상의 채널 포트를 통해 유출되는 다중 채널 신호를 디멀티플렉스하고 동시에 하나 또는 그 이상의 채널 포트를 통해 광학갭으로 유입되고 광학 포트를 통해 유출되는 하나 또는 그 이상의 채널을 멀티플렉스한다.
바람직한 구현체와 관련된 하기 설명과 같이, 광블록은 다른 채널 또는 채널세트(set)에 각각 투명한 다중 채널 포트를 바람직하게 갖는다. 따라서, 각 상기 채널 포트는 광학 포트에 의해 통과하는 다중 채널 콜리메이트된 광의 파장 부-범위를 전송한다. 또한 멀티플렉싱 디바이스의 하나 또는 그 이상의 채널 포트에 의해 통과되지 않는 파장에 투명한 나머지 포트도 제공된다. 이러한 바람직한 구현체에서, 광학갭은 광블록체(body)를 통과하는 밀봉된 광슬롯이고, 멀티플렉싱 디바이스의 각 채널 포트는 상기 광슬롯에 걸쳐서 평행한 면의 하나에서 광블록 상에 간섭필터를 포함한다.
필터 소자는 디멀티플렉싱 모드에 사용될 때 모든 다른 채널 또는 파장들이 광학 포트를 통해 광학갭으로 받는 다중 채널 광으로부터 (다른, 상류의 채널 포트에 의해) 제거된다면 여기 언급된 디바이스에 마지막 (하류) 채널 포트를 위해 필수적으로 요구되지 않는다. 이점에 관하여, 상기 마지막 채널 포트는 다중 채널 콜리메이트된 광의 상기 점에서 남는 무엇이나 통과하는 나머지 포트와 같다. 마찬가지로 멀티플렉싱 모드 또는 구현체에서, 필터 소자는 첫 번째 (상류) 채널 포트(또는 나머지 포트)에서 필수적으로 요구되지 않고, 여기서 상기 포트에서 어떤 다른 파장을 떠나 선택적으로 반사될 필요는 없다. 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱 모두를 위한 본 발명의 멀티플렉싱 디바이스의 구현체에서, 필터 소자는 광학갭을 통해 광통로를 따라 각 위치에서 사용되고, 여기서 선택된 파장 부-범위는 광학갭의 안 또는 밖으로 통과되어야 하고 다른 파장들은 광통로를 따라 더욱 상류 또는 하류를 이동하도록 광학갭으로 뒤로 반사되어야 한다.
후술할 바와 같이, 채널 포트의 간섭 필터는 선택된 파장 부-범위에 투명한 고성능 대역 필터, 바람직하게 협대역(즉, 채널 또는 파장 부-범위) 필터이다. 바람직한 구현체에서, 한 채널 포트의 대역통과는 밀접한 파장 분할 멀티플렉싱(DWDM)에 있어서의 8㎚, 2㎚, 1㎚ 또는 그 이하의 짝수만큼 적은 것에 의해 어떤 다음의 인접한 채널 포트의 대역통과로부터 분리된다. 또한 채널 포트는 바람직하게 매우 날까로운 전이점을 갖는, 긴 웨이브패스(wavepass) 또는 짧은 웨이브패스 에지(edge) 필터인 다이크로익(dichroic)이다. 다중 채널 포트를 갖는 상기 구현체에서, 각 채널 포트의 전이점은 극미하게 (예를 들어, 2㎚) 긴(또는 짧은) 경계 파장에서 설정된다. 디멀티플렉싱 작업에서 다이크로익 필터를 갖는 상기 디바이스를 사용할 때, 여기서 다중 채널 콜리메이트된 광은 광블록으로 광포트를 통해 통과되고, 번갈아 각 채널 포트는 앞의 채널 포트의 경계 파장을 넘어서 그것의 증대된 범위에 광신호만 광블록의 밖으로 통과시키거나 전송시키는데, 이는 더 짧은(또는 긴) 파장에서 모든 광이 앞의 채널 포트에 의해 이미 제거되었기 때문이다. 각 채널 포트의 경계 파장을 넘어서 광은 다음 채널 포트(있다면)로 또는 나머지 포트 등으로 작업의 상기 설명한 원리에 따라 반사된다.
본 발명의 바람직한 구현체에 따라, 전술한 바와 같이 광 멀티플렉싱 디바이스는 광대역 반사기 소자를 포함하고, 즉, 이 소자는 하나에서 또 다른 광학 포트, 채널 포트, 및 나머지 포트(있다면)로 다중점 지그재그 광통로를 따라 광블록 내에서 종속접속된 광을 위한 다른 수단, 또는 다중 채널 콜리메이트된 광을 형성하도록 결합하는 채널의 모든 파장에 높게 반사된다. 바람직한 구현체에서, 반사기 소자는 광블록의 마주보며 평행하는 표면상에 채널 포트가 정렬되는 동안 광블록의 평행하는 표면의 하나에서 위치한 광대역의 고 반사기이다. 즉, 상기 구현체에 따라, 광블록의 두 평행한 면들의 모두를 따라 채널 포트를 스테거링(steggering)하는 것보다, 모든 채널 포트(및 선택적으로 또한 광학 포트)는 마주보며 평행하는 표면에서 하나 또는 그 이상의 광대역의 반사기 소자를 갖는 광블록이 하나의 평행한 표면에서 선형 정렬로 위치된다. 따라서 전술한 바와 같은 구현체에서, 광학 슬록, 채널 포트의 간섭 필터 및 반사기 소자를 사용하는 것은 광블록의 반대 표면들상에 광슬롯에 걸쳐서 상기 다중점 지그재그 광통로, 즉 다중 채널 콜리메이트된 광이 통과하는 광학 포트에서 다중-바운드 연속 시작(및/또는 종료)에 광슬롯을 통해 광신호를 종속접속시키는데 사용된다. 채널 포트 필터의 소자의 것으로 아날로그화하는 수단으로 상기 광대역 반사기 소자는 광슬롯에 접하도록 하고 평행한 표면의 면에 실질적으로 놓이도록 하는 광블록의 평행한 면에 바람직하게 부착된다. 예를 들어, 디멀티플렉싱 작업에서, 광신호는 광학 포트를 통해 광블록으로 유입되고 첫 번째 채널 포트(출력 포트로 이 경우에는 작동)로 (광대역 고반사기 소자의 밖으로 첫 번째 반사가 있거나 또는 없는 경우) 상기 다중점 광통로를 따라 이동한다. 제 1 채널은 다른 파장들이 반사기 소자의 뒤로 반사되어 하나 또는 그 이상의 부가적인, 하류 채널 포트 및/또는 나머지 포트에서 광학갭내에서 다중점 광통로를 따라 더 종속접속되는 동안 상기 제 1 채널 포트를 통해 광학갭의 밖으로 전송된다. 광학 멀티플렉싱 디바이스에 반사기 소자를 사용하는 상기 구현체에는 한 방향(즉, 멀티플렉싱 또는 디멀티플렉싱 방향)으로 작동될 수 있고, 더욱 바람직한 구현체를 따라 채널을 첨가 및 제거하는 복방향 디바이스로서 작동함을 알 수 있을 것이다.
다양한 채널 포트의 어떤 광대역 반사기 및 필터 소자는 상기 방법으로 바람직하게 광블록에 고착된다. 따라서, 다음의 설명이 기본적으로 채널 포트의 간섭 필터에 관한 것일지라도, 이것은 일반적으로 다른 반사기 소자에도 관계한다. 우수한 정밀도를 갖는 제조의 용이함을 위해, 제 1 평행 표면으로부터 제 2 평행 표면까지 연장된 상기 광학갭을 갖는 광블록은 거의 통상적으로 직선이다. 채널 포트의 간섭 필터는 광학갭에 접하는 광블록의 표면에 위치하고, 광슬롯을 사용하는 이러한 구현체에서, 전술한 바와 같이, 필터 소자는 광슬롯에 걸쳐진다. 따라서, 콜리메이트된 광은 광학 포트 및 다중 채널 포트 사이에 전송되고, 다중점 광통로를 따라 바운드되는 것 같이, 광학갭만 통과한다. 여기서, 광학갭은 슬롯이고, 필터 소자의 실질적인 부분이 광블록에 필터의 소자를 점착적으로 고착되기 위한 표면 면적을 제공하기 위해 광블록에 접촉하는 필터 소자의 모서리에만 그리고 슬롯에 있어서 뜨기 때문에 필터의 소자는 바람직하게 사이징(size)된다. 이 필터 소자는 에폭시 또는 다른 점착물을 갖는 광블록에 통상적으로 점착된다. 따라서, 점착물은 필터 소자가 광블록에 접촉하는 지역인 즉 필터 소자의 바깥쪽 모서리에서만 사용되도록 요구되기 때문에, 필터를 통과하는 광은 점착물의 층을 또 통과할 필요가 없다. 따라서, 멀티플렉서/디멀티플렉서는 통로에 에폭시가 없는 디바이스에 의해 달성될 수 있다.
후술될 설명으로부터 본 분야에 지식과 기술을 가진 당업자들은 본 발명이 중용한 기술적인 진보를 제공함을 쉽게 알수 있을 것이다. 여기에 진술된 광학 멀티플렉서 디바이스는 콜리메이트된 광이 통과할 수 있는 막히지 않은 통로를 제공한다. 점착에 의해 광통로를 갖는 간섭이 그것의 바깥쪽 모서리에서 광블록에서 광학갭의 사용 및 간섭 필터의 점착을 통해 감소되거나 제거된다. 여기서 개시된 본 발명의 이러한 부가적인 특징 및 잇점은 어떤 구현체의 상세한 설명에 따라 더욱 이해될 것이다.
도 1은 고품질 다중 공동, 절연의 광학 간섭 필터의 이론적인 성능을 보여주는 그래프이고,
도 2는 부분적으로 결합된 조건을 보여주는, 광학 멀티플렉싱 디바이스의 첫 번째 바람직한 구현체의 투시도이며,
도 3은 부분적으로 절단한 커버(cover) 판과 함께 도 2의 구현체의 예시의 개략도이고,
도 4는 도 2의 광학 멀티플렉싱 디바이스의 3개의 공동 간섭 필터의 확대된 개략단면도이며,
도 5는 도 3의 광학 멀티플렉싱 디바이스에서 선 5-5를 따라 절단한 개략도이고,
도 6은 선 6-6를 따라 절단한 도 3의 광학 멀티플렉싱 디바이스의 콜리메이트 및 스페이서 와이어(spacer wire)의 확대개략도이고,
도 7은 스페이서 비드(spacer bead)를 포함하는 점착물을 갖는 광블록에 접착한 도 3의 광학 멀티플렉싱 디바이스의 간섭 필터의 부분적으로 절단된, 확대 개략도이며,
도 8은 광대역 반사기 소자의 선형적 배열에 마주보는 연속적이고, 가변의 두께의 필터 소자를 갖는 도 2의 광학 멀티플렉싱 디바이스의 또 다른 바람직한 구현체의 개략도이고,
도 9는 한 표면을 따라 반사막을 갖는 도 8의 멀티플렉싱 디바이스의 또 다른 바람직한 구현체에 따른 개략도이며,
도 10은 나머지 포트에서 말단 캡(end cap)을 보여주는 도 3의 구현체의 개략도이다.
도면에 예시된 광학 멀티플렉싱 디바이스 및 간섭 필터는 그들의 다양한 크기 또는 각을 이루는 관계 어느 하나에 있어서 필수적으로 측정되지 않는다. 특히, 필터 소자 및 반사기 소자는 예시 및 참고를 용이하게 하기 위해, 바람직한 구현체에서 사용된 것보다 더욱 두껍게 도시되었다. 바람직한 구현체의 진술된 설명 및 다음의 상세한 설명에 있어서 상기 디바이스를 위한 적당한 크기 및 각을 이룬 관계를 선택하도록 당업자들은 알 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 광학 멀티플렉싱 디바이스는 특히 광섬유 전기통신 시스템에서의 사용을 포함하는 광범위한 응용분야를 갖는다. 상기 설계의 광학 멀티플렉싱 디바이스는 연구소 설비 뿐만 아니라 시험 장치 등에 또한 유용하다. 예시를 목적으로, 상세히 설명될 바람직한 구현체는 다중 채널 광섬유 전기통신 시스템을 위한 밀집한 채널 파장 분할 멀티플렉싱 디바이스(dense channel waveguide multiplexing device)이고, 이것은 광학 디바이스안에서 거의 완벽히 평행하게 광필터 소자 및 반사기 소자를 설치하는 동안 점착물을 통해 이동하는 광신호에 관계된 상기 설명된 문제점들을 해결하거나 감소시킬 수 있다. 본 발명에서 사용된 투명(透明 또는 투과(透過))한 이라는 용어는 특정한 파장 범위 또는 파장 부-범위에서 적어도 실질적으로 방사된 광이 통과함을 의미하고, 예를 들어 광섬유 전기통신 시스템에서 채널을 효율적으로 전송하거나 통과시키기 위해 어떤 채널의 광을 충분히 통과시키는지를 의미한다. 본 발명에서, 반사적이란 것은 특정 파장 범위 또는 파장 부-범위에 적어도 실질적으로 반사됨을 의미힌다. 본 발명에서, 나머지 광이란 것은 마지막 채널 포트의 하류를 통과하는 콜리메이트(조준)된 광을 일반적으로 의미한다. 나머지 광은 광, 특정 파장 부-범위, 또는 다중 파장 부-범위로 이루어지지 않는다.
정밀한 광블록을 갖는 멀티플렉싱 디바이스는 도 2에 도시되어 있다. 이 멀티플렉싱 디바이스는 개별적, 분리된 파장 신호를 통상적인 광섬유 반송선 또는 다른 광학 도파관으로 멀티플렉스하고/하거나 상기 신호를 개별적 채널 반송선, 센서 또는 다른 부품으로 디멀티플렉스하는 성능을 갖는다. 설명의 간소함을 위해, 당업자들이 상호관계인 멀티플렉싱 작용은 쉽게 이해할 수 있으므로 디멀티플렉싱 작용을 여기서 상세히 설명하였다. 즉, 당업자들은 동일한 디바이스가 개별적인 채널로부터 광신호를 멀티플렉스하여 역으로 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 도 2의 광학 멀티플렉싱 디바이스는 바람직하게 세라믹, 금속(예를 들어, 스테인레스 스틸(stainless steel), 알루미늄, 등) 또는 다른 바람직하게 불투명(non -transparent)의 물질인 광블록(2)을 포함한다. 다중 채널 광신호를 반송하는 광섬유(4)는 광섬유 그래디언트 인덱스(GRIN, gradient index) 렌즈 콜리메이터(6) 등과 같이, 콜리메이트된 광(8)을 투사하기 위한 수단과 연결된다. 콜리메이터(6)는 광블록(2)의 제 1 표면(12)에서 제 2 표면(14)으로 연장된 광슬롯(10)을 통해 높게 콜리메이트된 광(8)을 광블록(2)과 극미한 각으로 연결시킨다. 제 2 표면(14)은 제 1 표면(12)과 평행하게 이간(離間)되어 있다. 광슬롯(10)은 콜리메이트된 광(8)이 광블록(2)의 제 1 표면(12)에서 제 2 표면(14)으로 통과하도록 막히지 않은 통로를 제공한다. 광(8)이 광슬롯(10) 안으로 유입되는 표면(12)의 위치(즉, 표면(12)의 면에)를 본 명세서에서는 광학 포트(optical port)라고 칭한다.
도 3을 보면, 광블록(2)을 통한 콜리메이트된 광(8)의 통과가 더욱 명확하게 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바람직한 구현체에 따른 광학 멀티플렉싱 디바이스에 대한 대표적 사항은 하기 표 1에 나타내었다. 하기 표 1에서, 채널 간격이라는 것은 중심 대 중심의 간격을 의미한다. 즉, 채널 간격은 한 채널의 파장 범위의 중심에서 다음 인접한 채널의 파장 범위의 중심으로 측정된다.
채널의 수 4
채널 파장 1533-1557
채널 간격 8.0㎚±0.2㎚
최소 절연 35㏈
삽입 손실(전체) 채널당 6㏈미만
섬유 형태 단일모드, 1m 피그테일(pigtail)
작동 온도 범위 0℃에서 +70℃
바람직한 구현체에 따라, 광블록은 0.225in의 높이(도 3에 종이면의 정위(normal)), 0.425in의 폭, 및 0.850in의 길이를 갖는다. 콜리메이트된 광은 약 0.15이하의 발산(divergence)을 갖고, 콜리메이트된 광이 광블록(2)에 유입될 때의 경사각(tilt angle)c가 약 5 내지 10이고, 바람직하게 약 6 내지 8이며, 예를 들어 7이다. 경사각이 이보다 더 커지면 상술한 바와 같이 좋지 않게 높은 PDL을 초래한다. 경사각이 이보다 더 작아지면 지그재그 광통로의 인접점들 사이의 적당한 간격을 달성하기 위해 광블록(2)의 두 평행하는 표면(12, 14)들 사이의 더 큰 거리를 요구하게 된다. 따라서, 광섬유(4)(바람직하게 단일 모드의 섬유)에 의해 반송되는 다중 색채, 다중 파장, 또는 다중 채널 광은 콜리메이터(6)에 의해 콜리메이트되어, 광블록(2)의 제 1 표면(12)에서의 광학 포트(16)로 향하고, 이것은 광블록(2)내의 광슬롯(10)을 통해 제 2 표면(14)으로 향한다.
광학 포트(16)에서 광블록(2)으로 유입되는 광은 광슬롯(10)을 통과하여 제 2 표면(14)에서의 채널 포트(18)(channel port)로 향한다. 채널 포트(20)에 위치된 필터(20)는 콜리메이트된 광(8)에 포함된 파장의 부-범위에서 투명시킨다. 특히, 광(22)은 광블록(2)의 채널 포트(18)를 통해 포스트-필터(23)(post-filter)를 거쳐 제 1 신호 채널의 반송기와 연결되는 콜리메이터(24)로 향한다. 특히, 채널 포트(18)를 통과한 광신호는 광섬유, 바람직하게 단일 모드의 섬유(26)에서 디멀티플렉스된 신호로서 전송된다. 포스트 필터(23)는 비간섭적(non-coherently)으로 필터(20)에 결합된다. 바람직하게, 하기 설명될 바와 같이 하우징(52)의 하부(56)의 바닥면(25)에 점착물 결합(adhesive bond) 또는 다른 합체 기술로 간격없이 배치된다. 광블록(2)에 바람직하게 열경화(thermal curing)가 예를 들어, 이동가능한 나사(screw)에 의해 연속적으로 폐쇄되는 동안 벤트(43)(vent, 통공)가 제공된다. 간격없는 배치는 합체하는 동안 필터 소자(20) 및 포스트 필터(23)를 통과하는 적당한 파장의 테스트 신호(test signal)로 수행될 수 있다. 포스트 필터는 적당한 대역통과 중심파장을 달성하기 위해 그것의 효율적인 광학 두께를 조정한다. 이것은 표면(25)에 점착물 결합이 필터 소자(20)에 연결된 위치로 설정되고 고정되기 전에 실행된다. 상기 포스트-필터는 더 나은 신호 절연(signal isolation)를 달성하기 위해 유리하게 사용된다. 따라서, 포스트 필터는 각 채널 포트에서 사용된다. 선택적으로, 감소된 비용 및 복잡성을 위해, 상기 포스트-필터는 신호가 광슬롯으로 주입되는 채널 포트에서는 사용되지 않는다. 마찬가지로, 포스트 필터는 말단의 채널 포트(예를 들어, 디멀티플렉싱 모드에 사용되는 본 발명의 디바이스에서 대부분 하류 채널 포트)에서는 선택적으로 사용되지 않고, 여기서 상기 채널 포트의 바람직한 파장과 다른 모든 파장은 앞의 (즉, 상류) 채널 포트에서 다중 채널 광으로부터 이미 제거된다. 단일 고성능 필터 소자에 의해 달성되는 신호 절연은 앞의 채널 포트에 의해 대역밖 파장의 실질적인 완전한 제거를 적절히 수행할 것이다. 이러한 주어진 잇점으로 도 2 및 도 3의 구현체에 제 1 채널 포트에서 포스트 필터(23)와 같은 포스트 필터를 사용하는 당업자들의 수용력내에, 이것은 여기서 기재한 멀티플렉싱 디바이스에서 채널 포트 등에 적합할 것이다.
채널 포트(18)에서 필터(20)는 필터의 대역안이 아닌 파장은 반사시킨다. 이 반사된 광(28)은 광블록(2)의 제 2 표면(14)에서의 필터(20)로부터 제 1 표면(12)에서의 제 2 채널 포트(30)로 뒤로 반사된다. 채널 포트(30)에서의 간섭 필터(32)는 채널 포트(18)에서 필터(20)와 다른 파장 또는 부-범위의 파장들에서 투명시킨다. 밀집한 채널 파장 분할 멀티플렉싱의 사용을 위해, 제 1 및 제 2 표면(12 및 14)을 따라 선형적으로 이간된 각 다중 채널 포트들 사이에 파장의 분리는 약 1527㎚에서 1567㎚의 대략적으로 40㎚의 EDFA 분광 대역폭내에서 고정되도록 설정된다. 따라서, 통상적으로 채널 간격은 모든 EDFA 대역폭을 이용하여 4개의 채널 시스템에 있어서 예를 들어 8㎚이다. 따라서, 채널 포트(30)에서 제 2 채널에 대응하는 광신호는 필터(32)를 통해 콜리메이터(34)를 거쳐 광섬유 반송기(36)로 전송된다. 제 1 채널 포트(18)에서와 같이, 채널 포트(30)에서의 필터(32)는 대역안의 광이 아닌 광은 반사한다. 따라서, 먼저 광학 포트(16)에서 광블록(2)으로 유입된 콜리메이트된 광(8)의 나머지 부분(38)은 포트(30)로부터 제 2 표면(14)에서의 제 3 채널 포트(40)로 뒤로 반사된다. 이러한 유사한 방법으로 이 공정을 계속하여, 채널 포트(40)에서의 광은 부분적으로 통과되고 부분적으로 반사되거나, 제 1 표면(12)에서의 제 4 채널 포트(42)로 뒤로 바운드(bounce, 되튐)되고, 그 후 제 2 표면(14)에서의 나머지 포트(44)로 부분적으로 반사되거나 부분적으로 통과된다. 각 포트(40 및 42)에서, 광은 연결된 필터에 의해 부분적으로 반사되고, 연결된 콜리메이터에 의해 부분적으로 통과되며, 여기서 각 콜리메이터는 대응 신호 반송선 또는 신호 검출기 또는 다른 소자에 연결된다. 바람직하게 나머지 포트(44)는 (채널 포트(42)에서의 간섭 필터에 의해 반사된) 나머지 광이 슬롯(10)을 빠져나가서 콜리메이터(46)를 통과하여 광섬유 반송기(48)로 향하게 되는 영역 또는 지역이다. 나머지 포트(44)는 제 2 표면(14)에 위치되어야만 하는 것이 아니라 제 1 표면(12), 즉 채널 포트(42)의 위치에도 위치될 수 있다.
따라서, 반사된 파장은 광블록(2)에서 광슬롯(10)을 통해 다중점 광통로를 따라 지그재그로 중복접속(cascade)되고, 나머지 광이 나머지 포트(44)에 도달할 때까지 제 1 및 제 2 표면(12 및 14)에서 연속적으로 바운드됨으로써, 제거되는 각 개별적 채널에 있어서의 광신호를 갖는다. 매우 중요하게, 바람직한 구현체에서, 광은 공기 및 단일 간섭 필터만을 통과하고, 광통로에 에폭시 또는 다른 점착물은 없으며, 광블록에 유입되고 통과되어 유출된다. 바람직한 구현체에서, 모든 필터 소자들이 콜리메이팅 소자들의 레일리파 범위(Rayleigh wave range)내에 있으므로, 각 채널에서의 손실은 실질적으로 동일하다.
바람직하게 각 채널 포트에서의 간섭 필터가 상기 채널 포트의 대역안이 아닌 모든 파장을 반사하는 동안, 어떤 응용분야에서 이것은 상류 채널 포트 즉, 다중점 광통로를 따라 앞에 충돌한 채널 포트에서 채취되지 않은 광신호만을 반사해야한다. 또한, 당업자들은 도 2의 광학 멀티플렉싱 디바이스가 개별 포트(18, 30, 40, 42 및 44)로부터의 광신호와 같은 광신호를 결합시키는데 사용하기에 적합함을 이러한 설명으로부터 이해할 것이다. 따라서, 제 1 및 제 2 표면(12 및 14)에 나머지 포트(44) 및 다중 채널 포트들은 입력 포트가 되고, 광학 포트(16)는 출력 포트가 된다. 그리하여 중복접속은 상부를 향해 광블록(2)의 바닥(도 3 참고)으로부터 광슬롯(10)안의 하류에서 실행된다.
당업자들은 본 발명에서 언급된 광학 멀티플렉서 디바이스가 중요한 기술적인 진보임을 알 것이다. 광슬롯(10)은 막힘이 없는 광통로를 제공한다. 막힘이 없는 통로는 감소된 분극의 영향을 포함하고 더 나은 성능을 제공한다. 이것은 광블록(2)에 유입되는 광이 증가되는 각에 있어 더 큰 의미를 갖는다. 또 다른 적당한 구현체는 광학갭을 위해 가능함을 알 것이다. 즉, 슬롯(10)으로 구성되는 것보다, 예를 들어 광블록의 한쪽에서 다른 한쪽으로 지그재그의 광통로의 몇몇 바운드(bounce) 또는 세그먼트들의 방향으로 뚫린 (또는 광블록에 형성된) 일련의 관통-홀(through-hole)이 제공될 것이다. 상기 구현체에서 필터 소자는 홀에 걸쳐서 광블록에 점착될 것이다. 또한, 광학갭은 두 평행면들 사이에 광블록의 표면위로 간단하게 형성될 것이다. 이러한 경우에, 사용된 채널 포트 및 다른 반사 소자의 필터 소자는 광블록의 적당한 평행면에 점착된 반대 말단으로부터 자유 말단(free end)까지 연장될 수 있다. 필터 소자는 어떤 상기 구현체에서 광학갭을 통해 서로 접하는 두 개의 펜스(fence)처럼 연장된다. 광블록을 위한 다른 적당한 구조 및 광학갭은 당업자에 의해 이러한 설명의 주어진 잇점으로 명확해질 것이다.
도 2에서 나타난 바람직한 구현체에 있는 간섭 필터에 대한 막스택(film stack) 구조가 도 4에 나타나 있다. 바람직하게, 각각의 채널 포트의 필터 소자는 고성능, 전부 절연체인 협대역통과 간섭 필터를 가지고 있는데 이것은 위에서 언급한 Scobey et al.의 특허와 같이 스퍼터링이나 다른 적절한 증착 기술에 의해서 광학 기판위에 형성된다. 침전된 필터를 바람직하게 반송하는 광학 기판의 표면은 광블록의 평행한 두 표면 사이에 연장된 광학갭에 접하여 놓여있다. 상기 필터는 바람직하게 다중-공동(multi-cavity)이며, 가장 바람직하게는 3 내지 5개의 공동이 좋은데 이것은 패브리 페로 간섭 필터 이후에 고안된 막 스택 코팅(film stack coating)이며, 여기서는 간단히 공동 필터 또는 간섭 필터라고 불릴 것이다. 공지된 기술에 따라, 그 자체적으로 문제의 광학 파장에 대한 반사기를 형성하는 절연체인 두 개의 얇은 막 스택은 더 두꺼운 공동층에 의해 분리된다. 그런 다음 이 구조는 도 1에서 도시되었듯이 블로킹(blocking)을 강화시키고 대역안의 전송 편평함을 증진시키기 위해 한번 또는 그 이상 반복된다. 순 효과(net effect)는 대역내의 광은 투과되고 대역밖의 광은 반사되는 협대역 필터를 만들어내는 것이다. 전술한 바와 같이, 또한 다이크로익 필터도 이용될 수 있다. 상기 언급된 증착기술에 의해 생성된 바람직한 3개의 공동 구현체에서는 우수한 열 안정성을 갖는 밀도가 높고 안정된 금속 산화물 막 스택을 가진 고성능 필터 소자가 형성된다. 상기 다중-공동 필터는 본 발명의 광학 멀티플렉싱 장치의 광섬유 전기통신 응용에 밀집된 채널 파장 분할 멀티플렉싱을 위한 상업적으로 수용가능한 성능특성을 제공한다. 특히, 예를 들어 채널과 주어진 대역폭내에 적당히 많은 수의 채널들 사이에 생기는 누화를 적게 할 수 있다. 공동이 과다하게 있으면 심지어 대역안의 파장의 투과율에 불리하게 영향을 미칠 수 있으며, 광학 멀티플렉싱 디바이스에 대한 생산 비용이 상업적으로 적합한 수준이상으로 상승된다. 바람직하게, 막 스택의 전체 두께 뿐만 아니라 (예를 들어, 니오븀 펜톡사이드(niobium pentoxide) 및 실리콘 디옥사이드(silicon dioxide)) 필터를 형성하는 막 스택의 각각 번갈아 있는 층의 두께는 정확히 조절되는데, 필터의 넓이에 대해 0.01%나 0.2㎚내에서 가장 바람직하다. 또한, 막 스택은 매우 낮은 막 흡수와 산란을 갖고 증착되어야 하며, 물이 유도된 필터의 전이를 감소시키도록 거의 단일의 대량의 밀도를 가지고 증착되어야 한다. 상기 초-협소하고 다중-공동의 대역통과 필터는 다음과 같은 우수한 성능특성을 갖는다. 온도와 환경에 대한 안정성; 협대역폭; (특히, 세 개 또는 그 이상의 공동을 사용하는 형태에서) 바람직한 광신호와 다른 파장들의 고 반사율, 즉 매우 높은 선택적 투과율; 및 상대적으로 낮은 비용과 단순한 구조. 도 4에서 도시되었듯이, 바람직한 필터는 3개의 공동 필터인데, 여기서 하나의 공동인 제 1 공동(85)은 광학 기판에 바로 인접해 있다. 제 2 공동(86)은 제 1 공동(85)의 바로 위에 놓이고, 제 3 공동(87)은 제 2 공동(86)의 바로 위에 놓인다. 전술한 바와 같이, 바람직하게 막 스택을 반송하는 광학 기판(53)의 표면은 광슬롯을 향하고 있으며, 상기 필터에 의해 반사된 광은 기판을 통해 이동할 필요가 없다. 적절한 다중-공동 필터에 대한 더 상세한 설명은 본 발명의 참고인 H. A. MacLeod (MacMilla Publishing Company에 의해 출판)의Thin Film Optical Filters(1986, 2판)에서 제공된다.
다중 필터 소자를 사용하는 바람직한 구현체에서는, 필터 소자의 정합된 세트(set)가 사용된다. 즉, 광블록(2)에 사용되는 각각의 필터는 특정한 또는 바람직한 파장의 부-범위에서 같은 양만큼 변하는 파장의 부-범위에서 투명시킨다. 그리하여 이런 균일한 오차(uniform error)는 필터 소자를 반송하는 광블록을 기울임으로써 즉, 광학 포트에서 유입되는 광빔에 대해 광블록을 상대적으로 기울여서 보정될 수 있다. 따라서, 콜리메이트된 광(8)이 광블록(2)에 유입되는 각도는 광블록(2)을 기울여 (즉, 도 3에서 광블록(2)을 종이면에서 시계방향으로 또는 반시계 방향으로 회전시킴) 광이 광슬롯으로 유입되고 뒤로 반사되는 입사각과 반사각을 미소하게 변화시킴으로써 조정된다. 통상적으로, 상기 조정은 1미만이고, 더욱 바람직하게는 0.5미만이다. 이렇게 기울여주면 필터를 형성하는 막 스택의 실질적인 두께나 광학적인 두께를 변화시킴으로써 채널 포트에서 바람직한 파장 부-범위로부터 정합된 편차를 보정할 수 있다. 따라서, 이러한 방법으로 정합된 필터 세트로 필터를 분류함으로써, 광블록(2)에 대한 단일 보정이 모든 필터의 편차를 동시에 보정할 수 있다.
도 5에는 도 2 내지 도 4의 구현체의 밀폐된 하우징(52)을 나타내고 있다. 특히, 하우징(52)은 상부(54)와 하부(56)를 포함한다. 상부(54)에 있는 상부 홈(58)(recess)과 하부(56)에 있는 다른 쌍의 하부홈(60)은 상부(54)가 하부(56)에 연결될 때 광블록(2)이 자리잡는 챔버(62)가 형성되도록 결합한다. 광블록(2)은 하우징(52)에 고착되어 도 3에서 도시된 나사(64)와 같은 어떠한 잠금장치에 의해서 움직임을 막을 수 있다. 상부(54)와 하부(56)는 (도 3에서 도시된) 볼트(66) (bolt)와 같은 공지된 잠금장치에 의해 서로 안전하게 고정될 수 있다. 바람직하게, 하우징(52)은 실질적으로 밀봉하여 봉합되고, 적어도 오염물질이 챔버(62)로 들어와 광학 멀티플렉싱 디바이스의 작동에 영향을 미칠 수 있는 벤트갭이 없어야 한다. 상술한 바와 같이, 벤트홀(vent hole)(43)은 하우징의 상부 및 하부를 함께 봉합하는데 선택적으로 사용된 점착물을 포함하여, 디바이스에서 사용된 점착물의 열경화 후에 밀폐될 수 있다. 또한, 도 2에서 도시된 바와 같이, 채널(68)은 하부(56)에서 생성되며, 광섬유 반송기가 통과하고 밀봉되도록 사용할 수 있는 크기로 형성된다. 채널들이 유일하게 하부(56)에서만 나타남에도 불구하고, 그것들이 상부(54) 및 하부(56) 두 부분에서 또 상부(54)에서 모두 형성될 수 있다는 점은 평가받을 만하다. 챔버(62)는 공기, 또는 다른 광학적으로 투명한 기체를 포함하고 또한 진공상태로 밀봉될 수도 있다.
도 5 내지 도 6 모두에서 보다 명확히 나타나 있듯이, 각각의 다른 콜리메이터와 같이, 콜리메이터(6)는 한쌍의 와이어 스페이서(70)에 의해 하부(56)의 표면으로부터 이간되어 있다. 스페이서(70)는 하부(56)의 표면과 콜리메이터(56) 사이에 콜리메이터(6)의 표면을 따라 동축으로 놓여있다. 예를 들어 에폭시 같은 점착물질(72)은 하부(56)의 표면을 따라 배치되며, 스페이서(70)는 에폭시(72) 안에서 하부(56)를 따라 놓이고 콜리메이터(6)는 스페이서(70)위에 놓여지는데, 이렇게 함으로써 콜리메이터(6)는 확실히 하부(56) 표면으로부터 평행하게 들어올려지며, 일렬로 배열되게 된다. 에폭시(72)는 바람직하게 미합중국, 메사츄세츠, 빌레리카의 Epoxy Technology, Inc.사에서 생산한 Epotek 353TM또는 상업적으로 이용가능하며 당업자에게 공지인 다른 점착물이다.
본 발명의 멀티플렉싱 디바이스의 필터 소자는 광의 바람직한 광 파장 부-범위는 투과시키고, 다른 파장의 광은 정확히 반사시키기 위해 정확히 일렬로 배열되는 것이 중요하다. 이것을 만족시키기 위해, 도 3에서 도시된 바와 같이, 광블록(2)의 제 1 표면(12)과 제 2 표면(14)은 완전히 평행하고 가능한한 근접하게 제조된다. 따라서, 바람직하게 광블록은 예를 들어 304 스테인레스 스틸의 하나의 단일한 블록 밖으로 기계화되는데 광블록의 표면(12 및 14)은 약 0.02미만, 더욱 바람직하게는 0.005미만의 각으로 서로 벗어나 있다. 더 정확한 다중점 광통로를 보장하기 위해서, 간섭 필터는 정확하고 정밀한 방법으로 광블록(2)에 고정되어야 한다. 전술한 바와 같이, 막 스택을 반송하는 광학 기판의 표면은 광블록의 반대쪽에 위치한다. 이것은 광학 기판의 두께가 고르지 못함으로 인해 생기는 막 스택의 기울어짐을 피할 수 있다는 잇점도 있다. 도 7에서 도시한 바와 같이, 필터 소자(20)는 광슬롯(10)을 가로질러 배치된 편평하거나, 단일 평면상의 광학 기판을 포함하고, 실질적인 부분이 광슬롯(10)을 가로질러 떠있기 위해 광블록(2)의 제 2 표면(14)에 고정된다. 필터 소자(20)의 외부 가장자리는 표면(14)에 위치해 있다. 필터 소자(20)의 표면(78)은 간섭 필터를 형성하는 막 스택(120)을 반송한다. 필터 소자(20)는 점착물(74)로 광블록(2)에 점착된다. 점착물(74)은 전술한 바와 같이 예를 들어 Epotek 353TM이거나 필터(20)를 광블록(2)에 점착시키는데 적합한 다른 어떤 물질일 수도 있다. (설명을 위해 크게 확대된) 스페이서 비드(76)는 점착물(74)내에 배치되거나 포함된다. 적절한 스페이서 비드는 바람직하게 지름이 20μ이하이거나, 더 바람직하게는 5μ이하인 구형이다. 상기 스페이서 비드는 예를 들어 Bangs Labotatories.(미합중국, 인디아나, 피스킨스)의 5μ실리카 비드나 마이크로스피어(microsphere)등이 있다. 필터(20)가 광블록(2) 위에 압착되므로, 점착물(74)은 필터(20)와 광블록(2)이 각각 비드(76)의 반대면들에 접촉할 때까지 압착되거나 위치된다. 비드(76)의 단일층이 필터(20)와 광블록(2) 모두에 광슬롯(10)의 상부 및 하부에 접촉될 때 필터(20)의 표면(78)은 광블록(2)의 제 2 표면(14)에 평행하다. 비드(76)는 실리카나 다른 적당한 물질로 바람직하게 형성되었다. 비드(76)는 약 3∼20μ, 더욱 바람직하게는 5μ의 실질적으로 균일한 직경을 가진 마이크로스피어이다. 따라서 점착계면에서 마이크로스피어(76)의 상기 단일층의 사용에 의해, 그리고 필터 반송 표면이 광블록에 접한다는 사실에 의해, 필터는 광블록(2)의 정밀한 표면(12 및 14)에 평행하게 유지된다. 어떤 바람직한 구현체에서, 약 5μ 직경의 실리카 마이크로스피어는 무게 분율로 1%이하의 양으로 에폭시 점착물에 사용된다. 여기서, 분리 필터 소자 또는 다른 반사 소자는 채널 포트를 설치하기 위해 광블록의 한쪽면 및/또는 광블록을 통과하는 다중점 지그재그 광통로의 한쪽면에 점착되는데, 이것들은 바람직하게 서로 약간 떨어져 있다. 이것은 특히 상기 점착된 소자들이 직사각형이나 정사각형이고, 일직선상으로 서로 이웃하는 광블록에 점착되는 구현체에 더 바람직하다. 바람직하게 상기 나란히 위치하는 소자들은 그들사이에서 적어도 0.1mm의 갭 또는 간격을 갖고, 더 일반적으로는 이 간격은 점착물이 모세관 형태의 작용에 의해 인접한 반사 소자들 사이의 공간으로 위크(wick) 또는 이동하는 것을 실질적으로 막기에 충분해야만 한다.
상기 방법으로 필터를 광블록(2)에 장치함으로써, 광통로는 광신호에 영향을 미칠지도 모를 어떠한 점착물로부터도 자유로울 수 있다. (즉, 통상적으로는 광통로에는 어떤 에폭시도 없다.) 필터들이 광슬롯(10)에 걸쳐지도록 놓이고, 점착물(74)은 상기 필터들의 외부 가장자리를 따라서만 사용되어 광신호는 점착물을 통과하지 않는다. 광대역의 반사기가 바람직하게 상기 방법으로 광블록(2)에 점착되며, 따라서 이러한 동일한 장점을 현실화시킨다는 것은 평가되어져야 한다. 따라서, 본 발명의 멀티플렉싱 디바이스의 바람직한 구현체는 광학갭을 통해 다중점 지그재그 광통로를 정의하기 위해, 광블록의 평행한 반대편 면에 점착된 필터 소자 및 다른 반사 소자들 사이에서 정밀한 평행과 함께 에폭시가 없는 광의 통로를 얻는다. 이것은 밀집된 파장 분할 멀티플렉싱을 위해 협채널 간격을 달성하는데 있어 특히 평행 상태에서의 오차가 광학갭을 통해 광의 바운드(bounce)를 수행하기에 매우 중요하다. 예를 들어, 광학갭을 통해 광통로를 정의하는 반사 및 선택적으로 반사 소자의 평행 상태에서의 단지 0.02의 각 오차(angle error)는 4번의 바운드이후에 0.12㎚ 통과대역 파장 오차를 산출할 수 있다. 통상적으로, 본 발명의 고성능 DWDM 디바이스에서, 필터 소자의 통과대역은 인접한 채널들 사이에 중심 대 중심 간격의 약 60 내지 70%이다. 따라서, 예를 들어 2㎚ 채널 간격을 갖는 멀티플렉싱 디바이스에 있어서 특히, 반사 소자들의 평행은 0.02 각오차내임은 매우 중요하다. 본 발명의 바람직한 구현체에서 상기 정밀한 평행을 갖는 고성능 필터의 사용은 이전에 달성되지 않은 통과대역 전송 정확성을 달성한다. 예를 들어, 전술한 Nosu et al.은 대략 하나 또는 그 이상의 10도내에서만 서로 평행하는 반대면들을 통상적으로 사용되는 투명한 유리 블록에서 더 낮은 성능특성과 점착된 필터 소자를 갖는다. 정밀한 평행의 이러한 부족은 이러한 장치들은 고성능 필터를 사용하지 않고, 예를 들어 40㎚ 대역폭의 채널을 갖기 때문에 이전의 장치에서 묵인되게 된다. 대조적으로 본 발명의 바람직한 구현체는 200도미만내, 더욱 바람직하게는 약 5,000도 미만내에 평행을 달성한다. 본 발명의 광블록은 예를 들어 304 스테인레스 스틸로 정밀하게 제조될 수 있고, 0.02미만내, 바람직하게는 0.005미만내로 평행하는 광슬롯(또는 다른 광학갭 구조)을 정의하는 평행한 반대면들을 갖는다. 전술한 바와 같이, 채널 포트 필터 소자의 단일 평면의 광학 기판의 필터 반송면과, 또한 다중점 지그재그 광통로로 정의되도록 광블록에 점착되는 어떤 다른 반사 소자들의 코팅된 표면은 바람직하게 광슬롯에 접한다. 따라서, 광학 기판의 필터와 광대역 반사기의 극미한 비-평행은 멀티플렉싱 디바이스의 정밀한 평행에 역으로 영향을 주지 않는다. 그럼에도 불구하고, 예를 들어 도 7에서 필터 소자(20)의 광학 기판인, 광학 기판의 코팅된 표면과 반대면 표면은 바람직하게 각웨지(angle wedge)의 약 0.1내에 서로 평행하다. 상기와 같이 고성능 필터와 함께, 광블록의 정밀한 평행 표면 및 반사 소자의 코팅된 표면들 사이에 스페이서 비드로서 마이크로스피어의 단일층을 갖고, 필터 소자들 및 다른 반사 소자를 위한 전술한 증착 설치 기술을 이용하여 초-협채널 간격(예를 들어, 2㎚, 1㎚ 또는 그 이하의 짝수의 중심 대 중심 간격)을 포함하는 본 발명의 다양한 바람직한 구현체의 특별하게 좋은 성능을 제공한다.
또 다른 바람직한 구현체는 도 8에 도시된다. 단일의 가변성 두께, 다중 공동 간섭 필터(80)은 표면(14)상에 놓여서 채널 포트(18 및 40)에서 필터링을 제공한다. 필터 소자(80)의 단일의 광학 기판상에 연장된 막 스택은 채널 포트(40)의 위치에서 보다 채널 포트(18)의 위치에서 다른 광학 두께를 갖는다. 필터(80)의 광학 두께는 상부에서 하부로 연속적으로 바람직하게 가변(도 8 참고)된다. 가장 바람직하게는, 막 스택의 두께는 실질적으로 선형적으로 가변한다. 연속적으로 가변하는 필터 소자(80)의 두께는 이러한 상황으로부터 다른 명백하고 명확하지 않은 것을 제외하고 그것의 광학 두께를 의미하는 것은 이해되어야 한다. 따라서, 이것은 그 길이를 따라 다른 위치에서 다른 파장 부-범위에서 투명시킨다. 특히, 도 8의 구현체에서, 필터 소자(80)는 그것이 채널 포트(40)에 있을 때보다 파장의 다른 부-범위로 채널 포트(18)에서 투명시킨다. 필터(80)는 콜리메이트된 광(8)에 포함된 파장의 하나의 부-범위로 채널 포트(18)에서 투명시킨다. 광(22)의 상기 제 1 부-범위는 도 3에 도시된 구현체에서와 같이 콜리메이터(24) 및 단일 모드 섬유(26)로 채널 포트(18)를 통해 통과한다. 채널 포트(18)에서 연속적 필터(80)는 상기 위치에서 필터의 대역안 이 아닌 파장을 반사시킨다. 제 1 채널 포트(18)에서 연속적 필터(80)에 의해 광슬롯을 통해 다시 뒤로 반사된 광(28)은 표면(12)의 평면에서 광대역의 고 반사기(81)에 충돌한다. 여기서 표면(14)의 평면에서 패널 포트(40)로 또한 광통로(38)를 따라 광슬롯을 통해 다시 반사된다. 채널 포트(40)에서, 연속적이고 가변적인 두께인 다중 공동 간섭계 필터(80)는 그것이 채널 포트(18)에 있을 때보다 파장의 부-범위 또는 다른 파장에서 투명시킨다. 전송되지 않은 나머지 광은 거기서 필터(80)에 의해 광슬롯(10)을 통해 뒤로 제 1 표면에서의 반사기(83)로 다시 반사되고, 또한 표면(14)에서 나머지 포트(44)로 광의 모든 파장을 뒤로 반사시킨다. 도 8의 바람직한 구현체에서 사용하기에 적합한 가변하는 두께의 필터는 본 발명의 참고인 Scobey의 미합중국 특허 제 5,583,683호에서 더욱 잘 설명되었다.
또 다른 바람직한 구현체는 도 9에서 도시되어 있고, 제 1 표면(12)이 도 8의 구현체의 개별적인 반사기(81, 83)보다 더 나은 단일의 하나의 광대역인 고 반사기 소자(82)을 반송하는 것을 제외하고는 도 8의 것과 동일하다. 제 1 채널 포트(18)로부터 반사된 광(28)은 반사기(82)에 의해 제 1 표면(12)에서 반사되고, 나머지 광(38)은 채널 포트(40)에서 광블록(2)의 제 2 표면(14)으로 뒤로 반사된다. 채널 포트(40)에 의해 전송되지 않은 파장은 제 1 표면(12)에서 반사기(82)에 의해 뒤로 반사되고 여기서 제 2 표면(14)에서 나머지 포트(44)로 뒤로 반사된다. 따라서 나머지 광은 간섭 필터 및 반사기(82) 교대로 바운싱 오프(bouncing off)되는 다중점 광통로를 따라 중복접속된다.
또 다른 바람직한 구현체는 도 10에 도시되어 있다. 나머지 포트(44)에 대한 말단 캡(84)은 상기 포트에서 광블록의 밖으로 어떤 광의 전송을 막도록 선택적으로 제공된다. 또한, 말단 캡(84)은 채널 포트의 일부에서도 제공될 수 있고, 이곳에서 필터, 반사기, 또는 다른 부품을 첨가하는 것에 의해 미정 팽창(future expansion)을 제공하기 위해 바람직하게 이동가능하다.
전술된 구현체에서, 채널 포트의 수는 이 응용분야에 따라 4개 보다 많거나 적을 것이고, 설계 변수가 된다. 특히, 다중 채널 광섬유 중계선으로부터 단일 채널을 선택적으로 제거하기 위한 예를 들어 필터 탭 구현체는 광슬롯에 걸쳐지는 광블록에 고착되는 필터 소자(선택적으로 포스트 필터를 포함)을 포함한다. 다중 채널 광의 리마인더는 중계선으로 광슬롯(하나 또는 그 이상의 배)을 통해 뒤로 반사된다. 또한, 상기와 같이, 멀티플렉싱 디바이스는 복방향으로 작동될 수 있다. 복방향의 모드에서, 예를 들어 도 10의 구현체는 채널 포트(40)을 통해 하나의 채널을 주입하고 채널 포트(42)를 통해 다른 하나의 채널을 주입하도록 사용될 수 있다. 채널들은 채널 포트(18 및 30)를 통해 제거될 수 있다. 상기 모드에서, 필터 소자(42)는 광이 포트(44)로 유입되는 것이 없다면 역의 결과 없이 제거된다. 즉, 광학 포트(16)를 통해 광슬롯(10)으로 유입된 다중 채널 광(8)이 채널 포트(18 및 30)에서 (각 하나) 제거되도록 두 개의 채널만을 갖는다면, 바람직하게 고성능 구현체서 실질적으로 신호는 채널 포트(42)에서 채널 포트(30)의 위로 지그재그 광통로를 따라 하류로 이동하지 않는다. 따라서, 광이 포트(42)에서 반사될 필요가 없다. 채널 포트(42)에서 주입된 신호는 채널 포트(40)로 이동하고, 여기서 이 신호는 채널 포트(40)에서 주입된 신호와 함께 채널 포트(30)를 향해 뒤로 반사된다. 포트(40 및 42)로부터 멀티플렉스된 광은 광슬롯(10)을 통해 광통로를 따라 채널 포트(42)로부터 상류로 이동하여 최종적으로 광학 포트(16)로 반사되어 상기 설명한 원리에 따라 중계선(4)에 도달된다. 선택적으로 투명한 필터 소자를 갖는 각 채널 포트가 다른 파장을 반사하기 때문에, 채널의 안과 밖에서 광슬롯을 따라 바람직한 연속에서 정렬될 수 있다. 따라서, 광슬롯으로 채널을 주입하는 모든 채널 포트가 광슬롯의 한 말단에 있어 광슬롯의 밖으로 채널을 통과하는 모든 채널 포트는 다른 말단에 있을 필요는 없다(예를 들어, 도 10에서 언급한 구현체에서). 게다가, 안과 밖의 채널 포트는 서로 산재되어 있어 설계의 유연성과 성능의 잇점을 제공한다. 본 발명에 따라 다른 단 방향 및 복 방향의 멀티플렉싱 디바이스에서 당업자들은 잇점을 가질 것이다.
본 발명의 멀티플렉싱 디바이스의 어떤 바람직한 구현체에서, 광블록의 열팽창계수는 광블록에 점착된 필터 소자 및 다른 반사 소자(있다면)에 사용되는 광학 기판의 열팽창계수와 일치한다. 필터 소자의 광학 기판으로서 대략적으로 동일한 속도로 온도를 변화시켜 연장하고 대조되는 광블록을 사용하는 것은 멀티플렉싱 디바이스를 위한 실질적으로 향상된 영구성을 제공한다. 즉, 그들의 열팽창계수의 정합함에 의해 광블록과 필터 소자 사이의 점착계면에서 인장 및 압축 강도는 피할 수 있다. 바람직한 구현체에서, 광블록의 열팽창계수 및 광학 기판의 열팽창계수사이의 차이는 약 10×10-6/℃미만이고, 바람직하게 5×10-6/℃이다. 당업자들은 광블록의 열팽창계수가 용접성 등과 같은 다른 필요한 또는 바람직한 물질의 특성을 달성하는 것에 관계하여 선택할 것이다. 이점에 관하여, 멀티플렉싱 디바이스를 위한 광블록 및 하우징의 열팽창계수는 바람직하게 적합된다. 물론, 이것은 하우징 및 광블록 모두를 위해 동일한 물질을 선택하여 쉽게 달성할 수 있다. 바람직한 구현체에서, 광학 기판은 대략적으로 9.1×10-6/℃의 열팽창계수를 갖는 Schott Glas Werke(독일, Mainz)의 상품명 WG320인 광학 유리이다. 이 바람직한 광학 유리는 대략적으로 17.3×10-6/℃의 열팽창계수를 갖는 304스테인레스 스틸로 제조되는 광블록과 함께 사용된다. 따라서, 그들의 열팽창계수의 차이는 약 8×10-6/℃이다. 3mm×5mm×2mm인 필터 소자에 있어서, 100℃온도범위에 걸쳐 이러한 차이는 단지 약 4μ의 광블록을 갖는 점착계면에서 선형적 팽창에서 최대 차이를 산출한다. 본 발명의 멀티플렉싱 디바이스의 바람직한 구현체에 따라, 필터 소자, 점착물 및 광블록의 탄성내에서 연장된 서비스 수명에 걸쳐서 점착물의 중요한 강등이 없어 선형적인 팽창의 이러한 적은 차이를 묵인하는 것이다. 즉, 상술한 바와 같이 광블록 및 광학 기판의 열팽창계수의 근접한 정합은 실질적으로 필터 소자 및 광블록 사이에 점착계면에서 열적으로 유도된 응력을 감소시키거나 제거시켜 멀티플렉싱 디바이스에 있어서의 향상된 긴 기간동안의 영구성을 초래한다. 본 발명의 멀티플렉싱 디바이스의 어떤 바람직한 구현체에서, 광학 기판의 열팽창계수는 필터 소자의 패브리 페로 간섭계 필터를 형성하는 막 스택의 고유 열파장 전이를 전체적으로 또는 부분적으로 상쇄한다. 온도 변화에 응답하는 광학 기판에 의해 막 스택의 연장 (또는 압축)은 상기 온도 변화의 결과로 막 스택의 굴절률 및 부피왜곡의 변화를 상쇄한다.

Claims (20)

  1. 제 1 및 제 2 표면을 갖고, 제 1 표면은 제 1 평면에 놓이고, 제 2 표면은 제 1 평면에 평행하게 이간된 제 2 평면에 놓이며, 상기 제 1 및 제 2 평면 사이에 광학갭을 정의하는 광블록;
    상기 광학갭을 갖는 광학 통신에서 광학적으로 투명한 광학 포트 수단;
    상기 광블록의 제 1 평면에 고착된 선택적으로, 광학적으로 투명한 제 1 필터 소자를 포함하는 채널 포트; 및
    상기 광블록의 제 2 평면에 고착되고, 광학 포트, 제 1 필터 소자 및 반사 소자는 광학갭을 통해 다중점 지그재그 광통로의 적어도 한 부분을 상호적으로 정의하는 반사 소자를 결합시켜 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 콜리메이트된 광을 위한 광학 멀티플렉싱 디바이스
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 2 채널 포트가 광블록에 고착되어 선택적으로, 광학적으로 투명한 제 2 필터 소자를 포함하고, 여기서 상기 제 1 채널 포트는 광학갭의 안으로 콜리메이트된 광의 채널을 주입시키고, 상기 제 2 채널 포트는 광학갭의 밖으로 콜리메이트된 광의 채널을 통과시키는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 디바이스가 제 1 평면에서 상기 광블록의 제 1 표면에 고착되고 다중점 지그재그 광통로를 따라 다른 점에서 다른 파장 부-범위들을 선택적으로, 광학적으로 투명시키는 연속적인 가변성의 필터 소자를 포함하고, 제 1 채널 포트의 제 1 필터 소자가 연속적으로 가변성의 필터 소자의 제 1 영역인 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 반사 소자가 광대역 반사기인 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 광대역 반사기가 다중점 지그재그 광통로의 점들을 다중화시키기 위한, 제 2 평면에서 연장된 단일의 반사기 소자인 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 반사 소자가 제 1 필터 소자와 다른 파장 부-범위에서 선택적으로, 광학적으로 투명시키는 제 2 채널 포트의 제 2 필터 소자인 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 디바이스가 상기 제 1 필터 소자에 인접한 제 1 평면에서 광블록에 고착되어 선택적으로, 광학적으로 투명한 제 3 필터 소자를 포함하는 제 3 채널 포트, 및
    상기 제 2 필터 소자에 인접한 제 2 평면에서 광블록에 고착되어 선택적으로, 광학적으로 투명한 제 4 필터 소자를 포함하는 제 4 채널 포트를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 디바이스가 광학갭을 갖는 광학 통신에서 비-선택적인 광학적으로 투명한 나머지 포트 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 디바이스가 나머지 포트를 통한 광전송을 막는 광학적으로 불투명한 말단 캡을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  10. 제 1항에 있어서, 상게 제 1 채널 포트가 제 1 필터 소자를 통한 대역안의 전송을 더욱 절연시키기 위한 포스트 필터를 더욱 포함하고, 상기 포스트 필터가 제 1 필터 소자에 비간섭적으로 광학적으로 결합됨을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 광학 포트가 다중-채널 광을 반송하는 광도파관 중계선을 갖는 광학 통신에 있고, 적어도 하나의 채널 포트가 다중 채널 광의 선택된 파장 부-범위에 있어서 광도파관 분지선을 갖는 광학 통신에 있는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 채널 포트가 적외선 광 검출기를 갖는 광학 통신에 있는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 필터 소자가 광학 기판상에 패브리 페로형 간섭 필터 막 스택을 포함하고, 광블록의 열팽창계수가 광학 기판의 열팽창계수와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 광학갭이 비-광학적으로 투명한 직선의 광블록을 통과하는 광슬롯인 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉스 디바이스.
  15. 제 1 및 제 2 표면을 갖고, 제 1 표면은 제 1 평면에 놓이고, 제 2 표면은 제 1 평면에 평행하게 이간된 제 2 평면에 놓이며, 상기 제 1 및 제 2 평면 사이에 광학갭을 정의하는 광블록;
    상기 광학갭을 갖는 광학 통신에서 광학적으로 투명한 광학 포트 수단;
    상기 광블록의 제 1 표면에 점착된 제 1 평면에서 선택적으로 광학적으로 투명한 필터 소자를 각각 포함하는 제 1면 채널 포트; 및
    상기 광블록의 제 2 표면에 점착된 제 2 평면에서 선택적으로 광학적으로 투명한 필터 소자를 각각 포함하고, 제 1면 채널 및 제 2면 채널 포트는 광학갭을 통한 다중점 지그재그 광통로의 적어도 한 부분으로 상호적으로 정의된 제 2면 채널 포트를 결합시켜 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 콜리메이트된 광을 위한 광학 멀티플렉싱 디바이스
  16. 제 1 및 제 2 표면을 갖고, 제 1 표면은 제 1 평면에 놓이고, 제 2 표면은 제 1 평면에 평행하게 이간된 제 2 평면에 놓이며, 상기 제 1 및 제 2 평면 사이에 광학갭을 정의하는 광블록;
    상기 광학갭을 갖는 광학 통신에서 광학적으로 투명한 광학 포트 수단;
    상기 광블록의 제 1 표면에 점착된 연속적으로 가변성의 필터 소자의 선형적으로 이간된 위치에 의해 정의되고, 상기 연속적으로 가변성의 필터 소자가 각 이간된 위치에서 다른 파장 부-범위에서 선택적으로 광학적으로 투명시키는 다중 채널 포트; 및
    제 2 평명에서 광블록에 점착되고, 상기 연속적으로 가변성의 필터 소자 및 단일의 광대역 반사기 소자가 광학갭을 통한 다중점 지그재그 광통로를 그들사이에서 상호적으로 정의하는 단일의 광대역 반사기 소자를 결합시켜 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 콜리메이트된 광을 위한 광학 멀티플렉싱 디바이스
  17. 제 16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널 포트가 연속적으로 가변성의 필터 소자의 각각의 위치에 비 점착적으로 광학적으로 결합된 포스트 필터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 디바이스.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 다중 채널 포트가 포스트 필터가 없는 필터 소자 및 다중 채널에 비점착적으로 광학적으로 결합된 필터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 디바이스.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 각 필터 소자가 광학 기판상에 패브리 페로 간섭계 필터 막 스택을 포함하고, 상기 광블록의 열팽창계수가 광학 기판의 열팽창계수와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 디바이스.
  20. 다중 채널 광을 반송하는 광섬유 중계선;
    제 1 및 제 2 표면을 갖고, 제 1 표면은 제 1 평면에 놓이고, 제 2 표면은 제 1 평면에 평행하게 이간된 제 2 평면에 놓이며, 상기 제 1 및 제 2 평면 사이에 광학갭을 정의하는 광블록;
    광학갭과 광섬유 중계선 사이에 복방향의 광학 통신을 위한 광학적으로 투명한 광학 포트 수단;
    상기 광블록의 제 1 표면에 점착된 제 1 평면에서 선택적으로 광학적으로 투명한 필터 소자를 각각 포함하는 제 1면 채널 포트; 및
    상기 광블록의 제 2 표면에 점착된 제 2 평면에서 선택적으로 광학적으로 투명한 필터 소자를 각각 포함하고, 제 1면 채널 및 제 2면 채널 포트는 광학갭을 통해 다중점 지그재그 광통로의 적어도 한 부분으로 상호적으로 정의되고, 여기서 각각의 다중 채널 포트는 광학갭의 안으로 콜리메이트된 광의 채널을 주입하고 각각의 다중 채널 포트는 광학갭의 밖으로 콜리메이트된 광의 채널을 통과시키는 제 2면 채널 포트를 결합시켜 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 전기통신 시스템.
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