JPS62105116A - 平坦化された帯域をもつ複屈折の光学的マルチプレクサ - Google Patents
平坦化された帯域をもつ複屈折の光学的マルチプレクサInfo
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- 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
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の背景〕
発明の分野
本発明は平坦化された帯域を有する複屈折光学マルチプ
レクサに関する。それゆえ、本発明の総括的な目的は、
この種の特性の新規かつ有用なマルチプレクサを提供す
ることである。
レクサに関する。それゆえ、本発明の総括的な目的は、
この種の特性の新規かつ有用なマルチプレクサを提供す
ることである。
波長分離式多重化（ＷＤＭ）は、２以上の光波長搬送波
が、それらの各データ内容を損わずに次々に完全に分離
（多重化解除）できるような方法で一つの光学路で結合
するのに使用できる。種々のＷＤＭ設計は、本発明も含
み、同じファイバを通じて方向が逆の伝搬に対して２組
の信号を与えるための光学的２重化（デュープレクス）
のために使用される。
が、それらの各データ内容を損わずに次々に完全に分離
（多重化解除）できるような方法で一つの光学路で結合
するのに使用できる。種々のＷＤＭ設計は、本発明も含
み、同じファイバを通じて方向が逆の伝搬に対して２組
の信号を与えるための光学的２重化（デュープレクス）
のために使用される。
波長分離式多重化の利益は、波長分離式多重化システム
の各チャネルが同じファイバで他のチャネルに悪影響を
及ぼすことなく全容量で変調できるので、システムの全
データ容量は、電子回路系の速度または光ファイバの分
散により賦課される制限を超えて２以上のファクタだけ
多重化できることである。
の各チャネルが同じファイバで他のチャネルに悪影響を
及ぼすことなく全容量で変調できるので、システムの全
データ容量は、電子回路系の速度または光ファイバの分
散により賦課される制限を超えて２以上のファクタだけ
多重化できることである。
１９８６年１月２６日発行の米国特許第４．５６６．７
６１号明細書は、以前の設計に対する我々の基本的な複
屈折マルチプレクサシステムの関係を開示する。簡単に
言えば、知られている従来技術の光学マルチプレクサ設
計では、種々の波長チャネルを結合および／または分離
する基本の手段として、回折格子またはグイクロイック
フィルタを使用する。
６１号明細書は、以前の設計に対する我々の基本的な複
屈折マルチプレクサシステムの関係を開示する。簡単に
言えば、知られている従来技術の光学マルチプレクサ設
計では、種々の波長チャネルを結合および／または分離
する基本の手段として、回折格子またはグイクロイック
フィルタを使用する。
これに対して、先の米国特許明細書に開示の我々の設計
では、偏光に無感応な特徴および非常に広範な範囲で帯
域を同調させる能力と結合して複屈折の光学的ろ波を利
用する。
では、偏光に無感応な特徴および非常に広範な範囲で帯
域を同調させる能力と結合して複屈折の光学的ろ波を利
用する。
残念なことに、ダイクロイックフィルタまたは回折格子
を利用する現在知られている入手可能なＷＤＭ構成要素
は、光フアイバ分散が無視できるほど小さい非常に小さ
な範囲よりも相当に広いチャネル間隔により厳しく制限
されてしまう。したがって、元ファイバの高い帯域幅能
の液適の使用は、板数のチャネルの１つでしか実現され
ない。
を利用する現在知られている入手可能なＷＤＭ構成要素
は、光フアイバ分散が無視できるほど小さい非常に小さ
な範囲よりも相当に広いチャネル間隔により厳しく制限
されてしまう。したがって、元ファイバの高い帯域幅能
の液適の使用は、板数のチャネルの１つでしか実現され
ない。
間隔の近接を実現する種々の試みは、より高い温度感度
および高い損失および機械的許容度の困難さ、コーティ
ング設計の複雑さによる歩留りの低さを招くこととなる
。
および高い損失および機械的許容度の困難さ、コーティ
ング設計の複雑さによる歩留りの低さを招くこととなる
。
本発明の他の目的は、各チャネルの公称波長の付近で平
坦化される帯域特性を光学波長の関数として提供し、そ
の結果不正確なレーザー波長と多数の縦方向のレーザー
モードおよびレーザーとマルチプレクサ両方の温度効果
に対するその許容度を増大する新規かつ有用なり屈折光
学的マルチプレクサを提供することである。
坦化される帯域特性を光学波長の関数として提供し、そ
の結果不正確なレーザー波長と多数の縦方向のレーザー
モードおよびレーザーとマルチプレクサ両方の温度効果
に対するその許容度を増大する新規かつ有用なり屈折光
学的マルチプレクサを提供することである。
本発明の一様相によれば、複屈折光学波長マルチプレク
サ／デマルチプレクサはビームスプリッター手段と反射
手段と複数の複屈折部材とを備える。第１の偏光ビーム
スプリッター手段が印加されるコリメートされた光のビ
ームを伝搬方向が互いに直交する第１の一対の直線偏光
ビームに分離する。第１の反射手段が他方の偏光ビーム
に平行に一方の直線偏光ビームを反射する。複数の複屈
折部材が、各々一対の対向面を有し、ある部材の一方の
面が他の複数の部材と隣り合う関係で平行であるよう提
供される。各部材は各部材の面に公称上平行に配向され
る複数の光軸を各々有する。
サ／デマルチプレクサはビームスプリッター手段と反射
手段と複数の複屈折部材とを備える。第１の偏光ビーム
スプリッター手段が印加されるコリメートされた光のビ
ームを伝搬方向が互いに直交する第１の一対の直線偏光
ビームに分離する。第１の反射手段が他方の偏光ビーム
に平行に一方の直線偏光ビームを反射する。複数の複屈
折部材が、各々一対の対向面を有し、ある部材の一方の
面が他の複数の部材と隣り合う関係で平行であるよう提
供される。各部材は各部材の面に公称上平行に配向され
る複数の光軸を各々有する。
部材は直線偏光ビームの伝搬方向に垂直々平行面ととも
に配向される。各光軸は、第１の偏光ビームスプリッタ
ー手段に関して特定の角度で配向される。部材に入射す
る２つのビームの各々の一電界成分は、その部材の異常
軸線に平行であり、部材の材料に応じてその部材の常軸
線に平行である別の電界成分と異々る速度で伝搬する。
に配向される。各光軸は、第１の偏光ビームスプリッタ
ー手段に関して特定の角度で配向される。部材に入射す
る２つのビームの各々の一電界成分は、その部材の異常
軸線に平行であり、部材の材料に応じてその部材の常軸
線に平行である別の電界成分と異々る速度で伝搬する。
複数の複屈折部材は、各部材が装置の伝達関係に追加の
正弦曲線の成分を導入するよう配向され、伝達関数の平
坦化を実現するのに役立つ。第２の反射手段が、部材を
伝搬した後の一方の偏光ビームの方向に垂直な方向に、
部材伝搬の後の他方の偏光ビームを反射する。第２の偏
光ビームスプリッター手段は、他方の反射ビームおよび
一方の伝搬ビームの両方を受容するよう配向される。か
くして、（１）他方の伝搬ビームおよび一方のビームが
、第１の一対の各偏光ビームの偏光方向に平行に直線偏
光される偏光状態を有するときＫ、他方の反射ビームは
第２の偏光ビームスプリッター手段により伝達される。
正弦曲線の成分を導入するよう配向され、伝達関数の平
坦化を実現するのに役立つ。第２の反射手段が、部材を
伝搬した後の一方の偏光ビームの方向に垂直な方向に、
部材伝搬の後の他方の偏光ビームを反射する。第２の偏
光ビームスプリッター手段は、他方の反射ビームおよび
一方の伝搬ビームの両方を受容するよう配向される。か
くして、（１）他方の伝搬ビームおよび一方のビームが
、第１の一対の各偏光ビームの偏光方向に平行に直線偏
光される偏光状態を有するときＫ、他方の反射ビームは
第２の偏光ビームスプリッター手段により伝達される。
一方の伝搬ビームは第２の偏光ビームスプリッター手段
により反射されるので、他方の反射ビームおよび一方の
伝搬ビームは結合され第１のポートから外側に伝達され
る。また（２）他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビー
ムが、６第１の一対の偏光ビームの倭光方向に垂直に直
線偏光される偏光状態を有するとき、他方の反射ビーム
は第２の偏光ビームスプリッター手段により与えられ、
一方の伝搬ビームは第２の偏光ビームスプリッター手段
により伝達されて、他方の反射ビームおよび一方の伝搬
ビームは結合され、第２のポートから外側に伝達される
。本発明の特徴によれば、マルチプレクサ／デマルチプ
レクサは、結晶の光学的長さおよび複屈折の両方に影響
を及ぼすよう温度が均一に変化されることができる。
により反射されるので、他方の反射ビームおよび一方の
伝搬ビームは結合され第１のポートから外側に伝達され
る。また（２）他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビー
ムが、６第１の一対の偏光ビームの倭光方向に垂直に直
線偏光される偏光状態を有するとき、他方の反射ビーム
は第２の偏光ビームスプリッター手段により与えられ、
一方の伝搬ビームは第２の偏光ビームスプリッター手段
により伝達されて、他方の反射ビームおよび一方の伝搬
ビームは結合され、第２のポートから外側に伝達される
。本発明の特徴によれば、マルチプレクサ／デマルチプ
レクサは、結晶の光学的長さおよび複屈折の両方に影響
を及ぼすよう温度が均一に変化されることができる。
本発明の他の様相によれば、せ屈折光学波長マルチプレ
クサ／デマルチプレクサは、与えられるコリメートされ
た光のビームを伝搬方向が互いにある角度の第１の一対
は直線偏光ビームに分離するための第１の偏光ビームス
プリッター手段を備える。第１の反射手段が、他方に平
行に一方の直線偏光ビームを反射する。複数の複屈折部
材が、各々一対の対向面を有し、一方の部材の一方の面
が別の部材と隣り合う関係で平行であるよう提供される
。各部材は各部材の面に公称上平行に配向される１つの
光軸を各々有する。部材は直線偏光ビームの伝搬方向に
垂直な平行面とともに配向される。各光軸は、第１の偏
光ビームスプリッター手段に関してある特定の角度で配
向される。部材に入射する２つのビームの各々の一電界
成分は、その部材の「異常」軸線に平行であり、部材の
材料に応じて、その部材の常軸線に平行である別の電解
成分とは異なる速度で伝搬する。これは、両方のビーム
の偏光状態の変化を結果することとなろう。第２の反射
手段が部材を伝搬した後の他方の直線偏光ビームを、部
材を伝搬した後の一方の偏光ビームの方向に平行な方向
に反射する。第２の偏光ビームスプリッター手段は、他
方の反射ビームおよび一方の伝搬ビームの両方を受容す
るよう配向される。かくして、（１）他方の伝搬ビーム
および一方のビームが、第１の一対の各偏光ビームの偏
光方向に平行に直線偏光される偏光状態を有するときに
、他方の反射ビームは第２の偏光ビームスプリッター手
段により伝達され、一方の伝搬ビームは第２の偏光ビー
ムスプリッター手段により反射されるので、他方の反射
ビームおよび一方の伝搬ビームは結合され第１のポート
から外側に伝達される。また（２）他方の伝搬ビームお
よび一方の伝搬ビームが、６第１の一対の偏光ビームの
偏光方向に垂直に直線偏光される偏光状態を有するとき
、他方の反射ビームは第２の偏光ビームスプリッター手
段により反射され、伝搬される一方のビームは第２の偏
光ビームスプリッター手段により伝達されて、他方の反
射ビームおよび一方の反射ビームは結合され、第２のポ
ートから外側に伝達される。本発明の特徴によれば、マ
ルチプレクサ／デマルチプレクサは、結晶の光学的長さ
および複屈折の両方に影響を及ぼすよう温度が均一に変
化されることができる。
クサ／デマルチプレクサは、与えられるコリメートされ
た光のビームを伝搬方向が互いにある角度の第１の一対
は直線偏光ビームに分離するための第１の偏光ビームス
プリッター手段を備える。第１の反射手段が、他方に平
行に一方の直線偏光ビームを反射する。複数の複屈折部
材が、各々一対の対向面を有し、一方の部材の一方の面
が別の部材と隣り合う関係で平行であるよう提供される
。各部材は各部材の面に公称上平行に配向される１つの
光軸を各々有する。部材は直線偏光ビームの伝搬方向に
垂直な平行面とともに配向される。各光軸は、第１の偏
光ビームスプリッター手段に関してある特定の角度で配
向される。部材に入射する２つのビームの各々の一電界
成分は、その部材の「異常」軸線に平行であり、部材の
材料に応じて、その部材の常軸線に平行である別の電解
成分とは異なる速度で伝搬する。これは、両方のビーム
の偏光状態の変化を結果することとなろう。第２の反射
手段が部材を伝搬した後の他方の直線偏光ビームを、部
材を伝搬した後の一方の偏光ビームの方向に平行な方向
に反射する。第２の偏光ビームスプリッター手段は、他
方の反射ビームおよび一方の伝搬ビームの両方を受容す
るよう配向される。かくして、（１）他方の伝搬ビーム
および一方のビームが、第１の一対の各偏光ビームの偏
光方向に平行に直線偏光される偏光状態を有するときに
、他方の反射ビームは第２の偏光ビームスプリッター手
段により伝達され、一方の伝搬ビームは第２の偏光ビー
ムスプリッター手段により反射されるので、他方の反射
ビームおよび一方の伝搬ビームは結合され第１のポート
から外側に伝達される。また（２）他方の伝搬ビームお
よび一方の伝搬ビームが、６第１の一対の偏光ビームの
偏光方向に垂直に直線偏光される偏光状態を有するとき
、他方の反射ビームは第２の偏光ビームスプリッター手
段により反射され、伝搬される一方のビームは第２の偏
光ビームスプリッター手段により伝達されて、他方の反
射ビームおよび一方の反射ビームは結合され、第２のポ
ートから外側に伝達される。本発明の特徴によれば、マ
ルチプレクサ／デマルチプレクサは、結晶の光学的長さ
および複屈折の両方に影響を及ぼすよう温度が均一に変
化されることができる。
本発明のさらに他の様相によれば、機械的に同調可能な
光学波長マルチプレクサは、複数の複屈折部材をもつく
し形フィルターユニットを有する。
光学波長マルチプレクサは、複数の複屈折部材をもつく
し形フィルターユニットを有する。
各部材は一対の平行な対向側部を有し、一方の部材の一
方の側部は別の部材に平行でありまた隣り合う関係であ
る。複数の複屈折部材は、平坦化される伝達関数を実現
するよう各部材が追加の正弦曲線の成分を装置の伝達関
数に導入するよう配向される。くし形フィルターユニッ
トはさらに、コリメートされた波長λの光のビームを、
伝搬方向が互いにある角度である第１の一対の直線偏光
ビームに分離する。第１の反射面が、一方の偏光ビーム
を他方の偏光ビームに平行なパスに沿って反射するため
に提供されろ。他方の偏光ビームおよび反射されるビー
ムの両方は、全部材を伝達するよう部材の一方の平行側
部に入射する。第２の反射面が、全部材を伝達した後の
他方の偏光ビームを反射する。第２の偏光ビームスプリ
ッタ−が、他方の反射ビームおよび一方の反射ビームを
結合し、結合された光を２つのポートの一方を通じて伝
達するために設けられる。少々くとも一つの複屈折部材
は、他方のウェッジに対する一方のウェッジの移動によ
り光が伝搬する複屈折材料の有効厚さを変えるようした
がって全体の遅れを変えるよう配列される一対の複屈折
材料のウェッジを備えることにより、波長λおよびチャ
ネル間隔Δλ双方の連続的な変化を提供して、２チャネ
ル式システムにおいて、ユニットは多重化されるべき２
つの信号の波長に正確に同調できる。
方の側部は別の部材に平行でありまた隣り合う関係であ
る。複数の複屈折部材は、平坦化される伝達関数を実現
するよう各部材が追加の正弦曲線の成分を装置の伝達関
数に導入するよう配向される。くし形フィルターユニッ
トはさらに、コリメートされた波長λの光のビームを、
伝搬方向が互いにある角度である第１の一対の直線偏光
ビームに分離する。第１の反射面が、一方の偏光ビーム
を他方の偏光ビームに平行なパスに沿って反射するため
に提供されろ。他方の偏光ビームおよび反射されるビー
ムの両方は、全部材を伝達するよう部材の一方の平行側
部に入射する。第２の反射面が、全部材を伝達した後の
他方の偏光ビームを反射する。第２の偏光ビームスプリ
ッタ−が、他方の反射ビームおよび一方の反射ビームを
結合し、結合された光を２つのポートの一方を通じて伝
達するために設けられる。少々くとも一つの複屈折部材
は、他方のウェッジに対する一方のウェッジの移動によ
り光が伝搬する複屈折材料の有効厚さを変えるようした
がって全体の遅れを変えるよう配列される一対の複屈折
材料のウェッジを備えることにより、波長λおよびチャ
ネル間隔Δλ双方の連続的な変化を提供して、２チャネ
ル式システムにおいて、ユニットは多重化されるべき２
つの信号の波長に正確に同調できる。
以下の説明は、米国特許第４，５６ベ７６１号明細書に
開示の同調可能な２チャネル式のマルチプレクサ／デマ
ルチプレクサの帯域が平坦化されるバージョンに向ゆら
れるものである。４チャネル式もしくはそれ以上の偶数
のチャネルのマルチプレクサ／デマルチプレクサへの拡
張は明らかとなろう。
開示の同調可能な２チャネル式のマルチプレクサ／デマ
ルチプレクサの帯域が平坦化されるバージョンに向ゆら
れるものである。４チャネル式もしくはそれ以上の偶数
のチャネルのマルチプレクサ／デマルチプレクサへの拡
張は明らかとなろう。
第１Ａ図および第１Ｂ図は、我々のマルチプレクサ／デ
マルチプレクサの改善された２チヤネルバージヨンの光
学的な模式図であり、第２図は、この種のバージョンの
実際の実行の図である。先の米国特許間＃１８′で開示
される我々のもとの設計にわたる主要な違いは光路に直
列の複数の複屈折結晶プリズムまたはプレート（図では
特定例を限定するものとしてではなく３つが示されてい
る）の設置にある。
マルチプレクサの改善された２チヤネルバージヨンの光
学的な模式図であり、第２図は、この種のバージョンの
実際の実行の図である。先の米国特許間＃１８′で開示
される我々のもとの設計にわたる主要な違いは光路に直
列の複数の複屈折結晶プリズムまたはプレート（図では
特定例を限定するものとしてではなく３つが示されてい
る）の設置にある。
一結晶すなわち一複屈折部材の設置は、各出力チャネル
のために光学周波数の関数として第６図の破線で示され
るように、正弦曲線を描く帯域を与える。３結晶マルチ
プレクサのための帯域関数は実線で例示される。
のために光学周波数の関数として第６図の破線で示され
るように、正弦曲線を描く帯域を与える。３結晶マルチ
プレクサのための帯域関数は実線で例示される。
本発明によるマルチプレクサ／デマルチプレクサの実際
の実施を示す第２図は、我々の先に引用した親出願に開
示の一結晶バージョンと同様に各々切断および配向され
る３つの結晶１１．１２．１３を例示する。３結晶１１
．１２．１３の各々は、光ビームが垂直に入射および出
射する平行な平坦面を有する。それらの結晶光軸線はこ
れらの面に平行であるが通常は互いには平行でない。そ
れらの厚さもまた、等しくすることもできるがそうであ
る必要はない。この種の装置の伝達関数は一般に正弦曲
線を描かない。
の実施を示す第２図は、我々の先に引用した親出願に開
示の一結晶バージョンと同様に各々切断および配向され
る３つの結晶１１．１２．１３を例示する。３結晶１１
．１２．１３の各々は、光ビームが垂直に入射および出
射する平行な平坦面を有する。それらの結晶光軸線はこ
れらの面に平行であるが通常は互いには平行でない。そ
れらの厚さもまた、等しくすることもできるがそうであ
る必要はない。この種の装置の伝達関数は一般に正弦曲
線を描かない。
この種の直列の複数の複屈折プレートのために種々のス
ペクトル特性を決定する方法は、たとえばニージーン
オー アマン（Ｅｕｇｅｎｅ Ｏ・Ａｍｍａｎｎ ）の
「シンセシス オブ オプテイカルバイリフリンジエン
ト ネットワークス」（５ｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ０
ｐｔｉｃａｌ Ｂｌｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｎｅｔｗｏ
ｒｋｓ ）と題されるプログレス イン オプティック
ス（Ｐｒｏｇｒｅｓｓ １ｎＯｐｔｉｃｓ ）の１１巻
、１９７１年発行、ｐｐ、 １２３〜１７７に開示され
るように、非常に狭帯域の光フィルターの設計が中心の
文献に記載されている。
ペクトル特性を決定する方法は、たとえばニージーン
オー アマン（Ｅｕｇｅｎｅ Ｏ・Ａｍｍａｎｎ ）の
「シンセシス オブ オプテイカルバイリフリンジエン
ト ネットワークス」（５ｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ０
ｐｔｉｃａｌ Ｂｌｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｎｅｔｗｏ
ｒｋｓ ）と題されるプログレス イン オプティック
ス（Ｐｒｏｇｒｅｓｓ １ｎＯｐｔｉｃｓ ）の１１巻
、１９７１年発行、ｐｐ、 １２３〜１７７に開示され
るように、非常に狭帯域の光フィルターの設計が中心の
文献に記載されている。
一般に、より多くのシ屈折プレートを付加しそれらを種
々の角度で配向することＫより、追加の正弦波成分が通
過の伝達関数に導入される。各成分のフーリエ「周波数
」は結晶の厚さおよび複屈折により決定され、成分の相
対的振幅はそれらの結晶光軸線の相対角度により決定さ
れる。
々の角度で配向することＫより、追加の正弦波成分が通
過の伝達関数に導入される。各成分のフーリエ「周波数
」は結晶の厚さおよび複屈折により決定され、成分の相
対的振幅はそれらの結晶光軸線の相対角度により決定さ
れる。
波長分離マルチプレクサに関する帯域の要求は狭帯域フ
ィルタと相違する。最も狭い実用的な帯域を目的とする
のではなく、各波長チャネルはできるだけ広くまた平坦
とされるべきである。たいていのＷＤＭ（波長分離式多
重化、ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕ
ｌｔｌｐｌｅｘｉｎｇ ）応用の場合、「方形波」伝達
関数が理想的な形状であろう。この形状への良い近似が
、方形波のフーリエ級数表示の最初の２つ又は３つの奇
数の高調波成分を有効に合成する結晶の使用により得ら
れる。角度は、方形波近似の上下で伝達関数の平坦さく
フラットネス）をできるだけ大きくするよう調整される
。
ィルタと相違する。最も狭い実用的な帯域を目的とする
のではなく、各波長チャネルはできるだけ広くまた平坦
とされるべきである。たいていのＷＤＭ（波長分離式多
重化、ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕ
ｌｔｌｐｌｅｘｉｎｇ ）応用の場合、「方形波」伝達
関数が理想的な形状であろう。この形状への良い近似が
、方形波のフーリエ級数表示の最初の２つ又は３つの奇
数の高調波成分を有効に合成する結晶の使用により得ら
れる。角度は、方形波近似の上下で伝達関数の平坦さく
フラットネス）をできるだけ大きくするよう調整される
。
ある種の応用に関して、機械的な同調が費用および／ま
たは堅牢性に悪影響を招くこととなろう。
たは堅牢性に悪影響を招くこととなろう。
別の代替方法は、マルチプレクサは均等に温度変化でき
るようこれを密封（パッケージ）することであろう。装
置は−ユニットに結合できよう。温度が結晶の光路長お
よび複屈折の両方に悪影響を及ぼし、チャネル間隔はこ
れら２つの特性の結果の直接の関数である。これは、結
晶材料が同様または同様の温度係数を有するかぎり−ま
たは複数の結晶設計に関し正しい。
るようこれを密封（パッケージ）することであろう。装
置は−ユニットに結合できよう。温度が結晶の光路長お
よび複屈折の両方に悪影響を及ぼし、チャネル間隔はこ
れら２つの特性の結果の直接の関数である。これは、結
晶材料が同様または同様の温度係数を有するかぎり−ま
たは複数の結晶設計に関し正しい。
温度同調は、複数のチャネルが共により接近しより多く
の結晶が付加されてより良好な帯域特性を実現するに応
じてより有益となる。より多くの結晶に付随して、それ
らを機械的に調整することはより複雑または高価なもの
となる。近接して離間されるチャネルに関して、通常の
周囲温度の変化がマルチプレクサの同調をずらすことが
ありまたいずれにしても温度制御は必要とされよう。こ
の場合、同調可能性は廉価な制御回路の付加で与えられ
る。
の結晶が付加されてより良好な帯域特性を実現するに応
じてより有益となる。より多くの結晶に付随して、それ
らを機械的に調整することはより複雑または高価なもの
となる。近接して離間されるチャネルに関して、通常の
周囲温度の変化がマルチプレクサの同調をずらすことが
ありまたいずれにしても温度制御は必要とされよう。こ
の場合、同調可能性は廉価な制御回路の付加で与えられ
る。
先に述べたように、第３図は、たいていのＷＤＭ応用に
適合する標準的なマルチプレートの伝達関数を示す。こ
の種の伝達関数をもつマルチプレクサは、正弦曲線の伝
達関数よりもレーザースペクトルが非常に広くまたより
一層ドリフトしまた公称のチャネル中心波長でわずかに
不正確となることを許容しまた帯域をわずかにシフトさ
せる傾向のある温度変化に敏感ではない。
適合する標準的なマルチプレートの伝達関数を示す。こ
の種の伝達関数をもつマルチプレクサは、正弦曲線の伝
達関数よりもレーザースペクトルが非常に広くまたより
一層ドリフトしまた公称のチャネル中心波長でわずかに
不正確となることを許容しまた帯域をわずかにシフトさ
せる傾向のある温度変化に敏感ではない。
この連続した複数の複屈折プレー・トに関する帯域は相
互に直交する２つの偏光状態のいずれに関しても同様で
ある。かくして、我々の親出願に開示の偏光状態および
偏光の変化に無感応さを伺与するための方法もまたこの
より一層複雑な設計において使用される。この技術は入
射ビームを２つの相互に直交する直線偏光ビームに分離
しそれらを平行だが分離パスに沿って−または複数の結
晶プレートを通過させることを含む。ビームが同じ偏光
ビームスプリッタ−を用いて再結合されるとき、それら
は、もとの偏光状態と独立に、同様の伝達関数と共に一
方の出力口から両方とも出射する。
互に直交する２つの偏光状態のいずれに関しても同様で
ある。かくして、我々の親出願に開示の偏光状態および
偏光の変化に無感応さを伺与するための方法もまたこの
より一層複雑な設計において使用される。この技術は入
射ビームを２つの相互に直交する直線偏光ビームに分離
しそれらを平行だが分離パスに沿って−または複数の結
晶プレートを通過させることを含む。ビームが同じ偏光
ビームスプリッタ−を用いて再結合されるとき、それら
は、もとの偏光状態と独立に、同様の伝達関数と共に一
方の出力口から両方とも出射する。
先に引用した米国特許第４，５６６．７６１号明細書に
開示される発明においては、供給されるレーザーの波長
に帯域を同調させる能力は高いのが望ましい。それは、
この簡易な設計において先に述べた米国特許における程
臨界的ではないが、ここに、より大きな波長の不整合が
、レーザ波長とマルチプレクサの中央のチャネル波長と
の間で許容される。かくして、ある種の応用に関して、
調整不可能なマルチプレクサを使用することがより一層
実用的である。この場合、第２図に例示の種々の結晶プ
レートおよびビームスプリッタ−プリズムは、反射損失
の減少とともにより一層堅牢かつ安定な装置を製造する
ために、光学的に整列されその後光学的な接着剤を用い
て互いに機械的に結合される。この方法の一変更では除
去可能々結晶部と一緒にマルチプレクサユニットを提供
することどなろう。したがって、使用者は、その応用に
適当な一以上の結晶プレートの特定のモジュールを挿入
できよう。
開示される発明においては、供給されるレーザーの波長
に帯域を同調させる能力は高いのが望ましい。それは、
この簡易な設計において先に述べた米国特許における程
臨界的ではないが、ここに、より大きな波長の不整合が
、レーザ波長とマルチプレクサの中央のチャネル波長と
の間で許容される。かくして、ある種の応用に関して、
調整不可能なマルチプレクサを使用することがより一層
実用的である。この場合、第２図に例示の種々の結晶プ
レートおよびビームスプリッタ−プリズムは、反射損失
の減少とともにより一層堅牢かつ安定な装置を製造する
ために、光学的に整列されその後光学的な接着剤を用い
て互いに機械的に結合される。この方法の一変更では除
去可能々結晶部と一緒にマルチプレクサユニットを提供
することどなろう。したがって、使用者は、その応用に
適当な一以上の結晶プレートの特定のモジュールを挿入
できよう。
もし同調可能性が所望されるならば、我々の親出題に開
示の技術が使用できよう。しかし、ここで、各プリズム
を異なる割合で同調することが望ましい。たとえば、第
４図を参照すると、２結晶式マルチプレクサは複数のプ
リズムを有し、各プリズムは一方に関して対角線的に切
断される他方のその部材の移動により、有効厚さが調整
可能である。各有効厚さは、その厚さに比例する割合で
変化されることとなるので、切断の角度は図示のように
互いに異なることができまた一機械的移動により、それ
ら両方を適当な同調で調整できる。
示の技術が使用できよう。しかし、ここで、各プリズム
を異なる割合で同調することが望ましい。たとえば、第
４図を参照すると、２結晶式マルチプレクサは複数のプ
リズムを有し、各プリズムは一方に関して対角線的に切
断される他方のその部材の移動により、有効厚さが調整
可能である。各有効厚さは、その厚さに比例する割合で
変化されることとなるので、切断の角度は図示のように
互いに異なることができまた一機械的移動により、それ
ら両方を適当な同調で調整できる。
米国特許第４，５６６．７６１号明細書は、どのように
して複屈折マルチプレクサの伝達関数の固有の周期的性
質が３つ以上のチャネルの多重化および多重化解除のた
めに、いくつかのマルチプレクサユニットの結合を特に
容易にするかを開示する。
して複屈折マルチプレクサの伝達関数の固有の周期的性
質が３つ以上のチャネルの多重化および多重化解除のた
めに、いくつかのマルチプレクサユニットの結合を特に
容易にするかを開示する。
同様の形態が、この新規な帯域の平坦化された設計とと
もに、より大きな互角の種々の利益と一緒に使用できる
。均一でなく離間される波長の２つ以上のレーザーに対
してマルチプレクサを同調させるだめの従来の技術は複
雑で困難である。ここに開示されるマルチプレート式の
装置の平坦化された帯域特性は、複数のレーザーが要求
される許容差まで波長が選択されねばならないところの
その許容差を相当に減じかくして、従来技術の関連ノ装
置よりも、マルチチャネル式ＷＤＭシステムをより容易
にかつ廉価に提供する。
もに、より大きな互角の種々の利益と一緒に使用できる
。均一でなく離間される波長の２つ以上のレーザーに対
してマルチプレクサを同調させるだめの従来の技術は複
雑で困難である。ここに開示されるマルチプレート式の
装置の平坦化された帯域特性は、複数のレーザーが要求
される許容差まで波長が選択されねばならないところの
その許容差を相当に減じかくして、従来技術の関連ノ装
置よりも、マルチチャネル式ＷＤＭシステムをより容易
にかつ廉価に提供する。
本発明の種々の特徴の内には、レーザースペクトル特性
および温度の同調解除に対して感度が低いマルチプレク
サの提供が含まれる。我々の発明を用いると、任意に密
なチャネル間隔を実現するのに、コーティングまたは材
料の変更のいずれの設計変更をも必要としない。結晶プ
レートの厚さだけが変更される必要があり、相対的な帯
域形状は変更されない。我々の発明はさらに、帯域構造
とは独立に、すべての波長チャネルのために自動的々偏
光無感応さを提供する。帯域は広範々範囲の種々の帯域
形状に関して周期的であり、樹状形態にて配列される２
チャネル式の複数のユニットの結合を用いて、マルチ波
長ＷＤＭシステムの設計をより一層容易にする。
および温度の同調解除に対して感度が低いマルチプレク
サの提供が含まれる。我々の発明を用いると、任意に密
なチャネル間隔を実現するのに、コーティングまたは材
料の変更のいずれの設計変更をも必要としない。結晶プ
レートの厚さだけが変更される必要があり、相対的な帯
域形状は変更されない。我々の発明はさらに、帯域構造
とは独立に、すべての波長チャネルのために自動的々偏
光無感応さを提供する。帯域は広範々範囲の種々の帯域
形状に関して周期的であり、樹状形態にて配列される２
チャネル式の複数のユニットの結合を用いて、マルチ波
長ＷＤＭシステムの設計をより一層容易にする。
第１Ａ図および第１Ｂ図は、本発明の種々の実施例によ
る帯域が平坦化される複屈折光学マルチプレクサの２つ
の代替構成の模式図である。
る帯域が平坦化される複屈折光学マルチプレクサの２つ
の代替構成の模式図である。
第２図は、本発明の実施例によるマルチプレクサ／デマ
ルチプレクサの実用的に実施の模式図である。
ルチプレクサの実用的に実施の模式図である。
第３図は、本発明による標準的なマルチプレート伝達関
数と我々の親出願に開示の一プレート構造に対応するも
のとの伝達の強さ対波長のグラフ図である。
数と我々の親出願に開示の一プレート構造に対応するも
のとの伝達の強さ対波長のグラフ図である。
第４図は、本発明による帯域特性が平坦化される同調可
能な２結晶式マルチプレクサ／デマルチプレクサのブロ
ック図である。
能な２結晶式マルチプレクサ／デマルチプレクサのブロ
ック図である。
Claims (7)
- （１）与えられるコリメートされた光のビームを、伝搬
方向が互いに直交する第１の一対の直線偏光ビームに分
離するための第１の偏光ビームスプリッター手段と、 前記直線偏光ビームの一方を他方の偏光ビームに平行に
反射するための第１の反射手段と、各々一対の対向面を
有する複数の複屈折部材であつて、この複屈折部材の一
つの前記対向面の一つは別の複屈折部材と平行でありか
つ隣り合う関係にあり、各複屈折部材の前記対向面に公
称上平行に配向される一つの光軸線を各々有し、前記直
線偏光ビームの伝搬方向に垂直な前記平行面を付帯して
配向され、前記光軸線は前記第１の偏光ビームスプリッ
ター手段に関してある特定の角度で各々配向され、また
複屈折部材に入射する２つの各ビームの一方の電界成分
はその部材の「異常」軸線に平行であり、その部材の「
常」軸線に平行な他方の電界成分とはその部材の材料に
応じて異なる速度で伝搬し、伝達関数の平坦化を実現す
るのに資するよう、各部材が装置の伝達関数に追加の正
弦曲線成分を導入するよう配向され前記複数の複屈折部
材と、 前記複屈折部材を伝搬後の一方の前記偏光ビームの方向
に垂直な方向に、前記複屈折部材を伝搬後の他方の前記
直線偏光ビームを反射するための第２の反射手段と、 前記他方の反射ビームおよび一方の伝搬ビームの両方を
受容するよう配向される第２の偏光ビームスプリッター
手段とを備え、この場合に、（Ａ）他方の伝搬ビームお
よび一方の伝搬ビームが、前記第１の一対の各偏光ビー
ムの偏光方向に平行に直線偏光される偏光状態を有する
ときに、前記他方の反射ビームは前記第２の偏光ビーム
スプリッター手段により伝達され、前記一方の伝搬ビー
ムは第２の偏光ビームスプリッター手段により反射され
て、前記他方の反射ビームおよび前記一方の伝搬ビーム
は結合され第１のポートから外側に伝達され、 - （２）前記他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビームが
、前記第１の一対の各偏光ビームの偏光方向に垂直に直
線偏光される偏光状態を有するとき、前記他方の反射ビ
ームは第２の偏光ビームスプリッター手段により反射さ
れ、前記一方の伝搬ビームは第２の偏光ビームスプリッ
ター手段により伝達されて、前記他方の反射ビームおよ
び前記一方の伝搬ビームは結合され第２のポートから外
側に伝達される複屈折光学波長マルチプレクサ／デマル
チプレクサ。 （２）前記複屈折部材の温度を均一に変化させるための
手段を備える特許請求の範囲第１項記載の複屈折光学波
長マルチプレクサ／デマルチプレクサ。 - （３）与えられるコリメートされた光のビームを、伝搬
方向が互いにある角度の第１の一対の直線偏光ビームに
分離するための第１の偏光ビームスプリッター手段と、 前記直線偏光ビームの一方を他方の偏光ビームに平行に
反射するための第１の反射手段と、各々一対の対向面を
有する複数の複屈折部材であつて、この複屈折部材の前
記対向面の一つは別の複屈折部材と平行でありかつ隣り
合う関係にあり、各複屈折部材の前記対向面に公称上平
行に配向される一つの光軸線を各々有し、前記直線偏光
ビームの伝搬方向に垂直な前記平行面を付帯して配向さ
れ、前記光軸線は前記第１の偏光ビームスプリッター手
段に関してある特定の角度で各々配向され、また、複屈
折部材に入射する２つの各ビームの一方の電界成分はそ
の部材の「異常」軸線に平行であり、その部材の「常」
軸線に平行な他方の電界成分とはその部材の材料に応じ
て異なる速度で伝搬し、また伝達関数の平坦化を実現す
るのに資するよう、各部材が装置の伝達関数に追加の正
弦曲線成分を導入するよう配向され前記複数の複屈折部
材と、 前記複屈折部材を伝搬後の一方の前記偏光ビームの方向
に垂直な方向に、前記複屈折部材を伝搬後の他方の前記
直線偏光ビームを反射するための第２の反射手段と、 前記他方の反射ビームおよび一方の伝搬ビームの両方を
受容するよう配向される第２の偏光ビームスプリッター
手段とを備え、この場合に、（Ａ）他方の伝搬のビーム
および一方の伝搬ビームが、前記第１の一対の各偏光ビ
ームの偏光方向に平行に直線偏光される偏光状態を有す
るときに、前記他方の反射ビームは前記第２の偏光ビー
ムスプリッター手段により伝達され、前記一方の伝搬ビ
ームは第２の偏光ビームスプリッター手段により反射さ
れて、前記他方の反射ビームおよび前記一方の伝搬ビー
ムは結合され第１のポートから外側に伝達され、 （Ｂ）前記他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビームが
、前記第１の一対の各偏光ビームの偏光方向に垂直に直
線偏光される偏光状態を有するとき、前記他方の反射ビ
ームは第２の偏光ビームスプリッター手段により反射さ
れ、前記一方の伝搬ビームは第２の偏光ビームスプリッ
ター手段により伝達されて、前記他方の反射ビームおよ
び前記一方の伝搬ビームは結合され第２のポートから外
側に伝達される複屈折光学波長マルチプレクサ／デマル
チプレクサ。 - （４）前記複屈折部材の温度を均一に変化させるための
手段を備える特許請求の範囲第３項記載の複屈折光学波
長マルチプレクサ／デマルチプレクサ。 - （５）与えられる第１のコリメートされた光のビームを
伝搬方向が互いに直交する第１の一対の直線偏光ビーム
に分離し、与えられる第２のコリメートされた光のビー
ムを伝搬方向が直交する第２の一対の直線偏光ビームに
分離し、前記第１のコリメートビームからの一方の偏光
ビームは前記第２のコリメートビームの一方の偏光ビー
ムと同様に第１の共通パスに沿つて導かれ、前記第１の
コリメートビームからの他方の偏光ビームは第２のコリ
メートビームの他方の偏光ビームと同様に第２の共通パ
スに沿つて導かれるための第１の偏光ビームスプリッタ
ー手段と、前記両方のコリメートビームの前記一方の偏
光ビームを前記第２の共通パスに平行な第３のパスへ反
射するための第１の反射手段と、 一対の対向する平行面を、この面に公称上平行に配向さ
れ前記第１の偏光ビームスプリッター手段に関して特定
の角度で配向される一つの光軸線を付帯して有し、前記
第３のパスおよび前記第２の共通パスに垂直な前記平行
面を付帯して配向され、また、複屈折部材に入射する前
記複数の偏光ビームの成分はその部材の「異常」軸線に
平行であり、その部材の「常」軸線に平行である別の偏
光成分とは部材の材料に応じて異なる速度で伝搬し、ま
た伝達関数の平坦化を実現するのに資するよう各部材が
装置の伝達関数に追加の正弦曲線成分を導入するよう配
向される前記複数の複屈折部材と、 前記第２の共通パスを縦通した前記他方の偏光ビームを
前記第３のパスに垂直な方向に反射するための第２の反
射手段と、 前記第３のパスを縦通した両方のコリメートビームから
の一方の偏光ビームおよび前記第２の共通パスを縦通し
た両方のコリメートビームからの前記他方の偏光ビーム
を受容するよう配向される第２の偏光ビームスプリッタ
ー手段とを備え、この場合、 （Ａ）前記第１のコリメートビームからの両方の偏光ビ
ームが結合して、前記与えられる第１のコリメートビー
ムの偏光方向に平行に直線偏光される偏光状態を生ずる
ときに、前記第１のコリメートビームの他方の反射ビー
ムは前記第２の偏光ビームスプリッター手段により伝達
され、前記与えられる第１のコリメートビームの前記一
方の伝搬ビームは前記第２の偏光ビームスプリッター手
段により反射されて、前記第１のコリメートビームの前
記一方の伝搬ビームおよび他方の反射ビームは結合され
第１のポートから外側に伝達され、 （Ｂ）前記第２のコリメートビームからの両方の偏光ビ
ームが結合して、与えられる前記第２のコリメートビー
ムの偏光方向に垂直に直線偏光される偏光状態を生ずる
ときに、前記第２のコリメートビームの他方の反射ビー
ムは第２の偏光ビームスプリッター手段により伝達され
、前記第２のコリメートビームの前記一方の伝搬ビーム
は第２の偏光ビームスプリッター手段により反射されて
、前記第２のコリメートビームの前記一方の伝搬ビーム
および他方の反射ビームは結合され第１のポートから外
側に伝達され、（Ｃ）前記第１のコリメートビームから
の両方の偏光ビームが結合して、与えられる前記第１の
コリメートビームに垂直に直線偏光される偏光状態を生
ずるときに、前記第１のコリメートビームの他方の反射
ビームは前記第２の偏光ビームスプリッター手段により
反射され、前記与えられる第１のコリメートビームの前
記一方の伝搬ビームは前記第２の偏光ビームスプリッタ
ー手段により伝達されて、前記第１のコリメートビーム
の前記一方の伝搬ビームおよび他方の反射ビームは結合
され第２のポートから外側に伝達され、 （Ｄ）前記第２のコリメートビームからの両方の偏光ビ
ームが結合して、与えられる前記第２のコリメートビー
ムに平行に直線偏光される偏光状態を生ずるときに、前
記第２のコリメートビームの他方の反射ビームは第２の
偏光ビームスプリッター手段により反射され、前記第２
のコリメートビームの前記一方の伝搬ビームは第２の偏
光ビームスプリッター手段により伝達されて、前記第２
のコリメートビームの前記一方の伝搬ビームおよび他方
の反射ビームは結合され第２のポートから外側に伝達さ
れる複屈折の光学波長マルチプレクサ／デマルチプレク
サ。 - （６）一対の平行な対向側部を各々有する複数の複屈折
部材であつて、一つの複屈折部材の一方の対向側部は別
の複屈折部材と平行でありかつ隣り合う関係であり、伝
達関数の平坦化を実現するのに資するよう、各部材が追
加の正弦曲線成分を導入するよう配向される前記の複数
の複屈折部材と、コリメートされた光のビームを、伝搬
方向が互いにある角度の２つの直線偏光ビームスプリッ
ター手段に分離するための第１の偏光ビームスプリッタ
ー手段と、 前記偏光ビームの一方を他方の偏光ビームに平行なパス
に沿うよう反射し、前記他方の偏光ビームおよび前記反
射ビームの両方が前記複屈折部材のすべてを伝達するよ
う、一つの複屈折部材の一方の平行側部に入射するよう
なされる第１の反射面と、 前記複屈折部材のすべてを伝達した後の前記他方の偏光
ビームを反射するための第２の反射手段と、 前記他方の反射ビームおよび前記一方の伝搬ビームを結
合し、結合された光を２つのポートの一つを通じて伝達
するための第２の偏光ビームスプリッター手段とを備え
るくし形フィルターユニット。 - （７）一対の平行な対向側部を各々有する複数の複屈折
部材であつて、一つの複屈折部材の一方の側部は別の複
屈折部材と平行でかつ隣り合う関係にあり、伝達関数の
平坦化を実現するのに資するよう各部材が追加の正弦曲
線成分を導入するよう配向される前記複数の複屈折部材
と、 波長λのコリメートされた光のビームを、伝搬方向が互
いにある角度の２つの直線偏光ビームに分離するための
第１の偏光ビームスプリッターと、前記偏光ビームの一
方を他方の偏光ビームに平行なパスに沿うよう反射し、
この他方の偏光ビームおよび反射ビームの両方が前記複
屈折部材をすべて伝達するためにこれら複屈折部材の一
方の平行側部に入射するようなされる第１の反射面と、
前記複数の複屈折部材のすべてを伝達した後の前記他方
の偏光ビームを反射するための第２の反射面と、 前記他方の反射ビームおよび前記一方の伝搬ビームを結
合し、２つのポートの１つを通じて結合された光を伝達
するための第２の偏光ビームスプリッターとを備え、 少なくとも一つの複屈折部材は一対の複屈折物質のウェ
ッジを備え、一方に対して他方を移動することにより、
光が伝搬するこの物質の有効厚さを変えて全体の遅れ（
リターデイシヨン）を変えることにより、 波長λおよびチャネル間隔Δλの両方の連続的な変化が
与えられて、２チャネル式システムにおいて、多重化さ
れるべき２つの信号の波長に正確に同調できるくし形フ
ィルターユニットを備える機械的に同調可能な光学波長
マルチプレクサ。
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