WO2004001485A1 - 光処理装置 - Google Patents

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WO2004001485A1
WO2004001485A1 PCT/JP2003/006927 JP0306927W WO2004001485A1 WO 2004001485 A1 WO2004001485 A1 WO 2004001485A1 JP 0306927 W JP0306927 W JP 0306927W WO 2004001485 A1 WO2004001485 A1 WO 2004001485A1
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WO
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light
grating
case
incident
concave
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Application number
PCT/JP2003/006927
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English (en)
French (fr)
Inventor
Atsushi Katsunuma
Original Assignee
Nikon Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corporation filed Critical Nikon Corporation
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
    • G02B6/29307—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide components assembled in or forming a solid transparent unitary block, e.g. for facilitating component alignment

Definitions

  • the present invention relates to an optical processing apparatus that performs division or multiplexing of communication light in optical communication performed using wavelength division multiplexed light.
  • the light processing device for performing light division or light multiplexing in WDM (wavelength division multiplexing) optical communication includes, for example, dielectric multilayer dichroic mirror, fiber Bragg grating (FBG), grating spectroscope
  • FBG fiber Bragg grating
  • AWG array waveguide grating
  • those using dielectric multilayer film dichroic mirrors and fiber-one Bragg grating have about 4 channels
  • those using AWG have about several tens of channels.
  • the optical processing system of the dulling spectrometer type can realize several channels to several tens of channels, but it is considered to be more suitable for WDM optical communication than the AWG type optical processing system which requires less channels. There have been several attempts in the past.
  • An optical processing apparatus that performs optical demultiplexing or optical wave for WDM optical communication is required to be smaller and have lower loss than anything else.
  • a graded refractive index rod lens 101 is used as a so-called Littrow lens, and this is combined with an optical fiber array 102 and a grating 103.
  • a light processing device configured as a structure has been devised.
  • restrictions on rod lens manufacturing and optical design are large and difficult to achieve in the optimization design, so sufficient performance for multi-channel application is exhibited. Ru It is considered difficult.
  • FIG. 24 shows a graded refractive index rod lens 101 as a so-called Littrow lens, and this is combined with an optical fiber array 102 and a grating 103.
  • Ru It is considered difficult.
  • a two-lens configuration is made by using a first lens 11 1 and a second lens 1 1 2 made of a uniform medium, and the first lens 1 1 1 is an optical fiber.
  • a Littrow-type light processing apparatus has also been devised in which an array 113 and a second lens 112 are provided with a diffraction grating 114.
  • This type of light processing device has the advantage of greater design freedom than the rod lens method described above, but to achieve the required performance with less loss, it does not require the dimensions required in the optical communication field. It can be said that it is not very realistic because it becomes quite large.
  • the main factors that determine the throughput in the grating spectroscope-type optical processing system are the diffraction efficiency of the grating, the anamorphic effect produced by the grating, and the magnitude of geometrical optical aberration generated in the component optical system.
  • the diffraction efficiency it is only necessary to use a diffraction efficiency as high as possible, so in order to realize a small-sized, low-loss light processing apparatus, reduction of anamorphic effect generated by the grating and geometry generated in the component optical system It is necessary to reduce the optical aberration. Disclosure of the invention
  • the present invention is an optical demultiplexing device that achieves small size and low loss performance by reducing the anamorphic effect generated by the grating and reducing the geometrical optical aberration generated in the constituent optical system.
  • a light processing apparatus comprising: an inner space; a case having a light inlet and a light outlet connected to the inner space; and a light incident port connected to the case.
  • a flat reflection diffraction surface in which diffraction grooves are arranged at equal intervals is provided in the interior space of the case, and is provided in the inner space of the case to split the light into a plurality of light beams having different wavelengths.
  • a second concave reflective surface to be incident on the optical transmission path is provided, and the light entrance and the light exit are provided on both sides of the grating in
  • the wavelength division multiplexed light which has entered into the inner space of the case via the incident light transmission path is reflected by the first concave reflection surface to become parallel light, and enters the grating.
  • the light incident on the grating is split into a plurality of lights of different wavelengths, each reflected by the second concave reflection surface, and then emitted to the corresponding outgoing light transmission path.
  • the grating has a flat reflection diffraction surface in which a plurality of linear diffraction grooves are arranged at equal intervals, and the incident wavelength division multiplexed light is split into a plurality of light beams having different wavelengths.
  • the incident light flux to the grating and the reflected diffraction light flux from the grating are The angle with respect to the direction in which light after reflection diffraction disperses can be made extremely small, and the anamorphic effect of light before and after reflection diffraction can be significantly reduced.
  • the difference in NA between the incident wavelength division multiplexed light and each light separated for each wavelength after reflection diffraction in grating becomes extremely small (ie, NA is stored at high level), small size, low loss performance is obtained. Further, by providing such performance, when the present demultiplexer is applied to WDM optical communication, the dielectric multilayer film dichroic mirror system and the fiber Bragg grating system have about four waves in the prior art. It is possible to handle more wavelength channels at the same time in a smaller size, while waves and multiplexing are common.
  • the inner space is preferably filled with a transparent solid medium, and the end face of the light transmission path for incidence and the end face of the light transmission path for emission are preferably joined to the solid medium.
  • the first concave reflecting surface and the second concave reflecting surface are attached to a transparent solid medium having a predetermined shape in advance, and these are integrated (monolithic).
  • the present optical processing apparatus can be manufactured according to the procedure of covering a solid medium with a case and attaching an optical transmission path for incidence and an optical transmission path for emission to this, so the manufacturing process becomes very simple.
  • the reflection diffraction surface faces air to the inner space of the case, and the light reflected by the first concave mirror is provided with an opening provided in the case and It is preferable that the light which passes through the air and is incident on the reflective diffraction surface, and the light reflected and diffracted in the reflective diffraction surface travels through the air and the opening to reach the second concave mirror.
  • air has a smaller temperature change of refractive index than a medium such as glass, so that the wavelength fluctuation of light is also small.
  • a vacuum is better. If the wavelength fluctuation of light is large, the diffraction diffraction angle also largely fluctuates, which is not preferable because it causes drift of the imaging position.
  • the focal point of the second concave reflective surface is located on or near the reflection diffraction surface of the grating.
  • the first concave reflecting surface and the second concave reflecting surface are respectively different portions on the same paraboloid of revolution, and the focal point of the paraboloid of revolution is
  • the first concave reflective surface and the second concave reflective surface are arranged such that the first concave reflective surface and the second concave reflective surface are positioned on or near the reflection diffraction surface of the sagittal.
  • the first concave reflecting surface and the second concave reflecting surface described above are respectively on the same rotational paraboloid. The same effect as in the case of different parts can be obtained.
  • the first concave reflecting surface and the second concave reflecting surface are respectively different portions on the same toric surface,
  • the intersection obtained when the toric surface is cut by the equatorial plane, where the plane through which the light passes through is the equatorial plane and the plane perpendicular to the toric surface is a great circle among the planes perpendicular to the generation axis
  • the first concave reflecting surface and the second concave reflecting surface are: 1 selected one of the exit surfaces of the toric surface including the two concave reflecting surfaces is the incident light It is parallel to the optical axis of the chief ray of the principal ray of light entering the interior space of the case via the transmission path, and 2) the focal point in the selected in-plane direction is at or near the reflection diffraction surface Located above, and 3) the above-mentioned selected passage plane, through the optical transmission line for incidence When the toric plane is cut by the equatorial plane,
  • the first concave reflecting surface and the second concave reflecting surface are selected from among: 1 equatorial plane of the toric surface including these biconcave reflecting surfaces Through the optical transmission line for Parallel to the optical axis of the chief ray of light incident on the interior space of the source, and the focal point in the direction selected in the equatorial plane is located at or near the reflection diffraction surface, 3)
  • the above selected equatorial plane includes a principal ray of light incident on the inner space of the case through the incident light transmission path, and a plane extending in a direction parallel to the diffraction grooves of the dummy and the 0 ° to 0 ° It is preferable to be provided at a position that intersects in the range of 45 °.
  • the chief ray of light that has entered the inside space of the case through the incident light transmission path and is finally reflected by the second concave reflection surface is the chief ray of the entered light.
  • the first concave reflecting surface and the second concave reflecting surface are different portions on the same paraboloid of revolution, respectively. Similar effects can be obtained.
  • the larger of the two radii of curvature for the toric surface including the first concave reflecting surface and the second concave reflecting surface is R t, the smaller of the two radiuses of curvature.
  • the fiber coupling ratio can be maintained high on the light receiving side, and the loss can be further reduced.
  • a light processing apparatus comprising: an inner space; and a case having a light entrance and a light exit respectively connected to the inner space; and a case provided in the inner space of the case A first concave reflecting surface for reflecting wavelength division multiplexed light incident from the light entrance into the interior space into parallel light; and fixed to the case, the first concave reflecting surface being parallel light
  • the plurality of light beams having different wavelengths in a planar reflection diffraction surface formed by arranging a plurality of linear diffraction grooves at regular intervals in the wavelength division multiplexed light
  • a second concave reflection surface provided in the inner space of the case and causing the light separated by the grating to be incident on the light emission port;
  • the entrance and the light exit are provided on both sides of the grating in the extending direction of the diffraction groove in the sag.
  • wavelength-division multiple light having n different wavelength components is made incident from a light incident port and n number of emission lights separated for each wavelength are emitted from a light emission port.
  • a light branching device comprising: an inner space; and a case configured to have the light entrance and the light exit respectively connected to the inner space; and provided in the inner space of the case, A first concave reflecting surface that reflects the wavelength division multiplexed light incident from the entrance into the interior space into parallel light; and fixed to the case, the first concave reflecting surface converts the light into parallel light.
  • a grating for dispersing the wavelength division multiplexed light into a plurality of light beams of different wavelengths on a flat reflection diffraction surface in which a plurality of linear diffraction grooves are arranged at equal intervals; and in the inner space of the case Provided for the sagging And a second concave reflecting surface for allowing the plurality of light beams separated by the incident light to be incident on the light exit, the light entrance and the light exit being in the extending direction of the diffraction groove in the grating, It is provided with a dart hanging.
  • an optical processing apparatus comprising: a single light transmission port connected to a single optical fiber guiding wavelength division multiplexed light; and a plurality of diffraction grooves arranged at equal intervals.
  • a grating that has a diffractive groove surface and separates wavelength division multiplexed light into a plurality of light of different wavelengths or combines a plurality of light of different wavelengths into a wavelength division multiplexed light, and a plurality of light of different wavelengths
  • a first light guiding member for guiding to the diffraction groove surface of the grating or for guiding wavelength division multiplexed light coming from the grating to the single light transmission port; a plurality of lights separated by the grating The And a second light guiding member for guiding a plurality of light from the plurality of light transmission rows to the diffraction groove surface of the grating.
  • the light processing apparatus further includes a case having an inner space, and the single light transmission port and the plurality of light transmission port arrays are formed to be open to the outside of the case.
  • First and second diffraction grating surfaces of the grating are formed to face the internal space, and the first and second light guide members face the diffraction groove surfaces, respectively; It is preferable to consist of two concave mirrors.
  • FIG. 1 is a perspective view of a light processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2A, 2B, 2C, and 2D are a front view, a right side view, a plan view, and a left side view showing the light processing device, respectively.
  • FIG. 3A is a partially enlarged side view of a case showing a junction between an optical fiber for incidence and a solid medium.
  • FIG. 3B is a partially enlarged side view of the case showing the junction between each output optical fiber and the solid medium.
  • FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D schematically show the components in the case of the light processing device 1 and the progress of light is shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C.
  • the left column is the right side view of the inside of the case, and the right column is the plan of the inside of the case.
  • FIG. 5A and 5B are diagrams for explaining the generation of anamorphosis that occurs when light is reflected and diffracted in the grating
  • FIG. 5A shows the beam width of the beam incident on the grating and the diffraction effect at the grating.
  • FIG. 5B is an example of the case where there is no large difference between the above two beam widths.
  • FIG. 6 is a view from above of the grating showing how the respective light fluxes reflected and diffracted at the reflection diffraction surface of the grating and dispersed for each wavelength become parallel to each other.
  • FIG. 7 is a simplified side view of the inside of the case showing the optical path of light when the collimator and the imaging mirror are different parts on the same rotation parabola.
  • FIG. 8A and 8B show two types of toric surfaces, and FIG. 8A shows the toric of the first evening in which one crossing circle is obtained when the toric surface itself is cut by the equatorial plane.
  • Figure 8B shows a second type of 1 ⁇ 1 ric surface where two intersecting circles are obtained when the toric surface itself is cut by the equatorial plane
  • FIG. 9 is a view for explaining the arrangement of the collimator and the imaging mirror in the case of adopting the first type of toric surface.
  • FIG. 10 is a view for explaining the arrangement of the collimator mirror and imaging mirror when the second type of toric surface is adopted.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the power of the concave toric reflecting surface.
  • FIG. 12 is a perspective view of a light processing apparatus according to a modification.
  • FIG. 13A, 13B, 13C, and 13D are views showing a light processing apparatus according to a modification
  • FIG. 13A is a front view
  • FIG. 13B is a right side view
  • FIG. 13C is a plan view
  • FIG. 13D is a left side view.
  • FIG. 14A, 14B and 14C are views showing the light processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, FIG. 14A is a front view, FIG. 14B is a right side view and FIG. 14C is a plan view. is there.
  • FIG. 15 is a chart showing the refractive index characteristics with respect to the wavelength of the solid medium used in the first embodiment.
  • FIG. 16 is a chart showing coordinates of image points obtained in the first embodiment.
  • FIG. 17A and 17B show one of the imaging performances at the image points obtained in the first embodiment.
  • FIG. 17A is a diagram showing an example
  • FIG. 17A is a three-dimensional display of the intensity distribution at an image point of light of wavelength 1571 mm
  • FIG. 17A is a three-dimensional display of the intensity distribution at an image point of light of wavelength 1571 mm
  • FIG. 18A, 18B, 18C, and 18D are views showing a light processing apparatus according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 18A is a front view
  • FIG. 18B is a right side view
  • FIG. 18 C is a plan view
  • FIG. 18D is a left side view.
  • FIG. 19 is a chart showing the coordinates of the image point obtained in the second embodiment.
  • Fig. 2 OA and Fig. 20B are diagrams showing an example of the imaging performance at the image point obtained in the second embodiment, and Fig. 2 OA is a three-dimensional display of the intensity distribution at the image point of light of wavelength 1571 mm. Fig. 20 B shows the contour of this.
  • FIG. 21A, 21B, and 21C are views showing a light processing apparatus according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 21A is a front view
  • FIG. 21B is a right side view
  • FIG. 21C is a plan view. It is.
  • FIG. 22 is a chart showing the coordinates of the image point obtained in the third embodiment.
  • Figs. 23A and 23B are diagrams showing an example of the imaging performance at the image point obtained in the third embodiment, and Fig. 23A is a three-dimensional display of the intensity distribution at the image point of light of wavelength 1571 mm. Figure 23 B shows the contour of this.
  • FIG. 24 is a diagram showing a first example of a conventional light processing apparatus.
  • FIG. 25 is a diagram showing a second example of the conventional light processing apparatus. Embodiment of the Invention
  • the light processing device according to the present invention is used as an optical demultiplexer or an optical multiplexer, but only the operation as an optical demultiplexer will be described here.
  • the present optical processing apparatus is used as an optical multiplexer, only the optical path of light is completely reversed. Therefore, in the following, only the case where the present optical processing apparatus is used as an optical demultiplexer will be described.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a light processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a front view of the light processing apparatus 1
  • FIG. 2B is a right side view
  • FIG. 2C is a plan view
  • FIG. 2D is a left side view (however, the upper and lower sides are opposite to the right side view).
  • the present light processing device 1 includes a case 10 configured to have an internal space 11, a light entrance 12 connected to the internal space 11, and a light exit 13, and an internal space of the case 10.
  • a collimator 20 consisting of a concave reflecting surface provided in 1 1 and a flat reflecting diffraction surface 3 2 fixed to case 10 and having a plurality of linear diffraction grooves 31 arranged at equal intervals.
  • An incident mirror connected to the light entrance 12 of the case 10, and an imaging mirror 40 comprising a concave reflecting surface provided in the internal space 11 of the case 10 It has one input optical fiber 50 as an optical transmission path and a plurality of output optical fibers 60 as an output optical transmission path connected to the light outlet 13 of the case 10. Is configured.
  • the left and right direction of the paper surface in FIG. 2A is the left and right (width) direction of case 10
  • the vertical direction of the paper surface in FIG. 2B is the vertical direction of case 10
  • the left and right direction will be described as the front and back direction of Case 10 (the left side of the sheet is the front and the right side is the rear).
  • the X axis is in the horizontal direction of case 10
  • the Y axis is in the vertical direction of case 10
  • the Z axis is in the front and rear direction of case 10.
  • the collimator 20 and the imaging mirror 40 are provided side by side at the rear of the case 10
  • the diffraction grooves 31 of the grating 30 are provided extending in the direction in which the collimator 20 and the imaging mirror 40 are aligned, that is, vertically.
  • the inner space 11 of the case 10 is in a state of being filled with a transparent solid medium (for example, quartz glass) Tm with high light permeability.
  • the front center portion of the case 10 is provided with a wall portion 14 positioned vertically to the Z axis, and the front lower portion of the wall portion 14 is perpendicular to the wall portion 14 (that is, the XZ plane)
  • Grating mounting portion 15 extending in parallel to Grating 3 0 is mounted on this grating mounting portion 15 in a posture in which the diffraction grooves 31 extend vertically.
  • the reflection diffraction surface 32 is opposed to the wall portion 14 with the air (ie, to the inner space 11 of the case 10).
  • the grating 30 is not placed so that the reflection diffraction plane 32 is parallel to the wall portion 14, but as shown in FIG. 2C, the normal GV of the reflection diffraction plane 32 is It is installed so as to be inclined by a certain angle ⁇ with respect to the Z axis (shown by axis ZX in FIG. 2C).
  • the wall 14 is provided with an opening 16 having substantially the same size as the projection image of the reflection diffraction surface 32 formed when the reflection diffraction surface 32 of the grating 30 is projected onto the wall 14. It is done.
  • the light entrance 12 and the light exit 13 sandwich the grating 30 in the direction in which the diffraction grooves 31 of the grating 30 extend (here, the vertical direction), and the distance from the grating 30 is approximately It is provided to be equidistant.
  • the light entrance 12 is above the grating 30 and is opposite to the collimator 20 along the Z-axis direction, and the light exit 13 is below the grating 30 and imaging It is provided at the opposite position along the direction of the Z axis along with the mirror 40.
  • One incident optical fiber 50 is attached to the light entrance 12, and the light exit 13 is in the internal space 11 of the case 10 via the incident optical fiber 50 (solid medium
  • the number of wavelengths included in the wavelength division multiplexed light to be incident on the quality Tm) in other words, the number of output optical fibers 60 for the number of wavelengths to be split by this wavelength division multiplexer 1 is the case 10 Are aligned and mounted in the width direction (X-axis direction) of the
  • the end face of the incident optical fiber 50 is joined to the surface of the solid medium Tm in the internal space 11 in a state of being inserted from the light incident port 12 of the case 10
  • each emission optical fiber 60 is joined to the surface of the solid medium Tm in the internal space 11 in a state of being inserted from the light emission port 13 of the case 10
  • the emitting part of the solid medium Tm is also inclined as in the receiving part.
  • the input optical fiber 50 and the output optical fiber 60 are fixed by an adhesive BD made of a material with a small reflection loss, which is attached to the light entrance 12 or the light exit 13 of the case 10, respectively.
  • the bonding surface between the incident optical fiber 50 and the solid medium Tm and the bonding surface between the output optical fiber 60 and the solid medium Tm are filled with a gel agent for refractive index matching. It is also good.
  • the gel for refractive index matching is filled in this way, the optical fiber 60 for emission is inserted in the light emission port 13 without being completely fixed to the light emission port 13 of the case 10. It is preferable to be movable by a very small amount in the direction of the central axis CX 2 of the output optical fiber 60. By doing this, it is possible to accurately perform focusing when each light split for each wavelength is incident on the corresponding output optical fiber 60.
  • FIG. 1 the optical path of light when light is incident from the incident optical fiber 50 is shown in FIG. 1, FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 2C, FIG. 2D, FIG. 4A, FIG. This will be described using FIGS. 4C and 4D.
  • FIG. 4A, FIG. 4B, FIG. 4C, and FIG. 4D schematically show the components in the case 10 of the present light processing apparatus 1, and the progress of light is shown in FIG. 4A, FIG. 4B, FIG.
  • the left figure shows the right side view of the inside of the case 10, and the right figure shows the plan view of the inside of the case 10 (however, in order to make it easy to show the light path of the light, Some are omitted as appropriate).
  • This light L 1 is a conical light flux having the light entrance 12 at the top, but it is reflected by the collimator 20 and becomes parallel light, and it travels forward and downward in the solid medium Tm and The light passes through the aperture 16 and further passes through the air layer to reach the reflection diffraction surface 3 2 of the trailing 30 (refer to FIG. 4 B, and this light is L 2.
  • the light reaching the reflective diffraction surface 32 of the grating 30 is reflected and diffracted there and splits (splits) into a plurality of light of different wavelengths, passes through the air layer and the opening 16 and is the internal space of the case 10 1 1 and travel backward downward in the solid medium Tm to be incident on the imaging mirror 40.
  • This light See Fig. 4 C. Let this light be L 3. Fig. 1, Fig. 2 A, Fig. 2 B, Fig. 2 C, and in FIG. 2D, shown by the optical axis of the chief ray).
  • the spectral direction is a direction substantially perpendicular to the direction of the diffraction grooves 3 1.
  • the light L 2 incident on the grating 30 is parallel light, but the reflection diffraction surface 32 of the grating 30 is of a type having a flat and linear diffraction groove 31, so The reflected diffracted light L 3 also remains substantially parallel.
  • the reflected diffracted light L 3 is one of a plurality of light of different wavelengths generated by being dispersed from the incident light L 1, and a plurality of light of different wavelengths are generated separately from each other. There is.
  • the light of each wavelength reflected and dispersed at the grating 30 is parallel light as described above, but is reflected at the imaging mirror 40 to become a conical light flux, and travels forward in the solid medium Tm, Stepwise alignment of the end face of the input optical fiber 50 is formed on the end face of each of the corresponding output light pins 60 (see FIG. 4D, this light is referred to as L 4).
  • 2A, 2B, 2C, and 2D (indicated by the optical axis of the chief ray).
  • as many optical fibers 60 for emission as the number of light of different wavelengths separated and separated by the grating 30 are provided. There is.
  • the wavelength division multiplexed light incident from the incident optical fiber 50 is emitted from the output optical fiber 60 in a state of being demultiplexed for each wavelength.
  • the reflection diffraction surface 32 of the grating 30 is a surface diffraction type that diffracts light on the diffraction surface exposed to the air. Regardless of whether the surface is such a surface diffraction type or a back surface reflection type described later, in general, in the case of a grating having a reflection diffraction surface, when light is reflected and diffracted, as shown in FIGS. 5A and 5B. Anamorphosis as shown occurs. That is, as shown in FIG. 5A, the beam width of the beam W1 incident on the grating G and the beam width of the beam W2 after the reflection diffraction action in the grating G are significantly different.
  • the cross-sectional shape (the cross-sectional shape perpendicular to the optical axis) of light entering grating G is circular, it will be deformed into an elliptical shape at the image plane as shown in FIG. 5A.
  • the beam focusing NA numbererical aperture
  • a large coupling loss will occur when the light after reflection diffraction is incident on the optical fiber. It will be.
  • the dummy grating is configured to couple light by equal magnification before and after reflection diffraction.
  • the light from the optical fiber and the light processing device on the side to which the light is made incident In principle, high coupling efficiency can be obtained when the same side (same material, same diameter) of the optical fiber on the side of emitting light is used.
  • the light entrance 12 and the light exit 13 are disposed so as to sandwich the grating 3 0 in the direction in which the diffraction grooves 31 of the grating 30 extend. ing.
  • the angle formed by the light flux incident on the grating 30 and the light flux reflected and diffracted in the grating 30 is extremely reduced.
  • the deformation of the cross-sectional shape of light before and after reflection diffraction is reduced, and the anamorphic effect generated in grating 30 can be significantly reduced.
  • the difference in NA between the incident wavelength division multiplexed light and each light separated for each wavelength after reflection diffraction at the grating 30 becomes extremely small (ie, NA is It is stored at high level), small size, and low loss performance is obtained.
  • NA is It is stored at high level
  • small size small size
  • low loss performance is obtained.
  • one of the conventional dielectric multi-layer film dichroic mirror one type and the fiber Bragg grating type usually has four waves. It is possible to simultaneously handle, for example, more wavelength channels such as 16 waves at the same time as a small size, while the degree of demultiplexing and multiplexing is limited.
  • the deformation of the image becomes small.
  • the mode field image of the end of the optical fiber at the incident side is well reproduced as an image.
  • the NA of the optical fiber will be faithfully reproduced.
  • the aberration at the image point is corrected well.
  • these features have the effect of increasing the coupling efficiency of light energy to the optical fiber more than that of the conventional grating spectroscope system, and when the blaze wavelength range of the grating matches the used wavelength range, There is a possibility that demultiplexing and multiplexing can be realized with low internal loss, which is not possible with any of the above methods.
  • the feature of being extremely miniaturized is suitable as an optical component of an optical communication access system where space saving is strongly required.
  • the present demultiplexer 1 has an integral structure other than the optical fiber array. As a result, it is also suitable as an optical component for optical communication systems that can realize demultiplexing and multiplexing with excellent mechanical stability.
  • the interior space 11 of the case 10 is filled with the solid medium Tm with good light transmittance.
  • the transparent medium filled in the internal space 1 1 is a solid, but it may be a liquid (including a gel-like substance) having good light permeability.
  • the inner space 11 of case 10 may be a simple cavity. However, in this case, the inside is more preferably in a vacuum state. Further, when the internal space 11 of the case 10 is thus filled with a cavity or liquid, the end face of the light incidence optical fiber 50 and the end face of the light emission optical fiber 60 are the internal space 1 1. It will be in the state of being exposed inside or in the liquid.
  • the present light processing apparatus 1 when the internal space 11 is configured to be filled with the transparent solid medium Tm, a collimator 20 and an imaging mirror 4 are used to form the solid medium Tm that has been made into a predetermined shape in advance.
  • the solid light medium Tm is covered with a case 10, and the optical fiber 50 for incidence and the optical fiber 60 for emission are attached to the solid medium Tm. Since the processing apparatus 1 can be manufactured, the manufacturing process becomes very simple.
  • connection surface between the incident optical fiber 50 and the solid medium Tm, and the connection surface between the output optical fiber 60 and the solid medium Tm all together.
  • both connection surfaces be parallel to one another.
  • the chief ray of the incident light flux L 1 deviates upward.
  • the chief ray of the outgoing light beam L 4 is also shifted downward by the same amount, but here, the inclination in the direction as shown in FIG. 3A and FIG. 3B is provided parallel to the both connection surfaces.
  • the mounting position of the incident optical fiber 50 is shifted upward, the light entrance port 12 for light is incident to the incident light due to the above-mentioned inclination.
  • the focal point of the imaging mirror 40 be located on (or in the vicinity of) the reflection diffraction surface 32 of the grating 30. If the imaging mirror 40 is arranged in this way, each light flux reflected and diffracted at the reflection diffraction surface 32 of the grating light 30 and separated (split) for each wavelength is a grating. As can be seen from FIG. 6 in which 30 is viewed from above, the principal rays of light of each wavelength become parallel to each other after reflection at the imaging mirror 40 (that is, a telecentric imaging mode is obtained).
  • a plurality of emission optical fibers 60 connected to the light emission port 13 of the case 10 are arranged in parallel, and all the angles of the end face cut of each emission optical fiber 60 are the same. If processed in parallel, the imaging rays of light for each wavelength will be incident on the core 61 of the corresponding outgoing optical fiber 60 at approximately equal angles. . Therefore, if the incident angle of the light L 4 for each wavelength reflected by the imaging mirror 40 on the output optical fiber 60 is adjusted to an optimal value, the coupling between the solid medium Tm and the output optical fiber 60 The loss can be reduced to further reduce the overall loss of the optical processing device 1.
  • the grating 30 shown in the above embodiment is a surface reflection type grating that performs reflection diffraction on the reflection diffraction surface 32 exposed to the air. If such a surface reflection type grating is used, the temperature change of the refractive index of the medium (not necessarily a solid) occupying the internal space 11 of the case 10 becomes a problem. It becomes effective in the case. That is, in general, a medium made of solid or liquid such as glass has a temperature change of the refractive index that is larger than that of a gas, and when the temperature changes, the refractive index changes. As a result, the diffraction angle may be changed due to the diffraction, which may cause the drift of the image point position.
  • image point drift due to temperature change is significantly increased. It can be reduced.
  • both the collimator 20 and the imaging mirror 40 are concave reflecting surfaces, but in the present light processing apparatus 1, they are demultiplexed for each wavelength by forming them into a paraboloid shape in particular.
  • the coupling loss that occurs when each of the light L 4 is coupled to the corresponding outgoing optical fiber 60 can be reduced to reduce the overall loss of the present demultiplexer multiplexer 1.
  • the collimator 20 and the imaging mirror 40 respectively have different portions on the same rotation paraboloid PS, and the rotation paraboloid PS
  • the rotation axis PX is parallel to the chief ray of the light L 1 incident on the inner space 11 (in the solid medium Tm) of the case 10 via the incident light fiber 50 and is also rotated.
  • the collimator 20 and the imaging mirror 40 are placed so that the focal point PF of the object plane PS is located on (or a position near) the reflective diffraction surface 32 of the grating 30.
  • the collimator 20 and the imaging mirror 40 are arranged as described above, the light L 1 incident on the inner space 11 of the case 10 (in the solid medium Tm) through the incident optical fiber 50 is present.
  • the chief ray of the light L 2 reflected in the curve 20 reaches the reflection diffraction surface 32 of the grating 30, but the point at which the optical axis of the principal ray of this light L 2 intersects the reflection diffraction surface 32 Is located on the generation rotational axis PX of the paraboloid PS comprising the surface shape of the collimator lens 20 and the imaging mirror 40, and is coincident with the focal point PF of the paraboloid PS (or Almost match).
  • the light L 3 reflected and diffracted by the reflection diffraction surface 32 of the grating 30 is the focal point P of the rotation paraboloid PS Since the light is emitted from F, the chief ray of light L 4 reflected by the imaging mirror 40 which is a part of the paraboloid PS is the generation axis of rotation PX of the paraboloid PS and the light L 1 Parallel to the optical axis of the chief ray of the lens (a telecentric imaging mode).
  • the rows of the plurality of emitting optical fibers 60 connected to the light emitting port 13 of the case 10 are arranged in parallel, and the end faces of the emitting optical fibers 60 described above If the cut angles are all the same and processed so as to be parallel to each other, (the chief rays of) the imaging rays of light for each wavelength are at approximately the same angle, and the corresponding output optical fibers 60 Since the light is incident on the core 61, if the incident angle of the light L 4 for each wavelength reflected by the imaging mirror 40 on the outgoing optical fiber 60 is adjusted to an optimum value, the solid medium Tm and the outgoing light The coupling loss with the optical fiber 60 can be reduced to further reduce the overall loss of the optical processing apparatus 1.
  • the grating 30 is replaced with a simple plane mirror, and its reflection surface is perpendicular to the generation rotation axis PX of the paraboloid surface PS including the surface shapes of the collimator mirror 20 and the imaging mirror 40. If it is installed, it enters the interior space 11 of the case 10 (in the solid medium Tm) through the incident optical fiber 50, passes through the collimator 20, the plane mirror, and the imaging mirror 40, and is used for emission.
  • the end face image of the input optical fiber 50 that can be formed at the end face of the optical fiber 60 will be approximately aplanatic imaging, and the geometrical optical aberration will be very small. Even when the grating 30 acts as a grating as in the present optical processing apparatus 1, the tendency remains, so that geometrical optical aberrations are also very small.
  • the surface shapes of the collimator lens 20 and the imaging mirror 40 instead of making the surface shapes of the collimator lens 20 and the imaging mirror 40 have a paraboloid surface as described above, the surface shapes of the collimator 20 and the imaging mirror 40 have a toric surface and In this way, the coupling loss generated when coupling each of the light L 4 demultiplexed for each wavelength to the corresponding outgoing optical fiber 60 is reduced, and the present demultiplexer 1 Reduce overall losses Can.
  • the toric surface Before starting with the specific description, the toric surface will be described first.
  • the plane that passes through the rotation axis AX of the Lick surface is the plane M, the plane perpendicular to the generation axis AX!
  • the first type There are two types of circles (the second type of toric surface) where two intersecting circles are obtained when the toric surface itself is cut by the equatorial plane E). .
  • Fig. 8A and Fig. 8B the plane that passes through the rotation axis AX of the Lick surface is the plane M, the plane perpendicular to the generation axis AX!
  • Fig. 8 A shows an example of the former
  • Fig. 8 B shows an example of the latter.
  • Both of these types of toric surfaces have two different radiuses of curvature, but the larger radius of curvature is the radius of curvature R t in the tangential (meridional) direction, while the smaller radius of curvature Is the curvature radius R s in the sagittal direction.
  • the first type is adopted as the tracking surface including the surface shapes of the collimator 20 and the imaging mirror 40, as shown in FIG.
  • One of these collimators 20 and the imaging mirror 40 are selected from among the surfaces M of the toric surface TS, with each 40 being a different part on the same toric surface TS.
  • Light enters the inner space 11 of the case 10 (in solid medium Tm) through the incident optical fiber 50 with respect to the optical axis of the chief ray of the light L 1 Parallel to each other, and 2 the focal point RMF in the selected warp plane M l in the inward direction is located on the reflective diffraction plane 32 (or a position near it), and 3 the above selected warp plane M l is ,
  • the imaging mirror 140 are different parts on the same one Rick surface TS, respectively, and then these two imaging mirror 20 and the imaging mirror 1 40
  • a selected one of the equatorial planes E (referred to as the equatorial plane E 1) is parallel to the optical axis of the chief ray of the light L 1 and 2) the direction in the selected equatorial plane E 1
  • the focal point REF is located on (or in the vicinity of) the reflective diffractive surface 32 and 3 the above selected equatorial plane E 1 is parallel to the diffractive groove 31 of the grating 30 including the light L 1. It is placed at a position where it intersects with the plane BS 2 extending in the normal direction in the range of 0 ° to 45 ° (The angle ⁇ 2 shown in Fig. 10 becomes the range of 0 ⁇ 2 ⁇ 45 °).
  • the collimator 20 and the imaging mirror 40 are arranged as described above, when the toric surface TS is of the first type, the inner space 1 1 1 of the case 10 through the incident optical fiber 50
  • the light L 1 incident on the inside (in the solid medium Tm) is reflected at the collimator 20, and the chief ray of the light L 2 reaches the reflection diffraction surface 32 of the trailing 30, but this light L 2
  • the point at which the optical axis of the chief ray intersects the reflection / diffraction surface 32 is the surface of the collimator mirror 20 and the imaging mirror 40.
  • the imaging mirror which is a part of the toric surface TS
  • the chief ray of the light L 4 reflected at the point L 2 is parallel to the optical axis of the chief ray of the light L 1 (a telecentric imaging mode is obtained).
  • the chief ray of the light L 2 reflected at the point reaches the reflection diffraction surface 32 of the grating 30, and the point at which the optical axis of the principal ray of this light L 2 intersects the reflection diffraction surface 32 is
  • the imaging mirror 40 comprises the surface shape!
  • a single rectilinear surface TS coincides with (or approximately one of) the focal point REF in the selected equatorial plane E 1
  • the light L 3 reflected and diffracted by the reflection diffraction surface 32 of the grating 30 becomes light emitted from the focal point REF of the toric surface TS, so the imaging mirror 1 which is a part of the toric surface TS 4
  • the chief ray of the light L 4 reflected at 0 is parallel to the optical axis of the chief ray of the light L 1 as in the case where the toric surface TS is of the first type (a telecentric imaging mode).
  • a row of a plurality of emission optical fibers 60 connected to the light exit 13 of the case 10 Are arranged in parallel, and if the angles of the end face cut of each of the above-described output optical fibers 60 are all the same and processed so as to be parallel to one another, Since the (principal rays of) light is incident on the core 61 of the corresponding outgoing optical fiber 60 at approximately the same angle, the light L for each wavelength reflected at the imaging mirror 40 By adjusting the incident angle to the output optical fiber 60 of 4 to an optimum value, the coupling loss between the solid medium Tm and the output optical fiber 60 is reduced, and the loss of the present optical processing apparatus 1 as a whole. It is possible to further reduce
  • the angle between the optical axis of the chief ray of the light L 1 and the normal of the reflection point on the collimator 20 is 0 If it is 1, the angle between the light axis of the chief ray of the light L 2 and the normal to the reflection point on the collimator 20 is also 0 1, and the light axis of the chief ray of the light L 3 is the imaging mirror 1 Assuming that the reflection point normal on 0 is 0 2, the angle between the optical axis of the chief ray of light L 4 and the reflection point normal on the imaging mirror 40 is 0 2.
  • the above 0 1 and S 2 are almost equal. (0 1 ⁇ 6 2), if the angle is set to 0, the angle between the light axis of the chief ray of light L 1 and the light axis of the chief ray of light L 2 is 2 ⁇ .
  • the angle between the optical axis of the chief ray and the optical axis of the chief ray of the light L 4 is also 2 ° (see FIGS. 9 and 10).
  • the collimator 20 and the imaging mirror 40 are toric surfaces as described above, by satisfying the conditions shown below, light is generated in the collimator 20 and the imaging mirror 40. It is possible to easily suppress geometrical optical aberration caused by reflection. Before entering into the specific description, first, the power of the concave reflecting surface will be described using FIG.
  • FIG. 11 shows how a parallel luminous flux is incident and reflected at an angle ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ with respect to the normal RpV at the reflection point Rp of the concave toric reflection surface MS.
  • the luminous flux L t is a tangential direction (merical) incident component of the concave toric reflecting surface MS of the parallel luminous flux
  • s is a sagittal direction incident component of the concave toric reflecting surface MS of the parallel luminous flux.
  • this focal length is f
  • the distance ⁇ is the distance between the reflection point Rp in FIG. 11 and the focusing point BF of light), and the following equations (1) and (2) should be satisfied.
  • the scope of the invention is as follows: It is not limited to what was shown to the above-mentioned embodiment.
  • the collimator lens 20 and the imaging mirror 40 are separate members, but they may be integrally formed.
  • the surface shape of the collimator 20 and the imaging mirror 40 is a paraboloid or toric surface, fabrication and configuration become very simple.
  • the reflection diffraction surface 32 of the grating 30 is opposed to the internal space 11 (solid medium Tm) of the case 10 with air separated, but the reflection diffraction surface It is not necessary that 32 separate air and face the internal space of case 10.
  • gratings 30 ' have a plurality of linear diffraction grooves 31' equally spaced. It may have a back surface reflection type in which reflection diffraction surfaces 32 'formed in a row are formed, and the reflection diffraction surfaces 32' are formed in the medium constituting the grating 30 '. .
  • the light L 2 reflected in the collimator 20 passes from the solid medium Tm through the material (for example, quartz glass) constituting the grating 30 and reaches the reflection diffraction surface 32 ′, and after reflection diffraction The light again passes through the material constituting the grating 30 and enters the solid medium Tm, and takes an optical path leading to the imaging mirror 40 (at this time, the grating 30 0 is a back reflection type grating).
  • 12 is a perspective view of the light processing apparatus 1 'according to such a modification
  • FIG. 13A is a front view of the light processing apparatus 1'
  • FIG. 13B is a right side view
  • FIG. 3C is a plan view
  • 13 D is a left side view (however, the upper, lower, left, and right sides of the right side view are reversed). Further, in both the drawings, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment. Even in the case of the surface reflection type, this can be positioned in the internal space 11 of the case 10 (or in the solid medium Tm that fills the internal space 11). In addition, when the light processing apparatus according to the present invention is used as an optical multiplexer, the light input / output directions are completely reversed.
  • the present optical processing apparatus can be used for demultiplexing of wavelength division multiplexed light and multiplexing to wavelength division multiplexed light, but its application is not necessarily limited to demultiplexing of these lights. It is not something to be done.
  • Fig. 14 A, Fig. 14 B and Fig. 14 C show an optical processing apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • Fig. 14 A is a front view of a branching multiplexer. Only the incident light optical fiber 50 and the output optical fiber 60 are shown)
  • FIG. 14 B is a right side view
  • FIG. 14 C is a plan view.
  • the collimator 20 and the imaging mirror 40 are formed from a paraboloid of revolution, and the inside space 11 of the case 10 has the refractive index characteristic described later. Filled with solid medium Tm.
  • the grating 30 is a back surface reflection type (corresponding to the light processing device 1 'according to the modification of the above embodiment), and the surface facing the reflection diffraction surface 32' is a wall portion 14 of the case 10
  • the solid medium Tm was joined via a through hole (not shown) provided in Also, with the reflection point of the light on the grating 30 as the origin, the ⁇ 2 coordinate system is set as shown in Fig. 14 h, Fig. 14 B and Fig. 14 C. Coordinate data of main specifications, incident points, and image points are shown in Table 1 below.
  • Refractive index characteristics with respect to wavelength of solid medium shown in the table of FIG.
  • Image point acne shown in the table in Figure 16
  • FIG. 17 and Fig. 17B An example of imaging performance at an image point is shown in Fig. 17 and Fig. 17B.
  • the figure showing this imaging performance is shown by the three-dimensional display (FIG. 17A) and the contour display (FIG. 17B) of the intensity distribution at the image point of the light of wavelength 1571 mm selected from the above 16 division wavelengths. (In decibels).
  • the contour display is shown in 3 dB increments up to 30 dB with O dB at the top.
  • the light incident surface and the image surface are planes perpendicular to the generation rotation axis of the paraboloid of revolution.
  • FIG. 18A, 18B, 18C and 18D show an optical processing apparatus according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 18A is a front view of a demultiplexer (but for incident light).
  • 18B shows a right side view
  • FIG. 18C shows a plan view
  • FIG. 18D shows a left side view (however, the upper side is the reverse of the right side view).
  • the collimator 20 and the imaging mirror 40 are formed from a paraboloid of revolution, and the inside space 11 of the case 10 has the same refractive index characteristics as those in the first embodiment. Filled with solid medium Tm.
  • the grating 30 is a surface reflection type (corresponding to the light processing device 1 according to the above-described embodiment), and the reflection diffraction surface 32 is positioned to face the solid medium Tm with air separated. Also, with the light reflection point on the dusting 30 as the origin, the ⁇ 2 coordinate system is set as shown in Fig. 18B, Fig. 18B, Fig. 18C, and Fig. 18D. Coordinate data of main specification and incident point, image point Is shown in Table 2 below.
  • Demultiplexed wavelength 16 waves as in the first embodiment
  • the angle ⁇ 17.5 ° that the normal GY of the reflective diffractive surface makes with the Z axis
  • FIG. 2 OA and FIG. 20B An example of imaging performance at an image point is shown in FIG. 2 OA and FIG. 20B.
  • the figure showing this imaging performance is shown on the 3D display (Fig. 2 OA) and the contrast display (Fig. 20B) of the intensity distribution at the image point of light of wavelength 1 57 1 mm selected from the demultiplexed wavelength of 16 above. It is shown (in decibels).
  • Fig. 20B the contour is displayed with O dB at the top,
  • FIG. 21A, 21B, and 21C show an optical processing apparatus according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 21A is a front view of a demultiplexer (but incident light).
  • 2B is a right side view
  • FIG. 2 1C is a plan view.
  • the collimator 20 and the imaging mirror 40 are formed from the toric surface of the second type described above, and the inside space 11 of the case 10 is the above-described first inside. It filled with solid medium Tm which has the same refractive index characteristic as an Example.
  • the grating 30 is a back surface reflection type (the variation of the above embodiment is The surface facing the reflective diffractive surface 32 'is connected to the solid medium Tm via a through hole (not shown) provided in the wall 14 of the case 10). I did.
  • the XYZ coordinate system was set as shown in Fig. 21A, Fig. 21B, and Fig. 21C, with the reflection point of the light on the grating 30 as the origin.
  • the main data, incident point, coordinate data of image point, etc. are shown in Table 3 below.
  • Demultiplexed wavelength 16 waves as in the first embodiment
  • FIGS. 23A and 23B An example of imaging performance at an image point is shown in FIGS. 23A and 23B.
  • the figure showing this imaging performance is shown by the three-dimensional display (Fig. 23A) and the con- dition display (Fig. 23B)) of the intensity distribution at the image point of the light of wavelength 1571 mm selected from the 16 demultiplexed wavelengths. (In decibels).
  • Fig. 23B the contour is shown with O dB at the top, and in steps of 3 dB up to -30 dB.
  • the light incident surface and the image surface Is in a plane substantially perpendicular to the Z axis.
  • the wavelength after demultiplexing has a Gaussian beam intensity distribution in which the light intensity at the central portion is significantly higher than the light intensity at the peripheral portion. Also, the aberration is well corrected. From these facts, in the light processing device according to the present invention, the NA is stored at a high level from incidence to emission, and the loss is suppressed to a low level, and it is good while handling multiple wavelengths (16 wavelengths in these examples). It can be seen that it has imaging performance.
  • the light entrance and the light exit are provided with the grating interposed in the direction in which the diffraction grooves in the grating extend, incident light flux to the grating is And the angle of reflection of light from the grating and the direction of dispersion of the light after reflection and diffraction can be made extremely small, and the anamorphic effect of the light before and after reflection and diffraction is greatly reduced. Can. For this reason, the difference in NA between the incident wavelength division multiplexed light and each light separated for each wavelength after reflection diffraction in the grating is extremely small (ie, the NA is stored at a high level). The small size, low loss performance can be obtained.
  • the dielectric multilayer film dichroic mirror system and the fiber-one Bragg grating system have about four waves of the prior art. It is possible to handle more wavelength channels at the same time, though it is compact, while waves and multiplexing are common.

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Abstract

　グレーティングによって生ずるアナモルフォシズの発生を小さくすることにより、及び構成光学系において発生する幾何光学的収差を小さくすることにより結合効率を高めることが可能な構成の光分波合波器であって、内部空間を有したケースの光入射口に入射用光ファイバを接続し、ケースの光出射口に複数の出射用光ファイバを接続する。ケースの内部空間には、入射用光ファイバを介して内部空間内に入射された光を反射させて平行光にするコリメータと、コリメータにおいて平行光にされた光を波長の異なる複数の光に分光するグレーティングと、グレーティングにおいて分光された光を出射用光ファイバに入射させるイメージングミラーとを具える。光入射口と光出射口とは、グレーティングにおける回折溝の伸びる方向に、グレーティングを挟んで設けられる。

Description

技術分野
本発明は、 波長分割多重光を用いて行う光通信において、 通信用光の分波若し くは合波を行う光処理装置に関する。
明
細
背景技術
従来技術として知られる WD M (波長分割多重） 光通信において、 光分波もし くは光合波を行なう光処理装置は、 例えば誘電体多層膜ダイクロイツクミラー、 ファイバーブラッググレーティング （F B G)、 グレーティング分光器、 AWG (アレイ導波路グレーティング） を用いたもの等が実用化されている。 このうち 誘電体多層膜ダイクロイックミラー、 ファイバ一ブラッググレーティングを用い たものはチヤネル数が 4程度であり、 AWGを用いたものは主として数十チャネ ル程度である。 ダレ一ティング分光器形の光処理装置では数チャネルから数十チ ャネルまでのものが実現できるが、 A W G形の光処理装置ほどチャネル数を必要 としない、 WDM光通信用に適していると考えられており、 過去に幾つかの試み がなされている。
WDM光通信用の光分波もしくは光 波を行なう光処理装置には、 何よりも小 型で低損失なことが要求される。 この点を考慮した例として、 例えば図 2 4に示 すように、 屈折率分布型ロッドレンズ 1 0 1をいわゆるリトローレンズとして用 レ、 これと光ファイバ一アレイ 1 0 2及びグレーティング 1 0 3を一体構造とし て構成した光処理装置が考案されている。 しかしながら、 このような構成の光処 理装置では、 ロッドレンズの製造上の制約や光学設計上の制約が大きく最適化設 計に困難力伴うため、 多チャンネルに適用できるだけの十分な性能を発揮さ る ことが難しいと考えられる。 また、 図 2 5に示すように、 均一媒質からなる第 1 のレンズ 1 1 1と第 2のレンズ 1 1 2とを用いて 2レンズ構成とし、 第 1のレン ズ 1 1 1に光ファイバ一アレイ 1 1 3を、 また第 2のレンズ 1 1 2に回折格子 1 1 4を設けたリトロー形光処理装置も考案されている。 このタイプの光処理装置 は上述のロッドレンズ方式より設計の自由度が大きいという利点があるが、 損失 を小さくして必要な性能を発揮させるには、 光通信の現場で要求される寸法より もかなり大型なものとなってしまうため、 あまり現実的ではないといえる。 グレーティング分光器形の光処理装置におけるスループットを決める主原因 は、 グレーティングの回折効率と、 グレーティングによって生ずるアナモルフィ ック効果及び構成光学系において発生する幾何光学的収差の大きさであるが、 グ レーティングの回折効率についてはなるべく回折効率の高いものを用いるしか ないため、 小型で低損失な光処理装置を実現するためには、 グレーティングによ つて生ずるアナモルフィック効果の低減及び構成光学系において発生する幾何 光学的収差を小さくすることが必要となる。 発明の開示
本発明においては、 グレーティングによって生ずるアナモルフィック効果を低 減すること及び構成光学系おいて発生する幾何光学的収差を小さくすることに より、 小型でありながら低損失な性能が得られる光分波もしくは光合波を行なう 光処理装置を提供することを目的とする。
本発明の第 1の態様の光処理装置は、 内部空間及びこの内部空間と繋がる光入 射口及び光出射口を有して構成されるケースと、 ケースの光入射口に接続された 入射用光伝送路と、 ケースの光出射口に接続された複数の出射用光伝送路と、 ケ ースの内部空間内に設けられ、 入射用光伝送路を介して内部空間内に入射された 波長分割多重光を反射させて平行光にする第 1の凹面反射面と、 ケースに固定さ れ、 第 1の凹面反射面において平行光にされた波長分割多重光を複数の直線状の 回折溝が等間隔に並べられてなる平面形の反射回折面において波長の異なる複 数の光に分光するダレ一ティングと、 ケースの内部空間内に設けられ、 グレーテ ィングにおいて分光された光を出射用光伝送路に入射させる第 2の凹面反射面 とを備え、 光入射口と光出射口とは、 グレーティングにおける回折溝の延びる方 向に、 グレーティングを挟んで設けられている。
第 1の態様の光処理装置では、 入射用光伝送路を介してケースの内部空間内に 入射した波長分割多重光は、 第 1の凹面反射面において反射されて平行光となり、 グレーティングに入射する。 グレーティングに入射した光は波長の異なる複数の 光に分光され、 それぞれ第 2の凹面反射面において反射したうえで、 それぞれ対 応する出射用光伝送路へ出射される。 ここで、 グレーティングは、 複数の直線状 の回折溝が等間隔に並べられてなる平面形の反射回折面を有しており、 入射した 波長分割多重光を波長の異なる複数め光に分光するのであるが、 光入射口と光出 射口とが、 このグレーティングにおける回折溝の延びる方向に、 グレーティング を挟んで設けられているため、 ダレ一ティングへの入射光束とグレーティングか らの反射回折光束とがなす、 反射回折後の光が分散する方向についての角度を極 めて小さくすることができ、 反射回折の前後における光のアナモルフィック効果 を大幅に低減させることができる。
このため第 1の態様の光処理装置では、 入射した波長分割多重光とグレーティ ングにおける反射回折後の波長ごとに分波された各光との間の N Aの差は極め て小さいものとなり （すなわち NAが高レベルに保存され）、 小型でありながら 低損失な性能が得られる。 また、 このような性能を備えることにより、 本分波合 波器を WD M光通信に適用した場合、 従来技術のうち誘電体多層膜ダイクロイツ クミラー方式やファイバーブラッググレーティング方式が 4波程度の分波 ·合波 が普通なのに対し、 小型ながらより多くの波長チャネルを同時に扱うことが可能 となる。
本発明の第 1の態様の光処理装置では、 上記光処理装置においては、 ケースの 内部空間内が透明な固体媒質で満たされており、 入射用光伝送路の端面及び出射 用光伝送路の端面がそれぞれ上記固体媒質に接合されていることが好ましい。 こ のようにすれば、 光の進行に伴って生じる散乱損失を小さく抑えることができ、 光処理装置全体としての損失を更に低減することが可能である。 また、 このよう な構成によれば、 予め所定の形状にした透明な固体媒質に第 1の凹面反射面及び 第 2の凹面反射面を取り付けてこれらを一体構造 （モノリシックな構成） とした 上で固体媒質をケ一スにより覆い、 これに入射用光伝送路及び出射用光伝送路を 取り付けるという手順で本光処理装置を製造することができるので、 製造工程が 大変簡易になる。
本発明の第 1の態様の光処理装置は、 上記反射回折面が空気を隔ててケースの 内部空間と対向しており、 第 1の凹面鏡において反射された光はケースに設けら れた開口及び空気を通って反射回折面に入射し、 反射回折面において反射回折し た光は空気及び上記開口を通って第 2の凹面鏡に至るようになつていることが 好ましい。 その理由は、 空気はガラスなどの媒質に比べて屈折率の温度変化が小 さいため、 光の波長変動も小さくなるからである。 勿論真空なら更によい。 光の 波長変動が大きいと、 ダレ一ティング回折角度も大きく変動し、 結像位置のドリ フトを招くため好ましくない。
本発明の第 1の態様の光処理装置は、 第 2の凹面反射面の焦点がグレーティン グの反射回折面上若しくはその近傍位置に位置していることが好ましい。 このよ うな構成であれば、 グレーティングの反射回折面において反射回折されて波長ご とに分光された各光束は、 第 2の凹面反射面において反射した後、 各波長ごとの 光の主光線は互いに平行となる （テレセントリックな結像態様となる） ため、 ケ 一スの光出射口に繋がる複数の出射用光伝送路が平行に配列されており、 かつ、 各出射用光伝送路の端面力ットの角度が全て同じで互いに平行になるように処 理されているのであれば、 各波長ごとの光の結像光線 （の主光線） はほぼ等しい 角度で、 対応する出射用光伝送路に入射することになる。 したがって、 第 2の凹 面反射面において反射した波長ごとの光の出射用光伝送路への入射角度を最適 値に調節すれば、 出射用光伝送路との間の結合損失を低減させて、 本光処理装置 全体としての損失をより一層低減させることが可能となる。
本発明の第 1の態様の光処理装置は、 第 1の凹面反射面及び第 2の凹面反射面 がそれぞれ同一の回転放物面上の異なる一部分となっており、 前記回転放物面の 焦点がダレ一ティングの反射回折面上若しくはその近傍位置に位置するように 第 1の凹面反射面及び第 2の凹面反射面の配置がなされていることが好ましい。 このような構成であれば、 入射用光伝送路を介してケースの内部空間内に入射し、 最終的に第 2の凹面反射面において反射した光の主光線は回転放物面の生成回 転軸、及び光の主光線の光軸と平行になる（テレセントリックな結像態様となる） ため、 上記した第 1の凹面反射面及び第 2の凹面反射面をそれぞれ同一の回転放 物面上の異なる一部分とした場合と同様の効果を得ることができる。
本発明の第 1の態様の光処理装置は、 第 1の凹面反射面及び第 2の凹面反射面 がそれぞれ同一のトーリック面上の異なる一部分となっており、 1 ^一リック面の 生成回転軸を通る平面を経面、 生成軸に垂直な平面のうちト一リック面との交円 が大円となる平面を赤道面としたときに、 トーリック面を赤道面により切断した ときに得られる交円が 1つである場合には、 第 1の凹面反射面及び第 2の凹面反 射面は、 ①これら両凹面反射面を含むトーリツク面の経面のうち選択された一つ が入射用光伝送路を介してケースの内部空間内に入射する光の主光線の光軸に 対して平行になるとともに、 ②選択された経面内方向の焦点が反射回折面上若し くはその近傍位置に位置し、 かつ、 ③上記選択された経面が、 入射用光伝送路を 介してケースの内部空間内に入射した光の主光線を含んでグレーティングの回 折溝と平行な方向に延びる平面と 0 ° ないし 4 5 ° の範囲で交わる位置に設け られ、 トーリック面を赤道面により切断したときに得られる交円が 2つである場 合には、 第 1の凹面反射面及び第 2の凹面反射面は、 ①これら両凹面反射面を含 むト一リック面の赤道面のうち選択された一つが入射用光伝送路を介してケー スの内部空間内に入射する光の主光線の光軸に対して平行になるとともに、 ②選 択された赤道面内方向の焦点が反射回折面上若しくはその近傍位置に位置し、 か つ、 ③上記選択された赤道面が、 入射用光伝送路を介してケースの内部空間内に 入射した光の主光線を含んでダレ一ティングの回折溝と平行な方向に延びる平 面と 0 ° ないし 4 5 ° の範囲で交わる位置に設けられていることが好ましい。 こ のような構成であれば、 入射用光伝送路を介してケースの内部空間内に入射し、 最終的に第 2の凹面反射面において反射した光の主光線は、 入射した光の主光線 の光軸と平行になる （テレセントリックな結像態様となる） ため、 上記した第 1 の凹面反射面及び第 2の凹面反射面をそれぞれ同一の回転放物面上の異なる一 部分とした場合と同様の効果を得ることができる。
本発明の第 1の態様の光処理装置は、 第 1の凹面反射面及び第 2の凹面反射面 を含むトーリック面についての 2つの曲率半径のうち大きい方の曲率半径を R t、 小さい方の曲率半径を R sとし、 入射用光伝送路を介してケースの内部空間 内に入射した光の主光線が第 1の凹面反射面に至るときの光軸と第 1の凹面反 射面において反射した後の光軸とが形成する角度を 2 0としたときに、 式 R s Z R t = c o s 2 Θが満足されることが好ましい。 このような構成であれば、 第 1 の凹面反射面及び第 2の凹面反射面において反射する光の非点収差の発生が抑 えられることになり、 非点収差による像の伸び変形が発生しない。 したがって、 受光側でファイバ結合率を高く維持でき、 損失をより小さく抑えることが可能と なる。
本発明の第 2の態様の光処理装置は、 内部空間及び前記内部空間と各々繋がる 光入射口及び光出射口を有して構成されるケースと、 前記ケースの前記内部空間 内に設けられ、 前記光入射口から前記内部空間内に入射された波長分割多重光を 反射させて平行光にする第 1の凹面反射面と、 前記ケースに固定され、 前記第 1 の凹面反射面において平行光にされた前記波長分割多重光を複数の直線状の回 折溝が等間隔に並べられてなる平面形の反射回折面において波長の異なる複数 の光に分光するダレ一ティングと、 前記ケースの前記内部空間内に設けられ、 前 記グレーティングにおいて分光された光を前記光出射口に入射させる第 2の凹 面反射面とを備え、 前記光入射口と前記光出射口とは、 前記ダレ一ティングにお ける前記回折溝の延びる方向に、 前記グレーティングを挟んで設けられている。 本発明の第 3の態様の光分波器は、 n個の異なる波長成分を有する波長分割多 重光を光入射口から入射して波長ごとに分離した n個の射出光を光出射口から 射出する光分波器であって、 内部空間及び前記内部空間と各々繋がる前記光入射 口及び前記光出射口を有して構成されるケースと、 前記ケースの前記内部空間内 に設けられ、 前記光入射口から前記内部空間内に入射された前記波長分割多重光 を反射させて平行光にする第 1の凹面反射面と、 前記ケースに固定され、 前記第 1の凹面反射面において平行光にされた前記波長分割多重光を複数の直線状の 回折溝が等間隔に並べられてなる平面形の反射回折面において波長の異なる複 数の光に分光するグレーティングと、 前記ケースの前記内部空間内に設けられ、 前記ダレ一ティングにおいて分光された複数の光を前記光出射口に入射させる 第 2の凹面反射面とを備え、 前記光入射口と前記光出射口とは、 前記グレーティ ングにおける前記回折溝の延びる方向に、 前記ダレ一ティングを挟んで設けられ ている。
本発明の第 4の態様の光処理装置は、 波長分割多重光を案内する単一の光ファ ィバに接続される単一の光透過口と、 複数の回折溝が等間隔に並べられた回折溝 面を有し、 波長分割多重光を波長の異なる複数の光に分光するか、 又は波長の異 なる複数の光を波長分割多重光に合成するグレーティングと、 波長の異なる複数 の光をそれぞれ案内する複数の光ファイバにそれぞれ接続され、 前記回折溝の延 びる方向とほぼ垂直な方向に配列される複数の光透過口列と、 前記単一の光透過 口から来る波長分割多重光を前記グレーティングの前記回折溝面へ案内するか、 又は前記グレーティングから来る波長分割多重光を前記単一の光透過口に案内 する為の第 1の光案内部材と、 前記グレーティングにより分光された複数の光を 前記複数の光透過口列にそれぞれ案内する力 又は前記複数の光透過口列から来 る複数の光を前記グレーティングの前記回折溝面へ案内する第 2の光案内部材 とを備える。
本発明の第 4の態様の光処理装置は、 更に内部空間を有するケースを備え、 前記単一の光透過口と前記複数の光透過口列とが当該ケースの外方へ開いて形 成されており、 前記グレーティングの前記回折溝面が前記内部空間に面して形成 されており、 そして前記第 1及び第 2の光案内部材がそれぞれ前記回折溝面に対 向している第 1及び第 2の凹面鏡から成ることが好ましい。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施形態に係る光処理装置の斜視図である。
図 2 A、 図 2 B、 図 2 C、 及び図 2 Dは、 各々光処理装置を示す正面図、 右側 面図、 平面図、 及び左側面図である。
図 3 Aは、 入射用光フアイバと固体媒質との接合部を示すケースの部分拡大側 面図である。
図 3 Bは、 各出射用光ファイバと固体媒質との接合部を示すケースの部分拡大 側面図である。
図 4 A、 図 4 B、 図 4 C、 及び図 4 Dは、 光処理装置 1におけるケース内の構 成品を模式的に示すとともに光の進行状況を図 4 A、 図 4 B、 図 4 C、 及び図 4 Dの順に示したものであり、 左側の列はケース内部の右側面図、 右側の列はケー ス内部の平面図である。
図 5 A及び図 5 Bは、 グレーティングにおいて光が反射回折される際に生じる アナモルフォシスの発生を説明する図であり、 図 5 Aはグレーティングへ入射す るビームのビーム幅とグレーティングで回折作用を受けた後のビームのビーム 幅とが大きく異なる場合の例、 図 5 Bは上記両ビ一ム幅に大きな差異が生じない 場合の例である。 図 6は、 グレーティングの反射回折面において反射回折されて波長ごとに分光 された各光束が互いに平行となる様子を示す、 グレーティングを上方から見た図 である。
図 7は、 コリメータ及びイメージングミラーがそれぞれ同一の回転放物上の異 なる一部分となるようにした場合の光の光路を示すケース内部の簡略側面図で ある。
図 8 A及び図 8 Bは、 トーリック面の 2つのタイプを示す図であり、 図 8 Aは 赤道面によりトーリック面自身を切断したときに交円が 1つ得られる第 1の夕 イブのトーリック面を示し、 図 8 Bは赤道面によりト一リック面自身を切断した ときに交円が 2つ得られる第 2のタイプの 1 ^一リック面を示している
図 9は、 第 1のタイプのトーリック面を採用した場合のコリメータ及びィメー ジングミラーの配置を説明するための図である。
図 10は、 第 2のタイプのトーリック面を採用した場合のコリメ一夕及びィメ —ジングミラーの配置を説明するための図である。
図 11は、 凹トーリック反射面のパワーについて説明するための図である。 図 12は、 変形例に係る光処理装置の斜視図である。
図 13A、 図 13B、 図 13 C、 及び図 13Dは、 変形例に係る光処理装置を 示す図であり、 図 13 Aは正面図、 図 13 Bは右側面図、 図 13 Cは平面図、 図 13Dは左側面図である。
図 14A、 図 14B、 及び図 14 Cは、 本発明の第 1実施例に係る光処理装置 を示す図であり、 図 14 Aは正面図、 図 14Bは右側面図、 図 14Cは平面図で ある。
図 15は、 第 1実施例において用いられる固体媒質の波長に対する屈折率特性 を示す図表である。
図 16は、 第 1実施例において得られる像点の座標を示す図表である。
図 17 A及び図 17Bは、 第 1実施例において得られる像点での結像性能の一 例を示す図であり、 図 17 Aは波長 1571mmの光の像点における強度分布を 立体表示したもの、 図 17 Bはこれをコン夕一表示したものである。
図 18A、 図 18B、 図 18 C、 及び図 18 Dは、 本発明の第 2実施例に係る 光処理装置を示す図であり、 図 18 Aは正面図、 図 18 Bは右側面図、 図 18 C は平面図、 図 18Dは左側面図である。
図 19は、 第 2実施例において得られる像点の座標を示す図表である。
図 2 OA及び図 20Bは、 第 2実施例において得られる像点での結像性能の一 例を示す図であり、 図 2 OAは波長 1571mmの光の像点における強度分布を 立体表示したもの、 図 20 Bはこれをコンタ一表示したものである。
図 21 A、 図 21 B、 及び図 21 Cは、 本発明の第 3実施例に係る光処理装置 を示す図であり、 図 21Aは正面図、 図 21Bは右側面図、 図 21Cは平面図で ある。
図 22は、 第 3実施例において得られる像点の座標を示す図表である。
図 23 A及び図 23 Bは、 第 3実施例において得られる像点での結像性能の一 例を示す図であり、 図 23 Aは波長 1571 mmの光の像点における強度分布を 立体表示したもの、 図 23 Bはこれをコンタ一表示したものである。
図 24は、 従来の光処理装置の第 1例を示す図である。
図 25は、 従来の光処理装置の第 2例を示す図である。 発明の実施の形態
以下、 図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。 本発明に 係る光処理装置は光分波器又は光合波器として用いられるが、 ここでは光分波器 としての作用のみを述べる。 本光処理装置を光合波器として用いる場合は、 光の 光路を全く逆にするだけであるので、 以下では本光処理装置を光分波器として使 用する場合についてのみ説明する。
図 1は本発明の一実施形態に係る光処理装置 1の斜視図を示しており、 図 2 A はこの光処理装置 1の正面図、 図 2 Bは右側面図、 図 2 Cは平面図、 図 2 Dは左 側面図 （但し、 右側面図とは上下左右が逆） である。 本光処理装置 1は、 内部空 間 1 1及びこの内部空間 1 1と繋がる光入射口 1 2及び光出射口 1 3を有して 構成されるケース 1 0と、 このケース 1 0の内部空間 1 1内に設けられた凹面反 射面からなるコリメータ 2 0と、 ケース 1 0に固定され、 複数の直線状の回折溝 3 1が等間隔に並べられてなる平面形の反射回折面 3 2を有するグレーティン グ 3 0と、 ケース 1 0の内部空間 1 1内に設けられた凹面反射面からなるィメ一 ジングミラー 4 0と、 ケース 1 0の光入射口 1 2に接続された入射用光伝送路と しての 1本の入射用光ファイバ 5 0と、 ケース 1 0の光出射口 1 3に接続された 出射用光伝送路としての複数の出射用光ファイバ 6 0とを備えて構成される。 以 下、 説明の便宜上、 図 2 Aにおける紙面の左右方向をケース 1 0の左右 （幅） 方 向、 図 2 Bにおける紙面の上下方向をケース 1 0の上下方向、 図 2 Bにおける紙 面の左右方向をケース 1 0の前後方向 （紙面の左側が前方、 右側が後方） として 説明する。 また、 図 2 Aに示すように、 ケース 1 0の左右方向に X軸を、 ケース 1 0の上下方向に Y軸を、 またケース 1 0の前後方向に Z軸を当てることにする。 図 1、 図 2 A、 図 2 B、 図 2 C、 及び図 2 Dに示すように、 コリメ一タ 2 0と イメージングミラ一 4 0とはケース 1 0の後部に上下に並んで設けられており (コリメータ 2 0が上方、 イメージングミラー 4 0が下方）、 グレーティング 3 0の回折溝 3 1はこのコリメータ 2 0とイメージングミラ一 4 0と.が並ぶ方向、 すなわち上下方向に延びて設けられている。 また、 ケース 1 0の内部空間 1 1は 光透過性のよい透明な固体媒質 （例えば石英ガラス） Tmにより満たされた状態 となっている。
ケース 1 0の前方中央部には Z軸と垂直に位置する壁部 1 4が設けられてお り、 この壁部 1 4の前方下方には、 壁部 1 4に対して垂直 （すなわち X Z面に平 行） に延びたグレーティング載置部 1 5が設けられている。 グレーティング 3 0 はこのグレーティング載置部 1 5に回折溝 3 1·が上下方向に延びる姿勢で載置 されており、 その反射回折面 3 2は空気を挟んで壁部 1 4に （すなわちケース 1 0の内部空間 1 1に） 対向している。 ここで、 グレーティング 3 0は、 その反射 回折面 3 2が壁部 1 4と平行になるように設置されるのではなく、 図 2 Cに示す ように、 反射回折面 3 2の法線 GVが Z軸 （図 2 Cでは軸 Z Xで示す） に対して 或る程度の角度 Φだけ傾いた姿勢になるように設置される。
壁部 1 4には、 グレーティング 3 0の反射回折面 3 2を壁部 1 4に投影したと きに形成される反射回折面 3 2の投影像とほぼ同じ大きさの開口 1 6が設けら れている。
光入射口 1 2と光出射口 1 3とは、 グレーティング 3 0の回折溝 3 1の延びる 方向 （ここでは上下方向) にグレーティング 3 0を挟んで、 しかもグレーティン グ 3 0からの距離がほぼ等距離になるように設けられている。 光入射口 1 2はグ レーティング 3 0の上方であって、 コリメ一夕 2 0と Z軸方向に沿って対向する 位置に、 また光出射口 1 3はグレーティング 3 0の下方であって、 イメージング ミラ一 4 0と Z軸方向に沿って対向する位置に設けられている。
光入射口 1 2には 1本の入射用光ファイバ 5 0が取り付けられており、 光出射 口 1 3には入射用光ファイバ 5 0を介してケース 1 0の内部空間 1 1内 （固体媒 質 Tm内） に入射される波長分割多重光に含まれる波長数、 言い換えると、 本分 波合波器 1により分波しょうとする波長数分の本数の出射用光ファイバ 6 0が ケース 1 0の幅方向 （X軸方向） に整列して取り付けられている。
ここで、 図 3 Aに示すように、 入射用光ファイバ 5 0の端面はケース 1 0の光 入射口 1 2から差し込まれた状態で内部空間 1 1内の固体媒質 Tmの表面に接 合されるが、 その接合面は、 入射用光ファイバ 5 0の中心軸線 C X 1の延びる方 向（ここでは Z軸方向） に垂直な面に対して所定の角度 δ 1 (例えば (5 1 = 8 ° ) だけ傾斜していることが多い。 これは、 ファイバ切断面での反射光の戻りを防止 するためである。 したがって、 入射用光ファイバ 5 0からの射出光束は屈折作用 を受けて偏向するが、 これを相殺するだけの傾きを、 固体媒質 Tmの入射部に持 たせてある。
また同様に、 図 3Bに示すように、 各出射用光ファイバ 60の端面はケース 1 0の光出射口 13から差し込まれた状態で内部空間 1 1内の固体媒質 Tmの表 面に接合されるが、 その接合面は、 出射用光ファイバ 60の中心軸線 CX2の延 びる方向 （ここでは Z軸方向） に垂直な面に対して所定の角度 δ 2 (例えば δ 2 =8° ) だけ傾斜していることが多い。 これ 応じて固体媒質 Tmの射出部も入 射部同様傾けている。
入射用光ファイバ 50及び出射用光ファイバ 60は、 それぞれケース 10の光 入射口 12或いは光出射口 13に取り付けた、 反射損失の少ない材料からなる接 着剤 BDにより固着されている。 ここで、 入射用光ファイバ 50と固体媒質 Tm との間の接合面、 及び出射用光ファイバ 60と固体媒質 Tmとの間の接合面に屈 折率マッチング用のゲル剤を充填させておいてもよい。 また、 このように屈折率 マッチング用のゲル剤が充填される場合には、 出射用光ファイバ 60をケース 1 0の光出射口 13に完全に固定することなく、 光出射口 13に差し込んだ状態の 出射用光ファイバ 60の中心軸線 CX 2方向に微小量だけ移動自在としておく ことが好ましい。 このようにすることにより、 波長ごとに分波された各光が対応 する出射用光ファイバ 60に入射する際のピント合わせを精度良く行うことが できるようになる。
このような構成の光処理装置 1において、 入射用光ファイバ 50より光が入射 された場合における光の光路について、図 1、図 2A、図 2B、図 2C、図 2D、 図 4A、 図 4B、 図 4C、 及び図 4Dを用いて説明する。 ここで、 図 4A、 図 4 B、 図 4C、 及び図 4Dは本光処理装置 1におけるケース 10内の構成品を模式 的に示すとともに光の進行状況を図 4A、 図 4B、 図 4C、 図 4Dの順に示した ものであり、 左側の図は各々ケース 10内部の右側面図を示し、 右側の図は各々 ケース 10内部の平面図 （但し、 光の光路を示し易くするため、 構成品の一部を 適宜省略している） を示している。 入射用光ファイバ 50を介してケース 10の 内部空間 1 1内に入った波長分割多重光は、 ケース 1 0の内部空間 1 1を占める 固体媒質 Tm内を後方に進んでコリメ一夕 2 0に入射する （図 4 A参照。 この光 を L 1とする。 図' 1、 図 2 A、 図 2 B、 図 2 C、 及び図 2 Dでは主光線の光軸で 示す）。 この光 L 1は光入射口 1 2を頂点とする円錐状の光束であるが、 コリメ 一夕 2 0に反射されて平行光となり、 固体媒質 Tm内を前下方に進んで壁部 1 4 の開口 1 6を通り、 更に空気層を透過してダレ一ティング 3 0の反射回折面 3 2 に至る （図 4 B参照この光を L 2とする。 図 1、 図 2 A、 図 2 B、 図 2 C、 及び 図 2 Dにおいては主光線の光軸で示す）。
グレーティング 3 0の反射回折面 3 2に至った光はそこで反射回折されて波 長の異なる複数の光に分光 （分波） され、 空気層及び開口 1 6を通ってケース 1 0の内部空間 1 1内に入り、 固体媒質 Tm内を後下方に進んでイメージングミラ 一 4 0に入射する （図 4 C参照。 この光を L 3とする。 図 1、 図 2 A、 図 2 B、 図 2 C、 及び図 2 Dにおいては主光線の光軸で示す）。 分光方向は、 回折溝 3 1 の方向にほぼ垂直な方向である。 ここで、 ダレ一ティング 3 0に入射する光 L 2 は平行光であるが、 グレーティング 3 0の反射回折面 3 2は平面形で直線状の回 折溝 3 1を有するタイプであるので、 その反射回折光 L 3もおおむね平行光のま まとなる。 なお、 この反射回折光 L 3は、 入射光 L 1から分光されて生じた異な る波長の複数の光の内の一つの光であり、 これら異なる波長の複数の光は互いに 分離して生じている。
グレーティング 3 0において反射して分光された波長ごとの光は上述のよう に各々平行光であるが、 イメージングミラー 4 0において反射されて円錐状の光 束となり、 固体媒質 Tm内を前方に進み、 それぞれに対応する各出射用光フアイ ノ 6 0の端面に入射用光ファイバ 5 0の端面のスぺグトラルイメ一ジを形成す る （図 4 D参照この光を L 4とする。 図 1、 図 2 A、 図 2 B、 図 2 C、 及び図 2 ■ Dにおいては主光線の光軸で示す）。 ここで、 グレーティング 3 0にて分光、 分 離された異なる波長の光の数だけの本数の出射用光ファイバ 6 0が設けられて いる。 このように、 本光処理装置 1においては、 入射用光ファイバ 5 0より入射 された波長分割多重光は、 波長ごとに分波された状態で出射用光ファイバ 6 0よ ' り出射される。
上記のように、 本実施形態に係る光処理装置 1では、 グレーティング 3 0の反 射回折面 3 2は空気中に晒された回折面で光の回折を行う表面回折形であるが、 反射回折面がこのような表面回折形であるか、 後述する裏面反射形であるかを問 わず、 一般に反射回折面を有するグレーティングでは、 光が反射回折される際に 図 5 A及び図 5 Bに示すようなアナモルフォシスが発生する。 すなわち、 図 5 A に示すように、 グレーティング Gへ入射するビーム W 1のビーム幅とグレーティ ング Gで反射回折作用を受けた後のビーム W 2のビーム幅とが大きく異なって しまう。 例えば、 グレーティング Gへ入射する光の断面形状 （光軸に垂直な断面 形状） が円形であった場合には、 図 5 Aで図示のように像面においては楕円形に 変形することになり、 図示はしないが、 併せてビームの集光 NA (開口数） も変 形作用を受けることになる。 したがって、 グレーティングへの反射回折前後で光 のアナモルフォシスが発生すると (アナモルフィック効果を受けると）、 反射回 折後の光を光ファイバへ入射させた際に大きな結合損失が発生してしまうこと になる。
これに対し、 図 5 Bに示すように、 グレーティング Gへ入射するビーム W 1の ビーム幅とグレーティング Gでの反射回折作用を受けた後のビーム W 2のビー ム幅とに大きな差異が発生しなければ、 上記のようなアナモルフォシスの発生を 小さく抑えることができる （このとき、 グレーティング Gへ入射する光の断面形 状が円形であった場合には、 像面においてもほぼ円形となる）。 すなわち、 ダレ —ティングは反射回折前後において光を等倍結合する構成であることが好まし レ^ このようにすれば、 光処理装置に光を入射させる側の光ファイバと光処理装 置より光を出射させる側の光ファイバとを同じもの （同じ材質、 同じ径） にした ときには、 原理的に高い結合効率が得られることになる。 このような考え方から、 本光処理装置 1においては、 光入射口 1 2と光出射口 1 3とがグレーティング 3 0の回折溝 3 1の延びる方向に、 グレーティング 3 0 を挟むように配設されている。 このような構成によれば、 グレーティング 3 0へ 入射する光束とグレーティング 3 0において反射回折した光束とがなす角度 （伹 し、 反射回折後の光が分散する方向についての角度） を極めて小さくすることが でき、 その結果、 反射回折前後におけるの光の断面形状の変形は小さくなり、 グ レ一ティング 3 0において発生するアナモルフィック効果を大幅に低減させる ことができる
このため本光処理装置 1では、 入射した波長分割多重光とグレーティング 3 0 における反射回折後の波長ごとに分波された各光との間の N Aの差は極めて小 さいものとなり （すなわち N Aが高レベルに保存され）、 小型でありながら低損 失な性能が得られる。 また、 このような性能を備えることにより、 本分波合波器 1を WD M光通信に適用した場合、 従来技術のうち誘電体多層膜ダイクロイツク ミラ一方式やファイバーブラッググレーティング方式が通常 4波程度の分波 ·合 波が限界であるのに対し、 小型ながら例えば 1 6波というより多くの波長チャネ ルを同時に扱うことが可能となる。更に、アナモルフォシスの発生を抑えた結果、 イメージ （像） の変形が小さくなり、 例えば等倍の像に結像させた場合、 入射側 光ファイバ端のモードフィールド像がイメージとしてよく再現され、 同時に光フ アイバの NAも忠実に再現されることになる。 更に本分波合波器 1によれば、 後 述する実施例において示すように、 像点における収差が良好に補正される。
また、 これらの特徴は、 従来のグレーティング分光器方式のものよりも光ファ ィバへの光エネルギーの結合効率を高める効果があり、 使用波長域にグレーティ ングのブレーズ波長域が合致した場合、 従来のいずれの方式にもない、 低い内部 損失での分波，合波を実現できる可能性を秘めている。 また、 非常に小型化され るという特徴は、 省スペースが強く要求される光通信アクセス系の光学部品とし て適している。 更に、 本分波合波器 1は、 光ファイバアレイ以外は一体構造とな つているので、 機械的安定性が抜群に良い分波 ·合波が実現できる点も光通'信ァ クセス系の光学部品として適している。
また、 本光処理装置 1で、 上述したように、 ケース 1 0の内部空間 1 1内は光 透過性のよい固体媒質 Tmにより満たされている。 なお、 ここでは内部空間 1 1 内に満たされる透明媒質は固体であるが、 これは光透過性のよい液体 (ゲル状の 物質を含む） であってもよい。 或いは、 ケース 1 0の内部空間 1 1は単なる空洞 であってもよい。但し、 この場合には内部は真空状態であることがより好ましい。 また、 このようにケース 1 0の内部空間 1 1が空洞或いは液体で満たされるとき には、 光入射用光ファイバ 5 0の端面及び光出射用光ファイバ 6 0の端面は、 内 部空間 1 1内或いは液体内に晒された状態となる。
ここで、 本光処理装置 1のように、 内部空間 1 1を透明な固体媒質 Tmが満た す構成であるときには、 予め所定の形状にした固体媒質 Tmにコリメ一夕 2 0及 びイメージングミラー 4 0を取り付けてこれらを一体構造 （モノリシックな構 成） とした上で固体媒質 Tmをケース 1 0により覆い、 これに入射用光ファイバ 5 0及び出射用光ファイバ 6 0を取り付けるという手順で本光処理装置 1を製 造することができるので、 製造工程が大変簡易になる。
また、 本光処理装置 1では、 上述したように、 入射用光ファイバ 5 0と固体媒 質 Tmとの接続面、 及び出射用光ファイバ 6 0と固体媒質 Tmとの接続面にはと もに傾斜が付けられていたが、 これら双方の接続面は互いに平行であることが好 ましい。 例えば、 ァライメントエラーにより入射用光ファイバ 5 0の固体媒質 T m表面上への取り付け位置が本来の位置よりも上方にずれてしまった場合には、 入射光束 L 1の主光線が上方にずれるとともに、 出射光束 L 4の主光線も同じ量 だけ下方にずれるのであるが、 ここで、 図 3 A及び図 3 Bに示すような方向の傾 斜が上記両接続面に平行に設けられているとすると、 入射用光ファイバ 5 0の取 り付け位置が上方にずれたときには上記傾斜により光の入射口 1 2は入射用光
0側 （図 3 A及び図 3 Bでは紙面の左方） にもずれており、 光の入射 点はコリメータ 2 0から僅かに遠ざかることになる。 一方、 これにより像点はィ メ一ジングミラー 4 0に近づくことになるが、 上記のようにこの像点は光の入射 点が上方にずれた分だけ下方にずれるので、 ちょうど出射用光ファイバ 6 0と固 体媒質 Tmとの接続面上に位置して結像することになる。 このように、 入射用光 ファイバ 5 0と固体媒質 Tmとの接続面、 及び出射用光ファイバ 6 0と固体媒質 T mとの接続面が互いに平行であれば、 ァライメントエラーにより生ずる結像点 の位置ずれは自動的に修正される。
また、 本光処理装置 1においては、 イメージングミラー 4 0の焦点がグレーテ イング 3 0の反射回折面 3 2上 （若しくはその近傍位置） に位置していることが 好ましい。 イメージングミラ一 4 0がこのように配置されているのならば、 グ.レ 一ティング 3 0の反射回折面 3 2において反射回折されて波長ごとに分光 （分 波）された各光束は、グレーティング 3 0を上方より見た図 6より分かるように、 イメージングミラ一 4 0において反射した後、 各波長ごとの光の主光線は互いに 平行となる （すなわちテレセントリックな結像態様となる）。
ここで、 ケース 1 0の光出射口 1 3に繋がる複数の出射用光ファイバ 6 0が平 行に配列されており、 かつ、 各出射用光ファイバ 6 0の端面カットの角度が全て 同じで互いに平行になるように処理されているのであれば、 波長ごとの光の結像 光線 （の主光線） はほぼ等しい角度で、 対応する出射用光ファイバ 6 0のコア 6 1に入射することになる。 したがって、 イメージングミラー 4 0において反射し た波長ごとの光 L 4の出射用光ファイバ 6 0への入射角度を最適値に調節すれ ば、 固体媒質 Tmと出射用光ファイバ 6 0との間の結合損失を低減させて、 本光 処理装置 1全体としての損失をより一層低減させることが可能となる。
また、 上記実施形態において示したグレーティング 3 0は、 空気中に晒された 反射回折面 3 2において反射回折を行う表面反射形のグレーティングとされて いる。 このような表面反射形のグレーティングを用いれば、 ケース 1 0の内部空 間 1 1内を占める媒質 （固体とは限らない） の屈折率の温度変化が問題となる場 合において有効となる。 すなわち、 一般にガラスなどの固体、 液体からなる媒質 は屈折率の温度変化が気体に比べて大きく、 温度が変化すると屈折率が変化して しまう。 その結果、 グレ一ティングによる回折角度に変動が生じ、 像点位置のド リフトが生じる虞がある。 ここで、 上記実施形態において示したように、 グレー ティングの反射回折面を空気中に晒し、 空気層を介して光の反射回折を行うよう にすることにより、 温度変化による像点ドリフトを大幅に軽減させることができ る。
また、 コリメータ 2 0及びイメージングミラ一 4 0は上述したように、 ともに 凹面反射面であるが、 本光処理装置 1ではこれを特に回転放物面形状とすること により、 波長ごとに分波した光 L 4それぞれを対応する出射用光ファイバ 6 0へ 結合させるときに生じる結合損失を低減させて本分波合波器 1全体としての損 失を低下させることができる。 具体的には、 図 7に示すように、 コリメ一タ 2 0 及びイメージングミラー 4 0がそれぞれ同一の回転放物面 P S上の異なる一部 分となるようにするとともに、 回転放物面 P Sの生成回転軸 P Xが入射用光ファ ィバ 5 0を介してケース 1 0の内部空間 1 1内 （固体媒質 Tm内） に入射した光 L 1の主光線に対して平行となり、 かつ、 回転放物面 P Sの焦点 P Fがグレーテ イング 3 0の反射回折面 3 2上 （若しくはその近傍位置） に位置するようにコリ メータ 2 0及びイメージングミラ一 4 0を配置する。
コリメータ 2 0及びイメージングミラ一 4 0が上記のように配置された場合、 入射用光ファイバ 5 0を介してケース 1 0の内部空間 1 1内 （固体媒質 Tm内） に入射した光 L 1がコリメ一夕 2 0において反射した光 L 2の主光線はグレー ティング 3 0の反射回折面 3 2上に至るが、 この光 L 2の主光線の光軸が反射回 折面 3 2と交わる点は、 コリメ一夕 2 0及びイメージングミラ一 4 0の表面形状 を含んでなる回転放物面 P Sの生成回転軸 P X上に位置し、 しかも、 その回転放 物面 P Sの焦点 P Fに一致 （或いはほぼ一致） する。 このとき、 グレーティング 3 0の反射回折面 3 2において反射回折した光 L 3は回転放物面 P Sの焦点 P Fより発する光となるため、 その回転放物面 P Sの一部であるイメージングミラ 一 4 0において反射した光 L 4の主光線は回転放物面 P Sの生成回転軸 P X、 及 び光 L 1の主光線の光軸と平行になる （テレセントリックな結像態様となる）。 ここで、 上述したように、 ケース 1 0の光出射口 1 3に繋がる複数の出射用光 ファイバ 6 0の列が平行に配列されており、 かつ、 上記した各出射用光ファイバ 6 0の端面カツトの角度が全て同じで互いに平行になるように処理されている のであれば、 波長ごとの光の結像光線 （の主光線） はほぼ等しい角度で、 対応す る出射用光ファイバ 6 0のコア 6 1に入射することになるため、 イメージングミ ラー 4 0において反射した波長ごとの光 L 4の出射用光ファイバ 6 0への入射 角度を最適値に調節すれば、 固体媒質 Tmと出射用光ファイバ 6 0との間の結合 損失を低減させて、 本光処理装置 1全体としての損失をより一層低減させること が可能となる。
ここでもし、 グレーティング 3 0をただの平面ミラーに置き換えて、 その反射 面をコリメ一夕 2 0及びイメージングミラー 4 0の表面形状を含んでなる回転 放物面 P Sの生成回転軸 P Xに垂直に設置するならば、 入射用光ファイバ 5 0を 介してケース 1 0の内部空間 1 1内 （固体媒質 Tm内） に入射し、 コリメータ 2 0、 平面ミラー、 イメージングミラ一 4 0を経て、 出射用光ファイバ 6 0の端面 にできる入射用光ファイバ 5 0の端面像は、 おおよそァプラナティックな結像を することになり、 幾何光学的収差が非常に小さくなる。 本光処理装置 1のように グレーティング 3 0をグレーティングとして作用させてもその傾向は残るので、 やはり幾何光学的収差は大変小さくなる。
また、 上記のようにコリメ一夕 2 0及びイメージングミラ一 4 0の表面形状が 回転放物面となるようにする代わりに、 コリメータ 2 0及びイメージングミラー 4 0の表面形状がト一リック面となるようにすることによつても、 波長ごとに分 波した光 L 4それぞれを対応する出射用光ファイバ 6 0へ結合させるときに生 じる結合損失を低減させて本分波合波器 1全体としての損失を低下させること ができる。
具体的な説明に入る前に、 先ずト一リック面について説明する。 トーリック面 には図 8 A及び図 8 Bに示すように 2つのタイプがあり、 その! リック面の生 成回転軸 AXを通る平面を経面 M、 生成軸 AXに垂直な平面のうち！ ^一リック面 との交円が大円となる平面を赤道面 Eとした場合、 赤道面 Eによりトーリック面 自身を切断したときに交円が 1つ得られるタイプのもの （第 1のタイプのト一リ ック面とする） と、 赤道面 Eによりト一リック面自身を切断したときに交円が 2 つ得られるタイプのもの （第 2のタイプのトーリック面とする） とが存在する。 図 8 Aは前者の例を示しており、 図 8 Bは後者の例を示している。 これら両タイ プのト一リック面とも大きさの異なる 2つの曲率半径を有しているが、 このうち 大きい方の曲率半径をタンジェンシャル (メリジォナル） 方向の曲率半径 R t、 小さい方の曲率半径がサジタル方向の曲率半径 R sとする。
ここで、 コリメータ 2 0及びイメージングミラー 4 0の表面形状を含むト一リ ック面として上記第 1のタイプを採用する場合には、 図 9に示すように、 コリメ —夕 2 0及びイメージングミラ一 4 0がそれぞれ同一のト一リック面 T S上の 異なる一部分となるようにしたうえで、 これらコリメ一夕 2 0及びイメージング ミラー 4 0を、 ①そのトーリック面 T Sの経面 Mのうち選択された一つ （経面 M 1とする） が入射用光ファイバ 5 0を介してケース 1 0の内部空間 1 1内 （固体 媒質 Tm内） に入射する光 L 1の主光線の光軸に対して平行になるとともに、 ② その選択された経面 M l内方向の焦点 RM Fが反射回折面 3 2上 （若しくはその 近傍位置） に位置し、 かつ、 ③上記選択された経面 M lが、 上記光 L 1の主光線 を含んでグレーティング 3 0の回折溝 3 1と平行な方向に延びる平面 B S 1と 0 ° ないし 4 5 ° の範囲で交わる （図 9中に示す角度 Ψ 1が 0≤Ψ 1≤4 5 ° の 範囲となる） 位置に設ける。
一方、 コリメ一夕 2 0及ぴイメージングミラー 4 0を含むトーリック面として 上記第 2のタイプを採用する場合には、 図 1 0に示すように、 コリメ一夕 2 0及 びイメージングミラ一4 0がそれぞれ同一の 1 リック面 T S上の異なる一部 分となるようにしたうえで、 これらコリメ一夕 2 0及びイメージングミラ一 4 0 を、 ①そのト一リック面 T Sの赤道面 Eのうち選択された一つ （赤道面 E 1とす る） が上記光 L 1の主光線の光軸に対して平行になるとともに、 ②その選択され た赤道面 E 1内方向の焦点 R E Fが反射回折面 3 2上 （若しくはその近傍位置） に位置し、 かつ、 ③上記選択された赤道面 E 1が、 上記光 L 1を含んでグレーテ イング 3 0の回折溝 3 1と平行な方向に延びる平面 B S 2と 0 ° ないし 4 5 ° の範囲で交わる （図 1 0中に示す角度 Ψ 2が 0≤ 2≤4 5 ° の範囲となる） 位 置に設ける。
コリメータ 2 0及びイメージングミラ一 4 0が上記のように配置された場合、 ト一リック面 T Sが第 1のタイプであるときには、 入射用光ファイバ 5 0を介し てケース 1 0の内部空間 1 1内 （固体媒質 Tm内） に入射した光 L 1がコリメ一 タ 2 0において反射した光 L 2の主光線はダレ一ティング 3 0の反射回折面 3 2上に至るが、 この光 L 2の主光線の光軸が反射回折面 3 2と交わる点は、 コリ メ一夕 2 0及びィメ一ジングミラー 4 0の表面形状を含んでなる 1 リック面 T Sの選択された経面 M l内方向の焦点 RM Fに一致 （或いはほぼ一致） する。 このとき、 グレーティング 3 0の反射回折面 3 2において反射回折した光 L 3は トーリック面 T Sの上記焦点 RM Fより発する光となるため、 そのト一リック面 T Sの一部であるイメージングミラー 4 0において反射した光 L 4の主光線は 光 L 1の主光線の光軸と平行になる （テレセントリックな結像態様となる）。 また、 トーリック面 T Sが第 2のタイプであるときには、 入射用光ファイバ 5 0を介してケース 1 0の内部空間 1 1内 （固体媒質 Tm内） に入射した光 L 1が コリメ一夕 2 0において反射した光 L 2の主光線はグレーティング 3 0の反射 回折面 3 2上に至るが、 この光 L 2の主光線の光軸が反射回折面 3 2と交わる点 は、 コリメ一夕 2 0及びイメージングミラー 4 0の表面形状を含んでなる！ ^一リ ック面 T Sの選択された赤道面 E 1内方向の焦点 R E Fに一致 （或いはほぼ一 致） する。 このとき、 グレーティング 3 0の反射回折面 3 2において反射回折し た光 L 3はトーリック面 T Sの上記焦点 R E Fより発する光となるため、 そのト —リック面 T Sの一部であるイメージングミラ一 4 0において反射した光 L 4 の主光線はトーリック面 T Sが第 1のタイプである場合と同様、 光 L 1の主光線 の光軸と平行になる （テレセントリックな結像態様となる）。
ここで、 上述したコリメータ 2 0及びイメージングミラ一 4 0の表面形状を回 転放物面とする場合と同様、 ケース 1 0の光出射口 1 3に繋がる複数の出射用光 ファイバ 6 0の列が平行に配列されており、 かつ、 上記した各出射用光ファイバ 6 0の端面カットの角度が全て同じで互いに平行になるように処理されている のであれば、 波長ごとの光の結像光線 （の主光線） はほぼ等しい角度で、 それぞ れに対応する出射用光ファイバ 6 0のコア 6 1に入射することになるため、 ィメ —ジングミラ一4 0において反射した波長ごとの光 L 4の出射用光ファイバ 6 0への入射角度を最適値に調節すれば、 固体媒質 Tmと出射用光ファイバ 6 0と の間の結合損失を低減させて、 本光処理装置 1全体としての損失をより一層低減 させることが可能となる。
ここで、 トーリック面が第 1のタイプであるか第 2のタイプであるかに拘わら ず、 光 L 1の主光線の光軸がコリメ一夕 2 0上の反射点法線となす角を 0 1とす ると、 光 L 2の主光線の光軸が上記コリメ一夕 2 0上の反射点法線となす角も 0 1となり、 光 L 3の主光線の光軸がイメージングミラ一4 0上の反射点法線とな すを 0 2とすると、 光 L 4の主光線の光軸が上記イメージングミラー 4 0上の反 射点法線となす角も 0 2となる。 ダレ一ティング 3 0の反射回折面 3 2に入射し た光の入射角度と、 反射回折面 3 2において反射した光の出射角度はほぼ等しい ことから、 上記 0 1と S 2とはほぼ等しくなり （0 1 ^ 6 2 )、 その角度を 0と おくと、 光 L 1の主光線の光軸と光 L 2の主光線の光軸とがなす角度は 2 Θとな り、 光 L 3の主光線の光軸と光 L 4の主光線の光軸とがなす角度も 2 Θとなる (図 9及び図 1 0参照）。 また、 上記のようにコリメ一夕 20及びイメージングミラ一 40をトーリック 面とする場合、 更に下に示す条件を満たすようにすることにより、 コリメ一夕 2 0及びィメ一ジングミラー 40において光が反射することにより生ずる幾何光 学的収差を容易に抑えることが可能である。その具体的な説明に入る前に、先ず、 図 1 1を用いて凹ト一リック反射面のパワーについて説明する。
図 1 1は、 凹ト一リック反射面 MSの反射点 Rpでの法線 RpVに対して角度 Θで平行光束が入射して反射する様子を示している。 ここで、 光束 L tは上記平 行光束の凹トーリック反射面 MSのタンジェンシャル方向 （メリジォナル） 入射 成分、 光束し sは上記平行光束の凹トーリック反射面 MSのサジタル方向入射成 分である。 凹トーリック反射面 MSに、 反射点 Rpでの法線 Rp Vに対して角度 Θで入射する光束について、 タンジェンシャル方向 (図中に Tで示す方向） の焦 点距離とサジタル方向での焦点距離を一致させるためには、 その凹面反射面 MS の反射点 R Pでの 2つの曲率半径 R t , R s (図 9及び図 10も参照）について、 焦点距離を f としたときに （この焦点距離 ίは、 図 1 1における反射点 Rpと光 の集光点 BFとの間の距離となる）、 下式 （1), (2) が満たされるようにすれ ばよい。
タンジェンシャル方向： R t = 2 · f /cos Θ …式 （1)
サジタル方向： R s = 2 · f - cos0 …式 （2)
上記両式 （1), (2) より、 下式 （3) が導かれる。
R s/'R t =cos2 Θ …式 (3)
図 9及び図 10において示した 0の値を上式 （3) に当てはめてこれが成り立 つとき、 コリメ一夕 20及びイメージングミラー 40において反射する光の非点 収差の発生が抑えられることになるので、 非点収差による像の伸び変形が発生し ない。 したがって、 受光側でファイバ結合効率を高く維持でき、 損失をより小さ く抑えることが可能となる。 '
これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、 本発明の範囲は 上述の実施形態に示したものに限定されない。 例えば、 上述の実施形態では、 コ リメ一夕 2 0とイメージングミラ一 4 0とが別部材からなつていたが、 これらは 一体に形成されるものであってもよい。 特に、 コリメ一夕 2 0及びイメージング ミラー 4 0の表面形状を回転放物面、 或いはトーリック面とする場合には、 製作 及び構成が非常に簡単になる。
また、 上述の実施形態においては、 グレーティング 3 0の反射回折面 3 2は空 気を隔ててケース 1 0の内部空間 1 1 (固体媒質 Tm) と対向するようになって いたが、 反射回折面 3 2は必ずしも空気を隔ててケース 1 0の内部空間と対向す るようになっている必要はない。 例えば、 図 1 2、 図 1 3 A、 図 1 3 B、 図 1 3 C、 及び図 1 3 Dに示すように、 グレーティング 3 0 ' が複数の直線状の回折溝 3 1 ' が等間隔に並べられてなる反射回折面 3 2 ' を有しており、 この反射回折 面 3 2 'が、グレーティング 3 0 'を構成する媒質内に形成されているところの、 裏面反射形であってもよい。 このとき、 コリメ一夕 2 0において反射された光 L 2は、固体媒質 Tmよりグレーティング 3 0を構成する材質（例えば石英ガラス） を透過して反射回折面 3 2 ' に至り、 反射回折後の光は再びグレーティング 3 0 を構成する材質を透過して固体媒質 Tm内に入り、 イメージングミラ一 4 0に至 る光路をとることになる （このときのグレーティング 3 0 ' は裏面反射形のグレ 一ティングとなる）。 なお、 図 1 2はこのような変形例に係る光処理装置 1 ' の 斜視図であり、 図 1 3 Aはこの光処理装置 1 ' の正面図、 図 1 3 Bは右側面図、 図 1 3 Cは平面図、 図 1 3 Dは左側面図 （但し、 右側面図とは上下左右が逆） で ある。 また、 これら両図では、 上述の実施形態と同じ構成のものには同じ符号を 付している。なお、表面反射形であってもこれをケース 1 0の内部空間 1 1内（或 いはこの内部空間 1 1を満たす固体媒質 Tm内） に位置させることもできる。 また、 本発明に係る光処理装置を光合波器として用いた場合には、 光の入出力 方向が全く逆になる。 すなわち、 上記各出射用光ファイバ 6 0よりケース 1 0の 内部空間 1 1内 （固体媒質 Tm内） に入射された、 異なる波長を有する複数の光 は、 イメージングミラー 4 0において反射された後、 グレーティング 3 0の反射 回折面 3 2に至って反射回折され、 一つの光に合波された状態となってコリメ一 夕 2 0に至り、 ここで反射されて入射用光ファイバ 5 0に入射されることになる。 また、 本光処理装置は、 上述のように、 波長分割多重光の分波及び波長分割多重 光への合波に用いることができるが、 その用途は必ずしもこれら光の分波 '合波 に限定されるものではない。 実施例
以下、 本発明に係る分波合波器の具体的な実施例について示す。
(第 1実施例）
図 1 4 A、 図 1 4 B、 及び図 1 4 Cは本発明の第 1実施例に係る光処理装置を 示すものであり、 図 1 4 Aは分波合波器の正面図 （但し、 入射光用光ファイバ 5 0と出射用光ファイバ 6 0のみを示す）、 図 1 4 Bは右側面図、 図 1 4 Cは平面 図である。 この第 1実施例に係る光処理装置では、 コリメ一夕 2 0及びイメージ ングミラー 4 0を回転放物面から形成しており、 ケース 1 0の内部空間 1 1内は 後記する屈折率特性を有する固体媒質 Tmで満たした。 グレーティング 3 0は裏 面反射形であり （上述の実施形態の変形例に係る光処理装置 1 ' に相当）、 反射 回折面 3 2 ' と対向する側の面はケース 1 0の壁部 1 4に設けた貫通穴 （図示せ ず） を介して固体媒質 Tmと接合させた。 また、 グレーティング 3 0上の光の反 射点を原点として、 丫2座標系を図1 4八、 図 1 4 B、 及び図 1 4 Cのように 設定した。 主要諸元及び入射点、 像点の座標データを下の表 1に示す。
表 1
主要部寸法： A = 30. 5皿， B =30mm
固体媒質の波長に対する屈折率特性：図 1 5の表に示す
分波波長： 1371mm， 1391腿， 1411匪， 1431mm, 1461腿， 1491賺，
151 1mm, 1531龍， 1551匪， 1571mm, 1591mm, 161 1mm, 1631mm, 1651醒， 1671mm， 1691漏の 16波
グレーティング
格子定数： 1/400画
回折次数： 1次
溝方向： Y軸に平行
反射回折面の法線 GVが Z軸となす角度 ψ ： 11.907°
入射点の座標： X=- 0.5腿， Y = 5.5膽
像点の座檩： 図 16の表に示す
像点での結像性能の一例を図 17 Α及び図 17 Bに示す。 この結像性能を示す 図は、 上記 16の分波波長より選択した波長 1571mmの光の像点における強 度分布を立体表示 （図 17A) とコンター表示 （図 17B) にて示したものであ る （単位デシベル）。 図 17 Bにおいてコンタ一表示は、 頂点を O dBとし、 一 30 d Bまで 3 d B刻みで示した。なお、本実施例では、光の入射面及び像面は、 回転放物面の生成回転軸に垂直な平面であるとした。
(第 2実施例）
図 18A、 図 18B、 図 18C、 及び図 18 Dは本発明の第 2実施例に係る光 処理装置を示すものであり、 図 18 Aは分波合波器の正面図 （但し、 入射光用光 ファイバ 50と出射用光ファイバ 60のみを示す）、 図 18 Bは右側面図、 図 1 8 Cは平面図、 図 18Dは左側面図 （但し、 右側面図とは上下が逆） である。 こ の第 2実施例に係る光処理装置では、 コリメータ 20及びイメージングミラー 4 0を回転放物面から形成しており、 ケース 10の内部空間 1 1内は上記第 1実施 例と同じ屈折率特性を有する固体媒質 Tmで満たした。 グレーティング 30は表 面反射形であり （上述の実施形態に係る光処理装置 1に相当）、 反射回折面 32 は空気を隔てて固体媒質 Tmと対向するように位置させた。 また、 ダレ一ティン グ 30上の光の反射点を原点として、 丫2座標系を図18八、 図 18B、 図 1 8 C、 及び図 18 Dのように設定した。 主要諸元及び入射点、 像点の座標データ を下の表 2に示す。
表 2
主要部寸法： A = 30.51腿， B-27.5腿， C = 1.7inin
固体媒質の波長に対する屈折率特性：図 1 5の表と同じ
分波波長： 第 1実施例と同じ 16波
グレーティンク
格子定数： l/400mm
回折次数： 1次
溝方向： Y軸に平行
反射回折面の法線 GYが Z軸となす角度 φ ： 17.5°
入射点の座標： X= -0.5mm, Y = 5.5mm
像点の座標： 図 19の表に示す
像点での結像性能の一例を図 2 OA及び図 20Bに示す。 この結像性能を示す 図は、 上記 1 6の分波波長より選択した波長 1 57 1mmの光の像点における強 度分布を立体表示 （図 2 OA) とコン夕一表示 （図 20B) にて示したものであ る （単位デシベル）。 図 20 Bにおいてコンター表示は、 頂点を O dBとし、 一
30 d Bまで 3 d B刻みで示した。なお、本実施例では、光の入射面及び像面は、 回転放物面の生成回転軸に垂直な平面であるとした。
(第 3実施例）
図 2 1A、 図 2 1 B、 及び図 2 1 Cは本発明の第 3実施例に係る光処理装置を 示すものであり、 図 21 Aは分波合波器の正面図 （但し、 入射光用光ファイバ 5 0と出射用光ファイバ 60のみを示す）、 図 2 1 Bは右側面図、 図 2 1 Cは平面 図である。 この第 3実施例に係る光処理装置では、 コリメ一夕 20及びイメージ ングミラー 40を前述した第 2のタイプのトーリック面から形成しており、 ケー ス 1 0の内部空間 1 1内は上記第 1実施例と同じ屈折率特性を有する固体媒質 Tmで満たした。 グレーティング 30は裏面反射形であり （上述の実施形態の変 形例に係る光処理装置 1 ' に相当）、 反射回折面 32' と対向する側の面はケー ス 10の壁部 14に設けた貫通穴 （図示せず） を介して固体媒質 Tmと接合させ た。 また、 グレーティング 30上の光の反射点を原点として、 XYZ座標系を図 2 1A、 図 2 1 B、 及び図 21 Cのように設定した。 主要諸元及び入射点、 像点 の座標データ等を下の表 3に示す。
表 3
主要部寸法： A = 3Q.31匪， B=30匪
固体媒質の波長に対する屈折率特性：図 1 5の表と同じ
分波波長： 第 1実施例と同じ 16波
卜一リック面
曲率半径： R t =60.404mm, R s =6 Omm (R s/R t =0.993)
グレーティング
格子定数： 1/400腿
回折次数： 1次
溝方向： Y軸に平行
反射回折面の法線 GVが Z軸となす角度 φ ： 12°
入射点の座標： X= - 0.5腿， Y = 5.5龍
像点の座標： 図 22の表に示す
図 10中に示す角度 2 ： 90° +
図 21 Α、 図 2 1 Β、 及び図 21 C中に示す角度 S ： 5.2° (cos20 =0.992 =
R s/R t)
像点での結像性能の一例を図 23 A及ぴ図 23 Bに示す。 この結像性能を示す 図は、 上記 16の分波波長より選択した波長 1571mmの光の像点における強 度分布を立体表示 （図 23A) とコン夕一表示 （図 23 B)) にて示したもので ある （単位デシベル）。 図 23 Bにおいてコン夕一表示は、 頂点を O dBとし、 - 30 dBまで 3 dB刻みで示した。 なお、 本実施例では、 光の入射面及び像面 は、 Z軸にほぼ垂直な面内にある。
上記第 1〜第 3実施例についての結果を見ると、 分波後の波長は、 中央部の光 強度が周辺部の光強度よりも際立って高い、 ガウスビーム形の強度分布となって いる。 また、 収差も良好に補正されている。 これらのことから、 本発明に係る光 処理装置は、 入射から出射まで N Aが高レベルに保存されて損失が小さく抑えら れ、 多波長 （これら実施例では 1 6波長） を扱いながらも良好な結像性能を有し ていることが分かる。
以上説明したように、本発明に係る光処理装置では、光入射口と光出射口とが、 グレーティングにおける回折溝の延びる方向に、 グレーティングを挟んで設けら れているため、 グレーティングへの入射光束とグレーティングからの反射回折光 束とがなす、 反射回折後の光が分散する方向についての角度を極めて小さくする ことができ、 反射回折の前後における光のアナモルフィック効果を大幅に低減さ せることができる。 このため、 入射した波長分割多重光とグレーティングにおけ る反射回折後の波長ごとに分波された各光との間の N Aの差は極めて小さいも のとなり （すなわち N Aが高レベルに保存され）、 小型でありながら低損失な性 能が得られる。 また、 このような性能を備えることにより、 本光処理装置を WD M光通信に適用した場合、 従来技術のうち誘電体多層膜ダイクロイツクミラー方 式やファイバ一ブラッググレーティング方式が 4波程度の分波 ·合波が普通なの に対し、 小型ながらより多くの波長チャネルを同時に扱うことが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 内部空間及びこの内部空間と繋がる光入射口及び光出射口を有して構成さ れるケースと、
前記ケースの前記光入射口に接続された入射用光伝送路と、
前記ケースの前記光出射口に接続された複数の出射用光伝送路と、
前記ケースの前記内部空間内に設けられ、 前記入射用光伝送路を介して前記内 部空間内に入射された波長分割多重光を反射させて平行光にする第 1の凹面反 射面と、
前記ケースに固定され、 前記第 1の凹面反射面において平行光にされた前記波 長分割多重光を複数の直線状の回折溝が等間隔に並べられてなる平面形の反射 回折面において波長の異なる複数の光に分光するグレーティングと、
前記ケースの前記内部空間内に設けられ、 前記グレーティングにおいて分光さ れた光を前記出射用光伝送路に入射させる第 2の凹面反射面とを備え、
前記光入射口と前記光出射口とは、 前記グレーティングにおける前記回折溝の 延びる方向に、 前記グレーティングを挟んで設けられていることを特徴とする光
2 . 前記ケースの前記内部空間内が透明な固体媒質で満たされており、 前記入射用光伝送路の端面及び前記出射用光伝送路の端面がそれぞれ前記固 体媒質に接合されていることを特徴とする請求項 1記載の光処理装置。
3 . 前記反射回折面が空気を隔てて前記ケースの内部空間と対向しており、 前記第 1の凹面鏡において反射された光は前記ケースに設けられた開口及び 空気を通って前記反射回折面に入射し、 前記反射回折面において反射回折した光 は空気及び前記開口を通つて前記第 2の凹面鏡に至るようになつていることを 特徴とする請求項 1又は 2記載の光処理装置。
4. 前記第 2の凹面反射面の焦点が前記グレーティングの前記反射回折面上若 しくはその近傍位置に位置していることを特徴とする請求項 1又は 2記載の光
5 . 前記第 2の凹面反射面の焦点が前記グレーティングの前記反射回折面上若 しくはその近傍位置に位置していることを特徴とする請求項 3記載の光処理装
6 . 前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反射面がそれぞれ同一の回転放 物面上の異なる一部分となっており、
前記回転放物面の生成回転軸が前記入射用光伝送路を介して前記ケースの前 記内部空間内に入射した光の主光線に対して平行となり、
かつ、 前記回転放物面の焦点が前記グレーティングの前記反射回折面上若しく はその近傍位置に位置するように前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反 射面の配置がなされていることを特徴とする請求項 1又は 2記載の光処理装置。
7 . 前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反射面がそれぞれ同一の回転放 物面上の異なる一部分となっており、
前記回転放物面の生成回転軸が前記入射用光伝送路を介して前記ケースの前 記内部空間内に入射した光の主光線に対して平行となり、
かつ、 前記回転放物面の焦点が前記グレーティングの前記反射回折面上若しく はその近傍位置に位置するように前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反 射面の配置がなされていることを特徴とする請求項 3記載の光処理装置。
8 . 前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反射面がそれぞれ同一のトーリ ック面上の異なる一部分となっており、
前記ドーリック面の生成回転軸を通る平面を経面、 前記生成軸に垂直な平面の うち前記トーリック面との交円が大円となる平面を赤道面としたときに、 前記トーリック面を前記赤道面により切断したときに得られる交円が 1つで ある場合には、 前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反射面は、 これら両凹 面反射面を含むト一リック面の前記経面のうち選択された一つが前記入射用光 伝送路を介して前記ケースの前記内部空間内に入射する光の主光線の光軸に対 して平行になるとともに、 前記選択された経面内方向の焦点が前記反射回折面上 若しくはその近傍位置に位置しかつ、 前記選択された経面が、 前記入射用光伝送 路を介して前記ケースの前記内部空間内に入射した光の主光線を含んで前記グ レーティングの前記回折溝と平行な方向に延びる平面と 0 ° ないし 4 5 ° の範 囲で交わる位置に設けられ、
前記トーリック面を前記赤道面により切断したときに得られる交円が 2つで ある場合には、 前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反射面は、 これら両凹 面反射面を含むトーリック面の前記赤道面のうち選択された一つが前記入射用 光伝送路を介して前記ケースの前記内部空間内に入射する光の主光線の光軸に 対して平行になるとともに、 前記選択された赤道面内方向の焦点が前記反射回折 面上若しくはその近傍位置に位置し、 かつ、 前記選択された赤道面が、 前記入射 用光伝送路を介して前記ケースの前記内部空間内に入射した光の主光線を含ん で前記グレーティングの前記回折溝と平行な方向に延びる平面と 0 ° ないし 4 5 ° の範囲で交わる位置に設けられていることを特徴とする請求項 1又は 2記 載の光処理装置。
9 . 前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反射面がそれぞれ同一のトーリ ック面上の異なる一部分となっており、 前記トーリック面の生成回転軸を通る平面を経面、 前記生成軸に垂直な平面の うち前記ト一リック面との交円が大円となる平面を赤道面としたときに、 前記トーリック面を前記赤道面により切断したときに得られる交円が 1つで ある場合には、 前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反射面は、 これら両凹 面反射面を含むト一リック面の前記経面のうち選択された一つが前記入射用光 伝送路を介して前記ケースの前記内部空間内に入射する光の主光線の光軸に対 して平行になるとともに、 前記選択された経面内方向の焦点が前記反射回折面上 若しくはその近傍位置に位置しかつ、 前記選択された経面が、 前記入射用光伝送 路を介して前記ケースの前記内部空間内に入射した光の主光線を含んで前記グ レーティングの前記回折溝と平行な方向に延びる平面と 0 ° ないし 4 5 ° の範 囲で交わる位置に設けられ、
前記ト一リック面を前記赤道面により切断したときに得られる交円が 2つで ある場合には、 前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反射面は、 これら両凹 面反射面を含むトーリック面の前記赤道面のうち選択された一つが前記入射用 光伝送路を介して前記ケースの前記内部空間内に入射する光の主光線の光軸に 対して平行になるとともに、 前記選択された赤道面内方向の焦点が前記反射回折 面上若しくはその近傍位置に位置し、 かつ、 前記選択された赤道面が、 前記入射 用光伝送路を介して前記ケースの前記内部空間内に入射した光の主光線を含ん で前記グレーティングの前記回折溝と平行な方向に延びる平面と 0 ° ないし 4 5 ° の範囲で交わる位置に設けられていることを特徴とする請求項 3記載の光 処理装置。
1 0 . 前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反射面を含むトーリック面に ついての 2つの曲率半径のうち大きい方の曲率半径を R t、 小さい方の曲率半径 を R sとし、 前記入射用光伝送路を介して前記ケースの前記内部空間内に入射し た光の主光線が前記第 1の凹面反射面に至るときの光軸と前記第 1の凹面反射 面において反射した後の光軸とが形成する角度を 2 0としたときに、 式
R s /R t =cos 2 θ
が満足されることを特徴とする請求項 8記載の光処理装置。
1 1 . 前記第 1の凹面反射面及び前記第 2の凹面反射面を含むトーリック面に ついての 2つの曲率半径のうち大きい方の曲率半径を R t、 小さい方の曲率半径 を R sとし、 前記入射用光伝送路を介して前記ケースの前記内部空間内に入射し た光の主光線が前記第 1の凹面反射面に至るときの光軸と前記第 1の凹面反射 面において反射した後の光軸とが形成する角度を 2 Θとしたときに、 式
R s /R t =cos 2 θ
が満足されることを特徴とする請求項 9記載の光処理装置。
1 2 . 内部空間及び前記内部空間と各々繋がる光入射口及び光出射口を有して 構成されるケースと、
前記ケースの前記内部空間内に設けられ、 前記光入射口から前記内部空間内に 入射された波長分割多重光を反射させて平行光にする第 1の凹面反射面と、 前記ケースに固定され、 前記第 1の凹面反射面において平行光にされた前記波 長分割多重光を複数の直線状の回折溝が等間隔に並べられてなる平面形の反射 回折面において波長の異なる複数の光に分光するグレーティングと、
前記ケースの前記内部空間内に設けられ、 前記グレーティングにおいて分光さ れた光を前記光出射口に入射させる第 2の凹面反射面とを備え、
前記光入射口と前記光出射口とは、 前記グレーティングにおける前記回折溝の 延びる方向に、 前記グレーティングを挟んで設けられていることを特徴とする光
1 3 . η個の異なる波長成分を有する波長分割多重光を光入射口から入射して 波長ごとに分離した n個の射出光を光出射口から射出する光分波器であって、 内部空間及び前記内部空間と各々繋がる前記光入射口及び前記光出射口を有 して構成されるケースと、
前記ケースの前記内部空間内に設けられ、 前記光入射口から前記内部空間内に 入射された前記波長分割多重光を反射させて平行光にする第 1の凹面反射面と、 前記ケースに固定され、 前記第 1の凹面反射面において平行光にされた前記波 長分割多重光を複数の直線状の回折溝が等間隔に並べられてなる平面形の反射 回折面において波長の異なる複数の光に分光するグレーティングと、
前記ケースの前記内部空間内に設けられ、 前記グレーティングにおいて分光さ れた複数の光を前記光出射口に入射させる第 2の凹面反射面とを備え、
前記光入射口と前記光出射口とは、 前記グレーティングにおける前記回折溝の 延びる方向に、 前記グレーティングを挟んで設けられていることを特徴とする光 分波器。
1 4 . 波長分割多重光を案内する単一の光ファイバに接続される単一の光透過 □と、
複数の回折溝が等間隔に並べられた回折溝面を有し、 波長分割多重光を波長の 異なる複数の光に分光するか、 又は波長の異なる複数の光を波長分割多重光に合 成するグレーティングと、
波長の異なる複数の光をそれぞれ案内する複数の光ファイバにそれぞれ接続 され、 前記回折溝の延びる方向とほぼ垂直な方向に配列される複数の光透過口列 と、
前記単一の光透過口から来る波長分割多重光を前記グレーティングの前記回 折溝面へ案内するか、 又は前記グレーティングから来る波長分割多重光を前記単 一の光透過口に案内する為の第 1の光案内部材と、
前記グレーティングにより分光された複数の光を前記複数の光透過口列 2- れぞれ案内するか、 又は前記複数の光透過口列から来る複数の光を前記グレーテ ィングの前記回折溝面へ案内する第 2の光案内部材とを備えて成ることを特徴 とする光処理装置。
1 5 . 更に内部空間を有するケースを備え、
前記単一の光透過口と前記複数の光透過口列とが当該ケースの外方へ開いて 形成されており、 前記グレーティングの前記回折溝面が前記内部空間に面して形 成されており、 そして前記第 1及び第 2の光案内部材がそれぞれ前記回折溝面に 対向している第 1及び第 2の凹面鏡から成ることを特徴とする請求項 1 4に記' 載の光処理装置。
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