JP2004355024A - 波長多重（ｗｄｍ）光を分波するための波長分波器と組み合せたバーチャル・イメージ・フェーズ・アレイ（ｖｉｐａ）を備える装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 広帯域、高分解能をもつ波長分波器を提供する。
【解決手段】 一般に、ＶＩＰＡは、連続する波長領域内の各波長を持つ入力光を受光し、上記入力光の多重干渉を生じさせ、それにより出力光を生成する装置である。上記出力光は、上記連続する波長領域内の他の波長を持つ上記入力光について形成された出力光と、空間的に判別可能である。装置は、上記ＶＩＰＡと回折格子のような分波器を組み合せる。より詳しくは、上記ＶＩＰＡは、入力光を受光し、上記ＶＩＰＡから伝播する対応する出力光を生成する。上記出力光は、複数の異なる波長成分を含む。上記分波器は、上記出力光を、各々、上記出力光内の異なる波長成分に対応する複数の分離された光に分波する。上記分波器は、実質的に上記ＶＩＰＡの分散方向と垂直な分散方向を持つ。このように、分波器から分離された光は、格子パターンに配置されたファイバーによって検出可能である。
【選択図】図１４

Description

本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）光を分波するためのバーチャル・イメージ・フェーズ・アレイ（ＶＩＰＡ）を含む装置に関する。より詳しくは、本発明は、比較的多数の近接して分かれた波長成分を持つ波長分割多重光が、正確に分波されることを可能にする、回折格子のような波長分波器と組み合わされたＶＩＰＡを含む装置に関する。

波長分割多重は、比較的大量のデータを高速で転送する光ファイバー通信システムにおいて用いられる。より詳しくは、おのおの情報により変調された複数のキャリアが、波長分割多重光に合波される。波長分割多重光は、１つの光ファイバーを介して受光器に送出される。受光器は、波長分割多重光を個々のキャリアに分け、個々のキャリアを検出する。このように、通信システムは比較的大量のデータを光ファイバーで転送することができる。

従って、受光器が正確に波長分割多重光を分波する能力は、通信システムのパフォーマンスに大きく影響する。例えば、多数のキャリアが波長分割多重光に結合されることができても、そのような波長分割多重光は、受光器が正確に波長分割多重光を分波することができなければ、送出できない。ゆえに、受光器に高精度波長分波器を含ませることが望まれている。

図１９は、波長分波器として用いられる多層干渉フィルムを用いた従来のフィルターを示す図である。図１９によると、多層干渉フィルム２０は、透過性の基板２２の上に形成されている。光２４は、平行光であるが、フィルム２０に入射し、続いて繰り返しフィルム２０内で反射する。フィルム２０の特徴により決定される光学的条件から、波長λ２を持つ光２６のみが透過する。光学的条件に合わない全ての光を含む光２８は、フィルム２０を透過できず、反射される。このように、図１９に示されるフィルタは、λ１、λ２の異なる波長の２つのキャリアのみ含む波長分割多重光を分波するために有用である。しかしながら、そのようなフィルタは、それ自体で、３以上のキャリアを持つ波長分割多重光を分離することができないという問題があった。

図２０は、波長分波器として用いられる従来のファブリー・ぺロー干渉計を示す図である。図２０に示すように、高反射率反射フィルム３２は、互いに平行である。光３４は、平行光であり、反射フィルム３０上に入射し、多数回反射フィルム３０と３２の間で反射される。ファブリー・ぺロー干渉計の特徴により決定される通過条件を満足する波長λ２の光３６は、反射フィルム３２を通過する。波長λ１の光３８は、通過条件を満足しないので、反射される。このように、２つの異なる波長を持つ光は、各々、２つの異なる波長に対応する２つの異なる光に分けられる。従って、図１９に示されるフィルタのように、従来のファブリー・ぺロー干渉計は、異なる波長λ１及びλ２の２つのキャリアだけを含む波長分割多重光を分けるのに有用である。しかしながら、そのようなファブリー・ぺロー干渉計は、３つ以上のキャリアを持つ波長分割多重光を分けることができないという問題があった。

図２１は、波長分波器として使用する従来のマイケルソン干渉計の構成を示す図である。図２１に示すように、平行光４０は、ハーフミラー４２に入射し、互いに垂直な第一の光４４と第二の光４６に分けられる。反射ミラー４８は、第一の光４４を反射し、反射ミラー５０は、第二の光４６を反射する。ハーフミラー４２と反射ミラー４８の間の距離及びハーフミラー４２と反射ミラー５０の間の
距離は、光路差を示す。反射ミラー４８によって反射された光は、ハーフミラー４２に戻り、反射ミラー５０によって反射されてハーフミラー４２に戻った光と、干渉する。この結果、各々、波長λ１及びλ２を持つ光５２及び光５４は、互いに分離される。図１９に示すフィルター及び図２０に示すファブリー・ぺロー干渉計のように、図２１に示すマイケルソン干渉計は、異なる波長λ１及びλ２の２つのキャリアのみを含む波長分割多重光を分けるのに有用である。従って、このようなマイケルソン干渉計は、３つ以上のキャリアを持つ波長分割多重光を分けることができないという問題があった。

他の波長キャリアを１つの波長分割多重光から分けることができるように、複数のフィルタ、つまりファブリ・ぺロー干渉計もしくはマイケルソン干渉計を、巨大な配列に組み合せることは可能である。しかし、そのような配列は、高価で、効率が悪く、受光器が望ましくないほど大きくなってしまうという問題があった。

回折格子もしくはアレイ導波路格子は、しばしば、２以上の異なる波長キャリアからなる波長分割多重光を分ける為に用いられる。
図２２は、波長分割多重光を分ける為の従来の回折格子の構成図である。図２２に示すように、回折格子５６は、格子面５８を持つ。複数の異なる波長キャリアを持つ平行光６０は、格子面５８に入射する。異なる波長キャリアは、格子面５８の各々のステップで反射され、互いに干渉する。この結果、異なる波長を持つキャリア６２、６４及び６６は、異なる角度で回折格子５６から出力され、従って、互いに分離される。

しかし、回折格子は、異なる波長キャリアを比較的小さな分散角度で出力する。その結果、受光器が、回折格子によって分けられたさまざまなキャリア信号を、正確に受光することが困難であるという問題があった。この問題は、特に、比較的近接した波長のキャリアを多数持つ波長分割多重光を分波する回折格子において、厳しい問題であった。この場合、回折格子によって得られた角分散は、極端に小さく、典型的には約０．０５度／ｎｍであった。

さらに、回折格子は、入力光の偏光によって影響される。従って、入力光の偏光は、回折格子の性能に影響を与えるという問題があった。また、回折格子の格子面は、正確な回折格子を生成するために、複雑な製造工程を必要とするという問題があった。

図２３は、波長分割多重光を分波する為の従来のアレイ導波路格子の構成を示す図である。図２３に示すように、複数の異なる波長キャリアからなる光は、入口６８を介して受光され、多数の導波路７０を介して分割される。出力光７４が生成されるように、光の出口７２は、各々の導波路７０の端にある。導波路７０は、互いに長さが異なり、そのため、異なる長さの光路を与える。従って、導波路７０を通過する光は互いに異なる位相を持ち、それゆえに、出口７２を介して出力される際に相互に干渉する。この干渉により、異なる波長を持つ光を異なる方向に出力するようにさせる。

アレイ導波路格子において、分散角度は、適切に導波路を構成することにより、ある範囲で調節できる。しかしながら、アレイ導波路格子は、温度変化及び他の環境的な要因により影響される。従って、温度変化と環境的要因は、適切に分散角度を調節することを困難にしていたという問題があった。

従って、本発明の目的は、単純な構成を持ち、波長分割多重光から複数のキャリアを同時に分割することが可能な波長分波器を提供することである。
また、本発明のさらなる目的は、比較的多数の近接したキャリアまたは波長成分を持つ、波長分割多重光を正確に分波することが可能な装置を提供することである。

本発明の一態様において、連続する波長領域内で各々の波長を持つ入力光を受光し、対応する出力光を生成する装置を備える。これにより、上記出力光は、上記連続する波長領域内の他の波長を持つ入力光について形成された出力光と、空間的に判別可能（例えば、出力光は、異なる方向に進む）となる。

より詳しくは、上記装置は、連続する波長領域内で各々の波長を持つ入力光を受光し、上記装置は、入力光の多重反射により自己干渉を生じさせ、それにより、出力光を形成する。このことより、上記出力光は、上記連続する波長領域内の他の波長を持つ入力光についての出力光と、空間的に判別可能となる。上記装置は、バーチャル・イメージ・フェーズ・アレイ（ＶＩＰＡ）と記す。

さらに、本発明の一態様においては、回折格子のような波長スプリッターまたは「分波器」とＶＩＰＡを組み合わせた装置を提供する。より詳しくは、上記ＶＩＰＡは入力光を受光し、上記ＶＩＰＡから伝播する、対応する出力光を生成する。上記出力光は、複数の異なったキャリアのような、異なる波長成分を含む。上記分波器は、上記出力光内の複数の異なる波長成分に各々対応する、複数の分離された光に上記出力光を分波する。上記分波器は、上記ＶＩＰＡの分散方向に対し、実質的に垂直な分散方向を持つことが望ましい。この場合、上記分波器から分離された光は、格子パターンに配列されたファイバーによって検出される。これにより、比較的多数の近接したキャリアまたは波長成分を持つ、波長分割多重光を正確に分波することが可能になる。

さらに、本発明の一態様においては、複数の光を含む入力光を分波する装置を提供する。上記複数の光は、各々異なる波長をもつ。上記装置は、第一の分波器と第二の分波器を備える。上記第一の分波器は、上記入力光を上記入力光内の上記複数の光に各々対応する複数の出力光に分波する。上記第一の分波器は、上記複数の出力光を、各々の出力光について、実質的に直線状の分散方向に異なる出力角度で分散する。さらに、各々の出力光は、複数の波長成分を含む。上記第二の分波器は、各々の出力光を、各々、上記出力光内の複数の波長成分に対応する複数の分離された光に分波する。上記第二の分波器は、上記複数の分離された光を実質的に直線状の分散方向に、各々の分離された光について異なる出力角度で分波する。上記第二の分波器の分散方向は、上記第一の分波器の分散方向に対して平行でなく、好ましくは垂直である。このことにより、比較的多数の近接したキャリアまたは波長成分を持つ、波長分割多重光を正確に分波することが可能となる。

本発明によれば、３つ以上の複数の波長キャリア持つ波長分割多重光を一度に分離することができる。従って、光多重方式の光通信において使用する受光器を小型化することが可能となる。

本発明によれば、異なる波長キャリアを、回折格子よりも大きな分散角度で出力する。従って、分散角度が大きいので、比較的近い波長のキャリアを多数持つ波長分割多重光を分離することより得た分散された光を、受光器が正確に受光することが可能となる。

本発明によれば、連続する波長領域内で各々の波長を持つ入力光を受光し、入力光の多重反射に自己干渉を生じさせ、それにより、出力光を形成する。このことより、上記出力光は、上記連続する波長領域内の他の波長を持つ入力光について形成された出力光と、空間的に判別可能となる。また、多重反射を用いる為、各光線の位相が一定しているため、回折格子のように入力光の偏光により特性が影響を受けるということが少ない。また、アレイ導波路格子のように、特性が環境から影響を受けるということも少ない。

さらに、本発明によれば、回折格子のような波長スプリッターまたは「分波器」とＶＩＰＡを組み合わせる。上記ＶＩＰＡは入力光を受光し、上記ＶＩＰＡから伝播する対応する出力光を生成し、上記分波器は、各々、上記出力光内の複数の異なる波長成分に対応する複数の分離された光に、上記出力光を分波する。これにより、比較的多数の近接したキャリアまたは波長成分を持つ、波長分割多重光を正確に分波することが可能になる。

さらに、本発明によれば、第一の分波器と第二の分波器を備え、複数の光を含む入力光を分波させる。上記第一の分波器は、上記入力光を各々、上記入力光内の上記複数の光に対応する複数の出力光に分波し、上記複数の出力光を、各々の出力光について、実質的に直線状の分散方向に異なる出力角度で分散する。さらに、上記第二の分波器は、各々の出力光を、各々、上記出力光内の複数の波長成分に対応する複数の分離された光に分波し、上記複数の分離された光を実質的に直線状の分散方向に、各々の分離された光について異なる出力角度で分波する。このことにより、比較的多数の近接したキャリアまたは波長成分を持つ、波長分割多重光を正確に分波することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図面において、同じ要素は、同じ参照番号で示されている。
図１は、本発明の一実施例に係わるバーチャル・イメージ・フェーズ・アレイ（ＶＩＰＡ）の構成図である。以下、「波長スプリッター」、「バーチャル・イメージ・フェーズ・アレイ」もしくは「ＶＩＰＡ」という用語は、互いに置き換えて使用する。

図１に示すように、ＶＩＰＡ７６は、ガラスの薄い板でできていることが望ましい。入力光７７がＶＩＰＡ７６中を進むように、入力光７７は、半円柱レンズのようなレンズ８０によってライン７８上に集束される。以下、ライン７８は、「焦点線７８」と示す。入力光７７は、焦点線７８から放射状に伝播して、ＶＩＰＡ７６内部に受光される。その後、ＶＩＰＡ７６は、コリメートされた光の光束８２を出力する。ここで、光束７８の出力角度は、入力光７７の波長が変化するにつれ、変化する。例えば、入力光７７が波長λ１である場合、ＶＩＰＡ７６は、特定の方向に波長λ１で光束８２ａを出力する。入力光７７が波長λ２である場合、ＶＩＰＡ７６は、異なった方向に波長λ２で光束８２ｂを出力する。もし、入力光７７が、波長λ１の光と波長λ２の光を組み合せた波長分割多重光である場合、ＶＩＰＡ７６は、２つの分離された光束８２ａ及び８２ｂを異なる方向に同時に出力する。従って、ＶＩＰＡ７６は、互いに空間的に判別可能な光束８２ａ及び８２ｂを生成する。同様に、ＶＩＰＡ７６は、波長分割多重光からの２以上の異なるキャリア光を同時に分離可能である。

図２は、本発明の実施例に係わる図１で示すＶＩＰＡ７６のＶＩＩ−ＶＩＩ線にそった横断面図である。図２に示すように、ＶＩＰＡ７６は、反射面８６及び８８を表面上にもつガラスのような部材８４を備える。反射面８６及び８８は、互いに平行であり、間隔ｔで隔てられている。反射面８６及び８８は、一般的に部材８４上に付着している反射フィルムである。反射面８８は、以下により詳しく述べるが、照射窓９０以外において、約１００％の反射率を持つ。反射面８６は、約９５％の反射率を持つ。従って、反射面８６上に入射した光の約５％は透過され、光の約９５％は反射されるように、反射面８６は約５％の透過率を持つ。

反射率は、ＶＩＰＡを特殊に応用することによって容易に変えることができる。しかし、一般に反射面８６は、入射光の一部が透過できるように１００％より小さい値の反射率を持つ必要がある。

反射面８８は照射窓９０を持つ。照射窓９０は光を透過させ、なるべく反射がない、もしくは、大変低い反射率を持つ。入力光９２が反射面８６及び８８の間で受光され、反射されるように、照射窓９０は入力光９２を受光する。

図２は、図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線にそった横断面を示す為、図１の焦点線７８は図２において「点」として見える。入力光９２はその後放射状に焦点線７８から伝播する。さらに、図２に示すように、焦点線７８は反射面８６上に位置する。焦点線７８が反射面８６上にあることは必要ではないが、焦点線７８の配置の変化は、ＶＩＰＡ７６の特性に小さな変化しか起こさない。

図２に示すように、入力光９２は照射窓９０の領域Ａ０を介して、部材８４に入る。ここで、点Ｐ０は領域Ａ０の周辺の点を示す。
反射面８６の反射能のため、入力光９２の約５％もしくはそれ以下は、光線Ｒ０によって定義される透過光Ｏｕｔ０として反射面８６を透過し、入力光９２の約９５％もしくはそれ以上は、反射面８６によって反射され、反射面８８の領域Ａ１に入射する。点Ｐ１は、領域Ａ１の周辺の点を示す。反射面８８上の領域Ａ１で反射した後、入力光９２は反射面８６へ進み、反射面８６を介して、光線Ｒ１によって定義される透過光Ｏｕｔ１として一部が送出される。こうして、図２に示すように、入力光９２は反射面８６と８８の間で多重反射する。ここで、反射面８６の各々の反射は、また、反射面８６を透過する各透過光となる。従って、例えば、ちょうど入力光９２が反射面８８上の領域Ａ２、Ａ３及びＡ４で反射する毎に、入力光９２は、反射面８６で反射して、各々透過光Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３及びＯｕｔ４を生成する。点Ｐ２は領域Ａ２の周辺の点を示し、点Ｐ３は、領域Ａ３の周辺の点を示し、点Ｐ４は、領域Ａ４の周辺の点を示す。透過光Ｏｕｔ２は、光線Ｒ２で定義され、透過光Ｏｕｔ３は、光線Ｒ３で定義され、透過光Ｏｕｔ３は、光線Ｒ３で定義される。図２において、透過光Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３及びＯｕｔ４しか示されていないが、実際には、入力光９２のパワーと反射面８６及び８８の反射率に依存して、もっと多くの透過光が存在することが可能である。

以下により詳しく述べるように、光束を出力光として生成する為に、透過光は互いに干渉する。出力光の方向は入力光９２の波長に従って変化する。
図２は、１波長からなる入力光９２の例を示す。しかしながら、もし入力光が複数の波長（各々異なる波長の複数のキャリアからなる波長分割多重光のように）からなる場合も、入力光は同様に反射される。なお、複数の光束は、各々複数のキャリアに対応して形成される。各々の光束は、ＶＩＰＡから他の光束と異なる角度で出力される。

図３は、本発明の一実施例に係わるＶＩＰＡによって生成される反射光間での干渉を示す図である。図３に示すように、焦点線７８から進む光は、反射面８８によって反射され、その後反射面８６によって反射される。上述のように、反射面８８は約１００％の反射率を持ち、ゆえに本質的に鏡のように機能する。結果として、透過光Ｏｕｔ１は、反射面８６と８８は存在せず、その代わりに、透過光Ｏｕｔ１は焦点線Ｉ１から放射されたかのように、光学的に分析することが可能である。同様に、透過光Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３及びＯｕｔ４は、各々焦点線Ｉ２、Ｉ３及びＩ４から放射されたかのように、光学的に分析することが可能である。焦点線Ｉ２、Ｉ３及びＩ４は、焦点線Ｉ０の虚像である。

従って、図３に示すように、焦点線Ｉ１は焦点線Ｉ０から距離２ｔ隔てている。ここで、ｔは反射面８６と８８間の距離に等しい。同様に、各々のその後に続く焦点線は、すぐ前の焦点線から距離２ｔ隔てている。このように、焦点線Ｉ２は焦点線Ｉ１から距離２ｔ隔てている。さらに、各々のその後に続く、反射面８６と８８の間の多重反射は、先の透過光よりも強度が弱い透過光を生成する。従って、透過光Ｏｕｔ２は透過光Ｏｕｔ１よりも強度が弱い。

図３に示すように、焦点線からの透過光は互いに重複し、干渉する。さらに、焦点線Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３及びＩ４は焦点線Ｉ０の虚像であり、従って、透過光Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３及びＯｕｔ４は、焦点線Ｉ０、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３及びＩ４の位置で、同じ光学的位相を持つ。ゆえに、この干渉は入力光９２の波長に依存する特定の方向に進む光束を生成する。

上述の本発明の実施例に係わるＶＩＰＡは、ＶＩＰＡの設計の特徴である強め合い条件を持つ。強め合い条件は、光束が形成されるように、透過光の干渉を増大する。ＶＩＰＡの強め合い条件は次の式（１）で表される。

２ｔ × ｃｏｓθ ＝ ｍλ （１）
ここで、θは、反射面８６及び８８に垂直な線から測定した、結果として得られる光束の伝播方向を、λは入力光の波長を、ｔは反射面８６と８８の距離を、ｍは整数を示す。

従って、もしｔが定数で、ｍに特定の値が与えられる場合、波長λを持つ入力光について形成された、光束の伝播方向は決定される。
より具体的には、入力光は、特定の角度を介して、放射状に焦点線７８から分散する。従って、同じ波長を持つ入力光は、焦点線７８から多数の異なる方向に進み、反射面８６と８８の間で反射される。ＶＩＰＡの強め合い条件は、入力光の波長に対応する方向を持つ光束を形成するために、特定の方向に進む光を透過光の干渉を介して増強させる。強め合い条件により必要とされる特定の方向以外の異なる方向に進む光は、透過光の干渉により弱められる。

さらに、入力光が複数の異なる波長を持つ光を含む場合、強め合い条件は、入力光内の各々の波長について、異なる光束を形成する。各々の光束は異なる波長である。従って、ＶＩＰＡは波長分割多重光を受光し、異なる方向に進み、波長分割多重光内の様々な波長に対応する複数の光束を生成することができる。

図４は、本発明の一実施例に係わる、ＶＩＰＡ７６による光束の形成を示し、図１での線ＶＩＩにそった横断面を表す図である。より具体的には、図３は複数の光束を形成することが可能なＶＩＰＡ７６を示す。ここで、各々の光束は、入力光の波長に依存して異なる伝播方向を持つ。

図４に示すように、入力光が反射面８６と８８の間で反射されるように、複数の波長を持つ入力光は、焦点線７８から放射状に分散される。入力光は３つの異なる波長を持つ光を含むと仮定する。ゆえに、各々の波長を持つ光は焦点線７８から多くの異なる方向に分散される。入力光の波長に対応する方向を持つ光束を形成する為に、ＶＩＰＡの強め合い条件は、同じ波長の特定の方向に進む光を、異なる方向に進む光によって増強させる。従って、例えば、波長λ１を持ち、焦点線７８から方向θ１に伝播する光は、異なる方向に進む光により増強され、伝播方向θ１を持つ光束ＬＦ１を形成する。同様に、波長λ２を持ち、焦点線７８から方向θ２に伝播する光は、異なる方向に進む光により増強され、伝播方向θ２を持つ光束ＬＦ２を形成する。また、波長λ３を持ち、焦点線７８から方向θ３に伝播する光は、異なる方向に進む光により増強され、伝播方向θ３を持つ光束ＬＦ３を形成する。

上述のように、式（１）は、光束を形成する透過光の間での干渉を増大させる時に、満足されなければならない。さらに、好ましくは、部材８４の厚さｔは、予め決められている。従って、入力光の入射の角度範囲は、入力光がＶＩＰＡ７６に、式（１）を満足する伝播方向θで入るように、設定される必要がある。より具体的には、入力光の伝播方向を固定し、反射面８６と８８の間の距離ｔを固定し、入力光の波長を予め決定することが可能である。従って、入力光内の各々の波長について生成される光束の特定の角度を決定することが可能であり、ＶＩＰＡ７６の強め合い条件を満足することが可能である。

さらに、入力光は焦点線７８から多くの方向に放射するため、入力光は、強め合い条件を満足する角度に、確実に伝播することができる。
図５は、図１で示すＶＩＰＡのＶＩＩ−ＶＩＩ線にそった横断面を示す図であり、本発明の一実施例に係わる入力光の入射の角度もしくは傾斜角度の決定についてのＶＩＰＡの特徴を示す。

図５に示すように、入力光９２は、円柱レンズ（不図示）により集光され、焦点線７８に集束される。図５に示すように、入力光９２は、照射窓９０上の「ａ」に等しい幅を持つ領域をカバーする。入力光９２は反射面８６から一度反射した後、入力光９２は反射面８８上に入射し、反射面８８上の「ｂ」に等しい幅を持つ領域をカバーする。さらに、図５に示すように、入力光９２は、反射面８６の法線に関して傾斜角度θ１である、光軸９４にそって進む。

ＶＩＰＡへ入射する時に、入力光９２が照射窓９０を介して部材８４から漏れ出ないように、そして、反射面８６により一度反射された後に、入力光９２が反射面８８から漏れ出ないように、傾斜角度θ１は設定されるべきである。つまり、傾斜角度θ１は、入力光９２が反射面８６と８８の間に「トラップ」されたままで、照射窓９０を通って逃れることができないように、設定されるべきである。従って、入力光９０が、照射窓９０を介して部材８４から漏れ出ることのないように、傾斜角度θ１は、次の式（２）に従って決定されるべきである。

光軸θ１の傾斜 ≧ （ａ＋ｂ）／４ｔ （２）
従って、図１から図５に示すように、本発明の実施例は、連続する波長領域内の各々の波長を持つ入力光を受光する、ＶＩＰＡを備える。ＶＩＰＡは、入力光の多重反射によって自己干渉を生じさせ、それにより出力光を形成させる。出力光は、連続する波長領域内の他の波長を持つ入力光について形成された出力光と、空間的に判別可能である。例えば、図２は、反射面８６と８８の間で多重反射される入力光９２を示す。この多重反射は、（図９に示す光束ＬＦ１、ＬＦ２またはＬＦ３のような）光束を生成するように、互いに干渉する複数の透過光Ｏｕｔ０、Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３及びＯｕｔ４を生成する。

「自己干渉」は、同じ源から生ずる複数の光またはビームの間で起こる干渉を示す用語である。従って、透過光Ｏｕｔ０、Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３及びＯｕｔ４は、全て同じ源（つまり、入力光９２）から生じている為、透過光Ｏｕｔ０、Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３及びＯｕｔ４の干渉は、入力光９２の自己干渉という。

上述の本発明の実施例によると、入力光は、連続する波長領域内のどの波長であってもよい。このように、入力光は、離散した値の範囲から選ばれた値の波長に限定されない。
さらに、上述の本発明の実施例によると、連続する波長範囲内の異なる波長の入力光である場合に生成される出力光と、連続する波長領域内の特定の波長の入力光について生成された出力光は、空間的に判別可能である。従って、例えば、図１に示すように、入力光７７が連続する波長領域内で異なる波長の場合、光束８２の進行方向（つまり、「空間的特性」）は異なる。出力光は入力光の２つの異なる波長について空間的に判別可能であるが、入力光の連続する波長領域内の各々の波長について、空間的に判別可能な出力光を生成することはできない、図１９から図２１に示す従来の波長分波装置と、この動作は比較することができる。例えば、図１９のフィルタ−において、波長分割多重光内の波長λ２を持たない全てのキャリアは、光２８として出力される。

図６は、本発明の一実施例に関わる、受光器とともに用いられるＶＩＰＡを示す構成図である。図に示すように、多層膜反射フィルム９６及び９８は、厚さｔ、例えば１００μｍ、を持つガラス製の平行平板１００の両端に設けられている。平行平板１００は、２０から２０００μｍの範囲の厚みを持つことが望ましい。反射フィルム９６及び９８は、多層高反射率干渉フィルムであることが望ましい。

反射フィルム９８の反射率は、約１００％であり、反射フィルム９６の反射率は、約９５％である。しかし、反射フィルム９６の反射率は、９５％に限定されず、反射フィルム９６と９８の間で多重反射するのに、十分な光が反射フィルム９６から反射される限り、異なる値であってもよい。望ましくは、反射フィルム９６の反射率は、８０％から１００％より数パーセント少ない範囲内であるとよい。さらに、反射フィルム９８の反射率は１００％に限定されないが、反射フィルム９６と９８の間で多重反射するために、十分高い必要がある。

照射窓１０２は入力光を受光し、平行平板１００上、反射フィルム９６と同じ表面上に位置する。照射窓１０２は、平行平板１００の表面上、反射率約０％を持つフィルムによって形成できる。図６に示すように、照射窓１０２と反射フィルム９６の間の境界は、直線状であることが望ましい。

入力光は、例えば、光ファイバー（不図示）から出力され、コリメーティング・レンズ１０６により受光される。コリメーティング・レンズ１０６は、入力光を平行ビーム１０４に変換し、変換された光は円柱レンズ１０８により受光される。円柱レンズ１０８は、平行ビーム１０４を反射フィルム９８上の焦点線１１０に、もしくは平行平板１００内のある点に集束する。このように、入力光は照射窓１０２を介して平行平板１００に入る。

入力光が平行平板１００に入った後、放射窓１０２を介して逃れないように、入力光の光軸は、反射フィルム９６の法線に関して傾斜角度を持つ。このために、上述の式（２）に従って傾斜角度は設定される。

いったん、平行平板１００内で、入力光は（図２に示すように）反射フィルム９６と９８の間で多重反射する。入力光が反射フィルム９６に入射する毎に、入力光の約９５％は、反射フィルム９８に向かって反射し、入力光の約５％は反射フィルム９６を透過し、透過光を形成する（例えば、図２に示す透過光Ｏｕｔ１のように）。反射フィルム９６と９８間の多重反射は、複数の透過光を形成する。複数の透過光は互いに干渉して、入力光の波長に依存する伝播方向を持つ光束１１２を形成する。

光束１１２は、その後レンズ１１４により集光され、レンズ１１４は、集光点に光束１１２を集束する。集光点は、入力光の異なる波長について、直線状ラインパス１１６にそって移動する。例えば、入力光の波長が増加するにつれ、集光点はさらに直線状ラインパス１１６にそって移動する。複数の受光器１１８は、集束された光束１１２を受光する為に、直線状ラインパス１１６上に配置される。従って、各々の受光器１１８を、特定の波長に対応する光束を受光するように配置することが可能である。

ＶＩＰＡの反射フィルムの間または反射面の間の距離ｔをコントロールすることにより、反射フィルムまたは反射面の間で反射された光の位相差は、所定の量だけシフトすることが可能である。それにより、すばらしい耐環境性を実現する。さらに、上述の本発明の実施例において、偏光に依存する光学的特性の変化は小さい。

図７は本発明のさらなる実施例に係わる、受光器と共に用いられるＶＩＰＡの構成を示す図である。
図７に示すＶＩＰＡは、反射フィルム９６および９８の反射率が逆であることを除くと、図６に示すＶＩＰＡに似ている。より具体的には、図７に示すＶＩＰＡにおいて、反射フィルム９８は約９５％の反射率を持ち、反射フィルム９６は約１００％の反射率を持つ。図７に示すように、光束１１２は、反射フィルム９８を通って進む透過光の干渉を介して形成される。このように、入力光は平行平板１００の一方の側に入り、光束１１２は平行平板１００の反対側に形成される。その他の点で、図７に示すＶＩＰＡは図６に示すＶＩＰＡと同様に動作する。

図８は、本発明のさらに別の実施例に係わるＶＩＰＡの構成を示す図である。図８に示すように、プレート１２０は、例えば、ガラス製であり、その上に反射フィルムを備える。反射フィルム１２２は約９５％またはそれ以上だが、１００％よりも小さい反射率を持つ。反射フィルム１２４は約１００％の反射率を持つ。照射窓１２６は約０％の反射率を持つ。

入力光１２８は、照射窓１２６を介して、円柱レンズ１３０により焦点線１２９に集束される。焦点線１２９は、プレート１２０の反射フィルム１２２が設けられた表面上にある。このように、焦点線１２９は、本質的に照射窓１２６を介して反射フィルム１２２上に集束された線である。

円柱レンズ１３０により集束された時、焦点線１２９の幅は、入力光１２８の「ビームウェスト」という。このように、図８に示される本発明の実施例は、入力光１２８のビームウェストをプレート１２０の遠い方の表面（つまり、その上に反射フィルム１２２を持つ表面）上に集束させる。ビームウェストをプレート１２０の遠い方の表面上に集束することにより、本発明の本実施例は、（ｉ）入力光１２８が照射窓１２６を通過する際に、入力光１２８によりカバーされた、プレート１２０の表面上の照射窓１２６の領域（例えば、図５に示す領域「ａ」）と、（ｉｉ）入力光１２８が最初に反射フィルム１２４により反射された時、入力光１２８によりカバーされた反射フィルム１２４上の領域（例えば、図５に示す領域「ｂ」）との間の重複の可能性を減少することができる。ＶＩＰＡの適当な動作を確実にする為に、そのような重複は減少させることが望ましい。

図８において、入力光１２８の光軸１３２は、小さな傾斜角度θを持つ。反射フィルム１２２の最初の反射の後、光の５％は反射フィルム１２２を通過して、ビームウェストの後は広がり、光の９５％は、反射フィルム１２４に向かって反射される。最初に反射フィルム１２４によって反射された後、光は再び反射フィルム１２２にぶつかるが、ｄだけずれる。その後、光の５％は反射フィルム１２２を通過する。同様にして、図８に示すように、一定の間隔ｄで、光は多くのパスに分かれる。各々のパスのビーム形は、ビームウェスト１２９の虚像１３４から光が広がるようになる。虚像１３４は、プレート１２０に対して法線である直線状にそって、一定の間隔２ｔで配置される。ここで、ｔはプレート１２０の厚さである。虚像１３４でビームウェストの位置は、自己整列し、位置を調節する必要はない。その後、虚像１３４から広がる光は、互いに干渉し、入力光１２８の波長に従って変化する方向に伝播する、コリメートされた光１３６を形成する。

光のパスの間隔はｄ＝２ｔＳｉｎθであり、隣接したビームとの間のパスの長の差は、２ｔＣｏｓθである。角分散はこれら２つの数字の比に比例し、ｃｏｔθである。この結果、本発明の実施例は、従来の波長分波器と比較して、異なるキャリアについての光束の間で、大変大きな角分散を生成する。

上述のように、本発明の実施例は、「バーチャル・イメージ・フェーズ・アレイ」という。先に図８で示すように、「バーチャル・イメージ・フェーズ・アレイ」という語は、虚像（バーチャル・イメージ）１３４の配列（アレイ）の形成を起源とする。

図９は、本発明の一実施例に関わる、導波路型ＶＩＰＡの構成を示す図である。
図９に示すように、光１３８は、光ファイバー（不図示）から出力され、基板１４２上に設けられた導波路１４０により受光される。導波路１４０、例えばニオブ酸リチウムである。光１３８は、異なる波長を持つ複数のキャリアに変調が施された光信号を含む。

光１３８は、一般的に、光ファイバーから出力される際に、ある分散幅を持つ。従って、コリメーティング・レンズ１４２は、光１３８を平行光に変換する。
平行光は、その後円柱レンズ１４４により集光され、焦点線１４６に集束される。光は、その後、焦点線１４６から照射窓１５０を介して、ＶＩＰＡ１４８に放射する。

ＶＩＰＡ１４８は、平行平板１５６上に反射フィルム１５２及び１５４を備える。反射フィルム１５４は平行平板１５６の一方の側にあり、反射フィルム１５２及び照射窓１５０は、平行平板１５６の他方の側にある。反射フィルム１５２は、約１００％の反射率を持ち、反射フィルム１５４は、１００％より低い反射率を持つ。平行平板１５６により反射された光の光束１５８は、照射窓１５０と反対の平行平板１５６の側へ出力される。

光１３８が複数の波長を含む場合、入力光１３８の波長に依存して異なる方向に進む複数の光束１５８が形成される。ＶＩＰＡ１４８によって形成された光束１５８は、光束１５８の伝播方向に依存して、レンズ１６０により異なる点に集束される。従って、図９に示すように、各々波長λ１、λ２及びλ３を持つ光束１５８ａ、１５８ｂ及び１５８ｃは、異なる集光点に形成される。

複数の受光導波路１６２は、集光点に設けられている。各々の受光導波路１６２は、光信号及び、１つの波長を持つ対応するキャリアを導波する。従って、複数の光束は、様々なチャネルを介して同時に受光され、伝送されることが可能である。各々の受光導波路１６２は、後段に設けられた、対応する受光器（不図示）を持つ。受光器は、一般的にフォトダイオードである。従って、各々の受光導波路１６２によって導波された光は、対応する受光器によって検出された後に処理される。

図１０、図１１、図１２及び図１３は、本発明の一実施例に係わるＶＩＰＡを製造するための方法を示す。
図１０に示すように、平行平板１６４は、望ましくはガラス製で、良い平行性を持つ。反射フィルム１６６及び１６８は、真空蒸着、イオンスパッタリングまたは他の同様な方法により平行平板１６４の両側に形成される。反射フィルム１６６及び１６８の一方は、ほぼ１００％の反射率を持ち、他方は望ましくは８０％以上で、１００％より低い反射率を持つ。

図１１に示すように、反射フィルム１６６及び１６８の一方は、照射窓１７０を形成するために部分的に削られている。図１１において、反射フィルム１６６は、反射フィルム１６６と平行平板１６４の同じ表面上に、照射窓１７０を形成する為に削られている。しかし、代わりに、反射フィルム１６８が、平行平板１６４の反射フィルム１６８と同じ表面上に、照射窓１７０を形成する為に部分的に削られることも可能である。本発明の様々な実施例によって示すように、照射窓は平行平板１６４のどちらの側にあってもよい。

反射フィルムを削ることは、エッチング処理によって行うことが可能である。しかし、機械的切削処理もまた使用でき、より安価である。しかし、反射フィルムが機械的に削られる場合、平行平板１６４への損傷を最低限にするように、平行平板１６４は注意深く処理されなければならない。例えば、照射窓を形成する平行平板１６４の一部がひどく損傷した場合、平行平板１６４は受光した入力光の散乱によって起こされる余分なロスを生成する。

反射フィルムの最初の形成とその後の切削の代わりに、照射窓は予め、照射窓に対応する平行平板１６４の一部をマスキングすることにより、この部分が反射フィルムで覆われないように防止して、生成することが可能である。

図１２に示すように、透明接着剤１７２が反射フィルム１６６上及び、反射フィルム１６６が除かれるべき平行平板１６４の一部に用いられている。照射窓を形成する平行平板１６４の一部に透明接着剤１７２は用いられることになる為、透明接着剤１７２は、できる限り光学的欠損をおこさないようにすべきである。

図１３に示すように、透明防護板１７４は、反射フィルム１６６と平行平板１６４を防護するために、透明接着剤１７２上に用いられている。透明接着剤１７２は、反射フィルム１６６を除くことにより得られた窪んだ部分を満たす為に用いられているので、透明防護板１７４を平行平板１６４の最表面と平行に備えることが可能である。

同様に、反射フィルム１６８を防護する為に、接着剤（不図示）は、反射フィルム１６８の最表面に用いられ、防護板（不図示）を備えるようにすべきである。
反射フィルム１６８が約１００％の反射率を持ち、かつ、平行平板１６４の同じ表面に照射窓はない場合、接着剤と防護板は必ずしも透明でなければならないわけではない。

さらに、反射防止フィルム１７６は、透明防護板１７４に用いられている。例えば、透明防護板１７４及び照射窓１７０は、反射防止フィルム１７６により覆われている。
上述の本発明の実施例において、焦点線は入力光が入る平行平板の表面の反対側の表面上にあるとしている。しかし、焦点線は平行平板内、照射窓上、または照射窓の前にあってもよい。

上述の本発明の実施例において、２つの反射フィルムは、１つの反射フィルムの反射率は約１００％であり、フィルム間で光を反射する。しかし、各々１００％より少ない反射率を持つ２つの反射フィルムでも、同様な効果は得られる。例えば両反射フィルムは、９５％の反射率を持ってもよい。この場合、各々の反射フィルムは、自身を透過し、干渉を起こす光を持つことになる。この結果、波長に依存する方向に進む光束は、反射フィルムが形成された平行平板の両側に形成される。このように、本発明の様々な実施例の様々な反射は、必要とされるＶＩＰＡの特性に従って容易に変えることが可能である。

上述の本発明の実施例では、ＶＩＰＡは平行平板または互いに平行な２つの反射面によって形成されるとして、説明した。しかし、板もしくは反射面は、必ずしも平行である必要はない。

上述の本発明の実施例によると、複数の波長を含む光を、同時に分割することが可能である。従って、波長多重通信に用いる受光器は、うまく小型化できる。
上述の本発明の実施例によると、ＶＩＰＡは、光の各々の波長について波長分割多重光を同時に分割することができる。さらに、分散の角度は、ＶＩＰＡを形成する平行平板の厚さｔによって調節することが可能である。その結果、各々の分割された信号を、受光器が容易に受光することができるように、分散の角度を十分広くすることができる。例えば、従来の回折格子では、大きな回折角度を得る為に細かい凹凸表面が必要であった。しかし、細かく、正確な凸凹表面をあつらえることは困難であり、従って、回折の角度の大きさは制限されていた。一方、上述の本発明の実施例に関わるＶＩＰＡでは、比較的大きな分散の角度を得る為には、平行平板の厚さを変えるだけで良い。

さらに、上述の本発明の実施例に関わるＶＩＰＡは、従来の回折格子より大きな分散角度を生成する。従って、上述の本発明の実施例に関わるＶＩＰＡを用いる受光器は、高度の多重処理を実現する波長多重通信においても、失敗なく正確に光信号を受光できる。さらに、そのような受光器は、比較的単純な構造を持ち、比較的安価に製造できる。

上述の本発明の実施例によると、ＶＩＰＡは、反射を用い、干渉する光の間で一定の位相差を維持する。その結果、ＶＩＰＡの特性は安定し、これにより、偏光により起こる光学的特性の変化を減少することができる。一方、従来の回折格子の光学的特性は、入力光の偏光に依存して、好ましくない変化があった。

さらに、アレイ導波路格子と比較して、上述の本発明の実施例に関わるＶＩＰＡは、比較的単純な構造を持ち、安定した光学的特性及び環境条件の変化に対する抵抗力を達成する。

上述の本発明の実施例は、互いに「空間的に判別可能な」光束を供給する、と説明する。「空間的に判別可能」とは、光束が間隔で判別可能であることをいう、例えば、様々な光束がコリメートされて異なる方向に進む、または異なる場所に集束される場合、光束は空間的に判別可能である。しかし、本発明はこのような例に限られるものではなく、光束が互いに空間的に判別可能である、多くの他の方法が存在する。

ＶＩＰＡは、ＶＩＰＡの反射面間の厚さｔ（図２の反射面８６と８８の間の厚さｔのように）に対応する自由スペクトラル領域を持つ。ＶＩＰＡが波長分波器として用いられる場合、自由スペクトラル領域は、ＶＩＰＡの波長帯域を制限する。一般的に、波長帯域は、実質的に自由スペクトラル領域と等しい。例えば、厚さｔが５０μｍの場合、ＶＩＰＡの波長帯域は１６ｎｍであり、各々の連続する１６ｎｍの波長帯域についての出力角度が、繰り返される。

従って、ＶＩＰＡへの入力光は、比較的広い波長領域内に入る。この波長領域は、ＶＩＰＡの自由スペクトラル帯域により決定される複数の波長帯域に分割される。各々の波長帯域について、ＶＩＰＡからの出力角度は繰り返される。

ＶＩＰＡに広い波長帯域を与えることは、しばしば望ましい。例えば、最近の技術進歩により、光アンプの帯域幅は大変増加している。光アンプにより増幅された光を効率的に分割するために、ＶＩＰＡに広い波長帯域または帯域幅を与えることが望ましい。このために、ＶＩＰＡの反射面の間の厚さｔは、より薄くならなければならない。しかし、５０μｍより小さい厚さｔのＶＩＰＡは、容易に制作できない。

ＶＩＰＡの波長帯域を制限するこの問題を解決する為に、広い波長帯域を持つ装置を提供するように、ＶＩＰＡを波長スプリッター（または、分波器ともいう）と組み合せて用いることが可能である。

より具体的に、図１４及び図１５は、本発明の一実施例に関わる、分波器とＶＩＰＡを組み合せた装置を示す。図１４は装置の平面図、図１５は装置の側面図である。
図１４及び図１５に示すように、波長分割多重光のような入力光は、ファイバー２００からコリメーティング・レンズ２１０へ進む。コリメーティング・レンズ２１０は、入力光をコリメートし、半円柱レンズ２２０にコリメートされた光を供給する。半円柱レンズ２２０はＶＩＰＡ２３０へ光を線集束させる。

ＶＩＰＡは、回折格子２４０のような分波器へ供給される（光束のような）出力光を生成する。回折格子２４０は、複数の分離された光または光束に、光を分波し、複数の分離された光または光束は、集束レンズ２５０によって焦点面２６０に集束される。

一般に、ＶＩＰＡ２３０のようなＶＩＰＡは、狭い波長領域で比較的高い分解能を持つ。例えば、図１６は、波長対ＶＩＰＡの出力角度を示すグラフである。図１６に示すように、ＶＩＰＡは、ＶＩＰＡの自由スペクトラル領域によって決定される、複数の反復する波長帯域２８０を持つ。一般に、各々の波長帯域２８０の帯域は、実質的に自由スペクトラル領域に等しい。

図１６に示すように、波長λ１、λ２、λ３、λ４及びλ５は、各々同じ出力角度θでＶＩＰＡから分散される。従って、ＶＩＰＡは、波長λ１、λ２、λ３、λ４及びλ５に対応する波長成分を持つ、出力角度θで出力光を分散する。

一方、図１７は、波長対回折格子の出力角度を示すグラフである。図１７に示すように、回折格子は、波長λ１、λ２、λ３、λ４及びλ５を含む広い波長帯域２９０を持つ。回折格子は、各々出力角度θ１、θ２、θ３、θ４及びθ５で、波長λ１、λ２、λ３、λ４及びλ５を分散する。

図１６及び図１７から、ＶＩＰＡは、（波長帯域２８０のような）波長帯域内の比較的近接した波長を、大きく異なる出力角度で出力することを可能とする。従って、ＶＩＰＡは、狭い波長帯域においても比較的高い分解能を持つ。一方、回折格子は、広い波長帯域で波長を分割することを可能とするが、出力角度は、互いに比較的近接している。従って、回折格子は広い波長帯域であっても、比較的低い分解能を持つ。

図１４及び１５は、ＶＩＰＡ２３０及び回折格子２４０の分解能を参照することにより、容易に理解できる。より具体的には、再び図１４及び１５を参照すると、入力光はまず、比較的高い分解能のＶＩＰＡ２３０で分波され、その後、さらに比較的低い分解能の回折格子２４０で分波される。

図１８は、本発明の一実施例に係わる、ＶＩＰＡ−回折装置の動作例を示す。図１８に示すように、波長λ１、λ２、λ３、λ４、λ５、λ６、λ７、λ８、λ９、λ１０、λ１１及びλ１２を持つ入力光２９５を、ＶＩＰＡ２３０は受光する。その結果、ＶＩＰＡ２３０は、ＶＩＰＡ２３０から伝播する複数の光束または出力光３００、３１０、３２０、３３０及び３４０を生成する。出力光３００は、波長λ１、λ６及びλ１１を含む。出力光３１０は、波長λ２、λ７及びλ１２を含む。出力光３２０は、波長λ３及びλ８を含む。出力光３３０は、波長λ４及びλ９を含む。出力光３４０は、波長λ５及びλ１０を含む。

回折格子２４０は、出力光３００、３１、３２０、３３０及び３４０を受光し、各々、出力光内の波長に対応する分離された光に、各々の出力光を分波する。例えば、回折格子２４０は、出力光３００を、波長λ１、λ６及びλ１１を持つ３つの分離された光に分波する。

ＶＩＰＡ２３０が、回折格子２４０が分離された光を分散する分散方向に対して平行でない、分散方向に出力光を分散する場合、ＶＩＰＡ２３０と回折格子２４０の組合せにより、比較的多数の間隔が近接した波長成分を持つ波長分割多重光を正確に分波することが可能になる。

例えば、図１８は、格子パターンに、点１から１２を持つグリッド３５０を示す。点１から１２は、個々のファイバーの端を表す。ＶＩＰＡ２４０の分散方向が実質的に回折格子２４０の分散方向に対して垂直である場合、回折格子２４０によって生成された分離された光は、格子パターンに配列されたファイバーによって受光されることが可能である。この構成により、比較的多数の空間的に近接した波長成分を持つ、波長分割多重光は正確に分波されることが可能になる。

ＶＩＰＡ２４０の分散角度は、回折格子２４０の分散角度に対して、実質的に垂直であることに限定されるものではない。例えば、分散方向は互いに、単純に「平行でない」ことは可能である。さらに、本発明は、分散方向の関係によって限定されるものではない。従って、応用の仕方によっては、分散方向が平行であることが適当であることもありうる。

ＶＩＰＡ及び回折格子は共に、ある分散方向にある出力角度で、光を出力すると理解するべきである。従って、ＶＩＰＡ２３０は、異なる出力角度でＶＩＰＡから各々分散される、複数の出力光を生成する。しかし、出力光は、同じ分散方向に分散される。図１８において、ＶＩＰＡ２３０と回折格子２４０の分散方向は、共に実質的に直線状であることが望ましい。例えば、図１８で、ＶＩＰＡ２３０の分散方向は、図に対して垂直であってもよく、回折格子２４０の分散方向は、図に対して水平であってもよい。この場合、分散方向は、互いに垂直になる。

図１８の装置により、広い波長領域内の入力光を、非常に正確に、高い分解能で分波することが可能になる。例えば、ＶＩＰＡ２３０が１６ｎｍの波長帯域内で０．８ｎｍ間隔で、２０波長を分波し、回折格子２４０が、各々のＶＩＰＡ波長帯で５波長を分波する場合、０．０８ｎｍ間隔の１００波長が、８０ｎｍの全帯域幅において分波される。

上述の本発明の実施例において、回折格子２４０は、分波器として用いられる。しかし、本発明は、回折格子の使用に限定されるものではない。代わりに、他の適切な分波器を用いることも可能である。例えば、多層干渉フィルムを使用してもよい。

上述の本発明の実施例によると、装置は、ＶＩＰＡと、例えば回折格子のような分波器を備える。ＶＩＰＡは、連続する波長領域内の波長を持つ入力光を受光する。その結果、ＶＩＰＡは、ＶＩＰＡから伝播する対応する出力光を生成する。出力光は、各々の波長に対して異なる出力角度で、実質的に直線状の分散方向に、ＶＩＰＡから分散される。さらに、分散された出力光は、複数の異なる波長成分を含む。分波器は、出力光内の複数の異なる波長成分に各々対応する、複数の分離された光に、出力光を分波する。分割された複数の光は、各々の分離された光について、異なる出力角度で実質的に直線状の分散方向に、分波器によって分散される。ＶＩＰＡの分散方向は、分波器の分散方向と平行でなく、垂直であることが望ましい。焦点面に複数の分離された光を集束するレンズを備えてもよい。ここで、各々の分離された光は、他の分離された光と焦点面上の異なる点に集束される。

一般に、入力光は、各々異なる波長の２以上の光を含む波長分割多重光である。その後、ＶＩＰＡは、入力光の各々の光について、各出力光を形成する。各出力光は、他の出力光と空間的に判別可能であり、各々複数の異なった波長成分を含む。この場合、分波器は、各々、出力光内の複数の異なる波長成分に対応する分離された光に、出力光を分波する。そして、焦点面に分波器からの分離された光を集束させる為に、レンズを設けることは可能である。ＶＩＰＡの分散方向が、実質的に分波器の分散方向に対して垂直である場合、焦点面上に格子パターンを形成するように、各々の分離された光を、他の分離された光と焦点面上の異なった点へ集束させることが可能である。

例えば、図１８に示すように、本発明の実施例によると、装置は、各々異なる波長の複数の光を含む入力光を分波する。装置は、第一、第二の分波器を備える。例えば、図１８において、ＶＩＰＡ２３０は、第一の分波器として、回折格子２４０は、第二の分波器として動作する。第一の分波器は、各々の入力光内の複数の光に対応する複数の出力光に、入力光を分波する。第一の分波器は、複数の出力光を、実質的に直線上の分散方向に、それぞれの出力光に対し異なる出力角度で分散する。さらに、各々の出力光は、複数の波長成分を含む。第二の分波器は、各々の出力光内の複数の波長成分に対応する複数の分離された光に、出力光を分波する。第二の分波器は、各々の分離された光について、異なる出力角度で実質的に直線状の分散方向に、複数の分離された光を分散させる。第二の分波器の分散方向は、第一の分波器の分散方向に平行でなく、垂直であることが望ましい。第一、第二の分波器は、ＶＩＰＡや回折格子に限定されるものではない。代わりに、適切な分波器または波長スプリッターを用いることが可能である。

一般に、ＶＩＰＡは、自身に光を受光し、自身から出力する為の通過領域を持つ角分散コンポーネントである。通過領域を介して、ＶＩＰＡは、連続する波長領域内で各々の波長を持つ入力光を受光する。ＶＩＰＡは、入力光の多重反射によって、出力光を形成する自己干渉を起こさせる。出力光はＶＩＰＡから進み、連続する波長領域内の他の波長を持つ入力光について生成された出力光と、空間的に判別可能である。

ここで、さまざまなレンズを開示する。例えば、図１４は、コリメーティング・レンズ２１０、半円柱レンズ２２０及び集束レンズ２５０の使用を開示する。しかし、本発明は、いかなるタイプのレンズの使用にも限定されるものではない。代わりに、適切な効果を得る為に、異なるタイプのレンズまたは装置を用いることが可能である。

ここで、「複数の」という語は、「１より多い」という意味である。従って、複数の光とは、「１より多い」光をいう。例えば、２つの光は、複数の光である。

本発明の一実施例に係わるバーチャル・イメージ・フェーズ・アレイ（ＶＩＰＡ）の構成を示す図である。 本発明の実施例に係わる、図１に示すＶＩＰＡのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った横断面を示す図である。 本発明の実施例に係わる、ＶＩＰＡによって生成される反射間の干渉を示す図である。 本発明の一実施例に係わる、光束の形成を示す為に、図１に示すＶＩＰＡのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った横断面を示す図である。 本発明の一実施例に係わる、入力光の傾斜角度を決定するＶＩＰＡの特性を表す、図１に示すＶＩＰＡのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った横断面を示す図である。 本発明の一実施例に係わる、受光器と共に用いられる時のＶＩＰＡを示す図である。 本発明のさらなる一実施例に係わる、受光器と共に用いられる時のＶＩＰＡの構成を示す図である。 本発明の他の実施例に係わる、ＶＩＰＡの構成を示す図である。 本発明の一実施例に係わる、導波路型ＶＩＰＡを示す図である。 本発明の一実施例に係わる、ＶＩＰＡの作成方法を示す図（その１）である。 本発明の一実施例に係わる、ＶＩＰＡの作成方法を示す図（その２）である。 本発明の一実施例に係わる、ＶＩＰＡの作成方法を示す図（その３）である。 本発明の一実施例に係わる、ＶＩＰＡの作成方法を示す図（その４）である。 本発明の一実施例に係わる、回折格子のような分波器とＶＩＰＡを組み合せた装置の平面図である。 本発明の一実施例に係わる、回折格子のような分波器とＶＩＰＡを組み合せた装置の側面図である。 本発明の一実施例に係わる、波長対ＶＩＰＡの出力角度を示すグラフである。 波長対回折格子の出力角度を示すグラフである。 本発明の一実施例に係わる、ＶＩＰＡ−回折格子の動作例を示す図である。 多層干渉フィルムを用いた従来のフィルターを示す図である。 従来のファブリー・ぺロー干渉計を示す図である。 従来のマイケルソン干渉計を示す図である。 従来の回折格子を示す図である。 波長分割多重光を分波する為の、従来のアレイ導波路格子を示す図である。

符号の説明

７６ バーチャル・イメージ・フェーズ・アレイ（ＶＩＰＡ）
７７ 入力光
７８ ライン（焦点線）
８０ レンズ
８２ 光束
８４ 部材
８６ 反射面
８８ 反射面
９０ 照射窓
９２ 入力光
９４ 光軸
９６ 反射面
９８ 反射面
１００ 平行平板
１０４ 平行ビーム
１０６ コリメーティング・レンズ
１０８ 円柱レンズ
１１０ 焦点線
１１２ 光束
１１４ レンズ
１１６ 直線状ラインパス
１１８ 受光器
１２０ プレート
１２２ 反射フィルム
１２４ 反射フィルム
１２６ 照射窓
１２８ 入力光
１２９ ビーム・ウェスト
１３０ 円柱レンズ
１３２ 光軸
１３４ 虚像
１３６ 光
１３７ 基板
１３８ 光
１４０ 導波路
１４２ コリメーティング・レンズ
１４４ 円柱レンズ
１４６ 焦点線
１４８ ＶＩＰＡ
１５０ 照射窓
１５２ 反射フィルム
１５４ 反射フィルム
１５６ 平行平板
１５８ 光束
１６０ レンズ
１６２ 受光導波路
１６４ 平行平板
１６６ 反射フィルム
１６８ 反射フィルム
１７０ 照射窓
１７２ 透明接着剤
１７４ 防護板（保護板）
１７６ 反射防止フィルム
２００ ファイバー
２１０ コリメーティング・レンズ
２２０ 半円柱レンズ
２３０ ＶＩＰＡ
２４０ 回折格子
２５０ 集束レンズ
２６０ 焦点面
２８０ 波長帯域
２９０ 広波長帯域
２９５ 入力光
３００、３１０、３２０、３３０、３４０ 出力光
３５０ 格子
ａ、ｂ 幅
ＯＵＴ０、ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３、ＯＵＴ４ 透過光
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 光線
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 点
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４ 領域
Ｉ０、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６ 焦点線
ＬＦ１、ＬＦ２、ＬＦ３ 光束
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３ 伝播方向
θ１ 傾斜角度
ｔ 厚さ
ｄ 量
λ１からλ１２ 波長
θ１、θ２、θ３、θ４、θ５ 出力角度

Claims (1)

1. 集束した入力光を第１と第２の反射面間を伝播させることにより虚像配列化して出力することで、干渉光の出射角度が所定の波長で繰り返すバーチャル・イメージ・フェーズ・アレイ（ＶＩＰＡ）素子と、
   前記角度分散した方向と異なる方向に前記ＶＩＰＡ素子からの出力光を各々複数の異なる波長光に分波する分波器とを備えることを特徴とする装置。

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