(57)【要約】【課題】急激な温度変化に対しても特性変化が追従し補償するデマルチプレクサを提供すること。【解決手段】光ファイバ１０の波長多重入射光線７０は、プリズム部２２に入射し、チャープ型回折格子１６により波長毎に異なる角度に回折され分離され、受光用光導波路２８に入射し、光検出器アレイ３６により検出される。環境温度の変化に伴ってチャープ型回折格子１６は熱伸縮し格子定数が変化するが、この熱伸縮による波長分離特性変動をプリズム部２２の屈折率変化により補償する。【選択図】      図１
2004264446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射側に光学ブロックを有する回折格子において、前記光学ブロックの前記光入射面が、前記回折格子に対して斜面を成し、前記光学ブロックの前記光入射面と前記回折格子とのなす角度が、１７°以上３０°以下であることを特徴とする回折格子。
【請求項２】
光入射側に光学ブロックを有する回折格子において、前記光学ブロックの前記光入射面が、前記回折格子に対して斜面を成し、前記回折格子を挟んで前記光学ブロックと結合された基板を有することを特徴とする回折格子。
【請求項３】
光入射側に光学ブロックを有する回折格子において、前記光学ブロックの前記光入射面が、前記回折格子に対して斜面を成し、前記光学ブロックの屈折率が１．２９以上１．４１４以下であることを特徴とする回折格子。
【請求項４】
請求項１から３記載の回折格子において、前記光学ブロックがポリマー材料を用いて形成されていることを特徴とする回折格子。
【請求項５】
請求項１から３記載の回折格子において、前記回折格子が前記光学ブロックに一体で形成されていることを特徴とする回折格子。
【請求項６】
光入射部と回折格子と光入射部から回折格子へ波長多重された光ビームを伝送する光路とを有し、前記回折格子に前記光ビームを照射して光信号を分離するデマルチプレクサにおいて、前記回折格子の光入射側に、前記回折格子に固定された光学ブロックを有し、前記光学ブロックの光入射面が、前記回折格子に対して斜面を成し、前記光学ブロックの前記斜面を通して前記入射面からの光線を入射するとともに、前記回折格子で回折した光線を出射することを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項７】
請求項６記載のデマルチプレクサにおいて、前記回折格子を基準として角度を定めた場合に、前記光学ブロックに前記光入射部から入射する主光線の角度をψ、前記回折格子で回折し前記光学ブロックから出射した主光線の角度をξ、前記プリズムの光入出射面と前記回折格子のなす角度をγとした場合に、
【数１】
2004264446.tif 000027
または、
【数２】
2004264446.tif 000028
であることを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項８】
請求項６記載のデマルチプレクサにおいて、前記光学ブロックの前記光入射面と前記回折格子とのなす角度が、１７°以上３０°以下であることを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項９】
請求項６記載のデマルチプレクサにおいて、前記光学ブロックに入射する光線の角度が前記回折格子で回折し前記光学ブロックから出射した光線の角度よりも大きく、光学ブロックの屈折率が１．４１４よりも大きいことを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項１０】
請求項６記載のデマルチプレクサにおいて、前記光学ブロックに入射する光線の角度が前記回折格子で回折し前記光学ブロックから出射した光線の角度よりも小さく、光学ブロックの屈折率が１．４１４よりも小さなことを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項１１】
請求項６から１０記載のデマルチプレクサにおいて、前記光学ブロックがポリマー材料を用いて形成されていることを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項１２】
請求項６から１１記載のデマルチプレクサにおいて前記回折格子が格子内で格子ピッチを変化させたチャープ型であることを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項１３】
請求項１２記載のデマルチプレクサにおいて前記光学ブロックの前記光入射面に入射波長以下の微細構造による反射防止構造を有することを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項１４】
光入射部と回折格子と光入射部から回折格子へ波長多重された光ビームを伝送する光路とを有し、前記回折格子に前記光ビームを照射して光信号を分離するデマルチプレクサにおいて、前記回折格子の光入射側に、前記回折格子に固定された光学ブロックを有し、前記回折格子を基準として角度を定めた場合に、前記回折格子に入射する主光線の角度ｉ、前記回折格子で回折角度をθ、前記光学ブロックの光入出射面と前記回折格子のなす角度をγとし、前記回折格子の線膨張係数をα、前記光学ブロックの屈折率をｎとした場合に、温度Ｔの変化に対して、
【数３】
2004264446.tif 000029
であることを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項１５】
光入射部と回折格子と光入射部から回折格子へ波長多重された光ビームを伝送する光路とを有し、前記回折格子に前記光ビームを照射して光信号を分離するデマルチプレクサにおいて、前記回折格子の光入射側に、前記回折格子に固定された光学部材を有し、前記回折格子の線膨張係数をα、前記光学部材の屈折率をｎとした場合に、温度Ｔの変化に対して、
【数４】
2004264446.tif 000030
であることを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項１６】
請求項１５記載のデマルチプレクサにおいて、前記光学部材が光導波路であることを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項１７】
光入射部と回折格子と光入射部から回折格子へ波長多重された光ビームを伝送する光路と光検出器を有し、前記回折格子に前記光ビームを照射して光信号を分離するデマルチプレクサにおいて、回折格子と光検出器の間の光路に、前記回折格子及び前記光検出器と分離したプリズムを有することを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項１８】
請求項１７記載のデマルチプレクサにおいて前記プリズムに入射した光線の幅よりも、前記プリズムより出射した光線の幅が広くなるように、前記プリズムにより光線を屈折することを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項１９】
請求項１７記載のデマルチプレクサにおいて前記回折格子の温度変化による特性変化を前記プリズムの屈折率変化によって補償することを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項２０】
光入射部と回折格子と光入射部から回折格子へ波長多重された光ビームを伝送する光路とを有し、前記回折格子に前記光ビームを照射して光信号を分離するデマルチプレクサにおいて、前記回折格子が格子内の位置により格子ピッチを変化させたチャープ型であり、前記回折格子の温度変化に応じて信号分離特性変動を補償するように、前記回折格子を略平行移動することを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項２１】
請求項２０記載のデマルチプレクサにおいて、前記回折格子が平面であり、前記回折格子の温度変化に応じて、前記回折格子の格子面に沿って移動することを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項２２】
請求項２１記載のデマルチプレクサにおいて、前記回折格子の温度変化による伸縮を用いて前記回折格子を移動することを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項２３】
請求項２１記載のデマルチプレクサにおいて、前記回折格子の中心と、前記回折格子が熱伸縮する中心とを異なる位置に配したことを特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項２４】
請求項２０から２３記載のデマルチプレクサにおいて、前記回折格子の光入射側に、前記回折格子に固定された光学ブロックを有し、前記光学ブロックの光入射面が、前記回折格子に対して斜面を成していること、を特徴とするデマルチプレクサ。
【請求項２５】
信号伝送用光ファイバとの接合部と、波長多重された光信号を分離するデマルチプレクサと、光検出器アレイと、前記光検出器アレイからの信号を増幅し、波形整形する受信回路とを有する波長多重受信光モジュールにおいて、前記デマルチプレクサが請求項６から２２記載のデマルチプレクサであり、前記接合部と前記デマルチプレクサとをマルチモード光ファイバで接続することを特徴とする波長多重受信光モジュール。
【請求項２６】
信号伝送用光ファイバとの接合部と、波長多重された光信号を分離するデマルチプレクサと、光検出器アレイと、前記光検出器アレイからの信号を増幅し、波形整形する受信回路と光源アレイと前記光源アレイを駆動する送信回路と前記光源アレイからの光信号を合波する波長合波デバイスとを有する波長多重光伝送モジュールにおいて、前記デマルチプレクサが請求項６から２２記載のデマルチプレクサであり、前記接合部と前記デマルチプレクサとをマルチモード光ファイバで接続し、前記接合部と前記波長合波デバイスとをシングルモード光ファイバで接続することを特徴とする波長多重光伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを用いて送信された波長多重光信号を波長ごとに分離する光学デバイスに関し、特に、波長分離に用いる回折格子、回折格子を用いて波長を分離するデマルチプレクサ及び波長多重光伝送モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、温度上昇により生じる選択中心波長のシフトを相殺するように回折格子に配置された温度補償機構部を用いて回折格子を回転することによって、周囲温度変動によるフィルタ自体の選択中心波長シフトを抑制する光フィルタ及び光フィルタに用いる回折格子が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３３１８５０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光フィルタは、例えばアルミニウムの支柱を用いた温度補償機構部により例えばガラス基板製の回折格子を回転しており、回折格子と温度補償機構とは熱容量・熱伝導率等が異なっているために、急激な温度変化に対して回折格子の特性変化の速度と温度補償機構部による特性変化の補償の速度が一致せず、特性変動が起こるという問題点があった。
【０００５】
また、従来の光フィルタのように回折格子を回転することによって周囲温度変動によるフィルタ自体の選択中心波長シフトを抑制する場合には、回折格子外周部において出射用光ファイバとの距離が変動する。そのために回折格子に集光特性を有するチャープ型回折格子を用いる場合には、回折格子により集光されたスポットの位置が移動し、特性変化をもたらすという問題点もあった。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、急激な温度変化に対しても特性変化が追従し補償する回折格子及びこの回折格子を用いたデマルチプレクサを提供することである。
【０００７】
さらに、本発明の別の目的は、チャープ型回折格子を用いた場合でも、温度変化に対しても特性変化が追従し補償する回折格子及びこの回折格子を用いたデマルチプレクサを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、光入射側に光学ブロックを有する回折格子において、前記光学ブロックの前記光入射面が、前記回折格子に対して斜面を成し、前記光学ブロックの前記光入射面と前記回折格子とのなす角度が、１７°以上３０°以下であることを特徴とする回折格子を提供する。
【０００９】
また本発明は、光入射側に光学ブロックを有する回折格子において、前記光学ブロックの前記光入射面が、前記回折格子に対して斜面を成し、前記回折格子を挟んで前記光学ブロックと結合された基板を有することを特徴とする回折格子
を提供する。
【００１０】
またさらに、本発明は、光入射側に光学ブロックを有する回折格子において、
前記光学ブロックの前記光入射面が、前記回折格子に対して斜面を成し、
前記光学ブロックの屈折率が１．２９以上１．４１４以下であることを特徴とする回折格子を提供する。
【００１１】
前記光学ブロックは、ポリマー材料を用いて形成することが望ましく、回折格子を一体に形成することもできる。
【００１２】
また本発明は、光入射部と回折格子と光入射部から回折格子へ波長多重された光ビームを伝送する光路とを有し、前記回折格子に前記光ビームを照射して光信号を分離するデマルチプレクサにおいて、前記回折格子の光入射側に、前記回折格子に固定された光学ブロックを有し、前記光学ブロックの光入射面が、前記回折格子に対して斜面を成し、前記光学ブロックの前記斜面を通して前記入射面からの光線を入射するとともに、前記回折格子で回折した光線を出射することを特徴とするデマルチプレクサを提供する。
【００１３】
光学ブロックに入射する主光線の角度をψ、回折格子で回折し光学ブロックから出射した主光線の角度をξ、プリズムの光入出射面と回折格子のなす角度をγとした場合に、
【数５】
2004264446.tif 000003
【００１４】
または、
【数６】
2004264446.tif 000004
【００１５】
とすることが望ましい。また、光学ブロックの光入射面と回折格子とのなす角度は、１７°以上３０°以下とすることが望ましい。また、光学ブロックはポリマー材料を用いて作成することができ、光学ブロックの屈折率は、光学ブロックに入射する光線の角度が光学ブロックから出射する光線の角度よりも大きい場合には、１．４１４よりも大きくすることが望ましく、光学ブロックに入射する光線の角度が光学ブロックから出射する光線の角度よりも小さい場合には、１．４１４よりも小さくすることが望ましい。
【００１６】
またさらに本発明は、光入射部と回折格子と光入射部から回折格子へ波長多重された光ビームを伝送する光路とを有し、前記回折格子に前記光ビームを照射して光信号を分離するデマルチプレクサにおいて、前記回折格子の光入射側に、前記回折格子に固定された光学ブロックを有し、前記回折格子を基準として角度を定めた場合に、前記回折格子に入射する主光線の角度ｉ、前記回折格子で回折角度をθ、前記光学ブロックの光入出射面と前記回折格子のなす角度をγとし、前記回折格子の線膨張係数をα、前記光学ブロックの屈折率をｎとした場合に、温度Ｔの変化に対して、
【数７】
2004264446.tif 000005
【００１７】
または、
【数８】
2004264446.tif 000006
【００１８】
であることを特徴とするデマルチプレクサを提供する。
【００１９】
またさらに本発明は、光入射部と回折格子と光入射部から回折格子へ波長多重された光ビームを伝送する光路と光検出器を有し、前記回折格子に前記光ビームを照射して光信号を分離するデマルチプレクサにおいて、回折格子と光検出器の間の光路に、前記回折格子及び前記光検出器と分離したプリズムを有するを特徴とするデマルチプレクサを提供する。
【００２０】
プリズムは、入射した光線の幅よりも、出射した光線の幅が広くなるように、プリズムを配することが望ましい。プリズムの屈折率変化を用いて回折格子の温度変化による特性変化を補償することができる。
【００２１】
またさらに本発明は、光入射部と回折格子と光入射部から回折格子へ波長多重された光ビームを伝送する光路とを有し、前記回折格子に前記光ビームを照射して光信号を分離するデマルチプレクサにおいて、前記回折格子が格子内の位置により格子ピッチを変化させたチャープ型であり、前記回折格子の温度変化に応じて信号分離特性変動を補償するように、前記回折格子を略平行移動することを特徴とするデマルチプレクサを提供する。
【００２２】
回折格子が平面であり、温度変化に応じて回折格子の格子面に沿って移動することで温度変化による特性変化を補償することができる。回折格子自身の伸縮を用いて回折格子を移動することもでき、回折格子の中心と、前記回折格子が熱伸縮する中心とを異なる位置に配することが望ましい。
【００２３】
またさらに本発明のデマルチプレクサを用いて、波長多重受信光モジュール、波長多重光伝送モジュールを提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の第１の実施形態を図１から図４を用いて説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態に係わる実施例を示す上面図である。波長多重化されて伝送してきた光信号は、光ファイバ１０より出射される。光ファイバ１０より拡がって出射された入射光線７０は、シリンドリカルレンズ１２ａにより紙面に対して垂直方向（チャープ型回折格子１６の刻線方向）について拡がりが低減されてほぼ平行光となり、回折格子ブロック１４のプリズム部２２に入射する。プリズム部２２に入射した光線は、回折格子ブロック１４のチャープ型回折格子１６により波長毎に異なる角度に回折され分離される。チャープ型回折格子１６は集光作用を有するように格子間隔を変化させており、チャープ型回折格子１６で回折された光線は紙面内において波長ごとに異なる位置に集光される。チャープ型回折格子１６により回折し集光された光線は、シリンドリカルレンズ１２ｂにより紙面に垂直方向について受光用光導波路２８に入射するように入射端面に集光される。受光用光導波路２８は、入射部側にスラブ導波路部３０、その後段にテーパ導波路部３２を有している。スラブ導波路部３０に入射した光線は、紙面に垂直な方向はスラブ導波路に閉じ込められて伝搬し、紙面内についてはチャープ型回折格子１６の集光作用により、波長ごとに設けられたテーパ導波路３２の入射端に集光される。分離集光された光線は、それぞれの波長に対応するテーパ導波路部３２に入射し、波長毎に受光部を有する光検出器アレイ３６により検出される。回折格子ブロック１４、シリンドリカルレンズ１２、受光用光導波路２８は、ベース３８上に固定されている。
【００２６】
本実施例では、チャープ型回折格子１６を有する回折格子ブロック１４を、透明ポリマーを用いて大量生産に適した射出成形で作製した。そのため、環境温度の変化に伴って熱伸縮し、チャープ型回折格子１６の格子定数（ピッチ）が変化する。そこで本実施例においては、チャープ型回折格子１６の熱伸縮による波長分離特性変動をプリズム部２２の屈折率変化により補償する構成とした。
【００２７】
図２に回折格子ブロック１４の実施例を示す。プリズム部２２にチャープ型回折格子１６が一体で形成されている。さらに、プリズム部２２の光入出射面には、サブ波長格子２０を用いた反射防止構造が形成されている。本実施例の回折格子ブロック１４は、透明ポリマー材料を用いて射出成型により作成し、射出成形の際にチャープ型回折格子１６、サブ波長格子２０を同時に一体成形した。成形後、チャープ型回折格子１６の格子面には、金、銀、アルミ等の金属膜を蒸着して反射膜１８とした。金属の反射膜１８に替えて誘電体多層膜を用いてもよく、またはチャープ型回折格子１６と金属膜との間に誘電体膜を形成して反射率を向上してもよい。
【００２８】
図３に回折格子ブロック１４に設けたサブ波長格子２０の斜視図を示す。サブ波長格子２０は波長以下の構造を持ち、反射防止の効果を有する。本実施例では、二次元に配置した四角錐２１のピラミッド配列構造をしている。入射する偏光によらず高い反射防止効果を得るには、ピラミッドのピッチｐ、ピラミッドの高さｈについてアスペクト比ｈ／ｐ≧２とすることが望ましい。また、ピッチｐは使用する波長の中で最小波長をλとすると、ｐ＜λ／２となるようにする。
【００２９】
本実施例では微少な構造を用いて反射を防止しているために、回折格子の形成と同時にサブ波長格子２０による反射防止構造も形成することができる。そのため、プリズム形成後に真空プロセスを用いて入出射面に誘電体膜による反射防止膜を付ける必要がなく、回折格子ブロック１４の作成が容易となる。成型用材料としては、透明ポリマー以外にもガラスを用いてもよいが、透明ポリマーを用いたほうがサブ波長格子２０、チャープ型回折格子１６の転写性が良く望ましい。また、サブ波長格子２０は正確に周期的に配置する必要はなくサブ波長の構造とすればよい。またさらに、形状もアスペクト比が所望の値であれば良く、例えば円錐形としてもよい。このように反射防止構造を設けることにより、デマルチプレクサの損失を低減できると共に、反射光によるクロストークを防止できる。
【００３０】
本実施例では、反射防止構造を一体形成したが、別に作成したサブ波長格子２０を有するフィルムを貼り付けてもよい。或いは、サブ波長格子を用いず誘電体膜による反射防止膜を設けてもよい。
【００３１】
図４を用いて回折格子ブロック１４の温度補償機能を説明する。図４に示したように、チャープ型回折格子１６面を基準面として角度を定めることとし、プリズム部２２の入射面の角度をγ、プリズム部２２に入射する光線の角度をψ、チャープ型回折格子１６への入射角度をｉ、回折角度をθとすると、
【数９】
2004264446.tif 000007
【００３２】
によって、チャープ型回折格子１６子で回折した光線がプリズム部２２から出射する角度ξを求めることができる。なお、ｎ０は外界の屈折率（本実施例では空気であるためｎ０＝１）、ｎはプリズム部２２の屈折率である。（１）式より、回折格子ブロック１４が温度変化しても出射角度ξが変化しない条件を求めることができ、
【数１０】
2004264446.tif 000008
【００３３】
と表される。αはプリズム部２２の線膨張係数である。なおこの式は、プリズム部２２への入出射角度φ、ξには依存していないことが分かる。特に、プリズム部２２の入射面に対して光線の入射角度と出射角度を等しくなるように、
【数１１】
2004264446.tif 000009
【００３４】
とする、つまり、
【数１２】
2004264446.tif 000010
【００３５】
の場合には、（２）式は、
【数１３】
2004264446.tif 000011
【００３６】
と表される。さらに、ζ≒０となるリトロー配置においては、
【数１４】
2004264446.tif 000012
【００３７】
となるようにすれば良いことが分かる。
【００３８】
一般に、物質の屈折率ｎと密度ρとの間には、
【数１５】
2004264446.tif 000013
【００３９】
の関係があることが知られている。但し、βは局所場補正係数を示し、物質に依存する。一般には、βは０から１／３の間の値を取る。この式を用いると、屈折率の温度変化と線膨張率αとの間には、
【数１６】
2004264446.tif 000014
【００４０】
の関係があることが示される。従って、（２）式より、
【数１７】
2004264446.tif 000015
【００４１】
を満たすように回折格子ブロック１４のｎ、β及びγを選べば、出射角度ξは温度に依存しなくなる。特に分光器等に一般に用いられているリトロー配置においては、（６）式より、
【数１８】
2004264446.tif 000016
【００４２】
つまり、
【数１９】
2004264446.tif 000017
【００４３】
を満たすｎ及びβを選べばよい。
通常βは０から１／３の範囲の値をとるため、（１０）式よりリトロー配置においては屈折率ｎを１．４１４から１．７３２の範囲に選ぶことが望ましい。また、ポリマー材料については、βとして１／３に近い値を取ることが多くこの場合は屈折率１．４１４付近の値をとることが望ましいといえる。この値に近い屈折率を持つポリマー材料としては、ポリメタクリル酸トリフルオロエチレン（屈折率１．４２）、シリコーンポリマー（屈折率１．４３）、シクロヘキサン系のフッ素化エポキシ（屈折率１．４０５）、フッ素化エポキシアクリレート（屈折率１．４１３）、フッ素化エポキシアクリレート（屈折率１．４１７）グリコール系のフッ素化エポキシ（屈折率１．３８５）、フッ素化エポキシアクリレート（屈折率１．４１６）、フッ素化エポキシアクリレート（屈折率１．４１８）、トリフルオロエチルメタクリレート樹脂（屈折率１．４０）等のフッ素化アクリル樹脂があり、これらの材料を用いて回折格子ブロック１４を形成すれば、リトロー配置において波長分波特性の温度依存性を低減することができる。このように、１．３８５〜１．４３の屈折率材料を用いることができる。１．３μｍ帯や１．５５μｍ帯の光通信波長を用いる場合は、赤外波長においてより損失の少ないフッ素系の材料を用いることが望ましい。
（８）式においては、γ、ｉ、θを適当に選ぶことにより、右辺の分母を１より大きく、或いは小さく設定できる。本実施例に示したように、入射角度ψが出射角度ξよりも大きな場合には、この値は１より小さくなるため、１．４１４よりも屈折率の大きな材料を用いても（８）式を満たすことができる。この場合には、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、屈折率１．４９）や、ポリカーボネート（ＰＣ、屈折率１．５９）、フッ素化ポリミド（屈折率１．５５）等のフッ素系のプラスチック、重水素化したプラスチック材料なども用いることができ、成形に適した材料を選ぶことができる。
【００４４】
また逆に、入射角度ψが出射角度ξよりも小さい場合には、低屈折率材料を用いることが望ましく、６フッ化プロピレン／４フッ化エチレン／２フッ化ビニリデン共重合体（屈折率１．３６）、テフロンＡＦ（デュポン社製、屈折率１．２９）、サイトップ（旭硝子社製、屈折率１．３４）を用いると赤外光でも損失を少なくすることができる。この場合のように出射角度を大きくすると回折格子の波長分散を大きくできるため、デマルチプレクサを小さくできるという効果がある。したがって、現実的なポリマーの屈性率として１．２９以上１．４１４以下の材料を用いると、デマルチプレクサの小型化の点で望ましいと言える。
【００４５】
以上説明したように、実施例においてはプリズム部２２を用いることにより、チャープ型回折格子１８の熱伸縮による波長分離特性変化をプリズム部２２の屈折率変化による波長分離特性変化によりを補償することができる。したがって、温度変化に伴う波長分離特性変化を抑制することができ、いわゆるアサーマル化を実現することができる。
【００４６】
なお、プリズム部２２のない平行平板を用いた回折格子の場合、つまりβ＝０の場合は、
【数２０】
2004264446.tif 000018
【００４７】
となり、出射角度ξはプリズム部の屈折率ｎに依存しなくなる。したがって、回折格子の熱伸縮による特性変化を補償する効果はない。つまり、回折格子ブロック２２の入出射面は、チャープ型回折格子１６面に対して角度を成す必要があるものである。回折格子ブロック２２の入出射面に対して大きな角度を持って光線が入出射すると表面反射が大きくなり好ましくない。したがって、回折格子ブロック２２の入出射面の角度γは、回折格子ブロック２２の入出射面への入射角度と出射角度の間にあることが望ましい。つまり、入射角度と出射角度の大小により、
【数２１】
2004264446.tif 000019
【００４８】
または、
【数２２】
2004264446.tif 000020
【００４９】
を満たすことが望ましい。
【００５０】
ここまで、ベースの熱膨張率が小さく、回折格子の熱伸縮による特性変動が支配的な場合についての温度補償を説明してきたが、ベースの熱膨張率が大きく温度変化に伴って光学部品間の相対位置が変動する場合には、回折格子に加えてベースの熱伸縮も考慮し、デマルチプレクサ全体として温度依存性をなくすようにパラメータを設定すればよい。本実施例の配置においては、ベースの熱伸縮と回折格子の熱伸縮とは互いに補償する方向に動くため、ベースに熱膨張率の大きな材料を用いることによって、屈折率が１．４１４よりも大きな材料を用いた場合でもプリズム部２２により温度依存性を低減できる。したがって、ベース３８にポリマー材料等の熱膨張率の大きな材料を用いた場合にも温度補償できる。
【００５１】
また、回折格子の熱伸縮に伴う集光位置の変動がある程度許容される場合には、（８）式を十分に満たしていなくてもよく、実用的な温度補償の効果を達成できる範囲内でパラメータを選べばよい。
【００５２】
本実施例では、チャープ型回折格子１６として格子溝の断面形状が直角三角形をしたいわゆるエシュレット型を用いた。回折格子の作成には、まずルーリングエンジンを用いてチャープ型回折格子１６を成形するためのマスターを加工した。このマスターを用いて金型を作成し、金型を用いて回折格子ブロック１４を射出成形した。チャープ型回折格子１６の格子定数は、所望の集光性能を有するように格子の場所の関数としてチャープさせた。回折効率を大きくするためには、ブレーズ角を各格子位置での入射角度に合わせて変化させることが望ましい。そこで本実施例では、回折格子を複数の領域に分割し、領域内では一定のブレーズ角度で加工し、領域ごとにブレーズ角を変えることによって回折効率の向上を図った。ブレーズ角度は、領域ごとにＴＥ偏光（電場方向が格子の刻線方向の偏光）とＴＭ偏光（電場方向が刻線に垂直な偏光）の回折効率の差が小さくなるように定めた。そのために、領域の中心部において、入射光線７０がブレーズ面で正反射する方向と出射光線７２の回折方向とを一致させた正反射条件におけるブレーズ角よりも大きくした。本実施例においては、領域の中心での正反射条件から決まるブレーズ角より２〜１０°ブレーズ角を大きくした。この差は、格子定数が小さい程大きくすることが望ましい。
【００５３】
エシュレット型回折格子では、波長λ、格子定数ｄとしたとき、λ／ｄが０．６から１．０、ブレーズ角度を２５°から３５°の範囲に選ぶと、偏光依存性が小さく回折効率を大きくすることができる。この場合、
【数２３】
2004264446.tif 000021
【００５４】
とする必要がある。したがって、（４）式に従い、プリズム入射面の角度γは、１７°以上３０°以下が望ましい。
さらに、格子定数が小さくなるとＴＥ偏光とＴＭ偏光との回折効率の差が大きくなるため、この差が小さく、且つ回折効率が高くなるように回折次数を選んだ。本実施例においては、格子定数の大きな領域では−１次の回折光を用い、格子定数の小さな領域では−２次の回折光を用いるように途中より不連続に格子定数を２倍にした。このように、格子定数が小さい場合には高次の回折光を用いることが望ましく、おおよそ入射波長程度以下の格子定数で２次以上の回折光を用いることが望ましい。この次数の切替えは、ブレーズ角度の切替え位置で行うことにより、回折格子の分割数を増やすことなく、格子定数を切り替えることができる。本実施例では、領域の分割数は６分割とした。分割数は多くするほど理想的なブレーズ角度分布に近い角度分布とすることができる。領域分割数と損失の関係を検討し、分割数を４以上とすると損失が低下し、９以上ではほぼ損失は一定となることが分かった。したがって、分割数を大きくしても、ある一定の分割数を超えると損失の低下は顕著ではなくなる。しかも、領域を余り多くすると、ブレーズ角を変更する回数も増え、加工精度が落ちて損失が低下する可能性がある。したがって、分割数は４〜９、特に６〜９が望ましい。本実施例では、回折格子溝を平面上に加工しているため、回折格子溝の加工において領域のつなぎ部での平面方向及び垂直方向の位置ずれが生じにくい。
【００５５】
このようにＴＥ偏光とＴＭ偏光の回折効率をほぼ等しくすることにより、入射光線の偏光状態が変化しても検出光量の変動を小さくできる。光ファイバ１０から特定の偏光が入射する場合には、この偏光の回折効率が最大となるようにブレーズ角を定めればよい。或いは、偏光変換素子を用いて光ファイバからの出射光の偏光方向をそろえてもよい。偏光変換素子は、一般に知られているように偏光ビームスプリッタとλ／２板を組み合わせることに構成することができる。この場合、回折効率の高い偏光方向となるように偏光変換素子の向きを定めればよい。特に、ＴＭ偏光は、格子ピッチがおおよそ波長よりも小さな領域で回折効率を高くできるため、格子定数を波長よりも小さくしＴＭ偏光に変換して入射することが望ましい。この場合、回折効率は格子溝の形状にほとんどよらなくなるために、エシュレット格子に限らず、波型形状や、矩形のバイナリ回折格子を用いても、高い回折効率を実現できる。
【００５６】
格子パターンの加工は、本実施例に用いたルーリングエンジンの他にも、例えば感光体に入射位置と出射位置からレーザビームを照射して干渉パターンを露光し、ホログラムを形成して作成してもよい。ホログラム回折格子を用いることにより、収差が少なく出射位置に十分に絞って集光することができる。或いは、３次元ＮＣ加工機を用いても加工してもよく、またさらに、フォトリソグラフィの手法を用いて、Ｓｉ等の基板に連続的にブレーズ化したチャープ回折格子を作成することもできる。
【００５７】
チャープ型回折格子１６及びサブ波長格子２０の加工については、ホットプレスを用いてもよい。
【００５８】
なお、本実施例のように回折格子の位置により入射角度が変化する場合には、光強度の一番強い主光線について温度補償条件を満たすように設定すればよい。また回折格子については、本実施例に用いた平面状のチャープ型回折格子に限らず、格子定数が一定な等間隔平面回折格子や凹面回折格子についても同様に適用できるものである。凹面型回折格子を用いる場合には、光ファイバ１０の入射点及びスラブ導波路３２の入射点を凹面型の回折格子１５のいわゆるローランド円上に配置することにより、各波長の集光点距離の変化を小さくできる。その場合には、スラブ導波路部３０は必要ない。
【００５９】
また、プリズム部２２を光線が透過することにより収差が発生するが、収差を補正するように、回折格子の格子ピッチを補正すればよい。光線追跡計算を用いた自動設計により格子の配置を設計することができる。或いは、非球面非対称なシリンドリカルレンズを用いて補正してもよい。
本実施例では、シリンドリカルレンズ１２として円柱状のものを用いた。リトロー配置に近く配置する場合には、１個のシリンドリカルレンズで入射と出射の光線の集光を兼用しても良い。
【００６０】
本実施例においては、多重化されて伝送されてきた中心波長１２７５．７、１３００．２、１３２４．７、１３４９．２ｎｍの４波長を分離する構成とした。この中心波長に対して、光源の製造・温度・スペクトル分布による波長ばらつきにより、最大±５．７ｎｍ変動するものとした。したがって、隣り合うチャネル間の波長スペースは、１３．１ｎｍであり、おおよそ伝送波長の１％に設定した。この波長ばらつきは、光源の作成・特性により決まるものであり、特に厳しい光源の選別を必要としない範囲として必要なものである。本実施例では、この使用波長範囲で十分な特性変動の低減を実現できた。
【００６１】
受光用光導波路２８は、上記のようにスラブ導波路部３０とテーパ導波路部３２で構成される。光検出器に信号光が効率よく結合するように光導波路の厚さは６５μｍとした。テーパ導波路部３２は、紙面内において光入射側から出射側にかけてコアの幅が減少するテーパ形状とし、光検出器アレイに光を絞り込む構造としている。効率よく光検出器アレイまでビームを伝搬するためには、スラブ導波路の開口数ＮＡは大きいほうが望ましく、特にＮＡ０．５以上とすることが望ましい。さらに、薄層のクラッドの外側に金属膜を形成すると、仮に光線がクラッドを透過しても金属膜で反射して光検出器に到るため、検出効率を向上できる。本実施例においては、テーパ導波路部３２の幅は、スラブ導波路３０と接合される側で光検出器アレイのピッチと同じくし、光検出器アレイ６０側で光検出器に効率良く結合できる幅となるようにした。このように、波長分離したビームを光検出器に絞り込むことにより、応答速度の速い受光面積の小さな光検出器を用いることができ、高速な光通信に適用することができるようになる。光検出器アレイは、テーパ導波路部３２からのビームが光検出器に効率よく結合するように位置を調整し、テーパ導波路部３２に接着固定した。
【００６２】
本実施例においては、光ファイバ１０として、コア径６２．５μｍ、開口数０．２７５のグレーテッドインデックス（ＧＩ）型マルチモード光ファイバ（６２．５ＭＭＦ）を用いた。但し、光ファイバを限定するものではなく、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）やコア径５０μｍのマルチモード光ファイバ（５０ＭＭＦ）、さらにコア径の大きなマルチモード光ファイバを用いることもできる。
【００６３】
本発明の第２の実施形態を図５を用いて説明する。図５は、本実施形態に係わる回折格子ブロックの実施例を示す上面図である。本実施例の回折格子ブロックの機能は、第一の実施形態に示した回折格子ブロック１４と同じであり、ここでは異なる点について示す。まず、チャープ型回折格子１６を有する回折格子基板２４をポリマー材料を用いて射出成形する。チャープ型回折格子１６上に金属膜を成膜し反射膜１８を形成する。別に、サブ波長格子２０を有するプリズム部２２も成形する。この回折格子基板２４とプリズム部２２とを光学接着材１９を用いて接着し、回折格子ブロック１４を形成する。プリズム部２２と回折格子基板２４に同じ材料または、同じ線膨張係数を持つ材料を用いることにより、チャープ型回折格子１６の線膨張係数をプリズム部２２と等しくすることできる。
【００６４】
或いは、プリズム部２２と回折格子基板２４に線膨張係数の異なる材料を用いることにより、チャープ型回折格子１６の線膨張係数を調整し、（２）式を満たすようにすることもできる。
【００６５】
本実施例では、チャープ型回折格子１６を平板状の回折格子基板２４上に形成するため、射出成形を用いて容易に精度良く成形することできる。射出成形以外にも、いわゆる２Ｐ法を用いて、平板の基板上に紫外線硬化樹脂を塗布し、型を押し付けながら紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させてチャープ型回折格子１６を形成してもよい。透明な回折格子基板２４を用いることにより基板側から紫外線を照射して硬化させることもできる。２Ｐ法を用いた場合も紫外線硬化樹脂の層を薄くすることにより、回折格子の線膨張係数をプリズム部２２と等しくでき、チャープ型回折格子１６の熱伸縮による特性変化をプリズム部２２の屈折率変化で補償することができる。
【００６６】
本実施例の回折格子ブロック１４を、第一の実施形態に示したようにベース３８に固定する場合は、ベース３８もポリマーを用い、プリズム部２２をベース３８と一体で形成してもよく、ベース３８と一体成形したプリズム部２２に回折格子基板２４を張り合わせてもよい。プリズム部２２をベース３８と一体とすることで、デマルチプレクサの組み立てが容易となるとともに、回折格子ブロック１４の位置ずれが起きず信頼性が向上する。
【００６７】
本発明の第３の実施形態を図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係わるデマルチプレクサの実施例を示す上面図である。光ファイバ１０より拡がって出射された波長多重光信号は、回折格子ブロック１４と一体となったシリンドリカルレンズ１３ａにより紙面の垂直方向についてほぼ平行光となり、回折格子ブロック１４に入射する。回折格子ブロック１４に入射した光線は、回折格子ブロック１４に形成されたチャープ型回折格子１６により波長毎に異なる角度に回折され、集光される。チャープ型回折格子１６により回折された光線は、シリンドリカルレンズ１３ｂにより集光されて受光用光導波路２８に入射する。受光用光導波路２８のスラブ導波路部３０に入射した光線は、波長ごとにテーパ導波路部３２の入射端に集光され、波長毎に受光部を有する光検出器アレイ３６により検出される。
【００６８】
本実施例では、回折格子ブロック１４とシリンドリカルレンズ１３ａ、１３ｂを一体とし、透明ポリマーを用いて形成した。光ファイバ１０からの入射光線７０の主光線がシリンドリカルレンズ１３ａに略垂直に、チャープ型回折格子１６で回折した出射光線７２の主光線がシリンドリカルレンズ１３ｂに対して略垂直になるようにしている。したがって、チャープ型回折格子１６の線膨張係数αと回折格子ブロック１４の屈折率の温度変化が（６）式を満たすようにすれば、温度変化に対して波長分離特性が変化しないようにできるものである。したがって、（１０）式よりポリマー材料としては、屈折率１．４１４付近のものを用いることが望ましい。
【００６９】
本実施例のように、プリズム部２２を通してチャープ型回折格子１６に光線を入射することにより、光ファイバからのビーム拡がり角は空気中に比べてプリズム部の屈折率分低減する。つまり、屈折率１．４の材料を用いた場合には、ビーム拡がり角は７１％程度に小さくなる。したがって、プリズム部２２を通してビームを照射することは、チャープ型回折格子１６に入射するビームの拡がり角を低減する効果を有している。そのため、回折格子の幅が小さくなり、デマルチプレクサ全体を小型化できる効果がある。
【００７０】
本発明の第４の実施形態を図７を用いて説明する。図７は、本実施形態に係わるデマルチプレクサの実施例を示す上面図である。波長多重化され光ファイバ１０を伝送してきた光信号は、シングルモードの光ファイバ１０より光閉じ込め方向についてシングルモードのスラブ導波路４０に入射し、凹面型の回折格子１５に入射する。回折格子１５により波長毎に異なる角度に回折され分離され、波長ごとに集光される。分離集光された光線は、テーパ導波路部３２に入射し、光検出器アレイ６０により検出される。
【００７１】
スラブ導波路４０のコアには透明ポリマーを用いており、端部に回折格子１５を形成した。回折格子１６面には金、銀等の金属膜を形成し、反射面とした。
本実施形態では、光線はスラブ導波路４０中を伝搬するため、スラブ導波路４０コアの屈折率の温度変化とクラッドに用いた基板の線膨張係数αが（６）式を満たすようにすることで温度依存性を無くすことができる。したがって、第一の実施形態で示したように、コアに低屈折率材料を用いることが望ましく、また、クラッド部の線膨張係数αがコア材と近いことが望ましい。
【００７２】
本実施例のように凹面型の回折格子１５を用いた場合には、光ファイバ１０の入射点及びスラブ導波路３２の入射点を凹面型の回折格子１５のいわゆるローランド円上に配置することにより、各波長の集光点距離の変化を小さくできる。
【００７３】
本発明の第５の実施形態を図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の係わるデマルチプレクサの上面図である。光ファイバ１０から拡がって出射された波長多重光信号は、レンズ５０ａで略平行光となり、回折格子ブロック１４のプリズム部２２に入射する。回折格子ブロック１４に入射した光線は、平面型の回折格子１５に入射し、波長ごとに異なった回折角度を持って回折される。回折格子１５で回折されたビームは、レンズ５０ｂで集光され、波長ごとにテーパ導波路３５に入射し、光検出器アレイ２４で検出される。
【００７４】
本実施例では、回折格子１５として平行な直線格子溝を持つ等間隔回折格子を用いた。この回折格子１５に略平行な光線が入射するために、回折格子１５の全範囲で（８）式を満たすことができ、回折格子１５全範囲で温度依存性をなくすことができる。また、本実施例においては、集光点が出射光線７２に対してほぼ垂直に並ぶため、受光用光導波路２８にスラブ導波路部は必要ない。レンズ５０には、屈折率分布を持ったロッドレンズを用いてもよい。その場合は、光ファイバ１０をロッドレンズに固定することもできる。また、リトローに近い配置とし、レンズ５０を１個としてもよい。
【００７５】
本発明の第６の実施形態を図９及び図１０を用いて説明する。図９は、本実施形態の係わるデマルチプレクサの実施例を示す上面図である。光ファイバ１０より拡がって出射された波長多重信号は、シリンドリカルレンズ１２ａにより紙面の垂直方向についてほほ平行光となり、固定枠５２に固定されたチャープ型回折格子１６に入射する。チャープ型回折格子１６により回折し集光された光線は、シリンドリカルレンズ１２ｂにより紙面に垂直方向について集光され、受光用光導波路２８に入射する。スラブ導波路部３０に入射した光線は、チャープ型回折格子１６の集光作用により波長ごとに設けられたテーパ導波路の入射端に集光される。波長ごとに分離集光された光線は、それぞれの波長に対応するテーパ導波路部３２に入射し、波長毎に受光部を有する光検出器アレイ３６により検出される。
【００７６】
図１０を用いて固定枠５２及び回折格子基板２４についてさらに詳細に説明する。チャープ型回折格子１６を有する回折格子基板２４には、くさび状の溝部５７ａ、５７ｂが、固定枠５２側には突起部５６ａ、５６ｂが形成されており、突起部５６ａと溝部５７ａ、突起部５６ｂと溝部５７ｂをかみ合わせるようにし、押さえ５４で押さえつけて回折格子基板２４を固定枠５２に固定している。溝部５７ａ、５７ｂと突起部５６ａ、５６ｂにより、チャープ型回折格子１６は固定枠５２に対して正確に位置が定まる。回折格子基板２４を固定した固定枠５２は、ベース３８に設けられた固定溝３９に固定される。突起部５６が固定溝３９の基準点３７上に来るようにすることで、回折格子基板２４は基準点３７を中心として両側に熱伸縮するようにできる。溝部５７の位置を回折格子の中心（光ファイバからの主光線が当たる位置）からずらしておき、温度変化によるスポット移動方向とは逆方向に回折格子基板２４が移動するようにすることによって、回折格子基板２４の熱伸縮による集光位置の変化を回折格子基板２４の中心位置移動を利用して補償することができる。
【００７７】
回折格子基板２４の熱伸縮による移動により、回折格子基板２４の熱伸縮によるｘ方向についての集光スポット移動を補償するためには、ｘ方向の集光スポット移動率について、
【数２４】
2004264446.tif 000022
【００７８】
となるように、チャープ型回折格子１６の中心と溝部５７との距離Ｌを定めればよい。本実施例では、回折格子基板２４に線膨張率α＝６×１０−５／Ｋのポリカーボネートを用い、回折格子基板２４の熱伸縮によるスポット移動率が１μｍ／Ｋであったため、Ｌ＝８．３ｍｍとした。
【００７９】
このように、チャープ型回折格子１６の中心と熱伸縮の中心とをずらすことにより、回折格子の熱伸縮による集光点の位置変化を、チャープ型回折格子１６の熱伸縮に伴う中心位置の移動により補償することができる。この場合、平面型の回折格子は、格子面に略平行に移動して温度変化に伴う特性変化を補償する。回折格子自身の熱伸縮を利用して温度補償を行うため、温度変化への追従性が良く、急激な温度変化に対しても補償することができる。
【００８０】
射出成形を用いて回折格子基板２４を形成することにより、回折格子基板２４成形時に溝部５７も形成することができ、溝部５７の位置を精度良く形成することができる。
【００８１】
本実施例においては、回折格子基板２４の伸縮に伴い、ｚ方向にもスポット位置が移動する。しかし、ｚ方向については、スポット移動に伴う特性変動が小さいためこの移動による特性変化は問題とならなかった。
【００８２】
本実施形態においては、第一の実施形態のようにプリズムを用い、プリズムの屈折率変化による温度補償と組み合わせても良い。
【００８３】
本発明の第７の実施形態を図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態の係わるデマルチプレクサの実施例を示す上面図である。光ファイバ１０より拡がって出射された波長多重信号は、シリンドリカルレンズ１２ａにより紙面の垂直方向についてほほ平行光となり、チャープ型回折格子１６に入射する。チャープ型回折格子１６で回折された光線は紙面内において波長ごとに異なる位置に集光される。チャープ型回折格子１６により回折し集光された光線は、シリンドリカルレンズ１２ｂにより紙面に垂直方向について受光用光導波路２８の入射端面に集光され、受光用光導波路２８に入射する。受光用光導波路２８のスラブ導波路部３０に入射した光線は、紙面に垂直な方向はスラブ導波路に閉じ込められて伝搬し、紙面内についてはチャープ型回折格子１６の集光作用により、波長ごとに設けられたテーパ導波路の入射端に集光される。波長ごとに分離集光された光線は、それぞれの波長に対応するテーパ導波路部３２に入射し、波長毎に受光部を有する光検出器アレイ３６により検出される。
【００８４】
本実施例では、固定部６２ａ、６２ｂ、６２ｃに一端が固定された駆動部６０ａ、６０ｂ、６０ｃの熱伸縮を用いて、回折格子基板２４を移動し、回折格子基板２４の熱伸縮による温度特性変動を補償する。本実施例では、駆動部６０ａにより回折格子基板２４を格子面に平行に移動するとともに、駆動部６０ｂ、６０ｃにより回折格子基板２４を格子面に垂直に平行移動することによって、温度補償を行っている。そのために、ｚ方向のスポット移動も補償することができる。本実施例のように回折格子を２次元的に平行に移動することによりより精度良く温度補償することができる。
【００８５】
本発明の第８の実施形態を図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、本実施形態の係わるデマルチプレクサの上面図である。光ファイバ１０より拡がって出射された波長多重信号は、シリンドリカルレンズ１２ａにより紙面に対して垂直方向についてほほ平行光となり、チャープ型回折格子１６に入射する。チャープ型回折格子１６で回折された光線は紙面内において波長ごとに異なる位置に集光される。チャープ型回折格子１６により回折し集光された光線は、温度変化補償用のプリズム５８を透過し、シリンドリカルレンズ１２ｂにより紙面に垂直方向について受光用光導波路２８の入射端面に集光され、受光用光導波路２８に入射する。受光用光導波路２８のスラブ導波路部３０に入射した光線は、紙面に垂直な方向はスラブ導波路に閉じ込められて伝搬し、紙面内についてはチャープ型回折格子１６の集光作用により、波長ごとに設けられたテーパ導波路の入射端に集光される。波長ごとに分離集光された光線は、それぞれの波長に対応するテーパ導波路部３２に入射し、波長毎に受光部を有する光検出器アレイ３６により検出される。
【００８６】
図１３を用いてプリズム５８による温度補償について説明する。本実施形態においては、チャープ型回折格子１６の熱伸縮による特性変化をプリズム５８の屈折率変化で補償することを特徴としている。プリズム５８の屈折率をＮとし、チャープ型回折格子１６への入出射角度及びプリズム５８への入出射角度を図１３に示したように表すと、回折格子基板２４の伸縮に伴って光ファイバ１０からの主光線が受ける回折角度の変化を、プリズム５８の屈折率の温度変化で補償するための条件は、
【数２５】
2004264446.tif 000023
【００８７】
の場合には、
【数２６】
2004264446.tif 000024
【００８８】
とすればよい。（１３）式は、プリズム５８からの主光線の出射角度ψが、回折格子基板２４の伸縮に対してが変動しない条件を示している。回折格子基板２４の線膨張係数αに対して、（１２）式又は（１３）式を満たすように、プリズム５８の材料及び角度γ、さらに回折格子への入射角度ｉを選ぶことにより、温度依存性をなくすことができる。回折格子基板２４とプリズム５８を同じ材質を用いる場合には、（７）式より、
【数２７】
2004264446.tif 000025
【００８９】
を満たすように、プリズム５８の角度γ、回折格子への入射角度ｉを決めればよい。
【００９０】
プリズム５８を用いると、光ファイバからの主光線の出射方向と受光の主光線の方向とを略平行とすることもでき、部品の配置が容易となるという効果も得られる。特に、
【数２８】
2004264446.tif 000026
【００９１】
となるように、γを選ぶと光ファイバからの出射方向と受光の方向とを略平行にすることができ、望ましい。本実施例においては、Ｎ＝１．４９、ｉ＝３５°、θ＝１８°としたため、γ＝２８．７°とした。
【００９２】
またさらに、本実施例のように出射ビームの幅が入射側よりの広がるようにプリズム５８の入射面を主光線に対して斜めにすることにより、プリズム５８は各波長の受光スポット間の距離を広げる効果もある。そのため、プリズムを用いない場合よりも波長分散の小さい回折格子を用いて波長分離ができ、例えばチャープ型回折格子１６に格子ピッチの広い回折格子を用いても十分に波長を分離することができるようになる。したがって、回折格子の作製が容易となり、また回折効率を高くすることもできる。
【００９３】
またさらに、本実施例のようにプリズム５８を用いた場合には、受光部の波長ピッチをプリズム５８を回転して微調整することもできる。
【００９４】
ここまで、本発明の波長多重分離光デバイスを波長分離する場合について説明したが、本発明の波長多重分離光デバイスは光検出器を配している側に光源アレイを設ければ光合波デバイスとしても用いることができる。マルチプレクサに用いる場合は、温度補償しているため、光源には温度安定性に優れたものが望ましく、ＤＦＢレーザを用いることが望ましい。また、光ファイバ１０の前に光を絞り込むように形成されたテーパを設けることが望ましい。
【００９５】
また本発明は、波長間隔の狭いいわゆるＤＷＤＭにおけるデマルチプレクサにも用いることができる。温度依存性を小さくしたことにより、デマルチプレクサの温度をコントロールしなくても特性が安定しており、信頼性の高い波長分離が出来る。ＤＷＤＭにおいては波長間隔が狭く特に温度に対する高い特性安定性が求められるため、ガラス基板のように熱膨張係数がポリマーよりも小さな材料を用いた回折格子についても、本発明の効果は大きいものである。
【００９６】
本発明の第９の実施形態を図１４を用いて説明する。
【００９７】
図１４は、本実施形態に係わる波長多重伝送モジュールの実施例を示す構成図である。伝送用光ファイバ７４ａ、７４ｂは、コネクタ９６により光伝送モジュール８０に接続され、それぞれ光ファイバ１０、シングルモード光ファイバ１１と突き合わせられる。受信用の伝送用光ファイバ７４ａを伝送してきた波長多重信号は、伝送用光ファイバ７４ａに突合せられたマルチモードの光ファイバ１０に入射し、本発明のデマルチプレクサ８２で波長ごとに分離されて光検出器アレイ３６で検出される。検出された信号は、受信回路８６により増幅され、波形整形される。さらに、パラレルーシリアル変換回路９０により、波長多重化されて伝送されてきた信号をシリアル信号に変換して出力する。送信する場合には、入力された信号をシリアルーパラレル変換回路９２で信号を分離し、送信回路８８で信号ごとにレーザダイオードアレイ９４の各光源を駆動し、波長の異なる光信号とする。各光信号は、シングルモードの光カプラにより構成される波長合波デバイス８４で多重化し、シングルモード光ファイバ１１に出力する。シングルモード光ファイバ１１を通して、送信用の伝送用光ファイバ７４ｂに結合され、送信される。シングルモード光ファイバ１１及びマルチモードの光ファイバ１０を用いて伝送用光ファイバ７４ａ、７４ｂと結合しているため、伝送用光ファイバ７４ａ、７４ｂにはマルチモードファイバ、シングルモードファイバのどちらでも用いることができる。本実施例では、光ファイバ１０にコア径６２．５μｍのＧＩ型マルチモードファイバを用いているため、伝送用光ファイバ７４ａ、７４ｂとして、シングルモード光ファイバ、コア５０μｍ及び６２．５μｍのマルチモード光ファイバ等、光ファイバ１０と等しいか、又は小さなコア径及び開口数を持つ光ファイバを用いることができる。
【００９８】
光ファイバ１０は伝送用のファイバとしてもよく、その場合には光ファイバ１０が着脱できるようにし、着脱によっても光ファイバ１０が所定の位置に突き合わされるようにしてもよい。
【００９９】
本実施例では、第一の実施形態に示したデマルチプレクサ８２を用いた場合についてしめしたが、本発明のデマルチプレクサを用いることにより、温度変化による特性変動を低減した光伝送モジュールを実現することができるものである。
【０１００】
本実施例では、送信と受信の両方の機能を有する波長多重伝送モジュールについて示したが、受信部のみを有する波長多重受信光モジュールとしても本発明の効果を得られるものである。
【０１０１】
【発明の効果】
上記のごとく、本発明のデマルチプレクサにより、回折格子を有する回折格子ブロック又は、光学部材の温度変化に伴う屈折率変化を用いて回折格子の熱伸縮による特性変動を補償することができるようになり、温度追従性の優れたデマルチプレクサすることができるようになった。
【０１０２】
また、本発明のデマルチプレクサにより、回折格子を平行移動することで回折格子の熱伸縮による特性変動を補償することができるようになり、チャープ型回折格子を用いた場合でも温度変化に追従して補償するデマルチプレクサをできるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるデマルチプレクサの上面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係わる回折格子ブロックの側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係わる回折格子ブロックに設けたサブ波長格子の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係わる回折格子ブロックの温度補償機能を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係わる回折格子ブロックの上面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係わるデマルチプレクサの上面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係わるデマルチプレクサの上面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係わるデマルチプレクサの上面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係わるデマルチプレクサの上面図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係わる固定枠及び回折格子基板の斜視図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係わるデマルチプレクサの上面図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態に係わるデマルチプレクサの上面図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係わる温度補償を説明する図である。
【図１４】本発明の第９の実施形態に係わる波長多重伝送モジュールの構成図である。
【符号の説明】
１０  光ファイバ
１１  シングルモード光ファイバ
１２ａ、１２ｂ  シリンドリカルレンズ
１４  回折格子ブロック
１５  回折格子
１６  チャープ型回折格子
１８  反射膜
１９  光学接着剤
２０  サブ波長格子
２１  四角錐
２２  プリズム部
２４  回折格子基板
２６  光学ブロック
２８  受光用光導波路
３０  スラブ導波路部
３２  テーパ導波路部
３６  光検出器アレイ
３７  基準点
３８  ベース
３９  固定溝
４０  スラブ導波路
４２  下部基板
４４  上部基板
４６  コア
４８  クラッド
５０ａ、５０ｂ  レンズ
５２  固定枠
５４  押さえ
５６ａ、５６ｂ  突起部
５７ａ、５７ｂ  溝部
５８  プリズム
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ  駆動部
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ  固定部
７０  入射光線
７２  出射光線
７４ａ、７４ｂ  伝送用光ファイバ
８０  光伝送装置
８２  波長多重分離デバイス
８４  波長合波デバイス
８６  受信回路
８８  送信回路
９０  パラレルーシリアル変換回路
９２  シリアルーパラレル変換回路
９４  レーザダイオードアレイ
９６  光コネクタ
【図１】
2004264446.tif 000031
【図２】
2004264446.tif 000032
【図３】
2004264446.tif 000033
【図４】
2004264446.tif 000034
【図５】
2004264446.tif 000035
【図６】
2004264446.tif 000036
【図７】
2004264446.tif 000037
【図８】
2004264446.tif 000038
【図９】
2004264446.tif 000039
【図１０】
2004264446.tif 000040
【図１１】
2004264446.tif 000041
【図１２】
2004264446.tif 000042
【図１３】
2004264446.tif 000043
【図１４】
2004264446.tif 000044