JP2007034060A - ゲートスイッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エタロン型ゲートスイッチ101は、光の入力ポートを備え、温度により光の出力される方路が定まる光分波器102と、光分波器102の後段に配置され、立方晶構造かつ2次の電気光学効果を有し、相転移温度が空間分布している誘電体結晶を含むエタロン103と、エタロン103の後段に配置され、エタロン103から出射される光を合波する光合波器104とを備える。このような構成において、温度と、誘電体結晶に入力された光が通過する誘電体結晶の領域の相転移温度との温度差が、温度が変化したときに常にほぼ一定になるように、温度の変化に応じて光分波器102が変動することにより、誘電体結晶の空間分布領域の所定の領域に光分波器102から出射された光を入射させる。
【選択図】 図2
Description
個々の実施形態について説明する前に、ファブリ−ペローエタロンによるフィルタ特性について説明する。
ファブリ−ペローエタロン(以下、エタロンと表記する)は一対のミラーの間に屈折率nの物質を挟んだ構造をしている。エタロンの特性を表す主な値として、FSR(Free Spectral Range)、Finessが挙げられる。エタロンの透過帯の中心周波数νmは下記の式で表される。
式(1)により、エタロンの透過帯の中心周波数νmを変化させるためには、エタロンを構成する物質の屈折率n、共振器長d、エタロンの角度θのいずれかを変化させればよい事が分かる。したがって、波長可変フィルタを作製するには、これらのパラメータを変化させれば表現可能である。いくつか市販されている波長可変フィルタがあるが、共振器長を変化させて波長可変をおこなう方式が主流である。その理由は、上記3つのパラメータのうち、共振器長dを変化させる事が、もっとも波長可変帯域を大きく取る事が出来るからである。
すなわち、式(8)、(9)、(10)より、屈折率変化は1/(T−Tcri)2に比例する。よって、温度Tが相転移温度から離れ、高くなるに従い、屈折率変化は小さくなり、電圧効率が悪くなる。具体的には、T−Tcri=1℃の場合を基準に考えると、電圧効率が3℃離れると1/9に、10℃離れると1/100になる。
上述の通り、ミラーによって挟まれた物質の屈折率n、厚さdは、温度に依存する物理量である。そのため、上記屈折率nと厚さdとの積ndに比例する、エタロンの透過帯の中心波長λmは温度により変動する(式(2)参照)。dn/dT,d(d)/dTは正負どちらの符号も取りうるので、式(11)より、エタロンの透過帯の中心波長λmの温度依存性は、正負どちらの場合もありうる。
なお、図7では、説明を簡単にするために、温度TAの場合の光分波器と温度TCの場合の光分波器とを同じ図に示している。
102 温度により出力される方路が定まる光分波器
103 エタロン
104 光合波器
111 第1のミラー
112 第1の電極
113 誘電体結晶
114 第2の電極
115 第2のミラー
1101、1102、1201、1202 バイメタル
1103、1104、1203、1204 コリメートレンズ
1105、1106、1205、1206 光ファイバ
Claims (15)
- 光の入力ポートを備え、温度により光の出力される方路が定まる光分波器と、
前記光分波器の後段に配置され、立方晶構造かつ2次の電気光学効果を有し、相転移温度が空間分布している空間分布領域を含む誘電体結晶と、
前記誘電体結晶の第1の面に設けられた、前記誘電体結晶に電圧を印加し、かつ入力された光を所定の反射率で反射する第1の部材と、
前記誘電体結晶の前記第1の面に対向する第2の面に設けられた、前記誘電体結晶に電圧を印加し、かつ入力された光を所定の反射率で反射する第2の部材と、
前記誘電体結晶の後段に配置され、前記誘電体結晶の第2の面から出射される光を合波する光合波器とを備え、
温度と、前記誘電体結晶に入力された光が通過する前記誘電体結晶の領域の相転移温度との温度差が、前記温度が変化したときに常にほぼ一定になるように、前記温度の変化に応じて前記光分波器が変動することにより、前記誘電体結晶の前記空間分布領域の所定の領域に前記光分波器から出射された光を入射させることを特徴とするゲートスイッチ。 - 光の入力ポートを備え、温度により光の出力される方路が定まる光分波器と、
前記光分波器の後段に配置され、立方晶構造かつ2次の電気光学効果を有し、屈折率が空間分布している空間分布領域を含む誘電体結晶と、
前記誘電体結晶の第1の面に設けられた、前記誘電体結晶に電圧を印加し、かつ入力された光を所定の反射率で反射する第1の部材と、
前記誘電体結晶の前記第1の面に対向する第2の面に設けられた、前記誘電体結晶に電圧を印加し、かつ入力された光を所定の反射率で反射する第2の部材と、
前記誘電体結晶の後段に配置され、前記誘電体結晶の第2の面から出射される光を合波する光合波器とを備え、
前記誘電体結晶に入力された光が通過する前記誘電体結晶の領域の前記誘電体結晶の屈折率と、前記誘電体結晶の、前記第1の面と前記第2の面との間の距離との積が、温度が変化したときに常にほぼ一定になるように、前記温度の変化に応じて前記光分波器を変動することにより、前記誘電体結晶の前記空間分布領域の所定の領域に前記光分波器から出射された光を入射させることを特徴とするゲートスイッチ。 - 光の入力ポートを備え、温度により光の出力される方路が定まる光分波器と、
前記光分波器の後段に配置され、立方晶構造かつ2次の電気光学効果を有し、相転移温度および屈折率が空間分布している空間分布領域を含む誘電体結晶と、
前記誘電体結晶の第1の面に設けられた、前記誘電体結晶に電圧を印加し、かつ入力された光を所定の反射率で反射する第1の部材と、
前記誘電体結晶の前記第1の面に対向する第2の面に設けられた、前記誘電体結晶に電圧を印加し、かつ入力された光を所定の反射率で反射する第2の部材と、
前記誘電体結晶の後段に配置され、前記誘電体結晶の第2の面から出射される光を合波する光合波器とを備え、
温度と、前記誘電体結晶に入力された光が通過する前記誘電体結晶の領域の相転移温度との温度差が、前記温度が変化したときに常にほぼ一定になるように、かつ前記誘電体結晶に入力された光が通過する前記誘電体結晶の領域の前記誘電体結晶の屈折率と、前記誘電体結晶の、前記第1の面と前記第2の面との間の距離との積が、前記温度が変化したときに常にほぼ一定になるように、前記温度の変化に応じて前記光分波器を変動することにより、前記誘電体結晶の前記空間分布領域の所定の領域に前記光分波器から出射された光を入射させることを特徴とするゲートスイッチ。 - 前記空間分布は、単調かつ連続的であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のゲートスイッチ。
- 前記光分波器は、一方端が固定され、他方端に光ファイバが配置されたバイメタルを備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のゲートスイッチ。
- 前記光分波器は、前記バイメタルの他方端に配置されたコリメートレンズをさらに備え、
前記光ファイバは、前記コリメートレンズに接続されていることを特徴とする請求項5記載のゲートスイッチ。 - 前記第1の部材および第2の部材が、金属薄膜電極であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のゲートスイッチ。
- 前記第1の部材および第2の部材が、前記誘電体結晶の面に設けられた透明電極と、該透明電極に設けられた誘電体多層膜からなる誘電体多層膜ミラーとから構成されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のゲートスイッチ。
- 前記透明電極と、前記誘電体多層膜ミラーとの間に金属薄膜電極が設けられていることを特徴とする請求項8記載のゲートスイッチ。
- 前記誘電体結晶は単結晶であり、該単結晶の結晶軸の1つが前記誘電体結晶に照射される光の透過方向と一致するように配置されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のゲートスイッチ。
- 前記誘電体結晶は多結晶であり、該結晶の結晶軸の少なくとも一つが前記誘電体結晶に照射された光の透過方向と一致するように配置されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のゲートスイッチ。
- 前記誘電体結晶は、K1-yLiyTa1-xNbxO3(0<x<1,0<y<1)の組成、またはKTa1-xNbxO3(0<x<1)の組成を有することを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のゲートスイッチ。
- 前記誘電体結晶は、KTa1-xNbxO3(0<x<1)におけるKの全て、もしくはK1-yLiyTa1-xNbxO3(0<x<1,0<y<1)におけるKおよびLiの全てをBa、Sr、Caのうち少なくとも一つの元素で置き換え、かつTaおよびNbの全てをTiで置き換えた組成を有することを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のゲートスイッチ。
- 前記誘電体結晶は、KTa1-xNbxO3(0<x<1)におけるKの全て、もしくはK1-yLiyTa1-xNbxO3(0<x<1,0<y<1)におけるKおよびLiの全てをPbとLaのうち少なくとも一方の元素で置き換え、かつTaおよびNbの全てをTiとZrのうちの少なくとも一方の元素で置き換えた組成を有することを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のゲートスイッチ。
- 前記誘電体結晶の組成における第1の組成比としての前記xは、0.1以上0.5以下であり、前記誘電体結晶の組成における第2の組成比としての前記yは、0より大であり0.1未満であることを特徴とする請求項12乃至14のいずれかに記載のゲートスイッチ。
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WO2004111717A1 (ja) * | 2003-06-13 | 2004-12-23 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 波長可変光フィルタ |
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