JP2001264646A - 干渉光フィルタモジュール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長分割多重光通信装置において用いられる
フィルタモジュールの特性を改善すること。 【解決手段】 フィルタモジュールのフレーム１０の長
辺を含む二面の両側に、互いに対向させてコリメータ１
１，１２及び１３，１４を取付ける。この間には三角柱
状のプリズム１９，２０を対称に配置する。又その間の
光軸に合わせて所定の波長透過特性を有するフィルタ２
３とミラー２４を配置する。こうすれば多重光から特定
波長の光を抽出し、加えることができる。光軸の間隔を
短くすることができ、入射角度を小さくすることができ
る。又光伝搬距離を短くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は波長分割多重光通信
装置等において用いられ、特定の波長信号を取り出すた
めの干渉光フィルタモジュール装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】波長分割多重光通信装置においては、１
nm以下の波長間隔で多数の波長が多重された光信号が光
ファイバによって伝送され、このうちの特定の波長信号
を取り出すための光フィルタモジュール装置として、例
えば図７に示すものが知られている。図７は従来の波長
多重光通信において特定の波長を取り出すための光フィ
ルタモジュールの概略図である。本図において光ファイ
バ１０１，１０２はコリメータ１０３，１０４を介して
光フィルタモジュール装置のフレーム１０５の一端に連
結され、このフレーム１０５の他端側には夫々コリメー
タ１０６，１０７及び受光用光ファイバ１０８，１０９
が取付けられている。又コリメータ１０３，１０６間の
光軸１１０の垂直面から所定角度、例えば５〜１０°傾
けて特定の波長成分を選択するための光フィルタ１１１
が配置される。光フィルタ１１１は特定の波長成分を取
り出すための光バンドパスフィルタ型の干渉光フィルタ
であり、又この光フィルタ１１１で反射される反射光の
光軸とコリメータ１０４，１０７の間の光軸１１２の交
差する位置には、同様の特性を有する干渉光フィルタ１
１３を配置する。干渉光フィルタ１１１及び１１３は平
行に配置するものとする。

【０００３】さて光ファイバ１０１より波長多重光を入
射すると、特定の波長の光のみが取り除かれて光ファイ
バ１０８に得られる。又その他の波長の光は光フィルタ
１１１及び１１３で反射され、光ファイバ１０９に入射
される。更にこの光フィルタで選択される波長と同一の
波長成分の光を光ファイバ１０２を介して入射すると、
この光は光フィルタ１１３を透過する。従って多重光に
この波長成分が再び重畳され、光ファイバ１０９には元
の入射光と同じ波長分割多重光が得られることとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような光フィルタ
モジュール装置においては、コリメータ１０３，１０４
と１０６，１０７とが夫々フレーム１０５の短辺を含む
面に隣接して取付けられる。従ってこの間隔は例えば１
０mm以下とすることが難しい。又コリメータの間の光が
空間を伝送する間隔はできるだけ短く、例えば８０mm以
内とすることが好ましい。そのため入射光の入射角をあ
まり小さくすると、光ファイバ間の間隔を確保すること
ができないため、この入射角は１０°程度となる。しか
し入射角度が小さい方が透過スペクトルの波形がシャー
プであり、又偏波面依存損失が小さく、光フィルタにお
いてアイソレーションを大きくすることができる。入射
角度を小さくしようとするとコリメータの配置場所を確
保するため、光ビームが空間を伝搬する距離が長くな
り、ビーム径の大きなコリメータを使用しなければなら
ず、大きな面積の光フィルタが必要となるという欠点が
あった。又わずかなビーム出射角度のずれでも損失が大
きくなり、温度変化による筐体の歪みの影響を受け易い
という欠点があった。

【０００５】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、光フィルタへの光ビームの入
射角度を小さくすると共に、光ビームが空間を伝搬する
距離を小さくし、光フィルタモジュール装置全体を小型
化できるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、直方体状のフレームの長辺を含む二面の一端部に夫
々互いに対向するように取付けられ光ファイバを連結す
る第１，第２のコリメータと、前記フレームの前記二面
の他端部に夫々互いに対向するように取付けられ光ファ
イバを連結する第３，第４のコリメータと、前記第１，
第２のコリメータの光軸の光を前記フレームの長手方向
に沿った第１，第２の光軸となるように反射する位置に
配置された第１の反射体と、前記第３，第４のコリメー
タの光軸の光を前記第１，第２の光軸となるように反射
する位置に配置された第２の反射体と、前記第１の反射
体の近傍に配置され、前記フレームの長手方向に沿った
第３の光軸からの入射光を第４の光軸に沿って反射する
第３の反射体と、前記第２の反射体の近傍に配置され、
前記第１の反射体からの第１の光軸に沿った入射光及び
前記第３の反射体からの第４の光軸に沿った入射光のう
ち、特定の波長の光を透過し、他を夫々第３，第２の光
軸に沿った反射光として反射すると共に、前記第２の反
射体からの第２の光軸に沿った反射光のうち特定の波長
の光を透過し他を反射する第１の光フィルタと、を具備
することを特徴とするものである。

【０００７】本願の請求項２の発明は、直方体状のフレ
ームの長辺を含む二面の一端部に夫々互いに対向するよ
うに取付けられ光ファイバを連結する第１，第２のコリ
メータと、前記フレームの前記二面の他端部に夫々互い
に対向するように取付けられ光ファイバを連結する第
３，第４のコリメータと、前記第１，第２のコリメータ
の光軸の光を前記フレームの長手方向に沿った第１，第
２の光軸となるように反射する位置に配置された第１の
反射体と、前記第３，第４のコリメータの光軸の光を前
記第１，第２の光軸となるように反射する位置に配置さ
れた第２の反射体と、前記第１の反射体の近傍に配置さ
れ、前記フレームの長手方向に沿った第３の光軸からの
入射光のうち特定の波長の光を透過し、他を第４の光軸
に沿って反射する第２の光フィルタと、前記第２の反射
体の近傍に配置され、前記第１の反射体からの第１の光
軸に沿った入射光及び前記第２の光フィルタからの第４
の光軸に沿った入射光のうち、前記特定の波長の光を透
過し他を夫々第３，第２の光軸に沿った反射光として反
射すると共に、前記第２の反射体からの第２の光軸に沿
った反射光のうち前記特定の波長の光を透過し他を反射
する第３の光フィルタと、を具備することを特徴とする
ものである。

【０００８】本願の請求項３の発明は、請求項１又は２
の干渉光フィルタモジュール装置において、前記第４の
コリメータから前記第２の反射体への入射光の入射位置
及び入射角度を、前記第２の光軸と一致させるようにし
たことを特徴とするものである。

【０００９】本願の請求項４の発明は、請求項１の干渉
光フィルタモジュール装置において、前記第１の光フィ
ルタは、透過波長λに対してλ／４の光学厚さを有する
低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に多重に積層して構成
され、透過波長λが基板の所定方向に対して連続的に変
化するようにその光学厚さを連続的に変化させた波長可
変型の干渉光フィルタであり、光の入射位置をその基板
の所定方向に対して連続的に変化させる移動機構を有す
ることを特徴とするものである。

【００１０】本願の請求項５の発明は、請求項２の干渉
光フィルタモジュール装置において、前記第２，３の光
フィルタは、透過波長λに対してλ／４の光学厚さを有
する低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に多重に積層して
構成され、透過波長λが基板の所定方向に対して連続的
に変化するようにその光学厚さを連続的に変化させた波
長可変型の干渉光フィルタであり、光の入射位置をその
基板の所定方向に対して連続的に変化させる移動機構を
有することを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
による干渉光フィルタモジュール装置の構成を示す上面
図、図２はその斜視図である。本実施の形態において
は、直方体状のフレーム１０の長辺を含む二面の端部に
夫々互いに対向するように第１，第２のコリメータ１
１，１２が取付けられる。又他方の端部にも互いに対向
するように第３，第４のコリメータ１３，１４が取付け
られる。尚、図２ではこれらのコリメータは省略して示
している。コリメータ１１〜１４には夫々光ファイバ１
５〜１８が接続されている。この光フィルタモジュール
装置の筐体内には図示のように直角三角柱形のプリズム
１９が配置される。又コリメータ１３，１４の光軸の間
には、プリズム１９と対称に直角三角柱形のプリズム２
０が配置される。プリズム１９，２０は夫々第１，第２
の反射体を構成している。プリズム１９はコリメータ１
１，１２の光軸に沿った光を、フレーム１０の長辺とほ
ぼ平行の第１，第２の光軸２１，２２に沿って反射する
ように、反射面が光軸及びモジュールの短辺から傾けて
配置されている。プリズム２０はこれらの第１，第２の
光軸２１，２２に沿った光をコリメータ１３，１４の光
軸に沿って反射するように、反射面が光軸及びモジュー
ルの短辺から傾けて配置されている。尚、光軸２１，２
２はフレーム１０の長辺を含む面に平行でなくわずかに
傾ける必要があるため、コリメータ１１〜１４をフレー
ム１０の面に対し、垂直から例えば１°〜２°傾けて取
付ける。更にプリズム１９とプリズム２０との間の光軸
２１，２２上には、プリズム２０に近接する位置にフレ
ームの短辺に平行にバンドパス型の干渉光フィルタ２３
が配置されている。光フィルタ２３は狭い波長選択特性
を有するものとし、波長多重された光信号の一部の波長
の光を透過し、他を反射するものである。又プリズム１
９の頂点近傍の光軸２１，２２と接しない位置には、第
３の反射体であるミラー２４がフレームの短辺に平行に
配置される。光軸２１はフレームの長辺からわずかに傾
き、光フィルタ２３で反射した反射光が第３の光軸２５
に沿ってミラー２４に入射するように設定される。光軸
２５に沿ってミラー２４に入射した光がミラー２４で反
射し、第４の光軸２６に沿ってフィルタ２３に入射し、
その反射光が光軸２２に沿って再びプリズム１９に反射
するように設定される。

【００１２】ここで用いられる干渉光フィルタ２３は、
ガラスやシリコン等のサブストレート上に光の透過率が
高い蒸着物質，誘電体，半導体等の多層膜を蒸着する。
この多層膜は例えばＳｉＯ₂ ，ＴｉＯ₂ 等の低屈折率膜
やＳｉ等の高屈折率膜を交互に積層して蒸着する。そし
てこの膜厚ｄと透過波長λとは屈折率をｎとすると、次
式が成り立つように選択する。λ＝４ｎｄそして低屈折
率膜と高屈折率膜とを交互に多層積層することによっ
て、透過率のピークの半値全幅を小さくしている。こう
すれば光学膜厚ｎ・ｄを選択することによって任意の透
過波長を設定することができる。

【００１３】次にこの実施の形態の動作について説明す
る。この実施の形態では光ファイバ１５から図３（ａ）
に示すように多数の波長の光が多重された波長多重光が
加わる。この多重光はプリズム１９で反射されて第１の
光軸２１に沿って光フィルタ２３に加わる。ここで所定
の波長λ１のみがこの光フィルタ２３を透過してプリズ
ム２０によって反射され、この光がコリメータ１３を介
して光ファイバ１７に入射される。図３（ｂ）に示す曲
線を光フィルタ２３の透過特性とすると、光ファイバ１
７より光フィルタ２３の特性に対応した波長λ１の出力
が波長多重光より抽出されることとなる。一方光フィル
タ２３で反射されたピーク波長λ１以外の多重光は、第
３の光軸２５に沿ってプリズム１９側に反射される。プ
リズム１９の頂点位置にミラー２４が設けられているた
め、ミラー２４で全ての光が反射され、第４の光軸２６
に沿って再び光フィルタ２３に加わる。この反射光は波
長λ１の波長成分を含んでいないため、光フィルタ２３
で再び全てが反射され、第２の光軸２２に通ってプリズ
ム１９に加わる。そしてプリズム１９で反射され、コリ
メータ１２を介して光ファイバ１６より出力される。図
３（ｃ）は光フィルタ２３の反射特性及び光ファイバ１
６より得られる波長多重光を示すグラフである。こうす
れば光ファイバ１５より入射した光のうち特定の波長λ
１の光のみを光ファイバ１７より抽出し、その他の多重
光を光ファイバ１６から抽出できる。

【００１４】更に光ファイバ１８より図３（ｄ）に示す
ように波長λ１と同一又はこの波長に近いλ１′の変調
光を入光すると、この光はプリズム２０で反射されて光
フィルタ２３を通過し、第２の光軸２２に沿ってプリズ
ム１９に加わる。従ってこの場合には図３（ｅ）に示す
ように他の波長の光と共にプリズム１９で反射されて、
コリメータ１６を介して光ファイバ１８より出力され
る。

【００１５】従って波長多重光通信によって多重された
光から、一部の波長λ１の光を抜き出し、他の多重光を
光ファイバ１６より得ることができる。又抜き出した光
と同一の波長を有する光を光ファイバ１８を介して入射
することによって、これらを含めた波長の光が光ファイ
バ１６から得られることとなる。この場合にはコリメー
タ１１〜１４はフレーム１０の短辺側には取付けられて
おらず、長辺を含む二面に対向して配置させることがで
きるため、コリメータ１１〜１４の径を大きくしてもフ
レーム１０の長辺を含む面に取付けることができる。従
って光フィルタへの入射角度を例えば１〜２°程度と従
来のものより大幅に小さくすることができる。このため
光伝搬距離についても従来例に比べて大幅に小さくする
ことができ、モジュール自体を小型軽量化することがで
きる。

【００１６】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。図４はこの実施の形態による干渉光フィルタモ
ジュール装置の構成を示す斜視図である。コリメータ１
１〜１４、光ファイバ１５〜１８、プリズム１９，２０
及びミラー２４については、前述した第１の実施の形態
と同様であり、同一部分は同一符号を付して詳細な説明
を省略する。この実施の形態では光フィルタとして上述
のような通常の干渉光フィルタに代えて、リニア可変型
の干渉光フィルタ３１を用いたものである。この光フィ
ルタは例えば特開平６−２８１８１２号等に示されてい
るように、長方形状のサブストレート上にＳｉＯ₂ ，Ｔ
ｉＯ等の低屈折率膜とＳｉ等の高屈折率膜とを膜厚ｄ＝
λ／４ｎとして交互に積層し、その透過波長λがサブス
トレートの長手方向に連続的に変化するように光学厚さ
を選択したものである。

【００１７】この実施の形態では波長可変型の干渉光フ
ィルタ３１をフレーム１０の側面に平行に配置する。そ
して光フィルタ３１の下方の保持部の下端にめねじを設
け、ボールネジ３２をモータ３３によって回転させるこ
とによって干渉光フィルタ３１を図中のＸ軸方向に移動
させ、これによって光フィルタを通過する波長を変化さ
せるようにしたものである。更に多重光から抽出する波
長を選択するための波長選択部３４、及びモータ駆動部
３５が設けられている。モータ駆動部３５は選択された
波長に基づいて光軸２１，２２，２５，２６が所定の水
平位置にくるようにモータ３３を回転させ、光フィルタ
３１をＸ軸に駆動するものである。

【００１８】このような構成によれば、波長選択部３４
より所望の波長を選択して入力すると、モータ駆動部３
５を介して干渉光フィルタ３１がＸ軸方向に移動する。
従って波長多重光から抽出する波長を任意に選択するこ
とができる。こうして選択した波長と同一波長の光を光
ファイバ１８から加えることによって、任意の波長を重
畳させることができる。更に入光した波長多重光から抽
出する波長と光フィルタの透過のピーク波長とを正確に
一致させるように、入光位置を連続的に変化させること
も可能となる。

【００１９】次に本発明の第３の実施の形態について図
５を用いて説明する。この実施の形態においてもフレー
ム１０、コリメータ１１〜１４、光ファイバ１５〜１
８、プリズム１９，２０、光フィルタ２３については前
述した第１の実施の形態と同様である。この実施の形態
ではミラー２４に代えて光フィルタ４１を用いる。本実
施の形態では光フィルタ４１，２３を夫々第２，第３の
光フィルタとする。光フィルタ４１は光フィルタ２３と
同一の波長透過特性を有する干渉光フィルタである。こ
うすれば第１の実施の形態で述べたように、第３の光軸
２５に沿って光フィルタ４１に入射する光は波長λ１の
成分をほとんど含まないが、光フィルタ２３と同一特性
の光フィルタ４１を用いることによって更にλ１成分を
透過させ、光軸２６に沿って反射する光の波長からλ１
成分を除くことができる。これにより波長λ１の成分は
光フィルタ２３で２回、光フィルタ２４で１回除かれる
ため、波長λ１成分を有しない多重光を光ファイバ１８
に得ることができる。

【００２０】次に本発明の第４の実施の形態について図
６を用いて説明する。この実施の形態ではコリメータ１
１〜１４、光ファイバ１５〜１８、プリズム１９，２
０、光フィルタ３１、波長選択部３４、モータ駆動部３
５については第２の実施の形態と同様であり、同一部分
は同一符号を付して詳細な説明を省略する。この実施の
形態では、ミラー２４に代えて光フィルタ３１と同様の
波長可変型干渉光フィルタ４２を用い、光フィルタ３１
と連動させて上下方向に移動させることによって、波長
選択特性を改善すると共に、選択する波長を任意に変化
させることができるようにしたものである。本実施の形
態では光フィルタ４２，３１を夫々第２，第３の光フィ
ルタとする。光フィルタ４２の下方には、めねじを有す
る保持部を設け、ボールネジ４３をモータ４４によって
回転させるようにしておく。この場合には波長選択部３
４より所望の波長を設定すると、モータ駆動部３５によ
ってモータ３２及びモータ４３が同時に駆動される。こ
うすればモータ３２，モータ４３によって光フィルタ３
１，４２のＸ軸方向に移動させることができ、これによ
って必要な波長を選択することができる。又２枚の光フ
ィルタを用いているため、波長選択特性を改善できる。
更に光ファイバ１８より選択した波長を新たに入射する
ことによって、多重化することができる。

【００２１】尚前述した各実施の形態では、第１，第２
の反射体として断面が直角三角形状の三角柱状プリズム
１９，２０を用いているが、これと同一方向に光を反射
することができるものであれば平面状のミラーを用い、
その２つの反射面がほぼ直角となるように組合せて反射
体とすることができることはいうまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１〜５の発明によれば、波長多重された入射光のうち、
一部の波長の光のみを抽出し分離することができる。又
抽出した波長と同一波長の光を他の多重光と共に重畳し
て出力することができる。更にこのようなモジュール装
置を第１，第２の反射体で反射させて構成することがで
きるため、コリメータを長軸の両側に固定することがで
き、光フィルタへの入射角度を小さくして且つ空間伝送
距離を短くすることができる。又モジュール全体のパッ
ケージを小型化することができる。

【００２３】更に請求項４，５の発明によれば、光フィ
ルタの透過及び反射特性を連続的に変化させることがで
きるため、波長多重光の光源に合わせて抽出する波長を
選択したり、光源の特定の波長と一致するように透過の
ピークを合わせることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による干渉光フィル
タモジュール装置の構成を示す概略図である。

【図２】この実施の形態による干渉光フィルタモジュー
ル装置の構成を示す斜視図である。

【図３】この実施の形態の各部の光の波長スペクトルを
示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態による干渉光フィル
タモジュール装置の構成を示す斜視図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態による干渉光フィル
タモジュール装置の構成を示す上面図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態による干渉光フィル
タモジュール装置の構成を示す斜視図である。

【図７】従来の干渉光フィルタモジュール装置の構成を
示す概略図である。

【符号の説明】

１１〜１４ コリメータ １５〜１８ 光ファイバ １９，２０ プリズム ２１，２２，２５，２６ 光軸 ２３，４１ 光フィルタ ２４ ミラー ３１，４２ 波長可変型干渉光フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 女鹿田 直之 愛知県小牧市大字上末122番地 株式会社 サンテックフォトニクス研究所内 Ｆターム(参考） 2H041 AA21 AB10 AC01 AZ02 2H048 GA07 GA12 GA34 GA51 GA62

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直方体状のフレームの長辺を含む二面の
   一端部に夫々互いに対向するように取付けられ光ファイ
   バを連結する第１，第２のコリメータと、 前記フレームの前記二面の他端部に夫々互いに対向する
   ように取付けられ光ファイバを連結する第３，第４のコ
   リメータと、 前記第１，第２のコリメータの光軸の光を前記フレーム
   の長手方向に沿った第１，第２の光軸となるように反射
   する位置に配置された第１の反射体と、 前記第３，第４のコリメータの光軸の光を前記第１，第
   ２の光軸となるように反射する位置に配置された第２の
   反射体と、 前記第１の反射体の近傍に配置され、前記フレームの長
   手方向に沿った第３の光軸からの入射光を第４の光軸に
   沿って反射する第３の反射体と、 前記第２の反射体の近傍に配置され、前記第１の反射体
   からの第１の光軸に沿った入射光及び前記第３の反射体
   からの第４の光軸に沿った入射光のうち、特定の波長の
   光を透過し、他を夫々第３，第２の光軸に沿った反射光
   として反射すると共に、前記第２の反射体からの第２の
   光軸に沿った反射光のうち特定の波長の光を透過し他を
   反射する第１の光フィルタと、を具備することを特徴と
   する干渉光フィルタモジュール装置。
2. 【請求項２】 直方体状のフレームの長辺を含む二面の
   一端部に夫々互いに対向するように取付けられ光ファイ
   バを連結する第１，第２のコリメータと、 前記フレームの前記二面の他端部に夫々互いに対向する
   ように取付けられ光ファイバを連結する第３，第４のコ
   リメータと、 前記第１，第２のコリメータの光軸の光を前記フレーム
   の長手方向に沿った第１，第２の光軸となるように反射
   する位置に配置された第１の反射体と、 前記第３，第４のコリメータの光軸の光を前記第１，第
   ２の光軸となるように反射する位置に配置された第２の
   反射体と、 前記第１の反射体の近傍に配置され、前記フレームの長
   手方向に沿った第３の光軸からの入射光のうち特定の波
   長の光を透過し、他を第４の光軸に沿って反射する第２
   の光フィルタと、 前記第２の反射体の近傍に配置され、前記第１の反射体
   からの第１の光軸に沿った入射光及び前記第２の光フィ
   ルタからの第４の光軸に沿った入射光のうち、前記特定
   の波長の光を透過し他を夫々第３，第２の光軸に沿った
   反射光として反射すると共に、前記第２の反射体からの
   第２の光軸に沿った反射光のうち前記特定の波長の光を
   透過し他を反射する第３の光フィルタと、を具備するこ
   とを特徴とする干渉光フィルタモジュール装置。
3. 【請求項３】 前記第４のコリメータから前記第２の反
   射体への入射光の入射位置及び入射角度を、前記第２の
   光軸と一致させるようにしたことを特徴とする請求項１
   又は２記載の干渉光フィルタモジュール装置。
4. 【請求項４】 前記第１の光フィルタは、透過波長λに
   対してλ／４の光学厚さを有する低屈折率膜及び高屈折
   率膜を交互に多重に積層して構成され、透過波長λが基
   板の所定方向に対して連続的に変化するようにその光学
   厚さを連続的に変化させた波長可変型の干渉光フィルタ
   であり、 光の入射位置をその基板の所定方向に対して連続的に変
   化させる移動機構を有することを特徴とする請求項１記
   載の干渉光フィルタモジュール装置。
5. 【請求項５】 前記第２，３の光フィルタは、透過波長
   λに対してλ／４の光学厚さを有する低屈折率膜及び高
   屈折率膜を交互に多重に積層して構成され、透過波長λ
   が基板の所定方向に対して連続的に変化するようにその
   光学厚さを連続的に変化させた波長可変型の干渉光フィ
   ルタであり、 光の入射位置をその基板の所定方向に対して連続的に変
   化させる移動機構を有することを特徴とする請求項２項
   記載の干渉光フィルタモジュール装置。