(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学軸（１０、１２）を有するマルチプレクサであって、
−分散平面を備える平面回析格子（７、１６）と、
−射出面を備える少なくとも１個の入力ファイバ（２）と、
−入射面を備える少なくとも１個の出力ファイバ（３）と、
−入力ファイバ（２）の射出面と出力ファイバ（３）の入射面の光学結合手段とを備え、前記光学結合手段は、前記平面回折格子（７、１６）がリトロー構成で動作することを保証するとともに、光学軸（１０、１２）を折り返しさせる反射手段を備えるマルチプレクサにおいて、
前記光学結合手段は、入力ファイバ（２）の射出面および出力ファイバ（３）の入射面がその近傍に位置する入射・射出軸（１０）を有しており、
前記反射手段は、その焦点が入力ファイバ（２）および出力ファイバ（３）の端部に位置し、入力ファイバ（２）から射出された光束を平行な光束にする１つの球面鏡（４，１９）、および
前記入力ファイバ（２）および出力ファイバ（３）の端部と前記球面鏡（４，１９）の間の前記光学結合手段の前記入射・射出軸（１０）を横切って配置され、該入射・射出軸（１０）に対して傾けられ、その入射・射出軸に向けられた光束の通過を可能にする中心孔を具備する１つの平面鏡（８）を備え、
前記回析格子（７、１６）が、前記光学結合手段の入射・射出軸（１０）に平行な平面を有する
ことを特徴とするマルチプレクサ。
【請求項２】
請求項１のマルチプレクサであって、前記球面鏡（１９）には、境界面（２２）で接触し、幾何収差および色収差を補正することのできる２つの素子（２０，２１）から構成された二重レンズが取り付けられている
ことを特徴とするマルチプレクサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマルチプレクサであって、前記回析格子（７、１６）が該マルチプレクサの側面に固定されていることを特徴とするマルチプレクサ。
【請求項４】
請求項３記載のマルチプレクサであって、前記回析格子が該マルチプレクサの側面に弾性結合されていることを特徴とするマルチプレクサ。
【請求項５】
請求項１または２に記載のマルチプレクサであって、該マルチプレクサがボディ（６）を有し、前記回析格子（７）が該ボディ（６）の側面に直接形成されていることを特徴とするマルチプレクサ。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載のマルチプレクサであって、前記回析格子（７、１６）が、格子のピッチを変化可能にするように膨張し得る支持体（９、１７）に保持されていることを特徴とするマルチプレクサ。
【請求項７】
請求項６記載のマルチプレクサであって、前記格子（７、１６）の支持体（９、１７）が誘電体であることを特徴とするマルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信用途における構成要素として使用可能である、マルチプレクサまたはルータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
こうしたマルチプレクサは、すでに周知であり、特にフランス特許第２，５４３，７６８号、同第２，５１９，１４８号、同第２，４７９，９８１号、同第２，４９６，２６０号および、「ＳＴＩＭＡＸ」の登録商標により市販されている欧州特許第０，１９６，９６３号に記載されており、その後も開発が進められている。
【０００３】
後者の文書は、入射ファイバおよび射出ファイバが凹面鏡の焦点の直近に配置されているマルチプレクサを特に詳細に述べている。このようにして、入射ファイバによって受光された発散光線束は、平面回析格子へ向けられる平行光ビームに凹面鏡によって変換され、回析格子はさらにその平行ビームを、射出ファイバの端に焦点を合わせる凹面鏡へ向ける。このように、その格子はリトロー構成に従って動作する。
【０００４】
そのようなデバイスでは、ほぼ以下の関係が成り立つ。
２ａｓｉｎβ＝ｋλ／ｎ
式中、ａは格子のピッチ、βはリトロー角すなわち、格子平面の法線に対して（入射および屈折）光ビームがなす角、ｋは屈折次数、λは波長、ｎは格子と接触する媒質の屈折率である。
【０００５】
周知の通り、リトロー条件の領域における角分散ｄβ／ｄλは、βが大きくなるにつれてその分大きくなる。
【０００６】
分光分散ｄｘ／ｄλはｆ（ｄβ／ｄλ）に等しい（ここで、ｆは反射系の焦点距離、ｘはその焦点面における分散方向である）。従って、大きい角分散ｄβ／ｄλは、一定の分光分散ｄｘ／ｄλに関する焦点距離ｆを減少させる。
【０００７】
ファイバ間のある横方向距離について、異なるチャネルの波長分離も短縮された焦点面ｆについて保たれる。
【０００８】
しかし、リトロー角の増大は、格子の傾斜を要求し、光ファイバの端の位置決めを難しくさせることもわかっている。
【０００９】
ここで用語「光ファイバマルチプレクサ」は、入射光波および射出光波が光ファイバによって伝搬されるデバイスを包含することを了解されたい。
【００１０】
本発明はまた、各々が特定の波長を有し、空間的に別個の光ファイバにより伝搬される可変数の入力光信号が、異なる数としてよい射出光ファイバに方向づけられる、光ファイバルータにも関係する。
【００１１】
説明を簡明にするために、本発明のデバイスをマルチプレクサと称するが、それは分波器、合波器またはルータとし得ることは明白に理解可能であろう。
【００１２】
周知のデバイスは、全体的に良好であり、低クロストークで多数の経路をもたらす多重化リンクを構築することを可能にしている。
【００１３】
しかし、それらのデバイスがより広範に使用されるにつれて、それらの性能を高めるための、特に、小寸法のデバイスすなわち限られた焦点距離のデバイスを維持すると同時に、２経路（２つの連続する波長）間の空間的間隙を縮小する努力がなされている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、従来技術に匹敵するまたはよりすぐれた特性および低クロストークを備える小型のマルチプレクサを提起することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明は、光学軸を有し、また、分散平面を備える回析格子と、射出面を備える少なくとも１個の入射ファイバと、入射面を備える少なくとも１個の射出ファイバと、入射ファイバの射出面と射出ファイバの入射面とを光学的に結合しリトロー構成による格子の動作を保証する手段とを具備する、マルチプレクサに関する。
【００１６】
本発明によれば、その光学結合手段は、大きなリトロー角を可能にし、かつ、光学軸の折り返しを保証する反射手段を具備する。
【００１７】
結合手段は好ましくは共役手段である。
【００１８】
各自の長所を特徴とする多様な実施の形態において、以下のような多数の技術的に実現可能な組合せが関係づけられる。
−光学結合手段は入射ファイバの射出面および射出ファイバの入射面がその近傍に位置する入射・射出軸を有しており、反射手段が前記軸に位置する鏡によって形成され、その軸に向けられた光束の通過を可能にする中心孔を具備する。
−鏡が入射ファイバの射出面の水準に配設されている。
−分散系が、光学結合手段の入射・射出軸に平行な平面を有する平面回析格子である。
−マルチプレクサは、１組の関係づけられた光学素子によって構成されており、回析格子が前記光学結合手段の入射・射出軸に平行な軸を有する素子の側面に固定されている。
−光学素子が密着、好ましくは接着されている。
−回析格子が弾性マウントによって前記素子に固定されている。
−マルチプレクサが１組の関係づけられた光学素子によって構成されており、かつ、回析格子が前記光学素子の１個の側面の１面に直接形成されている。
−回析格子が、格子のピッチを変化可能にするように膨張し得る支持体に保持されている。
−格子の支持体が誘電体である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、添付図面を参照して詳細に説明する。
各図は、本発明によるデバイスの光学構成要素を示しているにすぎず、それらを支持し、各々の位置を確保する機械的構造には関係していない。そのような機械的構造は、多数の形態をとることが可能であり、当業者の理解の範囲であろう。
【００２０】
この説明では、マルチプレクサの入射手段および射出手段として光ファイバの使用に言及する。しかし、公知の通り、数ミクロンから２、３０ミクロンといったファイバコアと同程度の大きさの小寸法であり、規則的に配置された能動素子を有し、ファイバと矛盾しない特性を有する発光構成要素（ダイオード、ダイオードのリニアアレイまたはエリアアレイ）および受光構成要素（ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＣＤのリニアアレイまたはエリアアレイ）が存在する。用途によっては、そうした構成要素を、本発明のマルチプレクサの入射側または射出側におけるファイバと代替させ、ファイバの端に代えて、スペクトル焦点に直接配置することが可能である。従って、そのような構成要素は、本発明の定義においてファイバと等価である。
【００２１】
以下の説明ではマルチプレクサについて述べる。ルータを形成するために本発明を実施することは同様に可能である。
【００２２】
図１に示すマルチプレクサは、格子１により形成される分散系、多重化された光束をデバイスに供給する入射ファイバ２、および、各波長について分化された光束を供給する射出ファイバ３の束を含む。可変数であるそれらのファイバ３の端は、それ自体が反射光学系４のほぼ焦点である格子１の中心に位置する。格子１とミラー４の間の空間５は、要求条件に従って系の特性を改善するための各種光学構成要素を受容することができる。格子はホログラフィーまたはエッチングによって可能である。
【００２３】
このような系の場合、波長λ０に対応する入射ファイバおよび射出ファイバの組の波長帯域幅を規定する基本伝達関数は、図２に示す形態をとる。波長λ０を中心とし、その半値幅がΔλ０である。この半値幅は、デバイスの全体的な幾何学的および光学的特性に依存する。
【００２４】
クロストークは、相互に近い２つの波長λ１およびλ２にそれぞれ関係する伝達関数のオーバラップの危険により生じる作用である。
【００２５】
本発明に従ったマルチプレクサを図３に詳細に示す。入射ファイバ２および射出ファイバ３は、それぞれの端を球面鏡４の焦点に配置されている。従って、入射ファイバ２によって放射された光束は、鏡４によって平行光束に変換され、これは、光束の入射−射出軸１０に対して角度αで傾斜している鏡８によって反射される。こうして、この平行ビームは、軸１２を有する平行二次ビームとして鏡８により反射される。格子支持体９に配設された回析格子７は、分波器の平面側面１３の一方に適用されており、格子平面の法線は入射−射出軸１０と鏡８の法線がなす平面に含まれる。二次ビーム１２は、格子の法線と角βをなす（リトロー角）。
【００２６】
αとβとは、関係式α＝（β＋９０）／２によって関係づけられる。
【００２７】
鏡８には、デバイスの正確な動作および、一方の入射ファイバ２から他方の射出ファイバ３への光束の伝送を保証するために、中心孔１１が配設されている。この小径の中心孔は、球面鏡４によって反射される平行ビームの反射にほとんど影響することなく、光束がファイバからファイバへ伝送されるようにする。
【００２８】
格子７に入射する光束は回析され、次いで鏡８により反射され、さらに球面鏡４によって、光束の波長の関数として、射出ファイバ３に焦点を合わせられる。
【００２９】
このようにして、平行光ビームを折り返すことによって、鏡とファイバの端の軸によって作られる角度αについて、等しく大きな値を保ちつつ、相対的に大きな角度βを選択することが可能であることが理解できよう。このことは、βの大きな値が角分散の増大を許すと同時に、αの大きな値が球面鏡４の焦点にファイバ２および３の端を位置決めするのを助成するという結果をもたらす。
【００３０】
【実施例】
実施例を挙げれば、半径Ｒ≒９６ｍｍの球面鏡、ブロック６は２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形断面、３００ライン／ｍｍ相当のピッチを有する格子７、角α≒６５°、従って角β≒４０°であるシリカ構成要素により好結果が得られている。長さＤは５０ｍｍ程度である。この系は４次の格子で機能する。
【００３１】
マルチプレクサのボディ６は熱補正を施すように構成することができる。詳細には、ＬＦ５シリカ製のボディ６による実施は、−２０℃〜＋６０℃というすぐれた安定性が得られる。
【００３２】
しかし、そのようなボディは必ずしも絶対的に必要ではなく、例えば熱的安定化が外的手段によって保証される場合など、重要度の低い用途では、純シリカまたは別の透明光学材料で製作したマルチプレクサを使用することが可能である。
【００３３】
本発明によれば、格子７は分波器の平面側面に配置される。それを支持体９に成形した後に前述の面に取り付けることが可能である。支持体９はその後、マルチプレクサの側面１３に接着されるか、または、好ましくは３点で弾性マウントにより固定される。
【００３４】
支持体９の面１３に格子を直接形成することも可能である。格子は、支持体または側面１３に事前に堆積された樹脂にパターンを刻印するダイを使用する従来方法によって成形される。このようにして、良好な条件のもとで型出しに通常の注意を払い形成された格子は、反射処理材によって被覆され、ワニスにより保護される。
【００３５】
また、温度安定化マルチプレクサは、ＬＦ５の呼称で周知のシリカにより以下のパラメータ値で製作することもできる。球面鏡４の半径≒１０９ｍｍ、角α≒６３°、角β≒３８°、長さＤ≒５５ｍｍ。その他のパラメータは上述の実施例と同じである。
【００３６】
所要の特性および良好な温度安定性の両方を特長とするマルチプレクサを製造するために、フランス特許第９７，０７１２８号に提起されたような光学二重レンズを使用することができよう。
【００３７】
例えば、図４に示すマルチプレクサは、入射ファイバ２および射出ファイバ３を固定するファイバホルダ１５を備える。
【００３８】
この場合格子である分散素子１６は、格子支持体１７によって保持されている。ファイバホルダ１５および格子支持体１７は境界面１８によって接触している。
【００３９】
鏡１９は、受光した光線を反射し、また、境界面２２によって接合されている２個の素子２０および２１により形成される二重レンズと一体となっている。
【００４０】
入射光ファイバ２によって生成された入射光束は、回析素子１６の中心領域１３において、ジオプタ１８により屈折後、さらに二重レンズ２０および２１により屈折後、鏡１９により回析素子１６へ反射される。光束はその回析素子１６によって、対象となる光束の波長に依存する回析により回析される。
【００４１】
回析された光束は、鏡１９によって再び反射され、各々の波長の関数として射出ファイバ３に結合される。
【００４２】
二重レンズ２０および２１の曲面の曲率および曲率半径は、二重レンズがアセンブリの幾何学的収差および色収差を補正するように決定する。
【００４３】
回析素子１６と反射ダブレットの第１のジオプタ２６との間の空間２５には、空気またはガスが充填されるか、または、真空下に置かれる。
【００４４】
反射色消し二重レンズの特性は以下の通りであることが好ましい。
【００４５】
反射鏡１９を保持する第１の素子２１は、ＢａＦ５２の呼称で周知のガラスで製造し、その中心厚さは７．６６ｍｍであり、鏡保持面の曲率半径は４０１．５６ｍｍ、その第２の面の曲率半径は７４８．９０ｍｍである。
【００４６】
この二重レンズの第２の素子２０は、ＰＳＫ３の呼称で周知のガラスで製造し、その第２の面の曲率は２１７．７７ｍｍであり、境界面２２と反射鏡との間の距離は２７１．６ｍｍである。格子を保持する素子１７の材料はシリカである。面２８からフィルタ支持体の端までの距離は２１．４９ｍｍである。
【００４７】
図４の実施例において、境界面２３と１８との間の平均距離は２２ｍｍであり、境界面２３と反射鏡との間の距離は２７１．１ｍｍである。
【００４８】
一方は格子を保持し、他方は反射二重レンズを保持する、２個のサブアセンブリは、面１６および２６が圧接される、シリカまたは低膨張率である他の材料で製作された正方形断面の管によって組み立てられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるマルチプレクサである。
【図２】図１に示すデバイスの入射ファイバおよび射出ファイバの組の基本伝達関数である。
【図３】本発明によるマルチプレクサである。
【図４】本発明による温度安定化されたマルチプレクサである。
【符号の説明】
１  格子
２  入射ファイバ
３  射出ファイバ
４  ミラー
５  空間
６  素子
７  回折格子
８  鏡
９  格子支持体
１０  入射−反射軸
１１  中心孔
１２  軸
１３  平面側面
１５  ファイバフォルダ
１６  分散格子
１７  格子支持体
１８  境界面／ジオプタ
１９  鏡
２０  ダブレット
２１  ダブレット
２２  境界面
２５  空間
２６  ジオプタ
【図１】
0004711474.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004711474.tif 000004
【図４】
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