JP2001133612A - Optical element and optical communications equipment - Google Patents
Optical element and optical communications equipmentInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子及び光通
信装置に係り、より詳しくは、データを光通信により送
受信する光通信装置及び画像い光通信装置に用いられる
光学素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device and an optical communication device, and more particularly, to an optical communication device for transmitting and receiving data by optical communication and an optical device used for an optical communication device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、光ファイバーにおける波長分
割多重通信(WDM)及び時分割多重通信(TDM)に
より、膨大な量のデータを高速に、例えば、1秒当たり
所定ギガバイト数や更に所定テラバイト数の光通信を可
能にている。なお、これより低速なケースでは、マルチ
モードの光ファイバーは、1秒当たり所定ギガヒット数
の通信を行うイーサネットのための規格の一部を規定す
る[参照.1]。2. Description of the Related Art Conventionally, by using wavelength division multiplexing (WDM) and time division multiplexing (TDM) in an optical fiber, an enormous amount of data can be transferred at high speed, for example, at a predetermined gigabyte or a predetermined terabyte per second. Optical communication is possible. In the case of a lower speed than this, the multimode optical fiber defines a part of the standard for Ethernet that performs communication with a predetermined number of giga hits per second [see. 1].
【0003】ところで、マルチモードの光ファイバーの
大きいバンドルを使って、チャンネルの数を増やせば、
LANの通信量力を増加させることができる。そして、
チャンネルの数を増やすことと、波長分割多重通信と、
を組合せると、単位時間当たりの通信量を増やすことが
できる、と考えることもできる。By the way, if the number of channels is increased by using a large bundle of multimode optical fibers,
The communication capacity of the LAN can be increased. And
Increasing the number of channels, wavelength division multiplexing,
Can be considered to increase the amount of communication per unit time.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、波長分割して
光を発する側のピッチと、光ファイバーのチャンネルの
ピッチと、が異なると、これらの2つの要素間を光通信
可能にするための光学要素が必要となる。However, if the pitch on the side that emits light after wavelength division is different from the pitch of the channel of the optical fiber, an optical element for enabling optical communication between these two elements is provided. Is required.
【0005】本発明は、上記事実に鑑み成されたもの
で、発光素子及び受光素子の位置がずれていても光通信
を可能にする光学素子及び該光学素子を利用する光通信
装置を提案することを目的とする。The present invention has been made in view of the above facts, and proposes an optical element that enables optical communication even when the positions of a light emitting element and a light receiving element are shifted, and an optical communication device using the optical element. The purpose is to:
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため請求
項1記載の発明に係る光学素子は、単体で構成され、屈
折特性及び回折特性を有しかつ入射した光を該屈折特性
及び回折特性により出射後に所定位置に到達させるもの
である。In order to achieve the above object, an optical element according to the first aspect of the present invention is formed as a single unit and has a refraction characteristic and a diffraction characteristic. To reach a predetermined position after emission.
【0007】ところで、上記光学素子は、光ビームを発
光する発光素子と、発光素子から発光された光ビームが
進む光路上以外の位置に位置し、かつ、該光ビームを受
光するための受光素子と、を備えた光通信装置に利用す
ることができる。即ち、受光素子は、発光素子から発光
された光ビームが進む光路上以外の位置に位置している
ので、このままでは、光ビームを受光することができな
い。そこで、上記屈折特性及び回折特性を有する光学素
子を用いて、発光素子により発光された光ビームを該屈
折特性及び回折特性により受光素子に到達させるように
する。よって、発光素子及び受光素子の位置がずれてい
ても光通信を行うことができる。なお、本発明に係る光
学素子は、屈折特性及び回折特性を有するので、光ビー
ムを大きく偏向する場合でも大きな回折効果を得ること
ができる。The optical element includes a light emitting element that emits a light beam and a light receiving element that is located at a position other than on the optical path where the light beam emitted from the light emitting element travels and receives the light beam. And can be used for an optical communication device having the following. That is, since the light receiving element is located at a position other than the optical path where the light beam emitted from the light emitting element travels, the light receiving element cannot receive the light beam as it is. Therefore, by using an optical element having the above refraction and diffraction characteristics, the light beam emitted by the light emitting element is made to reach the light receiving element by the refraction and diffraction characteristics. Therefore, optical communication can be performed even if the positions of the light emitting element and the light receiving element are shifted. Since the optical element according to the present invention has refraction and diffraction characteristics, a large diffraction effect can be obtained even when the light beam is largely deflected.
【0008】なお、このように、受光素子が、発光素子
から発光された光ビームが進む光路上以外の位置に位置
するのは、例えば、発光素子及び受光素子を複数備える
と共に、各発光素子及び各受光素子は1対1に関係付け
られ、各発光素子のピッチと各受光素子のピッチとがず
れている場合、発光素子を複数備えかつ受光素子を1つ
備える場合、発光素子を1つ備えかつ受光素子を複数備
える場合などで発生する。As described above, the light-receiving element is located at a position other than the optical path along which the light beam emitted from the light-emitting element travels, for example, by providing a plurality of light-emitting elements and a plurality of light-receiving elements. Each light receiving element is associated with each other one by one. When the pitch of each light emitting element is different from the pitch of each light receiving element, when a plurality of light emitting elements are provided and when one light receiving element is provided, one light emitting element is provided. In addition, it occurs when a plurality of light receiving elements are provided.
【0009】このように、発光素子及び受光素子を複数
備えると共に、各発光素子及び各受光素子は1対1に関
係付けられている場合、光学素子を複数備え、複数の光
学素子は、複数の発光素子各々より発光された光ビーム
を、各発行素子に1対1に関係付けられた受光素子に到
達させる。また、発光素子を複数備えかつ受光素子を1
つ備える場合、光学素子を複数備え、複数の光学素子
は、複数の発光素子各々より発光された光ビームを、受
光素子に到達させる。更に、発光素子を1つ備えかつ受
光素子を複数備える場合、光学素子を複数備え、複数の
光学素子は、1つの発光素子より発光された光ビーム
を、複数の受光素子各々に到達させる。As described above, when a plurality of light-emitting elements and light-receiving elements are provided, and each light-emitting element and each light-receiving element are associated one-to-one, a plurality of optical elements are provided, and the plurality of optical elements is The light beam emitted from each light emitting element is made to reach a light receiving element that is associated with each emitting element on a one-to-one basis. Also, a plurality of light emitting elements are provided and one light receiving element is provided.
When a plurality of optical elements are provided, a plurality of optical elements are provided, and the plurality of optical elements cause light beams emitted from each of the plurality of light emitting elements to reach the light receiving element. Furthermore, when one light emitting element is provided and a plurality of light receiving elements are provided, a plurality of optical elements are provided, and the plurality of optical elements cause a light beam emitted from one light emitting element to reach each of the plurality of light receiving elements.
【0010】なお、光学素子は、後述するように、プリ
ズムの面、例えば、光が入射する入射面(なお、出射面
でもよい)にフレネル・レンズを形成することにより、
構成することができる。As will be described later, the optical element is formed by forming a Fresnel lens on the surface of a prism, for example, an incident surface on which light is incident (or an exit surface).
Can be configured.
【0011】なお、複数の発光素子としては、光通信に
おける重要な役割を演ずると予想されているVCSEL
アレイを用いることができる。ここで、VCSEL(Ve
rtical Cavity Surface Emitting Laser:垂直共振器型
の面発光レーザ)は、共振領域を間に挟む高反射率の2
枚の反射ミラーを備え、レーザを基板と垂直方向に放射
するものである。放射されるレーザの波長は、ファブリ
ー・ペロー・モードとして知られているレーザ共振器で
の光閉じ込め位相条件によって決定される。VCSEL
は、短共振器長の特徴を有し、単一波長性に優れてい
る。横方向の素子の大きさも微小化できるため、VCS
ELを複数アレイ状に形成しやすく、更に、安く、コン
パクトであり、低電流で駆動させることができ、VLS
I規格で容易に構成することができる。The plurality of light emitting elements are VCSELs which are expected to play an important role in optical communication.
Arrays can be used. Here, VCSEL (Ve
rtical Cavity Surface Emitting Laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) is a highly reflective 2
It has a number of reflecting mirrors and emits a laser in a direction perpendicular to the substrate. The wavelength of the emitted laser is determined by the optical confinement phase condition in the laser cavity known as the Fabry-Perot mode. VCSEL
Have a characteristic of a short resonator length and are excellent in a single wavelength property. Since the size of the element in the horizontal direction can be miniaturized, VCS
A plurality of ELs can be easily formed in an array, and can be driven at a low current because they are inexpensive and compact.
It can be easily configured according to the I standard.
【0012】ここで、上記のように、受光素子が、発光
素子から発光された光ビームが進む光路上以外の位置に
位置している場合に、発光素子により発光された光ビー
ムを受光素子に到達させる光学要素として、屈折特性及
び回折特性を有するものとしたのは以下の理由からであ
る。Here, as described above, when the light receiving element is located at a position other than the optical path where the light beam emitted from the light emitting element travels, the light beam emitted by the light emitting element is transmitted to the light receiving element. The optical elements to be reached have refractive and diffraction characteristics for the following reasons.
【0013】マルチ波長の放射[参照.2]といったそ
れらのパフォーマンスの最近の改良及びバイナリーのフ
レネル・レンズ[参照.3]によるクロス・トークの抑
圧は、ネットワークにおいて光学要素となり得る。[0013] Multi-wavelength radiation [see. 2] and recent improvements in their performance such as binary Fresnel lenses [see. 3] can be an optical element in the network.
【0014】DavidT.Neilson、およびE
ugen Scherfeld[参照.4]は、WDM
MUX/DEMUXのためのマイクロ・レンズ[参
照.6]及び光通信[参照.5]の平面回折要素の公表
の際に、マイクロ・レンズ・アレイ及び望遠システムを
用いるアレイ−エキスパンダーを提案した。[0014] David T. Neilson and E
ugen Scherfeld [see. 4] is WDM
Micro lens for MUX / DEMUX [see. 6] and optical communication [see. At the time of publication of the plane diffractive element of [5], an array-expander using a micro lens array and a telephoto system was proposed.
【0015】上記光学要素は、光ビームを受光素子に同
時に(i)偏向かつ(ii)焦点を合わせることができ
なくてはならない。オフ・アクシス・フレーネル・レン
ズは、上記(i)偏向及び(ii)焦点合わせを行う能
力があるが、特に大きい偏向角では回折効率が低かっ
た。一方、アナログ・グレー・スケィル・リトグラフィ
ー[参照.7]と呼ばれる技術を使って組み立てらるマ
イクロ・プリズム・アレイは、偏向角を大きくすること
が可能である。The optical element must be capable of simultaneously (i) deflecting and (ii) focusing the light beam on the light receiving element. The off-axis Fresnel lens has the ability to perform the above (i) deflection and (ii) focusing, but has a low diffraction efficiency especially at large deflection angles. On the other hand, analog gray scale lithography [see. Micro prism arrays fabricated using a technique referred to as [7] can increase the deflection angle.
【0016】そこで、本発明者は、プリズムによる偏向
効果とオフ・アクシス・フレーネル・レンズによる回折
効果とを組合せることにより、新しいタイプの光学要素
に想到した。即ち、屈折特性及び回折特性を有しかつ入
射した光を該屈折特性及び回折特性により出射後に所定
位置に到達させる単体の光学要素に想到した。The present inventor has conceived of a new type of optical element by combining the deflection effect by the prism and the diffraction effect by the off-axis Fresnel lens. That is, the present inventors have conceived a single optical element which has refraction and diffraction characteristics and allows incident light to reach a predetermined position after being emitted by the refraction and diffraction characteristics.
【0017】本発明は、発光素子と受光素子の位置ずれ
を調整することはもちろんであるが、更にデータ・ルー
ティング及びWDM MUX/DEMUXを含む多様な
機能に容易に適用することができる。The present invention can be easily applied to various functions including data routing and WDM MUX / DEMUX, as well as adjusting the positional deviation between the light emitting element and the light receiving element.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態の説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0019】図1は、複数の発光素子としてのVCSE
L・アレイ12と、複数の受光素子としての光ファイバ
ー・アレイ14との間の素子密度(解像度)を調整する
概念を示す。なお、図1には、VCSEL・アレイ1
2、光ファイバー・アレイ14、及び、VCSEL・ア
レイ12と光ファイバー・アレイ14との間に配置され
た、光ビームを屈折かつ回折可能なハイブリッドな光学
系要素(R−DOE)16を備えた光多重通信装置が示
されている。FIG. 1 shows a VCSE as a plurality of light emitting elements.
The concept of adjusting the element density (resolution) between the L array 12 and the optical fiber array 14 as a plurality of light receiving elements will be described. FIG. 1 shows a VCSEL array 1
2. Optical multiplexing including an optical fiber array 14 and a hybrid optical element (R-DOE) 16 disposed between the VCSEL array 12 and the optical fiber array 14 and capable of refracting and diffracting a light beam. A communication device is shown.
【0020】VCSELアレイ12の名VCSELのピ
ッチは、15μmである。光ファイバー・アレイ14に
おけるVCSEL数と同数の各ファイバーのピッチは、
シングルモードの光ファイバーでは250μmであり、
マルチモードのファイバーでは400μmである。これ
らは空間を介して光通信するが、2つのアレイのピッチ
はミスマッチしている。このミスマッチは、チャンネル
(光通信している一対の素子)が中心軸から離れてつれ
て、大きくなる。そこで、本実施の形態では、VCSE
Lアレイ12と光ファイバー・アレイ14との間に、各
VCSELからの光ビームを光ファイバー・アレイ14
の対応するチャンネルへ偏向させる、屈折かつ回折可能
な光学系要素(R−DOE)16を配置している。The pitch of the VCSEL array 12 is 15 μm. The pitch of each fiber as many as the number of VCSELs in the optical fiber array 14 is
250 μm for single mode optical fiber,
It is 400 μm for a multimode fiber. They communicate optically through space, but the pitch of the two arrays is mismatched. This mismatch increases as the channel (a pair of elements in optical communication) moves away from the central axis. Therefore, in the present embodiment, VCSE
Between the L array 12 and the optical fiber array 14, the light beam from each VCSEL is applied to the optical fiber array 14.
The optical element (R-DOE) 16 that deflects and deflects the light to the corresponding channel is disposed.
【0021】図2は、屈折かつ回折可能な光学系要素
(R−DOE)16の、本発明の光学素子としての構成
素子の内、代表して、3つの構成素子16A、16B、
16Cを示す。なお、光学系要素(R−DOE)16
は、これら3つの構成素子のみにより構成されるもので
はない。構成素子16A、16Cは、図3にも示すよう
に、マイクロ・プリズムの入射面16Sに、フレネル・
レンズ16Fをエッチングで削って形成されている。な
お、このフレネル・レンズ16Fは、マイクロ・プリズ
ムに、フレネル・レンズ16Fの光軸が、光多重通信装
置の中心軸からずれるように、形成されている。よっ
て、以下、このフレネル・レンズを、オフ・アクシス・
マイクロ・フレネル・レンズともいう。このように、光
学系要素(R−DOE)16の構成素子16A、16C
を、プリズムにフレネル・レンズを形成して、構成して
いるので、プリズムの屈折特性と、フレネル・レンズの
回折特性と、を利用することができる。FIG. 2 shows three components 16A and 16B of the optical component (R-DOE) 16 which can be refracted and diffracted as optical components of the present invention.
16C is shown. The optical system element (R-DOE) 16
Is not constituted only by these three constituent elements. The components 16A and 16C are provided on the entrance surface 16S of the micro prism, as shown in FIG.
The lens 16F is formed by etching away the lens 16F. The Fresnel lens 16F is formed on the micro prism such that the optical axis of the Fresnel lens 16F is shifted from the central axis of the optical multiplex communication device. Therefore, hereafter, this Fresnel lens will be referred to as off-axis
Also called a micro Fresnel lens. Thus, the constituent elements 16A, 16C of the optical system element (R-DOE) 16
Is formed by forming a Fresnel lens on the prism, so that the refraction characteristics of the prism and the diffraction characteristics of the Fresnel lens can be used.
【0022】ところで、屈折かつ回折可能な光学系要素
(R−DOE)16のピッチは、VCSELアレイ12
のピッチと同じピッチになるように、調整されている。
そして、VCSELからの光ビームが上記フレネル・レ
ンズを通過すると、プリズムの屈折特性と、フレネル・
レンズの回折特性と、により、光ビームは回折し、該フ
レネル・レンズ16Fの光軸(オフ・アクシス)に沿っ
てホログラムを発生し、これにより同時に光ビームは光
ファイバー・アレイ14の各光ファイバーに偏向かつ焦
点が合わされる。また、このように、光ビームが通過す
る光学系要素(R−DOE)16はプリズムで構成され
ているので、プリズム内の屈折のため、光ビームの偏向
がより大きくなる。これにより、偏向角を大きくするこ
とができる。By the way, the pitch of the optical element (R-DOE) 16 that can be refracted and diffracted is determined by the VCSEL array 12.
The pitch is adjusted so as to be the same as the pitch.
When the light beam from the VCSEL passes through the Fresnel lens, the refraction characteristics of the prism and the Fresnel lens
Due to the diffractive properties of the lens, the light beam diffracts and generates a hologram along the optical axis (off-axis) of the Fresnel lens 16F, thereby simultaneously deflecting the light beam to each optical fiber of the optical fiber array 14. And it is focused. Further, since the optical system element (R-DOE) 16 through which the light beam passes is formed of a prism, the deflection of the light beam is further increased due to refraction in the prism. Thereby, the deflection angle can be increased.
【0023】図3は、屈折かつ回折可能な光学系要素
(R−DOE)の1つの構成素子16Aの概略図を示
す。Snellの定理より、プリズムの角αは、全反射
を避けるために、以下の条件を満足させなくてはならな
い。FIG. 3 shows a schematic diagram of one component 16A of a refractive and diffractive optical element (R-DOE). According to Snell's theorem, the angle α of the prism must satisfy the following condition in order to avoid total reflection.
【0024】[0024]
【数1】 (Equation 1)
【0025】ここで、nは、プリズムの屈折率である。
例えば、ガラスの場合、nは1.5であり、このため、
αは、42°〜90°の範囲内を変化する。なお、αが
42°より小さいと、光ビームはプリズム内で全反射し
てしまう。偏向角は、α、n、波長、フレネルレンズの
オフセット、及びフレネルレンズの焦点距離により定ま
る。なお、上記の各パラメータの全ては、実際のシステ
ムにおいては、各VCSELからの光ビームが対応する
光ファイバーに入射するように、調整される。ここで、
装置レベルでパラメータを特定する前に、各偏向角と、
各VCSELから各光ファイバまでの焦点距離と、を決
定することは、非常に重要である。一旦これらのパラメ
ータが分かると、プリズム及びフレネル・レンズを設計
できる。全偏向角及び焦点距離の計算方法については、
図4及び図5を用いて説明する。Here, n is the refractive index of the prism.
For example, for glass, n is 1.5, so
α varies within the range of 42 ° to 90 °. If α is smaller than 42 °, the light beam is totally reflected in the prism. The deflection angle is determined by α, n, the wavelength, the offset of the Fresnel lens, and the focal length of the Fresnel lens. Note that all of the above parameters are adjusted in an actual system so that the light beam from each VCSEL is incident on the corresponding optical fiber. here,
Before specifying parameters at the device level, each deflection angle,
Determining the focal length from each VCSEL to each optical fiber is very important. Once these parameters are known, the prism and Fresnel lens can be designed. For how to calculate the total deflection angle and focal length,
This will be described with reference to FIGS.
【0026】図4に示すように、2D(2次元)VCS
ELアレイの各VCSELの位置を記号で示す。これら
の各VCSELから出射した光は、対応する光ファイバ
に入射しなければならない。例えば、行1及び列0に位
置しているVCSEL((0,1)で示す)からの光
は、光ファイバ平面での対応する同じ位置、即ち、行1
及び列0に入射しなければならない。一般に、VCSE
Lの位置は、座標(m,l)により示される。Pvx及
びPvyはそれぞれ、x軸方向及びy軸方向でのVCS
ELアレイのピッチである。Pfx及びPfyはそれぞ
れ、x軸方向及びy軸方向でのファイバアレイのピッチ
である。したがって、位置(m,l)でのVCSEL‐
ファイバーの組のために、x軸方向、y軸方向それぞれ
においてm(Pfx−Pvx)、及びl(Pfy−Pv
y)のオフセットがある。なお、m、lが増加すると、
各VCSEL‐ファイバーのオフセットが増加する。As shown in FIG. 4, 2D (two-dimensional) VCS
The position of each VCSEL in the EL array is indicated by a symbol. Light emitted from each of these VCSELs must enter a corresponding optical fiber. For example, light from a VCSEL (denoted by (0,1)) located in row 1 and column 0 will have the same corresponding position in the optical fiber plane, ie, row 1
And column 0. Generally, VCSE
The position of L is indicated by coordinates (m, l). Pvx and Pvy are VCS in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively.
This is the pitch of the EL array. Pfx and Pfy are the pitch of the fiber array in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively. Therefore, the VCSEL at position (m, l)
For a set of fibers, m (Pfx-Pvx) and 1 (Pfy-Pvx) in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively.
There is an offset of y). When m and l increase,
The offset of each VCSEL-fiber increases.
【0027】図5は、位置(m,l)のVCSELから
対応する箇所のファイバに入射する光に必要とされる全
偏向角度を特定するパラメータを示す。角度θm,l、φ
m,lはそれぞれ、(2)式、(3)式で表され、焦点距
離は(4)式で表される。ファイバーアレイ面でのビー
ムウェストは、(5)式を用いて計算される。FIG. 5 shows parameters for specifying the total deflection angle required for light incident from the VCSEL at the position (m, l) to the corresponding fiber. Angle θm, l, φ
m and l are expressed by equations (2) and (3), respectively, and the focal length is expressed by equation (4). The beam waist on the fiber array surface is calculated using the equation (5).
【0028】[0028]
【数2】 (Equation 2)
【0029】[0029]
【数3】 (Equation 3)
【0030】[0030]
【数4】 (Equation 4)
【0031】[0031]
【数5】 (Equation 5)
【0032】但し、However,
【0033】[0033]
【数6】 (Equation 6)
【0034】 であり、aは、単一のR―DOEチャンネ
ルに入射するVCSELからのビームスポットサイズで
ある。[0034] And a is a single R-DOE channel
Beam spot size from VCSEL incident on the
is there.
【0035】n=1.5、Z0=5.00mm、Pfx=
Pfy=400μm、Pvx=Pvy=15μm、a=10μ
m、及びλ=1μmである場合を考える。15×15ア
レイを仮定すると、プリズム角の範囲は、90°〜76
°の範囲((1)式を満足する)、焦点距離は、5.0
0mm〜8.00mmである。そうすると、上記ビーム
スポットサイズは、(5)式より計算され、各チャンネ
ルについて、2μmの値で調整される。この値は、ファ
イバーコア内の光学的全パワーを集中するのに充分であ
る。N = 1.5, Z 0 = 5.00 mm, Pfx =
Pfy = 400 μm, Pvx = Pvy = 15 μm, a = 10 μ
Consider the case where m and λ = 1 μm. Assuming a 15 × 15 array, the range of prism angles is 90 ° to 76 °.
Range (satisfies equation (1)), focal length is 5.0
0 mm to 8.00 mm. Then, the beam spot size is calculated from equation (5), and is adjusted to a value of 2 μm for each channel. This value is sufficient to concentrate the total optical power in the fiber core.
【0036】以上説明したように、本実施の形態では、
光通信装置の発光素子として、VCSELアレイを用い
ているので、光通信装置を安くがつコンパクトに構成で
き、低電流で駆動させることができると共に、VLSI
規格で容易に構成することができる。As described above, in the present embodiment,
Since the VCSEL array is used as the light emitting element of the optical communication device, the optical communication device can be configured inexpensively and compactly, can be driven with a low current, and has a VLSI.
It can be easily configured according to standards.
【0037】また、本実施の形態では、光学系要素(R
−DOE)16の構成素子を、プリズムにフレネル・レ
ンズを形成して、構成しているので、プリズムの屈折特
性と、フレネル・レンズの回折特性と、を利用すること
ができ、よって、大きい偏向角においても大きな回折効
果を得ることができる。In this embodiment, the optical system element (R
-DOE) 16 is constructed by forming a Fresnel lens on a prism, so that the refraction characteristics of the prism and the diffraction characteristics of the Fresnel lens can be used, and therefore a large deflection A large diffraction effect can be obtained even at corners.
【0038】図6は、屈折かつ回折可能な光学系要素
(R−DOE)16の変形例を示す。この変形例は、1
つのVCSELアレイからの異なる波長の複数の光ビー
ムを、単一の光ファイバー24に集中入射するものであ
る。各VCSELは、異なる信号で変調され、光ビーム
は、1つの光ファイバー24を介して伝送され、よっ
て、本変形例は、波長分割多重通信マルチプレクサシス
テム(WDM MUX)として機能する。FIG. 6 shows a modification of the optical system element (R-DOE) 16 that can be refracted and diffracted. This modification is 1
A plurality of light beams of different wavelengths from one VCSEL array are focused on a single optical fiber 24. Each VCSEL is modulated with a different signal, and the light beam is transmitted over one optical fiber 24, thus this variant functions as a wavelength division multiplexing multiplexer system (WDM MUX).
【0039】図7は、1×8マトリックスの導波管スイ
ッチアレイ(全体としてルータとして機能する(WDM
DEMUX))26を用いて、データ・ストリームを
伝送する装置を示す。即ち、1つのデータ・ストリーム
を、複数の光ファイバー24各々に分配伝送する装置を
示す。導波管スイッチアレイ26の出力側チャンネルの
ピッチ数は、光ファイバー・アレイ14の各光ファイバ
ー24のピッチ数に略等しくなるように構成される。こ
のように出力側チャンネルが密集している、即ち、互い
により接近するように、構成され、よって、光ファイバ
ー・アレイ14と導波管スイッチアレイ26との間で上
記のピッチ調整が必要となる。そこで、屈折かつ回折可
能な光学系要素(R−DOE)16を、導波管スイッチ
アレイ26の出力側に配置して、偏向装置として機能さ
せる。FIG. 7 shows a 1 × 8 matrix waveguide switch array (which functions as a router as a whole (WDM
(DEMUX)) 26 shows an apparatus for transmitting a data stream. That is, an apparatus for distributing and transmitting one data stream to each of the plurality of optical fibers 24 is shown. The pitch number of the output channels of the waveguide switch array 26 is configured to be substantially equal to the pitch number of each optical fiber 24 of the optical fiber array 14. Thus, the output channels are arranged so as to be dense, that is, closer to each other, and thus the above-described pitch adjustment between the optical fiber array 14 and the waveguide switch array 26 is necessary. Therefore, an optical system element (R-DOE) 16 that can be refracted and diffracted is arranged on the output side of the waveguide switch array 26 to function as a deflection device.
【0040】参照Reference
【外1】 [Outside 1]
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、屈折特性
及び回折特性を有するので、光を大きく偏向する場合で
も大きな回折効果を得ることができる、という効果を有
する。As described above, the present invention has a refraction characteristic and a diffraction characteristic, so that a large diffraction effect can be obtained even when light is largely deflected.
【0042】また、本発明に係る光学素子は、屈折特性
及び回折特性を有する光学素子を用いて、発光素子によ
り発光された光ビームを該屈折特性及び回折特性により
受光素子に到達させるので、発光素子及び受光素子の位
置がずれていても光通信を行うことができる、という効
果を有する。Further, the optical element according to the present invention uses an optical element having refraction and diffraction characteristics and causes the light beam emitted by the light-emitting element to reach the light-receiving element by the refraction and diffraction characteristics. Optical communication can be performed even if the positions of the element and the light receiving element are shifted.
【図1】VCSELアレイと光ファイバー・アレイの間
の要素密度(解像度)を調整することを示す概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating adjusting the element density (resolution) between a VCSEL array and a fiber optic array.
【図2】屈折かつ回折可能な光学系要素(R−DOE)
の概略図です。FIG. 2 shows an optical element (R-DOE) capable of refraction and diffraction.
It is a schematic diagram of.
【図3】ユニット式の屈折かつ回折可能な光学系要素
(R−DOE)の構成素子の概略図です。FIG. 3 is a schematic diagram of constituent elements of a unit-type refractible and diffractive optical system element (R-DOE).
【図4】各VCSELの共同縦軸を示した図です。FIG. 4 is a diagram showing a common vertical axis of each VCSEL.
【図5】光ビームの偏向のためのパラメータの定義を示
した図である。FIG. 5 is a diagram showing definitions of parameters for deflecting a light beam.
【図6】WDMシステムのマルチ波長のカプリングのた
めに屈折かつ回折可能な光学系要素(R−DOE)を応
用した例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which a refractible and diffractive optical system element (R-DOE) is applied for multi-wavelength coupling of a WDM system.
【図7】大きい偏向の経路設定スイッチのために屈折か
つ回折可能な光学系要素(R−DOE)を応用した例を
示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example in which an optical system element (R-DOE) capable of refraction and diffraction is applied for a path switch of large deflection.
12 VCSEL・アレイ 14 光ファイバー・アレイ 16 光学系要素(R−DOE) 12 VCSEL array 14 Optical fiber array 16 Optical system element (R-DOE)
Claims (7)
た光を該屈折特性及び回折特性により出射後に所定位置
に到達させる単体の光学素子。1. A single optical element having a refraction characteristic and a diffraction characteristic and allowing incident light to reach a predetermined position after being emitted by the refraction characteristic and the diffraction characteristic.
ル・レンズを形成することにより、構成されたことを特
徴とする請求項1記載の光学素子。2. The optical element according to claim 1, wherein the optical element is formed by forming a Fresnel lens on a surface of a prism.
の位置に位置し、かつ、該光ビームを受光するための受
光素子と、 屈折特性及び回折特性を有しかつ前記発光素子により発
光された光ビームを該屈折特性及び回折特性により前記
受光素子に到達させる単体の光学素子と、 を備えた光通信装置。3. A light-emitting element that emits a light beam, a light-receiving element that is located at a position other than on an optical path along which the light beam emitted from the light-emitting element travels, and receives the light beam; And a single optical element having a diffraction characteristic and allowing the light beam emitted by the light emitting element to reach the light receiving element by the refractive characteristic and the diffraction characteristic.
えると共に、各発光素子及び各受光素子は1対1に関係
付けられ、 前記光学素子を複数備え、複数の光学素子は、前記複数
の発光素子各々より発光された光ビームを、各発行素子
に1対1に関係付けられた受光素子に到達させる、こと
を特徴とする請求項3記載の光通信装置。4. A light-emitting element and a plurality of light-receiving elements are provided, and each light-emitting element and each light-receiving element are associated with each other on a one-to-one basis. The optical communication device according to claim 3, wherein the light beam emitted from each of the elements is made to reach a light receiving element that is associated with each of the emitting elements on a one-to-one basis.
子を1つ備え、 前記光学素子を複数備え、複数の光学素子は、前記複数
の発光素子各々より発光された光ビームを、前記受光素
子に到達させる、ことを特徴とする請求項3記載の光通
信装置。5. A light-emitting device comprising: a plurality of light-emitting elements; one light-receiving element; and a plurality of optical elements, wherein the plurality of optical elements transmit light beams emitted from each of the plurality of light-emitting elements to the light-receiving element. The optical communication device according to claim 3, wherein
子を複数備え、 前記光学素子を複数備え、複数の光学素子は、前記1つ
の発光素子より発光された光ビームを、前記複数の受光
素子各々に到達させる、ことを特徴とする請求項3記載
の光通信装置。6. A light-emitting device comprising: one light-emitting element; a plurality of light-receiving elements; a plurality of optical elements, wherein the plurality of optical elements receive light beams emitted from the one light-emitting element by the plurality of light-receiving elements. The optical communication device according to claim 3, wherein the optical communication device reaches each of the elements.
ル・レンズを形成することにより、構成されたことを特
徴とする請求項3乃至請求項6の何れか1項に記載の光
通信装置。7. The optical communication device according to claim 3, wherein the optical element is formed by forming a Fresnel lens on a surface of a prism.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31094599A JP2001133612A (en) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | Optical element and optical communications equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31094599A JP2001133612A (en) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | Optical element and optical communications equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001133612A true JP2001133612A (en) | 2001-05-18 |
Family
ID=18011290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31094599A Pending JP2001133612A (en) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | Optical element and optical communications equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2001133612A (en) |
-
1999
- 1999-11-01 JP JP31094599A patent/JP2001133612A/en active Pending
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