JP2005062565A

JP2005062565A - 集積光フィルタ

Info

Publication number: JP2005062565A
Application number: JP2003293749A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Mitamura; 宣明三田村; Norihisa Naganuma; 典久長沼; Hiroyuki Furukawa; 博之古川; Shinji Maruyama; 眞示丸山; Hiroshi Nagaeda; 浩長枝; Yuichi Suzuki; 裕一鈴木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-08-15
Filing date: 2003-08-15
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】集積光フィルタに関し、小型且つ簡易な構成でフィルタ特性を調整することができるようにする。
【解決手段】光導波路基板１上に複数個の光導波路２を近接させて並列に配置し、該光導波路２を横断する方向に溝３を光導波路基板１に形成し、該溝３に光フィルタ４を挿入し、該光フィルタ４を複数個の光導波路２で共有させ集積化する。複数個の光導波路２の光ファイバ６同士をスプライスにより直列に接続することにより、又は全反射膜１１で反射させることにより、信号光が該光フィルタ４を複数回透過するように構成する。溝３への光フィルタ４の挿入量を調整する手段により、又は複数個の光導波路２を接続する光ファイバ６を任意の箇所で切断することにより、光フィルタ4の透過回数を調整し、光学特性を調節する。光フィルタ４と各々の光導波路２との角度を異ならせることにより、種々の光学特性の集積光フィルタを構成することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は光通信装置等に多様な目的で用いられる集積光フィルタに関する。光通信装置、特に複数の異なる波長の信号光を多重化して伝送する波長多重伝送装置の内部には、種々の光フィルタが用いられる。例えば、異なる信号光波長同士や制御用の監視光波長と信号光波長との合分波のため又は光増幅器の励起光波長と信号光波長との合波のため等に用いられる光合分波フィルタ、光信号強度のモニタ等のために用いられる光分岐フィルタ（カプラ）、エルビウム（Ｅｒ）添加光ファイバ増幅器（Erbium-Doped optical Fiber Amplifier、以下「ＥＤＦＡ」と記す）の利得波長特性を相殺し、波長特性を平坦化するための利得等化フィルタ、強過ぎる信号光強度を減衰させるための光減衰フィルタ、直交した２つの偏光を合波するための偏波合成フィルタ、不要なノイズ光を除去するための光除去フィルタなどの光フィルタが存在するが、本発明はこれら多種多様の形態で使用される集積光フィルタに関する。

上述の光フィルタとしては、ファイバ融着カプラ、ファイバブラックグレーティング（ＦＢＧ）、長周期ファイバグレーティング（ＬＰＧ）、アレー導波路型回折格子（ＡＷＧ）、導波路方向性結合器などのほか、レンズと光学薄膜フィルタとを用いたバルク型光フィルタなど種々の光フィルタがそれぞれの特長を活かすよう選択されて用いられている。

また、最近では薄いポリイミド基板に光学多層膜を形成した光フィルタ（特許文献１参照）や、基板の無い光学多層膜（特許文献２参照）等の薄い光フィルタが実現化され、光ファイバを埋め込んだフェルールや導波路に対してその横断方向に研削溝を形成し、この研削溝に薄い光フィルタを挿入したタイプの挿入型光フィルタともいうべき光フィルタも提案されてきている（特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）。
特開平１０−２９３２０８号公報特開２００３−１５６６２７号公報特開２０００−９９４０号公報特開平１１−３３７７５８号公報特開２０００−１２１８５３号公報 "Novel 1500nm-band EDFA with discrete amplifier" Etsuko ISHIKAWA,Masato NISHIHARA,Yukihiro SATO,Chihiro OHSHIMA,YasyshiSUGAYA,Junichi KUMASAKO FUJITSU LABORATORIES LTD.,FUJITSU HIGASHI-NIHON DIGITAL TECHNOLOGY LTD.,ECOC2001,2001,PD.A1.2

OLE_LINK1ここで、光通信装置、OLE_LINK1特に波長多重伝送装置に用いられる光フィルタには以下のことが求められている。第一に、波長多重伝送装置では、例えば上記非特許文献１記載の１５００ｎｍ帯のＥＤＦＡなどのように、同一特性の光フィルタを多数用い、或いは同一特性の光フィルタを直列に接続して使うことがあり、その場合、低コスト化、小スペ−ス化のために集積した光フィルタが求められる。

第二に、波長多重伝送装置では異なる信号光波長を扱うので、ノード装置等の波長多重伝送装置では、各信号光波長に対応したノイズ光除去フィルタなどのように、信号光波長に対応して除去する波長がずれた波長特性を有する光フィルタが複数必要になる。このような場合でも、低コスト化、小スペ−ス化のために各々の光フィルタが異なる波長特性を有する集積化した光フィルタが求められる。

第三に、ＥＤＦＡの利得波長特性を相殺して波長特性を平坦化するための利得等化フィルタでは、ＥＤＦＡの利得波長特性がエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）の長さ等に依存するため、利得等化フィルタの波長特性がＥＤＦＡの種類によって異なり、多種類の利得等化フィルタが必要となる。そこで、簡単に段階的に波長特性を調整することができる簡易な光フィルタが求められている。

そのほか、光通信装置のレベルダイヤの調整、或いはＥＤＦＡや光受信器の入力ダイナミックレンジの調整など、光信号強度を調整することが頻繁に行われており、信号光の減衰量を段階的に調整することができる簡易な光フィルタが求められている。このような要求に対して、従来の光フィルタ、特に挿入型光フィルタでは十分に対応することができなかった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、同一の特性又は異なる特性の複数の光フィルタを集積化した集積光フィルタであって、種々の波長特性を得ることができ、簡易な構成で段階的に波長特性や減衰特性等のフィルタ特性を調整することができる集積光フィルタを提供することを目的とする。

本発明の集積光フィルタは、（１）光導波路基板に並列配置した複数個の光導波路と、該複数個の光導波路を横断する方向に光導波路基板に形成した溝に挿入した光フィルタとから成り、該光フィルタを複数個の光導波路で共有させた集積光フィルタであって、前記複数個の光導波路を相互に直列に接続して信号光を折り返す手段を備え、信号光が該光フィルタを複数回透過するように構成したものである。

また、（２）前記光導波路を光導波路基板の導波路端面で交わらせ、該導波路端面の全反射により光導波路の信号光が折り返されて複数個の光導波路が相互に直列に接続される構成としたものである。また、（３）前記導波路端面に全反射膜を形成したものである。

また、（４）前記複数個の光導波路を横断する方向に形成された溝に挿入する光フィルタの挿入量を調整する手段を備え、前記複数個の光導波路のうちの一部の光導波路の信号光が前記光フィルタを透過する構成としたものである。

また、（５）前記複数個の光導波路を相互に直列に接続する光ファイバを備え、該光ファイバを前記光導波路基板の外部で折り返し、該外部の折り返し部を切断可能にし、前記複数個の光導波路のうちの一部の光導波路の信号光が前記光フィルタを透過する構成としたものである。

本発明の集積光フィルタによれば、複数個の光導波路を相互に直列に接続して信号光を折り返し、信号光が光フィルタを複数回透過するように構成したことにより、簡易な構成で、複数の光フィルタの同一又は異なる波長特性を重ねた光学特性の集積光フィルタを得ることができる。

また、本発明において、光導波路基板の溝に挿入する光フィルタの挿入量を調整する手段を備え、複数個の光導波路のうちの一部の光導波路の信号光が光フィルタを透過する構成としたことにより、光フィルタの透過重ね回数を調整し、簡易な構成で段階的に光学特性を調節することができる。

また、複数個の光導波路を相互に直列に接続する光ファイバを備え、該光ファイバを光導波路基板の外部で折り返し、該外部の折り返し部を切断可能にし、複数個の光導波路のうちの一部の光導波路の信号光が前記光フィルタを透過する構成としたこれにより、光フィルタの透過重ね回数を調整し、簡易な構成で段階的に光学特性を調節することができる。

図１及び図２に本発明に用いる集積光フィルタの構成例を示す。図１の（ａ）は本発明の集積光フィルタの基本構成の形態を上から見た平面図を示し、同図に示すように集積光フィルタは、光導波路基板１上に複数の光導波路２を近接して形成し、該複数の光導波路２を横切る方向に光導波路基板１に溝３を設け、該溝３に光フィルタ４を挿入して構成される。

また、光導波路基板１に取り付けられたファイバブロック５によって光導波路２と同数の光ファイバ６が光導波路２に接続され、入力側の光ファイバ６から入射した信号光は、光導波路２を通って光フィルタ４でフィルタリングされた後、出力側の光ファイバ６へ出力される。同図の（ｂ）は光フィルタ４を同図（ａ）の縦長方向で切断した断面図を示し、１つの光フィルタ４に複数の光導波路２が透過する箇所を白い四角□で示している。

光フィルタ４としては、２０μｍ程度の厚さのポリイミド樹脂基板上にスパッタリング法やイオンビームアシスト蒸着法等によって１０μｍ程度の厚さの誘電体多層膜を形成したものを用いることができる。この実施形態では光フィルタ４の誘電体多層膜は、２キャビティのバンドパスフィルタとし、図６の（ａ）に示す１回透過の特性のものとすることができる。

光導波路基板１に形成する溝３は、光フィルタ４が密接して挿入されるように、研削と同時に端面研磨が可能なダイシングソーにより形成し、隙間が３５μｍ程度となるように形成する。また、光フィルタ４は、不図示の透明な接着剤を両面に塗布して溝３に挿入して接着剤で固着するか、或いは後述するように摺動自在にし、螺子等により光フィルタ４の挿入長が調整可能なように構成する。

光ファイバ６から入射した光は、ファイバブロック５により光導波路２に結合し、溝４に挿入された光フィルタ４を透過して、再びファイバブロック５で出力側の光ファイバ６に結合する。この集積光フィルタの実施形態は光フィルタモジュールとして機能する。

上記光フィルタモジュールは、１枚の光フィルタ４が、近接して配置された複数の光導波路２を横切り、１枚の同一の光フィルタ４が複数の光導波路２に共有されているので、光フィルタ４を複数個用意する必要がなく、低コスト化することができる。また、１枚の光導波路基板１上に複数の光導波路２（即ち光フィルタ）が集積化されるので、レンズと光学薄膜フィルタとを用いたバルク型光フィルタ等に比べて小スペース化することができる。

光フィルタ４は、基板の無い誘電体多層膜とすることも可能である。この基板の無い誘電体多層膜は、特許文献２に記載されているように基板上にスパッタリング法やイオンビームアシスト蒸着法等によって誘電体多層膜を形成した後、基板を除去して生成することができる。基板の無い誘電体多層膜を用いた場合、基板が有るものと比べて光フィルタ４の厚さが誘電体多層膜の厚さ１０μｍのみとなるので、溝３の隙間を１５μｍ程度に小さくすることができ、溝３の隙間による回折損失を減少させることができる。

更に図１の（ｃ）に示すように、前述の光導波路基板１を上下方向に複数個積層して接着剤等で接合し、積層した複数の光導波路基板１の全てに亙って複数の光導波路２を横切る溝３を形成し、該溝３に光フィルタ４を挿入する実施形態とすることもできる。この実施形態では、前述の実施形態に比べて更に集積化される。

上述の実施形態は、光導波路基板１の上面に複数の光導波路２を近接して形成した実施形態であるが、光導波路２として光ファイバを用いたものであってもよく、図１の（ｄ）及び（ｅ）に示すように、多芯のフェルール７に複数の光ファイバ６を挿入し、該複数の光ファイバ６を横切るように溝３を形成し、該溝３に光フィルタ４を嵌入した実施形態とすることができる。なお、同図の（ｄ）は平面図、同図の（ｅ）は光フィルタ４を同図（ｄ）の縦長方向で切断した断面図である。この実施形態も前述の実施形態と同様に集積化、低コスト化、小スペース化を図ることができる。

なお、前述の実施形態では、各光導波路２が１本の直線導波路として形成される構成としたが、必ずしもこの構成に限らず、図２の（ａ）に示すように、光フィルタ４の出力側に透過光路用の光導波路９を、入力側に反射光路用の光導波路１０を形成し、入射光路用の光導波路８から信号光が入射し、光フィルタ４の透過光路用の光導波路９に、光フィルタ４の反射光が反射光路用の光導波路１０にそれぞれ結合する構成とすることができる。この実施形態も光フィルタ装置を小型化、集積化、低コスト化することができる。

図２の（ｂ）には、光導波路基板１上に形成した近接した複数の光導波路２と、該複数の光導波路２を横切る溝３と、該溝３に挿入した光フィルタ４と、ファイバブロック５によって保持され、複数の光導波路２に接続した複数の光ファイバ６とから成り、複数の光導波路２が光フィルタ４に対してなす角度が各々異なるように傾けて形成した実施形態を示している。

図２（ｂ）の実施形態では、複数の光導波路２を横切る溝３が直線的に形成され、溝３に挿入された該フィルタ４も平面的な形状のものとし、複数の光導波路２の光フィルタ４に対する角度が各々異なるように傾斜させて形成することにより、各光導波路２が光フィルタ４に対してなす入射角度を異ならせている。

光フィルタ４が誘電体多層膜の場合には、光フィルタ４への信号光の入射角度θが大きくなるにつれ、膜厚が実効的に薄くなることにより、図６の（ｂ）に示すように、フィルタ特性が短波長側へシフトする性質があるため、光フィルタ４への入射角度θを各々の光導波路２で変化させることにより、光導波路毎に光フィルタ４の波長特性を異ならせることができる。

図６の（ｂ）は、光フィルタとして誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタを用い、光フィルタへの光の入射角度θが各々１．３度、２．５度、３．３度、３．９度、４．５度、５．０度の場合（即ち、光フィルタと各光導波路とのなす角度が各々８８．７度、８７．５度、８６．７度、８６．１度、８５．５度、８５度の場合）の各導波路の光フィルタの透過波長特性を示している。同図に示すように、光フィルタへの光の入射角度が大きくなる、即ち、光フィルタと各光導波路とのなす角度が小さくなるにつれ、短波長に特性がシフトし、各々の光導波路で光フィルタの波長特性が異なるものとなる。

図２の（ｂ）のように光導波路２の光フィルタ４に対する角度が各々異なるように傾斜させた実施形態では、１枚の光フィルタ４を複数の光導波路２で共有させて波長特性の異なる複数の光フィルタを構成することができ、波長特性の異なる光フィルタを個々に複数用意する必要が無く、低コスト化することができる。また、１枚の光導波路基板１上に、複数の光導波路２（即ち光フィルタ）が集積化されるため小スペース化することができる。

上記の実施形態では、複数の光導波路２の傾斜角度を各々異ならせることにより、複数の光導波路２と光フィルタ４との角度を各々変化させたが、逆に複数の光導波路２の傾斜を一定（即ち平行）にして、光フィルタ４を湾曲した曲面とすることにより、複数の光導波路２と光フィルタ４との角度を各々異なるものとすることができる。

即ち、図２の（ｃ）に示すように、複数の光導波路２を略平行に形成し、該複数の光導波路２を横切る溝３を湾曲した曲線溝とすると共に、該曲線溝３に沿って光フィルタ４を挿入することにより、複数の光導波路２と光フィルタ４との角度が各々異なる集積光フィルタを構成することができる。

この図２（ｃ）の実施形態においても同図(ｂ)の実施形態と同様に、各々の光導波路２に対する光フィルタ４の波長特性が異なり、波長特性の異なる複数の光フィルタを個々に用意することなく、波長特性の異なる複数の光フィルタを低コストで実現することができ、また、集積化による小スペース化を図ることができる。

次に図３の（ａ）に示す実施形態は、光導波路基板１上に形成された近接した複数の光導波路２と、該複数の光導波路２を横切る溝３と、該溝３に挿入された光フィルタ４と、ファイバブロック５によって保持され、複数の光導波路２に接続された複数の光ファイバ６とから成り、隣接した光導波路２に接続されている光ファイバ６同士をスプライスにより相互に接続し、複数の光導波路２が互いに直列に接続されるように構成したものである。

この実施形態では、１枚の光フィルタ４を複数回重ねて信号光を透過させた光学特性が得られる。光フィルタ４として誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタを用いた場合、図６の（ａ）に示すように、光フィルタ４を透過する回数を増やすことによる光の抑圧性能を高めることができ、１枚の光フィルタ４を複数重ねた光学特性の集積光フィルタを低コストで且つ小型化して実現することができる。

次に図３の（ｂ）に示す実施形態は、互いに隣接した光導波路２が光導波路２の端面で交わり、信号光が光導波路２の端面の全反射により折り返されるようにして互いに直列に接続されるように構成したものである。この実施形態は、光導波路２の端面に全反射膜１１を設けて全反射させる構成例である。

この実施形態により、図６の（ａ）に示すような１枚の光フィルタを複数回重ねて信号光を透過させた光学特性の集積光フィルタを、低コストで且つ小型化して実現することができる。なお、図３の（ｃ）に示す本実施形態では、導波路端面に全反射膜１１を形成して全反射させる構成としているが、導波路端面で交わる光導波路２と導波路端面とのなす角度を小さくして全反射条件を満たすように構成し、全反射膜１１を設けることなく全反射させる構成としてもよい。

更に、図３の（ａ）又は（ｂ）の実施形態に用いる光フィルタとして、図１の（ｃ）、（ｄ）又は図２の(ｂ)、（ｃ）の実施形態の集積光フィルタを用いて構成することができる。図３の（ｃ）に示す実施形態は、複数の光導波路２が光フィルタ４となす角度が各々異なり、各々の光導波路２で光フィルタ４の波長特性が異なると共に、隣接した光導波路２に接続されている光ファイバ６同士をスプライスにより接続し、複数の光導波路２が相互に直列に接続される構成としたものである。この実施形態によれば、一例として図７に示すように、波長特性の異なる複数の光フィルタを複数重ねた波長特性の集積光フィルタを、低コストで且つ小型なものとして実現することができる。

次に図４の（ａ）に示す実施形態は、光ファイバ６により相互に直列に接続された複数の近接した光導波路２と、該複数の光導波路２を横切る溝３と、該溝３に挿入された光フィルタ４とを有し、光フィルタ４が溝３に挿入される長さを自在に調整可能としたものである。即ち、光フィルタ４が溝３内で同図に示す矢印の方向に移動可能にし、光フィルタ４を溝３へ挿入する量を調整可能にしている。

光フィルタ４を溝３へ挿入する量を調整する手段としては、図示省略の螺子の回動により移動させる、又は光フィルタ４の移動位置が段階的に係止させるなどの手段により実現することができる。光フィルタ４を溝３へ挿入する量を調整することにより、実効的に信号光が光フィルタ４を透過する光導波路２の本数を調整し、複数の光導波路２を直列に接続した集積光フィルタの光フィルタ重ね回数を変化させて、光学特性が可変なものにすることができる。

上記実施形態の作用について実際の波長特性の例を示して説明する。図８の（ａ）に伝送路ファイバの線形的な波長特性の例を示す。同図は横軸に波長を、縦軸に伝送路ファイバを通過する信号光の強度を示し、伝送路ファイバの長さ等によって１５２５〜１５６５ｎｍの波長範囲で最大６ｄＢの信号光の強度の差が生じる波長チルトの例を示している。

上記のような波長チルトの伝送路ファイバに対して、１５２５〜１５６５ｎｍの波長範囲で１ｄＢのロス特性（図８の（ａ）の１ｄＢの波長チルトと逆特性の透過波長特性）を有する所謂チルト補償フィルタとして、図８の（ｂ）の１回透過の特性を有する光フィルタ４を用意する。この光フィルタ４には、ポリイミド樹脂基板上に形成した誘電体多層膜を用いてもよいし、また基板の無い誘電体多層膜を用いてもよい。

ここで、光フィルタ４の溝３への挿入長を調整する手段によって、実効的に信号光が光フィルタ４を透過する光導波路２の本数を調整することにより、光フィルタ４透過の重ね回数を変化させ、図８の（ｂ）に示すように、チルト量に応じたロス量を与えてチルト補償を行うことができる。

この実施形態の集積光フィルタをチルト補償器として伝送路ファイバに接続することにより、波長チルトが異なる（但しこの場合１ｄＢ単位で異なる）伝送路ファイバであっても、図９に示すように、チルト補償偏差を略零とすることが可能となる。また、このようなチルト補償器で平坦化された伝送路ファイバを波長多重伝送装置に用いれば、信号光強度の偏差が少なく、光ＳＮＲの劣化の少ない伝送が可能となる。なお、光フィルタ４が挿入されていない部分の溝３の隙間が空気の場合、溝３内の導波路端面の反射によりロスが発生してしまうため、空隙の溝３には屈折率整合液などを満たしておくことが望ましい。

光フィルタ４の重ね回数を調整して光学特性を変化させる他の実施形態として、予め想定されている光学特性の中から所望の光学特性を選択し、一度選択した後はその光学特性を固定的に使用する集積光フィルタの場合、図４の（ａ）の実施形態のように光フィルタ４を可動構造としなくても、図４の（ｂ）に示すように、直列に光導波路２を接続した光ファイバ６の中から、光フィルタ４の透過の重ね合わせに必要な光ファイバ６のみを残して他の光ファイバ６を切断して使用することにより、光フィルタ４の重ね回数を任意に調整し、所望の光学特性に調節した集積光フィルタを得ることができる。

上記実施形態の集積光フィルタの作用について実際の波長特性の例を示して説明する。図１０の（ａ）にＥＤＦＡの利得波長特性の例を示す。ＥＤＦＡの利得波長特性Ｇ（λ）は、下記の式１に示されるように、エルビウム添加ファイバの組成によって決まる単位長さ当たりの利得スペクトルｇ（λ）と吸収スペクトルα（λ）、ＥＤＦＡの入出力条件、即ち入力レベルや励起光の出力等によって決まるエルビウム添加ファイバの長手方向の平均反転分布係数ｔ、及びエルビウム添加ファイバの長さＬ等によって変化する。

Ｇ（λ）＝｛ｔ×ｇ（λ）−（１−ｔ）×α（λ）｝×Ｌ・・・式１
ここで、Ｇ（λ）は利得（ｄＢ）、ｔはエルビウム添加ファイバの長手方向の平均反転分布係数（０≦ｔ≦１）、ＬはＥＤＦの長さ（ｍ）、ｇ（λ）は単位長さ当たりの利得スペクトル（ｄＢ／ｍ）、α（λ）は単位長さ当たりの吸収スペクトル（ｄＢ／ｍ）である。

図１０の（ａ）は、平均反転分布係数ｔが一定（ｔ＝０．７）のときに、エルビウム添加ファイバの長さＬが５ｍから３０ｍに亙って変化した場合の利得波長特性を示している。同図から分かるように、ｄＢ単位の利得Ｇ（λ）がエルビウム添加ファイバの長さＬに比例し、エルビウム添加ファイバの長さＬがＫ倍になれば、ｄＢ単位で利得Ｇ（λ）がＫ倍になる。

図１０の（ｂ）は、１５２５〜１５６５ｎｍの波長範囲におけるＥＤＦＡの利得偏差を示している。この利得偏差の波長特性を相殺するように逆特性のロス波長特性を有する利得等化器を用いることにより利得偏差を除去することができる。そこで、図１０の（ｂ）のエルビウム添加ファイバの長さＬが５ｍのときの利得偏差とは逆特性の透過波長特性を有する利得等化フィルタとして、図１１の（ａ）に示す１回透過の特性の光フィルタ４を用いる。この光フィルタ４は、ポリイミド樹脂基板上に形成した誘電体多層膜又は基板の無い誘電体多層膜を用いることができる。

ここで、図４（ｂ）の実施形態において、複数の光導波路２を直列に接続する光ファイバ６を所望の箇所で切断して使用することにより光フィルタ４の透過の重ね回数を調整し、図１１の（ａ）に示すように、光フィルタ４の透過重ね回数に応じた所望の光学特性に調節した集積光フィルタを得ることができる。

上記実施形態の光フィルタを利得等化器としてＥＤＦＡに接続することにより、エルビウム添加ファイバの長さが（但しこの場合５ｍ単位で）異なる各種のＥＤＦＡに対して、光導波路２を直列に接続した光ファイバを所望の箇所で切断して使用することにより、図１１の（ｂ）に示すように、利得等化偏差を略ゼロとすることが可能となる。

また、このような利得等化された光増幅装置を波長多重伝送装置に搭載することにより、信号光強度の偏差が少なく、光ＳＮＲの劣化が少ない伝送装置を構成することができる。なお、エルビウム添加ファイバの長さを更に細かい単位で調整可能にするには、その最小単位長の利得波長特性の逆特性の透過波長特性を有する光フィルタ４を用い、光導波路２の光ファイバ６による直列接続の接続本数を増やせばよい。

更に図４の（ｃ）に示すように、複数の光導波路２と光フィルタ４との角度が各々異なるよう光導波路２を形成し、各々の光導波路２毎に光フィルタ４の波長特性が異なるようにするとともに、隣接した光導波路２に接続されている光ファイバ６同士をスプライスにより接続し、複数の光導波路２を互いに直列に接続する。

この実施形態において、直列に接続した光ファイバ６を所望の箇所で切断して光フィルタ４の透過の重ね回数を調整することにより、光フィルタ４の重ね回数に応じて波長特性の異なる光学特性の集積光フィルタを得ることができる。例えば光フィルタ４として、波長に対してフラットな特性の減衰フィルタ（反射フィルタ）を用い、光導波路２を直列に接続した光ファイバ６を所望の箇所で切断して光フィルタ４の重ね回数を調整することにより、図１２に示すように光フィルタ４の重ね回数に応じた所望の減衰特性の集積光フィルタを得ることができる。

このような減衰フィルタとして用いる光フィルタ４には、誘電体多層膜による反射フィルタのほかに、薄い樹脂基板上に形成された薄膜フィルタ又は基板の無い金属層を含む薄膜フィルタを用いることができる。また、薄膜フィルタ以外でも金属の微粒子を含む薄い樹脂基板のフィルタ等を用いることができる。

前述の非特許文献１“Novel 1500nm-band EDFA with discrete amplifier”で提案されている１５００ｎｍ帯のＥＤＦＡに本発明の集積光フィルタを適用した例を図５に示す。同図の（ａ）に示すように、１５００ｎｍ帯のＥＤＦＡは、直列に接続された複数のエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）１２と、該エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）１２を励起する波長９８０ｎｍの励起レーザ１３と、該励起レーザ１３からの励起光をエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）１２に導入するためのＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing ）融着カプラ１４と、エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）１２での発振を防ぐために設けられた２つのアイソレータ１５とから成る。

１５００ｎｍのＥＤＦＡでは、高い反転分布係数で１５００ｎｍ帯の利得を稼いでいるので、エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）１２で増幅されるＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）雑音光を抑圧しなければならず、エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）の段間に同一の特性のＡＳＥ抑圧フィルタ１６を複数接続する必要がある。

このような複数のＡＳＥ抑圧フィルタ１６として、図５の（ｂ）に示す集積光フィルタを用いることができる。この構成は図３（ａ）の実施形態の光導波路２を直列に接続する光ファイバ６を、エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）１２とした構成に相当する。但し、図５の（ｂ）の実施例の構成では、光フィルタとして誘電体多層膜から成るＡＳＥ抑圧フィルタ１６が用いられる。

図５の(ｂ)に示す実施例において、１枚のＡＳＥ抑圧フィルタ１６が近接した複数の光導波路２を横切り、１枚の同一のＡＳＥ抑圧フィルタ１６を複数の光導波路２で共有させているので、ＡＳＥ抑圧フィルタ１６を個々に用意する必要がなく、製造コストを低下させることができる。また、１枚の光導波路基板１上に、複数の光導波路２（即ち光フィルタ）を集積化することができるので、従来のレンズと光学薄膜フィルタを用いたバルク型光フィルタ等に比べて小型化することができる。

更に、上記構成のＥＤＦＡではＡＳＥ抑圧フィルタ１６に、９８０ｎｍの励起光と１５００ｎｍ帯の信号光という波長が５００ｎｍ以上離れた２つの波長帯の光が通過するが、従来のレンズと光学薄膜フィルタを用いたバルク型光フィルタでは、レンズの屈折率の波長分散によるロスの波長依存性が大きいため、波長分散の小さい特殊な低波長分散ガラスレンズや、２枚の波長分散の異なるレンズを組合せたアクロマティックレンズ等、高価なレンズを用いる必要があった。しかし、本発明による集積光フィルタでは、光導波路２の途中にＡＳＥ抑圧フィルタ１６を挿入する構成であるため、波長分散によるロスの差がほとんどなく、この点でも従来のバルク型光フィルタよりも有利な利点を有する。

付記

（付記１）光導波路基板に並列配置した複数個の光導波路と、該複数個の光導波路を横断する方向に光導波路基板に形成した溝に挿入した光フィルタとから成り、該光フィルタを複数個の光導波路で共有させた集積光フィルタであって、前記複数個の光導波路を相互に直列に接続して信号光を折り返す手段を備え、信号光が該光フィルタを複数回透過するように構成したことを特徴とする集積光フィルタ。
（付記２）前記光導波路を光導波路基板の導波路端面で交わらせ、該導波路端面の全反射により光導波路の信号光が折り返されて複数個の光導波路が相互に直列に接続される構成としたことを特徴とする付記１に記載の集積光フィルタ。
（付記３）前記導波路端面に全反射膜を形成したことを特徴とする付記２に記載の集積光フィルタ。
（付記４）前記複数個の光導波路を横断する方向に形成された溝に挿入する光フィルタの挿入量を調整する手段を備え、前記複数個の光導波路のうちの一部の光導波路の信号光が前記光フィルタを透過する構成としたことを特徴とする付記１乃至３の何れかに記載の集積光フィルタ。
（付記５）前記複数個の光導波路を相互に直列に接続する光ファイバを備え、該光ファイバを前記光導波路基板の外部で折り返し、該外部の折り返し部を切断可能にし、前記複数個の光導波路のうちの一部の光導波路の信号光が前記光フィルタを透過する構成としたことを特徴とする付記１に記載の集積光フィルタ。
（付記６）前記複数の光導波路の前記光フィルタに対する入射角度をそれぞれ個々独立に形成し、各々の光導波路毎にそれぞれ個別の波長特性を有する構成としたことを特徴とする付記１乃至５の何れかに記載の集積光フィルタ。これにより、異なる波長特性を重ねた光学特性の集積光フィルタを得ることができ、また、光フィルタの挿入量の調整により又は光導波路を相互接続する光ファイバの一部の切断により、光学特性を変化させることができる。
（付記７）前記光導波路基板に並列配置した複数個の光導波路の構成に代えて、多芯のフェルールに複数の光ファイバを挿入し、該光ファイバを光導波路としたて構成したことを特徴とする付記１乃至６の何れかに記載の集積光フィルタ。
（付記８）前記光フィルタの両側に、該光フィルタの透過光路及び反射光路を有することを特徴とする付記１乃至７の何れかに記載の集積光フィルタ。
（付記９）前記複数の該光導波路を横断する溝が直線的に形成されると共に、該溝に平面状の光フィルタが挿入され、複数の光導波路と該光フィルタとの角度が個々独立に形成されたことを特徴とする付記１乃至８の何れかに記載の集積光フィルタ。
（付記１０）前記複数の光導波路が平行に形成され、該複数の光導波路を横断する溝が曲線的に形成されると共に、該溝に曲面状の光フィルタが挿入され、複数の光導波路と該光フィルタとの角度が個々独立に形成されたことを特徴とする付記１乃至８の何れかに記載の集積光フィルタ。
（付記１１）前記複数の光導波路を複数積層し、該積層した複数の光導波路を横断する方向に形成した溝と、該溝に挿入された光フィルタとを有し、同一の光フィルタを該積層した複数の光導波路で共有させたことを特徴とする付記１乃至１０の何れかに記載の集積光フィルタ。
（付記１２）前記光フィルタは、薄い樹脂基板上に形成された誘電体多層膜から成ることを特徴とする付記１乃至１１の何れかに記載の集積光フィルタ。
（付記１３）前記光フィルタは、基板の無い誘電体多層膜から成ることを特徴とする付記１乃至１１の何れかに記載の集積光フィルタ。
（付記１４）前記光フィルタは、薄い樹脂基板上に形成された金属層を含む薄膜から成ることを特徴とする付記１乃至１１の何れかに記載の集積光フィルタ。
（付記１５）前記光フィルタは、基板の無い金属層を含む薄膜から成ることを特徴とする付記１乃至１１の何れかに記載の集積光フィルタ。
（付記１６）前記光フィルタは、金属の微粒子を含む薄い樹脂基板から成ることを特徴とする付記１乃至１１の何れかに記載の集積光フィルタ。
（付記１７）前記光フィルタは、誘電体多層膜から成る利得等化フィルタであり、エルビウム添加ファイバと接続されていることを特徴とする付記１又は５に記載の集積光フィルタ。
（付記１８）付記１乃至１７の何れかに記載の集積光フィルタを搭載したことを特徴とする光増幅器。

本発明に用いる集積光フィルタの構成例を示す図である。本発明に用いる集積光フィルタの構成例を示す図である。本発明の集積光フィルタの実施形態を示す図である。本発明の集積光フィルタの実施形態を示す図である。本発明の集積光フィルタの適用例を示す図である。光フィルタの透過回数及び入射角度による波長特性を示す図である。波長特性の異なる複数の光フィルタを複数重ねた波長特性を示す図である。伝送路ファイバの長さ等による線形的な波長特性及び光フィルタの透過回数による波長特性を示す図である。本発明の集積光フィルタによる伝送路ファイバのチルト補償偏差を示す図である。ＥＤＦＡの利得波長特性及び利得偏差の例を示す図である。本発明による利得等化器の波長特性及び利得等化偏差を示す図である。本発明による減衰フィルタの減衰特性を示す図である。

符号の説明

１光導波路基板
２光導波路
３溝
４光フィルタ
５ファイバブロック
６光ファイバ
７フェルール
８入射光路用の光導波路
９透過光路用の光導波路
１０反射光路用の光導波路
１１全反射膜
１２エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）
１３励起レーザ
１４ＷＤＭ融着カプラ
１５アイソレータ
１６ＡＳＥ抑圧フィルタ

Claims

光導波路基板に並列配置した複数個の光導波路と、該複数個の光導波路を横断する方向に光導波路基板に形成した溝に挿入した光フィルタとから成り、該光フィルタを複数個の光導波路で共有させた集積光フィルタであって、
前記複数個の光導波路を相互に直列に接続して信号光を折り返す手段を備え、信号光が該光フィルタを複数回透過するように構成したことを特徴とする集積光フィルタ。
前記光導波路を光導波路基板の導波路端面で交わらせ、該導波路端面の全反射により光導波路の信号光が折り返されて複数個の光導波路が相互に直列に接続される構成としたことを特徴とする請求項１に記載の集積光フィルタ。
前記導波路端面に全反射膜を形成したことを特徴とする請求項２に記載の集積光フィルタ。
前記複数個の光導波路を横断する方向に形成された溝に挿入する光フィルタの挿入量を調整する手段を備え、前記複数個の光導波路のうちの一部の光導波路の信号光が前記光フィルタを透過する構成としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の集積光フィルタ。
前記複数個の光導波路を相互に直列に接続する光ファイバを備え、該光ファイバを前記光導波路基板の外部で折り返し、該外部の折り返し部を切断可能にし、前記複数個の光導波路のうちの一部の光導波路の信号光が前記光フィルタを透過する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の集積光フィルタ。