JP2001021754A - 選択波長調整方法、波長選択装置、光通信システム、角度検出器及び放射角度検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長選択フィルタを傾き調整したりすること
なく、設定波長帯の波長選択を行うことができる調整方
法を実現し、波長選択及び波長多重化ができる装置を従
来の装置より小型で、低コスト、短時間で製造する。 【解決手段】 光を発生させる光源９と、光を拡散した
光束にする光拡散器２と、一面側への特定入射角の入射
光に対して予め設定された選択波長帯の光を透過又は反
射させ他の波長帯の光を反射又は透過する干渉フィルタ
３と、光を検出する光検出器４と、を準備しておき、光
源９が発生させた光を光拡散器２により拡散した光束に
して干渉フィルタ３に入射させ、光検出器４の位置を変
化させることにより干渉フィルタ３の透過光又は反射光
のうち光検出器４が検出する光の波長を所定の選択波長
帯に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は選択波長調整方法、
波長選択装置、及び光通信システムに関する。より詳し
くは、例えば、光センサネットワークに用いる波長選択
装置、その選択波長調整方法及び該波長選択装置を用い
た光通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の波長選択用のフィルタ（以
下、波長選択フィルタという）を用いて波長多重化装置
を構成し、波長分割多重による光通信を行う通信システ
ムが知られている。また、そのフィルタとしては、基板
上に入射する光の波長の１／４の光学的厚さを有する薄
膜を積層し、その内部で生じる干渉により特定の波長帯
の光のみを透過又は反射させる干渉フィルタが多用され
ている。

【０００３】また、この種の波長選択フィルタを用いた
波長多重化装置は、例えば２つの平行表面の間に光透過
用のスリットを形成した光路形成ブロックと、この光路
形成ブロックに装着され前記平行表面間にマルチポイン
ト光路を形成し、多チャネル平行光線を受けてこれを反
射させるとともにその一部を透過させる複数の光ポート
と、を有しており、更に、光ポートに向かって光を反射
する他の反射要素を用いるものもある。この場合、光路
形成ブロックの平行表面に配列された各チャネルポート
が、光路形成ブロックに固定された波長選択用の干渉フ
ィルタで、狭帯域バンドパスフィルタとしての機能を有
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の波長選択フ
ィルタ及び波長多重化装置において、透過又は反射させ
る特定の波長帯のずれは波長多重化システムにおける損
失やクロストークの原因となる。そのため、複数の波長
選択フィルタをそれぞれ設定通りのフィルタ特性が得ら
れるよう製作する必要がある。しかし、そのような設定
通りの製作は非常に困難であるため、通常は波長選択フ
ィルタの入射光軸に対する傾きを微調整することが必要
であった。

【０００５】入射光軸に対して前記光路形成ブロックを
傾ける調整が可能であるが、この場合、光路形成ブロッ
クに対し波長選択フィルタを設定波長に近い波長選択が
できる姿勢で固定する必要があることから、光路形成ブ
ロックに対する各波長選択フィルタの傾きを機械的調整
機構で調整し、選択波長を調整して使用していた。その
ため、複数の波長選択フィルタを組み込んだ波長多重化
装置が大型でコスト高となると共に、フィルタ組み付け
作業が容易でなく調整に時間がかかるという問題があっ
た。

【０００６】そこで、本発明は、波長選択フィルタの傾
きを調整することなく透過波長を設定値に調整し、設定
波長帯の波長選択を行うことができる方法を実現し、波
長選択及び波長多重化ができる装置を従来の装置より小
型で、低コスト、短時間で製造できることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の選択波長調整方法は、光を発生させる光発
生手段と、光を拡散した光束にする光拡散手段と、一面
側への特定入射角の入射光に対して予め設定された選択
波長帯の光を透過又は反射させ他の波長帯の光を反射又
は透過する波長選択フィルタと、該波長選択フィルタの
透過光又は反射光を検出する光検出手段と、を準備して
おき、前記光発生手段が発生させた光を前記光拡散手段
により拡散した光束にして前記波長選択フィルタの前記
一面側に入射させ、前記光検出手段の位置を変化させる
ことにより該光検出手段が検出する光の波長を所定の選
択波長帯に調整することを特徴とする。これにより、波
長選択フィルタの透過光又は反射光のうち光検出手段が
検出する光の波長を所定の選択波長帯に調整する際に、
該波長選択フィルタの傾きを変化させることなく、光検
出手段の位置を変化させることで調整可能となる。した
がって、調整するために必要な空間が波長選択フィルタ
の傾きを変化させる場合よりも必要なくなり、当該選択
波長調整方法を用いた装置は小型化可能である。また、
調整するために必要な時間も波長選択フィルタの傾きを
変化させる場合よりも必要なくなり、当該選択波長調整
方法を用いると波長選択フィルタの傾きを変化させる場
合よりも短時間で調整可能となる。

【０００８】また、請求項２に記載の波長選択装置は、
光を拡散した光束にする光拡散手段と、一面側への特定
入射角の入射光に対して予め設定された選択波長帯の光
を透過又は反射させ他の波長帯の光を反射又は透過する
波長選択フィルタと、光を検出する光検出手段と、を備
え、前記波長選択フィルタの前記一面側に前記光拡散手
段により拡散した光束にした光を入射させ、前記光検出
手段の位置を変化させることにより該波長選択フィルタ
の透過光又は反射光のうち該光検出手段が検出する光の
波長を所定の選択波長帯に調整することを特徴とする。

【０００９】また、請求項３に記載の波長選択装置は、
光を拡散した光束にする光拡散手段と、一面側への特定
入射角の入射光に対して予め設定された互いに異なる選
択波長帯の光を透過又は反射させ他の波長帯の光を反射
又は透過する複数の波長選択フィルタと、光を検出する
光検出手段と、を備え、前記複数の波長選択フィルタの
それぞれの前記一面側に前記光拡散手段により拡散した
光束にした光或いは何れかの波長選択フィルタの透過光
又は反射光を入射させ、前記光検出手段の位置を変化さ
せることにより前記波長選択フィルタの透過光又は反射
光のうち該光検出手段が検出する光の波長を所定の選択
波長帯に調整することを特徴とする。

【００１０】請求項２及び３に記載の波長選択装置によ
れば、入力された光のうち所定の選択波長帯の光を出力
する装置において、該出力する光が該所定の選択波長帯
になるように調整する際、波長選択フィルタの傾きを変
化させて調整した装置よりも小型の装置を短時間で得る
ことができる。

【００１１】また、請求項４に記載の波長選択装置は、
請求項２又は３に記載の波長選択装置において、前記光
拡散手段により拡散した光束にする光が複数の所定の波
長帯の光から構成されているとき、前記光検出手段が該
所定の波長帯の光をそれぞれ分離して検出できることを
特徴とする。これにより、入力された光が光検出手段の
検出する全ての選択波長帯の光からのみ構成されている
とき、入力された光を各選択波長帯ごとにそれぞれ分離
して出力する装置において、該出力する光が該所定の選
択波長帯になるように調整する際、波長選択フィルタの
傾きを変化させて調整した装置よりも小型の装置を短時
間で得ることができる。

【００１２】また、請求項５に記載の波長選択装置は、
請求項２又は３に記載の波長選択装置において、前記光
拡散手段により拡散した光束にする光が所定の波長帯の
光と他の波長帯の光とから構成されているとき、前記光
検出手段が該所定の波長帯の光を該他の波長帯の光から
分離して検出できることを特徴とする。これにより、入
力された光が光検出手段の検出する選択波長帯の光と他
の波長帯の光とから構成されているとき、入力された光
を選択波長帯と他の波長帯とにそれぞれ分離して出力す
る装置において、該出力する光が該所定の選択波長帯に
なるように調整する際、波長選択フィルタの傾きを変化
させて調整した装置よりも小型の装置を短時間で得るこ
とができる。

【００１３】また、請求項６に記載の波長選択装置は、
請求項２又は３に記載の波長選択装置において、前記光
拡散手段にレンズ、導波路、光ファイバ又は開口を用い
たことを特徴とする。これにより、拡散した光束の光の
広がる角度を調整することができ、波長の選択範囲を決
定することができる。

【００１４】また、請求項７に記載の波長選択装置は、
請求項２又は３に記載の波長選択装置において、前記光
検出手段にレンズ、導波路、光ファイバ又は開口を用い
たことを特徴とする。これにより、光検出手段により検
出した光を光の伝達手段である光ファイバに効率良く結
合することができる。また、導波路を用いる場合、導波
路のパターンで光検出手段の傾け角度を予め何種類か用
意しておけば、波長選択フィルタの特性に応じて使い分
けることができ、装置の製造を容易化することが可能で
ある。

【００１５】また、本発明の光通信システムは、請求項
４に記載の波長選択装置と、光を信号として出力する光
信号出力手段と、光を伝達する光伝達手段と、入力され
た光を信号として処理する光信号処理手段と、を備えた
ことを特徴とする。これにより、請求項４に記載の波長
選択装置を用いて、複数の光信号を一つの光伝達手段で
同時にやり取りすることができるようになる。

【００１６】また、請求項９に記載の光通信システム
は、請求項５に記載の波長選択装置と、光を信号として
出力する光信号出力手段と、光を伝達する光伝達手段
と、入力された光を信号として処理する光信号処理手段
と、を備えたことを特徴とする。これにより、請求項５
に記載の波長選択装置を用いて、複数の光信号を一つの
光伝達手段で同時にやり取りすることができるようにな
る。

【００１７】また、本発明の角度検出器は、光を略平行
な光束にする光平行手段と、一面側への特定入射角の入
射光に対して予め設定された選択波長帯の光を透過する
波長選択フィルタと、光の波長を検出する波長検出手段
と、波長検出手段が検出した光の波長から前記光平行手
段によって略平行な光束にされた光の前記波長選択フィ
ルタへの入射角を算出する入射角算出手段を備え、前記
光平行手段により光を略平行な光束にし、該略平行な光
束にされた光を前記波長選択フィルタの前記一面側に入
射させ、前記波長検出手段により該波長選択フィルタの
透過光を検出し、前記入射角算出手段により該波長検出
手段の検出する該波長選択フィルタの透過光の波長から
前記光平行手段によって略平行な光束にされた光の前記
波長選択フィルタへの入射角を算出することを特徴とす
る。これにより、略平行にされた入射光の波長フィルタ
への入射角を波長で検出することができるので、光のレ
ベル変動による影響がなくなり、安定して平行にされた
入射光の波長フィルタへの入射角を検出することができ
るようになる。

【００１８】また、請求項１１に記載の放射角度検出器
は、光を所定の幅をもつ光束に形成する光整形手段と、
一面側への特定入射角の入射光に対して予め設定された
選択波長帯の光を透過させる波長選択フィルタと、光の
波長を検出する波長検出手段と、波長検出手段が検出し
た光の波長範囲を算出する波長範囲算出手段と、波長範
囲算出手段が算出した波長範囲から光の広がり角度を算
出する角度算出手段と、を備え、光源からの光を前記光
整形手段により所定の幅を持つ光束に整形し、該整形さ
れた光を前記波長選択フィルタの前記一面側に入射さ
せ、該波長選択フィルタの透過光の波長を前記波長検出
手段により検出し、前記波長範囲算出手段により該波長
検出手段の検出する該波長選択フィルタの透過光の波長
からその波長範囲を算出し、前記角度算出手段により該
波長範囲算出手段の算出する波長範囲から前記光整形手
段により所定の幅をもつ光束に整形した光の広がり角度
を算出することにより光源の放射角度を検出することを
特徴とする。

【００１９】また、請求項１２に記載の放射角度検出器
は、光を所定の幅をもつ光束に形成する光整形手段と、
一面側への特定入射角の入射光に対して予め設定された
選択波長帯の光を透過させる波長選択フィルタと、光の
波長を検出する波長検出手段と、波長検出手段が検出し
た光の波長範囲を算出する波長範囲算出手段と、波長範
囲算出手段が算出した波長範囲から光の広がり角度を算
出する角度算出手段と、を備え、光源からの光を前記波
長選択フィルタの前記一面側に入射させ、該波長選択フ
ィルタの透過光を前記光整形手段により所定の幅を持つ
光束に形成し、該所定の幅を持つ光束に形成された光を
前記波長検出手段により検出し、前記波長範囲算出手段
により該波長検出手段が検出した該波長選択フィルタの
透過光の波長からその波長範囲を算出し、前記角度算出
手段が該波長範囲算出手段の算出する波長範囲から前記
所定の幅をもつ光束に形成する光整形手段により所定の
幅をもつ光束に整形した光の広がり角度を算出すること
により光源の放射角度を検出することを特徴とする。

【００２０】請求項１１及び１２に記載の放射角度検出
器によると、広がり角度のある放射光源の放射角度範囲
を波長で検出することができるので、光のレベル変動に
よる影響がなくなり、安定して光源の放射角度範囲検出
することができるようになる。また、検出器を移動する
ことなく光源から光を照射するだけで検出可能であるの
で、短時間で正確に光源の放射角度を検出できるように
なる。

【００２１】また、請求項１３に記載の放射角度検出器
において、請求項１１又は１２に記載の放射角度検出器
が、前記光整形手段に可動部材を備え、該可動部材を可
動することにより該光整形手段を可動させ、変位に対応
した放射角度を検出することを特徴とする。これによ
り、光整形手段の変位に対応した放射角度を検出するこ
とができ、請求項１１及び１２に記載の放射角度検出器
よりも精密に放射角度を検出することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面に基づいて説明する。

【００２３】（第１実施形態）本発明の波長選択装置の
一実施形態と本発明の波長選択装置の光拡散器について
説明する。

【００２４】図１及び図２は本発明の第１実施形態に係
る波長選択装置を示す図であり、図１はその概略構成
図、図２はその光拡散器の構成図である。

【００２５】まず、構成について説明する。

【００２６】図１において、１１、１２は光を効率よく
伝送する光ファイバ、２は光を拡散した光束として放射
する光拡散手段である光拡散器、３は一面側に入射した
光のうち特定の波長帯の光だけを他面側に透過し、その
他の波長帯の光を反射する干渉フィルタ（波長選択フィ
ルタ）、４は光を検出する光検出手段である光検出器、
５は光拡散器２から放射された光、６は干渉フィルタ３
を透過した透過光、９は光を発生させる光発生手段であ
る光源、１０はスペクトルを波長変化として読み取れる
光スペクトラムアナライザである。

【００２７】図２において、２ａは光ファイバ切断面、
２ｂは屈折率分布レンズ、２ｃは球面レンズ、２ｄはボ
ールレンズ、２ｅは導波路である。

【００２８】なお、光５又は透過光６としてそれぞれ３
本の光線を図示しているが、これは説明を簡明にするた
めである。同様に、本明細書で使用する図面の中に図示
してある光は、特に断らない限り非常に多くの光線から
成っている。

【００２９】次に、干渉フィルタ３の入射角度（θ）依
存性について説明する。

【００３０】干渉フィルタ３は基板上に屈折率の異なる
２種類以上の誘電体が透過波長の１／４の厚さごとに交
互に積層し、誘電体の表面の反射光と裏面の反射光との
干渉を利用した誘電体多層膜フィルターである。ここ
で、干渉フィルタ３の基板はガラスの他、ポリイミド等
の高分子、アルミニウムなどの金属、ケイ素などの半導
体、LiNbO₃などの結晶等が使用可能である。さて、干渉
フィルタ３に任意の波長の光を透過させるには、透過さ
せる光の波長が重ね合うように位相差を持たせて干渉さ
せる必要がある。また、位相差は誘電体の屈折率、膜厚
及び光路長で決定される。

【００３１】製造時には、干渉フィルタの透過波長は光
学膜厚（ｎｄ）で制御されている。しかし、製造上の不
均一さから透過波長がシフトする問題は避けられない。
そこで、従来、製造時に光の干渉フィルタ３への入射角
度（θ）を変化させ光の干渉条件を変えることにより、
透過波長を調整する方法が用いられている。単層膜の場
合、透過波長（λ）と光学膜厚（ｎｄ）及び入射角度
（θ）の関係は（１）式のようになる。

【００３２】λ＝２×ｎｄ×ｃｏｓθ………（１） なお、光の干渉フィルタ３への入射角度（θ）を変化さ
せるために、従来は干渉フィルタ３の傾きを調整してい
たが、本発明では入射光源の傾きに広がりを持たせてあ
るので干渉フィルタ３の傾きを調整する必要はない。ま
た、本明細書の実施形態では波長選択フィルタとして上
述の誘電体多層膜フィルタである干渉フィルタ３を用い
たが、もちろん誘電体多層膜フィルタ以外の干渉フィル
タであってもよい。

【００３３】以下、作用について説明する。

【００３４】図１において、光源９から発生した光のう
ち光検出器４で検出する光の波長帯がλとなるように調
整する。光源９から発生した光は、光ファイバ１１を通
って光拡散器２に伝送され、光拡散器２により拡散した
光束として放射される（光５）。ここで、干渉フィルタ
３は光５が一面側に入射するように配置されているの
で、光５は干渉フィルタ３の一面側に入射する。なお、
前述したように、干渉フィルタ３は入射した光のうち特
定の波長帯の光だけを他面側に透過し、その他の波長帯
の光を反射する性質を持っているが、この特定の波長帯
は光の入射角度により異なる。すなわち、干渉フィルタ
３に拡散した光束を入射した場合、光束の入射角度に応
じて透過光６の波長帯は異なる。例えば、図示した３本
の光５の場合、それぞれの入射角度に応じて、透過光６
の波長帯はそれぞれλ＋Δλ、λ、λ−Δλとなる。し
たがって、所定の波長帯がλであるので、光検出器４を
波長帯がλ付近の狭波長帯（以下これを波長帯λとい
う）の光が検出できる位置に変化させることにより、光
検出器４は光源９から発生した光のうち波長帯λの光を
検出できるようになる。ここで、光検出器４の位置を変
化させるとは、光検出器４の角度調整又は軸調整を行な
うということである。更に、光検出器４に検出された光
は光ファイバ１２を通って光スペクトラムアナライザ１
０に伝送される。なお、本実施形態では、光は光ファイ
バ１２により光スペクトラムアナライザ１０に伝送され
るようにしたが、もちろん、光スペクトラムアナライザ
１０の代りに光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ信号処
理機等を用いてもよい。

【００３５】また、光拡散器２の具体例としては、図２
（ａ）〜（ｅ）に示すように光ファイバ切断面２ａ、屈
折率分布レンズ２ｂ、球面レンズ２ｃ、ボールレンズ２
ｄ、導波路２ｅ等があるが、光を拡散した光束にするも
のであればもちろん他のものでもよい。

【００３６】なお、屈折率分布レンズ２ｂ、球面レンズ
２ｃ、ボールレンズ２ｄ及び導波路２ｅを用いることに
より、拡散した光束の光の広がる角度を調整することが
でき、波長の選択範囲を決定することができる。ここ
で、屈折率分布レンズ２ｂ、球面レンズ２ｃ、ボールレ
ンズ２ｄ又は非球面レンズ等のレンズを用いるときはレ
ンズの特性を用いて拡散した光束の光の広がる角度を調
整することができる。また、導波路を用いるときは拡散
した光束の光の広がる角度は導波路のコアの屈折率とク
ラッドの屈折率の差よる開口数ＮＡで決まるので、コア
の屈折率とクラッドの屈折率を決定することで拡散した
光束の光の広がる角度を調整することができる。

【００３７】また、光検出器４の具体例としても光拡散
器２と同様に、光ファイバ切断面、屈折率分布レンズ、
球面レンズ、ボールレンズ、導波路等があるが、もちろ
ん他のものでもよい。ここで、屈折率分布レンズ、球面
レンズ、ボールレンズ、導波路等を用いると、光検出器
４により検出した光は光の伝達手段である光ファイバに
効率良く結合することができる。また、特に導波路で
は、導波路のパターンで光検出器の傾け角度を予め何種
類か用意しておけば、波長選択フィルタの特性に応じて
使い分けることができ、装置の製造を容易化することが
可能である。

【００３８】（第２実施形態）本発明の波長選択装置の
一実施形態である波長多重化装置とそれを用いた光通信
システムについて説明する。

【００３９】図３は本発明の第2実施形態に係る波長多
重化装置の概略構成図であり、図４は本発明の第2実施
形態に係る波長多重化装置を用いた光通信システムのブ
ロック図である。

【００４０】まず、構成について説明する。

【００４１】図３において、１５は本発明の波長選択装
置の一実施形態である波長多重化装置であり、３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄはそれぞれ干渉フィルタ、５ａ、５ｂ、
５ｃ、５ｄはそれぞれ干渉フィルタ３ａ、３ｂ、３ｃ、
３ｄへの入射光、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄはそれぞれ干
渉フィルタ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄからの透過光、７
ａ、７ｂ、７ｃはそれぞれ干渉フィルタ３ａ、３ｂ、３
ｃからの反射光、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄはそれぞれ透
過光６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを検出する光検出器であ
り、８は反射光７ａ、７ｂ、７ｃを反射し入射光５ｂ、
５ｃ、５ｄとするミラーである。

【００４２】図４において、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、
１１ｄ、１３、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄは光
を効率よく伝送する光ファイバであり、１５ａ、１５ｂ
はそれぞれ波長多重化装置１５と同様のものである。

【００４３】次に、作用について説明する。

【００４４】まず、本実施形態に係る波長多重化装置に
ついて説明する。

【００４５】図３において、図示していない光源から発
せられる光は４つの波長帯λ１、λ２、λ３、λ４の光
から成っており、波長多重化装置１５を用いることによ
り図示していない光源から発せられた光を波長帯の異な
る４つの光に分離できるようにする。ここで、光源は例
えばλ１、λ２、λ３、λ４の波長帯を含むＬＥＤを用
いている。図示していない光源から発生した光は、図示
していない光ファイバにより光拡散器２に伝送され、光
拡散器２により拡散した光束として放射される（入射光
５ａ）。このとき、入射光５ａは波長帯がλ１、λ２、
λ３、λ４の光から成っている。ここで、干渉フィルタ
３ａは入射光５ａが一面側に入射するように配置されて
いるので、入射光５ａは干渉フィルタ３ａの一面側に入
射する。干渉フィルタ３ａに入射した入射光５ａのう
ち、一部の光６ａだけが干渉フィルタ３ａを透過し、残
りの光７ａは干渉フィルタ３ａに反射される。ここで、
干渉フィルタ３ａは波長帯λ１の光を透過し他の波長帯
の光を反射する特性を持っているので、透過光６ａは波
長帯λ１の光であり、反射光７ａは波長帯λ２、λ３、
λ４の光から成っている。反射光７ａはミラー８により
反射され入射光５ｂとなるので、入射光５ｂは波長帯λ
２、λ３、λ４の光から成っている。

【００４６】入射光５ｂは干渉フィルタ３ｂの一面側に
入射し、干渉フィルタ３ｂに入射した入射光５ｂのう
ち、一部の光６ｂだけが干渉フィルタ３ｂを透過し、残
りの光７ｂは干渉フィルタ３ｂに反射され、反射光７ｂ
はミラー８により反射され入射光５ｃとなる。ここで、
干渉フィルタ３ｂは波長帯λ２の光を透過し他の波長帯
の光を反射する特性を持っているので、透過光６ｂは波
長帯λ２の光であり、反射光７ｂは波長帯λ３、λ４の
光から成っている。また、入射光５ｃは反射光７ｂがミ
ラー８により反射されたものであり波長帯λ３、λ４の
光から成っている。

【００４７】入射光５ｃも上記と同様に干渉フィルタ３
ｃの一面側に入射し、干渉フィルタ３ｃに入射した入射
光５ｃのうち、一部の光６ｃだけが干渉フィルタ３ｃを
透過し、残りの光７ｃは干渉フィルタ３ｃに反射され、
反射光７ｃはミラー８により反射され入射光５ｄとな
る。ここで、干渉フィルタ３ｃは波長帯λ３の光を透過
し他の波長帯の光を反射する特性を持っているので、透
過光６ｃは波長帯λ３の光であり、反射光７ｃは波長帯
λ４の光である。また、入射光５ｄは反射光７ｃがミラ
ー８により反射されたものであり波長帯λ４の光であ
る。

【００４８】最後に入射光５ｄも干渉フィルタ３ｄの一
面側に入射し、干渉フィルタ３ｄに入射した入射光５ｄ
のうち、一部の光６ｄだけが干渉フィルタ３ｄを透過す
る。ここで、干渉フィルタ３ｄは波長帯λ４の光を透過
し他の波長帯の光を反射する特性を持っているので、透
過光６ｄは波長帯λ４の光である。また、本実施形態で
は重要でないため図示していないが、入射光５ｄのうち
透過光６ｄ以外の光はもちろん上記と同様に反射してい
る。

【００４９】なお、透過光６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄはそ
れぞれ波長帯λ１、λ２、λ３、λ４の光であると述べ
たが、実際には干渉フィルタ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの
性能及び入射光５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの入射角度によ
り若干の誤差を生じている。このことは、反射光７ａ、
７ｂ、７ｃ、７ｄ等についても同様である。

【００５０】しかし、本実施形態でも第１実施形態と同
様に、干渉フィルタ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに拡散した
光束を入射しているので、拡散した光束の入射角度に応
じて透過光６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの波長帯は異なり、
干渉フィルタ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを固定したままで
も、光検出器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの位置を変化させ
ることにより、透過光６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄのうち所
定の波長帯（λ１、λ２、λ３、λ４）の光をより正確
に検出するように調整できる。

【００５１】したがって、本実施形態の波長多重化装置
１５は、干渉フィルタ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの傾きを
変化させる場合よりも調整するための空間及び時間を減
少することができ、従来の波長を多重化する装置よりも
小型化することが可能となり、しかも短時間で製造する
ことができる。

【００５２】なお、本実施形態の波長多重化装置１５
は、光検出器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをそれぞれ光信号
の入力、光拡散器２を光信号の出力として用いると、波
長帯がそれぞれλ１、λ２、λ３、λ４である４種類の
光信号を同一の光ファイバーに同時に出力することがで
きる。もちろん、この出力信号は波長帯の異なる光信号
にしてあるので、本実施形態の装置を、上記に示したよ
うに光拡散器２を光信号の入力、光検出器４ａ、４ｂ、
４ｃ、４ｄをそれぞれ光信号の出力として用いること
で、再び４種類の異なる光信号に戻すことができる。

【００５３】また、波長多重化装置で双方向通信した場
合、１本の光ファイバで上りと下りの信号が伝搬してお
り、その方向により光拡散器２及び光検出器４は拡散と
検出の役割を持つ。したがって、光拡散器２と光検出器
４は同一の部材でもよい。

【００５４】次に、本実施形態に係る波長多重化装置を
用いた光通信システムについて説明する。

【００５５】図４において、波長帯がそれぞれλ１、λ
２、λ３、λ４である４種類の光信号がそれぞれ光ファ
イバ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを通って波長多重
化装置１５ａに入力される。それらの光信号は波長多重
化装置１５ａにより１本の光ファイバ１３により波長多
重化装置１５ｂに伝送される。波長多重化装置１５ｂに
伝送された波長帯λ１、λ２、λ３、λ４の光は波長多
重化装置により再び４種類の異なる光信号に戻すことが
でき、それぞれ光ファイバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１
２ｄを通って外部装置等に伝送される。このとき、波長
帯がそれぞれλ１、λ２、λ３、λ４である４種類の光
信号を、上記とは反対にそれぞれ光ファイバ１２ａ、１
２ｂ、１２ｃ、１２ｄから入力し光ファイバ１１ａ、１
１ｂ、１１ｃ、１１ｄから出力するようにもでき、もち
ろん双方向通信も可能である。このように、本実施形態
に係る波長多重化装置を用いれば、既存の光ファイバ伝
送路では伝送容量が論理的に不足した場合、波長を分割
（ｎ）することにより伝送容量を従来のｎ倍にすること
ができるため、光ファイバを増設する必要がない。これ
により、光ファイバの増設費を抑えることができるとと
もに、設置スペースを設ける必要もなくなる。

【００５６】なお、本実施形態において、光源としてＬ
ＥＤを用いたが、使用する波長範囲を含む光源であれば
他の光源でもよい。また、各干渉フィルタの波長に調整
された単波長の光源を用いてもよい。

【００５７】また、本実施形態において、波長帯がそれ
ぞれλ１、λ２、λ３、λ４である４種類の光信号を例
に説明したが、もちろん光信号は4種類でなくてもよ
い。

【００５８】（第３実施形態）本発明の波長選択装置の
一実施形態である波長分岐装置とそれを用いた光通信シ
ステムについて説明する。

【００５９】図５は本発明の第３実施形態に係る波長分
岐装置の概略構成図であり、図６は本発明の第３実施形
態に係る波長分岐装置を用いた光通信システムのブロッ
ク図である。

【００６０】まず、構成について説明する。

【００６１】図５において、１６は本発明の波長選択装
置の一実施形態である波長分岐装置であり、２は光を拡
散した光束として放射する光拡散器、３は一面側に入射
した光のうち特定の波長帯の光だけを他面側に透過し、
その他の波長帯の光を反射する干渉フィルタ、４ａは干
渉フィルタ３から透過した透過光を検出する光検出器、
４ｂは干渉フィルタ３から反射した反射光を検出する光
検出器、５は光拡散器２から放射された光、６は干渉フ
ィルタ３を透過した透過光、７は干渉フィルタ３を反射
した反射光である。

【００６２】図６において、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、
１１ｄ、１３ａ、１４、１３ｂ、１２ａ、１２ｂ及び１
２ｃは光を効率よく伝送する光ファイバであり、１５ａ
は第２実施形態で用いた波長多重化装置１５ａと同一の
波長多重化装置である。１５ｃは、第２実施形態で説明
した波長多重化装置１５と同様な構成であるが、波長帯
がそれぞれλ２、λ３、λ４である３種類の光信号を同
一の光ファイバーに同時に出力すること、及び波長帯が
それぞれλ２、λ３、λ４である３種類の光信号から成
る１つの光信号を再び分離することができる波長多重化
装置である。

【００６３】次に、作用について説明する。

【００６４】まず、本実施形態に係る波長分岐装置につ
いて説明する。

【００６５】図５において、図示していない光源から発
せられる光は波長帯λ１の光と波長帯λ１以外の光から
成っており、波長分岐装置１６を用いることにより図示
していない光源から発せられた光を波長帯λ１の光と波
長帯λ１以外の光とに分離できるようにする。ここで、
光源は例えばλ１、λ２、λ３、λ４の波長帯を含むＬ
ＥＤを用いている。図示していない光源から発生した光
は、図示していない光ファイバにより光拡散器２に伝送
され、光拡散器２により拡散した光束として放射される
（入射光５）。このとき、入射光５は波長帯λ１の光と
波長帯λ１以外の光から成っている。ここで、干渉フィ
ルタ３は入射光５が一面側に入射するように配置されて
いるので、入射光５は干渉フィルタ３の一面側に入射す
る。干渉フィルタ３に入射した入射光５のうち、一部の
光６だけが干渉フィルタ３を透過し、残りの光７は干渉
フィルタ３に反射される。干渉フィルタ３は波長帯λ１
の光を透過し他の波長帯の光を反射する特性を持ってお
り、透過光６は波長帯λ１の光であり、反射光７は波長
帯λ１以外の光から成っている。

【００６６】なお、透過光６は波長帯λ１の光であると
述べたが、第２実施形態と同様実際には干渉フィルタ３
の性能及び入射光５の入射角度により若干の誤差を生じ
ている。しかし、本実施形態でも第２実施形態と同様
に、干渉フィルタ３に拡散した光束を入射しているの
で、拡散した光束の入射角度に応じて透過光６の波長帯
は異なり、干渉フィルタ３を固定したままでも、光検出
器４ａの位置を変化させることにより透過光６のうち所
定の波長帯λ１の光をより正確に検出するように調整で
きる。

【００６７】したがって、本実施形態の波長分岐装置１
６は、干渉フィルタ３の傾きを変化させる場合よりも調
整するための空間及び時間を減少することができ、従来
の波長を分岐する装置よりも小型化することが可能とな
り、しかも短時間で製造することができる。

【００６８】なお、本実施形態の波長分岐装置１６は、
光検出器４ａ、４ｂをそれぞれ光信号の入力、光拡散器
２を光信号の出力として用いると、波長帯λ１の光信号
と波長帯λ１以外の光信号を同一の光ファイバーに同時
に出力することができる。もちろん、この出力信号は本
実施形態の装置を、上記に示したように光拡散器２を光
信号の入力、光検出器４ａ、４ｂをそれぞれ光信号の出
力として用いることで、再び波長帯λ１の光信号と波長
帯λ１以外の光信号とに戻すことができる。

【００６９】次に、本実施形態に係る波長分岐装置を用
いた光通信システムについて説明する。

【００７０】図６において、波長帯がそれぞれλ１、λ
２、λ３、λ４である４種類の光信号がそれぞれ光ファ
イバ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを通って波長多重
化装置１５ａに入力される。それらの光信号は波長多重
化装置１５ａにより１本の光ファイバ１３ａにより波長
分岐装置１６に伝送される。波長分岐装置１６に伝送さ
れた波長帯λ１、λ２、λ３、λ４の光信号は波長分岐
装置により波長帯λ１の光信号と波長帯λ１以外の光信
号、即ち波長帯λ２、λ３及びλ４の光信号とに分岐さ
れる。波長帯λ１の光信号は光ファイバ１４を通って外
部装置等に伝送され、波長帯λ２、λ３及びλ４の光信
号は光ファイバ１３ｂを通って波長多重化装置１５ｃに
伝送される。波長多重化装置１５ｃに伝送された波長帯
λ２、λ３及びλ４の光は波長多重化装置１５ｃにより
再び３種類の異なる光信号に戻すことができ、それぞれ
光ファイバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを通って外部装置等
に伝送される。このとき、波長帯がそれぞれλ１、λ
２、λ３、λ４である４種類の光信号を、上記とは反対
にそれぞれ光ファイバ１４、１２ａ、１２ｂ、１２ｃか
ら入力し光ファイバ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄか
ら出力するようにもでき、もちろん双方向通信も可能で
ある。このように、本実施形態に係る波長分岐装置を用
いれば、任意の波長多重化された光の任意の波長を挿入
または抽出できる。

【００７１】なお、本実施形態において、光源としてＬ
ＥＤを用いたが、使用する波長範囲を含む光源であれば
他の光源でもよい。また、各干渉フィルタの波長に調整
された単波長の光源を用いてもよい。

【００７２】また、本実施形態において、波長帯がそれ
ぞれλ１、λ２、λ３、λ４である４種類の光信号を例
に説明したが、もちろん光信号は４種類でなくてもよ
い。

【００７３】なお、上述の各実施形態においては、バン
ドパスフィルタの透過波長を設定された選択波長帯に調
整すべく、光検出器側の位置及び姿勢を調整することを
述べたが、干渉フィルタの透過光の波長特性を光検出手
段側で把握できることから、図７及び図８に示す角度検
出器や図９及び図１０に示す放射角度検出器として使用
することもできる。

【００７４】図７及び図８に示す角度検出器において
は、光源１０１から出射され光平行手段である光平行器
１０２により略平行光とされた光束１０３が干渉フィル
タ１０４の一面側に入射すると、この入射光のうち所定
の選択波長帯の光が干渉フィルタ１０４を透過し，波長
検出手段である波長検出器１０５に入る。波長検出器１
０５は干渉フィルタ１０４の透過光の波長分布を検出す
るもので、その波長信号が入射角算出手段である波長／
角度変換演算器１０６に入力されてその波長分布のピー
ク波長に対応する角度に変換される。この波長／角度変
換演算器１０６は、更に求めた角度に応じて表示器１０
７に所定の表示を行わせる。

【００７５】したがって、光平行器１０２を角度検出し
たい対象物に取り付けることで、その角度検出対象物の
角度（回転変位）を検出することができる。

【００７６】図９及び図１０に示す放射角度検出器にお
いては、光源１０１から出射された光１０３が、その光
軸回りに回転する回転部材である回転ステージ１０８上
に設置された光整形手段であるスリット１０８ａを通し
て帯状に整形された後、その光軸に対し所定角度で傾く
干渉フィルタ１０４の一面側に入射する。したがって、
干渉フィルタ１０４を透過した透過光１０９にはスリッ
ト１０８ａの長さ方向で波長が増減する波長分布が生
じ、この透過光の波長分布が波長検出器１０５によって
検出される。そして、その検出信号が波長範囲算出手段
である波長範囲演算器１１０に取り込まれて波長分布範
囲が求められ、角度算出手段である波長範囲／角度変換
演算器１１１によってその波長範囲に対応する光の広が
りの角度が演算される。なお、このような演算のための
演算式やデータは試験結果等に基づいて予め準備され、
メモリデバイスに記憶されている。

【００７７】一方、回転ステージ１０８は回転ステージ
コントローラ１１２によって、例えば所定角度単位で回
転されるから、スリット１０８ａの向きを変化させるこ
とで、入射光１０３を光源１０１から出射された光から
その光軸回りの各角度位置について抽出されたサンプル
光として取り出すことができる。したがって、光源１０
１から出射された光の各角度位置について上述した広が
りの角度が演算されることとなり、その結果、光源１０
１の出射光の放射角度を検出することができる。

【００７８】なお、上記において、光源１０１から出射
された光１０３をスリット１０８ａを通して帯状に整形
した後、干渉フィルタ１０４の一面側に入射するように
したが、光源１０１から出射された光１０３を干渉フィ
ルタ１０４の一面側に入射した後、スリット１０８ａを
通して帯状に整形してもよい。

【００７９】また、可動部材の例として回転部材を用い
たが、もちろん光軸回りに回転する回転部材だけではな
く光軸に垂直な面上を移動する可動部材等であってもよ
い。

【００８０】また、回転ステージ１０８を用いることな
くスリット１０８ａを光源１０１から出射された光１０
３の光軸回りに回転することなく固定としても、光源１
０１の出射光の放射角度を検出することができるが、上
記の放射角度検出器の方が精密に放射角度を検出できる
ことはいうまでもない。

【００８１】

【発明の効果】本発明によれば、光を拡散した光束にし
て波長選択フィルタに入射し、光検出手段の位置を変化
させることで、波長選択フィルタの姿勢や位置を調整す
ることなく、波長選択フィルタの透過光又は反射光のう
ち光検出手段が検出する波長を所定の選択波長帯に調整
することができる。

【００８２】また、フィルタの傾き調整を行うことな
く、光検出手段の位置を変化させることで、各波長選択
フィルタの選択波長帯を容易に調整することができるか
ら、小型で低コストの波長多重化装置を実現し、低コス
トの光通信システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る波長選択装置の概
略構成図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る波長選択装置の光
拡散器の構成図である。

【図３】本発明の第2実施形態に係る波長多重化装置の
概略構成図である。

【図４】本発明の第2実施形態に係る波長多重化装置を
用いた光通信システムのブロック図である。

【図５】本発明の第３実施形態に係る波長分岐装置の概
略構成図である。

【図６】本発明の第３実施形態に係る波長分岐装置を用
いた光通信システムのブロック図である。

【図７】本発明の角度検出器の要部構成図である。

【図８】本発明の角度検出器の概略構成図である。

【図９】本発明の放射角度検出器の要部構成図である。

【図１０】本発明の放射角度検出器の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

２ｅ 導波路 ２ｄ ボールレンズ ２ｃ 球面レンズ ２ｂ 屈折率分布レンズ ２ 光拡散器（光拡散手段） ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 干渉フィルタ（波長選択
フィルタ） ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 光検出器（光検出手段） １５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 波長多重化装置（波長
選択装置） １６ 波長分岐装置（波長選択装置） １０１ 光源 １０２ 光平行器（光平行手段） １０４ 干渉フィルタ（選択波長フィルタ） １０５ 波長検出器（波長検出手段） １０６ 角度変換演算器（入射角算出手段） １０８ａ スリット（光整形手段） １０８ 回転ステージ（回転部材） １１０ 波長範囲演算器（波長範囲算出手段） １１１ 角度変換演算器（角度算出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F089 AA01 AB17 AB20 AC30 CA21 GA07 GA10 5K002 AA01 AA03 BA02 BA05 BA14 DA02 EA05 FA01 FA03

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光を発生させる光発生手段と、光を拡散し
   た光束にする光拡散手段と、一面側への特定入射角の入
   射光に対して予め設定された選択波長帯の光を透過又は
   反射させ他の波長帯の光を反射又は透過する波長選択フ
   ィルタと、該波長選択フィルタの透過光又は反射光を検
   出する光検出手段と、を準備しておき、 前記光発生手段が発生させた光を前記光拡散手段により
   拡散した光束にして前記波長選択フィルタの前記一面側
   に入射させ、前記光検出手段の位置を変化させることに
   より該光検出手段が検出する光の波長を所定の選択波長
   帯に調整することを特徴とする選択波長調整方法。
2. 【請求項２】光を拡散した光束にする光拡散手段と、一
   面側への特定入射角の入射光に対して予め設定された選
   択波長帯の光を透過又は反射させ他の波長帯の光を反射
   又は透過する波長選択フィルタと、光を検出する光検出
   手段と、を備え、 前記波長選択フィルタの前記一面側に前記光拡散手段に
   より拡散した光束にした光を入射させ、前記光検出手段
   の位置を変化させることにより該波長選択フィルタの透
   過光又は反射光のうち該光検出手段が検出する光の波長
   を所定の選択波長帯に調整することを特徴とする波長選
   択装置。
3. 【請求項３】光を拡散した光束にする光拡散手段と、一
   面側への特定入射角の入射光に対して予め設定された互
   いに異なる選択波長帯の光を透過又は反射させ他の波長
   帯の光を反射又は透過する複数の波長選択フィルタと、
   光を検出する光検出手段と、を備え、 前記複数の波長選択フィルタのそれぞれの前記一面側に
   前記光拡散手段により拡散した光束にした光或いは何れ
   かの波長選択フィルタの透過光又は反射光を入射させ、
   前記光検出手段の位置を変化させることにより前記波長
   選択フィルタの透過光又は反射光のうち該光検出手段が
   検出する光の波長を所定の選択波長帯に調整することを
   特徴とする波長選択装置。
4. 【請求項４】前記光拡散手段により拡散した光束にする
   光が複数の所定の波長帯の光から構成されているとき、
   前記光検出手段が該所定の波長帯の光をそれぞれ分離し
   て検出できることを特徴とする請求項２又は３に記載の
   波長選択装置。
5. 【請求項５】前記光拡散手段により拡散した光束にする
   光が所定の波長帯の光と他の波長帯の光とから構成され
   ているとき、前記光検出手段が該所定の波長帯の光を該
   他の波長帯の光から分離して検出できることを特徴とす
   る請求項２又は３に記載の波長選択装置。
6. 【請求項６】前記光拡散手段にレンズ、導波路、光ファ
   イバ又は開口を用いたことを特徴とする請求項２又は３
   に記載の波長選択装置。
7. 【請求項７】前記光検出手段にレンズ、導波路、光ファ
   イバ又は開口を用いたことを特徴とする請求項２又は３
   に記載の波長選択装置。
8. 【請求項８】請求項４に記載の波長選択装置と、光を信
   号として出力する光信号出力手段と、光を伝達する光伝
   達手段と、入力された光を信号として処理する光信号処
   理手段と、を備えたことを特徴とする光通信システム。
9. 【請求項９】請求項５に記載の波長選択装置と、光を信
   号として出力する光信号出力手段と、光を伝達する光伝
   達手段と、入力された光を信号として処理する光信号処
   理手段と、を備えたことを特徴とする光通信システム。
10. 【請求項１０】光を略平行な光束にする光平行手段と、
    一面側への特定入射角の入射光に対して予め設定された
    選択波長帯の光を透過する波長選択フィルタと、光の波
    長を検出する波長検出手段と、波長検出手段が検出した
    光の波長から前記光平行手段によって略平行な光束にさ
    れた光の前記波長選択フィルタへの入射角を算出する入
    射角算出手段を備え、 前記光平行手段により光を略平行な光束にし、該略平行
    な光束にされた光を前記波長選択フィルタの前記一面側
    に入射させ、前記波長検出手段により該波長選択フィル
    タの透過光を検出し、前記入射角算出手段により該波長
    検出手段の検出する該波長選択フィルタの透過光の波長
    から前記光平行手段によって略平行な光束にされた光の
    前記波長選択フィルタへの入射角を算出することを特徴
    とする角度検出器。
11. 【請求項１１】光を所定の幅をもつ光束に形成する光整
    形手段と、一面側への特定入射角の入射光に対して予め
    設定された選択波長帯の光を透過させる波長選択フィル
    タと、光の波長を検出する波長検出手段と、波長検出手
    段が検出した光の波長範囲を算出する波長範囲算出手段
    と、波長範囲算出手段が算出した波長範囲から光の広が
    り角度を算出する角度算出手段と、を備え、 光源からの光を前記光整形手段により所定の幅を持つ光
    束に整形し、該整形された光を前記波長選択フィルタの
    前記一面側に入射させ、該波長選択フィルタの透過光の
    波長を前記波長検出手段により検出し、前記波長範囲算
    出手段により該波長検出手段の検出する該波長選択フィ
    ルタの透過光の波長からその波長範囲を算出し、前記角
    度算出手段により該波長範囲算出手段の算出する波長範
    囲から前記光整形手段により所定の幅をもつ光束に整形
    した光の広がり角度を算出することにより光源の放射角
    度を検出することを特徴とする放射角度検出器。
12. 【請求項１２】光を所定の幅をもつ光束に形成する光整
    形手段と、一面側への特定入射角の入射光に対して予め
    設定された選択波長帯の光を透過させる波長選択フィル
    タと、光の波長を検出する波長検出手段と、波長検出手
    段が検出した光の波長範囲を算出する波長範囲算出手段
    と、波長範囲算出手段が算出した波長範囲から光の広が
    り角度を算出する角度算出手段と、を備え、 光源からの光を前記波長選択フィルタの前記一面側に入
    射させ、該波長選択フィルタの透過光を前記光整形手段
    により所定の幅を持つ光束に形成し、該所定の幅を持つ
    光束に形成された光を前記波長検出手段により検出し、
    前記波長範囲算出手段により該波長検出手段が検出した
    該波長選択フィルタの透過光の波長からその波長範囲を
    算出し、前記角度算出手段が該波長範囲算出手段の算出
    する波長範囲から前記所定の幅をもつ光束に形成する光
    整形手段により所定の幅をもつ光束に整形した光の広が
    り角度を算出することにより光源の放射角度を検出する
    ことを特徴とする放射角度検出器。
13. 【請求項１３】前記光整形手段に可動部材を備え、該可
    動部材を可動することにより該光整形手段を可動させ、
    変位に対応した放射角度を検出することを特徴とする請
    求項１１又は１２に記載の放射角度検出器。