JP2004013150A

JP2004013150A - ファブリーペロ光学濾過装置

Info

Publication number: JP2004013150A
Application number: JP2002230003A
Authority: JP
Inventors: Shoyu Cho; 張　紹雄; Shih-Chien Chang; 張　世杰
Original assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Current assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2004-01-15
Also published as: TWI238269B; DE10239509A1; US20030227687A1; US6700706B2

Abstract

【課題】ファブリーペロ干渉計と同じ操作原理を有するファブリーペロ素子と反射器によって構成されるファブリーペロ光学濾過装置を提供する。
【解決手段】光を通過させ、さらに前記光に対して少なくとも二回の光学濾過処理を行うファブリーペロ素子と、前記少なくとも二回の光学濾過処理において、ファブリーペロ素子を通過した後の光を再びファブリーペロ素子に反射する、複数の反射器と、を備えるファブリーペロ光学濾過装置を提供する。
【選択図】　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学濾過装置に関し、特にファブリーペロ干渉計（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）と同一の操作原理を有するファブリーペロ素子と反射器によって構成されるファブリーペロ光学濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムの発展は近年において重要な技術分野の一つとは言える。光ファイバの発見、半導体プロセス技術の成熟、及びＭＥＭプロセス技術の発展により、光通信システムの開発が絶えず進んでいる。
【０００３】
光通信システムの基本原理は光波の行進によりデータ、いわゆる光信号を伝送することである。データ伝送の過程において、データの送信及び受信効率の調子は光波の特性に密接に関わっている。一般に、光波によりデータを伝送する光通信システムは能動素子と受動素子を備える。例えば、光ファイバ通路において、能動素子は光伝送送受信モジュール、オプトエレクトロニック変換器などを含み、受動素子は、例えばファイバ・カプラ、ファイバ減衰器、ファイバ・フィルター、ファイバ・アイソレータ、ファイバ偏波器、波長分割器、ファイバ・コネクタ、光スイッチ、ファイバ・コリメータ、ファイバ・サーキュレータ、ファイバ波長マルチプレクサ、ファイバ回折格子、ファイバ増幅器、ファイバ・ジャンパ及びリードなどを含む。
【０００４】
光波とは多色信号であり、各色の光の光特性を利用してデータを伝送すると同時に、各種の光学格子、プリズム又はＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計、ファブリーペロ干渉計のような干渉計の物理メカニズムを利用して光学的濾過し、ビーム分割しなければならない。図１は典型的な光学濾過装置の略図であり、同図に示すように、光学濾過装置１は、光学濾過素子モジュール２を備え、波長がλ_１〜λ_ｎの光信号が入力され、光学濾過素子モジュール２を通過した後、特定波長λ_ｉを有する光信号が出力される。
【０００５】
ファブリーペロ干渉計と同一の操作原理を有するファブリーペロ素子を図１に示す光学濾過装置１の光学濾過素子モジュール２とすると、光波がファブリーペロ素子を通過した後の波長分布はガウス分布になる傾向がある。然しながら、ガウス分布のバンドパス（ｂａｎｄ　ｐａｓｓ）効果が悪く、光ファイバ通信１００ＧＨｚ波長チャンネルの常用仕様を例にすると、そのストップバンド（ｓｔｏｐ　ｂａｎｄ）は通常マイナス２５ｄＢに定義され、スタートバンド（ｓｔａｒｔ　ｂａｎｄ）は通常マイナス３ｄＢに定義されるので、光波がファブリーペロ素子を一回通過する場合、ファブリぺロ素子を通過した後の光波のストップバンドは大きすぎ、隣接のチャンネルの光信号の進入を招きやすく、チャンネル間の大きなクロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）を引き起こす。従って、図２に示すように、従来の光学フィルタ方法は、複数のファブリーペロ素子２０１を直列配置してなる光学濾過素子モジュール２を利用して各光チャンネルのストップバンドを減少させ、これによってチャンネル間のクロストークを減少させる。例えば、図３は二つのファブリーペロ素子を直列配置してなる光学濾過装置を通過した後の特定波長１５５０ｎｍの光波のガウス分布図であり、横軸は光波の波長を示し、縦軸は光波のエネルギーを示し、マイナス符号は光波が通過した後のエネルギー減衰を示す。図３に示すように、一つ目のファブリーペロ素子（又は、シングルキャビティを言う）を通過した後のストップバンドは７．１ｎｍであり、二つ目のファブリーペロ素子（又は、デュアルキャビティを言う）を通過した後のストップバンドは１．２ｎｍである。この例から分かるように、光信号を複数のファブリーペロ素子に通過させることによって、ストップバンドを明らかに縮小することができ、光チャンネル間のクロストークを減少できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光学濾過装置では、ファブリーペロ素子は、その二つの反射面の間の光学間隔による光学干渉の原理を利用してフィルタの中心波長を制御するため、図２に示される直列配置された各ファブリーペロ素子２０１の間隔が同一の中心波長（即ち、望ましい特定波長λ_ｉ）に基づいて同一に調整される場合を除き、光情報の伝送は直列配置された各ファブリーペロ素子２０１の間隔の調整誤差によって影響される。ところが、光波長の最小単位がｎｍであるため、間隔を同一に調整するのは極めて困難である。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、特定波長λ_ｉの光波を、同一のファブリーペロ素子に複数回通過させることにより、上述した従来のファブリーペロ光学濾過装置において間隔を同一に調整しにくい問題を解決する、ファブリーペロ光学濾過装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は、特定波長λ_ｉの光波を同一のファブリーペロ素子に複数回通過させることにより、各光チャンネルのストップバンドを徐々に且つ有効に減少させて、光チャンネル間のクロストークを減少する、ファブリーペロ光学濾過装置を提供することをもう一つの目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるファブリーペロ光学濾過装置は、光の通過に供し且つ前記光に対して少なくとも二回の光学濾過処理を行うファブリーペロ素子と、前記少なくとも二回の光学濾過処理において、前記ファブリーペロ素子を通過した後の光を前記ファブリーペロ素子に反射する複数の反射器と、を備える。さらに、前記ファブリーペロ光学濾過装置は、前記光を前記ファブリーペロ素子に導入する入力端子と、前記少なくとも二回の光学濾過処理を経た光を導出する出力端子と、を備える。
【００１０】
本発明において、ファブリーペロ素子はファブリーペロ・エタロン（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ　ｅｔａｌｏｎ）、ＭＥＭ技術によって作成された波長調整可能なファブリーペロ共振空胴、又はファブリーペロ干渉計と同一の操作原理を応用したデバイスである。前記複数の反射器は反射鏡又は反射プリズムであり、前記ファブリーペロ素子の両側に配置され、これによりファブリーペロ素子は前記光に対して少なくとも二回の光学濾過処理を行う。前記入力端子及び出力端子は、異なる端子若しくは同一端子でもよい。
【００１１】
本発明の実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置は、選択的に波長がλ_１〜λ_ｎの光信号における特定波長λ_ｉの光信号に対して少なくとも二回の光学濾過処理を行うためのファブリーペロ素子と、前記特定波長λ_ｉの光信号を前記ファブリーペロ素子に反射する反射プリズムと、を備える。さらに、本実施の形態のファブリーぺロ光学濾過装置は、前記波長がλ_１〜λ_ｎの光信号を導入するための入力端子と、前記少なくとも二回の光学濾過処理を経た特定波長λ_ｉの光信号を導出するための出力端子を備える。
【００１２】
本実施の形態によれば、ファブリーペロ素子はファブリーペロ・エタロン、ＭＥＭ技術によって作成された波長調整可能なファブリーペロ共振空胴、又はファブリーペロ干渉計と同一の操作原理を応用したデバイスである。前記ファブリーペロ素子の両側に配置される前記反射プリズムは、前記ファブリーペロ素子は前記特定波長λ_ｉの光信号に対して少なくとも二回の光学濾過処理を行うよう、各種の反射鏡によって置換できる。前記入力端子と出力端子は異なる端子であり、前記入力端子は第一コリメータの一端と位置合わせされ、出力端子は第二コリメータの一端と位置合わせされる。
【００１３】
本発明のもう一つの実施形態によるファブリーペロ光学濾過装置は、選択的に波長がλ_１〜λ_ｎの光信号における特定波長λ_ｉの光信号に対して少なくとも二回の光学濾過処理を行うためのファブリーペロ素子と、前記特定波長λ_ｉの光信号を前記ファブリーペロ素子に反射する反射プリズムと、を備える。さらに、本実施の形態のファブリーぺロ光学濾過装置は、前記波長がλ_１〜λ_ｎの光信号を導入し、かつ前記少なくとも二回の光学濾過処理を経た特定波長λ_ｉの光信号を導出するための入力／出力共用端子を備える。
【００１４】
本実施の形態によれば、ファブリーペロ素子はファブリーペロ・エタロン、ＭＥＭ技術によって作成された波長調整可能なファブリーペロ共振空胴、又はファブリーペロ干渉計と同一の操作原理を応用したデバイスである。前記ファブリーペロ素子の両側に配置される前記反射プリズムは、前記ファブリーペロ素子は前記特定波長λ_ｉの光信号に対して少なくとも二回の光学濾過処理を行うよう、各種の反射鏡によって置換できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図４は、本発明の実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１を示す略図である。図４に示すように、本実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１の光学濾過素子モジュール２は、少なくとも一つのファブリーペロ素子２０１とｎ個の反射器２０２（ｎ＞１）を有する。さらに、本発明の実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１は、入力端子２０３及び出力端子２０４を有し、それぞれ波長がλ_１〜λ_ｎの入力光信号を導入するため、及び特定波長λ_ｉの出力光信号を導出するために用いられる。
【００１７】
ファブリーペロ素子の光学濾過操作原理によると、波長がλ_１〜λ_ｎの入力光がファブリーペロ素子に導入される際、ファブリーペロ素子内の二つの反射面の間隔を調整することにより特定波長λ_ｉの出力光が得られる。このため、本実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１では、波長がλ_１〜λ_ｎの入力光が入力端子２０３からファブリーペロ素子２０１に導入されると、ファブリーペロ素子２０１はその反射面の間隔に基づいて対応する特定波長λ_ｉの光を透過させ、その後、ファブリーペロ素子２０１の両側に配置されたｎ個の反射器２０２によってこの透過された特定波長λ_ｉの光は逐次そのファブリーペロ素子２０１に反射され、最後にファブリーペロ素子２０１を通過して出力端子２０４から導出される。反射器２０２の個数ｎは１以上であるため、出力された特定波長λ_ｉの光は、少なくとも２回同一のファブリーペロ素子２０１を通過するので、従来のファブリーペロ光学濾過装置における反射器の間隔を同一に調整する課題を解決すると共に、ストップバンド減少及びクロストーク減少との望ましい効果を達成することができる。
【００１８】
上述のファブリーペロ素子２０１は従来の光学デバイスにおけるファブリーペロ・エタロン、ＭＥＭ技術によって作成された波長調整可能なファブリーペロ共振空胴、或いはファブリーペロ干渉計と同じ操作原理を応用したデバイスである。また、上述の反射器は各種の反射プリズム、若しくは反射鏡である。なお、特定波長λ_ｉの光波は所定回数（２回以上）で同一のファブリーペロ素子２０１を通過するように、反射器の個数ｎを決める。
【００１９】
図５は、本発明の実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１を示す略図である。図５に示すように、本実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１は、ファブリーペロ素子２０１と、反射プリズム２０２と、入力端子２０３と、出力端子２０４を備える。このうち、入力端子２０３と出力端子２０４は異なる端子であり、入力端子２０３はコリメータ２０５の一端と位置合わせされ、出力端子２０４はコリメータ２０６の一端と位置合わせされる。なお、コリメータ２０５とコリメータ２０６の他端はそれぞれ光送信器２０７と光受信器２０８とに接続される。
【００２０】
本実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１では、波長がλ_１〜λ_ｎの光は光送信器２０７からコリメータ２０５に入力され、そして入力端子２０３を経てファブリーペロ素子２０１に導入され、ファブリーペロ素子２０１を通過してなる特定波長λ_ｉの光波は、反射プリズム２０２の反射によってファブリーペロ素子２０１に戻り、再びファブリーペロ素子２０１を通過して出力端子２０４から導出され、コリメータ２０６を介して光受信器２０８に出力される。このため、この特定波長λ_ｉの光波は同一のファブリーペロ素子２０１を二回通過するので、ストップバンドは減少され、光チャンネル間のクロストークは減少される。
【００２１】
上述のファブリーペロ素子２０１は従来の光学デバイスにおけるファブリーペロ・エタロン、ＭＥＭ技術によって作成された波長調整可能なファブリーペロ共振空胴、或いはファブリーペロ干渉計と同じ操作原理を応用したデバイスである。また、上述の反射プリズムは各種の反射鏡で置き換えることができる。なお、特定波長λ_ｉの光波は所定回数（２回以上）で同一のファブリーペロ素子２０１を通過するように、反射プリズムの個数ｎを決める。
【００２２】
図６は、本発明の別の実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１を示す略図である。図６に示すように、本実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１は、ファブリーペロ素子２０１と、反射プリズム２０２と、入力端子２０３とを備える。このうち、入力端子２０３は出力端子でもあり、即ち入力端子と出力端子は同一端子であり、入力端子２０３はコリメータ２０９の一端と位置合わせされ、コリメータ２０９の他端は光送信器２０７と光受信器２０８とに接続される。
【００２３】
本実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１では、波長がλ_１〜λ_ｎの入力光は光送信器２０７に生成されてコリメータ２０９に伝送され、再び入力端子２０３からファブリーペロ素子２０１に導入され、ファブリーペロ素子２０１を通過してなる特定波長λ_ｉの光波は反射プリズム２０２に反射されてファブリーペロ素子２０１に戻り、再びファブリーペロ素子２０１を通過してから出力端子２０３から導出され、さらにコリメータ２０９を介して光受信器２０８に伝送される。このため、この特定波長λ_ｉの光波は同一のファブリーペロ素子２０１を二回通過するので、ストップバンドは減少され、光チャンネル間のクロストークは減少される。
【００２４】
本実施の形態において、光は光送信器２０７から発され、光受信器２０８に戻り、このうちコリメータ２０９を経由した入力光と出力光の角度差ψと、反射プリズム２０２の角度θは反射プリズム２０２の屈折率及び特定波長λ_ｉによって決定され、なお、角度ψとθはともに光学のスネルの法則と反射法則に従う。
【００２５】
上述のファブリーペロ素子２０１は従来の光学デバイスにおけるファブリーペロ・エタロン、ＭＥＭ技術によって作成された波長調整可能なファブリーペロ共振空胴、或いはファブリーペロ干渉計と同じ操作原理を応用したデバイスである。また、上述の反射プリズムは各種の反射鏡で置き換えることができる。なお、特定波長λ_ｉの光波は所定回数（２回以上）で同一のファブリーペロ素子２０１を通過するように、反射プリズムの個数ｎを決める。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光学濾過装置を示す略図である。
【図２】ｎ個のファブリーペロ素子を直列配置した光学濾過素子モジュールを示す略図である。
【図３】二つのファブリーペロ素子を直列配置した光学濾過装置を通過してなる特定波長１５５０ｎｍの光波のガウス分布を示し、横軸は光波の波長、縦軸は光波のエネルギーを示し、マイナス符号は光波が通過した後のエネルギー減衰を示す。
【図４】本発明の実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１を示す略図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１を示す略図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に係わるファブリーペロ光学濾過装置１を示す略図である。
【符号の説明】
１　光学濾過装置
２　光学濾過素子モジュール
２０１　ファブリーペロ素子
２０２　反射器
２０３　入力端子
２０４　出力端子
２０５　コリメータ
２０６　コリメータ
２０７　光送信器
２０８　光受信器
２０９　コリメータ

Claims

ファブリーペロ光学濾過装置であって、
光を通過させ、さらに前記光に対して少なくとも二回の光学濾過処理を行うファブリーペロ素子と、
前記少なくとも二回の光学濾過処理において、前記ファブリーペロ素子を通過した後の光を再び前記ファブリーペロ素子に反射する、複数の反射器と、
を備えることを特徴とするファブリーペロ光学濾過装置。
前記光を前記ファブリーペロ光学濾過装置に導入する入力端子と、
前記少なくとも二回の光学濾過処理を経た光を導出する出力端子と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のファブリーペロ光学濾過装置。
前記ファブリーペロ素子がファブリーペロ・エタロンであることを特徴とする請求項１に記載のファブリーペロ光学濾過装置。
前記ファブリーペロ素子がＭＥＭ技術によって作成されたことを特徴とする請求項１に記載のファブリーペロ光学濾過装置。
ファブリーペロ光学濾過装置であって、
選択的に波長がλ_１〜λ_ｎの光信号である特定波長λ_ｉの光信号に対し複数回の光学濾過処理を行うファブリーペロ素子と、
前記複数回の光学濾過処理において、各反射器が前記特定波長λ_Ｉの光学信号を前記ファブリーペロ素子に反射し返す複数の反射器と、
を備えることを特徴とするファブリーペロ光学濾過装置。
前記波長がλ_１〜λ_ｎの光信号を導入する入力端子と、
前記複数回の光学濾過処理を経た後の前記特定波長λ_ｉの光信号を導出する出力端子と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載のファブリーペロ光学濾過装置。
前記ファブリーペロデバイスがファブリーペロ・エタロンであることを特徴とする請求項５に記載のファブリーペロ光学濾過装置。
前記ファブリーペロデバイスがＭＥＭ技術によって作成されたことを特徴とする請求項５に記載のファブリーペロ光学濾過装置。