JP2002277843A - 可変光フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的な可動機構を用いずに低電圧駆動が可
能で高信頼度が得られ、損失波長特性を任意に連続的に
高速に可変することが可能な可変光フィルタを得るこ
と。 【解決手段】 入力端子１から入射した光の偏光方位角
を可変する可変ファラデー回転子４と、この可変ファラ
デー回転子４から入射した光を異なる出射角で出射され
る常光Ｌ１と異常光Ｌ２とに分離する複屈折くさび５
と、この複屈折くさび５から入射した常光Ｌ１、異常光
Ｌ２のうちの一方に波長分散特性を与える分散プリズム
６と、一次元方向に連続的に変化する光学濃度を有する
濃度可変フィルタ７と、この濃度可変フィルタ７から出
力される常光Ｌ１および異常光Ｌ２を合成する光カプラ
８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
おいて光増幅器における利得あるいは、光伝送路および
光部品における損失の波長依存性を動的に平坦化するた
めの可変光フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エルビウムを添加した光ファイバ
を増幅媒体とした光増幅器の実用化に伴い、１本の光フ
ァイバでの伝送容量を増大させるための技術として波長
分割多重（ＷＤＭ）伝送システムの開発が盛んに行われ
ている。ＷＤＭ伝送システムでは異なる波長を有する複
数の光キャリアを個々に変調して全ての光キャリアを光
合波器によって合波し、合波されたＷＤＭ信号は光増幅
器において一括増幅され、光伝送路に送出される。受信
端においては、受信したＷＤＭ信号を光分波器によって
個々の光キャリアに分離し、光受信器にてデータに再生
する。

【０００３】一般に光増幅器の利得には波長依存性があ
り、その利得偏差によって生じる光キャリア間の信号レ
ベル偏差によって伝送距離を制限してしまうことから、
ＷＤＭ伝送システムにおいて光増幅器を縦列に接続して
用いる場合には適用波長帯域内での利得偏差をできるだ
け小さくする必要がある。また、光増幅器の利得に比べ
て影響は小さいが、伝送路としての光ファイバや、光合
波器あるいは光分波器などの光部品においても損失に波
長依存性を持つので、これらを長距離もしくは多段に接
続することで無視できない波長偏差を持つことになる。

【０００４】この種の偏差を低減する手法として、光増
幅器における利得等化器が広く知られている。利得等化
器は光増幅器の利得の波長依存性を相殺するような透過
率の波長依存性を有するもので、この利得等化器を光伝
送路中に挿入することで、損失（あるいは利得）の波長
依存性を平坦化することができる。

【０００５】この種の利得等化器としては、ファブリペ
ローエタロン（特開平９−２８９３４９号公報）、ある
いは誘電体多層膜フィルタ、あるいは長周期ファイバグ
レーティングを用いたものが広く用いられているが、従
来のこの種の利得等化器では、透過率の波長依存性が固
定されている。しかし、光増幅器への入力レベルの変化
やシステム構成品の経時劣化等による条件の変化に伴っ
て利得の波長依存性が変化することがある。これらを解
消しようとして、様々な可変利得等化器が提案されてい
る。

【０００６】図１１は、特表平１０−５０４９１２号に
記載された従来の可変利得等化器の構成を示すものであ
る。この可変利得等化器では、「フォトニック・テクノ
ロジーズ・プロプライエタリー・リミテッド」社による
「スプリットビームフーリエフィルタ」と称する、いわ
ゆるマッハ・ツェンダー干渉原理を用いている。図１１
において、光の入力端子１０１および光の出力端子１０
２の間に、第１のコリメートレンズ１０３ａおよび第２
のコリメートレンズ１０３ｂが配置されており、これら
のコリメートレンズ１０３ａ,１０３ｂによってレンズ
１０３ａ,１０３ｂの間の光がコリメート光に変換され
る。第１のコリメートレンズ１０３ａと第２のコリメー
トレンズ１０３ｂとの間には、ガラス板１０４が配置さ
れている。ガラス板１０４は、図示しない機械的手段に
より矢印１０５の方向に移動可能であり、かつ矢印１０
５で示される軸の周りで傾動回転となっている。

【０００７】入力端子１０１から入射された光は、第１
のコリメートレンズ１０３ａによって、光のビーム径が
拡大され、コリメート光に変換される。第１のコリメー
トレンズ１０３ａと第２のコリメートレンズ１０３ｂと
の間のコリメート光束の一部に挿入されたガラス板１０
４によって、コリメート光は、ガラス板１０４が挿入さ
れた部分と挿入されない部分とが生じ、これらの光には
位相差が生じることになる。その結果、ガラス板１０４
を通過した光と通過していない光との間で干渉が起こ
り、図１１に示すように、周期的な損失（透過率）の波
長特性を得ることができる。すなわち、ガラス板１０４
を通過した光の強度と通過しない光の強度の比を変える
ことによって損失の波長特性の振幅を可変することがで
きる。また、異なる厚さのガラス板を用いた可変利得等
化器を複数組み合わせることによって任意の形状をもつ
損失−波長特性を得ることができる。また、この場合、
ガラス板１０４を移動、回転するための機械的手段とし
て、電気ステップモータ、ピエゾ電気ポジショナなどを
用いることで、損失の波長特性を動的に可変にすること
ができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
に示した従来の可変利得等化器は、モータなどの機械的
手段によってガラス板１０４を移動、回転させて損失の
波長特性を可変制御しているため、高速動作を実現でき
ず、また、機械系の磨耗、消耗などを原因として本質的
に信頼性、安定性に欠けるという問題点があった。

【０００９】なお、図１１に示した従来技術には、２つ
の液晶フィルムを用いた電気光学素子によって非機械的
に損失の波長特性を可変制御できることが開示されてい
る。しかしながら、一般に電気光学結晶は、大電圧を印
加する必要があることから、使用し難という欠点を有し
ている。また、上記液晶フィルムを用いた電気光学素子
は、生産性が悪く、信頼性の点でも機械式のものと、ほ
とんど相違がない。

【００１０】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
機械的な可動機構を用いずに低電圧駆動が可能で高信頼
度が得られる可変光フィルタを得ることを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
この発明にかかる可変光フィルタは、入力端子から入射
した光の偏光方位角を可変する偏光方位角可変手段と、
この偏光方位角可変手段から入射した光を異なる出射角
で出射される常光と異常光とに分離する複屈折材と、こ
の複屈折材から入射した常光、異常光のうちの一方に波
長分散特性を与える波長分散素子と、一次元方向に連続
的に変化する光学濃度を有する濃度可変フィルタと、こ
の濃度可変フィルタから出力される常光および異常光を
合成する光合成手段とを備えることを特徴とする。

【００１２】この発明によれば、複屈折材によって、偏
光方位角可変手段から入射される光を常光と異常光とに
分離する。波長分散素子によって、前記分離された常光
および異常光の一方に波長分散特性を与える。それらの
光を濃度可変フィルタを透過させることにより、損失波
長特性に濃度可変フィルタの光学濃度の変化に対応する
変化を与える。そして、偏光方位角可変手段によって入
射光の偏光方位角を変えることにより、常光と異常光と
の強度比を変え、これにより前記損失波長特性を任意に
変化させる。

【００１３】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記光合成手段は、前記濃度可変フィ
ルタから出力される常光および異常光を夫々集光する集
光手段と、前記集光手段によって集光された常光および
異常光を合成する光カプラとを備えることを特徴とす
る。

【００１４】この発明によれば、濃度可変フィルタから
出力される常光および異常光は、集光手段を介して集光
された後、光カプラによって合成される。

【００１５】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記光合成手段は、前記濃度可変フィ
ルタから出力される常光および異常光を夫々集光する集
光手段と、前記集光手段によって集光された常光および
異常光とが入射され、前記波長分散素子によって与えら
れた波長分散特性をうち消す第２の波長分散素子と、こ
の第２の波長分散素子から入射された常光および異常光
とを合成する第２の複屈折材と、この第２の複屈折材か
ら入射された光の偏光方位角を、前記偏光方位角可変手
段による偏光方位角と同じ大きさで逆向きに回転させる
第２の偏光方位角可変手段とを備えることを特徴とす
る。

【００１６】この発明によれば、濃度可変フィルタから
出力される常光および異常光は、集光手段を介して集光
された後、第２の波長分散素子を介することにより前記
波長分散素子によって与えられた波長分散特性がうち消
される。さらにこれらの光は、第２の複屈折材に入射さ
れて、常光および異常光とが合成される。合成光は、第
２の偏光方位角可変手段によって前記逆方向に偏光方位
角が回転される。

【００１７】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記第２の波長分散素子および前記波
長分散素子、前記第２の複屈折材および前記複屈折材、
前記第２の偏光方位角可変手段および前記偏光方位角可
変手段は、前記集光手段に関して鏡面対称に配置されて
いることを特徴とする。

【００１８】この発明によれば、第２の波長分散素子お
よび第２の複屈折材と、前記波長分散素子および複屈折
材とは、前記集光手段に関して鏡面対称に配置されてい
るので、入射偏波状態に依存しない損失波長特性を得る
ことができる。

【００１９】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記濃度可変フィルは無損失部および
濃度可変部を有し、前記常光および異常光のうちの前記
波長分散特性を与えなかった方の光を濃度可変フィルタ
の無損失部を通過させ、前記波長分散特性を与えた方の
光を濃度可変フィルタの前記濃度可変部を通過させるこ
とを特徴とする。

【００２０】この発明によれば、波長分散特性を与えた
方の光のみを濃度可変フィルタの濃度可変部を通過させ
るようにしているので、常光および異常光の合成後の損
失波長特性を濃度可変フィルタの濃度可変部に設定した
光学濃度の変化特性に対応させて設定することが可能に
なり、損失波長特性の設定作業が容易になる。

【００２１】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記濃度可変フィルタの光学濃度は、
一次元方向における一方の向きに単調増加していること
を特徴とする。

【００２２】この発明によれば、単調増加の損失波長特
性を簡易かつ効率よく設定することが可能となる。

【００２３】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記濃度可変フィルタの光学濃度は、
所定部位から一次元方向における両端に向かって単調増
加していることを特徴とする。

【００２４】この発明によれば、三角関数的曲線のある
いは周期的に変動する損失波長特性を容易かつ効率よく
設定することが可能となる。

【００２５】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記濃度可変フィルタの光学濃度は、
一次元方向における一方の向きに単調減少していること
を特徴とする。

【００２６】この発明によれば、単調減少の損失波長特
性を容易かつ効率よく設定することが可能となる。

【００２７】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記濃度可変フィルタの光学濃度は、
所定部位から一次元方向における両端に向かって単調減
少していることを特徴とする。

【００２８】この発明によれば、三角関数的曲線のある
いは周期的に変動する損失波長特性を容易かつ効率よく
設定することが可能となる。

【００２９】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記偏光方位角可変手段は、可変ファ
ラデー回転子であることを特徴とする。

【００３０】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記波長分散素子に分散プリズムを用
いたことを特徴とする。

【００３１】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記波長分散素子にペロン・ブロカプ
リズムを用いたことを特徴とする。

【００３２】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記波長分散素子に回折格子を用いた
ことを特徴とする。

【００３３】つぎの発明にかかる可変光フィルタは、上
記発明において、前記波長分散素子にアレイ格子導波路
フィルタを用いたことを特徴とする。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる可変光フィルタの好適な実施の形態を詳細
に説明する。

【００３５】実施の形態１.まず、この発明の実施の形
態１について説明する。図１にこの発明の実施の形態１
の可変光フィルタの構成例を示す。この可変光フィルタ
は、例えば、ＷＤＭ伝送システムにおける利得等化器に
適用されるものである。

【００３６】図１において、この可変光フィルタは、光
ファイバの出力端子としての可変光フィルタの入力端子
１、第１の出力端子２ａ、第２の出力端子２ｂ、第１の
コリメートレンズ３ａ、第２のコリメートレンズ３ｂ、
および第３のコリメートレンズ３ｃを有している。

【００３７】この可変光フィルタは、入射光を任意の偏
光方位角に可変設定することができる偏光方位角可変手
段としての可変ファラデー回転子４と、入射する光の偏
光方位角に応じて透過する光を常光および異常光として
分離することができる複屈折材としての複屈折くさび５
と、硝材の材料分散特性を利用して入射角を調整するこ
とによって波長毎の異なる出射角を得ることができる波
長分散素子としての分散プリズム６と、一次元方向に
（この場合は基板の長手方向に）光学濃度を連続的に変
化させた濃度可変フィルタ７と、第１の出力端子２ａと
第２の出力端子２ｂとの出力を合成する光合成手段とし
ての光カプラ８とを有する。

【００３８】すなわち、入力端子１を起点にすると、入
力端子１、第１のコリメートレンズ３ａ、可変ファラデ
ー回転子４、複屈折くさび５、分散プリズム６、濃度可
変フィルタ７との順に配置され、さらに濃度可変フィル
タ７の光進行側には、第２のコリメートレンズ３ｂおよ
び第３のコリメートレンズ３ｃがそれぞれ配置され、濃
度可変フィルタ７からの２つの出射光をそれぞれ第１の
出力端子２ａおよび第２の出力端子２ｂに集光する配置
となっている。第１の出力端子２ａと第２の出力端子２
ｂはそれぞれ光カプラ８の２つの入力端子に接続されて
いる。

【００３９】次に、この可変光フィルタの動作について
説明する。図１において、入力端子１からの入射光は、
第１のコリメートレンズ３ａで平行光線となって、可変
ファラデー回転子４に入射される。可変ファラデー回転
子４は、電磁石への印加電流を変えることによって永久
磁石の磁界との合成磁界ベクトルの方向が変わり、磁気
光学結晶の磁化ベクトルの方向が変わることによってフ
ァラデー回転角「α」を可変することのできるデバイス
である。なお、可変ファラデー回転子４の詳細な動作に
ついては、たとえば特開平６−５１２５５号公報に記載
されている。

【００４０】可変ファラデー回転子４によって偏光方位
角が「α」だけ回転された光は、複屈折くさび５に入射
されると、複屈折くさび５の光学結晶軸と光の伝搬方向
軸とを含む面に平行な電界成分は常光Ｌ１として伝搬
し、前記面に垂直な電界成分は異常光Ｌ２として伝搬す
る。したがって、可変ファラデー回転子４によって偏光
方位角を変化させることにより、複屈折くさび５から常
光Ｌ１と異常光Ｌ２とを任意の強度比で別々に伝搬させ
ることができる。

【００４１】可変ファラデー回転子４への入射光が複屈
折くさび５の光学結晶軸と光の伝搬方向軸とを含む面に
平行な方向に振動していると仮定すると、可変ファラデ
ー回転子４による偏光方位角が０°すなわちファラデー
回転をさせない場合には、全ての光が常光Ｌ１となって
複屈折くさび５に入射する。常光Ｌ１の分散プリズム６
への入射角をθ_L1とする（図２参照）。

【００４２】一方、可変ファラデー回転子４による偏光
方位角を９０°にした場合には、全ての光が異常光Ｌ２
となって複屈折くさび５に入射する。異常光Ｌ２の分散
プリズム６への入射角をθ_L2とすると、この異常光Ｌ２
の入射角θ_L2は常光Ｌ１の入射角をθ_L1と異なってい
る。偏光方位角「α」を０°から９０°の範囲で連続的
に可変することによって、常光に対する異常光の強度比
として０から１００％の間の値を得ることができる。

【００４３】図２(a)(b)は硝材に溶融石英を用いた正三
角形（頂角６０°）の分散プリズム６における波長１．
５２μｍ〜１．５７μｍの光の伝搬を表す図である。こ
の場合、図２(a)は異常光Ｌ２が分散プリズム６の入射
面Ｓ１に入射角θ_L2＝２９．７°で入射された状態を示
し、図２(b)は常光Ｌ１が分散プリズム６の入射面Ｓ１
に入射角θ_L1＝２４.０°で入射された場合を示してい
る。分散プリズム６の入射面Ｓ１に対する入射光の角度
を入射角とし、分散プリズム６の出射面Ｓ２の法線に対
する出射光の角度を出射角とする。波長１．５２μｍの
光の出射角をφ ₁とし、波長１．５７μｍの光の出射角
をφ₂とする。

【００４４】図２(b)に示すように、入射角θ_L1＝２４.
０°で分散プリズム６に入射された場合、波長１．５２
μｍの光の出射角φ₁が８５．７１８°であり、波長
１．５７μｍの光の出射角φ₂は８５．３２５°であ
る。したがって、この場合は、０．０５μｍの波長差に
対して出射角の差（φ₂−φ₁）は０．３９３°となる。

【００４５】一方、図２(a)に示すように、入射角θ_L2
＝２９.７°で分散プリズム６に入射された場合、波長
１．５２μｍの光の出射角φ₁が６８．０６１°であ
り、波長１．５７μｍの光の出射角φ₂は６７．９７７
°である。したがって、この場合は、０．０５μｍの波
長差に対して出射角の差（φ₂−φ₁）は０．０８４５°
となる。

【００４６】このように、常光Ｌ１と異常光Ｌ２が分散
プリズム６を出射する角度には１７．６５７°（＝８
５．７１８−６８．０６１）から１７．３４８°（８
５．３２５−６７．９７７）の差が生じるので、分散プ
リズム６の重心位置と濃度可変フィルタ７との距離を５
０ｍｍとすると、常光Ｌ１と異常光Ｌ２とは濃度可変フ
ィルタ７上で１５．６１９ｍｍから１５．９１６ｍｍの
範囲で分離されることになる。

【００４７】さらに、異常光Ｌ２が分散プリズム６に入
射角２９．７°で入射し、常光Ｌ１が入射角２４°で入
射した場合、異常光Ｌ２における波長１．５２μｍ〜
１．５７μｍの光は０．０８４°の広がり角で広がる。
これに対し、常光Ｌ１における波長１．５２μｍ〜１．
５７μｍの光は０．３９３°の広がり角で広がることな
る。したがって、異常光Ｌ２における波長１．５２μｍ
〜１．５７μｍの光は濃度可変フィルタ７上で０．０７
ｍｍの範囲に収まるのに対して、常光Ｌ１における波長
１．５２μｍ〜１．５７μｍの光は濃度可変フィルタ７
上で０．３４ｍｍと異常光Ｌ２に対して約５倍の範囲に
広がることになる。

【００４８】このように、分散プリズム６においては、
常光Ｌ１と異常光Ｌ２との入射角を調整することによっ
て、常光Ｌ１、異常光Ｌ２のうちの一方に波長分散特性
を与えるようにしている。

【００４９】図３は濃度可変フィルタ７における長手方
向位置（一次元方向位置）に対する光学濃度の特性の一
例を示すものである。濃度可変フィルタ７の長手方向
は、分散プリズム６から出射される常光Ｌ１と異常光Ｌ
２との分離方向に一致させる。この場合、濃度可変フィ
ルタ７は、長手方向の一方の端部領域に光学濃度が極め
て低い無損失部がある程度の長さを持って形成され、こ
の無損失部に続いて光学濃度が他方の端部に向かって連
続的に単調増加する濃度可変部が形成されている。

【００５０】このような濃度可変フィルタ７において、
波長分散特性がほとんどない異常光Ｌ２が無損失部（図
３のＢ位置）を透過するように設定し、波長分散特性を
有する常光Ｌ１が濃度可変部（図３のＡ位置）を透過す
るように設定したとする。異常光Ｌ２は、無損失部を透
過するため、波長に関係なくほとんど損失を受けない。
常光Ｌ１は、波長分散されて濃度可変部を透過するた
め、波長毎に濃度可変部の異なる位置を透過し、その結
果透過光の波長−損失特性は、濃度可変部の濃度勾配
（単調増加）に対応したものとなる。

【００５１】光カプラ８では、濃度可変フィルタ７の無
損失部を透過した異常光Ｌ２と濃度可変フィルタ７の濃
度可変部を透過した常光Ｌ１との合成出力が得られるの
で、この合成出力の損失−波長特性は、図４に示す、複
数の特性Ｄ１〜Ｄ４のいずれかとなる。この場合、常光
Ｌ１のみが濃度可変フィルタ７の濃度可変部を透過して
いるので、合成出力の損失−波長特性の傾斜特性は、常
光Ｌ１が透過した領域の光学濃度特性によって決定され
る。

【００５２】このような光フィルタにおいて、可変ファ
ラデー回転子４の偏光方位角αを変化させることによっ
て常光Ｌ１と異常光Ｌ２との強度比を変えれば、図４に
示すように、強度（損失）方向に連続的に変化する（ほ
ぼ平行移動する）多数の（この場合Ｄ１〜Ｄ４の４特性
のみを示した）損失波長傾斜特性を得ることができる。
すなわち、この場合は、異常光Ｌ２側はほとんど損失を
受けず、常光Ｌ１のみが波長に応じて異なる損失を受け
るので、常光Ｌ１および異常光Ｌ２の強度比が変えられ
れば、それらの合成出力の波長損失特性は、図４に示す
ように、ほぼ平行移動することになる。

【００５３】このようにこの実施の形態１によれば、機
械的可動機構を用いることなく、損失の波長特性を任意
に連続的に高速に可変することが可能になる。

【００５４】なお、上述した実施の形態では異常光Ｌ２
を濃度可変フィルタ７の無損失部を透過させるように構
成しているが、異常光Ｌ２を濃度可変部の低損失部を透
過させるようにしてもよい。

【００５５】さらに、上述した実施の形態では、波長分
散特性を持たない異常光Ｌ２が濃度可変フィルタ７の無
損失部を透過し、波長分散特性を持つ常光Ｌ１が濃度可
変フィルタ７の濃度可変部を透過するように構成してい
るが、波長分散特性を異常光Ｌ２のほうに与えるように
すれば、常光Ｌ１が濃度可変フィルタ７の無損失部を透
過し、異常光Ｌ２が濃度可変フィルタ７の濃度可変部を
透過するように構成してもよい。

【００５６】また、上述した実施の形態では分散プリズ
ム６の硝材に溶融石英を用いているが、ＢＫ７やクラウ
ンガラス等の別の硝材、もしくはシリコンやゲルマニウ
ム等といった結晶材料を用いてもよい。

【００５７】図５〜図７は、濃度可変フィルタ７に設定
する他の光学濃度特性をそれぞれ示すものである。これ
らの図５〜図７でも、横軸に濃度可変フィルタ７におけ
る長手方向位置（一次元方向位置）をとっており、縦軸
に光学濃度をとっている。

【００５８】図５では、光学濃度は、一方の端部から他
方の端部に向かって単調減少している。図６では、光学
濃度は、所定部位（この場合ほど中央）から両端に向か
って単調増加しており、中央部は極小点となっている。
図７では、光学濃度は中央部から両端に向かって単調減
少しており、中央部は極大点となっている。

【００５９】このように、濃度可変フィルタ７に図５〜
図７に示すような各種の光学濃度特性を設定し、これら
濃度可変フィルタ７における常光Ｌ１および異常光Ｌ２
の透過位置を適宜設定するようにすれば、任意の曲線、
傾き、周期性などをもつ損失波長特性を得ることができ
る。特に、図３，図５に示したような単調増加、または
単調減少の光学濃度特性を設定すれば、単調増加、単調
減少の損失波長特性が簡易に得られるようになり、また
図６、図７に示したような、単調増加および単調減少を
組み合わせた光学濃度特性を用いれば、ｓｉｎ曲線の一
部としてのさらには周期的に変動する損失波長特性を簡
易に得ることができる。

【００６０】また、上記実施の形態では、波長分散素子
として、分散プリズムを用いるようにしているが、波長
分散素子として、２つの３０°分散プリズムと直角プリ
ズムとを組み合わせたペロン・ブロカプリズム、回折格
子、あるいは半導体アレイ格子導波路フィルタを用いて
もよい。半導体アレイ格子導波路フィルタの場合は、温
度が変化してもフィルタ波長の特性が変動せず、ガラス
製フィルタよりも小型化が可能である。

【００６１】実施の形態２．つぎに、この発明の実施の
形態２について説明する。図８はこの発明の実施の形態
２の可変光フィルタの構成を示す図である。図８におい
て、この可変光フィルタは、入力端子１、出力端子２、
第１のコリメートレンズ３ａ、第２のコリメートレンズ
３ｂ、第１の可変ファラデー回転子４ａ、第２の可変フ
ァラデー回転子４ｂ、第１の複屈折くさび５ａ、第２の
複屈折くさび５ｂ、第１の分散プリズム６ａ、第２の分
散プリズム６ｂ、濃度可変フィルタ７、および集光レン
ズ９を有している。

【００６２】集光レンズ９は第１の分散プリズム６ａか
ら広がる常光Ｌ１および異常光Ｌ２を第２の分散プリズ
ム６ｂに集光するため、第１の分散プリズム６ａと第２
の分散プリズム６ｂとの中点位置に配置されている。す
なわち、集光レンズ９に対して第１の分散プリズム６ａ
と第２の分散プリズム６ｂとは鏡面対称に配置されてい
る。同様に、第２の複屈折くさび５ｂと第１の複屈折く
さび５ａ、第２の可変ファラデー回転子４ｂと第１の可
変ファラデー回転子４ａ、第２のコリメートレンズ３ｂ
と第１のコリメートレンズ３ａ、および出力端子２と入
力端子１とがそれぞれ集光レンズ９に対して鏡面対称に
配置されている。濃度可変フィルタ７は集光レンズ９の
直前に配置されている。

【００６３】次に、この可変光フィルタの動作について
説明する。この実施の形態２では、光が入力端子１を介
して入射されてから第１の分散プリズム６ａから出射さ
れるまでの動作は、実施の形態１と同じ動作である。す
なわち、図８において、入力端子１からの入射光は、第
１のコリメートレンズ３ａで平行光線となって、第１の
可変ファラデー回転子４ａに入射される。第１の可変フ
ァラデー回転子４ａの印加電流に応じて偏光方位角αを
０°から９０°の範囲で連続的に可変して第１の複屈折
くさび５ａに入射させることによって、常光Ｌ１と異常
光Ｌ２とに任意の強度比で分離し、第１の分散プリズム
６ａに入射させることができる。

【００６４】第１の分散プリズム６ａに入射した常光Ｌ
１と異常光Ｌ２とは、例えば、図２に示したように、常
光Ｌ１が入射角を２４°、異常光Ｌ２が入射角２９．７
°として入射するため、常光Ｌ１の波長１．５２μｍ〜
１．５７μｍの光は出射角８５．７１８°から８５．３
２５°で出射し、０．３９３°の広がり角で広がる。一
方、異常光Ｌ２の波長１．５２μｍ〜１．５７μｍの光
は出射角６８．０６１°から６７．９７７°で出射し、
０．０８４°の広がり角で広がることになり、常光Ｌ１
と異常光Ｌ２が第１の分散プリズム６ａを出射する角度
には１７．６５７°から１７．３４８°の差が生じる。
したがって、第１の分散プリズム６ａの重心位置と濃度
可変フィルタ７との距離を３０ｍｍとすると、常光Ｌ１
と異常光Ｌ２とは濃度可変フィルタ７上で９．５４９ｍ
ｍから９．３７２ｍｍの範囲で分離されることになる。

【００６５】集光レンズ９の焦点距離は第１の分散プリ
ズム６ａと濃度可変フィルタ７との距離よりも必ず長く
設定する。そして、濃度可変フィルタ７において、先の
実施の形態１と同様に、波長分散特性がほとんどない異
常光Ｌ２が無損失部（図９のＢ位置）を透過するように
設定し、波長分散特性を有する常光Ｌ１が濃度可変部
（図９のＡ位置）を透過するように設定する。

【００６６】濃度可変フィルタ７を透過した常光Ｌ１と
異常光Ｌ２とは、集光レンズ９によって第２の分散プリ
ズム６ｂに入射する。このときの入射角は、上述したよ
うに、第１の分散プリズム６ａと第２の分散プリズム６
ｂとが集光レンズ９に対して鏡面対称に配置されている
ため、第１の分散プリズム６ａからの出射角と同一であ
る。このため、第２の分散プリズム６ｂ内および第２の
複屈折くさび５ｂ内を通る常光Ｌ１と異常光Ｌ２の経路
は、第１の分散プリズム６ａ内および第１の複屈折くさ
び５ａ内を通る常光Ｌ１と異常光Ｌ２の経路と鏡面対称
となる。そして、第２の可変ファラデー回転子４ｂによ
って偏光方位角αを−αに、すなわち第１の可変ファラ
デー回転子４ａによる偏光方位角と同じ大きさで逆向き
に回転させる。したがって、第２のコリメートレンズ３
ｂを介して出力端子２へ結合する光は入力端子１と同一
の偏光状態で出力され、入力端子からの偏光状態に依存
しない特性を得ることができる。

【００６７】このような光フィルタにおいて、第１の可
変ファラデー回転子４ａの偏光方位角を＋αに変化さ
せ、かつ第２の可変ファラデー回転子４ａの偏光方位角
を−αに変化させることによって、常光Ｌ１と異常光Ｌ
２との強度比を変えれば、先の実施形態１と同様に、図
１０に示すような、強度（損失）方向に連続的に変化す
る多数の損失波長傾斜特性を得ることができるので、前
記偏光方位角αを指定することで、強度方向に任意の損
失波長傾斜特性を得ることができる。

【００６８】このようにこの実施の形態２によれば、機
械的可動機構を用いることなく、損失波長特性を任意に
連続的に高速に可変することが可能になる。特に、この
実施形態２によれば、各光学素子を鏡面関係に配置して
いるので、出力端子２へ結合する光は入力端子１と同一
の偏光状態で出力され、入力端子１からの偏光状態に依
存しない特性を簡便に得ることができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
入力端子から入射した光の偏光方位角を可変する偏光方
位角可変手段と、この偏光方位角可変手段から入射され
る光を異なる出射角で出射される常光と異常光とに分離
する複屈折材と、この複屈折材から入射された、常光、
異常光のうちの一方に波長分散特性を与える波長分散素
子と、一次元方向に連続的に変化する光学濃度を有する
濃度可変フィルタと、この濃度可変フィルタから出力さ
れる常光および異常光を合成する光合成手段とを備える
ようにしているので、機械的可動機構を用いることな
く、損失波長特性を任意に連続的に高速に可変すること
が可能になる。

【００７０】つぎの発明によれば、濃度可変フィルタか
ら出力される常光および異常光を集光手段を介して集光
した後、光カプラによって合成するようにしたので、比
較的簡単な構成によって光合成手段を構成することがで
きる。

【００７１】つぎの発明によれば、濃度可変フィルタか
ら出力される常光および異常光を集光手段を介して集光
した後、第２の波長分散素子、第２の複屈折材および第
２の偏光方位角可変手段によって合成するようにしたの
で、機械的可動機構を用いることなく、損失の波長特性
を任意に連続的に可変することが可能になり、さらに入
射偏波状態に依存しない特性を得ることができる。

【００７２】つぎの発明によれば、第２の波長分散素子
および波長分散素子、第２の複屈折材および複屈折材、
第２の偏光方位角可変手段および偏光方位角可変手段
を、集光手段に関して鏡面対称に配置しているので、出
力端子２に出射される光は入力端子に入射されたのと同
一の偏光状態で出力され、入力端子での偏光状態に依存
しない特性を簡便に得ることができる。

【００７３】つぎの発明によれば、波長分散特性を与え
た方の光のみを濃度可変フィルタの濃度可変部を通過さ
せるようにしているので、常光および異常光の合成後の
損失波長特性を濃度可変フィルタに設定した光学濃度の
変化特性に対応させて設定することが可能になり、合成
後の損失波長特性の設定作業が容易になる。

【００７４】つぎの発明によれば、濃度可変フィルタの
光学濃度を、一次元方向における一方の向きに単調増加
させたので、単調増加の損失波長特性を容易かつ効率よ
く設定することが可能になる。

【００７５】つぎの発明によれば、濃度可変フィルタの
光学濃度を、所定部位から両端に向かって単調増加させ
たので、三角関数的曲線のあるいは周期的な損失の損失
波長特性を容易かつ効率よく設定することが可能にな
る。

【００７６】つぎの発明によれば、濃度可変フィルタの
光学濃度を、一次元方向における一方の向きに単調減少
させたので、単調減少の損失波長特性を容易かつ効率よ
く設定することが可能になる。

【００７７】つぎの発明によれば、濃度可変フィルタの
光学濃度を、所定部位から両端に向かって単調減少させ
たので、三角関数的曲線のあるいは周期的な損失の損失
波長特性を容易かつ効率よく設定することが可能にな
る。

【００７８】つぎの発明によれば、前記偏光方位角可変
手段として可変ファラデー回転子を用いたので、比較的
低電圧駆動で偏光方位角を汎用的な光学部品を用いて可
変することができる。

【００７９】つぎの発明によれば、波長分散素子に分散
プリズムを用いたので、簡易な構成によって異常光ある
いは常光の波長分散を実現できる。

【００８０】つぎの発明によれば、波長分散素子にペロ
ン・ブロカプリズムを用いたので、簡易な構成によって
異常光あるいは常光の波長分散を実現できる。

【００８１】つぎの発明によれば、波長分散素子に回折
格子を用いたので、簡易な構成によって異常光あるいは
常光の波長分散を実現できる。

【００８２】つぎの発明によれば、波長分散素子に半導
体アレイ格子導波路フィルタを用いたので、温度が変化
してもフィルタ波長の特性が変動せず、またガラス製フ
ィルタよりも小型化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明にかかる可変光フィルタの実施の形
態１を示す構成図である。

【図２】 実施の形態１における分散プリズムの動作を
説明する図である。

【図３】 実施の形態１における濃度可変フィルタの特
性を説明する図である。

【図４】 実施の形態１によって得られる損失波長特性
を示す図である。

【図５】 可変濃度フィルタに設定する他の特性を示す
図である。

【図６】 可変濃度フィルタに設定する他の特性を示す
図である。

【図７】 可変濃度フィルタに設定する他の特性を示す
図である。

【図８】 この発明にかかる可変光フィルタの実施の形
態２を示す構成図である。

【図９】 実施の形態２における濃度可変フィルタの特
性を説明する図である。

【図１０】 実施の形態２によって得られる損失波長特
性を示す図である。

【図１１】 従来の可変利得等化器を示す図である。

【図１２】 従来の可変利得等化器における可変損失波
長特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２，２ａ，２ｂ 出力端子 ３，３ａ，
３ｂ，３ｃ コリメートレンズ ４，４ａ，４ｂ 可変
ファラデー回転子 ５，５ａ，５ｂ 複屈折くさび
６，６ａ，６ｂ 分散プリズム ７ 濃度可変フィルタ
８ 光カプラ９ 集光レンズ Ｌ１ 常光 Ｌ２ 異
常光。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力端子から入射した光の偏光方位角を
   可変する偏光方位角可変手段と、 この偏光方位角可変手段から入射した光を異なる出射角
   で出射される常光と異常光とに分離する複屈折材と、 この複屈折材から入射した常光、異常光のうちの一方に
   波長分散特性を与える波長分散素子と、 一次元方向に連続的に変化する光学濃度を有する濃度可
   変フィルタと、 この濃度可変フィルタから出力される常光および異常光
   を合成する光合成手段と、 を備えることを特徴とする可変光フィルタ。
2. 【請求項２】 前記光合成手段は、 前記濃度可変フィルタから出力される常光および異常光
   を夫々集光する集光手段と、 前記集光手段によって集光された常光および異常光を合
   成する光カプラと、を備えることを特徴とする請求項１
   に記載の可変光フィルタ。
3. 【請求項３】 前記光合成手段は、 前記濃度可変フィルタから出力される常光および異常光
   を夫々集光する集光手段と、 前記集光手段によって集光された常光および異常光とが
   入射され、前記波長分散素子によって与えられた波長分
   散特性をうち消す第２の波長分散素子と、 この第２の波長分散素子から入射された常光および異常
   光とを合成する第２の複屈折材と、 この第２の複屈折材から入射された光の偏光方位角を、
   前記偏光方位角可変手段による偏光方位角と同じ大きさ
   で逆向きに回転させる第２の偏光方位角可変手段と、 を備えることを特徴とする請求項１に記載の可変光フィ
   ルタ。
4. 【請求項４】 前記第２の波長分散素子および前記波長
   分散素子、前記第２の複屈折材および前記複屈折材、前
   記第２の偏光方位角可変手段および前記偏光方位角可変
   手段は、前記集光手段に関して鏡面対称に配置されてい
   ることを特徴とする請求項３に記載の可変光フィルタ。
5. 【請求項５】 前記濃度可変フィルタは無損失部および
   濃度可変部を有し、前記常光および異常光のうちの前記
   波長分散特性を与えなかった方の光を濃度可変フィルタ
   の無損失部を通過させ、前記波長分散特性を与えた方の
   光を濃度可変フィルタの前記濃度可変部を通過させるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の可
   変光フィルタ。
6. 【請求項６】 前記濃度可変フィルタの光学濃度は、一
   次元方向における一方の向きに単調増加していることを
   特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の可変光
   フィルタ。
7. 【請求項７】 前記濃度可変フィルタの光学濃度は、所
   定部位から一次元方向における両端に向かって単調増加
   していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つ
   に記載の可変光フィルタ。
8. 【請求項８】 前記濃度可変フィルタの光学濃度は、一
   次元方向における一方の向きに単調減少していることを
   特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の可変光
   フィルタ。
9. 【請求項９】 前記濃度可変フィルタの光学濃度は、所
   定部位から一次元方向における両端に向かって単調減少
   していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つ
   に記載の可変光フィルタ。
10. 【請求項１０】 前記偏光方位角可変手段は、可変ファ
    ラデー回転子であることを特徴とした請求項１〜９のい
    ずれか一つに記載の可変光フィルタ。
11. 【請求項１１】 前記波長分散素子に分散プリズムを用
    いたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに
    記載の可変光フィルタ。
12. 【請求項１２】 前記波長分散素子にペロン・ブロカプ
    リズムを用いたことを特徴とする請求項１〜１０のいず
    れか一つに記載の可変光フィルタ。
13. 【請求項１３】 前記波長分散素子に回折格子を用いた
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載
    の可変光フィルタ。
14. 【請求項１４】 前記波長分散素子にアレイ格子導波路
    フィルタを用いたことを特徴とする請求項１〜１１のい
    ずれか一つに記載の可変光フィルタ。