JP2005274834A - ファブリペロー型波長可変フィルタおよび多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の信頼性が高く、さらに、光損失が少ないファブリペロー型光波長可変フィルタを提供する。
【解決手段】 ファブリペロー型光波長可変フィルタは、端部にハーフミラー１が配置された第１のアクチュエータと、ハーフミラー１に対して離間して配置され、主表面が互いにほぼ平行になるように配置されたハーフミラー２とを備える。第１のアクチュエータは、透光性を有する圧電材料で形成され、第１のアクチュエータは、第１のアクチュエータを伸縮させるための平板電極７，８を有し、平板電極７，８は、光が上記第１のアクチュエータの内部を通って、ハーフミラー１に到達するように形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ファブリペロー型波長可変フィルタおよび多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタに関する。

ファブリペロー型フィルタは、２枚の平板状のハーフミラーを備え、２枚のハーフミラーの主表面が互いに平行になるように配置された構成を有する。ファブリペロー型フィルタは、この２枚のハーフミラーによる反射と干渉とを利用して、複数の波長の光から任意の波長の光を選別することができるフィルタである。ファブリペロー型波長可変フィルタは、２枚のハーフミラー同士の間隔を変化させることによって、出力される光の波長を選択することができる波長可変フィルタである。２枚のハーフミラー同士の間隔を調整する機構は、種々のものが提案されている。

特公平７−８６５９１号公報においては、光ファイバのまわりに圧電素子が配置され、光ファイバの両端に、多層膜反射鏡が配置された光ファイバ型ファブリペロー共振器が開示されている。この光ファイバ型ファブリペロー共振器においては、圧電素子に電圧を印加させることにより、圧電素子を伸縮させて、光ファイバの両端に配置された多層膜反射鏡同士の距離を変化させている。このとき、圧電素子の伸縮に伴って、圧電素子の内部に配置された光ファイバも伸縮する。

特開平５−７２０３５号公報においては、内部に３分割された光ファイバが配置され、この光ファイバがフェルールを介して圧電素子に接続された光ファイバ型ファブリペロー共振器が開示されている。反射鏡は、光ファイバの端面に配置されている。この光ファイバ型ファブリペロー共振器においては、圧電素子に電圧が印加されることにより、圧電素子が伸縮する。圧電素子の伸縮に伴って、フェルールを介して固定された光ファイバが移動することによって、反射鏡同士の距離が調整される。

また、特開２０００−１６２５１６号公報においては、ダイヤフラムまたは圧電素子を有するマイクロマシンを備えたファブリペロー型共振器が開示されている。ダイヤフラムを有するマイクロマシンは、ダイヤフラムに直接的にハーフミラーが配置され、ダイヤフラムが駆動されることにより、ハーフミラー同士の距離が調整されるように形成されている。

圧電素子を有するマイクロマシンは、離間して互いに対向するハーフミラーのうち、一方のハーフミラーが固定された透明板と、他方のハーフミラーが固定された本体とを備える。該透明板と該本体とは圧電素子を介して固定されている。このマイクロマシンにおいては、互いに対向するハーフミラー同士の距離が、圧電素子の長さによって定められている。圧電素子が伸縮することによって、２つのハーフミラーをそれぞれ固定している２つの固定部材同士の距離が調整される。このマイクロマシンは、２つの固定部材同士の距離が調整されることに伴って、ハーフミラー同士の距離が調整されように形成されている。

また、特開平５−７２０３５号公報においては、上記のハーフミラー同士の距離を調整する機構のほかに、熱拡散により光ファイバのコアが拡大されたものを用いたファブリペロー共振器が開示されている。ファブリペロー共振器においては、光ファイバ間の隙間における接続損失が改善され、高フィネスかつ低損失を実現することができる、と開示されている。
特公平７−８６５９１号公報 特開平５−７２０３５号公報 特開２０００−１６２５１６号公報

上記の特許文献１または特許文献２に開示されたファブリペロー型波長可変フィルタにおいては、光ファイバ自体を圧電素子によって伸縮または移動させる構成を有する。このため、光ファイバの劣化や破損が生じやすいという問題があった。すなわち、機器の耐久性や信頼性が不十分であるという問題があった。

また、上記の特許文献１または特許文献２に開示されたファブリペロー型波長可変フィルタにおいては、少なくとも一方の端面にハーフミラーを備えた光ファイバを、光ファイバの外部に接続されたアクチュエータで駆動するため、アクチュエータの駆動においてハーフミラー同士間の平行度を保つことが困難であるという問題があった。さらに、これらのファブリペロー型波長可変フィルタにおいては、平行度を保つために光ファイバの全周に圧電素子からなるアクチュエータを配置する必要があり、圧電材料をくり抜くという複雑な加工が必要であるという問題があった。

上記の特許文献３に開示されているファブリペロー型波長可変フィルタにおいて、ダイヤフラム型のマイクロマシンを備えるものについては、ダイヤフラムを静電気で駆動しているため、駆動電圧が高くなるという問題があった。また、スイッチング速度が遅いという問題があった。圧電素子型のマイクロマシンを備えるものについては、ハーフミラー同士の距離を変化させることができても、ハーフミラー同士の距離の変位量を大きくとることができず、波長選択範囲が狭く実用的ではないという問題があった。

本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、装置の信頼性が高く、さらに、光損失が少ないファブリペロー型波長可変フィルタおよび多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づくファブリペロー型波長可変フィルタは、端部に第１のハーフミラーが配置された第１のアクチュエータと、上記第１のハーフミラーに対して離間して配置され、主表面が互いに平行になるように配置された第２のハーフミラーとを備える。上記第１のアクチュエータは、透光性を有する圧電材料で形成され、上記第１のアクチュエータは、上記第１のアクチュエータを伸縮させるための内部電極を有し、上記内部電極は、光が上記第１のアクチュエータの内部を通って、上記第１のハーフミラーに到達するように形成されている。この構成を採用することにより、装置の信頼性が高く、光損失が少ないファブリペロー型波長可変フィルタを提供することができる。

上記発明において好ましくは、上記内部電極は、上記光が進行する向きに対して主表面が垂直になるように配置された複数の平板電極を含み、上記平板電極は、それぞれの主表面が互いに平行になるように配置されている。上記平板電極は、上記光を通すための開口部を有し、上記開口部は、上記光が進行する向きに沿って、面積が徐々に小さくなるように形成されている。この構成を採用することにより、上記光を集光させる効果をより大きくすることができ、上記光損失をさらに低減させることができる。

上記発明において好ましくは、上記内部電極は、上記光が進行する向きに対して主表面が垂直になるように配置された複数の平板電極を含み、上記平板電極は、それぞれの主表面が互いに平行になるように配置されている。上記平板電極は、上記光が進行する向きに沿って、互いの間隔が徐々に小さくなるように形成されている。この構成を採用することにより、上記光を集光させる効果をより大きくすることができ、上記光損失がさらに低減させることができる。

上記発明において好ましくは、上記圧電材料は、セラミック圧電材料を含み、上記セラミック圧電材料は、特定の結晶軸に沿って配向している。さらに好ましくは、上記圧電材料は、ＰＬＺＴを含み、上記ＰＬＺＴは、光の進行方向に沿って、かつ、配向度が８０％以上になるように配向している。この構成を採用することにより、上記圧電材料の透光度を向上させ、上記光損失をさらに低減させることができる。

上記発明において好ましくは、上記第２のハーフミラーが端部に配置された第２のアクチュエータを備え、上記第２のアクチュエータは、上記第２のハーフミラーの主表面が、上記光の進行方向に沿って、平行移動するように形成されている。この構成を採用することにより、上記第１のハーフミラーと上記第２のハーフミラー同士の間隔の調整を低い電圧で行なうことができる。

上記目的を達成するため、本発明に基づく多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタは、上述のファブリペロー型波長可変フィルタを複数備え、複数の上記ファブリペロー型波長可変フィルタが一体的に保持されている。この構成を採用することにより、装置の信頼性が高く、さらに、光損失が少ない多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタを提供することができる。

本発明によれば、装置の信頼性が高く、さらに、光損失が少ないファブリペロー型波長可変フィルタおよび多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタを提供することができる。

（実施の形態１）
（構成）
図１から図４を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるファブリペロー型波長可変フィルタについて説明する。

図１は、本実施の形態における第１のファブリペロー型波長可変フィルタの概略断面図である。外筒部２２の内部には、内筒部２３が形成されている。外筒部２２および内筒部２３は、筒状に形成され、互いに同軸上に配置されている。内筒部２３の内部には、第１のハーフミラーとしてのハーフミラー１と、第２のハーフミラーとしてのハーフミラー２とが形成されている。また、第１のアクチュエータは、圧電セラミック１１、平板電極７，８および外部電極３，４を含み、第２のアクチュエータは、圧電セラミック１２、平板電極９，１０および外部電極５，６を含む。

圧電セラミック１１および圧電セラミック１２は、圧電材料で形成されている。圧電セラミック１１，１２は、透光性を有するものが用いられる。本実施の形態における圧電セラミックは、ＰＬＺＴで形成されている。特に本実施の形態におけるＰＬＺＴは、（Ｐｂ_0.91Ｌａ_0.09）（Ｚｒ_0.53Ｔｉ_0.47）Ｏ₃の組成を有するものを用いているが、この組成に限定されるものではない。圧電セラミック１１，１２は、内筒部２３の内壁に沿うように、円柱状に形成されている。

圧電セラミック１１の一方の端面には、光ファイバ１３が接続され、圧電セラミック１１の他方の端面には、ハーフミラー１が配置されている。これと同様に、圧電セラミック１２の一方の端面には、光ファイバ１４が接続され、圧電セラミック１２の他方の端面には、ハーフミラー２が配置されている。ハーフミラー１とハーフミラー２とは、平面形状が円形になるように形成されている。本実施の形態においては、ハーフミラー１，２は、反射率が９５〜９９％になるように形成された鏡であり、蒸着などの工法によって形成されている。

圧電セラミック１１と圧電セラミック１２とは、ハーフミラー１とハーフミラー２とのそれぞれの主表面が互いに平行になるように配置されている。ハーフミラー１とハーフミラー２とは、光の波長の数十分の１以下程度の高い精度で主表面同士が平行になるように配置されている。光ファイバ１３，１４、圧電セラミック１１，１２およびハーフミラー１，２は、同軸状になるように形成されている。圧電セラミック１１には、内部電極としての平板電極７，８および外部電極３，４が形成され、圧電セラミック１２には、内部電極としての平板電極９，１０および外部電極５，６が形成されている。圧電セラミック１２は、圧電セラミック１１と対称になるような構成を有する。圧電セラミック１２に対する平板電極９，１０および外部電極５，６の構成は、圧電セラミック１１における平板電極７，８および外部電極３，４の構成と対称になるように形成されている。

圧電セラミック１１，１２は、平板電極７と平板電極８との間に電圧が印加されることによって、光が進行する方向に伸縮可能なように形成されている。図１においては、光は、矢印４１に示す向きに入射して、矢印４２に示す向きに出射する。本実施の形態における圧電セラミック１１，１２は、光ファイバ１３，１４の延在方向に沿って伸縮するように形成されている。すなわち、ハーフミラー１の主表面とハーフミラー２の主表面とが平行な状態を保ちながら、互いの距離が変更できるように形成されている。

圧電セラミック１１と圧電セラミック１２との間には、スペーサが配置されていてもよい。

図２に、圧電セラミック１１の部分の拡大断面図を示す。本実施の形態における圧電セラミック１１は、１層の厚さが１０μｍの平板状のＰＬＺＴを２０層積層して、円柱形に形成されている。積層された圧電セラミック１１は、円柱形の直径が２ｍｍ、厚さが０．２ｍｍになるように形成されている。

また、本実施の形態における圧電セラミックとしてのＰＬＺＴは、光の入射方向に対して平行な方向に、８０％以上の配向度でｃ軸配向させるとともに、該平行な方向にドメイン配向させるように分極処理されている。さらに、本実施の形態における圧電セラミックは、電気光学効果（ポッケルス効果）を有し、光が進行する向きに沿って集光するように形成されている。

圧電セラミック１１の外周には、外部電極３および外部電極４が形成されている。圧電セラミック１１の内部には、外部電極３に電気的に接続するように、内部電極としての平板電極７が形成されている。また、圧電セラミック１１の内部には、外部電極４に電気的に接続するように、平板電極８が形成されている。平板電極７，８は、外部電極３，４から内側に向かうように形成されている。外部電極３および外部電極４は、互いに電気的に独立している。また、平板電極７および平板電極８は、互いに電気的に独立している。平板電極７および平板電極８は、積層されたＰＬＺＴのそれぞれの層の境界面に形成されている。

平板電極７，８は、それぞれの主表面が互いに平行になるように配置されている。矢印４３は光が侵入する向きを示し、矢印４４は光が出射する向きを示す。平板電極７および平板電極８は、光が進行する向きに対して主表面が垂直になるように配置されている。平板電極７および平板電極８は、光が進行する向きに沿って交互に配置され、互いの間隔が一定になるように形成されている。

図３に、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図を示す。外部電極３および外部電極４は、圧電セラミック１１の外周部の一部分に形成されている。平板電極７，８は、平面形状が円形になるように形成され、外部電極３，４と電気的に接続するための突起する部分を有する。平板電極７，８は、圧電セラミック１１の中心軸上には、開口部３９を有する。開口部３９は、平面形状が円形になるように形成され、この円の中心が、圧電セラミック１１の中心軸と同軸状になるように形成されている。開口部３９は、光を通すために切り欠かれた部分である。本実施の形態における開口部３９は、直径が約０．２ｍｍになるように形成されている。

本実施の形態における平板電極７，８は、Ｐｔを材料にして形成されている。内部電極の材質は特にＰｔに限られず、導電性を有する材質であればよく、たとえばＰｄ−Ａｇを材料にして形成されていてもよい。また、本実施の形態における外部電極３，４は、Ａｇ電極が用いられているが、特にこの形態に限られず導電性のあるものであればよい。

図２において、平板電極７，８に形成された開口部は、互いに同軸状に形成されている。すなわち、平板電極７，８は、圧電セラミック１１の内部に光路３５が形成され、光が圧電セラミック１１の内部を通って第１のハーフミラーに到達するように形成されている。

図４に、本実施の形態における第２のファブリペロー型波長可変フィルタの概略断面図を示す。外筒部２２および内筒部２３が形成され、圧電セラミック１１が配置されていることは、第１のファブリペロー型波長可変フィルタと同様である。

第２のファブリペロー型波長可変フィルタにおいては、ハーフミラー２に第２のアクチュエータが接続されず、第２のアクチュエータの代わりに、ロッドレンズ２４が形成されている。ロッドレンズ２４の内部には、内部電極などは形成されておらず、伸縮しない。ハーフミラー２は、平行移動は行なわずに固定されている。ロッドレンズ２４は、ハーフミラー２を通った光が光ファイバ１４に向かって集光するように形成されている。

このように、第２のファブリペロー型波長可変フィルタは、第１のアクチュエータのみでハーフミラー同士の距離を調整するように形成されている。その他の構成については、第１のファブリペロー型波長可変フィルタと同様である。

本発明におけるアクチュエータは、周知の技術で製造することができる。たとえば、セラミックの主材料を仮焼成した後にシート状に加工する。次に、シート状のセラミックの表面に内部電極を形成して、積層させた状態で焼成を行なう。次に、積層されて一体化されたセラミックを熱処理して結晶配向させた後に、更に分極処理を行なう。最後に外部電極を取り付けるなどの方法によって製造することができる。

（作用・効果）
図１において、光は、矢印４１に示すように光ファイバ１３を通って入射する。圧電セラミック１１は、透光性のある圧電材料で形成されているため、光は、圧電セラミック１１の内部を通る。この際に、図２および図３に示すように、平板電極７，８に形成された開口部３９を通って、光はハーフミラー１に入射する。

ハーフミラー１およびハーフミラー２によって、入射した光が透過および干渉して、選択された光のみが、圧電セラミック１２および光ファイバ１４を通って、矢印４２に示すように出射される。たとえば、入射する光がλ_１、λ_２、λ_３、λ_４の４つ波長の光を含むものに対して、出射する光をλ_１の光のみとすることができる。

第１のファブリペロー型波長可変フィルタにおいて、選択する光の波長を変更する場合には、ハーフミラー１とハーフミラー２との距離を変更する。本形態における第１のファブリペロー型波長可変フィルタにおいては、圧電セラミック１１および圧電セラミック１２が伸縮することによって、２つのハーフミラー１，２同士の距離が変更される。

圧電セラミック１１は、外部電極３と外部電極４との間に、電圧が印加されることによって、平板電極７と平板電極８とに挟まれた圧電材料の内部に電界が生じて伸びたり縮んだりする。圧電セラミック１１は、内筒部２３の内壁に沿って伸縮する。

このように、外部電極３と外部電極４に電圧を印加することによって、内部に光が通る圧電セラミック１１自体が軸方向に伸縮する。この結果、ハーフミラー１が圧電セラミック１１の軸方向に平行移動して、ハーフミラー１とハーフミラー２との距離を変更することができる。

また、同様に圧電セラミック１２において、外部電極５と外部電極６との間に電圧を印加することによって、平板電極９と平板電極１０との間に電界が生じて圧電セラミック１２が伸縮する。この結果、ハーフミラー２が圧電セラミック１２の軸方向に平行移動して、ハーフミラー１とハーフミラー２との距離を調整することができる。このように、本発明に基づくファブリペロー型波長可変フィルタは、アクチュエータの内部を光が通るように形成されている。

第１のアクチュエータが、透光性を有する圧電材料で形成され、アクチュエータを伸縮させるための内部電極が形成され、内部電極が入射する光をアクチュエータの内部に通って第１のハーフミラーに到達するように形成されていることによって、光ファイバ自体は伸縮などの移動を全く行なわない構成とすることができ、光ファイバが破損することを防止できる。この結果、装置の信頼性が高いファブリペロー型波長可変フィルタを提供することができる。また、入射する光は、透過性を有する圧電材料の内部を通るため、この圧電材料にレンズ効果を持たせることができ、光損失を低減させることができる。

さらに、本発明に基づくファブリペロー型波長可変フィルタは、アクチュエータを低電圧で駆動することができ、さらに、スイッチング速度を高くすることができる。たとえば、前述の特開２０００−１６２５１６号公報に開示されているダイヤフラム型のマイクロマシンを備えるファブリペロー型波長可変フィルタにおいては、駆動するために約２０〜１５０Ｖの電圧が必要であり、スイッチング速度は約１ｍｓである。これに対して、本実施の形態におけるファブリペロー型波長可変フィルタについては、約１０Ｖで駆動を行なうことができ、また、約０．１ｍｓのスイッチング速度を有する。

本実施の形態における第１のファブリペロー型波長可変フィルタは、２つのハーフミラーに、それぞれの圧電セラミックが接続されている。すなわち、第１のアクチュエータに加えて、第２のアクチュエータが形成されている。第２のアクチュエータは、第２のハーフミラーの主表面が光の進行方向に沿って移動するように形成されている。この構成を採用することにより、低い電圧で第１のハーフミラーと第２のハーフミラーとの距離の調整を行なうことができる。たとえば、図４に示す第２のファブリペロー型波長可変フィルタにおいて、第１のアクチュエータと同じものを、第２ハーフミラー側に形成すると、約１／２の電圧で同じ変位量の調整を行なうことができる。また、ハーフミラー同士の距離の変位量を大きくすることができる。

また、本実施の形態における圧電材料は、セラミック圧電材料を含み、セラミック圧電材料は、特定の結晶軸に沿って配向している。この構成を採用することにより、セラミック圧電材料の透光度を向上させることができる。本実施の形態においては、セラミック圧電材料はＰＬＺＴを含み、ＰＬＺＴは、光が進行する向きに沿って、ｃ軸に配向するように形成されている。この構成を採用することにより、ＰＬＺＴ自体の透光度を向上させることができる。たとえば、通常のＰＬＺＴは、分極処理によって最大７５〜８０％程度に配向されているが、このＰＬＺＴをｃ軸方向に９０％配向させると、ＰＬＺＴ自体の透光度は８８％から９５％に向上する（この透光度の計算は、ＰＬＺＴの厚さが０．２ｍｍ、入射光の波長が１．５μｍ、表面には反射防止膜が形成されているものを用いた場合である）。このように、ＰＬＺＴの透光度を向上させて光損失を低減させることができる。

セラミック圧電材料としては、特にＰＬＺＴに限られず、たとえば、ＰＢＺＴ（Ｐｂ、Ｂｉ、ＺｒおよびＴｉの複合酸化物で菱面体晶の結晶構造を有するもの）であってもよい。

図４に示す第２のファブリペロー型波長可変フィルタにおいては、ハーフミラー同士の距離を変更するためのアクチュエータが、第１のハーフミラー側にのみ形成されている。すなわち、図４において、第２のハーフミラーとしてのハーフミラー２は、ロッドレンズ２４に固定されて不動である。一方で、第１のハーフミラーとしてのハーフミラー１は、外部電極３と外部電極４との間に電圧が印加されることによって、圧電セラミック１１が軸方向に伸縮して、平行移動するように形成されている。

このように、第１のアクチュエータのみによって、ハーフミラー同士間の距離が調整される構成を備えることによって、ファブリペロー型波長可変フィルタの構成を簡単なものにすることができる。

光フィルタの性能は、フィネス（Ｆ）によって定まる。概略的には、フィネスは、ハーフミラーの反射率とミラー同士の平行度の関数として示される。しかし、ハーフミラーの反射率を上げることよりも、ミラー同士の平行度を高くすることの方が困難であるため、フィネスは、ミラー同士の平行度が支配的になる。本発明に基づくファブリペロー型波長可変フィルタは、光が内部を通る光学部材自体が伸縮するため、ハーフミラー同士の平行度がずれにくいという効果を奏する。従って、フィネスを向上させることができる。また、容易に加工精度を上げることができるため、フィネスを容易に高くすることができる。さらに、加工精度が上げやすいことに加えて、組立が容易なため、生産性が向上する。このように、本発明に基づくファブリペロー型波長可変フィルタは、量産性にも適している。

本実施の形態における内部電極としての平板電極は、円形の平板に開口部を有する構成を備えるが、特にこの形態に限られず、圧電材料の間に電圧を印加でき、圧電材料の内部に光を通すように形成されていればよい。たとえば、多くの矩形状の平板電極が、光路の周りを取り囲むように形成されていてもよい。また、本実施の形態においては、圧電材料が円柱状に形成されているが、特にこの形態に限られず、たとえば、角柱状に形成されていてもよい。

（実施の形態２）
（構成）
図５から図７を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるファブリペロー型波長可変フィルタについて説明する。本実施の形態におけるファブリペロー型波長可変フィルタが外筒部および内筒部を備え、内筒部に沿って圧電セラミックが伸縮することは、実施の形態１におけるファブリペロー型波長可変フィルタと同様である。本実施の形態におけるファブリペロー型波長可変フィルタは、圧電セラミックの内部に形成された内部電極の構成が実施の形態１におけるファブリペロー型波長可変フィルタと異なる。

図５は、本実施の形態における第１のファブリペロー型波長可変フィルタのうち、アクチュエータとしての圧電セラミックの部分を説明するための概略断面図である。

本実施の形態における第１のファブリペロー型波長可変フィルタは、主表面が互いに対向するように、ハーフミラー１およびハーフミラー２が形成され、ハーフミラー１には圧電セラミック１１が接続されている。また、ハーフミラー２には、圧電セラミック１２が接続されている。圧電セラミック１１には、光ファイバ１３が接続され、圧電セラミック１２には、光ファイバ１４が接続されている。光は、矢印４１に示す向きに入射して、矢印４２に示す向きに出射する。

本実施の形態における第１のファブリペロー型波長可変フィルタの内部電極は、光が進行する向きに対して主表面が垂直になるように配置された平板電極１７および平板電極１８を含む。平板電極１７および平板電極１８は、それぞれの主表面が互いに平行になるように配置されている。平板電極１７，１８は、光が進行する向きに沿って、交互に配置されている。

平板電極１７，１８は、互いの間隔が一定になるように配置されている。平板電極１７，１８は、圧電セラミック１１の内部を通る光路の断面積が徐々に小さくなるように形成されている。図５においては、平板電極１７および平板電極１８に形成された開口部の面積（大きさ）が、紙面右側に向かうにつれて小さくなるように形成されている。

図６に、圧電セラミック１１における光路の説明図を示す。光が圧電セラミック１１の内部を通るための光路３６は、内部電極に形成された開口部の形状によって定まる。図６においては、矢印４５に示すように、圧電セラミック１１の１つの端面から光が入射する。本実施の形態における平板電極の開口部は、平面形状が円形になるように形成され、平板電極の開口部の大きさが光の進行方向に沿って徐々に小さくなるように形成されている。したがって、図６に示すように、光路３６の断面は円形になるように形成され、光が進行するに伴って光路３６の断面積は小さくなる。

圧電セラミック１２においても同様に、平板電極１９および平板電極２０は、光が進行する向きに沿って、開口部が徐々小さくなるように形成されている。本実施の形態において、平板電極１７〜２０に形成された開口部は、最大の直径が０．２ｍｍであり、最小の直径が０．０６ｍｍになるように形成されている。本実施の形態における平板電極１９，２０の開口部は、円柱状である圧電セラミック１１，１２および平面形状が円形である２枚のハーフミラーと同軸状に形成されている。

図７に、本実施の形態における第２のファブリペロー型波長可変フィルタの説明図を示す。図７は、本実施の形態における第２のファブリペロー型波長可変フィルタのうち、アクチュエータとしての圧電セラミックの部分を説明するための概略断面図である。

第２のファブリペロー型波長可変フィルタにおいて、外筒部および内筒部を備え、内筒部に、２つの圧電セラミックが配置されていることは、本実施の形態における第１のファブリペロー型波長可変フィルタと同様である。

第２のファブリペロー型波長可変フィルタは、内部電極としての平板電極２７〜３０を含む。平板電極２７および平板電極２８は、圧電セラミック１１の内部において、光が進行する向きに沿って、互いの間隔が徐々に小さくなるように形成されている。また、平板電極２９，３０は、圧電セラミック１２の内部において、光が進行する向きに沿って、互いの間隔が徐々に小さくなるように形成されている。本実施の形態においては、電極間の間隔が広い側で２０μｍ、狭い側で１０μｍになるように形成されている。

圧電セラミック１１および圧電セラミック１２は、円柱状に形成されている。平板電極２７〜３０は、平面形状が円形の開口部を有し、開口部の円の中心が、それぞれの圧電セラミック１１，１２と同軸状になるように形成されている。すなわち、光が圧電セラミック１１，１２の内部を通るための光路は、円柱状になるように形成されている。ハーフミラー１およびハーフミラー２は、平面形状が円形になるように形成され、圧電セラミック１１，１２と同軸上になるように配置されている。

上記以外の構成については、実施の形態１における第１のファブリペロー型波長可変フィルタと同様であるのでここでは説明を繰返さない。

（作用・効果）
図５および図６に示す本実施の形態における第１のファブリペロー型波長可変フィルタにおいては、光が進行する向きに沿って、平板電極の開口部の面積が徐々に小さくなるように形成されている。この構成を採用することにより、透光性圧電セラミックが有する電気光学効果（ポッケルス効果）を利用して集光することができ、光損失を大幅に低減させることができる。ポッケルス効果とは、電界が印加されることによって、屈折率が変わる効果であり、以下の式で与えられる。

ｎ＝ｎ₀−ｎ₀ ³×ｒ₃₃×Ｅ／２ …（１）
ここで、ｎは屈折率、ｎ₀は電界が０のときの屈折率、ｒ₃₃は、一次電気光学係数（物質によって決まる値）およびＥは電界強度である。

第１のファブリペロー型波長可変フィルタにおいては、内部電極としての平板電極に形成された開口部の径が徐々に小さくなることによって、圧電セラミック内部の電界強度が大きくなる。このため、圧電セラミック自体の屈折率が局所的に小さくなって、光を集光することができる。

図６においては、矢印４６に示すように、光を集光させることができる。この結果、光損失を大幅に低減させることができる。圧電セラミック１２の内部においても同様に、ハーフミラー２を通った光を光ファイバ１４に向かって集光させることができ、光損失を大幅に低減させることができる。すなわち、光の拡散による損失を非常に小さくすることができる。

このように、本発明に基づくファブリペロー型波長可変フィルタは、内部電極による特有のレンズ効果を付加することができ、光損失を大幅に低減させることができる。

図７に示す第２のファブリペロー型波長可変フィルタにおいては、平板電極２７と平板電極２８との間隔が、光が進行する向きに沿って、徐々に小さくなるように形成されている。この構成を採用することによっても、光が進行する向きに沿って、圧電セラミック内部の電界強度を大きくすることができ、ポッケルス効果によって、光を集光させることができる。

図７においては、矢印４７に示すように、平板電極２７と平板電極２８との間隔が大きな部分から、平板電極２７と平板電極２８との間隔が小さい部分に向かうにつれて、光が圧電セラミック１１の軸上に集まる。圧電セラミック１２においても同様に、光ファイバ１４に向かってハーフミラー２を通った光が集光される。この結果、光損失を大幅に低減させることができる。

本実施の形態における効果を確認するために、実施の形態１における第１のファブリペロー型波長可変フィルタと本実施の形態におけるファブリペロー型波長可変フィルタとの比較試験を行なった。初めに、拡散による光損失が４５％程度である実施の形態１における第１のファブリペロー型波長可変フィルタを準備した。この波長可変フィルタに対して本実施の形態の構成を採用した結果、拡散による光損失を、本実施の形態における第１のファブリペロー型波長可変フィルタにおいては６％、第２のファブリペロー型波長可変フィルタにおいては１３％にすることができた。このように、本実施の形態においては、大幅に拡散による光損失を低減させることができる。

その他の作用および効果については、実施の形態１と同様であるのでここでは説明を繰返さない。

（実施の形態３）
（構成）
図８を参照して、本発明に基づく多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタについて説明する。図８は、本実施の形態における多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタの概略斜視図である。

本実施の形態における多チャンネルファブロリペロ−型波長可変フィルタは、実施の形態１および２のうち、いずれかのファブリペロ−型波長可変フィルタが複数個配置されている。本実施の形態においては、９個のファブリペロ−型波長可変フィルタを備え、保持体２５，２６によって一体的に固定されている。

保持体２５および保持体２６は、直方体状に形成され、主表面同士が互いに平行に対向するように形成されている。保持体２５には、第１のハーフミラーとしてのハーフミラー３１が形成された第１のアクチュエータ等が固定され、保持体２６には、第２のハーフミラーとしてのハーフミラー３２が形成された第２のアクチュエータ等が固定されている。たとえば、図１におけるファブリペロー型波長可変フィルタにおいて、第１のハーフミラーと第２のハーフミラーとの間で内筒部が分断され、分断されたそれぞれの内筒部が保持体２５または保持体２６に固定されている構成を備える。保持体２５および保持体２６は、図示しない外筒部に挿入されて、固定されている。

ハーフミラー３１は、保持体２５の端部において、対応する光ファイバ１７の光が入射するように配置されている。ハーフミラー３２は、主表面が対応するハーフミラー３１の主表面と平行になり、さらに、ハーフミラー３１と同軸状に配置されている。光ファイバ１８は、対応するハーフミラー３２からの光を出射できるように配置されている。

本実施の形態における多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタは、それぞれのハーフミラー３１に対して、個別にアクチュエータが形成され、それぞれのアクチュエータを独立して駆動できるように形成されている。すなわち、それぞれのファブリペロー型波長可変フィルタにおいて、ハーフミラー３１とハーフミラー３２との距離を、個別に調整できるように形成されている。

その他の構成については、実施の形態１および実施の形態２と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。

（作用・効果）
本実施の形態における多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタは、実施の形態１または実施の形態２におけるファブリペロー型波長可変フィルタを複数備え、多チャンネル化を行なったものである。

図８に示すように、矢印５０の向きに入射した光は、一のファブリペロー型波長可変フィルタを通ってフィルタリングが行なわれ、対応する光ファイバを通って矢印５１の向きに出射する。また、矢印４８に示すように入射した光は、上記一のファブリペロー型波長可変フィルタとは異なる他のファブリペロー型波長可変フィルタを通ってフィルタリングが行なわれ、対応する光ファイバを通って矢印４９に示すように出射する。

本実施の形態における多チャンネルファブリペロ−型波長可変フィルタは、それぞれのアクチュエータが個別に駆動できるように形成されているため、数多くの光のフィルタリングを、個別に行なうことができる。

このように、ファブリペロー型波長可変フィルタを複数備え、複数の上記ファブリペロー型波長可変フィルタが一体的に保持された構成を備えることにより、多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタに対して本願発明を適用することができる。この結果、装置の信頼性が高く、さらに、光損失が少ない多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタを提供することができる。

本実施の形態においては、複数のファブリペロー型波長可変フィルタが直方体状の保持体によって保持されているが、特にこの形態に限られず、複数のファブリペロー型波長可変フィルタが個別に保持されていればよい。

その他の作用および効果については、実施の形態１または実施の形態２におけるファブリペロー型波長可変フィルタと同様であるので、ここでは説明を繰返さない。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

実施の形態１における第１のファブリペロー型波長可変フィルタの概略断面図である。 実施の形態１における第１のファブリペロー型波長可変フィルタの圧電セラミックの部分の拡大断面図である。 実施の形態１における第１のファブリペロー型波長可変フィルタの圧電セラミックの拡大断面図である。 実施の形態１における第２のファブリペロー型波長可変フィルタの概略断面図である。 実施の形態２における第１のファブリペロー型波長可変フィルタの一部の概略断面図である。 実施の形態２における第１のファブリペロー型波長可変フィルタのポッケルス効果の説明図である。 実施の形態２における第２のファブリペロー型波長可変フィルタの一部の概略断面図である。 実施の形態３における多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタの概略斜視図である。

符号の説明

１，２，３１，３２ ハーフミラー、３〜６ 外部電極、７〜１０，１７〜２０，２７〜３０ 平板電極、１１，１２ 圧電セラミック、１３，１４，１７，１８ 光ファイバ、２２ 外筒部、２３ 内筒部、２４ ロッドレンズ、２５，２６ 保持体、３５，３６ 光路、３９ 開口部、４１〜５１ 矢印。

Claims (7)

1. 端部に第１のハーフミラーが配置された第１のアクチュエータと、
   前記第１のハーフミラーに対して離間して配置され、主表面が互いに平行になるように配置された第２のハーフミラーと
   を備え、
   前記第１のアクチュエータは、透光性を有する圧電材料で形成され、
   前記第１のアクチュエータは、前記第１のアクチュエータを伸縮させるための内部電極を有し、
   前記内部電極は、光が前記第１のアクチュエータの内部を通って、前記第１のハーフミラーに到達するように形成された、ファブリペロー型波長可変フィルタ。
2. 前記内部電極は、前記光が進行する向きに対して主表面が垂直になるように配置された複数の平板電極を含み、
   前記平板電極は、それぞれの主表面が互いに平行になるように配置され、
   前記平板電極は、前記光を通すための開口部を有し、
   前記開口部は、光が進行する向きに沿って、面積が徐々に小さくなるように形成されている、請求項１に記載のファブリペロー型波長可変フィルタ。
3. 前記内部電極は、前記光が進行する向きに対して主表面が垂直になるように配置された複数の平板電極を含み、
   前記平板電極は、それぞれの主表面が互いに平行になるように配置され、
   前記平板電極は、前記光が進行する向きに沿って、互いの間隔が徐々に小さくなるように形成されている、請求項１または２に記載のファブリペロー型波長可変フィルタ。
4. 前記圧電材料は、セラミック圧電材料を含み、
   前記セラミック圧電材料は、特定の結晶軸に沿って配向している、請求項１から３のいずれかに記載のファブリペロー型波長可変フィルタ。
5. 前記セラミック圧電材料は、ＰＬＺＴを含み、
   前記ＰＬＺＴは、光の進行方向に沿って、かつ、配向度が８０％以上になるように配向している、請求項４に記載のファブリペロー型波長可変フィルタ。
6. 前記第２のハーフミラーが端部に配置された第２のアクチュエータを備え、
   前記第２のアクチュエータは、前記第２のハーフミラーの主表面が、前記光の進行方向に沿って平行移動するように形成された、請求項１から５のいずれかに記載のファブリペロー型波長可変フィルタ。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のファブリペロー型波長可変フィルタを複数備え、
   複数の前記ファブリペロー型波長可変フィルタが一体的に保持された、多チャンネルファブリペロー型波長可変フィルタ。

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