(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置であって、
１つの軸、その軸を囲むコア（２１）、およびコア（２１）と同じ軸でその周りを包み、外側が外周面になっているクラッド（２２）を有する光ファイバ（２０）と、
コアの定められた長さに形成されており、１つの主回折面を持つファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）（２３）と、
クラッドの表面に形成されたレンズであって、前記レンズ（３０）は、前記定められた長さにほぼ等しい長さに広がり、又ファイバ軸に対して横断的で、実質的に前記主回折面内を進む光軸を有しており、さらに前記レンズは、前記ＦＢＧと光学的に結合するような前記主回折面との関係で、前記表面上に配置されている、レンズ（３０）とを含む、光学装置。
【請求項２】
光軸が実質的にファイバ軸に垂直である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
レンズにはプリズム（３７）が含まれ、それによって、その光軸がファイバ軸と鋭角を作る、請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
レンズ（３０）が円筒状である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
レンズ（３０）がファイバ軸を含む第１の面で第１の焦点距離を持ち、ファイバ軸に対し横断的である第２の面で第２の焦点距離を持つ、請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
レンズ（３０）が直交する第１と第２の面で第１と第２の焦点距離を持ち、第１と第２の焦点距離が同じである、請求項５に記載の光学装置。
【請求項７】
レンズ（３０）が非球状であり、第１と第２の焦点距離は異なる、請求項５に記載の光学装置。
【請求項８】
レンズ（６８）がフレネルレンズである、請求項１に記載の光学装置。
【請求項９】
レンズ（６８）が、異なる形であるために異なる焦点距離を持つ個々のレンズ部分で構成される、請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
レンズ（６８）が、屈折率が異なるために異なる焦点距離を持つ個々のレンズ部分で構成される、請求項８に記載の光学装置。
【請求項１１】
光学的カプラであって、
第１の光学装置と１つ以上の追加光学装置とを含み、個々の光学装置は、
１つの軸、その軸を囲むコア、およびコアを包み、外側が外周面になっているクラッドを持つ光ファイバ（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）と、
コアの定められた長さに形成されており、主回折面を持つ、ファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）と、
クラッドの表面に形成されたレンズであって、前記レンズ（３０）は、前記定められた長さにほぼ等しい長さに広がり、又ファイバ軸に対して横断的で、実質的に前記主回折面内を進む光軸を有しており、さらに前記レンズは、前記ＦＢＧと光学的に結合するような前記対応するＦＢＧの主回折面との関係で、前記表面上に配置されている、レンズ（３０）とを含み、
前記第１の光学装置は、さらに、
１つ以上の追加のＦＢＧであって、これは前記定められた長さの中に形成されて、主回折面を持ち、第１の光学装置の個々のＦＢＧが、その主回折面が隣のＦＢＧの主回折面に対して所定の角度で調整されている追加のＦＢＧ、及び
１つ以上の追加のレンズ（３０）であって、これはクラッドの表面に形成されており、追加ＦＢＧそれぞれにつき１つのレンズが付いており、個々の追加レンズ（３０）は前記定められた長さにほぼ等しい長さで広がり、又個々の追加レンズ（３０）は、ファイバ軸に対して横断的で、前記追加ＦＢＧのうちの対応する１つのＦＢＧの前記主回折面内を進む光軸を有しており、個々の追加レンズは又、対応する前記ＦＢＧと光学的に結合するような前記主回折面との関係で、前記表面上に配置されているレンズ（３０）とを含み、
前記追加光学装置のレンズ（３０）は、第１の光学装置の対応するレンズと実質的に光学的に結合するように調整されている、光学的カプラ。
【請求項１２】
偶数の追加装置がある、請求項１１に記載の光学的カプラ。
【請求項１３】
追加装置が４つある、請求項１２に記載の光学的カプラ。
【請求項１４】
分光計であって、
１つの軸、この軸を取り囲むコア（２１）、およびコア（２１）を包み、外側に外周表面のあるクラッド（２２）を持つ１つの光ファイバ（２０）と、
このコア（２１）の決められた長さに形成されており、主回折面を持つファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）（２３）と、
クラッド（２２）の表面に形成された１つのレンズ（３０）であって、前記レンズ（３０）は前記決められた長さにほぼ等しい長さで広がり、又前記レンズ（３０）はファイバ軸に対して横断的で、実質的に前記主回折面内を含む平面内を進む光軸（レンズ軸）を持ち、さらに前記レンズは、前記ＦＢＧと光学的に結合するような前記主回折面との関係で、前記表面上に配置されているレンズと、
実質的にそのレンズの集束面に置かれている１列の光検出器（４０）とを含む分光計。
【請求項１５】
前記１列の光検出器（４０）を、実質的に主回折面に平行な方向に動かすための手段（４２）を含む、請求項１４に記載の分光計。
【請求項１６】
個々の光検出器（４０）のための電力増幅器（４５）を含み、該電力増幅器（４５）は対応する光検出器（４０）の出力信号に応答し、増幅された信号が対応する信号回線（４７）に送られる、請求項１４に記載の分光計。
【請求項１７】
個々の信号回線（４７）にそれぞれ対応するレベル検出器（４６）を含み、該レベル検出器は、対応する信号回線（４７）上での信号レベルを知らせる信号を、関係する信号出力回線（４８）に供給する、請求項１６に記載の分光計。
【請求項１８】
信号出力回線（４８）上の信号に応答して、光検出器（４０）により感知された波長のレベルを表示するための表示装置（４９）を含む、請求項１７に記載の分光計。
【請求項１９】
中間画像面のある波長マルチプレクサであって、
１つの軸、この軸を取り囲むコア（２１）およびこのコア（２１）を包み、外側に外周表面を持つクラッド（２２）を持つ光ファイバ（２０）と、
１つのファイバ・ブラッグ格子（２３）であって、これはコア（２１）の決められた長さに形成されており、主回折面を持つファイバ・ブラッグ格子（２３）と、
クラッドの表面に形成された１つのレンズ（３０）であって、前記レンズ（３０）は前記決められた長さにほぼ等しい長さで広がり、前記レンズ（３０）は、ファイバ軸に対して横断的で、実質的に前記主回折面内を進む光軸（レンズ軸）を持ち、前記レンズは異なる波長の光線を、中間画像面で、対応する分離した異なる点に集束するレンズ（３０）と、
それぞれ１つの光入射口を持つ複数のファイバ（５５，５６，５７）と、
中間画像面（５２）の画像を拡大するための対物レンズ（５３）と、
対物レンズ（５３）での画像を平行にするための視野レンズ（５４）であって、この視野レンズ（５４）は、平行にされた画像を分離するために、少なくとも、追加のファイバの直径だけ対物レンズから十分離して置かれており、個々の追加ファイバ（５５，５６，５７）の光入射口は、平行になった画像の１つと光学的に結合されている視野レンズ（５４）とを含む、中間画像面のある波長マルチプレクサ。
【請求項２０】
中間画像面のある波長マルチプレクサであって、
１つの軸、この軸を取り囲むコア（２１）およびこのコア（２１）を包み、外側に外周表面を持つクラッド（２２）を持つ１つの光ファイバ（２０）と、
１つのファイバ・ブラッグ格子（２３）であって、これはコア（２１）の決められた長さに形成されており、主回折面を持つファイバ・ブラッグ格子（２３）と、
クラッドの表面に形成された１つのレンズ（３０）であって、前記レンズ（３０）は前記決められた長さにほぼ等しい長さで広がり、前記レンズ（３０）は、ファイバ軸に対して横断的で、実質的に前記主回折面内を進む光軸（レンズ軸）を持ち、このレンズ（３０）は、複数の所定の波長において、ＦＢＧ（２３）と中間画像面の対応する点との間で光学的結合を作りだすレンズ（３０）と、
中間画像面の画像を拡大するための対物レンズ（５３）と、
複数の追加の光ファイバ（６０，６１，６２）であって、これらはそれぞれ光入射口を持ち、かつ個々の追加光ファイバは、中間画像面の複数の点を分離するために、少なくとも追加ファイバの直径だけ対物レンズから十分離れて置かれており、個々の追加ファイバ（６０，６１，６２）の光入射口はそれらの点の１つと光学的に結合されている光ファイバ（６０，６１，６２）とを含む、中間画像面のある波長マルチプレクサ。
【請求項２１】
請求項２０に記載の波長マルチプレクサにおいて、１つ以上の追加ファイバ（６０，６１，６２）の軸が、中間画像面に対して所定の角度をなす、波長マルチプレクサ。
【請求項２２】
請求項２０に記載の波長マルチプレクサにおいて、それぞれの追加ファイバ（６０，６１，６２）の軸が、対物レンズの光軸に平行であり、１つ以上の追加ファイバが、中間画像面に対して所定の角度をなす光軸を持つ光入射口を有する、波長マルチプレクサ。
【請求項２３】
第１の光学装置および第１の光学装置の近くに複数の追加の光学装置を内包する波長マルチプレクサであって、追加の光学装置のそれぞれは複数の決められた波長の１つに対応し、それぞれの光学装置は、
１つの軸、その軸を取り囲むコア（２１）、およびそのコア（２１）を包み、外側が外周表面になっているクラッドを持つ、１つの光ファイバ（２０−３，２０−４，２０−５）と、
そのコアの定められた長さに形成されており、主回折面を持つ１つのファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）（２３）と、
クラッドの表面に形成された１つのレンズ（３０）であって、前記レンズ（３０）は前記定められた長さにほぼ等しい長さで広がり、前記レンズ（３０）はファイバ軸に対して横断的で、実質的に前記主回折面内を進む光軸（レンズ軸）を持ち、このレンズは又、前記ＦＢＧ（２３）と光学的に結合するような前記主回折面との関係で、前記表面上に配置されており、これらの追加の光学装置のそれぞれのレンズは、対応する波長において、第１の光学装置のレンズ（６８）と光学的に結合している、レンズ（３０）とを含む、波長マルチプレクサ。
【請求項２４】
請求項２３に記載のマルチプレクサにおいて、第１の光学装置のレンズがフレネルレンズ（６８）であるマルチプレクサ。
【請求項２５】
請求項２４に記載のマルチプレクサにおいて、フレネルレンズ（６８）が、形が異なるために焦点距離が異なる個々のレンズ部分で構成されるマルチプレクサ。
【請求項２６】
請求項２４に記載のマルチプレクサにおいて、フレネルレンズ（６８）は屈折率が異なるために焦点距離が異なる個々のレンズ部分で構成されるマルチプレクサ。
【請求項２７】
請求項２３に記載のマルチプレクサにおいて、第１の装置（２０−６）のＦＢＧ（２３）が実質的には追加装置のレンズ（３０）のそれぞれの集束面にあり、それぞれの追加装置のＦＢＧ（２３）は第１の装置のレンズ（６８）の集束面にあるマルチプレクサ。
【請求項２８】
請求項２３に記載のマルチプレクサにおいて、第１の装置のレンズ（６８）は各追加装置のレンズ（３０）内の１つの点に集束するマルチプレクサ。
【請求項２９】
請求項２３に記載のマルチプレクサにおいて、第１の光学装置（２０−６）の近くにある追加装置（２０−３，２０−４，２０−５）のファイバ軸の部分が、追加の光学装置（２０−３，２０−４，２０−５）の近くにある第１の光学装置（２０−６）のファイバ軸の部分に対して垂直であるマルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、１本の光ファイバのクラッディングの円筒状表面に直接取り付けられ、その結果、集束された光を、書きこまれているファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）の中へ、またはそこから伝送することが可能になり、その格子は光ファイバのコア内に形成されるレンズ、ならびに、上記マイクロレンズとファイバ・ブラッグ格子が使われるカプラ、分光計およびマルチプレクサに関する。
技術的背景
互いに整合された光ファイバの間で、および点状の光源と光ファイバの間で光を結合することは比較的容易であり、ファイバの開口部（端部）に置いたレンズを使用し、そのレンズは光をファイバ開口部へ、またはその中から、Ｂａｂｉｎ，Ｗｅｂｅｒ，およびＫｏｏｐｓの、「単一モードファイバに統合された反射マイクロレンズの製造」、Ｐｒｏｃ．ＥＩＰＢＮ  １９９６、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ，Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１４（６）Ｎｏｖ．／Ｄｅｃ．１９９６，ｐ．４０７６（Ｒｅｆ．１）、およびＫｏｏｐｓおよびＢａｂｉｎの、「ファイバ端部・レーザ端部のマイクロレンズの製造および調整方法」（１９９６）ｐ１９５４  ５７２１．８（Ｒｅｆ．２）に記載されているように集束する。
しかし、１本のファイバと複数のファイバの間で、またはマルチプレットの間で、光を結合することがしばしば望まれる、たとえば、複雑なレーザ光源で、またはその他のケースでは、扇状、または球状の光パターンができるように結合することが望まれる。点状のファイバ入射口に集束するか、またはその中から集束することは非常に困難である。光ファイバに関連させて使用する分光計は複雑であり、高価であり、使用が難しい。さまざまなファイバからのさまざまな波長の光を１本のファイバに一緒に入れて送るか、または１本のファイバからさまざまなファイバに分けて取り出さねばならないような場合に、波長を多重化することは上記のような理由などから非常に困難である。
発明の説明
本発明の対象には、光ファイバに関連する光学的要素をつなぐ改良されたカップリングが含まれる。その光学的要素にはその他の光ファイバも含まれる。光ファイバ、改良された波長多重化方法、および改良された信号分岐装置を使って簡単にした分光計が使用できるようになる。
本発明に従って、１つのマイクロレンズが光ファイバのクラッドの表面に直接取り付けられる。本発明に従って、そのマイクロレンズは非球面、たとえば円筒状になることが可能であり、さまざまな幅の縞の光が集束する。これは集光レンズ、発散レンズ、またはコリメータ・レンズに関係するかどうかによって決まるが、このことは類似のマイクロレンズで作る光ファイバに光を結合する場合に有用である。またはそのレンズを球状にすることも可能であり（双曲線球状を含む）、それによって、光はマイクロレンズを通って、平行の光になるか、または容易に分岐する光線に、または集中する光線になるか、または１つの点に集束される。レンズは無定形（さまざまな面で、同じ焦点距離）になるか、定形（互いに垂直な面で、さまざまな焦点距離）にすることもできる。
本発明に従って、レンズをＭプロファイル・ファイバのクラッドに書きこむことができ、その中で、ファイバ・ブラッグ格子がクラッドの中で縦に、またはファイバの外側コアの中に形成される。本発明に従って、下にあるファイバの軸を横切る光軸を持つレンズを形成できる。つまり、下のファイバの軸に垂直になっているか、または、ある角度になっており、そこではレンズの光軸の整合を変えるために下におかれているプリズムを使用する。本発明に基づいて、任意の形態のレンズと構造（フレネルレンズを含む）を予定できる。
本発明には、１本のファイバの中の、いくつかのファイバ・ブラッグ格子／マイクロレンズのセットがふくまれ、それはファイバ相互を結合するために、周囲のファイバに個別のＦＢＧ／マイクロレンズ・セットを供給し、その際、相対的に多くのファイバ出口を整合できる。
本発明では、簡単な方法で、ファイバの軸に隣接し、平行な集束面の１つの放射パターンの波長構成要素を区分できる。動く光検出装置とともに使われるＦＢＧ／マイクロレンズ・セットは、本発明に従って簡単な分光計を形成する。本発明を用いてタップ付きの遅延回線が作成される。
本発明に従って、簡単な方法で、波長マルチプレクサ（ＷＤＭ）特性、および波長デマルチプレクサ特性（信号分岐）が得られ、本発明のレンズを使い、さまざまな波長の光を区分するか、またはそれによってまとめることができるようになるので、関係するすべての波長の横回折に適した間隔になるようにブラッグ格子の周期を選ぶ。その際、拡張された集束能力のあるレンズ（フレネルレンズ等）が使われることが多い。
本発明によって、その他に、タップ付きの遅延回線、循環メモリおよび位相整合が時間遅延によって改良される。その他の対象について、特に本発明の特徴および利点については、本発明の実施例の詳しい説明と添付の図から明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来技術の光ファイバのコアに書きこまれたファイバ・ブラッグ格子の図式的構造を示す。側面から表す。見やすくするためにカット線は省略してある。
図２は、図１の書き込まれたファイバ・ブラッグ格子をファイバ端部から見た図である。
図３は、図１と図２の書き込まれたファイバ・グラッグ格子の様式化した斜視図である。
図４は、統合されたファイバクラッドの表面に、本発明に従って形成された円筒マイクロレンズが付いている、書き込まれたファイバ・グラッド格子の断面図である。側面から表す。見やすくするためにカット線は省略してある。
図５は、図４の中心線と書きこまれたファイバ・ブラッグ格子をファイバ端部から俯瞰した図である。
図６は、２つの次元で集束するための、本発明の非球状のマイクロレンズのついた、書きこまれたファイバ・ブラッグ格子の図式的な構造である。側面から表す。見やすくするためにカット線は省略してある。
図７は、本発明を利用して実現した１：４カプラの部分図である。側面から表す。
図８は、本発明を利用して実現した１：１６カプラの部分的に様式化した斜視図である。
図９Ａは、従来技術の周知のＭプロファイル・ファイバのドープ・プロファイルの図である。
図９Ｂは、光学的なＭプロファイル・ファイバのリング内に、本発明に従って書きこまれたファイバ・ブラッグ格子の図式的な構造の断面図である。側面から表す。見やすくするためにカット線は省略してある。
図１０は、ファイバの側面図である。屈折と反射の基本を示す。
図１１は、ファイバの側面図である。本発明のプリズムとレンズの使用を示しており、その光軸は下のファイバの軸とある角度を作っている。
図１２は、分光計の側面図およびブロック図である。本発明のファイバ・ブラッグ格子とマイクロレンズと関連付けて表されている。
図１３は、１対のファイバの側面図である。本発明のファイバ・ブラッグ格子とマイクロレンズが使われており、その結果、空間的に異なる点でさまざまな波長が区分され、それによって励起放射に波長に依存する時間遅延が導入される。
図１４は、図１３の線１４−１４で縦に切った断面。わかりやすくするためにカット線は省略してある。
図１５は、波長多重化装置の側面図である。波長構成要素を区分し、それを対応するファイバの光入射口に入れるために２つの拡大レンズが使われている。
図１６は、図１５の装置の端部を示す。
図１７は、波長多重化装置の側面図である。１つの単独の拡大レンズが使われており、いくつかの受信ファイバの中で、画像面に対してある角度で配置されている。
図１８は、図１７の線１８−１８で縦に切った断面の一部を示す。わかりやすくするためにカット線は省略してある。
図１９は、別の形の、個別レンズ付き波長マルチプレクサの側面の一部を示す。
図２０は、波長マルチプレクサの側面図である。フレネルレンズが使われている。
図２１は、図２０の線２１−２１で縦に切った断面の一部を示す。わかりやすくするためにカット線は省略してある。
発明の実施方法
図１に示した光ファイバ２０にはコア２１とクラッド２２がある。コア２１内には周知の書きこみ技術によって書きこまれたファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）２３が作られ、屈折率ずれ（格子）が、ある角度で配置され、それはここでは、「ブレーズド（ｂｌａｚｅｄ）」と表現される。光ファイバは主にクオーツ（過酸化珪素）で作られ、ずれの最大値２４（以下、「ブレーズ（Ｂｌａｚｅ）」と称す）が、コア２１に、周知の方法で、２つの重なったＵＶ光線の干渉パターンのあるファイバコアの露出によって作られる。
ブレーズ（最大の強度の領域）は、周知の方法で、干渉パターンのファイバを傾けることによって作られる。単独のブレーズ２４は作られず、屈折率パターンは周期的にＵＶ光の強度変化と、仕上げの際のＵＶ光によるファイバの動きに依存して変化する。しかし、副次作用があるために、その光学的結果は単独ブレーズ２４によって引き起こされると見られることがある。ファイバ・ブラッグ格子の設計と製造は、以下の米国特許等に記載されている。５，５４６，４８１（Ｒｅｆ．３）、５，５１１，０８３（Ｒｅｆ．４），５，０６１，０３２（Ｒｅｆ．５）、５，０４２，８９７（Ｒｅｆ．６）、および、Ｍｅｔｚ他の、「インファイバ・ブラッグ格子タップ」、米国光学学会、光ファイバ通信会議、１９９０、技術概略叢書１巻、１月２２日１９９０年（Ｒｅｆ．７）、および、ＭｅｌｔｚとＭｏｒｅｙの、「双方向性ファイバ・ブラッグ格子タップの設計と実施」、米国光学学会、光ファイバ通信会議、１９９１、技術概略小冊子  ＴｕＭ２、ｐ．４４、２月１９日、１９９１年（Ｒｅｆ．８）。
図２では、入射光線２７がただ１つの波長を持ち、ブラッグ格子２３がこの波長の光を、普通は、ファイバ２０の軸に横になる方向に向けることを想定している。ここに示す図では、光は左から入り、上に向けて曲がる。右からの光は当然下に曲がるだろう。図１では出射光線２８は、通常、ファイバ軸の方に進むように見えるが、これは一般には問題ではない。ブラッグ格子を励起させる光線の正確な角度はブラッグ格子の周期性と光線２７の波長との比に依存する。これについては図１０および図１２に関連して詳しく説明する。
図１では、光線は、ファイバ２０の軸のある面では多かれ少なかれ平行に出るように見えるが、そのことはブレーズ２４にとっては正常なことである。図２および図３は、しかし、出てくる光線２８はファイバ２０の軸に横になる面では強い分岐性がある（約１０°）ことを示している。それゆえ、図１−図３に示すようなファイバ・ブラッグ格子を導入すると、これまでは、外部レンズが必要であり、それはさらに外部支えにのせて作らねばならず、別々のレンズはめこみを必要とし、それは、ファイバ２０に対して横になるファイバ・ブラッグ格子２３の位置に関連して、また、ブレーズの通常の面（図２では上向き）に関連して非常に精密な位置決めをしなければならなかった。その通常の面は、ここでは、ファイバ・ブラッグ格子の主回折面として表現する。
こうした配置は、ファイバ・ブラッグ格子をその他の利用に関する場合であれば有用であるが、光ファイバの場合の接続、解除を改良するための簡単な解決策にはならない。
図４および図５で示すように、本発明に従って、円筒レンズ３０は出てくる光線２８を、遠視野ではレンズの回折板と同じ幅を持つ縞状の焦点に集め、遠視野で集束面３３の１本の線に集束する。図５から明らかなようにレンズは屈曲した一面を持ち、それは、Ｅｄｗａｒｄｓ，Ｐｒｅｓｂｙ，Ｄｒａｇｏｎｅの、「ファイバ結合レーザのための理想的なマイクロレンズ」、Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎ．Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．２，１９９３年、２月、ｐｐ．２５２−２５７（Ｒｅｆ．９）に記載されているように、むしろ双曲線状の円形である。
そこに記述されている双曲線レンズは、レーザ・マイクロ処理によって１本のファイバの光学的な入力口（端部）でコンピュータ制御され、それによってクオーツグラス・ファイバが移送される。
良く似た、ファイバ端に配置されるレンズは、リソグラフィーによってドライレジスト・真空スチーム技術で製造でき、深い深度の部分放射（イオンまたはエレクトロン等）、または露出度を変える、型紙付きのＸ線放射のいずれかが、ＢａｂｉｎおよびＫｏｏｐｓの、「全ドライレジスト処理による３次元電子ビーム・リソグラフィー」、Ｐｒｏｃ．ＥＩＰＢＮ，１９９６、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１４（６）３８００、１１／１２月、１９９６年（Ｒｅｆ．１０）に記載されているように、行われる。
この方法を本発明に応用し、ファイバクラッドにスチームをかけることによって、出口クラッド被覆が定められた厚さになる。露出によってドライレジスト成分はポリマーになり、ドープ分配に応じてネットになるので、対応して形成されるレンズ（この場合、双曲線レンズのセグメント）が、ファイバ軸２０に横の方向では適切な焦点距離になり、軸を含む面では無限の焦点距離になるように作られる。
ファイバの端面でのマイクロレンズの製造については、Ｂａｂｉｎ、ＷｅｂｅｒおよびＫｏｏｐｓの、「電子ビーム・リソグラフィーで単一モード・ファイバの端に中心を置く最適なマイクロレンズを作るためのドライレジスト技術」ＳＰＩＥ  １９９６  マイクロリソグラフィー国際会議、Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ  １９９６、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．２７２４，５７８（Ｒｅｆ．１１）に記載されており、またＫｏｏｐｓ他の、「ドライ抵抗ビニール  −  Ｔ８の評価、および光学マイクロレンズへの応用」、マイクロエレクトロニック工学３０，１９９６，５３９（Ｒｅｆ．１２）に記載されている。
ドライレジスト技術と、部分放射リソグラフィー、Ｘ線放射リソグラフィーの明度を利用すれば、部分放射露出の際は、ドープ分配をして、あるいはＸ線露出の際は、透明であるために、光度を弱くしたり、部分的に変えられるような、段階付きの型紙を使って、ファイバ・クラッドにレンズ・プロファイルが作られるようになる。部分放射とＸ線放射も必要な深度をはるかに超える被写界深度を持っており、ファイバ・クラッドとレンズの中心合わせは（たとえば、露出されたラスター電子マイクロスコープによって）、ファイバ・ブラッグ格子からの発射方向と同じ半径（ブレーズにとっては普通である）に沿って、ファイバ・ブラッグ格子の方向付けのためにそれ以前につけられたマークのところで行われる。
露出のあと、熱式の、ウェットまたはドライケミカル的な現像をして、非ポリマー化された塗装物質が除去され、レンズ・プロファイルがこの方法で取り出され、加工される。同じようにして、レンズを放射ポリマー化によって表面に吸着した、または凝縮したモノマー物質によって作ることが可能であり、その際、レンズのプロファイルを決めるための材料供給がスリット・マスクによって制御され、材料は、ファイバから送られる光によってポリマー化され、レンズと共に作用するファイバ・ブラッグ格子によって曲げられる。
集束度は、有用な光線の波長に関して、レンズ製造の際に処理可能な数的アパーチャによって制限される。この関係は知られており、「Ｈｅｃｔ，Ｏｐｔｉｃｓ，２版、Ａｄｄｅｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ  Ｐｕｂ．Ｃｏ．，１９９０．１０章」（Ｒｅｆ．１４）に記載されている。
ファイバ・ブラッグ格子の長さと、それによって割り当てられるマイクロレンズの長さが、一つずつ製造するために必要な長さである場合は、特に、露出フィールドを精密に閉鎖するためのステッチ技術が，Ｋｏｏｐｓ，ＫｒｅｔｚおよびＷｅｂｅｒの、「リソグラフィーでのステッチ誤りを減らすための組み合わリソグラフィー」Ｐｒｏｃ．ＥＩＰＢＮ  １９９４、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１２（６）（１９９４）ｐｐ．３２６５−３２６９（Ｒｅｆ．１３）に記載されているように、利用できる。
ファイバ・ブラッグ格子を出て集束した光は、集束しなかった光よりも高い深度を持つ。さらにアナログで光は、レンズ３０とファイバ・ブラッグ格子２３によってファイバ２０に入って結合され、その際ファイバコアでは高いエネルギー密度（高いポンプ効果）が作られる。マイクロレンズと、長さが数ミリまたはそれ以上のファイバ・ブラッグ格子を組み合わせることによって適切な光を単一モード・ファイバに供給できる場合が多い。それによって、特に高い効率が得られ、たとえば、光エネルギー伝達、たとえば、ファイバ２０が入っているレーザのポンプ送りを高い効率で行うことができるようになる。
図６は、レンズ３０は球状にすることができ、主に双曲線の円形になることもあり、ファイバ２０の軸に平行にも、横にも配置できる。レンズがアナモルフィック（無定形）ならば、出射光線２８は図に示したように焦点面３３の１つの点に集まる。アナモルフィックなレンズは、知られているように異なる次元では異なる焦点距離になる。
図５は、図６の球状レンズにも図４の円筒レンズにも関係する。
図７は、第一のファイバ２０ａからの光線を第二のファイバ２０ｂに入れ、１：４カプラ３５のなかで結合することは、円筒レンズを使って簡単に行うことができ、そのレンズはその光線を実際には１つの線に集め、それはファイバ軸の面ではほぼ平行であるので、レンズ３０のうちの１つのレンズの発射された光量のほぼ全部がレンズ３０のその他のレンズの中に入り込む。
２つのレンズの（図７には示されていない）間隔は、機械的な取り付けに必要な条件が満たされるように調整し、それによって２つのレンズは実質的に光学的結合のために相互に調整された状態のままとなる。そうした場合、レンズは本質的にファイバ２０の半径と同じ焦点距離を持つので、ファイバコア２１内の光はファイバ・ブラッグ格子２３に集束される。一般に光線を結合するには、たとえばデジタルデータの結合には、１つの点に集束することは必ずしも必要ではなく、レンズの間隔は普通は臨界的ではない。しかし、一定の理由により結合された光が１つの点に集束しなければならない場合、レンズと間隔の選択はそれに対応して適切でなければならない。
図８は、５つの１：４カプラ３５付きの１：１６カプラを示す。それぞれの１：４カプラは、１つの入射ファイバ２０ａと４つの出射ファイバ２０ｂ−２０ｅを持つ。この場合、入射ファイバ２０ａは、その内側に作られた４つのファイバ・ブラッグ格子を持ち、それらには４つの対応するマイクロレンズ（図７と同じく図８でも見やすくするために省略）が付いている。
個々のファイバ・ブラッグ格子は、図１−図３について説明した方法で作られ、コアと同じ長さで次々に敷設される。４つのマイクロレンズのそれぞれは、前に説明した方法で、対応するＦＢＧに関連して調整される。ブラッグ回折があるために、個々のファイバ・ブラッグ格子ではいかなる反対の干渉も起きず、それぞれが実質的に、コアのこの領域で唯一のＦＢＧであるかのように作用する。
図８に示すように、４つの出射ファイバ２０ｂ−２０ｅは、追加の４：１カプラ３５の一部になり、その結果、１つの１：１６カプラが作られる。もちろん奇数（たとえば１：５）のカプラとその他の数字のカプラも使用でき、図７および図８に示したカプラは逆の方向にも動作するので、ファイバ２０ｂ−２０ｅは対応するカプラ３５の光を受け入れ、それをファイバ２０ａに伝える。なぜならファイバ・ブラッグ格子とマイクロレンズの組み合わせば、本発明に従って双方向的だからである。
このことが望まれる場合、マイクロレンズを上にあるファイバ・ブラッグ格子の倍数に関して調整する必要はなくなり、実質的に全方向性ファイバ・ブラッグ格子を使う。このために、ファイバの露出の際にファイバを回転させ、その際、ファイバは同時に縦方向に幾分動くので、縦方向の単独格子（ブレーズ）は容易に次々に置き換わり、ブレーズの個別の列の角度および主回折面は隣のブレーズの角度とわずかに異なるだけとなる。
非吹きこみの（ファイバ軸に垂直に置かれている）パターンを使って、光を円錐形のパターンに沿って外側に曲げるようにすることもできる。円錐形のパターンの深度は低いが、ファイバ・ブラッグ格子に対して任意の調整をするマイクロレンズを使えば、若干の光を受けることができる。このようなシステムではマイクロレンズは、ファイバ軸に平行であればファイバの周囲のどこにでも配置できる。
ポンプ光を、ファイバの表面のマイクロレンズと外側の（「クラッド」と呼ばれることが多い）コア３６（図９Ａ）を通して受け取るような形態のカプラを、Ｍプロファイル・ファイバ・レーザのために予定できる。参照：Ｐ．Ｇｌａｓ他の論文、「高輝度ダイオードポンプ式ファイバ・レーザ源」光通信、Ｖｏｌ．１２２，ｐｐ．１６３−１６８，１９９６年。「Ｍプロファイル」は、図９Ａに示すように、一般に、低いインデックス、高くドープされている内側クラッド、または、コアの場合はリング、および１つのドープされていない外側クラッドまたは外側クラッドを持つ１本のファイバの断面の屈折率プロファイルの「Ｍ」型形状を意味する。
図９Ｂは、ドープされたリングの、通常はプレート状のブレーズ２４と外層にあるマイクロレンズ３０を示す。ある波長（普通９８０ｍｍ）の増幅されたポンプ光は知られており、それは外側のコアの中で送られ、別の波長（通常、１５５０ｍｍ）のレーザ光は中央のコアの中で送られる。長波のレーザ光が外側コアに戻り結合しないことがＭプロファイル・ファイバの特性である。いくつかのファイバ（たとえば、４，１６，６４またはその他）をＭプロファイル・ファイバにまとめて入れることによって、非常に高いポンプ能力が得られる。この場合、ブラッグ格子はＭプロファイル内では独立させ、中央コアの分だけ離して外側コアの内部に置くことができる。
Ｍプロファイル・ファイバに給電するファイバはそれ自体、前に説明したように、通常の個別コアファイバになることがある。その処理加工は、マイクロレンズとファイバ・ブラッグ格子の一体セットを製造する場合と同じであり、その際、位置決めと調整は幾分異なるが、類似の技術を使って行う。「コア」という概念が、ここではファイバ・ブラッグ格子の位置に関連して使われており、そのコアにはＭプロファイル・ファイバの外側コアまたはクラッドが含まれる。
図１０は、知られているように、それぞれのブラッグ格子２３は、短い波長の光線ラムダ１を長い波長の光線ラムダ２の屈折よりも鋭い角度で曲げ、これは、格子の分散（周期性）によって定義される幅広の屈折可能な入射光線を持ち、その結果、ある角度が作られ、この角度で光線が、全体にコアの方に戻り反射される代わりに、クラッドから発射する。さらに長い波長ラムダ３の場合も同様である（Ｒｅｆ．６）。同様に、屈折した光線の角度が小さくなればなるほど（図１０ではラムダ３対ラムダ２）、屈折した光の光度はより大きくなり、それゆえ、入射光線と出射光線との結合の効率は高くなる。
図１１は、ファイバ２０のクラッド２２にはプリズマ３７が作られる。プリズマはクラッド表面と光線との角度を十分に大きくするので、図１０のように反射される代わりに、そのファイバからラムダ３光線が出射する。プリズム３９の上にレンズ３８を形成することによって、出射光線の集束と分散は前に説明した方法で達成できる。
実際には、直接クラッドでレンズを形成するための前に説明した方法を使って、個々の望ましい形の構造物を次々に作ることが可能になるので、本発明のレンズはレンズ３０の形を持つことができ、その光学的な軸は下のファイバの軸に垂直であり、その際、レンズ３９の光軸は下のファイバの軸に対してある角度で進み、また非連続のレンズ、たとえばフレネルレンズの形にすることができる。これについては以下に詳しく説明する。
プリズムおよびまたは角度レンズを、図１１のように使うと、波長と周期性のある関係が利用できる。非常に低い回折角度（図１０のラムダ３）になり、これによって光学的効率が高くなるので、ラフで、低効率の、それゆえ高価ではないファイバ・ブラッグ格子が使えるようになる。他方では、もし望むなら、ファイバ・ブラッグ格子の幅を大きくすることもできる。
図１２は、本発明の分光計は１つの光ファイバ２０から構成され、それはファイバ・ブラッグ格子２３を持ち、それは、図５および図６に関して前に説明した型のマイクロレンズ３０とともに動作する。適切なレンズを選び、レンズとその焦点面３３との間隔を適切にすることによって、さまざまな波長の構成要素を持つファイバ・ブラッグ格子に入る光線２７をその波長成分で分光できるので、出射光線２８は、異なる波長の、たとえば、図６のラムダ４、ラムダ５、ラムダ６を持つ構成要素を含むようになり、それらは焦点面３３の対応する点で集束する。
適切な光検出器４０、たとえば、フォト抵抗を、適切な電子機械的装置、たとえば、圧電モーター４２で側面に動かす（図１２で右へ、左へ）ための適切な構造物４１の上に配置することができる。光検出器４０が動くことによって、それらの内の１つまたはその他が、光検出器４０の間隔が空間的には、図１２から明らかなような最大値に一致しないにもかかわらず、さまざまな波長の際に最大値を確認するようになる。
感度を上げるために、個々の光検出器４０の出力信号を、対応する信号回線４４を介して、いくつかの電力増幅段階４５の内の１つの関連する段階に送ることができる。それぞれの増幅器４５は、関連する信号回線４７を介していくつかのレベル検出器４６のうちの１つを制御する。結果は表示装置４９の信号集合回線４８を介して送ることができる。本発明に従って、ファイバ・ブラッグ格子の隣でマイクロレンズを使えば、光を空間的にその構成要素−波長で分光するというきわめて好都合な可能性がもたらされる。
図１３および図１４は、第１の形（フォーム）の波長マルチプレクサがいくつかの波長を含む光線２７を区分し、その光線はファイバ・ブラッグ格子２３と、図５および図６で説明した型（タイプ）のマイクロレンズ３０によって、光ファイバ２０−１に入る。出射光線２８は構成要素波長で区分される。たとえば、ラムダ１、ラムダ２、ラムダ３。第２のファイバ２０−２は良く似たレンズ３０および良く似たファイバ・ブラッグ格子を持っているので、ファイバ２０−２のファイバ・ブラッグ格子内のさまざまな波長の光はファイバ・ブラッグ格子２３内で別々に分かれた点で集束する。
それゆえ、励起された光線５１は、時間的に分かれているさまざまな波長のインパルスを持ち、その場合、最初の点ではラムダ３、第２の点ではラムダ２および最後の点ではラムダ１がある。こうした機能はタップ付きの遅延回線のなかで使うことができる。
図１５および図１６は、ファイバ・ブラッグ格子２３付きのファイバ２０に書きこまれている、本発明のレンズは、入射するいくつかの波長を持つ光線ラムダ１−ラムダ３  ２７を、面５２での、３つの空間的に区分された中間画像に区分する。視野レンズ５４と共に作用する対物レンズ５３は別々の画像を、対応するファイバ５５−５７への入り口の焦点面３３に集束する。それらのファイバは、前にＲｅｆ．１１，Ｒｅｆ．１２で説明した型の開口絞りレンズ５８を上に置くことができる。
図１５および図１６では、装置のデマルチプレクサ機能が提示されており、そこでは、入射光線２７の情報を含む構成要素は、別々に、対応するファイバ５５−５７に入れられる。もちろんその装置はマルチプレクサとしても動作し、その結果、ファイバ５５−５７のいくつかの光線構成要素を含む光線についての情報はファイバ２０にまとめて送られる。「マルチプレクサ」という概念がここで使われているが、それはマルチプレックス機能（ＡＤＤ）とデマルチプレクサ機能（ＤＲＯＰ）を含む。
図１７，図１８は、示されている装置は図１５および図１６の装置に似ているが、視野レンズ５４は使われないので、焦点面から出射するいくつかの光線（ラムダ１、ラムダ３）は、画像中心の光線（ラムダ２）を除いて、画像面への角度を形成する。ファイバ６０，６２の角度調整は注意深く行わねばならないが、それでも光線の入射角は約１０°まで一般的に許容できる。なぜなら、適したアパーチャ（Ｒｅｆ．１１，１２に関して前に説明した開口絞りレンズ）をファイバ端で利用できるように処理加工できるからである。
単独レンズ５３によって拡大する場合、ファイバ６０−６２の光入射口は、図１９に示すように、プリズム６４とレンズ６５のついた焦点面での受信ファイバ装置に依存して、拡大画像面に予定され、それによってファイバに送られる光は、ファイバ６０−６２が束に平行にまとめられるならば、それ自体直接受容されるようになる。
図２０および図２１は、本発明による２つの異なる型のマイクロレンズで作られる波長マルチプレクサでは、個別の波長構成要素を導くために、図４および図５について説明した型の円筒レンズ３０付きのファイバ２０−３，２０−４，および２０−５が使われる。前に説明した型のファイバ・ブラッグ格子２３付きのファイバ２０−６にはフレネルレンズ６８が付いており、それは、波長ラムダ１からラムダ３までのスペクトルを超える、球状レンズよりもかなり長い焦点距離を持つ。
前に説明したレンズ製造方法で任意の形の構造物を製造できるので、フレネルレンズ６８の複雑な書きこみは若干の注意を払えば簡単な方法で行える。それによってファイバ２０−６のファイバ・ブラッグ格子では複雑な縞になって放射が始まり、次いで、ファイバ２０−３，２０−４、および２０−５のファイバ・ブラッグ格子では、構成要素波長の、複雑な縞に垂直に走る縞になる。
図２１の光線は、ファイバ・ブラッグ格子が１本のファイバまたはその上に書きこまれたマイクロレンズの直径よりも一般に長いことを考慮に入れるために、分岐して示されている。そうでない場合は、光線はエクスパンダで拡張することができる。図２０および図２１では入射光線２７はファイバ・ブラッグ格子２３とフレネルレンズ６８を通って、出射光線２８の中の構成要素波長ラムダ２からラムダ３に分けられ、それによってデマルチプレクサの機能が獲得される。もちろんファイバ２０−３，２０−４および２０−５の中の区分された波長を持つ光線を、ファイバ２０−６にまとめて送れば、マルチプレクサの機能が得られる。ファイバ２０−３，２０−４および２０−５はループとして作成されていることがあり、それによって循環記憶装置、タップ付きの遅延回線、および時間遅延による位相整合装置の特性が提供される。
図２０および図２１の機能を変えると、球状レンズを、それぞれに関係するファイバ・ブラッグ格子で、ある点に集束させるために、ファイバ２０−３，２０−４、および２０−５で使うことができる。しかし、縞による周知の方法、好適な方法で、より良い結合が可能となる。
前に言及した球状レンズ３０の場合、フレネルレンズが考えられるが、それによってレンズサイズに関係するかなり長い焦点距離が得られ、そこにおいてレンズが形成されるか（図１１、図２０のように）、または適切で異なる屈折率のレンズの材料が想定され、その結果、フレネル効果を得るために必要な２π位相スプリング（または、その倍数の値）が使用できるようになる。
もちろん図２０のフレネルレンズは、レンズのさまざまな部分を異なる形にする代わりに、レンズのさまざまな部分を異なる屈折率にすることによっても作ることができるだろう。もちろん、ここに示した機能要素またはその部品を複雑に組み合わせて本発明を利用することもできる。
カプラおよび、特に本発明のマルチプレクサは、周知の適切な結合装置、たとえば「サーキュレータ」とともに使用でき、その結果、記憶するファイバループの送信ファイバからの光をまとめて結合し、ループの長さに依存する遅延が導入され、遅延された光は再び送信ファイバに戻される。
実施例に従って本発明を紹介し、説明したが、対応する技術知識を持つ者には、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、上述したような変更およびその他の多くの変更、省略および追加が想定できることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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