(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の連続範囲内の各波長の入力光を受光する装置であって、
第１と第２の面を有し、第２の面は、入射光の一部を透過させる反射率を有し、第１と第２の面は、入力光が第１と第２の面の間で複数回反射し、第２の面から複数の光が透過され、複数の透過光は、互いに干渉して、波長の連続範囲内の他のいかなる波長の入力光に対して生成された出力光からも空間的に区別可能な出力光を生成する角分散手段と、
第１と第２の面間の相対位置を一定に保つ、熱膨張係数が１０-5／℃以下であるスペーサ手段と、
前記第１と第２の面間に位置し、該第１と第２の面間の光学的距離の変化を調整可能な調整手段とを備え、
上面から見た図を有し、
前記角分散手段から前記出力光を受光し、前記第１と第２の面間で反射されるように、該角分散手段へ該出力光を返送する光返送手段と、
以下のように配置されたレンズであって、該出力光が該角分散手段から該レンズに進み、それから、該レンズによって、該光返送手段に収束されることによって、該出力光を該角分散手段から該光返送手段へ向かわせ、該光返送手段から該レンズへ進み、それから、該レンズによって該角分散手段へ向けられることによって、該出力光を該光返送手段から該角分散手段へと返送し、該角分散手段から該レンズに進む出力光は、該上面から見て、該角分散手段に対し垂直で、該レンズから該角分散手段に進む返送された出力光は、該上面から見て、該角分散手段に対して垂直であるように配置された該レンズと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記スペーサ手段は、１０-6／℃以下の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スペーサ手段は、ガラスからなる材質でできていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１と第２の面は互いに平行で、前記スペーサ手段は、該第１と第２の面を、温度変化に際して、平行に保つことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１と第２の面は、特定の距離だけ分離されており、前記スペーサ手段は該特定の距離を一定に保つことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記スペーサ手段は、前記第１と第２の面に接していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
更に、前記第１と第２の面の間の相対位置を一定に保つ複数のスペーサ手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記調整手段は、透明な材質で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記調整手段は、透明な材質で構成されており、第１の面と第２の面を有し、該第１の面は、前記角分散手段の前記第１の面に隣接しており、該第２ の面は、該角分散手段の前記第２の面に隣接しており、該調整手段の該第１と第２の面は、反射防止コーティングがなされていることを特徴とする請求項１に記 載の装置。
【請求項１０】
前記調整手段は、板であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記調整手段は、前記光学的距離を可変するために回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記調整手段は、前記光学的距離を可変するために回転可能であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の面は、略１００％の反射率を有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記入力光は、波長の連続範囲内の異なる波長をそれぞれ有する少なくとも２つのキャリアからなる波長分割多重光であり、前記複数の透過光は、互いに干渉して、該入力光の各キャリアに対し各出力光を生成し、該出力光は、他の出力光とは空間的に区別可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
各波長の入力光を受光し、線に収束する装置であって、
第１と第２の面を備え、該第２の面は、入射光の一部を透過させる反射率を有し、該第１と第２の面は、該入力光が該線から放射され、該第１と第２の面間で複数回反射され、該第２の面を介して複数の光が出力され、該複数の透過光は、互いに干渉し、異なる波長の入力光に対し生成された出力光と空間的に区別可能な出力光を生成する角分散手段と、
該第１と第２の面間の相対位置を一定に保つ、熱膨張係数が１０-5／℃以下であるスペーサ手段と、
前記第１と第２の面間に位置し、該第１と第２の面間の光学的距離の変化を調整する調整手段を備え、
上面から見た図を有し、
前記角分散手段から前記出力光を受光し、前記第１と第２の面間で反射されるように、該角分散手段へ該出力光を返送する光返送手段と、
以下のように配置されたレンズであって、すなわち、該出力光が該角分散手段から該レンズに進み、それから、該レンズによって、該光返送手段に収束されることによって、該出力光を該角分散手段から該光返送手段へ向かわせ、該光返送手段から該レンズへ進み、それから、該レンズによって該角分散手段へ向けられることによって、該出力光を該光返送手段から該角分散手段へと返送し、該角分散手段から該レンズに進む出力光は、該上面から見て、該角分散手段に対し垂直で、該レンズから該角分散手段に進む返送された出力光は、該上面から見て、該角分散手段に対して垂直であるように配置されたレンズと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記スペーサ手段は、ガラスからなる材質で作られていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記スペーサ手段は、１０-6／℃以下の熱膨張係数を有していることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１と第２の面は互いに平行で、前記スペーサ手段は、温度変化の際、該第１と第２の面を平行に保つことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１と第２の面は、特定の距離だけ分離されており、前記スペーサ手段は、該特定の距離を一定に保つことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記スペーサ手段は、前記第１と第２の面に接することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
更に、前記第１と第２の面間の相対位置を一定に保つ複数のスペーサ手段を備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記調整手段は、透明な部材で構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記調整手段は、透明な部材で構成されており、第１と第２の面を有し、該第１の面は、前記角分散手段の前記第１の面に隣接し、該第２の面は、該角分散手段の前記第２の面に隣接し、該調整手段の該第１と第２の面は反射防止コーティングがされていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２４】
前記調整手段は、板であることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記調整手段は、前記光学的距離を変化させるために回転可能であることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２６】
前記調整手段は、前記光学的距離を変化させるために回転可能であることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
前記第１の面は、略１００％の反射率を有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２８】
前記入力光は、それぞれ異なる波長の少なくとも２つのキャリアからなる波長分割多重光であり、前記複数の透過光は、互いに干渉し、前記入力光の 各キャリアに対し各出力光を生成し、各出力光は他の出力光と空間的に区別可能であることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２９】
波長の連続範囲内の各波長の入力光を受光する装置であって、
第１と第２の面を備え、該第２の面は、入射光の一部を透過させる反射率を有し、該第 １と第２の面は、該入力光が、該第１と第２の面間で複数回反射され、該第２の面を介して複数の光が出力され、該複数の透過光は、互いに干渉し、波長の連続範囲内の他のいかなる波長の入力光に対し生成された出力光とも空間的に区別可能な出力光を生成する角分散手段と、
該第１と第２の面の相対位置を一定に保ち、ガラスからなる材質で作られ、略０の熱膨張係数を有するスペーサ手段と、
前記第１と第２の面間に位置し、該第１と第２の面間の光学的距離の変化を調整する調整手段を備え、
上面から見た図を有し、
前記角分散手段から前記出力光を受光し、前記第１と第２の面間で反射されるように、該角分散手段へ該出力光を返送する光返送手段と、
以下のように配置されたレンズであって、すなわち、該出力光が該角分散手段から該レンズに進み、それから、該レンズによって、該光返送手段に収束されることによって、該出力光を該角分散手段から該光返送手段へ向かわせ、該光返送手段から該レンズへ進み、それから、該レンズによって該角分散手段へ向けられることによって、該出力光を該光返送手段から該角分散手段へと返送し、該角分散手段から該レンズに進む出力光は、該上面から見て、該角分散手段に対し垂直で、該レンズから該角分散手段に進む返送された出力光は、該上面から見て、該角分散手段に対して垂直であるように配置されたレンズと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項３０】
前記スペーサ手段は、１０-5／℃以下の熱膨張係数を有していることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記スペーサ手段は、１０-6／℃以下の熱膨張係数を有していることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
各波長の入力光を受光し、線に収束する装置であって、
第１と第２の面を備え、該第２の面は、入射光の一部を透過させる反射率を有し、該第１と第２の面は、該入力光が該線から放射され、該第１と第２の面間で複数回反射され、該第２の面を介して複数の光が出力され、該複数の透過光は、互いに干渉し、異なる波長の入力光に対し生成された出力光とも空間的に区別可能な出力光を生成する角分散手段と、
該第１と第２の相対位置を一定に保ち、ガラスからなる材質で作られており、略０の熱膨張係数を有しているスペーサ手段と、
前記第１と第２の面間に位置し、該第１と第２の面間の光学的距離の変化を調整する調整手段を備え、
上面から見た図を有し、
前記角分散手段から前記出力光を受光し、前記第１と第２の面間で反射されるように、該角分散手段へ該出力光を返送する光返送手段と、
以下のように配置されたレンズであって、すなわち、該出力光が該角分散手段から該レンズに進み、それから、該レンズによって、該光返送手段に収束されることによって、該出力光を該角分散手段から該光返送手段へ向かわせ、該光返送手段から該レンズへ進み、それから、該レンズによって該角分散手段へ向けられることによって、該出力光を該光返送手段から該角分散手段へと返送し、該角分散手段から該レンズに進む出力光は、該上面から見て、該角分散手段に対し垂直で、該レンズから該角分散手段に進む返送された出力光は、該上面から見て、該角分散手段に対して垂直であるように配置されたレンズと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項３３】
前記スペーサ手段は、１０-5／℃以下の熱膨張係数を有していることを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記スペーサ手段は、１０-6／℃以下の熱膨張係数を有していることを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイ（ＶＩＰＡ）、すなわち、複数のキャリアからなる波長分割多重光を受光し、波長分割多重光を、複数のキャリアにそれぞれ対応し、互いに空間的に区別可能な複数の光束に分波する波長分波器に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
波長分割多重は、高速で比較的大量のデータを転送するために、光ファイバ通信に使用される。すなわち、情報で変調されたそれぞれの複数のキャリアは、波長分割多重光に合波される。波長分割多重光は、それから、受信器に対して１つの光ファイバを介して伝送される。受信器は、波長分割多重光を個々のキャリアに分波し、個々のキャリアを検波する。このように、通信システムは、光ファイバを介して比較的大量のデータを転送することができる。
【０００３】
従って、波長分割多重光を正確に分波することができるという受信器の能力は、通信システムの性能に大きく影響する。例えば、多くのキャリアは、波長分割多重光に合波される場合であっても、受信器が正確に波長分割多重光を分波できないのであれば、波長分割多重光を伝送すべきではない。従って、受信器は、高精度の波長分波器を備えることが望まれる。
【０００４】
図１は、波長分波器として使用する多層干渉膜を用いた従来のフィルタを示す図である。図１によれば、多層干渉膜２０は、透明の基板２２によって形成される。平行光である光２４は、多層干渉膜２０に入射し、多層干渉膜２０内部で繰り返し反射される。多層干渉膜２０の特性によって決定される光学的条件によって、波長λ２の光２６のみが透過できる。光学的条件を満たさない全ての光を含む光２８は、多層干渉膜２０を透過せず、反射される。このように、図１に示されるようなフィルタは、異なる波長の２つのキャリアのみを含む波長分割多重光を分波するのに適している。しかし、このようなフィルタ自身は、２より多い数のキャリアを有する波長分割多重光を分離することはできない。
【０００５】
図２は、波長分波器として使用される従来のファブリ−ペロー干渉計を示す図である。図２によれば、高反射率の反射膜３０と３２は互いに平行である。平行光である光３４は、反射膜３０に入射し、反射膜３０と３２の間で多数回反射される。ファブリ−ペロー干渉計の特性によって決定される透過条件に合致する波長λ２の光３６は、反射膜３２を透過する。透過条件に合致しない波長λ１の光３８は、反射される。このように、２つの異なる波長を有する光は、２つの異なる波長にそれぞれ対応する２つの異なる光に分波される。このように、図１に示したフィルタのように、従来のファブリ−ペロー干渉計は、異なる波長、λ１とλ２の２つのキャリアのみを含む波長分割多重光を分波するのに有用である。しかし、このようなファブリ−ペロー干渉計は２つより多いキャリアを有する波長分割多重光を分離することはできない。
【０００６】
図３は、波長分波器として使用される従来のマイケルソン干渉計を示した図である。図３によれば、平行光４０は、ハーフミラー４２に入射し、互いに直交する第１の光４４と第２の光４６に分波される。反射ミラー４８は、第１の光４４を反射し、反射ミラー４８は、第２の光４６を反射する。ハーフミラー４２と反射ミラー４８間の距離及び、ハーフミラー４２と反射ミラー５０間の距離は光路差を示す。反射ミラー４８によって反射される光は、ハーフミラー４２へ返送され、反射ミラー５０によって反射されてハーフミラー４２に返送された光と干渉する。結果として、それぞれ波長λ１とλ２の光５２と５４は互いに分離される。図１のフィルタや図２のファブリ−ペロー干渉計のように、図３のマイケルソン干渉計は、異なる波長λ１とλ２の２つのキャリアのみを含む波長分割多重光を分波するのに有用である。しかし、このようなマイケルソン干渉計は２より多くのキャリアを含む波長分割多重光を分波することはできない。
【０００７】
数個のフィルタ、ファブリ−ペロー干渉計やマイケルソン干渉計を組み合わせて、大きな配列とし、更なる波長キャリアを１つの波長分割多重光から分波することは可能である。しかし、このような配列は高価であり、有効ではなく、不必要なほど大きな受信器を構成してしまう。
【０００８】
回折格子あるいは、導波路型アレイ格子は、２以上の波長キャリアからなる波長分割多重光を分波するのにしばしば使用される。
図４は、波長分割多重光を分波するための従来の回折格子を示す図である。図４によれば、回折格子５６は、凹凸面５８を有している。複数の異なる波長キャリアを有する平行光６０は、凹凸面５８に入射する。個々の波長キャリアは反射され、格子の異なるステップから反射された光と干渉する。結果として、異なる波長を有するキャリア６２、６４、及び６６は、回折格子５６から異なる角度で出力され、互いに分離される。
【０００９】
しかし、回折格子は、比較的小さな角度差をもって、異なる波長キャリアを出力する。従って、回折格子によって生成される角度分散は非常に小さくなる。結果として、受信器が回折格子によって分波されるさまざまなキャリア信号を正確に受信することは困難となる。この問題は、比較的近接した波長の大量のキャリアを有する波長分割多重光を分波する回折格子に特に生じる。
【００１０】
更に、回折格子は、入射光の光偏波に影響される。従って、入射光の偏波は回折格子の性能に影響を与えうる。また、回折格子の凹凸面は、正確な回折格子を生成するために複雑な製造処理を必要とする。
【００１１】
図５は、波長分割多重光を分波する従来の導波路型アレイ格子を示す図である。図５によれば、複数の異なる波長キャリアからなる光は、入射口６８を介して受光され、多数の導波路７０を介して分岐される。光出射口７２は、個々の導波路７０の端にあり、出力光７４を生成する。導波路７０は、互いに長さが異なり、異なる長さの光路を提供する。従って、導波路７０を通過する光は互いに異なる光路長を有し、互いに干渉して、出射口７２を介して、異なる波長に対し異なる方向に出力７４を形成する。
【００１２】
導波路型アレイ格子においては、角度分散は導波路を適切に構成することによってある程度調整できる。しかし、導波路型アレイ格子は、温度変化や他の環境因子によって影響される。従って、温度変化や環境因子は、性能を適切に調整するのを難しくする。
【００１３】
従って、本発明の課題は、簡単な構成で、波長多重光から複数のキャリアを同時に分離することのできる波長分波器を提供することである。
本発明の他の課題は、分離されたキャリアを比較的大きな角度分散で分散し、環境条件の変化に強い波長分波器を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、波長の連続範囲にあるそれぞれの波長の入力光を受光する装置を提供することによって達成される。装置は、第１の面と第２の面を有する角度分散装置を含む。第２の面は、入射する光の一部を透過するような反射率を有している。第１及び第２の面は、入力光を、第２の面から複数の光が透過されるように第１と第２の面間で複数回反射させるように配置されている。複数の透過光は互いに干渉し、波長の連続範囲の他のいかなる波長の入力光に対して生成された出力光とも空間的に区別可能な出力光を生成する。スペーサ部材は、第１と第２の面の配置が一定となるように相対位置を維持し、好ましくは、略０の熱膨張係数を有する。略０の熱膨張係数を得るためには、スペーサ部材の熱膨張係数の大きさは、好ましくは、１０-5／℃以下である。さらに、好ましくは、スペーサ部材の熱膨張係数の大きさは、１０-6／℃以下である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
添付の図に例が記載されている本発明の実施形態を詳細に説明する。これらの図において、同様の参照符号は同様の構成要素を参照する。
【００１６】
図６は、本発明の一実施形態に従った、バーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイ（ＶＩＰＡ）を示す図である。更に、以下、「波長分波器」、「バーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイ」と「ＶＩＰＡ」は、相互に交代して本発明の様々な実施形態を記述するのに使用される。
【００１７】
図６によれば、ＶＩＰＡ７６は、好ましくはガラスの薄い板から作られる。入力光７７は、半円筒レンズのような、レンズ８０によって線７８に集光され、入力光７７は、ＶＩＰＡ７６内に進む。線７８は、以下、「焦点線」と呼ぶ。入力光７７は、ＶＩＰＡ内で焦点線７８から放射状に伝搬する。ＶＩＰＡ７６は、コリメート光である、光束８２を出力する。ここで、光束８２の出力角度は入力光７７の波長が変化するに伴って変化する。例えば、入力光７７が波長λ１である場合、ＶＩＰＡ７６は、波長λ１の光束８２ａを特定の方向に出力する。入力光７７が波長λ２である場合、ＶＩＰＡ７６は、波長λ２の光束８２ｂを異なる方向に出力する。従って、ＶＩＰＡ７６は互いに空間的に区別可能な光束８２ａ及び８２ｂを生成する。入力光７７は、波長λ１とλ２の両方を含み、ＶＩＰＡ７６は、同時に、光束８２ａと８２ｂを出力する。
【００１８】
図７は、本発明の一実施形態に従った、ＶＩＰＡ７６を示す詳細図である。図７によれば、ＶＩＰＡ７６は、例えば、ガラスでできており、反射膜１２２と１２４を有する板１２０を備えている。反射膜１２２は、好ましくは略９５％以上１００％未満の反射率を有している。反射膜１２４は好ましくは略１００％の反射率を有している。照射窓１２６は、板１２０上に形成され、好ましくは略０％の反射率を有している。
【００１９】
入力光７７は、照射窓を介してレンズ８０によって焦点線７８に集光され、反射膜１２２と１２４間で多重反射を起こす。焦点線７８は、好ましくは、反射膜１２２が形成されている板１２０の面にある。従って、焦点線７８は、本質的に、照射窓１２６を介して、反射膜１２２上に集光される線である。焦点線７８の幅は、レンズ８０によって集光された場合の入力光７７の「ビームウエスト」と呼ぶ。図７に示されたような、本発明の実施形態は、板１２０の遠い方の面（すなわち、反射膜１２２を有する面）上に入力光７７のビームウエストを集光する。ビームウエストを板１２０の遠い面上に集光することによって、本発明の本実施形態では、（ｉ）照射窓１２６を介して進む入力光７７の領域（例えば、図１０に示される領域「ａ」、以下により詳細に説明する）と、（ｉｉ）入力光７７が反射膜１２４によって初めて反射されるときの、反射膜１２４上の光の領域（例えば、図１０に示される領域「ｂ」、以下により詳細に説明する）間の重なる可能性を小さくする。そのような重なりは、ＶＩＰＡの適切な動作を確保するために、小さくすることが望ましい。
【００２０】
図７において、入力光７７の光軸１３２は、小さな傾き角θ0を有している。反射膜１２２の反射率が９５％であるとすると、反射膜１２２の第１回目の反射の際に、光の５％が反射膜１２２を透過し、ビームウエストの後拡散し、光の９５％が反射膜１２４に向かって反射される。反射膜１２４によって１回反射された後、光は、再び反射膜１２２に当たるが、量ｄだけずれている。そして、光の５％が反射膜１２２を透過する。同様にして、図７に示されるように、光は、一定の間隔ｄで多くのパスに分岐される。各パスに対しビーム形が形成され、光は、ビームウエストの虚像１３４から拡散する。虚像１３４は、板１２０の垂線に沿って、一定の間隔２ｔで配置される。ここで、ｔは、板１２０の厚さである。虚像１３４におけるビームウエストの位置は、自動的に配列され、個々の位置を調整する必要はない。虚像１３４から拡散する光は、互いに干渉し、入力光７７の波長に従って変化する方向に伝搬するコリメート光１３６を形成する。
【００２１】
光路の間隔は、ｄ＝２ｔＳｉｎθ0 であり、隣り合ったビームの光路長の差は、２ｔＣｏｓθ0 である。角度分散は、これら２つの数の比、ｃｏｔθ0 、に比例している。結果として、ＶＩＰＡはかなり大きな角度分散を生成する。
【００２２】
図７から容易に分かるように、「バーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイ」という語句は、虚像１３４の配列の形成から来ている。
図８は、本発明の実施形態に従った図６に記載のＶＩＰＡ７６の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面を示す図である。図８によれば、板１２０は、反射面１２２と１２４を有している。反射面１２２と１２４は、互いに平行で、板１２０の厚さｔによって隔てられている。反射面１２２と１２４は、典型的には、板１２０に設けられた反射膜である。前述したように、反射面１２４は、照射窓１２６を除いて略１００％の反射率を有しており、反射面１２２は、略９５％以上の反射率を有している。従って、反射面１２２は、略５％以下の透過率を有しており、反射面１２２に入射する略５％以下の光が透過され、略９５％以上の光が反射される。反射面１２２と１２４の反射率は、ＶＩＰＡの特別な適用に応じて、容易に変えることができる。しかし、一般に、反射面１２２は１００％未満の反射率を持っていなくてはならず、入射光を透過させなければならない。
【００２３】
反射面１２４は、照射窓１２６を持っている。照射窓１２６は、光を通過させ、好ましくは全く反射が無いか、非常に低い反射率をもっている。照射窓１２６は、入力光７７を受光し、入力光７７を反射面１２２と１２４の間で受光し、反射させる。
【００２４】
図８は、図６の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面を示しているので、図６の焦点線７８は、図８においては、「点」として現れている。入力光７７は、焦点線７８から放射状に伝搬する。更に、図８に示されるように、焦点線７８は、反射面１２２上に位置している。焦点線７８は、反射面１２２上にあることは必要なことではないが、焦点線７８の位置の移動は、ＶＩＰＡ７６の特性に小さな変化をもたらす。
【００２５】
図８に示されるように、入力光７７は、照射窓１２６の領域Ａ０を通って、板１２０内に入る。ここで、点Ｐ０は、領域Ａ０の周辺点を示している。
反射面１２２の反射率のために、入力光７７の略９５％以上が反射面１２２によって反射され、反射面１２４の領域Ａ１に入射する。点Ｐ１は、領域Ａ１の周辺点を示している。反射面１２４上の領域Ａ１から反射すると、入力光７７は、反射面１２２へ進み、光線Ｒ１によって規定される出力光Ｏｕｔ１として、反射面１２２を介して部分的に透過される。このように、図８に示されるように、入力光７７は、反射面１２２と１２４の間で多重反射を経験する。ここで、反射面１２２からの各反射は、透過されるそれぞれの出力光となる。従って、例えば、入力光７７は、領域Ａ２、Ａ３及びＡ４から反射し、出力光Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３、及びＯｕｔ４を生成する。点Ｐ２は、領域Ａ２の周辺点を示し、点Ｐ３は、領域Ａ３の周辺点を示し、点Ｐ４は領域Ａ４の周辺点を示す。出力光Ｏｕｔ２は、光線Ｒ２によって規定され、出力光Ｏｕｔ３は、光線Ｒ３によって規定され、出力光Ｏｕｔ４は光線Ｒ４によって規定される。図８は、出力光Ｏｕｔ０、Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３、及びＯｕｔ４のみを記載しているが、入力光７７の強度と反射面１２２と１２４の反射率に依存して、実際にはもっと多くの出力光が存在する。より詳しく述べるように、出力光は、互いに干渉し、入力光７７の波長に従って変化する方向を有する光束を生成する。
【００２６】
図９は、本発明の実施形態に従った、ＶＩＰＡによって生成される干渉を示す図である。図９によれば、焦点線７８から進む光は、反射面１２４によって反射される。前述したように、反射面１２４は、略１００％の反射率を持っており、従って、本質的にミラーとして機能する。結果として、出力光Ｏｕｔ１は、反射面１２２と１２４が無く、焦点線Ｉ1から放射されているように光学的に考えることができる。同様に、出力光Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３、及びＯｕｔ４は、これらが、焦点線Ｉ2 、Ｉ3 、及びＩ4 からそれぞれ放射されているように光学的に考えることができる。Ｉ2 、Ｉ3 、及びＩ4 は、焦点線Ｉ0 の虚像である。
【００２７】
従って、図９に示されるように、焦点線Ｉ1 は、焦点線Ｉ0 から距離２ｔのところにある。ここで、ｔは、反射面１２２と１２４の間の距離に等しい。同様に、それぞれの以降の焦点線は、すぐ前の焦点線から距離２ｔのところにある。従って、焦点線Ｉ2 は、焦点線Ｉ1 から距離２ｔのところにある。更に、反射面１２２と１２４の間の各後続の多重反射は、それより前の出力光より強度の弱い出力光を生成する。従って、出力光Ｏｕｔ２は、出力光Ｏｕｔ１よりも強度が弱い。
【００２８】
図９に示されるように、焦点線からの出力光は、互いに重なり、干渉する。この干渉は、入力光７７の波長に依存して特定の方向に進む光束を生成する。
本発明の上記実施形態に従ったＶＩＰＡは、ＶＩＰＡの設計上の特徴である強め合いの条件を有している。強め合いの条件は、出力光の干渉を増し、光束を形成させる。ＶＩＰＡの強め合いの条件は、以下の式（１）によって表される。
【００２９】
２ｔ×ｃｏｓθ＝ｍλ  ・・・（１）
ここで、θは、反射面１２２と１２４の面に垂直な線から測った、形成された光束の伝搬方向である。λは、入力光の波長、ｔは、反射面１２２と１２４間の距離、ｍは、整数を表す。
【００３０】
従って、ｔが一定で、ｍに特定の値が与えられたならば、波長λを有する入力光に対して生成される光束の伝搬方向θが決定される。
更には、入力光７７は、焦点線７８から特定の角度で、放射状に拡散する。従って、同じ波長を有する入力光は、焦点線７８から多数の異なる方向に進み、反射面１２２と１２４の間で反射される。ＶＩＰＡの強め合いの条件は、特定の方向に進む光が出力光と干渉によって強め合い、入力光の波長に対応した方向に光束を形成する。強め合いの条件によって要求される特定の方向以外の異なる方向に進む光は、出力光の干渉によって弱められる。
【００３１】
図１０は、本発明の一実施形態に従った、図６のＶＩＰＡの線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図であり、入力光の入射角、あるいは傾き角を決定するためのＶＩＰＡの特性を示す。
【００３２】
図１０によれば、入力光７７は、円筒レンズ（不図示）によて集光され、焦点線７８に収束される。図１０に示されるように、入力光７７は、照射窓１２６の「ａ」に等しい幅を有する領域を覆う。入力光７７が反射面１２２によって一回反射された後、入力光７７は、反射膜１２４に入射し、反射面１２４の「ｂ」に等しい幅の領域を覆う。更に、図１０に示されているように、入力光７７は、反射面１２２の垂線に対して傾き角θ0 傾いた光軸１３２に沿って進む。
【００３３】
傾き角θ0 は、反射面１２２によって１回反射された後、照射窓１２６から入力光７７が外に出てしまわないように設定されるべきである。言い換えれば、傾き角θ0 は、入力光７７が反射面１２２と１２４の間に「捕まえられ」、照射窓１２６から逃げないように設定されるべきである。従って、入力光７７が照射窓１２６から逃げないように、傾き角θ0 は、以下の式（２）に従って、設定されるべきである。
【００３４】
光軸の傾きθ0 ≧（ａ＋ｂ）／４ｔ  ・・・（２）
（ａ＋ｂ）の項は、ａ＝ｂのとき最小となる。これは、焦点線７８が、反射面１２２上に配置されている状況を示している。
【００３５】
従って、図６〜１０に示されるように、本発明の実施形態は、波長の連続範囲内の各波長を有する入力光を受光するＶＩＰＡを備える。ＶＩＰＡは、入力光の多重反射を起こさせ、自己干渉を生じさせ、出力光を生成する。出力光は波長の連続範囲内の他のいかなる波長を有する入力光に対して生成された出力光とも空間的に区別可能である。例えば、図８は、反射面１２２と１２４の間で多重反射を経験する入力光７７を示している。この多重反射は、互いに干渉する複数の出力光Ｏｕｔ０、Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３、及びＯｕｔ４を生成し、入力光７７の各波長に対し空間的に区別可能な光束を生成する。
【００３６】
「自己干渉」は、同じ光源からの複数の光、あるいはビームが起こす干渉を示している語句である。従って、出力光Ｏｕｔ０、Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３、及びＯｕｔ４の干渉は、入力光７７の自己干渉と呼ぶ。というのも、出力光Ｏｕｔ０、Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３、及びＯｕｔ４は、全て同じ光源（すなわち、入力光７７）から来たものであるからである。
【００３７】
本発明の上記実施形態によれば、入力光は、波長の連続範囲のいかなる波長であっても良い。従って、入力光は、離散的な値の範囲から選択された値を持つ波長に限定されるものではない。
【００３８】
更に、本発明の上記実施形態に従えば、波長の連続範囲内の特定の波長の入力光に対して生成される出力光は、入力光が波長の連続範囲内の異なる波長であった場合に生成される出力光と空間的に区別可能である。従って、例えば、図６に示されているように、光束８２の進行方向（すなわち、「空間的特性」）は、入力光７７が波長の連続範囲内の異なる波長である場合に、異なる。更に、例えば、図６によると、入力光７７が３つの波長λ１、λ２、及びλ３のすべてを含んでいる場合、光束８２ａ、８２ｂ、及び８２ｃは、同時に生成され、それぞれが異なる方向に進む。
【００３９】
本発明の上記実施形態によれば、焦点線は、入力光が入射する平行板の反対面にあるように記載されている。しかし、例えば、焦点線は、照射窓の面上あるいは、照射窓の手前の平行板内にあっても良い。
【００４０】
本発明の上記実施形態によれば、２つの反射膜が光を反射し、１つの反射膜は、略１００％の反射率を持っている。しかし、それぞれが１００％未満の反射率を有する２つの反射膜を使っても同様の効果が得られる。例えば、両反射膜は、９５％の反射率を有していても良い。この場合、それぞれの反射膜は、光を透過させ、干渉を起こさせる。結果として、波長に依存した方向に進む光束は、反射膜が形成されている平行板の両側に形成される。従って、本発明の様々な実施形態の様々な反射率は、ＶＩＰＡの要求される特性に従って容易に変更可能である。
【００４１】
本発明の上記実施形態によれば、導波路は、平行板によって、あるいは、互いに平行な２つの反射面によって形成されると記載されている。しかし、板、あるいは、反射面は必ずしも平行である必要はない。
【００４２】
本発明の上記実施形態によれば、ＶＩＰＡは、多重反射を利用し、干渉光間の位相差を一定に保つようにしている。結果として、ＶＩＰＡの特性は安定で、偏波による光学的特性変化を抑制している。これに対し、従来の回折格子の光学的特性は、入力光の偏波に依存して望ましくない変化を受ける。
【００４３】
本発明の上記実施形態は、互いに「空間的に区別可能」な光束を提供するものとして記載されている。「空間的に区別可能」とは、光束が空間において区別可能であることを意味する。例えば、コリメートされ、異なる方向に進む、あるいは、異なる位置に収束されるならば、様々な光束は空間的に区別可能である。しかし、本発明は、これらの詳細な例に限定しようとするものではなく、光束を互いに空間的に区別可能とする他の方法も存在する。
【００４４】
図１１は、本発明の実施形態に従った、受信器と共に使用されるＶＩＰＡを示した図である。図１１によれば、多層反射膜９６と９８が、例えば、１００μｍの厚さｔを有するガラスでできた平行板１００の両側に形成されている。平行板１００は、２０〜２０００μｍの範囲の厚さを有していることが好ましい。反射膜９６と９８は、好ましくは、多層、高反射率干渉膜である。
【００４５】
反射膜９８の反射率は、略１００％であり、反射膜９６の反射率は、略９５％である。しかし、反射膜９６の反射率は９５％に限られず、反射膜９６と９８の間で多重反射を起こさせるような十分な光が反射膜９６から反射される限りは、異なる値であっても良い。好ましくは、反射膜９６の反射率は、８０％〜１００％より数％少ない範囲にある。更に、反射膜９８の反射率は、１００％に限られず、反射膜９６と９８の間で多重反射を起こさせるに十分であればよい。
【００４６】
照射窓１０２は、入力光を受光し、平行板１００の反射膜９６と同じ面に位置している。照射窓１０２は、平行板１００の面の略０％の反射率を有する膜で形成することが可能である。図１１に示されるように、照射窓１０２と反射膜９６の境界は、好ましくは、直線である。
【００４７】
入力光は、例えば、光ファイバ（不図示）から出力され、コリメートレンズ１０６によって受光される。コリメートレンズ１０６は、入力光を円筒レンズ１０８によって受光される平行ビーム１０４に変換する。円筒レンズ１０８は、平行ビーム１０４を照射窓１０２上の焦点線１１０に集光する。焦点線１１０は、反射膜９６と照射窓１０２間の直線境界に近く、平行に位置している。このように、入力光は、平行板１００に照射窓１０２を介して入る。
【００４８】
入力光１０２の光軸は、反射膜９６の垂線に対し、傾き角だけ傾いており、入力光が、平行板１００に入った後、照射窓１０２から逃げないようにしている。従って、傾き角は、上記式（２）に従って設定されるべきである。
【００４９】
一度平行板１００に入ると、入力光は、反射膜９６と９８の間で多重反射を起こす（例えば、図８に示されるように）。入力光が反射膜９６に入射する度に、略９５％の光が反射膜９８に向かって反射され、略５％の光が反射膜９６を透過して、出力光（例えば、図８に示される出力光Ｏｕｔ１のような）を形成する。反射膜９６と９８の間の多重反射は、複数の出力光を形成する。複数の出力光は、互いに干渉し、入力光の波長に依存する伝搬方向を有する光束１１２を形成する。
【００５０】
光束１１２は、レンズ１１４によって集光され、光束１１２を集光点に収束させる。集光点は、入力光の異なる波長に対し、直線パス１１６に沿って移動する。例えば、入力光の波長が増加するに従い、集光点は、直線パス１１６に沿って遠くへ移動する。複数の受信器１１８は、直線パス１１６上に配置され、収束された光束１１２を受光する。従って、各受信器１１８は、特定の波長に対応した光束を受光するように配置される。
【００５１】
ＶＩＰＡの反射膜あるいは反射面の間の距離ｔを制御することにより、反射膜あるいは反射面間で反射される光の位相差を所定量だけシフトすることができる。従って、非常に良い耐環境性を実現することができる。更に、本発明の上記実施形態は、光偏波に依存した光学的特性の変化をわずかしか受けない。
【００５２】
図１２は、本発明の他の実施形態に従った、受信器と共に使用するＶＩＰＡを示す図である。図１２に示されたＶＩＰＡは、図１１に示されたＶＩＰＡとは同様であるが、反射膜９６と９８の反射率が逆になっている点が異なる。更には、図１２に示されたＶＩＰＡにおいては、反射膜９８は、略９５％の反射率を有し、反射膜９６は、略１００％の反射膜を有している。図１２に示されるように、光束１１２は、反射膜９８を介して進む出力光の干渉を介して形成される。従って、入力光は、平行板１００の一方から入り、光束１１２が平行板１００の他方に形成される。それ以外は、図１２に示されるＶＩＰＡは、図１１に示されるＶＩＰＡと同様に動作する。
【００５３】
図１３は、本発明の一実施形態に従った、導波路型ＶＩＰＡを示す図である。図１３によれば、光１３８は、光ファイバ（不図示）から出力され、基板１４２に設けられた導波路１４０によって受光される。導波路１４０は、例えば、ニオブ酸リチウムである。光１３８は、異なる波長を有する複数のキャリアに変調がかけられた光信号を含む。
【００５４】
光１３８は、典型的には、光ファイバから出力されると、幅が拡散する。従って、コリメートレンズ１４２は、光１３８を平行光に変換する。平行光は、それから、円筒レンズ１４４によって集光され、焦点線に収束される。光は、照射窓１５０を介して、焦点線１４６からＶＩＰＡ１４８内へ放射される。
【００５５】
ＶＩＰＡ１４８は、平行板１５６上の反射膜１５２と１５４を含む。反射膜１５４は、平行板１５６の一方の側にあり、反射膜１５２と照射窓１５０は、平行板１５６の他方の側にある。反射膜１５２は、略１００％の反射率を有し、反射膜１５４は、１００％未満の反射率を有している。平行板１５６によって反射された光の光束１５８は、平行板１５６の照射窓１５０と反対の側に出力される。
【００５６】
入力光１３８が複数の波長を含んでいる場合には、入力光１３８の波長に依存した異なる方向に進む複数の光束１５８が形成される。ＶＩＰＡ１４８によって形成される光束１５８は、光束１５８の伝搬方向に依存して、異なる点にレンズ１６０によって収束される。従って、図１３に示したように、波長λ１、λ２、及び、λ３を有する光束１５８ａ、１５８ｂ及び１５８ｃは、それぞれ、異なる集光点に形成される。
【００５７】
複数の受光導波路１６２は、集光点に設けられる。各受光導波路１６２は、光信号と１つの波長を有する対応するキャリアを導く。従って、複数の光束は、同時に受光され、様々なチャネルを介して送信される。各受光導波路１６２は、後段に設けられた対応する受光器（不図示）を有している。受光器は、典型的には、光ダイオードである。従って、各受光導波路１６２によって導かれる光は、対応する受光器によって検波された後、処理される。
【００５８】
ＶＩＰＡを製造する時には、反射面は正確に、平行な位置に保持されなくてはならず、面間の実効距離（これは、光学距離、あるいは、媒体の屈折率をかけた物理的距離）は、正確に調整されなければならない。
【００５９】
従って、図１４は、本発明の更なる実施形態に従った、ＶＩＰＡを示す図である。図１４によれば、スペーサ部材２００は、好ましくは、熱膨張係数が略０の物質で形成され、反射膜１２２と１２４を互いに平行に特定の距離はなして保持する。略０の熱膨張係数を得るためには、たとえば、スペーサ部材２００の熱膨張係数の大きさは、好ましくは、１０-5／℃以下である。さらに好ましくは、スペーサ部材２００の熱膨張係数の大きさは、１０-6／℃である。スペーサ部材２００として使用可能なこれらの性質を有する適した材質は、アメリカ合衆国、ニューヨーク,CorningのCorning社製、Vycor （登録商標）及びULE （登録商標）ガラス、及び、アメリカ合衆国、ペンシルベニア、DuryeaのSchott Glass Technologies 社製のZerodur （登録商標）ガラスである。これらの材質は、それぞれ、７．５×１０-7／℃、＜３．０×１０-8／℃及び＜１．０×１０-7／℃の熱膨張係数を持っていると思われる。しかし、スペーサ部材２００は、ガラス材質によって作られることに限定するものではなく、要求される熱膨張係数を有する他の材質でもよい。
【００６０】
このように、間隙の距離は、温度変化に従って変化しない。
図１４において、ＶＩＰＡ７６は、反射膜１２２と１２４が形成された、透明ブロック２０２と２０４を有するように示されている。透明ブロック２０２と２０４は、「ブロック」の形に限定されるものではなく、いかなる適した形状も許される。
【００６１】
スペーサ部材２００は、透明ブロック２０２と２０４に接する。スペーサ部材２００は、特定の形状に限定するものではない。好ましくは、スペーサ部材２００を透明ブロック２０２と２０４に固定するために接着剤を使用しない。というのも、一般には、接着剤は、対応する熱膨張を示すからである。
【００６２】
実際上はスペーサ部材２００はいくつ用いても良く、本発明は、スペーサ部材を特定の数に限定するものではない。
更に、間隙長調整部材２０６が、反射膜１２２と１２４の間に挿入されている。好ましくは、間隙長調整部材２０６は、透明な材質で作られた薄い板である。例えば、間隙長調整部材２０６が無熱ガラス（athermal  glass ）で作られている場合は、透過光の光学位相は、温度変化によって変化しない。反射膜１２２と１２４の間の間隙内の光学的距離は、間隙長調整部材２０６を傾ける事により正確に調整することができる。
【００６３】
典型的な応用としては、反射膜１２２と１２４の間の物質は、単に「空気」である。更に、間隙長調整部材２０６は、好ましくは、空気や、反射膜１２２と１２４間のそのような他の物質とは、異なる屈折率を有している。結果として、反射膜１２２と１２４間の光学的距離は、間隙長調整部材２０６を移動（例えば、傾けるとか回転するとか）することにより、変えることができる。従って、間隙長調整部材２０６を調整することにより、反射膜１２２と１２４間の光学的距離を調整することができる。
【００６４】
間隙長調整部材２０６は、好ましくは、両面で反射が生じないように、両面に反射防止膜を有する薄板である。
従って、１つの反射膜１２２あるいは１２４から、反射膜間の空気あるいは他の物質を介し、間隙長調整部材２０６を介する、他の反射膜までの光学的距離は、間隙長調整部材２０６の全体の長さに沿って同じとなる。しかし、反射膜１２２と１２４の間の光学的距離は、間隙長調整部材２０６の角度を変えることにより調整することができる。
【００６５】
間隙長調整部材２０６は、製造後ＶＩＰＡ７６内に置かれ、適所に保持される。保持機構によって、間隙長調整部材２０６が適当に移動し、回転し、あるいは傾き、要求される効果が得られるのであれば、間隙長調整部材２０６を保持するのに使用される保持機構は、様々な異なる種類のものが可能である。例えば、金属の棒（不図示）を、間隙長調整部材２０６を適当な位置に保持するのに使用可能である。
【００６６】
更に、間隙長調整部材２０６を通る光学的距離は、温度変化しないものである必要がある。無熱ガラスは、温度変化せず、間隙長調整部材２０６として使用可能である。しかし、他の物質も使用可能であり、本発明は、無熱ガラスに限定するものではない。
【００６７】
間隙長調整部材２０６は、ＶＩＰＡに使用することに限定されるものではない。従って、間隙長調整部材２０６は、例えば、ファブリ−ペロー干渉計のような他の光学素子に使用することも可能である。
【００６８】
図１４においては、透明ブロック２０２と２０４には、反射膜１２２と１２４が形成されている。従って、透明ブロック２０２と２０４は、ＶＩＰＡ７６の一部であり、スペーサ部材２００と透明ブロック２０２と２０４は接している。しかし、透明ブロック２０２と２０４は、特定の応用に置いては必要ではなく、本発明は、このような透明部材の使用に限定するものではない。更に、スペーサ部材２００は、反射膜１２２と１２４と接するように位置させることも可能である。
【００６９】
例えば、図１５は、本発明の実施形態に従う、反射膜１２２と１２４に接するスペーサ部材２００を有するＶＩＰＡを示す図である。
本発明の上記実施形態は、色分散を生成し、補償するＶＩＰＡを使用する装置と共に使用することが可能である。
【００７０】
例えば、図１６は、本発明の実施形態に従う、色分散を生成、補償し、間隙長調整部材を有するＶＩＰＡを使用した装置の平面図である。
図１６によれば、コリメートレンズ３２２ａと半円筒レンズ３２４ａは、入力ファイバ３１６とＶＩＰＡ２４０の間に位置されている。入力光は、入力ファイバ３１６から進み、コリメートレンズ３２２ａによってコリメート光に生成される。このコリメート光は、半円筒レンズ３２４ａによって、ＶＩＰＡの照射窓内の線に収束される。ＶＩＰＡ２４０によって形成される光束は、収束レンズ２５２に進み、ミラー２５４上に収束され、ミラー２５４によって反射される。図１６において、収束レンズ２５２は、「通常」の収束レンズである。ここで、「通常」の収束レンズは、収束レンズの上面と側面から見た場合に光を収束し、上面と側面で同じ焦点距離を有している収束レンズのことを意味する。
【００７１】
コリメートレンズ３２２ｂと半円筒レンズ３２４ｂは、出力ファイバ３１８とＶＩＰＡ２４０との間に位置する。ミラー２５４によって反射され、ＶＩＰＡ２４０に返送される光は、ＶＩＰＡ２４０内で多重反射し、ＶＩＰＡ２４０の照射窓から出力される。ＶＩＰＡ２４０からのこの出力光は、半円筒レンズ３２４ｂとコリメートレンズ３２２ｂに進み、出力ファイバ３１８に収束される。
【００７２】
図１６に示されるように、ミラー２５４上に収束される光は、上面から見てミラー２５４に垂直ではない。これは、収束レンズ２５２が、ＶＩＰＡ２４０によって生成される光束を、上面から見て収束レンズ２５２の中央を通過しないように配置されているからである。同様に、ミラー２５４によって反射される光は、収束レンズ２５２の中央を通過しない。好ましくは、収束レンズ２５２のレンズ中心は、ＶＩＰＡ２４０によって生成される光束のビーム中心、及び、ミラー２５４によって反射される光のビーム中心から、上面から見てビームの太さの半分だけずらされている。結果として、収束レンズ２５２は、光をミラー２５４上の収束レンズ２５２のレンズ軸を伸ばした位置に収束させる。更に、ＶＩＰＡ２４０から収束レンズ２５２に進む光３２８は、いずれの波長に対しても、収束レンズ２５２からＶＩＰＡ２４０に進む光３３０と平行である。
【００７３】
図１６に示された装置によれば、入力ファイバ３１６からの入力光は、出力ファイバ３１８によって受光される出力光とは異なる空間を進む。従って、出力光は、入力ファイバとは異なるファイバに結合することができる。更に、ＶＩＰＡ２４０の照射窓に受光される入力光が、上面において、ＶＩＰＡ２４０に対して、垂直な方向に進むので、装置は、比較的高い性能を有している。
【００７４】
図１６に示された装置においては、出力ファイバ３１８によって受光される光は、入力ファイバ３１６からの入力光に対して、色分散が与えられる。従って、図１６の装置は、色分散を生成、補償するために使用することができる。
【００７５】
間隙長調整部材２０６は、ＶＩＰＡ２４０内にある。好ましくは、図１６に示すように、入力ビームと出力ビームに対してそれぞれ間隙長調整部材２０６を設け、ＶＩＰＡ２４０の反射面間の光学的距離を入力ビームと出力ビームに対して独立に調整できるようにする。しかし、１つの間隙長調整部材でもよい。そのような１つの間隙長調整部材は、入力及び出力ビームの一方のみ、あるいは、ビームの両方に影響を及ぼすように設計することが可能である。更に、ＶＩＰＡ２４０の反射面間の物質は、間隙長調整部材２０６を中に保持する空気であっても良い。
【００７６】
図１６は、２つの半円筒レンズ３２４ａと３２４ｂを示しているが、１つの半円筒レンズでも良い。例えば、図１７は、本発明の実施形態に従う、複数の半円筒レンズ３２４ａと３２４ｂの代わりに、１つの半円筒レンズ３２４を示す図である。
【００７７】
一般に、半円筒レンズは、光を上面あるいは側面から見た場合に光を収束し、他の面から見た場合は、収束作用を有しないレンズである。半円筒レンズは周知である。
【００７８】
更に、本発明は、コリメートレンズ、半円筒レンズ、そして／あるいは、他のいかなる特定の種類のレンズの使用に限定するものではない。むしろ、適切な効果が得られるのであれば、多くの他のレンズや装置を使うことができる。
【００７９】
従って、図示された本発明の実施形態に従った、例えば、図１６や１７の装置は、入力光を受光し、ＶＩＰＡから伝搬する対応する出力光を生成するＶＩＰＡを含んでいる。ミラーのような光返送装置は、ＶＩＰＡから出力光を受光し、ＶＩＰＡに出力光を返送する。（ａ）ＶＩＰＡからレンズに進み、レンズによって光返送装置に収束されることによって、出力光がＶＩＰＡから光返送装置に進むように、（ｂ）光返送装置からレンズ、そして、レンズによってＶＩＰＡに向けられることによって、出力光が光返送装置からＶＩＰＡに返送されるように、（ｃ）ＶＩＰＡからレンズに進む出力光が上面において、ＶＩＰＡに対して垂直であり、レンズからＶＩＰＡに進む返送出力光が、上面においてＶＩＰＡに対して垂直であるように、レンズが配置されている。更に、間隙長調整部材は、ＶＩＰＡ内に設けられており、光返送装置へ進む光と光返送装置からＶＩＰＡに返送される光の両方あるいは一方に対して、ＶＩＰＡの反射面間の光学的距離を変化させる。
【００８０】
図１６と１７のＶＩＰＡ２４０は、例えば、図１４のスペーサ部材のようなスペーサ部材も含んでいる。
本発明の上記実施形態によれば、ＶＩＰＡは、平行板あるいは、２つの互いに平行な反射面によって形成されていると記載されている。しかし、板、あるいは、反射面は必ずしも平行でなくても良い。
【００８１】
本発明の上記実施形態によれば、複数の波長を含む光を同時に分岐することができる。従って、波長多重通信に使用する受信器の大きさを小さくすることができる。
【００８２】
本発明の上記実施形態においては、ＶＩＰＡは、入力光の各波長に対して、波長多重光を同時に分波できる。更に、分散の角度は、ＶＩＰＡを形成する平行板の厚さｔによって調整することができる。結果として、分散の角度は、受光器が、各分岐信号を容易に受光することができるほど十分大きくすることができる。例えば、従来の回折格子では、大きな分散角度のために細かい凹凸面が必要である。しかし、細かく、精緻な凹凸面を用意することは非常に難しく、分散角度の大きさを限定している。これに対し、本発明の上記実施形態に従うＶＩＰＡは、比較的大きな分散角度を実現するために、平行板の厚さを変化させることが必要である。
【００８３】
更に、本発明の上記実施形態に従うＶＩＰＡは、従来の回折格子よりも大きな分散角度を生成する。従って、本発明の上記実施形態に従うＶＩＰＡを使用する受信器は、高レベルの多重処理を実現する波長多重通信においても、間違いなく、光信号を正確に受光することができる。更に、そのような受信器は、比較的簡単な構成を有しており、比較的製造するのに安価である。
【００８４】
本発明の上記実施形態に従えば、ＶＩＰＡは、多重反射を利用し、干渉光間の位相差を一定に保っている。結果として、ＶＩＰＡの特性は安定で、偏波による光学的特性の変化を抑制する。これに対し、従来の回折格子の光学的特性は、入力光の偏波に依存して不要な変化を受ける。
【００８５】
更に、導波路型アレイ格子と比較して、本発明の上記実施形態に従うＶＩＰＡは、比較的簡単な構成で、安定な光学的特性と環境条件の変化に対する耐性を達成する。
【００８６】
本発明の上記実施形態においては、ＶＩＰＡは、光を反射するために反射膜を有している。例えば、図７は、光を反射するために反射膜１２２と１２４を有したＶＩＰＡを示している。しかし、ＶＩＰＡを反射面を設けるために、「膜」の使用に限定するものではない。むしろ、ＶＩＰＡは、単に、適切な反射面を有しているべきであって、これらの反射面は、「膜」によって形成しても、しなくても良い。
【００８７】
更に、本発明の上記実施形態においては、ＶＩＰＡは、多重反射が起きる透明ガラス板を含む。例えば、図７は、反射膜を有する透明ガラス板１２０を有するＶＩＰＡ７６を示している。しかし、ＶＩＰＡを、反射面を分離するために、ガラス物質や、いかなる種類の「板」に限定するものではない。むしろ、反射面は、単に、互いに分離されているべきである。例えば、ＶＩＰＡの反射面は、低い熱膨張のガラスや金属などの物質によって、反射面を安定して保持すれば、ガラス板の代わりに単に「空気」を有していても良い。従って、反射面は、例えば、光学ガラスや空気などの透明物質を有するように、記載しても良い。
【００８８】
本発明の上記実施形態に従うＶＩＰＡは、波長分波器として限定される。例えば、ＶＩＰＡは、１９９７年２月７日出願の、発明の名称「OPTICAL  APPARATUS  WHICH  USES  A  VIRTUALLY  IMAGED  PHASED  ARRAY  TO  PRODUCE  CHROMATIC  DISPERSION」のアメリカ出願０８／７９６，８４２及び、１９９７年８月１３日出願の、発明の名称「OPTICAL  APPARATUS  WHICH  USES  A  VIRTUALLY  IMAGED  PHASED  ARRAY  TO  PRODUCE  CHROMATIC  DISPERSION」のアメリカ出願０８／９１０，２５１に開示されているように、色分散を補償し、あるいは、生成するためにＶＩＰＡを使用する事ができる。
【００８９】
本発明の好適実施形態をいくつか示し、記載したが、当業者によれば、発明の原理や精神から離れる事無く、これらの実施形態に変形を加え得ることが理解されるであろう。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、温度変化によって特性のほとんど変化しない、比較的大きな分散角度を有する波長分波器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多層干渉膜を使用した従来のフィルタを示す図である。
【図２】従来のファブリ−ペロー干渉計を示す図である。
【図３】従来のマイケルソン干渉計を示す図である。
【図４】従来の回折格子を示す図である。
【図５】波長分割多重光を分波するための従来の導波路型アレイ格子を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に従った、バーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイ（ＶＩＰＡ）を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に従った、図６のＶＩＰＡを示す図である。
【図８】本発明の実施形態に従った、図６に示されるＶＩＰＡの線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に従った、ＶＩＰＡにより生成される干渉を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に従った、入力光の傾き角を決定するための、図６に示されたＶＩＰＡの線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に従った、受信器と共に使用するＶＩＰＡを示す図である。
【図１２】本発明の更なる実施形態に従った、受信器と共に使用するＶＩＰＡを示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に従った、導波路型ＶＩＰＡを示す図である。
【図１４】本発明の更なる実施形態に従った、スペーサ部材と間隙長調整部材を有するＶＩＰＡを示す図である。
【図１５】本発明の更なる実施形態に従った、スペーサ部材と間隙長調整部材を有するＶＩＰＡを示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態に従った、色分散を生成し、あるいは、補償するための、間隙長調整部材を有するＶＩＰＡを使用した装置の正面図である。
【図１７】本発明の一実施形態に従った、色分散を生成し、あるいは、補償するＶＩＰＡとスペーサ部材を使用する装置のための１つのコリメートレンズを示した図である。
【符号の説明】
７６、１４８、２４０      ＶＩＰＡ
８０      レンズ
９６、９８      多層反射膜
１００、１５６      平行板
１０２、１２６、１５０      照射窓
１０６      コリメートレンズ
１０８      円筒レンズ
１１４、１６０      レンズ
１１８      受光器
１２０      板
１２２、１２４、１５２、１５４      反射膜
１４０      導波路
１４２、３２２ａ、３２２ｂ      コリメートレンズ
１６２      受光導波路
２００      スペーサ部材
２０２、２０４      透明ブロック
２０６      間隙長調整部材
２５２      収束レンズ
２５４      ミラー
３１６      入力ファイバ
３１８      出力ファイバ
３２４、３２４ａ、３２４ｂ      半円筒レンズ
【図１】
0004388634.tif 000002
【図２】
0004388634.tif 000003
【図３】
0004388634.tif 000004
【図４】
0004388634.tif 000005
【図５】
0004388634.tif 000006
【図６】
0004388634.tif 000007
【図７】
0004388634.tif 000008
【図８】
0004388634.tif 000009
【図９】
0004388634.tif 000010
【図１０】
0004388634.tif 000011
【図１１】
0004388634.tif 000012
【図１２】
0004388634.tif 000013
【図１３】
0004388634.tif 000014
【図１４】
0004388634.tif 000015
【図１５】
0004388634.tif 000016
【図１６】
0004388634.tif 000017
【図１７】
0004388634.tif 000018