【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信システム等で使用される誘電体多層膜光学フィルター、さらに詳しくは波長可変フィルターモジュールの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の高速通信網の整備にともなって、高速で大量の情報が伝送されるようになってきた。これを可能にする方法の一つとして波長多重光通信システム（ＤＷＤＭ：Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）の開発が盛んに行われている。この波長多重光通信システムでは１本のグラスファイバーに複数の波長の光信号を重ねて伝送するものであり、このグラスファイバーから所望の波長の光信号を取り出したり、追加したりするためにはＯｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ ＆ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＯＡＤＭ）が必要とされる。このとき、従来は所望の波長の光信号の取り出しや追加にはセンター波長の決まった固定フィルターが使用されていた。本発明の波長可変フィルターモジュールは誘電体多層膜からなり、所望の波長領域を透過し、他の波長領域を反射させる狭帯域フィルター（ＮＢＰＦ：Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）であるが、センター波長が可変となっている点が従来の固定フィルターと異なる。センター波長が可変となることにより固定フィルターを複数並べた合分波器を用いて全ての波長の光を同時に合波、分波する必要は無くなり、少数の波長可変フィルターを設けることにより、必要な波長の光だけに対して自由に光通信経路の変更ができるようになる（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ＯＡＤＭ）。また、波長可変フィルターはＯＡＤＭ用途以外にも、波長を選択的に取り出すことができることから光解析器や光信号モニター用途に広く使用されることが期待される。
【０００３】
これらの多層膜光学フィルターはガラス基板上に高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電体膜を交互に積層することにより数十層から二百層に及ぶ多層膜を形成し、その膜厚は数十μｍに達する。多層膜光学フィルターの構造例としては固定フィルターの例がある（例えば、特許文献１）。また、波長可変フィルターもしくは波長可変フィルターモジュールについてはその膜構造および可変機構の例がある（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。多層膜光学フィルターの基本的な構造は所望のセンター波長をもたせるために、光学膜厚がセンター波長の１／４波長の高屈折率誘電体層と、光学膜厚が１／４波長の低屈折率誘電体層を交互に積層したミラー層、および光学膜厚がセンター波長の１／２波長もしくはその整数倍のスペーサー層、および成膜基板、および反射防止膜から構成される。波長可変フィルターも基本的には固定フィルターと同様な膜構成になるが、膜厚がフィルター面内で変化する膜厚傾斜型のフィルターになっている点が異なる。多層膜光学フィルターを構成する各層の膜は１／１０，０００から１／１００，０００の膜厚精度が要求され、これらの層の膜厚や組合わせを多層膜光学フィルターの仕様に合せて調整することにより所望のセンター波長や急峻な裾野を持つ多層膜光学フィルターを作製することができる。
【０００４】
所望のセンター波長を持つ多層膜光学フィルターの一般的な作製方法は所望の波長の光を成膜中の基板に透過させ、透過光量をモニターしながら膜厚を判定して蒸着原料を交換しながら多層膜を形成する。このとき、透過光量は膜厚増加に伴って増減を繰り返すことが知られており、光量の増減は光学膜厚が１／４波長毎に生ずる。例えば、光学式の膜厚モニターに関するもので、透過率または反射率がピークを越えたとき蒸発を停止する方法がある（特許文献５）。これにより、１／４波長の光学膜厚を持つ膜を成膜することが可能になる。また、他の方法としては、光量のピークを予想するカーブフィッティングのソフトウエアを用いて正確にピークを検出し、成膜材料の切り替えを行うものも提案されている。
【０００５】
一般的な誘電体多層膜の成膜方法にはイオンアシスト蒸着法が採用されている。イオンアシスト蒸着法では前述の誘電体多層膜を構成する高屈折率材料および低屈折率材料をＥＢガン（電子銃）を用いて交互に蒸発させ、上記基板に成膜させる。このとき、同時にイオンガンを用いて酸素もしくはアルゴンと酸素の混合イオンを基板に照射し、蒸着粒子が基板上をマイグレーションすることを助ける。これにより、柱状組織になりやすい多層膜を充填密度の高い多層膜に改善することができる。誘電体多層膜のうち波長可変フィルターは、基板の半径方向に膜厚傾斜を持った多層膜を形成し、半径方向に切り出すことにより所望の波長可変フィルターを作製することができる（例えば、特許文献６）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１９７７２１号公報（第５頁、図１）
【特許文献２】
特開平０５−２８１４８０号公報（第３頁、図１、図２）
【特許文献３】
特開平０６−２６５７２２号公報（第４〜５頁、図１、図４）
【特許文献４】
特開平１１−３２６６３３号公報（第５頁、図４）
【特許文献５】
特開昭６１−２９６３０５号公報（第２頁）
【特許文献６】
米国特許第５８７２６５５号明細書（ＦＩＧ．３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の波長可変フィルターモジュールは光学系に対して波長可変フィルターを膜厚傾斜方向に直線的に移動させる手段を具備し、直線的な移動によりフィルターのセンター波長を連続的に変化させていた。しかしながら、この方法では最初の波長から次に所望する波長へ切り替える際、光ビームはフィルター上の最初の場所から所望の場所へ移動する間、透過光のセンター波長が連続的に変化することになる。この結果、複数のチャンネル（波長）からなる光束を伝送していた場合、最初の波長と所望の波長の間にあるチャンネルの信号は切り替えの間一旦途切れてから反射光の出力ポートに出ることになる。また、透過光を出力するドロップポートには切り替えの間不要なチャンネルの信号が出力されることになる。すなわち、チャンネルを切り替える際には関係するチャンネル以外のチャンネルが影響を受けることになり、光通信を行う上で不都合が生ずることになる。
【０００８】
一方、従来の波長可変フィルターモジュールはドロップポートに出力された光ビームの分光特性を測定すると、特にパスバンド幅が狭いことが問題であった。通常の固定フィルターはいわゆるフラットトップと呼ばれるパスバンド幅の広い分光特性を示すことが特徴であり、例えば１００ＧＨｚの狭帯域フィルターではピークから−０．５ｄＢのパスバンド幅は０．４ｎｍ以上になることが一般的であった。しかしながら、従来の波長可変フィルターでは０．２ｎｍ以下のパスバンド幅が一般的であった。
【０００９】
したがって、本発明は波長可変フィルターモジュールにおいて、波長（チャンネル）切り替え時に関係無い波長（チャンネル）に影響を及ぼさずに所望の波長に切り替えることができる、いわゆるヒットレス波長可変フィルターモジュールを提供するとともに、パスバンド幅の広い波長可変フィルターモジュールを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは波長可変フィルターのチャンネル切り替え方法に関して詳細な検討を行った結果、切り替えの間は全てのチャンネル（波長）の光ビームを反射鏡に入射させ、反射鏡によって反射された光ビームを出力ポートから出射する構成にすることが望ましいことを明らかにした。また、このためには波長可変フィルターに隣接して反射鏡を設置し、波長可変フィルター上の最初のチャンネルから直接反射鏡に光ビームを移動させ、次いで反射鏡から所望のチャンネルの波長可変フィルターへ光ビームを移動させればよいことを明らかにした。
【００１１】
さらに、従来の波長可変フィルターのパスバンド幅が狭い原因を解明した結果、波長可変フィルター内の膜厚傾斜率が高く、この結果として波長可変フィルターを透過する光ビーム径内に膜厚変化が生じ、膜厚の異なるフィルターの分光特性が重なることによってパスバンド幅が狭くなることを明らかにした。例えば、特許文献４には膜厚傾斜率（膜厚差の比）として１％以上有することを記載している。したがって、この問題を解決するためには波長可変フィルター内の膜厚傾斜率を減少させることが望ましいが、膜厚傾斜率を減少させれば、波長可変フィルターの長辺が長くなり、光部品が求められる小型化の流れからは外れてしまう。一方、小型化の中で膜厚傾斜率を減少させれば、波長可変範囲が減少し、波長可変フィルターとしては用途が限られてしまう。すなわち、波長可変フィルターは光通信波長帯域の中で少なくともＣバンドあるいはＬバンドをカバーする可変域をもつことが望まれる。
【００１２】
したがって、本発明は波長可変フィルターモジュールにおいて、波長可変フィルターに隣接して反射鏡を具備し、波長を切り替える際は波長可変フィルター上の最初のチャンネルから一旦反射鏡を経由して所望のチャンネルの波長可変フィルターへ光ビームを移動させることにより、波長可変フィルター上の他のチャンネル領域を通過することを避け、ヒットレスフィルターとする方法を提供する。また、波長領域の異なる波長可変フィルターを複数具備し、各波長可変フィルターが反射鏡を共有することにより各波長可変フィルターの波長可変域を減少させ、各波長可変フィルターの膜厚傾斜率を減少させることにより透過する光ビームのパスバンドを拡大する方法を提供する。ここで、波長可変フィルターを複数具備することは反射鏡を共有することによってはじめて可能になる。さらに、波長可変フィルターに隣接する反射鏡は波長可変フィルターと同一面内に設置することが好ましく、波長可変フィルターから反射される光ビーム位置と反射鏡から反射される光ビーム位置を一致させることが望ましい。さらに、反射鏡の反射損失は波長可変フィルターの当該波長領域において、十分低い値であることが望ましい。
【００１３】
［１］ 本発明の波長可変フィルターモジュールは膜厚を傾斜させて成膜した誘電体多層膜を有する波長可変フィルターおよびこれに隣接して信号を伝送する光ビームが初期の光ビーム位置から可変先の光ビーム位置へ移動する際通過する反射鏡を具備する波長可変フィルターモジュールにおいて、反射鏡が複数の波長可変フィルターによって共有されることを特徴とする。この構成によりヒットレス波長可変フィルターモジュールとなる。
ここで、“ヒットレス”とは、他のチャンネルに影響を及ぼさずに可変動作を完了させることを意味する。また、”初期の光ビーム位置”とは切り替え前の光ビーム位置、”可変先の光ビーム位置”とは切り替え後の光ビーム位置を指す。したがって、切り替え動作によってドロップポートへ出るチャンネルは初期のチヤンネルから可変後のチャンネルに変化するが、他のチャンネルはなんら変化無く信号の伝送を継続できる。複数の波長可変フィルター間でヒットレスを実施するためには反射鏡の共有化が必須である。なお、波長可変フィルターの部分は、膜厚を傾斜させて基板上に成膜した誘電体多層膜からなる構成にすることが望ましい。
【００１４】
［２］ 上記［１］の波長可変フィルターモジュールは波長領域の異なる波長可変フィルターを複数具備することにより波長可変フィルターを透過する光ビームのパスバンドを拡大することを特徴とする。
ここで複数の波長可変フィルターとすることにより、各フィルターの波長可変領域は狭くすることが可能になり、各波長可変フィルター内の膜厚傾斜率を減少させることができ、パスバンド幅を拡大することが可能になる。
【００１５】
［３］ 上記［１］又は［２］の波長可変フィルターモジュールは光ビームの光学系に対して波長可変フィルターおよび反射鏡がフィルター面内で直行する２方向に移動することにより光ビームが隣接する反射鏡を経由して可変先の光ビーム位置へ移動することを特徴とする。
ここで、２方向に移動する手段は、光ビームが波長可変フィルターの初期の光ビーム位置から反射鏡に移動するための手段、光ビームが反射鏡内を移動する手段、もしくは反射鏡から波長可変フィルターの所望の光ビーム位置へ移動する手段として使用される。
【００１６】
［４］ 上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の波長可変フィルターモジュールは複数の波長可変フィルターと反射鏡の反射面を同一面内に設置することを特徴とする。
これは特に波長可変フィルターモジュールが３ポートからなる場合に有効である。すなわち、モジュールに入力するポート、反射光を出力するポート、ドロップポートから構成される３ポート構造の場合は反射光の光路を常に受光部に向けることが望ましい。
【００１７】
［５］ 上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の波長可変フィルターモジュールは反射鏡の両側に異なる波長領域を有する波長可変フィルターを具備することを特徴とする。
反射鏡の両側に波長可変フィルターを具備することにより、波長可変フィルターモジュールを小型化することができるだけでなく、チャンネル（波長）を切り替えるために要する時間を短縮することが可能になる。
【００１８】
［６］ 上記［１］乃至［５］のいずれかに記載の波長可変フィルターモジュールは波長可変フィルター内の膜厚傾斜率を０．５〜２．０％とすることを特徴とする。
ここで、波長可変フィルターを複数設けることは波長可変フィルターの波長可変域を増加することが可能になり、有利である。一方、決まった可変域に対しては、例えばＣバンドの全領域をカバーするためには少なくとも２．２％の膜厚傾斜率を持つことが必要になるが、本発明の波長可変フィルターは複数に分割されることにより膜厚傾斜率を減少させることができ、パスバンドの広い高性能の波長可変フィルターモジュールを得ることが可能になる。
【００１９】
［７］ 上記［１］乃至［６］のヒットレス波長可変フィルターモジュールが波長可変フィルターを透過した光ビームのパスバンド幅０．３ｎｍ以上を有することを特徴とする。
ここで、パスバンド幅は分光特性のピークから−０．５ｄＢのバンド幅を示し、本発明により従来０．２ｎｍ以下であったパスバンド幅を拡大することが可能になる。
【００２０】
［８］ 本発明に係る波長可変フィルタモジュールは、膜厚を傾斜させて成膜した誘電体多層膜を有する波長可変フィルターを複数個と、反射鏡を１つ備え、前記反射鏡の外縁には複数個の前記波長可変フィルターが隣接して配置され、信号を伝送する光ビームが、初期の光ビーム位置から可変先の光ビーム位置へ移動する際に、前記反射鏡上を経由して可変先の光ビーム位置へ到達することを特徴とする。例えば、反射膜の周囲を取り囲むように４個の波長可変フィルターを配置することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明を実施例に基づき詳しく説明する。なお、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
（実施例１） 波長可変フィルターは次の工程で製造した。裏面に反射防止膜４を形成した板厚が７ｍｍの洗浄ガラス基板を成膜基板３として成膜装置に装填し、真空度を６．７×１０−４Ｐａ（≒約５×１０−６Ｔｏｒｒ）以下に排気した後、成膜を開始した。ガラス基板の板厚は、例えば５〜１２ｍｍの範囲内のものを用いることができる。本実施例で作製した波長可変フィルターは図１に示すＤＷＤＭ用狭帯域フィルター（ＮＢＰＦ）であり、その基本構造はミラーになる１／４波長積層体１と、スペーサーになる１／２波長もしくはその整数倍層２を積層数＝１５８層で積層した。なお、積層数は百数十層からニ百数十層の範囲で変えることができる。
【００２２】
ここで、ミラーになる１／４波長積層体１はＴａ酸化物（Ｔａ２Ｏ５）もしくはＮｂ酸化物（Ｎｂ２Ｏ５）からなる光学膜厚が１／４波長の高屈折率誘電体層と、Ｓｉ酸化物（ＳｉＯ２）からなる光学膜厚が１／４波長の低屈折率誘電体層を交互に積層した構造である。また、スペーサーになる１／２波長もしくはその整数倍層２はＳｉ酸化物からなる光学膜厚が１／２波長もしくはその整数倍の低屈折率誘電体層、あるいはＴａ酸化物もしくはＮｂ酸化物からなる光学膜厚が１／２波長もしくはその整数倍の高屈折率誘電体層である。なお、図１の断面図は、連続した積層回数が多いため、途中の積層状態の図示を省略した。
【００２３】
誘電体多層膜の成膜には、多層膜光学フィルター形成装置として、図２の断面図に示すイオンアシスト蒸着装置を用いた。イオンアシスト蒸着装置では、チャンバー内で前述の誘電体多層膜を構成する高屈折率材料および低屈折率材料をリング状の蒸着源ハース６内に装填し、電子銃５から電子線を照射することにより両原料を交互に蒸発させ、蒸着源シャッター７と基板シャッター９を開き、ガラス基板８に成膜させた。このとき、同時にアシスト用のイオンガン１２を用いて酸素イオンもしくはアルゴンと酸素の混合イオンをガラス基板８に照射し、蒸着粒子がガラス基板８上をマイグレーションすることを助けた。これにより、柱状組織になりやすい多層膜を充填密度の高い多層膜に改善することができた。本実施例ではイオンガン１２の加速電圧を５００〜９００Ｖとし、均一で充填密度の高い波長可変フィルター膜を得ることができた。
【００２４】
図２では、電子線の軌道を太い点線で表し、原料の蒸発する向きを細い点線で表した。ガラス基板８を保持する部材は、高速基板回転モーター１１により回転させた。誘電体多層膜を構成する各々の誘電体膜の厚さは、水晶式膜厚モニター１０で測定した。ガラス基板８上に形成された多層膜の厚さは、光学式膜厚モニター投光部１３から照射された光を、多層膜を成膜したガラス基板を透過させ、透過光を光学式膜厚モニター受光部１４で受けることにより、測定した。図２のチャンバーの右側（白抜き矢印で示した側）には真空排気装置を接続しているが、その図示は省略した。
【００２５】
図３は、波長可変フィルター形成装置で用いる光学式膜厚モニターを示す概略図である。光学式膜厚モニター投光部１３−１，１３−２としてハロゲンランプを用いた構成である。成膜中の膜厚は図３に示すように、ハロゲンランプの白色光をチャンバー内に入射させ、成膜中の多層膜及び高速回転しているガラス基板８に直接透過させ、透過光を光学式膜厚モニター受光部１４−１，１４−２である受光レンズで受けて、光ファイバ１８を介して分光器１９（光を分光し、波長毎にの強度を電気信号に変換するもの）で検出することにより、モニタリングを行った。光量演算・制御用コンピューター２０は、分光器１９の電気信号を入力してモニターを行うと共に、ハロゲンランプに接続したランプ用電源２１を制御するものである。さらに、光量演算・制御用コンピューター２０は、蒸着源１６において、リング状の蒸着源ハースや電子銃を制御するが、それらとの接続状態の図示は省略した。
【００２６】
具体的には、透過光は多層膜の一層の光学的膜厚が１／４波長毎に透過と反射を繰り返すため、透過光の光強度をモニターすることにより終点を検知し、蒸着源を交換することにより交互に高屈折率膜と低屈折率膜を製膜した。これらの膜厚を高精度に変化させることにより、所望の波長可変フィルターを作製することができた。
【００２７】
波長可変フィルターを安定に生産するためにはガラス基板８を透過する白色光を２系統とすることが好ましい。すなわちガラス基板８の半径方向に誘電体多層膜の膜厚を傾斜させて波長可変とするため、２つの半径位置で膜厚をモニターすることが望ましい。さらに、この２つの光学式膜厚モニターから出力した信号をフィードバックし、ガラス基板８と蒸着源１６の間に挿入した膜厚分布補正板１７の形状を変化させることにより、さらに高精度の傾斜膜を基板上に形成することが可能になる。
【００２８】
本実施例の波長可変フィルター形成装置では、ガラス基板を固定する基板ホルダーを交換することにより、直径１５０〜３００ｍｍの円盤状のガラス基板を用いることができる。このガラス基板上に膜厚傾斜した波長可変フィルターを成膜するためには主に蒸着源１６とガラス基板８の距離の変化に基づく膜厚分布を利用して傾斜膜とする方法の他、膜厚分布補正板１７を使用して膜厚分布を形成し、膜厚傾斜とする方法がある。また、本実施例では光学式膜厚モニターのモニター位置は外周から１５〜５０ｍｍ内側とした。また、光学式膜厚モニターを２つ用いた場合は２つの半径差を１５〜３０ｍｍとした。したがって、光学特性を満足する波長可変フィルターを作製することのできる有効領域は外周に近い領域であった。
【００２９】
図４は作製した膜厚傾斜を有する波長可変フィルターの側面図を示す。この図では波長可変フィルター２６と反射防止膜２５の膜厚をガラス基板２４に比較して拡大して図示している。波長可変フィルターを透過する光ビームの分光特性は傾斜膜の膜厚に比例してセンター波長が増加する。この結果、所望の膜厚位置を選択することにより所望のチャンネルを選ぶことが可能になる。太線の矢印は光ビーム２７の透過方向を表す。
【００３０】
図５はヒットレス波長可変フィルターを説明する平面図である。この例では光ビームは矢印の経路を通ってチャンネルが切り替えられる。本実施例ではＣバンド対応波長可変フィルターの例を示し、反射鏡２９の両側に波長可変フィルター２８および３０を設置した。本波長可変フィルターモジュールの例ではセンター波長１５３０．３３ｎｍ（５９ｃｈ）から１５６５．５０ｎｍ（１５ｃｈ）までカバーする。図５にはドロップポートへ出力していた１５３３．４７ｎｍ（５５ｃｈ）の信号を１５４３．７３ｎｍ（４２ｃｈ）および１５５７．３６ｎｍ（２５ｃｈ）の信号に切り替える場合を例に説明する。まず、最初のチャンネルである１５３３．４７ｎｍ（５５ｃｈ）にあった光ビームに対し、波長可変フィルターと反射鏡を一体として波長可変フィルターの長辺と直角方向に移動し、光ビームを反射鏡上に移動する。次いで、波長可変フィルターと反射鏡を移動し、反射鏡上で光ビームを波長可変フィルターの長辺と平行に移動する。所望の１５４３．７３ｎｍ（４２ｃｈ）のチャンネル位置もしくは１５５７．３６ｎｍ（２５ｃｈ））のチャンネル位置では波長可変フィルターと反射鏡を波長可変フィルターの長辺と直角方向に移動し、所望のチャンネルに切り替えを完了することができる。
【００３１】
図６には本発明の波長可変フィルターモジュールの他の例を示す。反射鏡３５の四方向に波長可変フィルター３４―１、３４―２、３４―３、３４―４を具備する構成である。各波長可変フィルター３４―１、３４―２、３４―３、３４―４はＣバンドの波長領域を４分割した異なる波長領域をカバーし、全体としてＣバンドをカバーする。反射鏡は四つのフィルターによって共有され、どの波長可変フィルターから他の波長可変フィルターへチャンネルを切り替える場合も反射鏡３５を経由して光ビームが移動する。Ｃバンドを４分割した結果、各波長可変フィルター内の膜厚傾斜率は０．７パーセント以下に減少し、０．３ｎｍ以上のパスバンド幅を得ることができた。なお、四つの波長可変フィルターでＣバンドをカバーする代わりにＣバンドとＬバンドもしくはＣバンドとＳバンドをカバーさせることも可能である。
【００３２】
図７は本実施例で作製した波長可変フィルターモジュールの１例を示す。波長可変フィルターモジュールは入力ポート３６、ドロップポート３７、反射光の出力ポート３８、ステッピングモーター３９、波長可変フィルター４０、駆動系４１を具備し、入力ポート３６から入射した光ビームは波長可変フィルター４０を介して所望のチャンネル（波長）をドロップポート３７へ出力する。一方、所望のチャンネル以外の波長を持つ光ビームは全て波長可変フィルター４０で反射されて反射光の出力ポート３８へ出射される。このとき、ステッピングモーター３９を稼動させ、駆動系４１を介して波長可変フィルター４０を移動させることにより、チャンネルを切り替えることができる。本実施例はいわゆる３ポート型の波長可変フィルターモジュールであるが、２ポート型の波長可変フィルターモジュールにも適用できる。なお、２ポート型の波長可変フィルターモジュールでは入射光と反射光が同一ポートを通過するため、これを分離するためにサーキュレーターを使用する。
【００３３】
図８には本実施例の波長可変フィルターモジュールのドロップポート３７から出射した光ビームの分光特性を測定した結果を示す。本実施例では１００ＧＨｚ対応の波長可変フィルターモジュールの例を示している。従来の波長可変フィルターモジュールからドロップされる光ビームの分光特性に比べて十分なフラットトップ特性を示しており、そのパスバンド幅は０．４ｎｍに達している。
【００３４】
図９には本実施例の波長可変フィルターモジュールのドロップポート３７から出射した光ビームの分光特性を測定し、そのセンター波長をステッピングモーター３９を稼動するポテンショメーターの電圧に対してプロットした例を示す。図から明らかなように、ポテンショメーターの電圧が増加するに伴って、センター波長は単調に増加し、ドロップポート３７から出力される光ビームのセンター波長、すなわちチャンネルが連続的に切り替えられたことを示す。
【００３５】
上記実施例では波長可変フィルターとしてチャンネルピッチが２５〜２００ＧＨｚのＤＷＤＭ用狭帯域フィルターの例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、４ Ｓｋｉｐ １等の波長可変広帯域フィルター等、傾斜膜を用いてセンター波長を可変とする多層膜光学薄膜のモジュールに適用できる。また、本実施例では成膜装置としてイオンアシスト蒸着装置を用いた場合を示したが、傾斜膜を作製することができる成膜装置であれば良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明した通り、この発明に係る波長可変フィルターモジュールは、チャンネル（波長）切り替え時に初期のチャンネル（波長）から所望のチャンネルへ光ビームを移動する間、関係無いチャンネルに影響を及ぼさずに所望の波長に切り替えることを可能にする。すなわち、関係無いチャネルは切り替え時も影響を受けずに信号の伝送を継続できる、いわゆるヒットレス波長可変フィルターモジュールを提供する。また、複数の波長可変フィルターを具備し、反射鏡を共有することにより各波長可変フィルター内の膜厚傾斜率を減少させることができ、ドロップポートから出射する光ビームのパスバンド幅を拡大することができる。すなわち、フラットトップ性の良い光ビームを得る構成を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】多キャビティのバンドパスフィルターを構成する誘電体多層膜構造を示す断面図である。
【図２】本実施例で使用した多層膜光学フィルター形成装置を示す断面図である。
【図３】本実施例で使用した光学式膜厚モニターの構成を示す概略図である。
【図４】本実施例で作製した膜厚傾斜膜からなる波長可変フィルターおよび光ビームの関係を示す側面図である。
【図５】本実施例で作製した波長可変フィルターモジュールの波長可変フィルターおよび反射鏡と光ビームの関係を示す平面図である。
【図６】本実施例で作製した波長可変フィルターモジュールの他の例を示す平面図である。複数の波長可変フィルターが反射鏡の周囲を取り囲む構成になっている。
【図７】本実施例で作製した３ポート型の波長可変フィルターモジュールの構成を示す平面図である。
【図８】本実施例で作成した波長可変フィルターモジュールのドロップポートから出力された光ビームの分光特性の一例を示す図である。
【図９】本実施例で作製した波長可変フィルターモジュールのドロップポートから出力された光ビームの分光特性から求めたセンター波長とステッピングモーターを稼動するポテンショメーターの電圧の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ ミラーになる１／４波長積層体、
２ スペーサーになる１／２波長もしくはその整数倍層、
３ 成膜基板、 ４ 反射防止膜、 ５ 電子銃、 ６ 蒸着源ハース、
７ 蒸着源シャッター、 ８ ガラス基板、 ９ 基板シャッター、
１０ 水晶式膜厚モニター、 １１ 高速基板回転モーター、
１２ イオンガン、
１３，１３―１，１３―２ 光学式膜厚モニター投光部、
１４，１４―１，１４―２ 光学式膜厚モニター受光部、
１５ チャンバー壁、 １６ 蒸着源、 １７ 膜厚分布補正板、
１８ 光ファイバー、 １９ 分光器、
２０ 光量演算・制御用コンピューター、
２１ ランプ用電源、 ２４ ガラス基板、 ２５ 反射防止膜、
２６ 波長可変フィルター、 ２７ 光ビーム、
２８，３０ 波長可変フィルター、 ２９ 反射鏡、
３１ 初期の光ビーム位置、 ３２，３３ 切り替え後の光ビーム位置、
３４―１，３４―２，３４―３，３４―４ 波長可変フィルター、
３５ 反射鏡、 ３６ 入力ポート、 ３７ ドロップポート、
３８ 反射光の出力ポート、 ３９ ステッピングモーター、
４０ 波長可変フィルター、 ４１ 駆動系[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dielectric multilayer optical filter used in an optical communication system or the like, and more particularly, to a structure of a wavelength tunable filter module.
[0002]
[Prior art]
With the recent development of high-speed communication networks, large amounts of information have been transmitted at high speed. As one of the methods for making this possible, development of a wavelength multiplexing optical communication system (DWDM) has been actively performed. In this wavelength division multiplexing optical communication system, optical signals of a plurality of wavelengths are transmitted by being superimposed on one glass fiber. To extract or add an optical signal of a desired wavelength from the glass fiber, an optical signal is required. Add & Drop Multiplexing (OADM) is required. At this time, conventionally, a fixed filter having a fixed center wavelength has been used for extracting or adding an optical signal having a desired wavelength. The wavelength tunable filter module of the present invention is a narrow band filter (NBPF: Narrow Band Pass Filter) which is made of a dielectric multilayer film and transmits a desired wavelength region and reflects another wavelength region. This point is different from the conventional fixed filter. By making the center wavelength variable, there is no need to multiplex and demultiplex light of all wavelengths simultaneously using a multiplexer / demultiplexer in which a plurality of fixed filters are arranged.By providing a small number of wavelength tunable filters, The optical communication path can be freely changed only for the light of the wavelength (Reconfigurable OADM). The tunable filter is expected to be widely used for optical analyzers and optical signal monitors because it can selectively extract wavelengths in addition to OADM applications.
[0003]
These multilayer optical filters form multilayer films ranging from tens to 200 layers by alternately laminating high-refractive-index dielectric films and low-refractive-index dielectric films on a glass substrate. The thickness reaches several tens of μm. As an example of the structure of the multilayer optical filter, there is an example of a fixed filter (for example, Patent Document 1). Further, there is an example of a film structure and a variable mechanism of a wavelength variable filter or a wavelength variable filter module (for example, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4). The basic structure of the multilayer optical filter is to provide a desired center wavelength, a high refractive index dielectric layer having an optical thickness of １ ／ wavelength of the center wavelength, and a low refractive index having an optical thickness of １ ／ wavelength. It is composed of a mirror layer in which dielectric layers are alternately stacked, a spacer layer having an optical film thickness of 波長 wavelength of the center wavelength or an integral multiple thereof, a film-forming substrate, and an antireflection film. The tunable filter basically has the same film configuration as the fixed filter, except that the filter is of a film thickness gradient type in which the film thickness changes in the filter plane. Each layer constituting the multilayer optical filter is required to have a film thickness accuracy of 1 / 10,000 to 1 / 100,000, and the thickness and combination of these layers are adjusted according to the specifications of the multilayer optical filter. By doing so, it is possible to produce a multilayer optical filter having a desired center wavelength and a steep skirt.
[0004]
A general method of manufacturing a multilayer optical filter having a desired center wavelength is to transmit light of a desired wavelength to a substrate being formed, determine a film thickness while monitoring the amount of transmitted light, and replace a deposition material. Form a multilayer film. At this time, it is known that the amount of transmitted light repeatedly increases and decreases as the film thickness increases, and the increase and decrease of the light amount occurs every quarter wavelength of the optical film thickness. For example, there is a method related to an optical film thickness monitor, in which evaporation is stopped when the transmittance or the reflectance exceeds a peak (Patent Document 5). This makes it possible to form a film having an optical thickness of １ ／ wavelength. Further, as another method, a method has been proposed in which a peak is accurately detected by using curve fitting software for estimating a peak of a light amount, and a film forming material is switched.
[0005]
As a general method for forming a dielectric multilayer film, an ion-assisted vapor deposition method is employed. In the ion-assisted vapor deposition method, the high-refractive-index material and the low-refractive-index material constituting the above-described dielectric multilayer film are alternately evaporated using an EB gun (electron gun) to form a film on the substrate. At this time, the substrate is simultaneously irradiated with oxygen or mixed ions of argon and oxygen by using an ion gun to help the vapor-deposited particles migrate on the substrate. This makes it possible to improve a multilayer film having a columnar structure easily into a multilayer film having a high packing density. As the wavelength tunable filter of the dielectric multilayer film, a desired wavelength tunable filter can be manufactured by forming a multilayer film having a film thickness gradient in the radial direction of the substrate and cutting out the film in the radial direction (for example, see Patent Document 1). 6).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-10-197721 (page 5, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 05-281480 A (Page 3, FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 3]
JP-A-06-265722 (pages 4 to 5, FIGS. 1 and 4)
[Patent Document 4]
JP-A-11-326633 (page 5, FIG. 4)
[Patent Document 5]
JP-A-61-296305 (page 2)
[Patent Document 6]
US Pat. No. 5,872,655 (FIG. 3)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional wavelength tunable filter module has a means for linearly moving the wavelength tunable filter in the direction of the film thickness inclination with respect to the optical system, and the center wavelength of the filter is continuously changed by the linear movement. However, in this method, when switching from the first wavelength to the next desired wavelength, the center wavelength of the transmitted light changes continuously while the light beam moves from the first position to the desired position on the filter. . As a result, when transmitting a light beam composed of a plurality of channels (wavelengths), the signal of the channel between the first wavelength and the desired wavelength is temporarily interrupted during the switching and then goes out to the reflected light output port. Become. Unnecessary channel signals are output to the drop port that outputs transmitted light during switching. That is, when a channel is switched, a channel other than a related channel is affected, which causes inconvenience in performing optical communication.
[0008]
On the other hand, when measuring the spectral characteristics of the light beam output to the drop port, the conventional tunable filter module has a problem that the pass band width is particularly narrow. A typical fixed filter is characterized by exhibiting a spectral characteristic with a wide pass band called a so-called flat top. For example, in a narrow band filter of 100 GHz, a pass band width of -0.5 dB from the peak becomes 0.4 nm or more. Was common. However, a pass band width of 0.2 nm or less is generally used in a conventional tunable filter.
[0009]
Therefore, the present invention provides a so-called hitless wavelength tunable filter module that can switch to a desired wavelength without affecting a wavelength (channel) irrelevant at the time of wavelength (channel) switching. It is intended to provide a wavelength tunable filter module having a wide pass band width.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted detailed studies on the channel switching method of the wavelength tunable filter. As a result, during the switching, light beams of all channels (wavelengths) are made incident on the reflecting mirror, and the light beams reflected by the reflecting mirror are reflected. It has been clarified that it is desirable to adopt a configuration in which light is emitted from the output port. For this purpose, a reflecting mirror is installed adjacent to the tunable filter, the light beam is moved directly from the first channel on the tunable filter to the reflecting mirror, and then from the reflecting mirror to the tunable filter on the desired channel. He clarified that the light beam should be moved.
[0011]
Furthermore, as a result of elucidating the cause of the narrow pass band width of the conventional tunable filter, the film thickness gradient rate in the tunable filter is high, and as a result, the film thickness changes within the diameter of the light beam transmitted through the tunable filter. It has been clarified that the passband width is narrowed by overlapping the spectral characteristics of filters having different film thicknesses. For example, Patent Literature 4 describes that the film has a film thickness gradient ratio (ratio of film thickness difference) of 1% or more. Therefore, in order to solve this problem, it is desirable to reduce the film thickness gradient rate in the wavelength tunable filter. However, if the film thickness gradient rate is reduced, the longer side of the wavelength tunable filter becomes longer and the optical component becomes smaller. This deviates from the demand for miniaturization. On the other hand, if the film thickness gradient rate is reduced during miniaturization, the wavelength tunable range is reduced, and the application as a wavelength tunable filter is limited. That is, it is desired that the wavelength tunable filter has a variable range covering at least the C band or the L band in the optical communication wavelength band.
[0012]
Therefore, the present invention provides a wavelength tunable filter module, comprising a reflector adjacent to the wavelength tunable filter, and when switching wavelengths, the wavelength of the desired channel is first passed from the first channel on the wavelength tunable filter via the reflector. A method of providing a hitless filter by moving a light beam to a tunable filter to avoid passing through another channel region on the tunable filter. Also, a plurality of wavelength tunable filters having different wavelength ranges are provided, and each wavelength tunable filter shares a reflecting mirror, thereby reducing the wavelength tunable range of each wavelength tunable filter and decreasing the film thickness gradient rate of each wavelength tunable filter. Thereby providing a method for expanding the pass band of a transmitted light beam. Here, a plurality of wavelength tunable filters can be provided only by sharing a reflecting mirror. Further, the reflecting mirror adjacent to the wavelength tunable filter is preferably installed in the same plane as the wavelength tunable filter, and the position of the light beam reflected from the wavelength tunable filter and the position of the light beam reflected from the reflecting mirror can be matched. desirable. Further, it is desirable that the reflection loss of the reflecting mirror has a sufficiently low value in the wavelength region of the wavelength tunable filter.
[0013]
[1] A wavelength tunable filter module according to the present invention includes a wavelength tunable filter having a dielectric multilayer film formed with an inclined film thickness, and a light beam for transmitting a signal adjacent to the wavelength tunable filter which is variable from an initial light beam position. In the wavelength tunable filter module including a reflecting mirror that passes when moving to the light beam position, the reflecting mirror is shared by a plurality of tunable filters. With this configuration, a hitless tunable filter module is obtained.
Here, “hitless” means that the variable operation is completed without affecting other channels. The “initial light beam position” indicates the light beam position before switching, and the “variable light beam position” indicates the light beam position after switching. Therefore, the channel that goes out to the drop port by the switching operation changes from the initial channel to the channel after the change, but the other channels can continue the signal transmission without any change. In order to implement hitless among a plurality of tunable filters, it is essential to share a reflector. It is desirable that the wavelength tunable filter has a structure formed of a dielectric multilayer film formed on a substrate with an inclined film thickness.
[0014]
[2] The wavelength tunable filter module according to [1] is characterized in that a plurality of wavelength tunable filters having different wavelength ranges are provided to expand the pass band of a light beam transmitted through the wavelength tunable filter.
Here, by using a plurality of wavelength tunable filters, the wavelength tunable region of each filter can be narrowed, the film thickness gradient rate in each wavelength tunable filter can be reduced, and the passband width is expanded. It becomes possible.
[0015]
[3] The wavelength tunable filter module of the above [1] or [2] is adjacent to the optical system of the light beam by moving the wavelength tunable filter and the reflecting mirror in two directions orthogonal to each other in the filter plane. It is characterized by moving to a variable light beam position via a reflecting mirror.
Here, the means for moving in two directions is a means for moving the light beam from the initial light beam position of the wavelength tunable filter to the reflecting mirror, a means for moving the light beam in the reflecting mirror, or a means for changing the wavelength from the reflecting mirror. Used as a means to move the filter to the desired light beam position.
[0016]
[4] The tunable filter module according to any one of [1] to [3] is characterized in that a plurality of tunable filters and a reflecting surface of a reflecting mirror are installed in the same plane.
This is particularly effective when the wavelength variable filter module has three ports. That is, in the case of a three-port structure including a port for inputting to a module, a port for outputting reflected light, and a drop port, it is desirable to always direct the optical path of the reflected light to the light receiving unit.
[0017]
[5] The tunable filter module according to any one of [1] to [4], further including a tunable filter having different wavelength ranges on both sides of the reflecting mirror.
By providing the tunable filters on both sides of the reflecting mirror, not only can the tunable filter module be reduced in size, but also the time required to switch channels (wavelengths) can be reduced.
[0018]
[6] The tunable filter module according to any one of [1] to [5], wherein the film thickness gradient in the tunable filter is 0.5 to 2.0%.
Here, it is advantageous to provide a plurality of wavelength tunable filters, since the wavelength tunable range of the wavelength tunable filter can be increased. On the other hand, for a fixed variable region, for example, in order to cover the entire region of the C band, it is necessary to have a film thickness gradient rate of at least 2.2%. , The film thickness gradient can be reduced, and a high-performance wavelength tunable filter module having a wide pass band can be obtained.
[0019]
[7] The hitless wavelength tunable filter module according to any one of [1] to [6] is characterized in that the pass band width of the light beam transmitted through the wavelength tunable filter is 0.3 nm or more.
Here, the pass band width indicates a band width of -0.5 dB from the peak of the spectral characteristic, and the present invention makes it possible to expand the pass band width which was 0.2 nm or less in the related art.
[0020]
[8] A wavelength tunable filter module according to the present invention includes a plurality of wavelength tunable filters each having a dielectric multilayer film formed with an inclined film thickness, and one reflecting mirror. A plurality of the wavelength tunable filters are arranged adjacent to each other, and when the light beam transmitting a signal moves from the initial light beam position to the variable light beam position, the variable light is transmitted through the reflecting mirror. The light beam position is reached. For example, four wavelength tunable filters can be arranged so as to surround the reflection film.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described in detail based on examples. The present invention is not limited by these examples.
(Example 1) A tunable filter was manufactured by the following steps. A cleaning glass substrate having an anti-reflection film 4 formed on the back surface and having a thickness of 7 mm is loaded as a film forming substrate 3 into a film forming apparatus, and the degree of vacuum is set to 6.7 × 10 −4 Pa (≒ about 5 × 10 −6 Torr). After evacuation below, film formation was started. The thickness of the glass substrate may be, for example, in the range of 5 to 12 mm. The wavelength tunable filter manufactured in the present embodiment is a narrow band filter (NBPF) for DWDM shown in FIG. 1, and its basic structure is a quarter wavelength laminate 1 serving as a mirror, and a half wavelength or a half wavelength laminate serving as a spacer. Integer multiple layers 2 were laminated with the number of laminated layers = 158 layers. Note that the number of layers can be changed in the range of one hundred and several tens to two hundred and several tens.
[0022]
Here, the quarter-wave laminate 1 serving as a mirror is a high-refractive-index dielectric layer made of Ta oxide (Ta 2 O 5 ) or Nb oxide (Nb 2 O 5 ) and having an optical thickness of 波長 wavelength. And a low-refractive-index dielectric layer made of Si oxide (SiO 2 ) and having an optical film thickness of １ ／ wavelength, which is alternately stacked. The half-wavelength or its integral multiple layer 2 serving as a spacer is made of a low refractive index dielectric layer made of Si oxide and having an optical film thickness of 1/2 wavelength or an integral multiple thereof, or a Ta oxide or Nb oxide. Is a high refractive index dielectric layer having an optical film thickness of １ ／ wavelength or an integral multiple thereof. Note that, in the cross-sectional view of FIG. 1, the number of continuous laminations is large, and illustration of a lamination state in the middle is omitted.
[0023]
In forming the dielectric multilayer film, an ion-assisted vapor deposition apparatus shown in the sectional view of FIG. 2 was used as a multilayer optical filter forming apparatus. In the ion-assisted vapor deposition apparatus, a high-refractive-index material and a low-refractive-index material constituting the above-described dielectric multilayer film are loaded into a ring-shaped vapor deposition source hearth 6 in a chamber, and electron beams are irradiated from an electron gun 5. Thus, the two materials were alternately evaporated, the evaporation source shutter 7 and the substrate shutter 9 were opened, and a film was formed on the glass substrate 8. At this time, the glass substrate 8 was irradiated with oxygen ions or mixed ions of argon and oxygen using the assisting ion gun 12 at the same time, thereby helping the vapor-deposited particles to migrate on the glass substrate 8. As a result, the multi-layer film having a columnar structure can be improved to a multi-layer film having a high packing density. In this embodiment, the acceleration voltage of the ion gun 12 was set to 500 to 900 V, and a uniform tunable filter film having a high packing density was obtained.
[0024]
In FIG. 2, the trajectory of the electron beam is represented by a thick dotted line, and the direction in which the raw material evaporates is represented by a thin dotted line. The member holding the glass substrate 8 was rotated by a high-speed substrate rotation motor 11. The thickness of each dielectric film constituting the dielectric multilayer film was measured with a quartz crystal film thickness monitor 10. The thickness of the multilayer film formed on the glass substrate 8 is determined by transmitting the light emitted from the optical film thickness monitor light projecting unit 13 through the glass substrate on which the multilayer film is formed, and transmitting the transmitted light to the optical film thickness monitor. The measurement was performed by receiving the light at the monitor light receiving unit 14. A vacuum evacuation device is connected to the right side (the side indicated by the white arrow) of the chamber in FIG. 2, but is not shown.
[0025]
FIG. 3 is a schematic diagram showing an optical film thickness monitor used in the wavelength tunable filter forming apparatus. The configuration uses a halogen lamp as the optical film thickness monitor light projecting units 13-1 and 13-2. As shown in FIG. 3, the film thickness during film formation is such that white light from a halogen lamp is incident on the chamber and directly transmitted through the multilayer film being formed and the glass substrate 8 rotating at high speed. A spectroscope 19 (which splits light and converts the intensity for each wavelength into an electric signal) is received by the light receiving lenses of the film thickness monitor light receiving units 14-1 and 14-2 via the optical fiber 18. Monitoring was performed by detection. The computer 20 for calculating and controlling the amount of light receives an electric signal from the spectroscope 19 to monitor and control a lamp power supply 21 connected to the halogen lamp. Further, the computer 20 for calculating and controlling the amount of light controls the ring-shaped evaporation source hearth and the electron gun in the evaporation source 16, but the connection state with them is omitted.
[0026]
Specifically, since the transmitted light repeats transmission and reflection at every quarter wavelength of the optical thickness of the multilayer film, the end point is detected by monitoring the light intensity of the transmitted light, and the evaporation source is replaced. Thus, a high refractive index film and a low refractive index film were alternately formed. By changing these film thicknesses with high accuracy, a desired wavelength tunable filter could be manufactured.
[0027]
In order to stably produce a wavelength tunable filter, it is preferable to use two systems of white light transmitted through the glass substrate 8. That is, in order to change the wavelength by tilting the thickness of the dielectric multilayer film in the radial direction of the glass substrate 8, it is desirable to monitor the film thickness at two radial positions. Further, by feeding back the signals output from the two optical film thickness monitors and changing the shape of the film thickness distribution correction plate 17 inserted between the glass substrate 8 and the vapor deposition source 16, a more accurate gradient film can be obtained. Can be formed on a substrate.
[0028]
In the wavelength tunable filter forming apparatus of the present embodiment, a disk-shaped glass substrate having a diameter of 150 to 300 mm can be used by replacing the substrate holder for fixing the glass substrate. In order to form a wavelength tunable filter having a film thickness gradient on this glass substrate, a method of forming a gradient film using a film thickness distribution based on a change in the distance between the evaporation source 16 and the glass substrate 8 is mainly used. There is a method of forming a film thickness distribution by using the thickness distribution correction plate 17 to make the film thickness gradient. In the present embodiment, the monitor position of the optical film thickness monitor is set at 15 to 50 mm inside from the outer periphery. When two optical film thickness monitors were used, the difference between the two radii was 15 to 30 mm. Therefore, the effective region where the wavelength tunable filter satisfying the optical characteristics can be manufactured is a region near the outer periphery.
[0029]
FIG. 4 shows a side view of the manufactured wavelength tunable filter having a film thickness gradient. In this figure, the thicknesses of the wavelength tunable filter 26 and the antireflection film 25 are shown in an enlarged manner as compared with the glass substrate 24. As for the spectral characteristics of the light beam transmitted through the wavelength variable filter, the center wavelength increases in proportion to the thickness of the inclined film. As a result, a desired channel can be selected by selecting a desired film thickness position. The bold arrow indicates the transmission direction of the light beam 27.
[0030]
FIG. 5 is a plan view illustrating a hitless tunable filter. In this example, the channel of the light beam is switched through the path of the arrow. In the present embodiment, an example of a C-band tunable filter is shown, and tunable filters 28 and 30 are provided on both sides of a reflecting mirror 29. In the example of the wavelength tunable filter module, the center wavelength is covered from 1530.33 nm (59 ch) to 1565.50 nm (15 ch). FIG. 5 illustrates an example in which a signal of 1533.47 nm (55 ch) output to the drop port is switched to a signal of 1543.73 nm (42 ch) and 1557.36 nm (25 ch). First, for the light beam at the wavelength of 1533.47 nm (55 ch), which is the first channel, the wavelength tunable filter and the reflecting mirror are integrated and moved in a direction perpendicular to the long side of the wavelength tunable filter, and the light beam is placed on the reflecting mirror. Moving. Next, the tunable filter and the reflecting mirror are moved, and the light beam is moved on the reflecting mirror in parallel with the long side of the tunable filter. At the desired channel position of 1543.73 nm (42 ch) or at the channel position of 1557.36 nm (25 ch), the tunable filter and the reflecting mirror are moved in a direction perpendicular to the long side of the tunable filter, and the switching to the desired channel is completed. can do.
[0031]
FIG. 6 shows another example of the wavelength tunable filter module of the present invention. The wavelength tunable filters 34-1, 34-2, 34-3, and 34-4 are provided in four directions of the reflecting mirror 35. Each of the wavelength tunable filters 34-1, 34-2, 34-3, and 34-4 covers a different wavelength region obtained by dividing the wavelength region of the C band into four, and covers the C band as a whole. The reflecting mirror is shared by the four filters, and the light beam moves via the reflecting mirror 35 when switching the channel from any tunable filter to another tunable filter. As a result of dividing the C band into four parts, the film thickness gradient rate in each wavelength tunable filter was reduced to 0.7% or less, and a pass band width of 0.3 nm or more could be obtained. Instead of covering the C band with the four wavelength tunable filters, the C band and the L band or the C band and the S band can be covered.
[0032]
FIG. 7 shows an example of the wavelength tunable filter module manufactured in this embodiment. The tunable filter module includes an input port 36, a drop port 37, an output port 38 for reflected light, a stepping motor 39, a tunable filter 40, and a drive system 41. The light beam incident from the input port 36 passes through the tunable filter 40. A desired channel (wavelength) is output to the drop port 37 via the interface. On the other hand, all light beams having wavelengths other than the desired channel are reflected by the wavelength tunable filter 40 and output to the output port 38 of the reflected light. At this time, the channel can be switched by operating the stepping motor 39 and moving the wavelength variable filter 40 via the drive system 41. The present embodiment is a so-called three-port type tunable filter module, but can also be applied to a two-port type tunable filter module. In the two-port type variable wavelength filter module, since the incident light and the reflected light pass through the same port, a circulator is used to separate them.
[0033]
FIG. 8 shows the result of measuring the spectral characteristics of the light beam emitted from the drop port 37 of the wavelength tunable filter module of this embodiment. In this embodiment, an example of a wavelength tunable filter module corresponding to 100 GHz is shown. It shows a sufficient flat top characteristic compared with the spectral characteristic of the light beam dropped from the conventional wavelength tunable filter module, and its pass band width reaches 0.4 nm.
[0034]
FIG. 9 shows an example in which the spectral characteristics of the light beam emitted from the drop port 37 of the wavelength tunable filter module of this embodiment are measured, and the center wavelength is plotted against the voltage of a potentiometer that operates the stepping motor 39. As is apparent from the figure, the center wavelength monotonically increases as the potentiometer voltage increases, indicating that the center wavelength of the light beam output from the drop port 37, that is, the channel has been continuously switched. .
[0035]
In the above-described embodiment, an example of a narrow band filter for DWDM having a channel pitch of 25 to 200 GHz has been described as a wavelength variable filter. However, the present invention is not limited to this, and a gradient band filter such as a wavelength variable wide band filter such as 4 Skip 1 is used. The present invention can be applied to a multilayer optical thin film module in which the center wavelength is made variable using a film. Further, in this embodiment, the case where the ion-assisted vapor deposition apparatus is used as the film forming apparatus is described, but any film forming apparatus capable of forming a gradient film may be used.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the wavelength tunable filter module according to the present invention moves a light beam from an initial channel (wavelength) to a desired channel at the time of switching channels (wavelengths), and does not affect a desired channel without affecting an unrelated channel. Enables switching to wavelength. That is, there is provided a so-called hitless wavelength tunable filter module that can continue signal transmission without being affected by unrelated channels even at the time of switching. Further, by providing a plurality of wavelength tunable filters and sharing a reflecting mirror, the film thickness gradient rate in each wavelength tunable filter can be reduced, and the pass band width of the light beam emitted from the drop port can be increased. Can be. That is, a configuration for obtaining a light beam having a good flat top property is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a dielectric multilayer structure constituting a multi-cavity bandpass filter.
FIG. 2 is a sectional view showing a multilayer optical filter forming apparatus used in the present embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of an optical film thickness monitor used in this example.
FIG. 4 is a side view showing the relationship between a wavelength tunable filter formed of a gradient film and a light beam manufactured in the present example.
FIG. 5 is a plan view showing the relationship between a tunable filter, a reflecting mirror, and a light beam of the tunable filter module manufactured in this example.
FIG. 6 is a plan view showing another example of the wavelength tunable filter module manufactured in this example. A plurality of tunable filters surround the reflector.
FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a three-port type wavelength tunable filter module manufactured in this example.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of spectral characteristics of a light beam output from a drop port of the wavelength tunable filter module created in the present embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a center wavelength obtained from spectral characteristics of a light beam output from a drop port of a wavelength tunable filter module manufactured in this example and a voltage of a potentiometer that operates a stepping motor.
[Explanation of symbols]
1 quarter-wave laminate to be a mirror,
2 1/2 wavelength or an integer multiple layer that becomes a spacer,
3 film forming substrate, 4 anti-reflection film, 5 electron gun, 6 evaporation source hearth,
7 evaporation source shutter, 8 glass substrate, 9 substrate shutter,
10 Crystal film thickness monitor, 11 High-speed substrate rotation motor,
12 ion gun,
13, 13-1, 13-2 Optical film thickness monitor light emitting section,
14, 14-1, 14-2 Optical film thickness monitor light receiving section,
15 chamber wall, 16 evaporation source, 17 film thickness distribution correction plate,
18 optical fiber, 19 spectrometer,
20 Computer for light intensity calculation and control,
21 power supply for lamp, 24 glass substrate, 25 anti-reflection film,
26 wavelength tunable filters, 27 light beams,
28, 30 tunable filter, 29 reflector,
31 Initial light beam position, 32,33 Light beam position after switching,
34-1, 34-2, 34-3, 34-4 wavelength tunable filter,
35 reflector, 36 input port, 37 drop port,
38 reflected light output port, 39 stepper motor,
40 wavelength tunable filter, 41 drive system
