JP2003510628A - フィルタに対する制御された応力の温度補償 - Google Patents

フィルタに対する制御された応力の温度補償

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JP2003510628A JP2001525441A JP2001525441A JP2003510628A JP 2003510628 A JP2003510628 A JP 2003510628A JP 2001525441 A JP2001525441 A JP 2001525441A JP 2001525441 A JP2001525441 A JP 2001525441A JP 2003510628 A JP2003510628 A JP 2003510628A
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ピーター ジー． ウイグリー
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    • Y10S359/90—Methods

Abstract

(57)【要約】 温度依存する屈折率を有する複数の薄膜フィルムで構成され、前記薄膜フィルムが従来型の干渉フィルタを形成するガラス基板に積層される、温度補正された光フィルタアセンブリ。前記ガラス基板では、金属ホルダと接着構造で結合され、積層された薄膜フィルム干渉フィルタが、前記ガラス基板とホルダの搭載面に沿って分布する接着層との間に挿入される。従って、第１の温度不整合応力は、前記ガラス基板によって前記干渉フィルタの内側の層に付加され、第２の不整合応力は、前記ホルダによって前記干渉フィルタの外側の層に付加される。よって、第１および第２の不整合応力は、前記フィルタアセンブリの温度に依存する。前記ガラス基板、接着層およびホルダは、好ましくは機械的性質を有する材料で形成され、第１および第２の不整合応力によって前記薄膜フィルムの温度依存屈折率の効果を補償することで、前記フィルタアセンブリの温度変化に応じたスペクトル性能を均一に保持する。ある実施例では、形成過程の間に、前記薄膜積層フィルムが予め電磁ひずみ応力を付与されることで、新たな自由度が得られる。別の実施例では、アクティブ型応力管理システムが活用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバに関し、特に、薄膜フィルム干渉サブアセンブリを含む
温度補償された光ファイバアセンブリに関する。
【０００２】
【関連技術の説明】
光ファイバは、複数の光信号を周波数によって選択的に減衰させるために、科
学や産業の分野で広く用いられている。例えば、光ファイバに沿って多数の周波
数成分を有する多重化された光信号を伝える通信システムは、伝達された信号の
多重化を解除するために光学フィルタにしばしば依存する。特に、狭い周波数帯
を除いてほぼすべての周波数を減衰もしくは反射する光フィルタは、一般的に帯
域透過フィルタとして知られており、対応する周波数成分が伝達された光信号か
ら分離されるのを許容し、分離された周波数成分によって運ばれた情報が、その
後干渉されない方法で処理される。
【０００３】 典型的な光フィルタアセンブリは、ガラス基板と前記ガラス基板の上に積層さ
れた干渉フィルタと、前期基板を支えるホルダとを含む。特に、前記ガラス基板
は構造上、前記干渉フィルタを支え、前記ガラス基板の表面にわたって、ある積
層態様で積層された複数の薄膜フィルムを含む。さらに前記ホルダは、前記ガラ
ス基板のもう１つの面と連結する。ここで２つの面は互いに向かい合っている。
【０００４】 広帯域の入力光信号が前記干渉フィルタに投射するように差し向けられる時、
この干渉フィルタは、良く知られている反射、屈折および干渉の原理を活用する
ことによって、選択的に前記信号を減衰させる。特に前記入力信号は、信号が前
記干渉フィルタのそれぞれの層で反射および屈折されるように、最初に多重広帯
域成分に細分される。従って、各成分はある特定の光路長に沿って伝達し、屈折
媒体の屈折率を物理的な経路長倍として以下に定義して、周波数成分が周波数依
存する位相変化を受ける。さらに、フィルタの屈折媒体内の変動する光路長を通
って伝わった後、細分化された周波数要素はやがて後方の層に出て行き、干渉態
様に再結合してフィルタをかけられ、透過された出力信号を生成する。同様に前
面層から出て行く光エネルギは、再結合してフィルタをかけられ、反射された出
力信号を形成する。
【０００５】 よって、フィルタリングの特性は、干渉フィルタの薄膜フィルムそれぞれの厚
さおよび屈折率と、前記干渉フィルタを考慮した入力信号の入射角とによって決
められる。従って、前記干渉フィルタは事実上、適切な屈折率を有する適切に決
められた寸法の薄膜フィルムを用いて、帯域透過フィルタリングもしくは帯域除
去フィルタリングのような、いかなる特別なフィルタリング作用も果たすように
なされる。さらに、前記干渉フィルタは、反射装置と同様に透過装置として、両
者の作用を行い、反射および透過された信号が互いを相補的となる。
【０００６】 しかしながら、公知の光ファイバアセンブリは、温度変化に敏感であることが
多い。特に、温度の変動は薄膜フィルムの性質を部分的に変えてしまうので、薄
膜フィルムの屈折率および厚さは、温度の変化に応じて典型的に変動する。その
上、ガラス基板および干渉フィルタは、通常、異なる熱膨張係数を有するので、
ガラス基板は、通常、さらなる温度による厚さの変化を引き起こす、積層された
薄膜フィルムに対して温度不整合応力を与える。従って、フィルタリング特性が
複数のフィルタの厚さと屈折率とに依存するため、温度の変化はしばしばフィル
タのフィルタリング特性を変化させる。
【０００７】 従って、実質的な温度依存性を有する公知のフィルタアセンブリは、かかる装
置による光システムの能力を限定してしまう恐れがある。特に、公知のフィルタ
アセンブリの温度依存フィルタリング特性は、第２の周波数域を有する別の信号
を減衰もしくは反射する一方で、第１の周波数域を有するある信号を一貫して透
過する能力を制限してしまうかもしれない。これらの装置はしばしば実質的に温
度条件が変化する環境に置かれるため、前述の温度依存性を補償するためのかか
る装置を活用する光システムの設計には、実質的な許容度が必要となる。
【０００８】 例えば、上述した多重送信ファイバ光通信システムの場合、伝達された信号の
それぞれの周波数成分間に必要とされる周波数間隔は、比較的に広くなる必要が
あり、前記フィルタアセンブリの温度によるスペクトル特性を調整するかもしれ
ない。単独の光ファイバに沿って同時に伝達される信号の最大数は、直接周波数
間隔の最小値に関連しているので、温度に依存する前記フィルタアセンブリは、
おそらくファイバ光ケーブルを通って同時に伝達できる信号数を制限する可能性
がある。
【０００９】 前述の温度依存性に関する問題点を低減するために、産業界で用いられる典型
的な解決策は、補償するガラス基板に干渉フィルタを積層することである。特に
、ガラス基板の材料は、フィルタのフィルタリング特性が温度の変化に対する感
度を低減させるように選定され、薄膜フィルム上の基板による温度不整合応力は
、薄膜フィルムの厚さの変化を引き起こす。しかしながら、かかるアプローチは
フィルタリング特性の温度依存性を低減するために用いることができるが、実質
的な温度依存性は残存してしまうことが多い。さらに補償する前記ガラス基板は
、多くの場合、相対的に高価なガラス材料で形成されるので、かかる光ファイバ
も製造コストが比較的高価になってしまう。
【００１０】 従って、前述の内容から、光フィルタアセンブリには、温度の変化の影響が少
ないスペクトル応答が必要であることが認識される。このために、光フィルタア
センブリには、さらにフィルタの経路長の温度による変化を低減できる必要があ
る。その上、前記装置は高価でなく製造されるように、簡単な手法で構成される
必要がある。また、前記装置は制限されたファイバ光システム空間でも使えるよ
うに、小さなサイズで形成される必要もある。
【００１１】
【発明の概要】
前述の要求は本発明の光学装置によって満足される。発明の特徴によれば、こ
の光学装置は光を透過できる基板、ホルダおよび前記基板の表面に積層され、か
つ前記ホルダの表面に接着された干渉フィルタからなる。ここで、前記基板と前
記ホルダは、前記フィルタの温度範囲の中で補償された応力を適用するために、
各々選択された、異なる熱膨張係数を有する。ある実施例では、前記ホルダと前
記フィルタは接着層によって接着される。ここで前記接着層は、温度による前記
ホルダの寸法変化によって生じる応力からフィルタを部分的に分離している。別
の実施例では、前記フィルタは電磁ひずみ材料層からなる。
【００１２】 本発明の別の特徴は、光路に沿う光を受信する入力ポートと、電磁ひずみ材料
の層からなる干渉フィルタとからなる光学装置を含むことである。前記フィルタ
は光が前記電磁ひずみ材料層に当たるように前記経路に配置され、前記材料に電
磁場を与えるべく、さらに電磁場発生装置が含まれる。好ましくは、電磁場発生
装置を制御するコントローラも含まれる。
【００１３】 発明の更なる特徴は、干渉フィルタのフィルタリング特性を安定させる方法か
らなる。前記方法は、前記フィルタに温度による複数の応力を与えることを含み
、前記干渉フィルタが温度の変化に応答する望ましいフィルタリング特性からの
逸脱を低減させる。 ある実施例では、干渉フィルタのフィルタリング特性を安定させる方法は、複
数の応力を機械的に創り出すことを含んでいる。別の実施例では、前記方法は、
複数の応力中の少なくとも１つは電磁場を用いて作られることを含む。
【００１４】 好ましい実施例の光学装置は、フィルタリング特性が温度の変化によってほぼ
影響されないような入力光信号を透過する。好ましい実施例によるこれらおよび
他の利点は、添付図面とともに、後述の内容からより明白になるだろう。
【００１５】
【実施の形態】
図面では、同様の符号は全体を通じて同様の部分、部品、部位を表す。特に、
図１Ａは温度の変化に応じて、改善されたフィルタリング特性を有する光学装置
30を示す。つまり、前記装置30が温度の変化を受けている間、減衰曲線がほぼ不
変のままであるように、前記装置30は周波数に依存する減衰曲線による入力光信
号32を選択的に減衰させる。以下にさらに詳細に説明されるように、改善された
温度補償は、前記光学装置30の干渉フィルタ46に、第１および第２の温度不整合
応力（thermal mismatch stress）を付加することによって得られる。
【００１６】 図１Ａに示されるように、前記光学装置30は、搭載面36を有するホルダ34、第
１および第２の面42および44を両側（上下）に有する光透過性基板40、並びに前
記基板40と前記ホルダ34との間に挿入された干渉フィルタ46から構成されている
。前記基板40の第１の面42は、前記光学装置30によって入射される光が選択的に
減衰されるような入力ポートとして作用する。前記干渉フィルタ46は、前記光学
装置30のフィルタリング能力の大部分を与え、前記基板40の第２の面44に積層さ
れて、前記ホルダ34と前記基板40が連結されるように、前記ホルダ34の搭載面36
に接着層によって接着される。従って、さらに以下で詳細に記述されるように、
温度に依存する第１および第２の温度不整合応力は、それぞれ前記基板40および
前記ホルダ34を介して前記干渉フィルタに働く。
【００１７】 図１Ａに示されるように、前記光学装置30は、好ましくは前記入力光信号32を
前記基板40の第１の面42で受けることができるように配置され、このため入力信
号が、第１の面42にほぼ垂直な経路に沿って第１の面42に当たる。前記入力信号
32は、その後前記基板40を透過し、第２の面44から前記基板40を出ていく。前記
入力信号32は、その後前記干渉フィルタ46に入り、前記基板40に戻っていく反射
された出力信号（図示せず）、および前記基板40から出て行く透過された出力信
号54に変換される。
【００１８】 しかしながら、前記光学装置30は、仮に180°回転させたとしても、同じよう
に機能することが理解できるだろう。特に、前記光学装置30は、図１Ａの前記入
力信号32と反対の方向を有する入力信号が、前記基板40に入る前に前記干渉フィ
ルタ46に直接当たるように配置することができる。従って,かかる構成では、反
射された出力信号は前記基板40の方向とは異なる向きに進み、透過された出力信
号は前記基板40に入る。
【００１９】 図１Ａに示されるように、前記ホルダ34には、図中点線で示されているように
、前記搭載面36から延びる開口部68が形成されており、前記開口部68を前記出力
信号54が貫通できる。さらに、前記ホルダ34は、任意の適切な搭載構造に対して
も旋回可能な状態で取りつけられることができ、それによって、前記光学装置30
の周波数応答を調整することができるようになる。
【００２０】 図１Ｂに示されるように、前記干渉フィルタ46は、公知の方法で、光透過性の
前記基板40にわたって積層された複数の光透過性の薄膜フィルム層60で構成され
ている。特に、前記複数の薄膜フィルム層60は、前記基板40の第２の面44に積層
された前面フィルム層62と、前記前面層62から遠い位置に積層された背面フィル
ム層64と、これらの中間に積層された内部フィルム層66とから構成される。さら
に、前記基板40と前記フィルタ46は異なる熱膨張係数を有するので、第１の温度
不整合応力は、前記基板40によって前記フィルタ62の前面層に働く。
【００２１】 図１Ａおよび１Ｂに示されるように、接着層70は、前記干渉フィルタ46の背面
層64と前記ホルダ34の搭載面36との間に平らに挿入されている。特に、前記接着
層70は、前記干渉フィルタ46と前記ホルダ34とがしっかりと連結されるように選
定される。従って、前記ホルダ34の熱膨張係数が前記フィルタ46の熱膨張係数と
異なるため、前記ホルダ34は間接的に、前記接着層70を介して前記フィルタ46の
背面層64に第２の温度不整合応力を付加する。
【００２２】 前述のように、いくつかの従来技術の干渉フィルタは、フィルタ上に基板を支
えることで１つの温度不整合応力を付加し、ある程度の温度補償を実現しており
、温度によるフィルタの光路長の変化を低減させる。しかし、このことは基板が
狭い範囲に限定された熱膨張係数を有する材料によって形成されることを必要と
する。従って、この方法では、しばしば不十分な温度補償しか得られず、比較的
高価な材料で形成された基板を用いる必要がある。
【００２３】 しかしながら、本発明の好ましい実施例では、第２の不整合応力を第１の不整
合応力と組合せて付加することによって、改善された温度補償が実現されている
。特に、前記装置30によれば、第２の不整合応力は前記フィルタ46の前記フィル
ム60の厚さをさらに修正し、前記フィルム60の温度による変化はさらに光路長を
小さくする。従って、第２の応力によって新たな自由度が与えられるので、前記
装置30が、より狭い範囲に限定された熱膨張係数を有する材料で形成されてもよ
い。よって前記装置30は、低コストで製造することができるようになる。
【００２４】 ある実施例では、前記ホルダ34は、温度の変化に応じた適切な寸法の変化を前
記ホルダ34に与えるような熱膨張係数を有する材料で形成される。さらに、第２
の応力は前記接着層70を介して作用するので、前記接着層70の物理的な寸法およ
び弾性特性は第２の応力の大きさを決定する。従って、例えば高弾性で厚い接着
層70を使用すると、前記フィルタ46に作用する第２の応力が比較的小さくなる。
一方、弾性のない薄膜接着層を使用すると、第２の応力が比較的大きくなってし
まう。そのため、適切な熱膨張係数を有する前記ホルダ34、および適切な厚さで
かつ適切な弾性率を有する前記接着層70を形成することによって、前記ホルダ34
は、前記接着層70を介して第２の応力を前記フィルタ46に作用させ、前記フィル
タ46の温度によるフィルタリング特性の変動を比較的小さくすることができる。
このように、第２の応力が前記ホルダ34の熱膨張係数と接着層70の物理的大きさ
および弾性特性の組合せによって決められるので、第２の応力は、かなり広範囲
の値で、温度依存変化させることができる。
【００２５】 図１Ａの光学装置30の実施例では、前記基板40は前記干渉フィルタ46と不完全
な形で組み合わされている。特に、前記基板40は、干渉フィルタに温度の変化に
応じて第１の応力を付加すると、前記干渉フィルタに対して悪影響を及ぼす。し
かし、本実施例では、前記ホルダ34および前記接着層70は、それらが第１の応力
の効果を打ち消すような方法で第２の応力を作用させる。
【００２６】 別の実施例では、さらなる応力補償方法が用いられている。特に、いくつかの
フィルタ材料の固有の制限的特性（inherent restrictive properties）によっ
て、光学装置のフィルタリング特性を調整する場合の新たな自由度が与えられる
。具体的には、いくつかの材料が適切な場（field）に曝されると、その寸法を
部分的に変えることができるような制限的特性を有することは周知である。例え
ば、磁気ひずみ材料が、外部に磁界を印加されることで影響を受けるのに対し、
電子ひずみ材料は、外部に電界を印加されることで、その影響を受ける。
【００２７】 本出願では、電磁ひずみ材料は、以下の説明に電子ひずみ特性を示す材料およ
び磁気ひずみ特性を示す材料として説明されている。さらに、電磁場は同様に、
電子ひずみ特性が作用する場合の電界、および磁気ひずみ特性が作用する場合の
磁界として説明される。 いくつかの屈折性を有する材料は、電磁ひずみ特性を示すことが明らかになっ
ているので、干渉フィルタをそのような材料で形成することは可能である。従っ
て、さらに以下で詳細に記述されるように、かかる干渉フィルタは、外部に電磁
場を印加されることで影響を受けるフィルタリング特性を有し得る。
【００２８】 図２を参照すると、フィルタリング特性をさらに調整するために、電磁ひずみ
酸化物のような電磁ひずみ材料を用いる光学装置130の実施例が示されている。
特に、前記光学装置130は、干渉フィルタ146の層160が電磁ひずみ酸化物材料で
形成されていることを除けば、図１Ａに示されている光学装置30とほぼ同じであ
る。
【００２９】 ある実施例では、接着層170は、前記光学装置130の形成過程で予め応力を加え
られている。特に、前記干渉フィルタ146の形成後、前記干渉フィルタ146は適切
な電磁場に曝され、伸長後の寸法に修正を加えられる。前記接着層170は、その
後積層されて紫外線プロセスで硬化される。印加された電磁場は、その後、干渉
フィルタの伸長した寸法をほぼ元の寸法に戻すために除去される。こうして、前
記接着層170は予め応力を加えられた時の変化と同様の寸法変化を経験する。
【００３０】 ある実施例では、前記フィルタ146は連続的に電磁場180に曝される。特に、前
記光学装置130は、前記電磁場180を発生させる電磁場発生器182をさらに含む。
こうして、前記基板40および前記ホルダ134によって、前記干渉フィルタ146にそ
れぞれ第１および第２の不整合応力が付加されるのに加えて、電磁ひずみによっ
て寸法が変化するので、前記フィルタ146を熱的に補償する別の補償機構が構成
される。
【００３１】 図２に示されているように、前記電磁場発生器182は、前記ホルダ134の内部に
配置した方が良い。しかし別の実施例では、前記発生器182は別の位置に置いて
もよい。ただし、そこから発生される電磁場が、前記電磁ひずみ干渉フィルタ14
6に十分効果的に作用する位置でなければならない。さらに、前記電磁場発生器1
82は、適切な電界を発生させるような複数の帯電板、もしくは適切な磁界を発生
させるような電流を流す導線を含んでも良い。
【００３２】 ある実施例では、光学装置は、図２に示されているコントローラ186および温
度センサ188からなる、アクティブ型制御システムをさらに含む。前記コントロ
ーラ186は、公知の態様で前記電磁場発生器182を制御する。さらに、前記コント
ローラ186は、温度センサ188を監視し温度依存性の態様で電磁場を変えることが
できる。よって、より効果的に均一なフィルタリング特性を保持することができ
る。
【００３３】 図３には、温度補償された光ファイバフィルタ装置190が示されている。特に
、前記フィルタ装置190は、図１および図２で示す温度補償フィルタアセンブリ3
0、130で構成され、第１の光ファイバ196からの入力信号191が、第２の光ファイ
バ198に沿って伝達されるフィルタされた出力信号193に、高い信頼性で変換され
る。
【００３４】 図３に示されているように、前記装置190はさらに、前記第１のファイバ196と
光学的に結合した第１の光ガイド192および、前記第２のファイバ198と光学的に
結合した第２の光ガイド194を有する。前記光ガイド192は、前記装置190の中央
部199に前記入力信号191を集光する分布屈折率レンズ195を含んでいる。さらに
前記光ガイド194は、前記出力信号193が前記中央部199を出る際に前記出力信号1
93を集光するための分布屈折率レンズ197を含む。
【００３５】 図３に示されているように、前記フィルタアセンブリ30、130は、装置190の中
央部199に配置され、第１と第２の光ガイド192と194との間に挿入されて、第１
のファイバ196からの前記入力信号191を前記フィルタアセンブリ30、130の方向
に向ける。特に、前記ホルダ34および134は、第２の光ガイド194に取り付けられ
、前記基板40の第１面42は第１の光ガイド192の方向に向けられる。さらに、前
記フィルタアセンブリ30、130から伝達された出力信号193は、第２の光ガイド19
4を通って第２のファイバ198へ入る。
【００３６】 図３に示されているように、前記装置190は、さらに内側のハウジング部材200
および外側のハウジング部材202を有する。前記内側のハウジング部材200は、第
１と第２の光ガイド192および194を囲んでおり、第１の光ガイド192および第２
の光ガイド194を好ましい位置関係（整列関係）に保持する。さらに外側のハウ
ジング部材202は、第１のファイバ196および第２のファイバ198の終端部ととも
に、内側のハウジング部材を囲んでいる。
【００３７】 図４には、光学装置230の実施例が示される。前記光学装置230は、干渉フィル
タ246が基板240の第１面242に積層されて、ホルダ234から隔離されている以外は
、図２のアクティブ制御型光学装置130とほぼ同等である。さらに、以下により
詳細に記述されているように、電磁ひずみを印加された応力機構および前記基板
240によって与えられる第１の不整合応力とが併用される。
【００３８】 ある実施例では、前記光学装置230は、温度変化によるフィルタリング特性の
変動を比較的小さくする。特に、コントローラ286は、電磁場280を変更するため
の電磁場発生器282を管理（調整）し、電磁ひずみによる応力機構が、前記装置2
30を温度補償するための第１の温度不整合応力と併用される。 別の実施例では、前記光学装置230は、制御システム284を用いて前記フィルタ
リング特性を第１および第２のフィルタリング特性の間で変動させることができ
る。特に、以下にさらに詳細に説明されるように、その中心波長は、第１および
第２の中心波長の間で調整可能である。
【００３９】 図４に示されているように、前記装置230の制御システム284は、図２の制御シ
ステム184とほぼ同様である。特に、前記制御システム284は、コントローラ286
および温度センサ288を含む。また、前記光学装置230の制御システム284は、さ
らにポテンショメータのようなユーザ入力装置248を含む。また、前記コントロ
ーラ286は、ユーザ入力装置からの入力を受信し、ユーザは光学装置のフィルタ
特性を変化させることができる。従って、前記ユーザ入力装置248から与えられ
る信号によって、前記コントローラ286は、前記電磁場発生器282を管理して電磁
場280を変化させ、要求されたフィルタ特性を前記干渉フィルタ246に与える。
【００４０】 図５には、図２および図４における、アクティブ制御型光学装置130、230の制
御システム184、284に対するブロック図が概略的に示されている。図５に示され
ているように、前記コントローラ186、286は、前記温度センサ188、288からの温
度表示である入力信号Saを受信する。さらに、前記信号Saは、前記温度センサ18
8、288とコントローラ186、286とをつなぐ通信経路Paに沿って伝達される。
【００４１】 図５に示されているように、前記コントローラ286は、要求されたフィルタリ
ング特性を示すユーザ入力装置248からの制御信号Sbをさらに受信する。特に、
前記信号Sbは、前記ユーザ入力装置248と前記コントローラ286とをつなぐ通信経
路Pbに沿って伝達される。 図５に示されているように、前記コントローラ186、286は、制御信号Scを前記
電磁場発生器182、282に伝達する。特に、前記制御信号Scは、前記コントローラ
186、286と前記電磁場発生器182、282とをつなぐ通信経路Pcに沿って伝達される
。さらに、前記制御信号Scを受信すると、前記電磁場発生器182、282は、前記信
号Scに相当する強さの電磁場180、280を発生する。
【００４２】 図１Ａの実施例では、前記干渉フィルタ46の薄膜フィルム層60での温度依存屈
折率の効果は、前記フィルタ46が第１および第２の不整合応力を受けることによ
ってかなり減少することが理解されるだろう。特に、前記ホルダ34の熱膨張特性
および接着層70の弾性特性は、改善された温度補償を与えるために、第２の不整
合応力が第１の不整合応力と併用されるように選択される。
【００４３】 従って、ある実施例で、前記光学装置30が、比較的不十分な温度補償しかなく
、かつ一般に入手できる高価でない光ファイバで形成されることが理解できるだ
ろう。特に、前記基板40およびこれに積層された前記干渉フィルタ46を有する当
該フィルタは、温度変化に対してかなり敏感なフィルタリング特性を有する。し
かしながら、図１Ａおよび図１Ｂに関連して前述した方法で、前記ホルダ34に光
ファイバを取り付けることで、前記フィルタ46に補償された第２の不整合応力を
与えると、前記光学装置30は、温度変化に対してそれほど敏感でないフィルタ特
性を有するようになる。
【００４４】 別の実施例によって、前記干渉フィルタ146、246の電磁ひずみの特徴により、
フィルタを熱的に補償する際の新たな自由度を付与することができる。特に、前
記電磁ひずみフィルタ146は、製造工程で予め応力を加えることができる。その
代わりとして、前記フィルタ146、246は、フィルタを制御可能な電磁場に連続的
に曝すことで、積極的に応力を加えることができる。さらに、積極的に管理（調
整）された電磁場は、前記温度センサ188および288と通信する前記コントローラ
186および286によって制御される。
【００４５】 別の実施例によって、さらに前記フィルタ246の電磁ひずみ特性が、変動可能
なフィルタ特性を与えるために活用されることが理解できるだろう。特に、前記
ユーザインターフェース248によって与えられる信号に依存して、前記コントロ
ーラ286は、前記電磁場発生器282を管理（調整）し、電磁場を発生させ、これに
より前記フィルタ246に要求されたフィルタ特性を付与する。
【００４６】 本発明の好ましい実施例が示され、本実施例に適用されたような発明の基本的
な新しい特徴を記述するとともに示したが、当業者には、説明された形態の詳細
部分に対する多くの省略、代用および変形などが、発明の精神を外れることなく
なされることが理解されるだろう。従って、発明の範囲は、前述の説明のみに制
限されるべきではなく、添付の請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明の実施例である、温度補償されたフィルタアセンブリの側面図
である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すフィルタアセンブリの拡大図である。
【図２】電磁ひずみ材料を用いる本発明の実施例である、フィルタアセンブリの
側面図である。
【図３】図１Ａおよび図２に示すフィルタアセンブリを用いる、光ファイバ連結
アセンブリの側面図である。
【図４】アクティブ型応力マネジメント制御システムを含む、本発明の実施例で
あるフィルタアセンブリの側面図である。
【図５】図４に示すフィルタアセンブリの制御システムを概念的に説明するブロ
ック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＧ，Ａ Ｌ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ， ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ， ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ヘルマン スコット エム． アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92656 アリソヴィエジョ チェスターウ ッド ９ (72)発明者 ウスチツキー マイケル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92612 アーヴィン パークビューレーン 3700 アパートメント３エイ (72)発明者 ウイグリー ピーター ジー． アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング パウダーハウスロード 2802 Ｆターム(参考） 2H048 GA13 GA26 GA51 GA62 【要約の続き】 アクティブ型応力管理システムが活用される。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光透過性の基板と、ホルダと前記基板の表面に積層され、かつホル
    ダ表面に接着された干渉フィルタと、を有する光学装置であって、 前記基板および前記ホルダは、それぞれある温度域の中でフィルタに補償応力
    を与えるように選択された、異なる熱膨張係数を各々が有する ことを特徴とする光学装置。
  2. 【請求項２】前記ホルダおよび前記フィルタが接着層によって互いに接合され、
    前記接着層は、前記ホルダの熱的形状変化による応力から、部分的に分離されて
    いることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
  3. 【請求項３】前記フィルタは、複数の電磁ひずみ材料層からなることを特徴とす
    る請求項２記載の光学装置。
  4. 【請求項４】前記複数の電磁ひずみ材料層は、電磁場に曝されることによって予
    め応力が付加されていることを特徴とする請求項３記載の光学装置。
  5. 【請求項５】電磁場を前記電磁ひずみ材料に印加するために、電磁場発生器をさ
    らに含むことを特徴とする請求項３記載の光学装置。
  6. 【請求項６】前記電磁場発生器は、前記ホルダ内部に形成されていることを特徴
    とする請求項５記載の光学装置。
  7. 【請求項７】前記電磁ひずみ材料に印加される電磁場を変化させるコントローラ
    をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の光学装置。
  8. 【請求項８】検出された温度変化に応じて、前記電磁ひずみ材料内の応力を制御
    する温度センサをさらに含むことを特徴とする請求項７記載の光学装置。
  9. 【請求項９】光学装置であって、 光路を通る光を受信する入力ポートと、 複数の電磁ひずみ材料層を有し、前記光が前記複数の電磁ひずみ層に当たるよう
    に前記経路に配置されたフィルタと、 前記フィルタに電磁場を印加する電磁場発生器と、 を有することを特徴とする光学装置。
  10. 【請求項１０】前記電磁場発生器を制御するコントローラを追加さらに含むこと
    を特徴とする請求項９記載の光学装置。
  11. 【請求項１１】前記コントローラは、ある温度域にわたって前記フィルタが実質
    的に均一なフィルタ特性を保持するように駆動することを特徴とする請求項10記
    載の光学装置。
  12. 【請求項１２】前記コントローラは、前記フィルタのフィルタ特性が第１および
    第２の特性間を変動するように、電磁場を変化させることを特徴とする請求項10
    記載の光学装置。
  13. 【請求項１３】ある入力光信号から好ましい光周波数域を、選択的に通過せしめ
    るような光フィルタの能力の示すスペクトル性能を有する光フィルタアセンブリ
    であって、 入力光信号を受信する第１の面の他に第２の面を有する光透過性の基板と、 第１の面を有するホルダと、 積層構造における互いの頂部に順次積層された、複数の薄膜フィルムを有する
    薄膜フィルムサブアセンブリであって、前記複数の薄膜フィルムは、前記光透過
    性基板の第２の面に積層された第１の薄膜フィルムと前記第１の薄膜フィルムか
    ら最も離れた位置に積層された第２の薄膜フィルムとを含み、前記光透過性基板
    は、前記薄膜フィルタサブアセンブリに第１の温度依存不整合応力を加え、前記
    光フィルタアセンブリのスペクトル性能は、サブアセンブリ全体に分布した機械
    的応力に依存する薄膜フィルタアセンブリと、 前記光透過性基板を前記ホルダに接着する接着層であって、前記薄膜フィルム
    サブアセンブリの前記第２の薄膜フィルムと前記ホルダの第１の面との間に同一
    平面状に挿入され、かつ第１と第２の不整合応力を組合せて、前記ホルダから前
    記薄膜サブアセンブリに温度依存する第２の不整合応力を伝えるように形成され
    て、温度変化に応じた光フィルタのスペクトル性能を安定させる接着層と、 を有することを特徴とする光フィルタアセンブリ。
  14. 【請求項１４】前記薄膜フィルムサブアセンブリの複数の薄膜フィルムは、予め
    応力を付加されたフィルムを含み、前記光フィルタが温度変化を受ける際に、前
    記光フィルタのスペクトル性能のさらなる安定性を与えることを特徴とする請求
    項13記載の光フィルタアセンブリ。
  15. 【請求項１５】入力光信号を選択的に減衰させ、出力信号を生成する温度補償さ
    れた光フィルタアセンブリであって、前記フィルタアセンブリは、周波数依存減
    衰曲線にしたがって入力光信号を選択的に減衰し、 第１および第２の面を有する光透過性基板と、 ある積層態様によって順次積層された、複数の薄膜フィルムを含む薄膜フィル
    ムフィルタ体であって、前記光透過性基板の第２の面に積層された第１の薄膜フ
    ィルムと、前記第１のフィルムから最も遠い位置に積層された第２の薄膜フィル
    ムとを含み、前記薄膜フィルムフィルタ体は減衰曲線を画定し、温度依存する第
    １の温度不整合応力は、前記光透過性基板から前記薄膜フィルムフィルタ体に対
    して働く薄膜フィルムフィルタと、 第１の面を有するホルダと、 前記光透過性基板と前記ホルダとを連結する接着層であって、前記薄膜フィル
    ムフィルタ体の第２の面とホルダの第１の面との間に同一平面状に挿入されて、
    かつある弾性率で形成されて前記ホルダから前記薄膜フィルムフィルタ体まで温
    度依存する第２の温度不整合応力を伝達する接着層と、 からなり、前記基板、前記接着層および前記ホルダは、第１および第２の不整合
    応力が事実上の温度補償をなすように形成されていることを特徴とするフィルタ
    アセンブリ。
  16. 【請求項１６】干渉フィルタのフィルタリング特性を安定化させる方法であって
    、前記干渉フィルタに複数の温度依存応力を付加し、温度変化に応じて要求フィ
    ルタリング特性から前記干渉フィルタの逸脱を抑えることを特徴とする方法。
  17. 【請求項１７】複数の応力を機械的に生じさせることをさらに含むことを特徴と
    する請求項16記載の方法。
  18. 【請求項１８】複数の応力のうち、少なくとも１つは電磁場を活用して生じさせ
    ることをさらに含むことを特徴とする請求項17記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記干渉フィルタに複数の温度依存応力を付加することは、前記
    干渉フィルタの反対側の面に応力を付加することを含む請求項16記載の方法。
  20. 【請求項２０】複数の温度依存応力を前記干渉フィルタの反対側の面に付加する
    ことは、第１および第２の温度依存応力を付加することを含み、前記干渉フィル
    タの温度による光路長の変化を小さくすることを特徴とする請求項19記載の方法
    。
  21. 【請求項２１】複数の温度依存応力を前記干渉フィルタに付加することは、前記
    干渉フィルタに複数の温度依存応力を付加して、複数の応力の効果が互いを打ち
    消し合うことを特徴とする請求項16記載の方法。
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