JP2004252148A - Dielectric multilayer film filter element - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信において使用される光増幅器や光分波合波器の部品として使用される誘電体多層膜フィルタ素子およびこれを用いた誘電体多層膜フィルタ型光部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
誘電体多層膜型フィルタは、光増幅器や光分波合波器等の光通信用機器において、波長選択素子などとして用いられているものであり、所定の厚さを有するガラス等でできたフィルタ基板の一面あるいは両面に、蒸着等の方法により誘電体多層膜を形成したものである。誘電体多層膜フィルタの所定の波長における透過率あるいは反射率は、膜材料の屈折率、厚さ、層数を調整することにより所定の値に設計することができる。
【0003】
ところで、光増幅器においては、増幅媒体であるエルビウムド−プ光ファイバ(以下、「EDF」と略す。)の利得に波長依存性があり、光波長多重通信において利用される1530nm〜1570nmの波長帯においては、増幅後に各信号波長における光出力を等しくするために利得等化器(Gain Flattening Filter、以下「GFF」と略す)が必要となる。
【0004】
誘電体多層膜フィルタは、広い波長域に渡って、各波長の透過率を所定の値に設計できるため、GFFにおける利得等化素子として用いられている。すなわち、誘電体多層膜フィルタの各波長における透過率を、EDFの利得曲線と逆特性にすることにより、信号波長毎の光信号強度の変動を相殺し、前記の波長領域全域に渡って平滑化された均一な光信号強度を得ることができる。
【0005】
図11は、従来使用されているGFFの構造の一例を示すものである。図11(a)はGFFの平面図であり、図11(b)は側面図である。図11において、符号1は第一の光ファイバ、符号2は第一の光ファイバを固定する第一の光ファイバ保持部材、符号3は第一のコリメ−タレンズ、符号4は誘電体多層膜フィルタ素子、符号5は、第二のコリメ−タレンズ、符号6は第二の光ファイバを保持する第二の光ファイバ保持部材、符号7は第二の光ファイバである。
【0006】
符号8は、これらを収容する筐体である。光ファイバ保持部材2および6、コリメ−タレンズ3および5、誘電体多層膜フィルタ素子4は、良好な特性が得られるように光軸を調整された後、接着剤で固定され、筐体8に収容されている。また、図12は図11において使用されるフィルタ素子4の構造の一例を示すものである。図12において、符号4aは、フィルタ基板、符号4bは誘電体多層膜、符号4cはフィルタ基板4aの第一端面、符号4dはフィルタ基板4aの第二端面、符号4eは反射防止(Anti Reflection)コ−ト(以下、「ARコ−ト」と略す。)、符号4fはフィルタ素子の光軸である。
【0007】
この例におけるフィルタ素子4は、直方体の一端面が斜めに切取られた楔型であり、光軸4fにおいて、入射光が最初に透過する第一端面4cに誘電体多層膜が形成されている。また、第一端面に対向し、入射光がフィルタ素子を出射する第二端面4dは、第一端面に対して傾斜しており、その上に、ARコ−ト4eが施されている。
【0008】
前記フィルタ素子4を用いたGFFにおいては、EDFにより増幅された光信号は、第一の光ファイバ1から出射し、第1のコリメ−タレンズ3によって平行光線となり、誘電体多層膜フィルタ素子4に入射する。誘電体多層膜フィルタ素子4を出射した光線は、第二のコリメ−タレンズ5に入射し、第2の光ファイバ7に集光される。誘電体多層膜フィルタ素子4は、所定の波長の光線を所定の透過率により透過させる。
【0009】
光増幅器に使用されるGFFにおいては、このように、2つの単芯コリメータ間に誘電体多層膜フィルタ素子4(以後、フィルタ素子と略す)を挟み込んだ構造が一般的であり、その構造は、特願2002−205697号において開示されている。
【0010】
ところで、このように、フィルタ素子として外形が直方体状のものを用い、第一端面4cに誘電体多層膜を施した構造のものでは、第一端面4cから入射した光線が直接第二端面4dから出射する場合と、入射光の一部が第二端面4dで反射され、フィルタ基板4a内部で複数回反射した後、第二端面4dから出射する場合が生じ、前者を一次透過光、後者を高次透過光と呼ぶ。高次透過光の次数は内部反射の回数に従って増加する。
【0011】
前記一次透過光と高次透過光がコリメ−タレンズにより集光され、重畳されると干渉縞が発生し、この干渉縞はリップルと呼ばれる。
【0012】
前記リップルは、入射光が誘電体多層膜フィルタを透過して利得平坦化された後に発生するものであるが、このリップルにより利得平坦度が劣化することにより、信号波長の間隔がたとえば、10nm以下であるような光波長多重通信においては、各信号波長間で光強度が変動し好ましくない影響を与える。
【0013】
この干渉によって生ずるリップルの影響を低減させるためには、フィルタ素子の第二端面4dの反射率を小さくして2次以降の高次透過光の強度を低くすれば良い。リップルを低減するための手法としては、第二端面4dにARコ−トを施す方法が一般的である。
【0014】
しかしながら、高性能なARコートを施したとしてもその実質的な反射抑制能力は−30dB程度であるため、リップルの振幅(最大値−最小値)を目標値とされる0.01dB以下とするために必要な−65dBを達成するためには35dB不足する。
【0015】
そのため従来は、図12に示すように、フィルタ素子4において第二端面4dを傾斜させ、ウェッジ状にして1次透過光と2次以降の高次透過光の光軸、角度をずらして干渉を低減させている。すなわち、2次以降の透過光における第二のコリメ−タレンズ5への結合効率を減らすことにより干渉を抑え、リップルを低減している。
【0016】
ところで、このようなウェッジを有するフィルタ素子は、以下の工程によって製造される。
工程1:フィルタ基板の一方の面にARコ−トを蒸着等の手法により形成する。ARコ−トは、誘電体多層膜形成時に状況をモニタするため必要である。
工程2:フィルタ基板の他方の面に所定の特性を有する誘電体多層膜フィルタを蒸着等の手法により形成する。
工程3:前記の処理を行ったフィルタ基板を切断用の水平な台座に接着剤などで固定する。
【0017】
工程4:前記固定したフィルタ基板を、後加工を容易にし、かつ素子寸法をある程度一定とするため、所定の大きさの角型に切断する。
工程5:前記切断した角型フィルタ基板を切断用の台座から取外す。
【0018】
工程6:台座から取外した角型フィルタ基板の裏面側を所定の角度(たとえぱ0.4°)に、ウェッジ加工する。裏面に施されていたARコ−トはウェッジ加工における研磨工程で除去されてしまう。
工程7:ウェッジ加工した面を鏡面研磨し、その上に再度ARコートを施す。
工程8:素子化するために角型フィルタ基板を切断用の台座に接着剤などを用いて固定する。
工程9:角型フィルタ基板を所定のフィルタ素子の寸法に切断する。
【0019】
このようなフィルタ素子およびこれを用いた光部品に関する先行技術文献には、例えば本出願人が先に出願している特願2002−205697号がある。(平成14年7月15日出願)
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のウェッジ加工を施したフィルタ素子にあっては、第一端面において反射した光が再度第一のコリメ−タレンズに入射して、反射減衰量を劣化させることを防ぐため、図11(b)に示すようにフィルタ素子に対して第二のコリメ−タレンズを傾ける必要があった。
【0021】
ところが、フィルタ素子とコリメ−タレンズおよびファイバ保持部材が直線上に配置できないことにより、これら光学部品を収容する筐体8の大きさが増加する。GFFは光増幅器に収納されるが、サイズが大きすぎると光増幅器自体のサイズが大きくなり、また、光増幅器内部の設計の自由度が低くなるというという問題が生じた。前記の理由からGFFには、小型化が求めらているのであり、このように光学部品の寸法を大きくすることは望ましくない。
【0022】
また、第一のコリメ−タレンズとフィルタ素子においては、反射減衰量を低減するために、第二のコリメ−タレンズとフィルタ素子においては、挿入損失を最低にするために、それぞれ光軸調整作業が必要であり、製造コストが増加するという問題があった。
【0023】
さらに、ウェッジ状のフィルタ素子製造は、前記のように、ウェッジ加工を行わない場合に比較して、ウェッジ加工工程と、ARコ−ト再加工工程が付加されるため、製造コストが増加するという問題があった。
【0024】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、請求項1にかかる発明は、外形が六面体状の誘電体多層膜フィルタ素子であって、誘電体多層膜が設けられた第一端面およびこれに平行な第二端面が、光軸の方向に対して所定の角度傾斜していることを特徴とする誘電体多層膜フィルタ素子である。
【0025】
請求項2にかかる発明は、請求項1記載の誘電体多層膜フィルタ素子において、誘電体多層膜が形成された第一端面に対向する第二端面に、反射防止コートが施されたことを特徴とする誘電体多層膜フィルタ素子である。
【0026】
請求項3にかかる発明は、誘電体多層膜フィルタ素子の製造方法において、誘電体多層膜を形成したフィルタ基板を切断方向に対して所定の角度傾斜させて切断することを特徴とする誘電体多層膜フィルタ素子の製造方法である。
【0027】
請求項4にかかる発明は、請求項1または、請求項2の誘電体多層膜フィルタ素子と、一対のコリメ−タレンズおよび光ファイバ保持部材とを備えた光部品であって、前記一対のコリメ−タレンズの間に前記誘電体多層膜フィルタが狭持されたことを特徴とする光部品である。
【0028】
請求項5にかかる発明は、請求項4記載の光部品において、誘電体多層膜フィルタといずれか一方のコリメ−タレンズの間に、光学素子が狭持されたことを特徴とする光部品である。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳しく説明する。図1および図2にフィルタ素子の例を示す。図2は、図1の断面を示したものである。図1および図2における符号4a〜4fの説明は、前記図12において示したものと同様である。図2の符号4hは、光軸に平行な下底面、4gは光軸に平行な上底面である。また、tはフィルタ素子4の厚さであり、lはフィルタ素子4の幅である。θ1は、入射光線の入射角であり、θ2はフィルタ素子4の傾斜角である。
【0030】
この例のフィルタ素子4は、図1に示すように外形が六面体状であって、そのひとつの端面(第一端面)4cには、誘電体多層膜4bが形成されている。また、この第一端面4cと、これに対向する第二端面4dとは平行になっており、これ以外の四面は断面形状が方形の角柱を構成するようになっている。
【0031】
また、図1に示すように、誘電体多層膜が形成された第一端面4cは、このフィルタ素子の光軸4fに対して傾斜している。この傾斜角θ2は、たとえば、1°〜20°とされる。但し、図1と図2においては、理解を助けるため、この角度を強調して描いてある。
【0032】
また、図2において、直線A−Aは、第一端面4cに垂直であり、直線A−Aと入射光線(すなわち光軸の方向)のなす角度θ1は入射光線の入射角度である。また、直線B−Bは、フィルタ素子の上下底面4g、4fに垂直であり、直線B−Bと第一端面4cのなす角度がフィルタ素子の傾斜角θ2である。入射方向は、光軸4fに沿った方向であり、フィルタ素子の上下底面4g、4fに平行であるため、θ1とθ2は等しい。
【0033】
次に、本発明にかかるフィルタ素子の製法について説明する。図3はフィルタ素子の作成手順の例を示したものである。図3において、符号11は上底面と下底面が平行であるフィルタ基板、符号12はARコ−ト、符号13は誘電体多層膜、符号14はフィルタ基板を固定する傾斜した台座、符号15はフィルタ素子である。本発明によるフィルタ素子の製造工程は以下に示すものである。
【0034】
工程1:誘電体多層膜形成時に膜形成状況をモニタする必要からフィルタ基板11の一方の面にARコート12を施す。基板サイズは例えば、外径100mm、2mm厚である。
工程2:フィルタ基板11の他方の面に誘電体多層膜フィルタ13を蒸着等の手法で形成する。
【0035】
工程3:フィルタ基板11を、水平面と、これに対向して所定の角度に傾斜した面とを有する切断用の台座14の傾斜面に接着剤等で固定する。
工程4:フィルタ基板11を固定した台座14の水平面を図示しない切断装置に装着する。切断装置は、円板形砥石を回転させ、これを試料に当てて研削し切断する方法をとるものが一般的であるが、前記台座14の水平面に研削方向が垂直となるように、台座14を切断装置に取付ける。こうすることにより、切断されるフィルタ基板の切断面はそれぞれ平行でありかつ、フィルタ基板の上下底面に対して傾斜する。フィルタ基板11を、賽の目状に切断することによりフィルタ素子15が得られる。
【0036】
このようにして作製されたフィルタ素子15は、図1に示すように光軸に対して傾斜し、互いに平行な2面と、光軸に平行で、かつ互いに平行な4面からなる六面体の形状を有する。切断されたフィルタ素子の大きさは、例えば、1.3mm角である。
【0037】
図3の製造工程において示したように、本発明にかかるフィルタ素子ではウェッジ化工程が不要となり、前記の従来方法と比較して5つの工程(加工が容易なサイズに切断する工程、ウェッジ化のために台座にフィルタ基板を固定する工程、ウェッジ化の工程、フィルタ基板を取外す工程、ウェッジ化後の再ARコートエ程)を減らすことが出来る。すなわち、従来方法よりも大幅にコストを下げることが出来る。
【0038】
次に、かかるフィルタ素子を用いたGFFについて説明する。図4は、かかるフィルタ素子を用いたGFFの例を示したものである。図4(a)は平面図であり、図4(b)は側面図である。また、入射側、出射側の光線追跡図を図5に示す。
【0039】
図4(a)、(b)および図5における符号1〜8の説明は、前記図11において示したものと同様である。本発明の構造では、第一のコリメータレンズ3から出射した光線は、光軸4fに沿って、フィルタ素子4の上下底面4g、4hに平行に誘電体多層膜フィルタ4bに入射するが、フィルタ面である第一端面4cは入射光線に対して傾斜しているため、フィルタ面での反射光は第一のコリメ−タレンズ3の入射方向とは異なった角度に反射され、第一のファイバ1に集光されることはない。従って、反射減衰量が劣化することはない。
【0040】
また、フィルタ素子4を通過した1次透過光と2次透過光が平行になるにもかかわらず、2次透過光の強度は第二端面4dに設けられたARコート4eで十分に減衰される。また、2次以降の高次透過光は、1次透過光とは異なる位置に出射されるため、第二のコリメ−タレンズ5に結合する高次透過光は十分に少なくなり、1次透過光と2次以降の高次透過光との間で起きる干渉は無視できるほど小さくなる。従って、一次透過光と2次以降の高次透過光との干渉によって生ずるリップルはほとんど生じない。
【0041】
また、図11(b)の従来のものの構造と図4(b)の本発明での構造を比較すればわかるように、本発明にあっては、フィルタ素子に対して、第一及び第二のコリメ−タレンズを傾ける必要がなく、ほぼ直線上に配置できるので、各光学素子間の光軸合わせが容易であり、しかも、筐体を小型化することができる。
【0042】
ここで、本発明にかかるフィルタ素子4への入射角度θ1と2次透過光の第二のコリメ−タレンズへの結合効率の関係を計算した例を図6示す。レンズには市販の「セルフォック」レンズを用い、フィルタ素子4への入射光のビーム径(入射平行光束の直径)は400μm、第二端面上のARコートの反射減衰量は−30dBである。曲線aは、フィルタ素子厚さtが1mm、曲線bはtが2mmにおける計算結果を示す。
【0043】
図6より、結合効率を−35dB以下に低減するためには、フィルタ素子の厚さtが2mmの場合は8°以上、フィルタ素子の厚さ1mmの場合は16°以上の入射角度が必要であることが分かる。
【0044】
ただし、一般的に入射角θ1を大きくすると、偏波依存性損失(Polarization dependent loss、以下「PDL」と略す。)の値が大きくなってしまうので、入射角θ1(すなわち傾斜角θ2)を大きくするよりはフィルタ素子の厚みtを大きくする方が良い。
【0045】
また、上記のPDLの問題を解決するには、フィルタ素子4に入射するビーム径が140μm程度の石英ロッドレンズをコリメータレンズとして使用するのが良い。ここでビ−ム径が140μm、フィルタ素子の厚さtが2mm、ARコート4eの反射減衰量が−30dBの場合の、入射角度θ1と2次透過光の受光素子への結合効率の関係を図7に示す。
【0046】
図7において、曲線cはフィルタ素子の厚さtが1mm、曲線dは、厚さtが2mmの場合の計算結果を示している。図7より、結合効率を−35dB以下に低減するためには、素子の厚さtが2mmの場合は4.2°以上、チップ厚さtが1mmの場合は8.2°以上の入射角度θ1が必要であることが分かる。
【0047】
このように、石英ロッドレンズをコリメータレンズとして用いることによりGFF全体の大きさをさらに小さく出来るので、光増幅器に収納するときの自由度を増やすことができる。なお、ビーム径が400μmのコリメータを用いた場合の一般的な光部品の大きさは外径5.5mm×長さ40mmであるのに対し、ビーム径が140μmの石英ロッドレンズを用いた場合は外径2.5mm×長さ25mmと体積で八分の一にできる。またこれまで、ビ−ム径140μm、400μmのものについて説明してきたが、これ以外のビ−ム径のものでも、フィルタ素子の傾斜角度θ2を適切な角度にすることで同等な効果が得られる。
【0048】
次に本発明にかかるGFFの具体例を示す。図8および図9は、試作したGFFの特性の一例を示したものである。試作したGFFの構造は、図4に示したものであり、フィルタ素子の構造は、図1に示したものである。フィルタ素子の厚さtは1mm〜1.4mm、幅lは0.5mm〜2mmである。また、フィルタ素子の傾斜角度は2.5°〜4°である。使用したフィルタ素子は、第一端面に誘電体多層膜が施され、第二端面にARコ−トが施されている。また、コリメ−タレンズは、石英ロッドレンズであり、レンズ外径は400μm、ビ−ム径は140μmである。
【0049】
図8において、曲線eは、EDFの利得特性を平坦化するための目標損失特性であり、曲線fは試作したGFFの損失特性である。GFFの損失特性は、目標損失特性に対して良く適合していることがわかる。図9の曲線gは、GFFの利得残差(曲線eと曲線fの差)を示したものであり、エルビウムド−プ光ファイバの利得波長依存性は、十分に平滑化され、利得残差は0.21dBという優れた値を示している。さらに、リップルの振幅は0.01dB以下であり、本発明によるフィルタ素子により、十分にリップルが低減されていることがわかる。
【0050】
また、図10に示すように、フィルタ素子4と第二のコリメ−タレンズ5の中間に、アイソレ−タ素子や別の機能を有する誘電体多層膜フィルタ素子等の光学素子を挿入することにより、機能を追加した複合型光部品を構成することができる。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の誘電体多層膜フィルタ素子は、第一端面が傾斜していることにより入射方向への戻り光を低減し、第二端面が第一端面に平行であり同様に傾斜していることにより、素子内部での多重反射によるリップルを低減したものである。また、請求項2の誘電体多層膜フィルタ素子では、第二端面にARコ−トを施すことにより、さらにリップル低減効果を高めたものである。請求項3のフィルタ素子製造方法は、フィルタ基板切断時に、切断方向に対して所定の角度傾斜した台座にフィルタ基板を固定して切断することにより、楔型フィルタ素子に比較して、大幅に工程数を削減したものである。請求項4の光部品は、請求項1または2のフィルタ素子の前後に入射側および出射側のコリメ−タレンズを配置した構造を有する光学部品であり、前記フィルタ素子を用いているため、光学部品を直線上に配置できるので、小型化が可能であり、またリップルも低減できる。請求項5の光学部品は、請求項4の光学部品においては、誘電体多層膜フィルタと第二のコリメ−タレンズの間にアイソレ−タ等の光学素子を挿入し、さらに機能を拡張したものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘電体多層膜フィルタ素子の例を示す斜視図である。
【図2】図1に示した誘電体多層膜フィルタ素子の断面を示す図である。
【図3】本発明の誘電体多層膜フィルタ素子の製造工程の例を示す図である。
【図4】本発明の誘電体多層膜フィルタ素子型光部品の例を示す概略構成図である。
【図5】本発明の誘電体多層膜フィルタ素子型光部品の光線追跡を示す図である。
【図6】本発明による誘電体多層膜フィルタ素子における光線の入射角度と第二のコリメ−タレンズへの結合効率の関係を示す図表である。
【図7】本発明による誘電体多層膜フィルタ素子における光線の入射角度と第二のコリメ−タレンズへの結合効率の関係を示す図表である。
【図8】本発明によるGFFの損失特性と、平坦化すべきEDFの利得特性から算出した目標損失特性を示した図表である。
【図9】本発明によるGFFの利得残差を示す図表である。
【図10】本発明による複合型光部品の例を示す概略構成図である。
【図11】従来例における誘電体多層膜フィルタ素子の例を示す斜視図である。
【図12】従来例における誘電体多層膜フィルタ素子型光部品の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1・・・第一の光ファイバ、2・・・第一の光ファイバ保持部材、3・・・第一のコリメ−タレンズ、4・・・フィルタ素子、4b・・・誘電体多層膜、4c・・・第一端面、4d・・・第二端面、4e・・・ARコ−ト、5・・・第二のコリメ−タレンズ、6・・・第二の光ファイバ保持部材、7・・・第二の光ファイバ、8・・・筐体、9・・・光学素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dielectric multilayer filter element used as a component of an optical amplifier or an optical demultiplexer / multiplexer used in optical communication and a dielectric multilayer filter type optical component using the same.
[0002]
[Prior art]
A dielectric multilayer filter is used as a wavelength selection element in optical communication equipment such as an optical amplifier and an optical demultiplexer / demultiplexer, and is made of a glass or the like having a predetermined thickness. A dielectric multilayer film is formed on one or both surfaces of a substrate by a method such as vapor deposition. The transmittance or reflectance at a predetermined wavelength of the dielectric multilayer filter can be designed to a predetermined value by adjusting the refractive index, thickness, and number of layers of the film material.
[0003]
Incidentally, in an optical amplifier, the gain of an erbium-doped optical fiber (hereinafter abbreviated as "EDF") as an amplification medium has wavelength dependence, and a wavelength band of 1530 nm to 1570 nm used in optical wavelength division multiplexing communication. In (2), a gain equalizer (hereinafter, abbreviated as “GFF”) is required to equalize the optical output at each signal wavelength after amplification.
[0004]
The dielectric multilayer filter is used as a gain equalizing element in the GFF because the transmittance of each wavelength can be designed to a predetermined value over a wide wavelength range. That is, by making the transmittance at each wavelength of the dielectric multilayer film filter inverse to the gain curve of the EDF, the fluctuation of the optical signal intensity for each signal wavelength is offset, and smoothing is performed over the entire wavelength region. The obtained uniform optical signal intensity can be obtained.
[0005]
FIG. 11 shows an example of the structure of a conventionally used GFF. FIG. 11A is a plan view of the GFF, and FIG. 11B is a side view. 11,
[0006]
[0007]
The
[0008]
In the GFF using the
[0009]
In a GFF used for an optical amplifier, a structure in which a dielectric multilayer filter element 4 (hereinafter abbreviated as a filter element) is sandwiched between two single-core collimators is generally used. It is disclosed in Japanese Patent Application No. 2002-205697.
[0010]
By the way, as described above, in the case of using a filter element having a rectangular parallelepiped outer shape and a structure in which a dielectric multilayer film is formed on the
[0011]
The primary transmitted light and the higher-order transmitted light are condensed by a collimator lens and are superimposed to generate interference fringes, which are called ripples.
[0012]
The ripple is generated after the incident light passes through the dielectric multilayer filter and is gain flattened. The ripple degrades the gain flatness, so that the signal wavelength interval is, for example, 10 nm or less. In the optical wavelength division multiplexing communication as described above, the light intensity fluctuates between the signal wavelengths, which has an undesirable effect.
[0013]
In order to reduce the influence of the ripple caused by this interference, the reflectivity of the
[0014]
However, even if a high-performance AR coating is applied, its substantial reflection suppression ability is about −30 dB, so that the ripple amplitude (maximum value−minimum value) is set to 0.01 dB or less, which is the target value. In order to achieve the required -65 dB, there is a shortage of 35 dB.
[0015]
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 12, the
[0016]
By the way, a filter element having such a wedge is manufactured by the following steps.
Step 1: An AR coat is formed on one surface of the filter substrate by a technique such as vapor deposition. The AR coat is necessary to monitor the situation when forming the dielectric multilayer film.
Step 2: A dielectric multilayer filter having predetermined characteristics is formed on the other surface of the filter substrate by a technique such as vapor deposition.
Step 3: The filter substrate subjected to the above-described processing is fixed to a horizontal pedestal for cutting with an adhesive or the like.
[0017]
Step 4: The fixed filter substrate is cut into a rectangular shape having a predetermined size in order to facilitate post-processing and to keep the element size to some extent.
Step 5: The cut square filter substrate is removed from the cutting base.
[0018]
Step 6: The rear surface side of the rectangular filter substrate removed from the pedestal is wedge-processed to a predetermined angle (for example, 0.4 °). The AR coating applied to the back surface is removed in a polishing step in wedge processing.
Step 7: The wedge-processed surface is mirror-polished, and an AR coat is applied thereon again.
Step 8: The rectangular filter substrate is fixed to a cutting pedestal using an adhesive or the like in order to form an element.
Step 9: The square filter substrate is cut into dimensions of a predetermined filter element.
[0019]
Prior art documents relating to such a filter element and an optical component using the same include, for example, Japanese Patent Application No. 2002-205697 filed by the present applicant. (Filed on July 15, 2002)
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the filter element which has been subjected to the wedge processing, in order to prevent the light reflected on the first end face from being incident on the first collimator lens again and deteriorating the return loss, FIG. As shown in b), it was necessary to tilt the second collimator lens with respect to the filter element.
[0021]
However, since the filter element, the collimator lens, and the fiber holding member cannot be arranged on a straight line, the size of the
[0022]
Further, in the first collimator lens and the filter element, the optical axis adjustment work is performed to reduce the return loss, and in the second collimator lens and the filter element, the optical axis adjustment operation is performed to minimize the insertion loss. This is necessary, and there is a problem that the manufacturing cost increases.
[0023]
Further, as described above, in the manufacture of a wedge-shaped filter element, a wedge working step and an AR coat reworking step are added as compared with the case where no wedge processing is performed, so that the manufacturing cost increases. There was a problem.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, an invention according to
[0025]
According to a second aspect of the present invention, in the dielectric multilayer filter element according to the first aspect, an anti-reflection coating is applied to a second end face opposite to the first end face on which the dielectric multilayer film is formed. Is a dielectric multilayer filter element.
[0026]
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a dielectric multilayer filter element, the filter substrate on which the dielectric multilayer film is formed is cut at a predetermined angle with respect to the cutting direction. This is a method for manufacturing a membrane filter element.
[0027]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical component comprising the dielectric multilayer filter element according to the first or second aspect, a pair of collimator lenses and an optical fiber holding member, wherein the pair of collimators is provided. An optical component characterized in that the dielectric multilayer filter is sandwiched between lens lenses.
[0028]
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical component according to the fourth aspect, an optical element is sandwiched between the dielectric multilayer filter and one of the collimator lenses. .
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail. 1 and 2 show examples of the filter element. FIG. 2 shows a cross section of FIG. The description of
[0030]
The
[0031]
Further, as shown in FIG. 1, the
[0032]
Further, in FIG. 2, the straight line A-A is perpendicular to the
[0033]
Next, a method for manufacturing the filter element according to the present invention will be described. FIG. 3 shows an example of a procedure for producing a filter element. 3,
[0034]
Step 1: An
Step 2: The
[0035]
Step 3: The
Step 4: The horizontal surface of the
[0036]
As shown in FIG. 1, the
[0037]
As shown in the manufacturing process of FIG. 3, the filter element according to the present invention does not require a wedge forming step, and has five steps (a step of cutting into a size that can be easily processed, a step of forming a wedge) as compared with the above-described conventional method. Therefore, the steps of fixing the filter substrate to the pedestal, forming the wedge, removing the filter substrate, and recoating the AR substrate after forming the wedge can be reduced. That is, the cost can be significantly reduced as compared with the conventional method.
[0038]
Next, a GFF using such a filter element will be described. FIG. 4 shows an example of a GFF using such a filter element. FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a side view. FIG. 5 shows ray tracing diagrams on the incident side and the outgoing side.
[0039]
4A and 4B and the description of the
[0040]
Further, the intensity of the secondary transmitted light is sufficiently attenuated by the
[0041]
Also, as can be seen by comparing the structure of the conventional device shown in FIG. 11B with the structure of the present invention shown in FIG. 4B, in the present invention, the first and second filter elements are provided with respect to the filter element. It is not necessary to tilt the collimator lens, and the collimator lenses can be arranged substantially linearly, so that the optical axes of the respective optical elements can be easily aligned, and the size of the housing can be reduced.
[0042]
Here, the incident angle theta 1 to the
[0043]
From FIG. 6, in order to reduce the coupling efficiency to −35 dB or less, an incident angle of 8 ° or more is required when the thickness t of the filter element is 2 mm and 16 ° or more when the thickness t of the filter element is 1 mm. You can see that there is.
[0044]
However, in general, when the incident angle θ 1 is increased, the value of polarization dependent loss (hereinafter, abbreviated as “PDL”) increases, so that the incident angle θ 1 (that is, the inclination angle θ 2). It is better to increase the thickness t of the filter element than to increase the value of).
[0045]
In order to solve the problem of the PDL, it is preferable to use a quartz rod lens having a beam diameter of about 140 μm incident on the
[0046]
In FIG. 7, a curve c shows a calculation result when the thickness t of the filter element is 1 mm, and a curve d shows a calculation result when the thickness t is 2 mm. From FIG. 7, in order to reduce the coupling efficiency to −35 dB or less, when the element thickness t is 2 mm, the incident angle is 4.2 ° or more, and when the chip thickness t is 1 mm, the incident angle is 8.2 ° or more. It can be seen that θ 1 is necessary.
[0047]
As described above, by using the quartz rod lens as the collimator lens, the overall size of the GFF can be further reduced, so that the degree of freedom when housed in the optical amplifier can be increased. When a collimator having a beam diameter of 400 μm is used, the size of a general optical component is 5.5 mm in outer diameter × 40 mm in length, whereas when a quartz rod lens having a beam diameter of 140 μm is used. The outer diameter is 2.5 mm and the length is 25 mm. The far, bi - beam diameter 140 .mu.m, has been described 400μm ones, Other bi - be of beam diameter, same effect by the inclination angle theta 2 of the filter element to the appropriate angle to obtain Can be
[0048]
Next, specific examples of the GFF according to the present invention will be described. FIGS. 8 and 9 show an example of the characteristics of the prototype GFF. The structure of the prototype GFF is shown in FIG. 4, and the structure of the filter element is that shown in FIG. The thickness t of the filter element is 1 mm to 1.4 mm, and the
[0049]
In FIG. 8, a curve e is a target loss characteristic for flattening a gain characteristic of the EDF, and a curve f is a loss characteristic of a prototype GFF. It can be seen that the loss characteristics of the GFF match well with the target loss characteristics. The curve g in FIG. 9 shows the gain residual of the GFF (the difference between the curve e and the curve f). The gain wavelength dependence of the erbium-doped optical fiber is sufficiently smoothed, and the gain residual is obtained. Shows an excellent value of 0.21 dB. Furthermore, the amplitude of the ripple is 0.01 dB or less, which indicates that the filter element according to the present invention sufficiently reduces the ripple.
[0050]
Further, as shown in FIG. 10, an optical element such as an isolator element or a dielectric multilayer filter element having another function is inserted between the
[0051]
【The invention's effect】
As described above, the dielectric multilayer filter element according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a dielectric multilayer filter element of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a cross section of the dielectric multilayer filter element shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the dielectric multilayer filter element of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a dielectric multilayer filter element type optical component of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing ray tracing of the dielectric multilayer filter element type optical component of the present invention.
FIG. 6 is a table showing a relationship between an incident angle of a light beam and a coupling efficiency to a second collimator lens in the dielectric multilayer filter element according to the present invention.
FIG. 7 is a table showing a relationship between an incident angle of a light beam and a coupling efficiency to a second collimator lens in the dielectric multilayer filter element according to the present invention.
FIG. 8 is a chart showing a loss characteristic of a GFF according to the present invention and a target loss characteristic calculated from a gain characteristic of an EDF to be flattened.
FIG. 9 is a table showing gain residuals of the GFF according to the present invention.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing an example of a composite optical component according to the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing an example of a conventional dielectric multilayer filter element.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional dielectric multilayer filter element type optical component.
[Explanation of symbols]
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