(57)【要約】本発明は、少なくとも１本の入力ガイド要素（１から４）、少なくとも１本の出力ガイド要素（５）及び両ガイド要素間に提供されたスペクトル分離要素（７）を含んだ光学コンポーネントに関する。この光学コンポーネントは、その入力ガイド要素または出力ガイド要素の少なくとも１本がガイド対象光線のモード領域を増大させる部分（２１から２５）を含んだ光ファイバ（１から５）を含んでいることを特徴とする。これら部分はグレードインデックスを有した部分、コアまたはゲインサイズを放射状及び/又は縦方向に変化させた部分、あるいはコアまたはゲインインデックスを横方向または縦方向に変化させた部分を有している。
2005504353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の入力ガイド要素（１から４）、少なくとも１本の出力ガイド要素（５）及び該入力ガイド要素と該出力ガイド要素との間に提供されたスペクトル分離要素（７、１０、１２、１４）を含んだ光学コンポーネントであって、前記少なくとも１本の入力ガイド要素または出力ガイド要素がガイド対象光線のモード領域を増大させる部分（２１から２５）を含んでいることを特徴とする光学コンポーネント。
【請求項２】
モード領域増大部分（２１から２５）はグレードインデックス部で形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学コンポーネント。
【請求項３】
モード領域増大部分（２１から２５）はそのコアサイズまたはゲインサイズが横方向あるいは縦方向に変化する光ファイバ部で形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学コンポーネント。
【請求項４】
モード領域増大部分（２１から２５）はそのコアインデックスまたはゲインインデックスが横方向あるいは縦方向に変化する光ファイバ部で形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学コンポーネント。
【請求項５】
モード領域増大部分（２１から２５）は光ファイバ（１から５）の端末に追加連結された光ファイバ部で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学コンポーネント。
【請求項６】
モード領域増大部分（２１から２５）は適当な処理を通じて光ファイバの構造及び/又は特性の局部的改造によって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学コンポーネント。
【請求項７】
波長マルチプレキサ/デマルチプレキサを提供することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光学コンポーネント。
【請求項８】
スペクトル分離要素（７、１０、１２、１４）は複数本の入力ガイド要素（１から４）からの光線を受領し、重合光線を少なくとも１本の出力ガイド要素（５）に送ることを特徴とする請求項７記載の光学コンポーネント。
【請求項９】
スペクトル分離要素は少なくとも１本の入力ガイド要素（５）から重合光線を受領し、該重合光線を分離して出力ガイド要素（１から４）に送ることを特徴とする請求項７記載の光学コンポーネント。
【請求項１０】
光ファイバ（１から５）は光ファイバ（３１）の末端とそのファイバ部との間に純シリカ部をさらに有し、モード領域（２１から２５）を増大させていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光学コンポーネント。
【請求項１１】
光線のモード領域を拡大させる部分を含んだそれぞれの基本光ファイバ（１から５）は末端にて光ファイバ部に保護シリカ部を連結させてモード領域（２１から２５）を膨大させており、該保護シリカ部は長さ調整のために研磨されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の光学コンポーネント。
【請求項１２】
モード領域（２１から２５）の増大を提供する少なくとも１つの光ファイバ部を含んだ光ファイバ（１から５）の末端の直径は光ファイバ表面の化学浸食処理によって減少されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の光学コンポーネント。
【請求項１３】
スペクトル分離要素（７、１０、１２、１４）は、回折グレーティング、マルチ誘電フィルタ、ガイドグレーティング、スケールグレーティング、体積相ホログラフグレーティング、プリズムあるいはそれらの組み合わせで提供されることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の光学コンポーネント。
【請求項１４】
少なくとも１本の入力ガイド要素（１から４）の光ファイバはモノモード光ファイバであり、少なくとも１本の出力ガイド要素（５）の光ファイバはマルチモード光ファイバであることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の光学コンポーネント。
【請求項１５】
少なくとも１本の入力ガイド要素（１から４）の光ファイバはマルチモード光ファイバであり、少なくとも１本の出力ガイド要素（５）の光ファイバはモノモード光ファイバであることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の光学コンポーネント。
【請求項１６】
モノモード光ファイバは光線のモード領域を増大させる部分を含んでおり、該光線はマルチモード光ファイバのモード領域に適合したモード領域を有していることを特徴とする請求項１４または１５に記載の光学コンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学部品（コンポーネント）の分野に関し、特には、光波長マルチプレキサ(multiplexer)及びデマルチプレキサ(demultiplexer)に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該技術者であれば波長マルチプレクス処理（多重化）技術及びデマルチプレクス処理（脱多重化）技術を介して光ファイバネットワークの通信量を大きく増加させることが可能であることを知っている。通信される各連続データは特定の光周波数で通信される。光ファイバの性能は使用される波長の数だけ増大される。
【０００３】
図１は従来技術によるマルチプレキサを図示する。この種のマルチプレキサでは基本光ファイバ１から４がそれぞれ特定の周波数バンドに割り当てられ、マルチプレキサの入力面を構成する面Ｘに末端を有する。このマルチプレキサは平行化要素６と回折要素７をも含んでいる。マルチプレキサの入力面Ｘは平行化要素６の焦面と同様に作用し、基本入力光ファイバ１から４の末端から送られる入力光線は平行化要素６を通過し、互いにほぼ平行となる。回折要素７は光線が平行化要素６に向かって返送されるように配置され、光線を重合して１本の出力光ファイバ５の末端に導く。
【０００４】
光ネットワーク通信量が増加し、光源、特にレーザの安定性が不完全であるため、可能な限り幅広いマルチプレクス処理用バンド幅を求めることでこの不安定さに起因する通信変動性を減少させることが必要である。
【０００５】
よって、ＦＷＨＭ/Δλの値を増加させることが望まれる。ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）は基本バンド幅を表し、Δλは２つの連続基本バンドの中央波長間距離を表す。ＦＷＨＭ/Δλはω/Δｘに比例する。ωは光ファイバのモード域を表し、Δｘは光ファイバ間の間隔を表す。
【０００６】
よって、ＦＷＨＭ/Δλを増加させる１つの方法はΔｘを減少させるために平面波ガイドベースのコンセントレータを使用することである。この集積光学コンポーネントは実際には通路間の物理的間隔を減少させることができる。この種のコンセントレータは平面波ガイドＡＷＧ（Array Wave Guide Grating）マルチプレキサ/デマルチプレキサでの使用に特に適している。しかし、比較的に高価である。
【０００７】
別方法はωを増加させることを含む。ＥＰ０８５９２４９は基本入力光ファイバとマイクロレンズ構造を含んだ光ファイバマルチプレキサを解説する。光ファイバはそれぞれ特定の周波数バンドを通信し、それぞれのマイクロレンズは１本の光ファイバ末端と連結されている。これらマイクロレンズは基本光ファイバから送られる光線を収束させ、入力光線のものより大きなモード域の平行光線を発生させる。この光線は平行化レンズを通過し、分散ネットワークに送られ、異なる多重光線で成る１体の出力光線を発生させる。
【０００８】
この技術はマイクロレンズの焦点に対する光ファイバの末端の正確な設置と、マイクロレンズの焦軸に対する基本光ファイバの軸の正確なアレンジを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の１目的は経済性が高く、製造が容易で、高められたＦＷＨＭ/Δλ比を有した光ファイバマルチプレキサ/デマルチプレキサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するため、本発明は、少なくとも１つの入力ガイド要素、少なくとも１つの出力ガイド要素及び入力ガイド要素と出力ガイド要素との間に提供されるスペクトル分離要素を含んで成る光学コンポーネントを提案する。この光学コンポーネントは、入力ガイド要素または出力ガイド要素の少なくとも１つがガイド対象光線のモード領域を増大させるように設計された部分を含んでいる。
【００１１】
本発明範囲において、この光線モード領域増大部分はグレードインデックスを有した部分、またはそのコアサイズあるいはゲインサイズが横方向及び/又は縦方向に変化する部分、あるいはそのコアまたはゲインが横方向及び/又は縦方向に変化する部分で提供される。
【００１２】
この種の光学コンポーネントは関連ガイド要素で導かれる光線のモード領域に関してそのモード領域が増大される光線を提供できる。
【００１３】
この光学コンポーネントにおいては、それぞれの光線のモード領域拡大機能はこの光線の入力光ファイバ及び/又は出力光ファイバに一体化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の他の特徴と利点は以下において詳述されている。本発明は図で示す実施例により限定を受けない。
【００１５】
図２で示す光学コンポーネントはマルチプレキサのように作用する（デマルチプレキサとしても作用する）。この光学コンポーネントは互いに平行で並列する共面光ファイバ１から５を含んでいる。光ファイバ１から４は入力光ファイバであり、それぞれ所定の周波数バンドに対応する。光ファイバ５は出力光ファイバであり、入力光ファイバ１から４から送られる光線を重合させて得られる重合光線を搬送する。光学コンポーネントは光ファイバ１から５の末端に対面して配置されたレンズタイプの焦点要素６と、焦点要素６を介して入力光ファイバ１から４から送られる信号を受信する回折グレーティング等の回折要素７をも含んでいる。
【００１６】
回折要素７は角度的に分離された同一入射光線に含まれた異なる波長を返送する特性を有している。光線反射の原理に従って、グレーティングは角度的に分離され、入力光ファイバ１から４から出力光ファイバ５の方向に焦点要素６を介して送られる入射光線を再組み合わせ処理することができる。
【００１７】
入力光ファイバ１から４と出力光ファイバ５はそれぞれ末端にシリカ部１１から１４及び１５と、グレードインデックスを有した光ファイバ部２１から２４及び２５を有する。グレードインデックス光ファイバ部はその回折インデックスが放射距離に基いて変化するコアを有している。回折インデックスはコアの中心部で相対的に高いが、光学被覆部に接近すると減少し、光線を焦点させて、コアの中心軸で周期的に再焦点する曲線軌道に従う。グレードインデックス光ファイバにおいては、光ファイバの回折インデックスは、放物線等の所定の連続インデックス変化法則に従って変化する。よって、軸から移動して離れる傾斜光線は徐々に減少するインデックス環境に遭遇する。
【００１８】
この図においてはグレードインデックス部から送られる光線は焦点要素６まで空間を移動する。焦点要素６は要素７に光線を焦点させる。それぞれの光線は所定の周波数領域に対応し、グレーティングは全入射光線を焦点要素６と出力光ファイバ５に向けられた１体の光線に重合させる。
【００１９】
図３ではｇレードインデックス部を含んだ光ファイバの１例を示す。この種の光ファイバは旧来のモノモード光ファイバ３１で形成され、その末端に長さＬsのシリカ部が連結され、長さＬgのグレードインデックス光ファイバ部２１がさらに連結されてグレードインデックス部を提供している。モノモード光ファイバ３１のコアから送られる光線は純シリカ部１１とグレードインデックス部２１を連続的に通過する。純シリカ部１１で光線は拡散する傾向を有し、グレードインデックスシリカ部２１で再密集する傾向を有する。仕事距離Zωと光ファイバを離れる光線のモード領域ωはモノモード光ファイバ３１に連結された純シリカ部１１とグレードインデックスシリカ部２１のそれぞれの長さＬsとＬgにより決定される。
【００２０】
純シリカ部１１を含まない類似光ファイバの使用も可能である。この場合、モノモード光ファイバ３１はグレードインデックス光ファイバ部２１に直接的に連結される。
【００２１】
さらに、光線のモード領域を増大させる光ファイバ部分はハンダ付け等で連結された追加部分を必ずしも含まない。適当な処理によって光ファイバの構造及び/又は特性の局所的改善を介してモードの増大を提供する光ファイバ部をモノモード光ファイバ内に直接的に創出できる。例えば、この目的で熱放散を介してコア膨張技術（ＣＥＴ）を利用して所定長部分でモノモード光ファイバのコアを膨張させることができる。
【００２２】
図２のマルチプレキサの１実施形態では入力光ファイバ１から４と出力光ファイバ５は図３に類似した構造のモノモード光ファイバ３１から３５で構成される。
【００２３】
図２のマルチプレキサの変形例（図示せず）では、入力光ファイバ１から４は図３に類似した標準モノモード光ファイバ３１から３４で成る。一方、出力光ファイバ５はマルチモード光ファイバで成る。この変形例ではマルチモード光ファイバ５で導かれた光線のモード領域はモノモード光ファイバ１から４により導かれる光線のモード領域より広い。光ファイバ１から４のグレードインデックス部で発生されるモードの増大はマルチモード出力光ファイバ５のモード領域に適合されたそれら光ファイバの出力モード領域の獲得を可能にする。
【００２４】
“適合”モード領域とはモノモード光ファイバ１から４の１つのモード領域よりもマルチモード光ファイバのモード領域に近いモード領域を意味するものする。
【００２５】
図２の基本光ファイバ１から５は光ファイバのポジショニングのためのＶ形状溝を有した光ファイバホルダに提供できる。光ファイバ１から５の末端は相互に整合するように研磨される。この研磨工程でグレードインデックス部２１から２５の長さは少々変更される。この長さの変更は光ファイバを離れる光線のモード領域ωに対してはほとんど影響を及ぼさない。
【００２６】
いずれにしろ、光線の振舞を正確に制御するため、光線の軌道に影響を及ぼさずにそれぞれの光ファイバ１から５の末端でシリカ部を追加することができる。それら光ファイバは共に研磨される前にこの追加部を有した光ファイバホルダ内に提供される。このようにするとグレードインデックス部２１から２５の長さは研磨工程では変更されない。
【００２７】
末端で光ファイバの直径を減少させることで性能アップさせることもできる。このために光学被覆層を取り除くために外表面を化学浸食させることができる。このようにモード領域間の間隙Δｘ値を減少させる。
【００２８】
図４は本発明の第２実施例の概略図である。スペクトル分離要素７はマルチ誘電フィルタで構成される。この種のフィルタは特定の波長領域を反射し、他の波長領域を伝達する複層の誘電材料層で成る。
【００２９】
入力光ファイバ１から４と出力光ファイバ５は図２の装置の光ファイバと類似する。分離要素７は入力光ファイバから送られる光線を密集させて出力光ファイバに送る。
【００３０】
図４によれば、それぞれのスペクトル分離要素７の層は１波長を反射し、他の波長を伝達する。
【００３１】
図５はその変形例である。スペクトル分離要素７のそれぞれの層は１波長を伝達し、他の波長を反射する。
【００３２】
図６は分離要素がガイドグレーティングタイプである本発明の別実施例によるマルチプレキサ/デマルチプレキサの概略図である。このタイプのグレーティングはガイドグレーティング１４で分離された２体のカップラ１０と１２を含んでいる。ガイドは異なる長さを有しており、２つの連続ガイド間で１ステップの相違が提供されて脱位相処理が施され、それぞれのガイドを通過する光線のマルチプレクス処理またはデマルチプレクス処理が行われる。この装置では、光ファイバ１から５は図３の光ファイバに類似した光ファイバを含んでいる。
【００３３】
以上の３種の実施例で使用される光ファイバは集積形態の基本光線のモード領域ωを増加させることができる。本発明の装置は、光線がモノモード光ファイバの末端とその光ファイバ部との間を通過せず、モード領域拡大機能を提供するという利点を提供する。
【００３４】
さらに、本発明は従来技術に特有な整合問題を排除する。
【００３５】
以上、光線のモード領域を増加させる部分がグレードインデックスを有した部分で形成される本発明の光学コンポーネントを解説した。しかし、本発明はそれら特定実施例に限定されない。本発明はモード増加を提供する部分がコアサイズまたはゲインサイズが縦方向及び/又は横方向に変化する光ファイバ部分またはコアインデックスあるいはゲインインデックスが縦方向及び/又は横方向に変化する部分で形成されるものにまで及ぶ。
【００３６】
さらに、本発明はスペクトル分離要素が回折グレーティング、マルチ誘電フィルタまたはガイドグレーティングで成る前述のモードに限定されない。例えば、回折要素は“スケール”グレーティング、体積相ホログラフグレーティング、プリズム、またはそれらの組合せで提供されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は従来技術による回折要素を含んだマルチプレキサ/デマルチプレキサの概略図である。
【図２】図２は本発明の１実施例によるマルチプレキサ/デマルチプレキサの概略図である。
【図３】図３はグレードインデックスを有した部分を含んだ光ファイバ例を示す。
【図４】図４は本発明の別実施例によるマルチプレキサ/デマルチプレキサの概略図である。
【図５】図５は図４の実施例の変形である。
【図６】図６は本発明の別実施例によるマルチプレキサ/デマルチプレキサの概略図である。
【国際公開パンフレット】
2005504353.tif 000003
2005504353.tif 000004
2005504353.tif 000005
2005504353.tif 000006
2005504353.tif 000007
2005504353.tif 000008
2005504353.tif 000009
2005504353.tif 000010
2005504353.tif 000011
2005504353.tif 000012
2005504353.tif 000013
2005504353.tif 000014
2005504353.tif 000015
2005504353.tif 000016
2005504353.tif 000017
2005504353.tif 000018
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005504353.tif 000019
2005504353.tif 000020
【国際調査報告】
2005504353.tif 000021
2005504353.tif 000022
2005504353.tif 000023
2005504353.tif 000024
2005504353.tif 000025
2005504353.tif 000026