JPS6173919A - 複屈折の光学波長マルチプレクサおよびデマルチプレクサ - Google Patents

複屈折の光学波長マルチプレクサおよびデマルチプレクサ

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JPS6173919A
JPS6173919A JP60200714A JP20071485A JPS6173919A JP S6173919 A JPS6173919 A JP S6173919A JP 60200714 A JP60200714 A JP 60200714A JP 20071485 A JP20071485 A JP 20071485A JP S6173919 A JPS6173919 A JP S6173919A
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ダブリユー・ジヨン・カールセン
ポール・メルマン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は新規かつ改良された複屈折の光学波長マルチプ
レクサおよびデマルチプレクサに関する。
したがって、本発明の包括的な目的は、この種の特性を
有する新規かつ改良された装置を提供することである。
〔発明の目的〕
光波長帯の多重化は、種々の波長の２以上の光ビームを
単一の光路に沿って結合するための技術である。光波長
帯の多重化解除は、光路の他端部で、これらの信号を相
互に分離することを含む。
光学マルチプレクサおよびデマルチプレクサは相互に交
換可能であることが多い。
光波長帯の多重化および多重化解除は、単一の光通信路
の有効情報容！（もしくは信号の帯域ｌｌ１１）を増大
させるために使用することができる。媒体は、光ファイ
バ、自由空Ｖｉ（もしくは空気）もしくは水などとする
ことができる。個々のチャネルは、他とは独立に伝搬す
る種々の光波長の搬送波上で光路に沿って伝搬される。
ここに述べるマルチプレクサおよびデマルチプレクサ（
場合により総称的にマルチプレクサと呼称する）は、チ
ャネルの波長間に任意の僅かな分離しか行なわないから
、必要とされるチャネ／Ｉ／数を、容認できる波長範囲
内に配置することができる。この種の特徴は、ガラスフ
ァイバもしくは水などの密な媒体において特に望ましい
。なぜならこの種の媒体は普通は、色の光学分散がほぼ
ゼロであり全損失の小さい波長範囲が非常に制限される
からである。たとえば、ガラスに対してこの波長範囲は
、ガラスの種類によるが、ほぼ６０　ｎｍの場合がある
（約１３μ爪で使用される現在の単一モードファイバは
大体この程度の波長範囲を有する）。この狭い波長範囲
の外では、追加のチャネルは価値が小さい。
多重化される信号のチャネル間隔は、以後明らかとされ
るように、所望される程度に小さいものとすることがで
きる。このチャネル間隔の大きさは、たとえばレーザー
などの光源の安定性とスペクＦル幅により主に制限され
る。
チャネル波長の配置およびチャネル波長間の間隔は、マ
ルチプレクサのプリズムの厚さにより決定され、これら
は、特定の応用に適うよう一般に変更が必要とされる唯
一の製造上のパラメータである。装置はプリズムの有効
厚さを変化させることにより連続的に同調される。２チ
ャネルシステムの場合、マルチプレクサおよびデマルチ
プレクサは、システムの２つのレーザの波長と正確に一
致するよう個々に同調されるから、レーザー波長は、精
確に特定される必要はない。本発明は、主に光フアイバ
システムに応用することができるが、本発明の技術思想
は自由空間および他の光通信応用にも適用できることは
当業者には明らかであろう。
〔従来技術の問題点〕
Ａ、２色性ビームスプリッター方式； ２色性ビームスプリッター方式においては、２つの光信
号が、一方の波長を伝達し他方は反射するよう企図され
るビームスプリッタ−に入射する。
マルチプレクサの端部では、一方の波長がこのビームス
プリッタ−を透過し、他方の波長が、先と同様の光路に
沿うようビームスプリッタ−により反射されるような角
度で入射する。次に両方の光ビームは、同様の光学系に
より、システムの光７アイバへと結合される。
デマルチプレクサの端部では、２つの波長カ分離され、
一方の波長がビームスプリッタ−を透過し、他方の波長
はビームスプリッタ−より反射される。このように分離
された個々の光ビームは次に、個々に処理することがで
きる。３以上の波長チャネルを多重化もしくは多重化解
除するためには、原理的に、２以上の装置を、樹状形態
もしくは列形態で使用することができる。
不都合なことに、実用に倶される場合、この種の装置は
４つ以上の波長を納得できる性能で取り扱うことができ
なかった。すべてのチャネルに対し低損失かつ低混信で
あると共に、多くのチャネルにわたり透過／反射特性を
一貫的に制御および再現することが困難であるので、こ
の種のマルチプレクサは、従来の多重チャネル応用にお
いて有用とは思われない。
Ｂ１回折格子方式： 回折格子は、種々の波長の光を種々の角度で回折して、
多数の波長が、種々の伝搬方向に互いに分離されるよう
に、もしくは多数の波長が、多数の角度で入射する時車
−のビームを形成するよう、結合されるように利用され
る。回折格子は、一つの装置で３つ以上の波長を取り扱
うことができるという利点を内在しているが、その他の
既知の型はすべて１段あたり２組の波長しか取り扱うこ
とができない。
残念なことに、回折格子は固有の偏光感知性を有する。
単一モードシステムでは、光フアイバ内の連続的な偏光
変動が受信機における重大なフェージングの問題を招く
。
回折の角度は敏感な波長の関数であり、チャネル間の大
きな分離に対してよりも小さな分離に対して一層＃感で
あり、レーザー波長のどのような変化も、光ファイバの
端部で、光の結像点を最適の位置から変動させてしまう
。デマルチプレクサにおいては、利用可能な適当に広い
チャネル間隔の場合、このことは、システムの光ファイ
バの直径よりもずっと大きな直径の出力用光ファイバを
利用するかもしくは光を集光するために検出器上ルを使
用することによりある程度調整することができる。
しかし回折格子によるマルチプレクサにおいては、この
ことは不可能である。なぜなら出力用の光ファイバは小
さなコアのシステム７アイパであるからである。そして
実用に供した場合には、変動するミスアラインメントは
システムにとって許容できない。単一モードシステムも
しくはチャネル間隔の近接したシステムが現在、通信に
おいて優勢であるので、この問題はさらに一層厄介であ
る。
種々の波長が、種々の異なる接近した角度で伝搬するの
で、この種の装置の製作はきわめて難しい。複数の光フ
ァイバは、互いに特定の方向で、非常に近接して束ねら
れねばならない。このことは通常ミクロマニピュレータ
による個々の調整もしくは調整することはできない正確
なファイバ整列溝を必要とする。
Ｃ，ホログラフィック装置： ホログラフィック装置は本質的にホ田グラフィーの光学
技術によって製造される回折格子である。
ホログラムはレンズ形式の動作と回折を行うよう企図さ
れる場合が多く、したがってこの場合は、いくつかの外
部光学系を取り除くことができる。
残念なことに、従来の回折格子の問題に加えて、ホ四グ
ラフィック回折格子は１通常（特に結像機能と結合され
る場合）高いスループット損失を有する。
〔発明の概要〕
本発明の他の目的は、波長選択を行うために２色性フィ
ルターも回折も利用しない新規かつ改良された光学マル
チプレクサおよびデマルチプレクサを提供することであ
る。
本発明の他の目的は、複屈折干渉計の光学技術を利用す
る新規でかつ改良された光学マルチプレクサおよびデマ
ルチプレクサを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、高波長感度性の光学コーテ
ィングを利用せず、システムの各応用ごとに条件が特定
される必要のない広帯域幅の反射防止コーティングおよ
び偏光ビームスプリッタ−コーティングを使用すること
のできる新規かつ改良された光学マルチプレクサおよび
デマルチプレクサを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、チャネル波長およびチャネ
ル間隔が各ユニットの単結晶の厚さにより決定されそれ
以外は全ユニットは同一とすることのできる新規かつ改
良された光学マルチプレクサおよびデマルチプレクサを
提供することである。
本発明のさらに他の目的は、従来のいずれの多重化技術
とも異なり、個々のユニットが独立して整調され、その
結果その波長通過帯域の位置および間隔が選択でき、２
チャネルの場合には、２つのレーザーを任意に選択でき
その後これらの波長に正確に同調することのできる新規
で改良された複屈折の光学波長マルチプレクサおよびデ
マルチプレクサを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、標準形態か偏光の変動に対
して不感知性の新規で改良された光学波長マルチプレク
サおよびデマルチプレクサを提供することである。
本発明のざらに他の目的は、３つ以上のチャネルの多重
化（もしくは多重化解除）を行うために多数のユニット
が利用される時に、システムのリンク部に最も近いユニ
ットだけが一緒の最も近いチャネルを処理する新規で改
良された光学波長マルチプレクサおよびデマルチプレク
サを提供することである。
本発明の一様相によれば、複屈折の光学波長マルチプレ
クサ／デマルチプレクサは、ビームスプリッター手段と
反射手段と複屈折要素を備える。
第１の偏光ビームスプリッター手段が、入射した光の平
行ビームを、伝搬方向が互いに直角方向の２つの直線偏
光ビームに分離する。第１の反射手段が、直線偏光ビー
ムの一方を他方の直線偏光ビームに平行に反射する。一
対の対向する平行面を有しこの平行面に公称上平行に配
される光軸を有する複屈折要素が、この平行面が直線偏
光ビームの伝搬方向に垂直であるよう配向される。光軸
は。
複屈折要素に入射する２、つの直線偏光ビーム間の中間
に各直線偏光ビームの偏光軸から４５°で配向される。
複屈折要素の異常軸に平行である各直線偏光ビームの一
方の電界成分は、複屈折要素の材料に依存して、複屈折
要素の常軸に平行な他方の電界成分とは異なる速度で伝
搬する。このため両方の直線偏光ビームの偏光状態が変
化する。第２の反射手段が、複屈折要素を伝搬した後の
一方の偏光ビームの方向に垂直に、複屈折要素を伝搬し
た後の他方の偏光ビームを反射する。第２の偏光ビーム
スプリッター手段が、この他方の反射ビームおよび一方
の伝搬ビームの両方を受光するよう配向される。すなわ
ち、 （８）　　他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビームが
、各々の入射偏光ビームに平行の直線偏光である偏光状
態を有する場合には、他方の反射ビームは、第２の偏光
ビームスプリッター手段により透過される。一方の伝搬
ビームは、第２の偏光ビームスプリッター手段により反
射され、このため他方の反射ビームおよび一方の伝搬ビ
ームは結合され、第１のポートから外側に透過される。
（ｂ）他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビームが、各
々の入射偏光ビームに垂直の直線偏光である偏光状態を
有する場合には、他方の反射ビームは第２の偏光ビーム
スプリッター手段により反射される。一方の伝搬ビーム
は第２の偏光ビームスプリッター手段により伝達され、
このため、他方の反射ビームおよび一方の伝搬ビームは
結合され、第２のキードから外側に伝達される。
本発明の他の様相によれば、複屈折の光学波長マルチプ
レクサ／デマルチプレクサは、光の入射平行ビームを伝
搬方向が互いにある角度の２つの直線偏光ビームに分離
するための第１の偏光ビームスプリッター手段を有する
。第１の反射手段が、一方の直線偏光ビームを他方と平
行に反射する。
複屈折要素が一対の対抗する平行面を有する。光軸がこ
の平行面にほぼ平行に配向される。複屈折要素は、平行
面が直線偏光ビームの伝搬方向に垂直であるよう配向さ
れる。光軸は、複屈折要素に入射する２つの直線偏光ビ
ーム間の中間を各直線偏光ビームの偏光軸から等角に配
向される。複屈折要素の異常軸に平行である各直線偏光
ビームの一方の電界成分は、複屈折要素の材料に依存し
て複屈折要素の常軸に平行な他方の電界成分とは異なる
速度で伝搬する。このため、両方の直線偏光ビームの偏
光状態が変化する。第２の反射手段が複屈折要素を伝搬
した後の一方の偏光ビームの方向に垂直に、複屈折要素
を伝搬した後の他方の偏光ビームを反射する。第２の偏
光ビームスプリツタ一手段が、この他方の反射ビームお
よび一方の伝搬ビームの両方を受光するよう配向される
。す・なわち、 （ａ）他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビームが、各
々の入射偏光ビームに平行の直線偏光である偏光状態を
有する場合には、他方の反射ビームは、第２の偏光ビー
ムスプリッター手段により透過され、一方の伝搬ビーム
は、第２の偏光ビームスプリッター手段により反射され
、このため他方の反射ビームおよび一方の伝搬ビームは
結合され、第１のポートから外側に伝達される。
（ｂ）他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビームが、各
々の入射偏光ビームに垂直の直線偏光である偏光状態を
有する場合には、他方の反射ビームは、第２の偏光ビー
ムスプリッター手段により反射され、一方の伝搬ビーム
は第２の偏光ビームスプリッター手段により透過され、
このため、他方の反射ビームおよび一方の反射ビームは
結合され、第２のポートから外側に伝達される。
本発明の他の様相によれば、複屈折のマルチプレクサ／
デマルチプレクサは、３つのくし形フィルターユニット
ＡＳＢＳＣの樹状構造を含む。２つのくし形フィルター
ＡＳＢは、基本チャネル間隔２Δλを持つ。くし形フィ
ルターＡは、その分離チャネルに沿って、波長λ１およ
びλ、の信号を受光し、これらを第１の出力パスに結合
する。くし形フィルターＢは、その分離チャネルに沿っ
て、波長λ、およびλ４の信号を受光し、くし形フィル
ター人と同様のチャネル間隔をもつがここからΔλ離し
て同調され、信号λ２、λ４を第２の出力パスに結合す
る。第１・第２の出力パスは、Δλに等しいチャネル間
隔を有する第３のくし形フィルターユニットＣの２つの
分離ポートに結合され、その結果、λ、とλ、の信号は
、第１の出力パスに沿って伝達し、λ、とλ４の信号は
第２の出力パスに沿って伝達し、４つの信号λ０、λ２
、λ８、λ４は全て第３の出力パスに結合される。
〔好ましい実施例の詳細な説明〕
本発明は、ｎ−１個の複屈折干渉計ユニットの樹状構造
を使用して、任意のｎ個の分離波長チャネルの多重化も
しくは多重化解除を行う装置に関する。すべての複屈折
干渉計ユニットは、樹状構造において同等に構成され得
るが、いくつかの複屈折干渉計ユニットは、他とは興な
る複屈折性結晶要素の長さを有することも可能である。
複屈折干渉計ユニットは、両方向兼用の光学的くし形フ
ィルターとして振舞い、種々のパスに沿う交番の波長チ
ャネルを伝達する。つまりくし形フィルターの２つの各
透過パスは、周期的なパワ一対波長伝達特性を有し、各
々は本質的に１／２周期だけ他と位相がずれる。
すなわち、一群の個々の波長λ２、λ２、・・・λｎは
、ほぼ同じ量Δλだけ隔たっており、一つ置きの波長が
、くシ形フィルターを通る２つの可能な光路の一つに沿
って伝搬し、これらの間の波長が他の光路に沿って伝達
する。
第１図を参照すると、本発明による標準的な複屈折のマ
ルチプレクサ／デマルチプレクサ１１のプ四ツク図が例
示されている。複屈折のマルチプレクサ／デマルチプレ
クサ１１は、くシ形フィルターユニット１２．１３．１
４の樹状構造を使用する。各くし形フィルターユニット
１２．１３．１４は、第１図に例示されるように、ここ
を通る２つの透過パスのための伝達関数の図を含む。第
１図に例示されるように、４チャネルの装置が分・　か
り易く示されている。くし形フィルターユニット間の１
Ｍ１６．１７は、内部接続の光ファイバを表わし、した
がって自由に伝搬する光の平行ビームを表わすことがで
きる。
２つのくシ形フィルターユニット１２．１３は、各々基
本チャネル間隔２Δλ　を有する。チャネルはこの波長
間隔を有し、くシ形フィルターユニットの２つの透過パ
スに沿って別々に伝達する。各くし形フィルターユニッ
ト１２．１３は、同様のチャネル間隔を有するが、互い
にΔλ離れて同調する。２つのくし形フィルター１２．
１３は、左側で分離し右側で結合する種々の透過パスに
沿ってチャネルを導く。
したがって、第１図に例示されるように、図の左側には
４つの分離した伝搬路１８．１９．２２、２２があり、
図の中央部に例示されるように、くし形フィルターユニ
ット１２．１５の右側には２つのパス１６．１７だけが
ある。これら２つのパス１６．１７は各々２つの光波長
を、いずれの方向にも自由に伝達する。これら２つのパ
ス１６．１７は、図の右側で第３のくし形フィルターユ
ニット１４の分離ポートへ結合される。この第３のくし
形フィルターユニット１４はΔλに等しいチャネル間隔
を有する。このように、偶数チャネル＋２、＃４は１つ
のパス１７に沿って透過され、奇数チャネル＃２、＃３
は他のパス１６を透過する。両方のパスは、右側のシス
テムリンク側２３で結合する。ここで、４チャネルすべ
てが一緒に伝絨し、各波長はいずれの方向でも独立に伝
達できる。
３つのくし形フィルター１２．１５．１４は双方向性で
あるので、完全な構成では、各首長パスについて双方向
性である。したがって、これまでに述べた全システムは
、たとえば単一の光７アイパに４つのチャネルを多重化
するために利用できる。同様のユニットが、４つのチャ
ネルを互いに多重化解除を行うために、逆の仕方でシス
テムの受信端部で使用できる。
他の実施例において、システムのｊｌｉは送信機と受信
機の両方を含み、そのため装置は、いずれの端部でも多
重波長の送受切換器として振舞うことができる。たとえ
ば、２以上のどのような波長チャネルも左から右へ伝搬
でき、他方は右から左へ伝搬できる。
第２図を参照すると、単一のくし形フィルターユニット
２０の光学的模式図が例示される。くし形フィルターユ
ニット２０は２つの偏光ビームスプリッタ−９，１０，
２つの反射面８．２４および平行な対抗側部２７．２Ｂ
を有する複屈折要素２６を有する。複屈折要素２６は、
たとえば石英もしくは方解石などの結晶とすることがで
きるが、代替的にたとえば応力の加えられたプラスチッ
ク、電気光学物質などの複屈折物質とすることもてき′
複屈折要素２６の光軸は、その２つの平行面２７．２Ｂ
にほぼ平行である。光軸は、ここに入射する２つのビー
ムの偏光軸間の中間に配向される（すなわち互いに４５
°である）。平行面２７．２８は、２つのビームの共通
の伝搬方向に垂直に配向される。
動作的には、光ビームが、第２図の左側で入力ポート２
５に与えられる。出力ポート２、２が例示のように図の
右と右上に与えられる。代替例として、一対の光ビーム
が、左ポート２５の結合出力のために、右および右上に
提供される。
動作的には、光の平行ビーム（その偏光状態は重要では
ない）が入力ポート２５に入射し、第１ノ偏光ビームス
プリッタ−９に導かれる。偏光ビームスプリッタ−９は
、平行ビームを伝搬方向が例示のように互いに直角もし
くは他の任意の角度とされる２つの直線偏光ビーム２９
Ａ、２９Ｂに分離する。反射面８は、他方のビーム２９
Ｂに平行にビーム２９Ａを反射し、両方のビーム２９Ａ
１２９Ｂは複屈折要素２６に入射する。
複屈折要素２６では、両方のビーム２９人、２９Ｂは本
質的に同様の変換を受ける。複屈折物質の異常軸に平行
である光の電界ベクトル成分は、常軸に平行な成分より
もその物質に応じて速くもしくは遅く伝搬する。したが
って、第２図に例示のように、複屈折要素２６の右側か
ら出る時に、これら２つの成分は、複屈折物質の厚さに
比例する量および光の波長に反比例する量だけ位相がず
れる。これら２つのベクトル成分は結合しである偏光状
態を生ずる。この偏光状態は、位相に応じて、 （１２入力ビーム偏光に平行な直線偏光、（２）　　入
力ビーム偏光に垂直な直線偏光、（３）　　楕円偏光も
しくは円偏光 のいずれか一つである。
入力ホード２５に入射し、偏光ビームスプリッタ−９に
より反射されないビーム成分２９Ｂは、第２の偏光ビー
ムスプリッタ−１０へと第２の反射面２４により反射さ
れる。＃！１の偏光ビームスプリンター９と第１の度射
面８により反射された他方のビーム２９Ａ１＃）’！た
第２の偏光ビームスプリッタ−１０へ導かれる。
入射ビーム偏光に平行の直！！偏光、すなわち事実上変
化のない偏光変換が生ずる時は、第２図の上側のビーム
２９Ａは、第２の偏光ビームスプリッタ−へと続き、こ
こでポー）１へと上側に反ｔｆされる。下側のビーム２
９Ｂは第２の偏光ビームスプリッタ−１０へと第２の反
射要素２４により反射され、ここでポート１へと上側に
透過される。
したがって、すべての光はポート１を通る。
入力ビーム偏光に垂直（すなわち９０°の回転）の直線
偏光である偏光変換が生ずる時は、第２図の上側のビー
ム２９Ａは第２の偏光ビームスプリッタ−１０によりメ
ート２へ透過される。同様に下側のビーム２９Ｂは、第
２の偏光ビームスプリッタ−１０によりポート２へと反
射される。すなわち、すべての光はポート２へ伝達され
る。
楕円偏光もしくは円偏光の光が虹る時には、両方のビー
ム２９Ａ、２９Ｂにおいて光ビームはＯｏと９０°の両
成分を有し、したがって各成分は、２つのポート２、２
へ伝達される。
多重化目的のためには、最籾の２つの型の変換、すなわ
ち入力ビーム偏光に平行の直線偏光もしくは入力ビーム
偏光に垂直の直線偏光が望ましい。
そうでない場合、たとえば楕円偏光もしくは円偏゛光で
は望ましくない混信を招く。
異常屈折率ｎｅ１常屈折率ｎ０　を有し、特定の厚さｔ
の複屈折物質に対し、第１の変換、すなわち入力ビーム
偏光に対して平行な直線偏光が、λｐ　＝　２（ｎ６　
　　ｆ１６　）　ｔ／　ｐ（ここでｐ＝２．４．６、・
・・・） の波長λｐに対して生ずる。ここでｐは、波長λｐの光
が厚さｔを横切る間に出合うリターダンスの半波長の数
に等しい。
同様に、ベクトル成分が入力ビーム偏光に直角の直線偏
光である第２の変換は、 λｐ　＝２　（ｎｅ　　　ｎｏ）　ｔ／　ｐ（ここでｐ
＝２、３．５、・・・・） の波長λｐに対し生ずる。
屈折率ｎは波長λに依存しないと仮定しているので、以
上の式は近似的であるけれども、これらの式は、関心の
あるたいていの領域で非常に正確である。
くし形フィルター２０を所望の波長と同調”させるため
には、複屈折プリズム２６を異なる厚さを有するものと
置き換えるだけでよい。代替的にもしくは補足的に、差
Δｎを持つ物質を使用できる。
また、波長帯域幅に同調するために、結晶路を通る全リ
ターダンスを変えるどのような技術をも使用することが
できる。
第３図は機械的に同調可能なマルチプレクサ５０を例示
する。マルチプレクサ５０は、複屈折物質の一対のくさ
び（ウェッジ）１３６．２３６を利用し、他方のくさひ
２３６に対するくさび１３６の相対的な移動により、光
が伝搬する複層゛　折物質の有効厚さが変化して、全リ
ターダンスを変化させる。このマルチプレクサ３０は、
λｐとΔλの両方の連続変化を提供するので、２チャネ
ルシステムにおいて、レーザーの波長をマルチプレクサ
５０に合うよう正しく特定することなく、システムで使
用される２つのレーザーの波長に正しくマルチプレクサ
３０を同調させることができる。
他の型の機械的に同調可能なマルチプレクサ４０が第４
図に例示され、図は、主複屈折プリズム４３の後の２つ
の複屈折補償板４２、４２を示す。第４図の装置は、主
プリズム４３の後３に４５°で配向される１７４波長板
４１を利用する。
１７４　波長板４１は、ここにあるいずれの光も波長依
存のある角度の直線偏光とすることを保証する。Ｊｉｉ
ｆ２＜１／２　　波長板４２は偏光回転子として振舞う
。１／２波長板４２０回転は、光の波長を連続的に変え
、一方の出口ポート１もしくは他方の出口ざ一ト２に択
一的に存するための適当な偏光状態で停止する。それゆ
え、１／２波長板４２の回転は、ほぼ全１周期の範囲に
祉る全波長帯域幅を整調する。
本発明の技術思想から逸脱することなく種々の変更が可
能である。たとえば、以上例示した構成では、偏光状態
の知られていない光が、分離信号源からマルチプレクサ
に、もしくはシステムの光ファイバからデマルチプレク
サに入射するとしている。以上例示のこの種の構成は、
偏光に無感応であるよう企図される。したがってこの構
成は、各光信号の偏光が無秩序か直線か時間にわたり連
続的に変化するか等に光学的に依存せず動作できるＯ 偏光状態が既知である場合には、簡単な構成が利用でき
る。たとえば、レーザーのための２チャネルマルチプレ
クサの場合には、レーザー光線がそれ固有の高い直線偏
光状態を失わずにマルチプレクサに導かれる時には、マ
ルチプレクサは単一の偏光ビームスプリッタ−に減ぜら
れる。光ファイバの他端部では、２つの信号は、その固
有の偏光状態を維持しないと思われるので、偏光に無感
応のデマルチプレクサが必要とされる。この考えは、目
的の多重度に対して具合が良い。この特定の装置は、多
重化のために使用できるが、従来の装置よりも高価であ
ると思われる。
３チャネル以上を利用する場合、偏光入力信号はマルチ
プレクサを簡素化するのに有効である。
第３図を参照すると、４チャネルマルチプレクサ５０の
ブロック図が例示され、これは先に述べた３つの代わり
に１つの複屈折段ｆ＃５１を備えて構成される。
先に述べた第２図の単一のユニットからの唯一の主要な
違いは、１つの偏光ビームスプリッタ−９および一方の
反射面８との代わりに２つの偏光ビームスプリッタ−５
２，５３を使用することである。これら２つの偏光ビー
ムスプリッタ−は各々、ここでは２つの直交の偏光ビー
ムをそれぞれ結合するために使用される。さらに追加の
チャネルに対しても偏光信号を使用することは、複屈折
のくし形フィルターユニット５０の数をｎ　−１から（
ｎ／２）−１へ減する。ここでｎは２の倍数である。
全部で５つ以上の直線偏光状態が、システムの光ファイ
バに保持されることは滅多にないので、第１図に例示の
３ユニツトの偏光に無感応のデマルチプレクサが望まし
い。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による複屈折のマルチプレクサ／デマ
ルチプレクサのブロック図である。 第２図は、本発明による１つのくし形フィルターユニッ
トの光学的模式図である。 第２Ａ図は、第２図の装置に入射した種々の信号のため
の波長−出力図である。 第３図は、本発明の他の実施例による機械的に同調可能
なマルチプレクサのブロック図である。 第４図は、本発明の他の実施例による機械的に同調可能
なマルチプレクサのブロック図である。 第３図は、本発明のさらに他の実施例による単一の複屈
折段階を利用する４チャネルマルチプレクサのブロック
図である。 図中の各番号が示す名称を以下に挙げる。なお、同一番
号は同一部位を示すものとする。 ２、２：出力ポート ８二反射面 ９．１０：偏光ビームスプリッタ− １１：複屈折のマルチプレクサ／デマルチプレクサ１２
．１３．１４：くし形フィルターユニットＩＳ、１７：
パス １８．１９．２２、２２：伝搬路 ２０：くし形フィルターユニット ２３ニジステムリンク ２４＝反射面 ２５：入カポ−） ２６：複屈折要素 ２７．２８二対抗側部（平行面） ２９Ａ、２９１直線偏光ビーム ３０：マルチプレクサ ４０：マルチプレクサ ４１　：　１／４波長板 ４２　：　１／２波長板 ４３：主複屈折プリズム ５０：４チャネルマルチプレクサ ５１：複屈折段階 ５２．５５：偏光ビームスプリッター １３６．２３６：くさび ０−ｔｉｔ４−Ｌ ！　水子Ｉ＆尤 ◆−−−ｊ　−−一− ＩＧ　３ ４０　　　　　　ｔ ＦＩ６．４

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）入射した光の平行ビームを伝搬方向が互いに直角
    の２つの直線偏光ビームに分離するための第１の偏光ビ
    ームスプリッター手段と、 一方の直線偏光ビームを他方の直線偏光ビームに平行に
    反射するための第１の反射手段と、一対の対向する平行
    面とこの平行面にほぼ平行に配向される光軸を備え、 平行面は直線偏光ビームの伝搬方向に垂直に、光軸は、
    入射する２つの直線偏光ビーム間に各ビームの偏光軸か
    ら４５°で配向されるよう配向される複屈折要素と、 複屈折要素を通つた後の他方の直線偏光ビームを、複屈
    折要素を通つた後の一方の直線偏光ビームの方向に垂直
    な方向に反射するための第２の反射手段と、 前記他方の反射ビームと一方の伝搬ビームとの両方を受
    光するよう配向される第２の偏光ビームスプリッター手
    段と を備え、 複屈折要素の“異常”軸線に平行である、前記の各偏光
    ビームの一方の電界成分は、複屈折要素の材料に応じて
    、複屈折要素の“常”軸線に平行な他方の電界成分とは
    異なる速度で伝搬し、さらに ａ）他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビームは、各入
    射偏光ビームに平行の直線偏光である偏光状態を有する
    場合に、前記他方の反射ビームは第２の偏光ビームスプ
    リッター手段により透過され、前記一方の伝搬ビームは
    第２の偏光ビームスプリッター手段により反射され、こ
    れにより他方の反射ビームと一方の伝搬ビームは結合さ
    れ、第１のポートから外側に伝達され ｂ）他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビームは、各入
    射偏光ビームに垂直の直線偏光である偏光状態を有する
    場合に、前記他方の反射ビームは第２の偏光ビームスプ
    リッター手段により反射され、前記一方の伝搬ビームは
    第２の偏光ビームスプリッター手段により透過され、こ
    れにより他方の反射ビームと一方の伝搬ビームは結合さ
    れ、第２のポートから外側に伝達される ことを特徴とする複屈折の光学波長マルチプレクサ／デ
    マルチプレクサ。
  2. （２）入射した光の平行ビームを伝搬方向が互いにある
    角度の２つの直線偏光ビームに分離するための第１の偏
    光ビームスプリッター手段と、 一方の直線偏光ビームを他方の直線偏光ビームに平行に
    反射するための第１の反射手段と、一対の対向する平行
    面とこの平行面にほぼ平行に配向される光軸を備え、 平行面は直線偏光ビームの伝搬方向に垂直に光軸は、入
    射する２つの直線偏光ビーム間に各ビームの偏光軸から
    等角に配向されるよう 配向される複屈折要素と、 複屈折要素を通つた後の他方の直線偏光ビームを、複屈
    折要素を通つた後の一方の直線偏光ビームの方向に垂直
    な方向に反射するための第２の反射手段と、 前記他方の反射ビームと一方の伝搬ビームとの両方を受
    光するよう配向される第２の偏光ビームスプリッター手
    段と を備え、 複屈折要素の“異常”軸線に平行である、前記の各偏光
    ビームの一方の電界成分は、複屈折要素の材料に応じて
    、複屈折要素の“常”軸線に平行な他方の電界成分とは
    異なる速度で伝搬し、さらに ａ）他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビームは、各入
    射偏光ビームに平行の直線偏光である偏光状態を有する
    場合に、前記他方の反射ビームは第２の偏光ビームスプ
    リッター手段により透過され、前記一方の伝搬ビームは
    第２の偏光ビームスプリッター手段により反射され、こ
    れにより他方の反射ビームと一方の伝搬ビームは結合さ
    れ、第１のポートから外側に伝達され ｂ）他方の伝搬ビームおよび一方の伝搬ビームは、各入
    射偏光ビームに垂直の直線偏光である偏光状態を有する
    場合に、前記他方の反射ビームは第２の偏光ビームスプ
    リッター手段により反射され、前記一方の伝搬ビームは
    第２の偏光ビームスプリッター手段により透過され、こ
    れにより他方の反射ビームと一方の伝搬ビームは結合さ
    れ、第２のポートから外側に透過される ことを特徴とする複屈折の光学波長マルチプレクサ／デ
    マルチプレクサ。
  3. （３）第１の光の入射平行ビームを伝搬方向が互いに直
    角の２つの直線偏光ビームに分離しまた第２の光の入射
    平行ビームを伝搬方向が直角の２つの直線偏光ビームに
    分離し、第１の平行ビームからの一方の偏光ビームは第
    ２の平行ビームの一方の偏光ビームと共通の第１のパス
    に沿つて導かれ、第１の平行ビームからの他方の偏光ビ
    ームは、第２の平行ビームの他方の偏光ビームと共通の
    第２のパスに沿つて導かれるための第１の偏光ビームス
    プリッター手段と、 両方の平行ビームの一方の偏光ビームを共通の前記第２
    のパスに平行な第３のパスへ反射するための第１の反射
    手段と、 一対の対向する平行面とこの平行面にほぼ平行に配向さ
    れる光軸を備え、 平行面は第３のパスおよび前記共通の第２のパスに垂直
    に、光軸は、入射する両方の平行ビームの一方の偏光ビ
    ームおよび両方の平行ビームの他方の偏光ビームとの間
    に一方および他方のビームから４５°で配向されるよう
    配向される複屈折要素と、共通の第２のパスを透過した
    他方の偏光ビームを第３のパスに垂直な方向に反射する
    ための第２の反射手段と、 第３のパスを透過した両方の平行ビームからの一方の偏
    光ビームおよび共通の第２のパスを透過した両方の平行
    ビームからの他方の偏光ビームとを受光するよう配向さ
    れる第２の偏光ビームスプリッター手段と を備え、 複屈折要素の“異常”軸線に平行である、前記偏光ビー
    ムの先の成分は、複屈折要素の材料に応じて、複屈折要
    素の“常”軸線に平行な他方の偏光成分とは異なる速度
    で伝搬し、さらに ａ）第１の平行ビームからの両方の偏光ビームが結合し
    て、第１の入射平行ビームに平行の直線偏光である偏光
    状態を生ずる場合に、前記第１の平行ビームの他方の反
    射ビームは第２の偏光ビームスプリッター手段により透
    過され、前記第１の入射平行ビームの一方の伝搬ビーム
    は第２の偏光ビームスプリッター手段により反射され、
    これにより第１の平行ビームは結合され、第１のポート
    から外側に伝達され、 ｂ）第２の平行ビームからの両方の偏光ビームが結合し
    て、第２の入射平行ビームに垂直の直線偏光である偏光
    状態を生ずる場合に、前記第２の平行ビームの他方の反
    射ビームは第２の偏光ビームスプリッター手段により透
    過され、前記第２の平行ビームの一方の伝搬ビームは第
    ２の偏光ビームスプリッター手段により反射され、これ
    により第２の平行ビームの他方の反射ビームおよび一方
    の伝搬ビームは結合され、第１のポートから外側に伝達
    され、 ｃ）第１の平行ビームからの両方の偏光ビームが結合し
    て、第１の入射平行ビームに垂直の直線偏光である偏光
    状態を生ずる場合に、前記第１の平行ビームの他方の反
    射ビームは第２の偏光ビームスプリッター手段により反
    射され、前記第１の入射平行ビームの一方の伝搬ビーム
    は第２の偏光ビームスプリッター手段により透過され、
    これにより第１の平行ビームの他方の反射ビームおよび
    一方の伝搬ビームは結合され、第２のポートから外側に
    伝達され、 ｄ）第２の平行ビームからの両方の偏光ビームが結合し
    て、第２の入射平行ビームに平行の直線偏光である偏光
    状態を生ずる場合に、前記第２の平行ビームの他方の反
    射ビームは第２の偏光ビームスプリッター手段により反
    射され、前記第２の平行ビームの一方の伝搬ビームは第
    ２の偏光ビームスプリッター手段により透過され、これ
    により第２の平行ビームの他方の反射ビームおよび一方
    の伝搬ビームは結合され、第２のポートから外側に伝達
    される ことを特徴とする複屈折の光学波長マルチプレクサ／デ
    マルチプレクサ。
  4. （４）対向する平行側部を備える複屈折要素と、光の平
    行ビームを伝搬方向が互いにある角度の２つの直線偏光
    ビームに分離するための第１の偏光ビームスプリッター
    と、 前記偏光ビームの一方を、他方に平行なパスに沿うよう
    反射するための第１の反射面と を備え、 複屈折要素を透過するために、他方の偏光ビームおよび
    この反射ビームは平行側部の一方に入射し、さらに 他方の平行側部の透過後の他方の偏光ビームを反射する
    ための第２の反射面と、 この他方の反射ビームおよび一方の反射ビームを結合し
    、結合された光が２つのポートの１つを透過するための
    第２の偏光ビームスプリッター手段とを備えるくし形フ
    ィルターユニット。
  5. （５）対向する平行側部を備える複屈折要素と、波長λ
    の光の平行ビームを伝搬方向が互いにある角度の２つの
    直線偏光ビームに分離するための第１の偏光ビームスプ
    リッターと、 前記偏光ビームの一方を、他方に平行なパスに沿うよう
    反射するための第１の反射面と を備え、 他方の偏光ビームおよびこの反射ビームは、複屈折要素
    を透過するために複屈折要素の平行側部の一方に入射し
    、 さらに他方の平行側部を透過後の他方の偏光ビームを反
    射するための第２の反射面と、 この他方の反射ビームと一方の反射ビームを結合し、こ
    の結合された光が２つのポートの１つを透過するための
    第２の偏光ビームスプリッター手段と を備え、 複屈折要素は、複屈折物質である一対のくさび（ウェッ
    ジ）を備え、一方を他方に対して相対的に移動して、光
    が伝搬する複屈折物質の有効厚さが変化して、全リター
    ダンスが変化し、 その結果、波長λおよびチャネル間隔Δλの連続的変化
    が提供され、その結果、２チャネルシステムにおいて、
    多重化される２つの信号の波長と正しく同調できること
    を特徴とするくし形フィルターユニットを備える機械的
    に同調可能な光学波長マルチプレクサ。
  6. （６）対向する平行側部を備える複屈折要素と、光の平
    行ビームを伝搬方向が互いにある角度の２つの直線偏光
    ビームに分離するための第１の偏光ビームスプリッター
    と、 前記偏光ビームの一方を、他方に平行なパスに沿うよう
    反射するための第１の反射面と を備え、 他方の偏光ビームおよびこの反射ビームは、複屈折要素
    を透過するために複屈折要素の平行側部の一方に入射し
    、 さらに、複屈折要素の他方の平行側部の近くに複屈折要
    素の光軸に４５°で配向される１／４波長板と、回転可
    能な１／２波長板と、 他方の平行側部および１／４波長板および１／２波長板
    を透過後の他方の偏光ビームを反射するための第２の反
    射面と、 他方の反射ビームと一方の反射ビーム各々が１／２波長
    板を通過した後で、この他方の反射ビームと一方の反射
    ビームを結合し、この結合された光が２つのポートの１
    つを透過するための第２の偏光ビームスプリッターと を備え、 １／２波長板の回転により、ほぼ全１周期の範囲にわた
    る全波長帯域と同調することを特徴とする機械的に同調
    可能な光学波長マルチプレクサ。
  7. （７）対向する平行側部を備える複屈折要素と、波長λ
    ＿２の光信号を透過し、波長λ＿１の光信号を反射して
    、波長λ＿２、λ＿１の両方の信号は、複屈折要素の一
    方の平行側部に入る第１の共通のパスに沿うよう導かれ
    るようになされている第１の偏光ビームスプリッターと
    、 波長λ＿３の光信号を透過し、波長λ＿４の光信号を反
    射して、波長λ＿３、λ＿４の両方の信号は、複屈折要
    素の一方の平行側部に入る第１の共通のパスに平行な第
    ２の共通のパスに沿うよう導かれるようになされている
    第２の偏光ビームスプリッターと、 第１の共通のパスおよび複屈折要素を透過した波長λ＿
    ２、λ＿１の信号を、第１の共通のパスに垂直な角度に
    反射するための第１の反射面と、波長λ＿１、λ＿２の
    光信号を透過し、第２の共通のパスおよび複屈折要素を
    透過した波長λ＿３、λ＿４の信号を反射して、全信号
    λ＿１、λ＿２、λ＿３、λ＿４は第３の共通のパスに
    沿つて出力されるための第３の偏光ビームスプリッター
    と を備える４チャネルの光学波長マルチプレクサ。
  8. （８）くし形フィルターユニットＡ、Ｂ、Ｃの樹状構成
    を有する複屈折のマルチプレクサ／デマルチプレクサに
    おいて、 ２つのくし形フィルターユニットＡ、Ｂは２Δλの基本
    チャネル間隔を有し、 くし形フィルターＡは波長λ＿１、λ＿３の信号をその
    分離チャネルに沿つて受光し、これらを第１の出力パス
    上に結合し、 くし形フィルターユニットＢは波長λ＿２、λ＿４の信
    号をその分離チャネルに沿つて受光し、しかしてくし形
    フィルターユニットＡと同様のチャネル間隔を持つが、
    これより離れて同調し、信号λ＿２、λ＿４を第２の出
    力パス上に結合し、 第１・第２の出力パスは、Δλに等しいチャネル間隔を
    有する第３のくし形フィルターユニットＣの２つの分離
    ポートに結合され、そのため波長λ＿１、λ＿３の信号
    は第１の出力パスに沿つて透過し、波長λ＿２、λ＿４
    の信号は第２の出力パスに沿つて透過し、４つの全信号
    λ＿１、λ＿２、λ＿３、λ＿４は第３の出力パス上に
    結合されることを特徴とする複屈折のマルチプレクサ／
    デマルチプレクサ。
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