JP2009053459A

JP2009053459A - 波長フィルタ

Info

Publication number: JP2009053459A
Application number: JP2007220511A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Ebisawa; 文博海老澤; Akira Himeno; 明姫野
Original assignee: NTT Electronics Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】光ファイバの先端を研磨した上で誘電体多層膜を直接成膜する工程が困難である。また、光ファイバをスリーブで対向させ、エアーギャップが生じないようにスプリングで応力をかける構造が複雑である。さらに、フェルール先端に誘電体多層膜を成膜するため、波長フィルタの透過波長を簡単に変更できない。しかも安価な誘電体多層膜フィルタを使用できないためコスト低減が難しかった。このように光ファイバを利用した従来の波長フィルタには生産性に課題があった。本発明は、透過波長に応じて誘電体多層膜フィルタを利用でき、構造が簡単であり生産性の高い波長フィルタを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る波長フィルタは、２本の光ファイバを誘電体多層膜フィルタが差し込まれたキャピラリ内で対向させた構造としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、２本の光ファイバ間に誘電体多層膜フィルタ配置した波長フィルタに関するものである。

従来、光ファイバを挿入したフェルールの先端に誘電体多層膜フィルタを直接成膜し、これらを対として、スリーブ内で向かい合わせて、無調芯の波長フィルタを構成していた（例えば、特許文献１を参照。）。

図１に、従来の波長フィルタの構造を示す。光ファイバ１２の挿入されたフェルール１４の先端に誘電体多層膜１５を直接成膜し、これらを対として、スリーブ１７内で向かい合わせて、さらに接合部の空隙を小さくし、安定にするために両側からスプリング１６で加圧した構造となっている。誘電体多層膜１５はバンドパス特性を示すように成膜されていて、コネクタ構造を利用した無調芯の波長フィルタが構成できることが特徴である。
特開２００３−２８７６５５号公報

しかし、フェルールに光ファイバを挿入し、光ファイバの先端を研磨した上で誘電体多層膜を直接成膜する工程が困難である。また、光ファイバをスリーブで対向させ、エアーギャップが生じないようにスプリングで応力をかける構造が複雑である。さらに、フェルール先端に誘電体多層膜を成膜するため、波長フィルタの透過波長を簡単に変更できない。しかも安価な誘電体多層膜フィルタを使用できないためコスト低減が難しかった。このように光ファイバコネクタ構造を利用した従来の波長フィルタには生産性に課題があった。

そこで、係る課題を解決するため、本発明は、透過波長に応じて誘電体多層膜フィルタを利用でき、構造が簡単であり生産性の高い波長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に、本発明に係る波長フィルタは、２本の屈折率分布レンズ付光ファイバを誘電体多層膜フィルタが差し込まれたキャピラリ内で対向させた構造としている。

具体的には、本発明に係る波長フィルタは、中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズの中心軸方向の一端に、光軸が揃うようにシングルモード光ファイバが接続された導波路と、内部を長軸方向に貫通する貫通孔を横切る溝が形成され、前記溝を挟んで前記屈折率分布型レンズの中心軸方向の他端が相対するように前記貫通孔の両端から前記導波路が挿入されるキャピラリと、前記キャピラリの溝に配置され、相対する前記導波路の前記屈折率分布型レンズ間を遮る誘電体多層膜フィルタと、を備える。

キャピラリに前記導波路を挿入すると無調芯で低損失結合が容易に得られる。屈折率分布型レンズにより、導波路間のギャップの長さ、光軸ずれ及び角度ずれに対する結合許容が、シングルモード光ファイバのコア間の結合許容より広くなるからである。このキャピラリ内の導波路間に溝を形成し、ここに任意の誘電体多層膜フィルタを挿入固定する。無調芯で簡単な工程で波長フィルタを構成することができるために低価格が実現できる。また、誘電体多層膜の種類を変更することで簡単にハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタなどの多品種生産も可能となった。

従って、本発明は、透過波長に応じて誘電体多層膜フィルタを利用でき、構造が簡単であり生産性の高い波長フィルタを提供できる。

本発明に係る波長フィルタの前記キャピラリの前記溝は、前記貫通孔の軸に対して斜めに形成されていることが好ましい。誘電体多層膜フィルタの表面が光軸に対して斜めとなり、誘電体多層膜フィルタの表面で反射した光が光源方向へ戻ることを防ぐことができる。

本発明に係る波長フィルタの前記導波路は、前記屈折率分布型レンズの中心軸方向の他端の面が光軸に対して斜めに形成されていることが好ましい。屈折率分布型レンズの他端の表面で反射した光が光源方向へ戻ることを防ぐことができる。

本発明によれば、目的の透過波長帯域に応じて最適な誘電体多層膜フィルタを利用でき、構造が簡単であり生産性の高い波長フィルタを提供することができる。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。

（実施の形態１）
図２に本実施形態の波長フィルタ３０１の概念図を示す。波長フィルタ３０１は、中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズ２７の中心軸方向の一端に、光軸が揃うようにシングルモード光ファイバ２２が接続された導波路５１と、内部を長軸方向に貫通する貫通孔を横切る溝２６が形成され、溝２６を挟んで屈折率分布型レンズ２７の中心軸方向の他端が相対するように貫通孔の両端から導波路５１が挿入されるキャピラリ２４と、キャピラリ２４の溝２６に配置され、相対する導波路５１の屈折率分布型レンズ２７間を遮る誘電体多層膜フィルタ２５と、を備える。

導波路５１は、シングルモード光ファイバ２２の先端に光軸が揃うように屈折率分布型レンズ２７を融着して形成する。屈折率分布型レンズ２７は、例えば、ＧＲＩＮレンズ又はグレーデッドインデックスファイバを一定の長さでカットしたものである。導波路５１の先端（屈折率分布型レンズ２７のシングルモード光ファイバ２２と反対側の面）にＡＲコート（無反射コート）２９を施してもよい。

なお、図２では、屈折率分布型レンズ２７のシングルモード光ファイバ２２と反対側の端面は光軸に垂直であるが、この端面を光軸に対して斜めに形成してもよい。

導波路５１をペアとして屈折率分布型レンズ２７を対向させると簡単にコリメートレンズ系が構成できる。対向距離は屈折率分布型レンズ２７のＮＡ（開口角）や屈折率分布型レンズ２７の長さにより決まり、これらを最適化することで結合損失を最小にすることができる。例えば０．２ｄＢ以下が実現可能である。

キャピラリ２４は管である。本実施例では、一端から他端へ内部を長軸方向に貫通する管の内部を貫通孔として説明する。例えば、キャピラリ２４はガラスキャピラリである。キャピラリ２４の中央付近を予めダイシングソーで幅３５μｍ程度の切れ込みを入れ、溝２６を形成する。ダイシングソーのダイヤモンドブレードの厚みで溝２６の幅を制御できる。例えば、幅３５μｍの溝２６を形成する場合は、切シロが３５μｍとなる厚みのダイヤモンドブレードを選べばよい。他の厚さも可能である。切れ込みは少なくともキャピラリ２４の貫通孔を完全に横切るまで行うようにする。ダイシングソーでキャピラリ２４を傾けて切込みを入れることで、溝２６を貫通孔の軸に対して斜めに形成することもできる。

キャピラリ２４に両端から導波路５１の屈折率分布型レンズ２７側の先端を挿入し、溝２６を中心に挟むように対向させる。キャピラリ２４の両端で導波路５１をＵＶ接着剤２８で固定する。

導波路５１の直径は屈折率分布型レンズ２７を含めて１２５μｍで公差は±０．５μｍである。これを内径１２６μｍで公差が−０．０μｍ／＋１．０μｍのキャピラリ２４の両端から挿入し、適当な距離、例えば１ｍｍで対向させると、光軸調整せず（無調芯で）結合損失０．４ｄＢのコリメート光学系が構成できた。さらに、図２のように導波路５１の先端にＡＲコート２９を施すことで、結合損失は０．２ｄＢ以下とすることができる。

これは屈折率分布型レンズ２７の結合許容が緩く、キャピラリ２４の寸法公差が十分に小さいためである。上述のように、例えば、屈折率分布型レンズ２７の対向距離が１ｍｍである構成では、光軸ずれの結合許容はＸＹ方向（光軸方向に垂直方向）±５μｍで０．２ｄＢであるために導波路５１の公差とキャピラリ２４の公差がそれぞれ最大になったとしても十分に小さな損失が実現できることになる。

キャピラリ２４の溝２６に誘電体多層膜フィルタ２５を差し込み、ＵＶ接着剤２８で固定する。誘電体多層膜フィルタ２５は、基板フリー誘電体多層膜フィルタ（厚さ３０μｍ）が好ましい。誘電体多層膜フィルタ２５の面サイズは０．５ｍｍ×１．０ｍｍとした。誘電体多層膜フィルタ２５としては短波長透過フィルタ（ＳＷＰＦ）、長波長透過フィルタ（ＬＷＰＦ）又はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を用いることができる。誘電体多層膜フィルタ２５の種類を選択するだけで所望のパスバンドの波長フィルタ３０１を製造することができる。

なお、ＢＰＦは誘電体キャビティ層数が多くなるため、厚さが３５μｍ程度になることもある。この場合、溝２６の幅は４０μｍ程度にするほうがよい。また、キャピラリ２４として直径１．８ｍｍのガラスキャピラリを使用すれば、上述した大きさの誘電体多層膜フィルタ２５を溝２６にはみ出さずに差し込むことができる。

誘電体多層膜フィルタ２５を複数使用することもできる。図３は、誘電体多層膜フィルタ２５を２枚使用した波長フィルタ３０２である。波長フィルタ３０２は、ほぼ同じ特性の誘電体多層膜フィルタ２５を２枚使用しているため、パスバンドの帯域を狭くすることができる。なお、他の組合せとしてＳＷＰＦ又はＬＷＰＦのパスバンド波長帯域に中心波長を持つＢＰＦを組み合わせてもよい。

ＳＷＰＦの特性を持つ誘電体多層膜フィルタ２５を溝２６に挿入した波長フィルタ３０１の波長特性を図４に示す。波長フィルタ３０１は、遮断帯域１５４０〜１５６０ｎｍ、透過帯域の挿入損失０．５ｄＢ以下、アイソレーション−４０ｄＢ以下の特性を持つ。

ＬＷＰＦの特性を持つ誘電体多層膜フィルタ２５を溝２６に挿入した波長フィルタ３０１の波長特性を図５に示す。波長フィルタ３０１は、遮断帯域１４８０〜１５００ｎｍ、透過帯域の挿入損失０．５ｄＢ以下、アイソレーション−４０ｄＢ以下の特性を持つ。

ＢＰＦの特性を持つ誘電体多層膜フィルタ２５を溝２６に挿入した波長フィルタ３０１の波長特性例を図６に示す。この例はＣＷＤＭ（ＣｏａｒｓｅＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）用バンドパスフィルタとして用いるためのものであり、中心波長はＣＷＤＭのＩＴＵｇｒｉｄに合わせてある。波長フィルタ３０１は、０．５ｄＢ透過帯域１４ｎｍ以上、挿入損失は０．５ｄＢ以下、透過帯域のリップルは０．５ｄＢ未満、透過帯域の損失は０．７ｄＢ未満の特性を持つ。

図７は、波長フィルタ３０１又は波長フィルタ３０２をジャケット内に収めた波長フィルタモジュール５０１の概念図である。説明のため断面を示している。ジャケット７１は例えば２つのＳＵＳ金属管をつき合わせて、シーム溶接７２で接合した構造である。導波路入出力部７３の付近の導波路５１は金属コート７６されており、導波路入出力部７３にＡｕＳｎあるいはＳｎＡｇＣｕによる半田付けでハーメチィック処理をされている。このため、波長フィルタモジュール５０１は気密封止構造となり、信頼性の高い波長フィルタとすることができる。

本発明の波長フィルタは、ＤＷＤＭ（ＤｅｎｓｅＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）用、ＣＷＤＭ用又はＰＯＮ（ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）用の波長フィルタとして使用できる。

従来の波長フィルタの構造の概念図である。本実施形態の波長フィルタの概念図である。本実施形態の波長フィルタの概念図である。ＳＷＰＦの特性を持つ誘電体多層膜フィルタを溝に挿入した波長フィルタの波長特性を示した図である。ＬＷＰＦの特性を持つ誘電体多層膜フィルタを溝に挿入した波長フィルタの波長特性を示した図である。ＢＰＦの特性を持つ誘電体多層膜フィルタを溝に挿入した波長フィルタの波長特性を示した図である。本実施形態の波長フィルタモジュールの概念図である。

符号の説明

３０１、３０２：波長フィルタ
５０１：波長フィルタモジュール
１１：光コネクタ
１２：光ファイバ
１４：フェルール
１５：誘電体多層膜
１６：スプリング
１７：スリーブ
２２：シングルモード光ファイバ
２４：キャピラリ
２５：誘電体多層膜フィルタ
２６：溝
２７：屈折率分布型レンズ
２８：ＵＶ接着剤
２９：ＡＲコート
３０：コア
３１：クラッド
５１：導波路
７１：ジャケット
７２：シーム溶接
７３：導波路入出力部
７６：金属コート

Claims

中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズの中心軸方向の一端に、光軸が揃うようにシングルモード光ファイバが接続された導波路と、
内部を長軸方向に貫通する貫通孔を横切る溝が形成され、前記溝を挟んで前記屈折率分布型レンズの中心軸方向の他端が相対するように前記貫通孔の両端から前記導波路が挿入されるキャピラリと、
前記キャピラリの溝に配置され、相対する前記導波路の前記屈折率分布型レンズ間を遮る誘電体多層膜フィルタと、
を備える波長フィルタ。
前記キャピラリの前記溝は、前記貫通孔の軸に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の波長フィルタ。
前記導波路は、前記屈折率分布型レンズの中心軸方向の他端の面が光軸に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長フィルタ。