JP2001091789A - 光デバイス、光フィルタおよび光濾波システム - Google Patents

光デバイス、光フィルタおよび光濾波システム

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JP2001091789A
JP2001091789A JP2000237009A JP2000237009A JP2001091789A JP 2001091789 A JP2001091789 A JP 2001091789A JP 2000237009 A JP2000237009 A JP 2000237009A JP 2000237009 A JP2000237009 A JP 2000237009A JP 2001091789 A JP2001091789 A JP 2001091789A
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optical
filter
lens
substrate
coating
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Yihao Cheng
チェン イハオ
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Lumentum Ottawa Inc
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
    • G02B6/2937In line lens-filtering-lens devices, i.e. elements arranged along a line and mountable in a cylindrical package for compactness, e.g. 3- port device with GRIN lenses sandwiching a single filter operating at normal incidence in a tubular package
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーティングに接着剤又ははんだにより加わ
る応力が排除できる光学濾波配列を開示する。 【解決手段】 本発明は、光学濾波配列の一方側サイド
のポートが基板のコーティング側に相対させる代わりに
基板側に相対させるようにコーティングした基板を有す
るフィルタ素子を配置する。そのため、フィルタが位置
されるとき、ポートからの距離に関しては、コーティン
グ側はポートから離れて相対し、基板側がポートに相対
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、一般的には光フィ
ルタ、より具体的には基板により保持される光フィルタ
に関係する。
【0002】
【発明の背景】光フィルタは光通信分野でほぼ一般的に
使用される素子である。光フィルタは、光信号を多重化
及び多重分離化する、線路送光、減衰、エンコード、お
よびデコードに使用される。光信号は一般的には光ファ
イバにより長距離搬送されるため、光フィルタはよく知
られた方法で光ファイバと結合して、フィルタアセンブ
リがインラインに、また、少なくとも対の光ファイバ間
に配設される。
【0003】しかしながら、ある場合には、このような
フィルタは本質的に片方向デバイスであるように構成さ
れる。例えば、2つの波長が同じ端部の2つの光ファイ
バをもつ片方向デバイスに入射されることがある。この
場合、1つの波長は、もう1つの波長がある光ファイバ
から他のファイバにする間に消失してしまうことがあ
る。一方において、片側光フィルタはそれを通る光を減
衰する役目を果たすことがある。光を光ファイバからフ
ィルタへ、そしてまた逆方向の光ファイバに効率的光結
合を行うためには、レンズが必要である。そうでなけれ
ば、光ファイバの端面を出る光は発散して、光のほとん
どが失われることになる。
【0004】一般的には平行ビームをフィルタ素子、よ
り具体的にはフィルタコーティング、すなわちその層に
供給することが望ましい。この観点から、光フィルタセ
ンブリは通常、スリーブ内に収容された少なくとも2つ
の光ファイバと、フィルタコーティングへ向かうビーム
を平行にし、光ファイバの1つに向けられる光を集束す
るための、フィルタコーティングと光ファイバの間に配
設される1つ以上のレンズと、を有して構成される。
【0005】二色性フィルタなどの光フィルタは一般的
には、光学的空洞を形成するために光透過屈折率の高い
材料と低い材料からなる多数の層を配列して構成され
る。これらの層は極めて薄く、それを通る光の波長のオ
ーダーである。このような層は、超薄型コーティングの
保持又は支持体として機能する光透過性基板にコーティ
ング又は析出される。
【0006】何年にも渡り、屈折率分布型(GRIN)
ロッドレンズは、光学業界で広く使用されてきた。これ
は使用するのが便利で、研磨、とりわけ端面研磨によっ
て修正することができる。例えば、GRINレンズのピ
ッチが長すぎて、短くする必要がある場合、レンズの端
面を研磨してその長さを短くし、そのピッチを効果的に
短くすることができる。GRINレンズは便利で、比較
的低コストのため、精度の低い光デバイスを製造する場
合には殆どの場合選択される素子である。
【0007】1つ以上の光ファイバをGRINレンズに
結合するために、GRINレンズの端面に相補的な端面
を持つファイバ管やスリーブが使用される。エポキシ樹
脂などの接着剤が、管を好ましい位置でレンズに固定的
に結合するためにしばしば使用される。熱硬化性エポキ
シ樹脂も使用されて、光ファイバのスリーブとGRIN
レンズ間の強力な不動結合を提供するのに役立つ。UV
硬化性接着剤、熱硬化性接着剤、又は金属やガラスはん
だなどの同類の接着剤を使用して、二色性フィルタなど
の光フィルタをGRINレンズやスリーブに固定するこ
とはよく行われていることである。
【0008】しかしながら、本発明が志向するこれに関
連する1つの関心は、キャリヤ基板に形成される超薄コ
ーティングに引き起こされる応力である。接着剤が硬化
するとき、収縮し、互いの接触面に好ましくない応力が
かかる。このような明らかな理由があるにもかかわら
ず、ロッドレンズと該レンズが結合されるフィルタ層間
に接着剤を塗布することが一般的に行われている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コー
ティングされた光透過性基板の外部フィルタコーティン
グに接着剤を塗布することに関連したこのような問題を
低減又は回避することである。
【0010】光が多層多空洞形二色性光フィルタ内で衝
突して互いに影響しあう場合、ビームはしばしばフィル
タ層内でずれる。入出力光ファイバを整列するときにこ
のずれを考慮していない場合、最適な結合が得られな
い。本発明の1つの側面はこの問題を処理し、接着剤を
フィルタのコーティング層に塗布する要求を回避すると
同時に、最適な結合のために優れた解決策を提供するこ
とである。
【0011】そのため本発明の目的は、応力を受け難
く、入力導波路と出力導波路間を適切に結合する光フィ
ルタを提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば次の構成
の光デバイスが提供される。すなわち、第1及び第2光
ファイバと、光透過性基板上に形成されたコーティング
を含み基板側とコーティング側を有する少なくとも部分
的な反射光素子と、少なくともファイバの1つからビー
ムを受け、コーティングで平行ビームを提供するために
配設されたレンズと、を有し、少なくとも部分的な反射
光素子は、その基板側が第1及び第2ファイバとレンズ
とに相対し、コーティング側が第1及び第2ファイバか
ら離れて相対するように配置されている光デバイスを提
供する。
【0013】また、本発明によれば、次の構成の光フィ
ルタが提供される。すなわち、片側に波長選択光フィル
タコーティングを有し、その反対側には波長選択光フィ
ルタコーティングがない基板と、基板の波長選択コーテ
ィングがない側に相対するレンズと、隣接して互いに平
行に配置され、レンズを通してフィルタに光を入射する
か又はレンズを通してフィルタから光を受ける一対の光
ファイバと、を有し、以って、光ファイバの1つからレ
ンズを通してフィルタに向けて入射された光が最初にコ
ーティングのない光基板側を通り、その後基板の波長選
択コーティングを有する側に衝突する構成とした光フィ
ルタが提供される。
【0014】
【発明の実施の形態】ここで図1に目を向けて、それぞ
れ最も外側の空洞を含めて5つの空洞を有する従来の光
フィルタを示す。各空洞はM層をもつ。基板6は関係す
る波長を透過する。これは、ガラス、石英、透明プラス
チック、シリコン、及びゲルマニウムを含むがそれに制
限されない非常に様々な材料から作ることができる。こ
のアプリケーションのための誘電材料は、1.3から
4.0以上の範囲の屈折率をもつ。
【0015】好ましい材料は、弗化マグネシウム(1.
38)、弗化トリウム(1.47)、Cryolith
(1.35)、二酸化シリコン(1.46)、酸化アル
ミニウム(1.63)、酸化ハフニウム(1.85)、
酸化タンタル(V)(2.05)、酸化ニオビウム
(2.19)、硫化亜鉛(2.27)、酸化チタン
(2.37)、シリコン(3.5)、ゲルマニウム
(4.0)、及びテルル化鉛(5.0)である。他の誘
電材料も同様に使用できるであろう。
【0016】光フィルタのより詳細な説明は、David H.
Cushing名義の多層薄膜帯域フィルタと題する米国特許
第5719989号で見られ、参照のためこれに織り込
む。
【0017】ここで図2を見ると、先行技術の3ポート
WDMフィルタを示す。フィルタ20には、光の平行ビ
ームをその間に配設されるフィルタ素子24に供給する
ための対の背面対向形4分の1ピッチコリメートGRI
Nレンズ22a及び22bを含む。フィルタ素子には、
キャリヤ基板24aとその上に析出される複数の二色性
薄膜層24bが含まれる。
【0018】フィルタ素子24は、入力光ファイバ19
aからフィルタ素子24に向けて入射する光が、複数の
二色性薄膜層24bに入射するように配向される。直感
的に見るとこの配列は理解でき、実際的な観点から見る
とこの配列は意味をなしている。例えば、フィルタに入
射する光が平行となるため、4分の1ピッチのコリメー
トレンズに近づけるようにフィルタを置くと、フィルタ
技術についての既知のことを考慮すれば論理的な解決策
となっている。
【0019】本発明は基板により保持されたフィルタの
使用に関する従来の考え方とは、フィルタ素子を反対に
配向することで異にし、以って、キャリヤ基板を光が反
射するデバイスの端部、つまり入力及び出力導波路の端
部に最も近くなるようにしている。
【0020】ここで、図3を参照すると、キャリヤ基板
34bとコーティング34bとによって構成された、減
衰フィルタ素子34を持つ光フィルタが示されている。
コーティング34aは減衰される光の小部分を通過又は
吸収し、捕獲する光の実質的に殆どを反射することによ
り、入射する予め定めた設定波長の光を減衰するように
設計されている。
【0021】先行技術とは対照的に、フィルタ素子34
は、そのキャリヤ基板34b側がGRINレンズ32に
隣接するように配向されている。レンズは、実質的な平
行ビームをフィルタ34のコーティング34aに供給す
る0.25未満のピッチまで研磨されている。基板はG
RINレンズ32に接着剤で固定され、それによって先
行技術で起こっていたようなコーティング34に接着剤
が接触することによるフィルタコーティングの損傷の可
能性を回避している。
【0022】図3に示す配列のもう1つの利点は、基板
のキャリヤの厚さを慎重に選択することによって、フィ
ルタ層によって引き起こされるビームのずれを、最適な
結合が達成できるように補正できることである。
【0023】図4には、3ポート濾波システムを備える
本発明の実施形態例を図示する。図5は、2つの隣接す
るブロックとして示されたフィルタ素子の基板54bと
コーティング54aの拡大図であるが、二色性多層フィ
ルタは直接基板にコーティングされている。この両方の
図を参照して、平行ビーム(図示せず)の光線40a
は、基板54bに入るときに角度を変え、そこで、光線
40bが点線で示されるように位置P1に向けて方向付
けられる。
【0024】しかしながら、光線40bが多空洞多層コ
ーティング54aを通って伝播するとき、目下の光線4
0cはずれて、焦点ポイントは、P2になる。そこで、
スリーブの第2ポートへ向けて後方に反射する。このビ
ームのずれは、図では光線40cで示すが、実際的には
デバイスのポート1と2の間の最適結合をもたらすため
に適切に選択しなければならない基板の厚さによって補
正される。
【0025】図6は、屈折率分布型レンズを使用した機
能的に同じデバイスを示す。
【0026】当然ながら、本発明の精神と範囲から逸脱
することなく、他の多数の実施の形態を予見することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】先行技術の帯域フィルタ総体の断面図である。
【図2】先行技術のWDM3ポート光フィルタの側面図
である。
【図3】本発明による光フィルタの側面図である。
【図4】フィルタコーティングにより起こるビームのず
れを図示する、本発明に従った3ポート光フィルタの側
面図である。
【図5】図4に示すフィルタの一部の拡大図である。
【図6】図4に図示するレンズを屈折率分布型ロッドレ
ンズに取替えた、本発明に従った3ポート光フィルタの
側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500003660 570 West Hunt Club R oad, Nepean, Ontari o, Canada K2G5W8

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1及び第2光ファイバと、光透過性基
    板上に形成されたコーティングを含み基板側とコーティ
    ング側を有する少なくとも部分的な反射光素子と、少な
    くともファイバの1つからビームを受け、コーティング
    で平行ビームを提供するために配設されたレンズと、を
    有し、少なくとも部分的な反射光素子は、その基板側が
    第1及び第2ファイバとレンズとに相対し、コーティン
    グ側が第1及び第2ファイバから離れて相対するように
    配置されている光デバイス。
  2. 【請求項2】 光デバイスは濾波システムであり、少な
    くとも部分的な反射光素子が光フィルタである請求項1
    記載の光デバイス。
  3. 【請求項3】 レンズが屈折率分布型レンズであること
    を特徴とする請求項2に定義された光デバイスの光濾波
    システム。
  4. 【請求項4】 屈折率分布型レンズがフィルタの基板側
    と結合されている請求項3記載の光濾波システム。
  5. 【請求項5】 フィルタをレンズに結合するために、接
    着剤が、フィルタの基板側と屈折率分布型レンズの端面
    の間に設けられている請求項4記載の光濾波システム。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の光デバイスを光濾波シス
    テムとしたシステムであって、第1及び第2光ファイバ
    がスリーブ内に配設されていることを特徴とする光濾波
    システム。
  7. 【請求項7】 スリーブが屈折率分布型レンズに固着さ
    れていることを特徴とする請求項6記載の光濾波システ
    ム。
  8. 【請求項8】 スリーブが屈折率分布型レンズの端面に
    接着剤で固定されていることを特徴とする請求項6記載
    の光濾波システム。
  9. 【請求項9】 基板がフィルタ内で生じるビームのずれ
    を少なくとも部分的に相殺する厚さをもっていることを
    特徴とする請求項7記載の光濾波システム。
  10. 【請求項10】 基板のコーティング側には、隣接する
    光学素子を結合するための接着剤が設けられていないこ
    とを特徴とする請求項9記載の光濾波システム。
  11. 【請求項11】 片側に波長選択光フィルタコーティン
    グを有し、その反対側には波長選択光フィルタコーティ
    ングがない基板と、基板の波長選択コーティングがない
    側に相対するレンズと、隣接して互いに平行に配置さ
    れ、レンズを通してフィルタに光を入射するか又はレン
    ズを通してフィルタから光を受ける一対の光ファイバ
    と、を有し、以って、光ファイバの1つからレンズを通
    してフィルタに向けて入射された光が最初にコーティン
    グのない光基板側を通り、その後基板の波長選択コーテ
    ィングを有する側に衝突する構成とした光フィルタ。
  12. 【請求項12】 基板に、コーティングによるビームず
    れに起因して生じる結合損失を相殺するための、スペー
    サとしての役割をもたせたことを特徴とする請求項11
    記載の光フィルタ。
  13. 【請求項13】 さらに、第1端面および第2端面を持
    ち、第1端面が波長選択コーティングを有する基板の側
    に相対する第2レンズと、端面が第2レンズの第2端面
    に相対し、第2レンズから光を受けるために配設される
    第3光ファイバと、を有していることを特徴とする請求
    項11記載の光フィルタ。
  14. 【請求項14】 第3光ファイバが、コーティングされ
    た基板を通して他の光ファイバの1つと光学的に結合す
    る構成とした請求項13記載の光フィルタ。
JP2000237009A 1999-08-05 2000-08-04 光デバイス、光フィルタおよび光濾波システム Pending JP2001091789A (ja)

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