JP2019101204A - 干渉フィルタモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】偏光依存性や偏波モード分散が少なく波長選択特性にも優れた干渉フィルタモジュールをより安価に提供する。【解決手段】光軸６０上に対向配置された一対の光ファイバコリメータ（３ａ、３ｂ）と偶数個の干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）と、筒状の本体部２１と干渉フィルタを保持して本体部に装着されるフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）とを含む筐体２を備え、干渉フィルタは前端からｋ番目に配置された干渉フィルタと後端からｋ番目に配置された干渉フィルタからなる二つの干渉フィルタをｋ番目の組とし、ｋ番目の組の二つの前記干渉フィルタは、前後両端からｋ番目にある二つのフィルタ保持部に収納され、前後両端からｋ番目にある二つのフィルタ保持部は、前後方向に直交する方向に回転軸（４６ａ、４６ｂ）を有して筐体に装着された状態で回転可能に構成されているとともに、互いの前記回転軸が直交している干渉フィルタモジュール１としている。【選択図】図１

Description

本発明は対向する光ファイバコリメータ間に干渉フィルタを配置して所定の波長帯域の光を選択的に透過させる干渉フィルタモジュールに関する。

光学素子としての干渉フィルタはガラスなどの基板上に誘電体などからなる薄膜を積層した構造を有し、特定の波長帯域の光を透過し、他の帯域の光を反射する。そして干渉フィルタモジュールは、対向する１対の光ファイバコリメータ間に形成される光軸上に干渉フィルタを配置した構成を基本としている。一般に、干渉フィルタモジュールでは、中空筒状の筐体内に干渉フィルタが位置合わせされた状態で保持され、その筐体の両端のそれぞれに光ファイバコリメータが接続された構造を有している。このような干渉フィルタモジュールは、例えば、光通信網における光信号伝送路となる光ファイバの延長途上に介在し、劣化した信号波形を整形したりノイズ光を除去したりするために用いられる。

ところで一つの干渉フィルタをコリメータ間に配置した基本的な干渉フィルタモジュールでは目的とする帯域の波長をより効率的に透過させることができない。そこで複数の干渉フィルタを直列に配置して目的とする波長帯域の波長を選択的に透過させる特性（以下、波長選択特性とも言う）を向上させることがある。また干渉フィルタモジュ−ルでは干渉フィルタの光入射面を光軸に対して傾けている。それによって一方の光ファイバから干渉フィルタに一方向に向かう光が入射された際、一部の光が正反射してその光ファイバへ再入射してしまう所謂「戻り光」を防止している。しかし干渉フィルタの光入射面を光軸に対して傾けると、互いに直交する方向に振動するＰ波とＳ波の光強度に差が生じる。すなわち挿入損失に偏光依存性が生じる。またＰ波とＳ波の伝搬速度に差が生じる偏波モード分散が生じる。そして波長選択特性の向上を目的として干渉フィルタを二つ用いた干渉フィルタモジュールでは、偏光依存性や偏波モード分散による影響がより大きくなる。そこで以下の特許文献１には二つの干渉フィルタを光入射面が互いに直交するとともに、光軸に対して傾斜するように配置して、一つ目の干渉フィルタを透過した際のＰ波とＳ波の関係を二つ目の干渉フィルタによって入れ替えることで波長選択特性を向上させつつ偏光依存性と偏波モード分散を低減させた干渉フィルタモジュールについて記載されている。

特開平９−１７８９７０号公報

上記特許文献１に記載の干渉フィルタモジュールは、二つの干渉フィルタを直列に配置しつつ光軸に対する光入射面の傾き方向を二つの干渉フィルタ間で直交させている。そして一方の干渉フィルタは筐体の内部形状に基づいて光入射面が光軸に対して所定の傾き角（以下、光入射角とも言う）をなすように保持され、他方の干渉フィルタは、筐体に回動自在に装着された円筒状のホルダに支持されている。

ところで、干渉フィルタの波長選択特性は干渉膜の膜厚と光軸に対する光入射面の傾き角によって左右される。しかし上記特許文献１に記載の発明では、一方の干渉フィルタの光入射角が固定されているため、干渉フィルタの干渉膜に誤差があると目的とする波長選択特性が得られなくなる。言い換えれば干渉フィルタには極めて高精度な膜厚制御を要する。もちろん筐体側にも干渉フィルタを高い精度で所定の光入射角となるように保持する構造が必要となる。したがって従来の干渉フィルタモジュールには、干渉フィルタや筐体の製造コストが増加し、安価に提供することが難しくなるという問題がある。

そこで本発明は偏光依存性や偏波モード分散が少なく波長選択特性にも優れた干渉フィルタモジュールをより安価に提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明は、前後方向を光軸方向として、筐体の前後両端に互いに対向しつつ光軸上に配置された第１および第２の光ファイバコリメータと、ｎを自然数として前記筐体内に光軸上に配置された２ｎ個の干渉フィルタとを備えた干渉フィルタモジュールであって、
前記筐体は、筒状の本体部と、それぞれが一つの前記干渉フィルタを保持して前記本体部に装着される２ｎ個のフィルタ保持部とを含んで構成され、
前記干渉フィルタは基板上に干渉膜が積層されてなり、
ｋをｎ以下の自然数として、前記筐体の前端から後端に向かってｋ番目に配置された干渉フィルタと前記筐体の後端から前端に向かってｋ番目に配置された干渉フィルタとからなる二つの干渉フィルタを前記２ｎ個の干渉フィルタにおけるｋ番目の組とし、
前記ｋ番目の組の二つの前記干渉フィルタは、前記筐体の前後両端からｋ番目にある二つのフィルタ保持部に収納され、
前記筐体の前後両端からｋ番目にある前記二つのフィルタ保持部は、前後方向に直交する方向に回転軸を有して前記筐体に回転可能に保持されているとともに、互いの前記回転軸が直交している。

前記ｋ番目の組の二つの前記干渉フィルタは、それぞれの干渉膜の膜面が互いに対向している干渉フィルタモジュールとすることもできる。そして前記干渉フィルタを二つ備え、当該二つの干渉フィルタのそれぞれの前記膜面が、前後で対向する前記第１と第２の光ファイバコリメータ間に形成される光路上のビームウエスト位置に対して等距離となるように配置されている干渉フィルタモジュールとすれば好適である。さらに前記二つの干渉フィルタは、互いが接触しないようにそれぞれの膜面が前記ビームウエスト位置に最も近接するように配置されている干渉フィルタモジュールとすればより好ましい。

本発明の干渉フィルタモジュールは、偏光依存性や偏波モード分散が少なく波長選択特性に優れており、かつ安価に提供することができる。

本発明の第１の実施例に係る波長選択フィルタの構造を示す斜視図である。 上記第１の実施例に係る選択波長フィルタの内部構造を示す断面図である。 上記第１の実施例に係る選択波長フィルタの偏光依存性を示すグラフである。 上記第１の実施例に係る選択波長フィルタの偏波モード分散を示すグラフである。 光ファイバコリメータの光学特性を示す図である。 干渉フィルタにおける波長選択特性の発散角依存性を示すグラフである。 干渉フィルタモジュールにおいて、干渉フィルタの構造と光ファイバコリメータの光学特性とに起因する問題点を説明するための図である。 本発明の第２の実施例に係る干渉フィルタモジュールの概略構造を示す図である。 上記第２の実施例に係る干渉フィルタモジュールにおいて干渉フィルタの膜面の位置合わせ方法の例を示す断面図である。

本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。なお以下の説明に用いた図面において、同一または類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。ある図面において符号を付した部分について、不要であれば他の図面ではその部分に符号を付さない場合もある。

＝＝＝第１の実施例＝＝＝
本発明の実施例に係る干渉フィルタモジュールは、対向する光ファイバコリメータ間に偶数個の干渉フィルタを光軸上に直列配置してなり、さらに各干渉フィルタの光入出射面の法線方向が光軸に対して傾いている。より具体的には光軸方向を前後方向とするとともに、ｎを自然数として２ｎ個の干渉フィルタを備えるとして、最も前方の１番目の干渉フィルタから後方に向かってｋ（ｋは自然数、ｋ≦ｎ）番目の干渉フィルタと、最も後方の１番目の干渉フィルタから前方に向かってｋ番目の干渉フィルタを１組として、各組の干渉フィルタの光入射面は前後方向に直交し、かつ各干渉フィルタは互いに直交する軸のまわりに回転可能に保持されている。以下では、２個の干渉フィルタを備えるとともに、各実施例に共通の基本構成を備えた最も単純な干渉フィルタモジュールを第１の実施例として挙げる。

図１は第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１を示す図である。図１（Ａ）はその分解斜視図であり、図１（Ｂ）は組み立てられた状態の干渉フィルタモジュール１を示す斜視図である。図１（Ａ）に示したように、第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１は、筐体２と、二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）と、二つの光ファイバコリメータ（３ａ、３ｂ）とから構成されている。筐体２は円筒状の筐体本体部（以下、本体部２１とも言う）と、その本体部２１に装着される二つのフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）とから構成されている。そして円筒状の本体部２１の両端（２２ａ、２２ｂ）のそれぞれに光ファイバコリメータ（３ａ、３ｂ）が互いに対向するように接続される。各フィルタ保持部（４ａ、４ｂ）にはそれぞれ一つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）が保持される。ここで便宜的に円筒状の本体部２１の円筒軸６方向を前後方向とする。そして前後方向に平行となるようにｚ軸を取ってｘｙｚ３次元直交座標系を設定するとともに、ｘ軸方向を左右方向、ｙ軸方向を上下方向とする。また図１（Ａ）を右上前方から見たときの斜視図として、図中に示したように、左右、上下、および前後の各方向を規定することとする。

つぎに図１（Ａ）を参照しつつ第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１の構成について具体的に説明する。まず二つのフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）のうち前方のフィルタ保持部４ａは干渉フィルタ５ａをｙ軸まわりに回転可能にしつつ本体部２１に固定するための構成であり、後方のフィルタ保持部４ｂは干渉フィルタ５ｂをｘ軸まわりに回転可能にしつつ本体部２１に固定するための構成である。また各フィルタ保持部（４ａ、４ｂ）は、円筒状の胴部４１の端面に当該胴部４１よりも拡径された円板状の頭部４４が形成された形状となっている。

円筒状の胴部４１の側面には干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）を収納するために、当該胴部４１の円筒軸（４６ａ、４６ｂ）と直交する方向に貫通する孔（以下、フィルタ収納部４２とも言う）が形成されている。この例では、直方体状、あるいは矩形平板状の干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の形状に合わせてフィルタ収納部４２の開口４３は矩形状となっている。干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）は、自身の光入出射面（５１、５２）がこのフィルタ収納部４２における矩形の開口４３から露出するようにそのフィルタ収納部４２に挿入される。

本体部２１は中空円筒状で、前後の両端面（２２ａ、２２ｂ）には円形断面を有して前後方向に貫通する孔（以下、横孔２３とも言う）が円筒軸６に一致する方向に形成されている。そして本体部２１の前後両端面（２２ａ、２２ｂ）には光ファイバコリメータ（３ａ、３ｂ）が互いの光軸６０が同軸となるように溶接などの方法によって接続される。それによって横孔２３内に光軸６０に沿う光路が形成される。なお以下では本体部２１の円筒軸６と光軸６０とが同軸となっているものとして説明を続ける。

本体部２１には上下方向、および左右方向を深さ方向として開口する二つの円形の孔（以下、縦孔（２４ａ、２４ｂ）とも言う）が形成され、縦孔（２４ａ、２４ｂ）の内面には先の前後方向の横孔２３が開口している。なおここに示した例では、縦孔（２４ａ、２４ｂ）は有底であるが、貫通孔であってもよい。そしてこれらの縦孔（２４ａ、２４ｂ）にはフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）の胴部４１が挿入される。それぞれのフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）の胴部４１を縦孔（２４ａ、２４ｂ）に挿入すると、胴部４１の側面が縦孔（２４ａ、２４ｂ）の内面に摺動可能に接触する。それによってフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）を軸（４６ａ、４６ｂ）まわりに円滑に回転させることができる。またこの第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１では、縦孔（２４ａ、２４ｂ）の形成位置を中心とした前後の領域２５が切り欠かれており、この切り欠いた領域２５には平坦面２６が形成されている。平坦面２６の法線方向はその平坦面２６に開口する縦孔（２４ａ、２４ｂ）の軸、すなわちフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）における胴部４１の円筒軸（４６ａ、４６ｂ）の方向に一致している。それによってフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）の胴部４１が縦孔（２４ａ、２４ｂ）に挿入されると、図１（Ｂ）に示したように、フィルタ保持部（４ａ、４ｂ）の頭部４４における胴部４１側の面（以下、裏面）が本体部２１の平坦面２６に当接し、フィルタ保持部（４ａ、４ｂ）が本体部２１に対して隙間無く装着される。

なおフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）には、胴部４１を回転させるための構造として、頭部４４のおもて面側に溝４５が形成されている。フィルタ保持部（４ａ、４ｂ）が本体部２１に装着された状態でマイナスドライバなどの工具をこの溝４５に当て、その頭部４４を胴部４１の円筒軸（４６ａ、４６ｂ）まわりに回転させると、胴部４１に装着されている干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の光入出射面（５１、５２）を光軸６０に対して任意の角度で傾けることができる。なお干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）をそのような状態で固定する場合は、フィルタ保持部（４ａ、４ｂ）の頭部４４をレーザー溶接などの方法によって本体部２１の平坦面２６に固定すればよい。なお第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１において、干渉フィルタ（４ａ、４ｂ）の光軸６０に対する傾きを可変調整するための機構やフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）による干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の保持構造は図１に示した構成や構造に限定されない。

図２は組み立てられた状態の第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１の内部構造を示す概略図である。図２（Ａ）は光軸６０を含むｚｘ面を示す縦断面図であり、図２（Ｂ）は光軸６０を含むｙｚ面を示す縦断面図である。図２に示したように、光ファイバコリメータ（３ａ、３ｂ）は、中空円筒状のスリーブ３２内に光ファイバ（３１ａ、３１ｂ）を保持したフェルール３３とコリメートレンズ（３４ａ、３４ｂ）とがこのスリーブ３２と同軸に保持された構造を有し、光ファイバ（３１ａ、３１ｂ）は筐体２側に開口端（３５ａ、３５ｂ）を有している。ここで前方の光ファイバ３１ａを伝播してきた光信号が当該光ファイバ３１ａの開口端３５ａから後方に向かう光ビームとして出射し、その光ビームが後方の光ファイバ３１ｂの開口端３５ｂに入射するものとする。そして以下では、前方の光ファイバコリメータ３ａと当該光ファイバコリメータ３ａを構成する光ファイバ３１ａおよびコリメートレンズ３４ａを、それぞれ入力側コリメータ３ａ、入力側ファイバ３１ａ、および入力側レンズ３４ａと称することとする。後方の光ファイバコリメータ３ｂ、光ファイバ３１ｂおよびコリメートレンズ３４ｂについてはそれぞれ出力側コリメータ３ｂ、出力側ファイバ３１ｂ、および出力側レンズ３４ｂと称することとする。そして入出力側の光ファイバ（３１ａ、３１ｂ）の開口端同士（３５ａ―３５ｂ）を結ぶ直線を光軸６０としている。

組み立てられた状態の第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１は、前後のフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）のぞれぞれのフィルタ収納部４２の開口４３と縦孔（２４ａ、２４ｂ）内における横孔２３の開口とを対面させることで、光軸６０に沿って前方から後方に進行する光ビームが干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）を透過する。またフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）において縦孔（２４ａ、２４ｂ）に挿入された胴部４１を円筒軸（４６ａ、４６ｂ）まわりに回転させると、干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）における光入出射面（５１、５２）が光軸６０に対して傾斜する。なおここでは光入出射面（５１、５２）の法線５３と光軸６０とのなす角を入射角度（θ_１、θ_２）とする。

つぎに第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１の偏光依存性と偏波モード分散について調べた。図３および図４に当該偏光依存性および偏波モード分散をグラフにして示した。なお図３（Ａ）と図４（Ａ）は、干渉フィルタを一つ用いた干渉フィルタモジュール（以下、比較例ともいう）についての偏光依存性と偏波モード分散を示しており、これら比較例の特性を示すグラフでは、干渉フィルタの光入射面の法線方向と光軸との交差角度（以下、入射角度θとも言う）をパラメータとしている。また図３（Ｂ）と図４（Ｂ）は第１実施例の偏光依存性と偏波モード分散を示しており、これら第１実施例の偏光依存性と偏波モード分散の特性グラフでは、図２に示した入射角（θ_１、θ_２）をパラメータとしている。そして比較例および第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１に用いた干渉フィルタは、１．４ｍｍの石英基板上に、干渉膜として３３μｍの厚さのＳｉＯ_２と１９μｍの厚さのＴａ_２Ｏ_５を順次積層したものである。以下、図２〜図４に基づいて第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１における偏光依存性と偏波モード分散の特性について説明する。

図３（Ａ）および図４（Ａ）に示したように、比較例では入射角度θを２．５゜、２．７゜および３．０゜としたとき、θが大きいほど偏光依存性および偏波モードの特性が劣化していることが分かる。一方、第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１では、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）に示したように後方の干渉フィルタ５ｂの入射角θ_２を、比較例において偏光依存性および偏波モード分散の特性が大きく劣化したときの入射角θと同じ３．０゜に設定した場合でも、前方の干渉フィルタ５ａの入射角θ_１を３．０゜に近づけていくことで、比較例に対して偏波依存性と偏波モード分散の特性を向上させることができる。もちろん二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の入射角度（θ_１、θ_２）が同じ（θ_１＝θ_２）であれば、より特性が向上することは自明である。なお図３（Ｂ）、図４（Ｂ）に示した第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１における特性のグラフでは、縦軸の正負の符号が比較例のものとは異なっている。これは前方から後方に向かって光ビームが順次前方と後方の干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）を透過する際に、前方の干渉フィルタ５ａの入射角θ_１に対して後方の干渉フィルタ５ｂの入射角θ_２の方が大きいため（θ_１＜θ_２）、Ｐ波とＳ波の波長ごとの光透過強度や遅延の大小が比較例に対して逆転しているためである。いずれにしても第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１では、二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の入射角（θ_１、θ_２）を自在に調整できるようになっていることから、筐体２側に一方の干渉フィルタ（５ａまたは５ｂ）を精度良く固定するための構造が不要となる。また図３（Ｂ）と図４（Ｂ）に示したように、双方の入射角度（θ_２、θ_１）が完全に一致していなくても優れた偏光依存性や偏波モード分散特性が得られることから、双方の干渉フィルタ（５ｂ、５ａ）において干渉膜の厚さにバラツキがあった場合には、双方の入射角度（θ_２、θ_１）を任意に調整することで目的とする波長選択特性が得られる。

＝＝＝第２の実施例＝＝＝
第１実施例では、二つの干渉フィルタの入射角を任意に設定でき、干渉フィルタにおける干渉膜の厚さを厳密に制御したり、極めて高い加工精度で筐体を製造したりする必要が無い。そのため優れた偏光依存特性と偏波モード分散特性を備えた干渉フィルタモジュールを安価に提供することができる。しかし複数の干渉フィルタを用いることの本来の目的は、波長選択特性の向上にある。したがって干渉フィルタモジュールには、この本来の目的をより高次元で達成させることも必要となる。しかしながら第１実施例を含む複数の干渉フィルタを用いた干渉フィルタモジュールでは、光ファイバコリメータによる光学特性と干渉フィルタの構造に起因してより高い波長選択特性を得ることが難しくなるという問題があることが判明した。

まず光ファイバコリメータの光学特性に起因する波長選択特性の限界について説明する。図５は光ファイバコリメータの光学特性を示す図であり、図６はその光ファイバコリメータの光学特性と干渉フィルタの波長選択特性との関係を示すグラフである。図５に示したように入力側ファイバ３１ａの開口端３５ａから出射した光ビームＢ１は所定の開口角φで後方に向かって出射し、入力側レンズ３４ａにより平行光Ｂ２に整形されて後方に向かう。平行光Ｂ２のビームスポット径は、入力側レンズ３４ａの主面位置Ｐ１における最大径ω_１から徐々に縮径してビームウエスト位置ＢＷにて最小値ω_２となり、その後は徐々に拡径して出力側コリメータ３ｂに至る。そして出力側レンズ３４ｂに入射された平行光Ｂ２は収束光Ｂ３として出力側ファイバ３１ｂの開口端３５ｂに結合する。

ところで第１実施例では、二つの干渉フィルタがこのビームスポット径が徐々に変化する平行光Ｂ２の光路上のいずれかの前後位置に配置される。そのためそれぞれの干渉フィルタは自身が配置される前後位置によって入射光の発散角が異なることになる。例えば、図５において、コリメートレンズ（３４ａ、３４ｂ）の焦点距離ｆが１．８ｍｍで、入出力側それぞれの光ファイバコリメータ（３１ａ、３１ｂ）におけるコリメートレンズ（３４ａ、３４ｂ）の主面間（Ｐ１−Ｐ２）が距離Ｌ＝３０ｍｍとなる光学系では、ビームウエスト位置ＢＷから前後に５ｍｍ離れた位置での発散角は０．０１５゜であり、１０ｍｍ離れた位置では発散角が０．０３゜となる。このように干渉フィルタを前後に５ｍｍずらすだけで発散角が２倍になる。

図６は一つの干渉フィルタについて、発散角をパラメータとしたときの波長選択特性を示している。この図６に示したように、干渉フィルタは発散角が大きくなるほど波長選択特性が劣化することがわかる。この発散角と波長選択特性との関係は干渉フィルタの構造によって顕在化する。具体的には、干渉フィルタは、より優れた波長選択特性を得るために発散角が理論上０゜となるビームウエスト位置の近傍に配置することが望ましい。しかし干渉フィルタは基板上に干渉膜を積層した構造であり、干渉膜に対して基板の厚さがかなり厚い。第１実施例では１．４ｍｍの厚さの基板に対して干渉膜の厚さは５２μｍであった。そして基板は波長選択特性には全く関与しない。図７にこのような干渉フィルタの構造と光ファイバコリメータの光学特性とに起因する波長選択特性の劣化メカニズムを示した。ここでは第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１のｙｚ面に対応する縦断面を簡略化して示した。また二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の基板（５４ａ、５４ｂ）と干渉膜（５５ａ、５５ｂ）とからなる積層構造を誇張して示した。この図７に示したように、二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）を前後に直列配置したとき、例えば前方の干渉フィルタ５ａについては干渉膜５５ａの位置（以下、膜位置Ｐａとも言う）を発散角が小さなビームウエスト位置ＢＷにほぼ一致させることができるものの、後方の干渉フィルタ５ｂについては、膜位置Ｐｂが前方の干渉フィルタ５ａの基板５４ａの厚さだけ隔てた位置よりも後方になり、発散角が大きな位置で光ビームＢ２を入射させることになる。すなわち基板（５４ａ、５４ｂ）の厚さに起因して波長選択特性が劣化することになる。確かに基板を薄くすることも考えられるが、薄い基板を製造するには高度な技術が必要であり、干渉フィルタの製造コストが増加する。さらに基板の強度を確保するためにはある程度の厚さが必要であることから、現実的には第１実施例と同様に１ｍｍ程度の厚さが必要である。そしてフィルタ保持部の大きさも考慮すれば、少なくとも一方の干渉フィルタについては発散角がさらに大きくなる。

そこで第２の実施例として、基板を薄くしなくても発散角に起因する波長選択特性の劣化を抑えることができる干渉フィルタモジュールを挙げる。図８は第２の実施例に係る干渉フィルタモジュール１００の概略図である。ここでもｙｚ面に対応する縦断面を筐体などを含まない簡略化した図によって示した。図８に示したように第２の実施例に係る干渉フィルタモジュール１００では、前後で直列配置される二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）のうち、前方の干渉フィルタ５ａについては干渉膜５５ａを後方に向け、後方の干渉フィルタ５ｂについては干渉膜５５ｂを前方に向ける。すなわち互いの干渉膜（５５ａ、５５ｂ）が対面するように二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）を配置している。それによって二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）のそれぞれの膜位置（Ｐａ、Ｐｂ）を極めて近接させることができ、ほぼ同じ発散角で光ビームを入射させることができる。

なお第２の実施例に係る干渉フィルタモジュール１００は、ビームウエスト位置ＢＷに対して前後に等距離となる位置にそれぞれの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）を配置すれば発散角が確実に同じになり、波長選択特性を対称にすることができる。すなわち確実に目的とする帯域の波長を極めて精度良く透過させることができ、好適である。さらに二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の膜位置（Ｐ１、Ｐ２）をビームウエスト位置ＢＷに可能な限り近づけるようにすれば、波長選択特性に影響する発散角を最小限にすることができ、さらに好ましい。具体的にはビームウエスト位置ＢＷを中心にして前後等距離に二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の干渉膜（５５ａ、５５ｂ）を向かい合わせにしつつ、所定の入射角度（θ_１、θ_２）で保持したとき、互いの干渉膜（５５ａ、５５ｂ）の膜面が接触しないように近接させればよい。

ところで干渉膜（５５ａ、５５ｂ）は極めて薄いため、膜位置（Ｐａ、Ｐｂ）は実質的に膜面５７の位置となるが、第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１では、二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の干渉膜（５５ａ、５５ｂ）をビームウエスト位置ＢＷから同じ距離に配置しようとすると、筐体２の本体部２１におけるフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）の装着位置やフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）に対する干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の相対位置を基板（５４ａ、５４ｂ）の厚さを考慮して設定する必要がある。しかも干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の基板（５４ａ、５４ｂ）は研磨などの後工程によって厚さが変わる可能性もあり、二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の相対的な配置を精度良く調整することが難しかった。一方第２の実施例に係る干渉フィルタモジュール１００では、二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の膜面５７同士を対面させているため、基板（５４ａ、５４ｂ）の厚さを考慮せずに二つの干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）を配置することができる。

なお図１に示した第１の実施例に係る干渉フィルタモジュール１のように筒状のフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）の胴部４１に干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）を収納する場合、フィルタ保持部（４ａ、４ｂ）に対しても膜面５７の相対位置を調整することになる。図９にフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）に対する膜面５７の相対位置の調整方法や調整構造を示した。例えば、図９（Ａ）はフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）を回転軸（４６ａ、４６ｂ）に直交する面で切断したときの横断面図であり、この図に示したようにフィルタ収納部４２における開口４３の端面４７に膜面５７を一致させればよい。また図９（Ｂ）はフィルタ保持部（４ａ、４ｂ）を回転軸（４６ａ、４６ｂ）を含みつつフィルタ収納部４２の開口４３を２等分するように切断したときの縦断面図であり、この図に示したように、フィルタ収納部４２を有底にしてその底部４８に光路を通すための孔４９を形成しておけばよい。そして膜面をこの底部４８の内面５０に当接させれば干渉フィルタ（５ａ、５ｂ）の膜面５７がフィルタ収納部４２に対して所定の相対位置関係で配置される。いずれにしても薄い干渉膜（５５ａ、５５ｂ）に対する基板（５４ａ、５４ｂ）の厚さを考慮すれば、膜面同士（５７−５７）を対面させることが選択波長の発散角依存性を小さくすることができる最も有効な方策である。

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記第１実施例では二つの干渉フィルタを用いていたが、上述したように、偶数であれば複数個の干渉フィルタを用い、前方および後方から数えて同じ順番の干渉フィルタについては、前後方向に直交しかつ互いに直交する二つの軸の一方と他方の軸のまわりに回転可能に保持されていればよい。もちろん互いに直交する軸はｘ軸とｙ軸でなくてもよく、前方および後方から数えて互いに異なる順番にある１対の干渉フィルタについてはその回転軸の方向が異なっていてもよい。例えば、４個の干渉フィルタを備えた干渉フィルタモジュールであれば、前端側と後端側の二つの干渉フィルタがｘ軸とｙ軸のまわりに回転可能に保持されていたとしたら、内側にある二つの干渉フィルタについてはｚ軸に直交しつつ互いに直交する二つの軸のまわりに回転可能で保持できれば、その回転軸の方向はｘ軸やｙ軸の方向になくてもよい。

１，１００ 干渉フィルタモジュール、２ 筐体、３ａ，３ｂ 光ファイバコリメータ、
４ａ，４ｂ フィルタ保持部、５ａ，５ｂ 干渉フィルタ、２１ 筐体の本体部、
２３ 縦孔、３１ａ，３１ｂ 光ファイバ、３４ａ，３４ｂ コリメートレンズ、
４１ フィルタ保持部の胴部、４２ フィルタ収納部、
４６ａ，４６ｂ フィルタ保持部の回転軸、５１，５２ 干渉フィルタの光入出射面、５４ａ，５４ｂ 干渉フィルタの基板、５５ａ，５５ｂ 干渉膜、６０ 光軸

Claims (4)

1. 前後方向を光軸方向として、筐体の前後両端に互いに対向しつつ光軸上に配置された第１および第２の光ファイバコリメータと、ｎを自然数として前記筐体内に光軸上に配置された２ｎ個の干渉フィルタとを備えた干渉フィルタモジュールであって、
   前記筐体は、筒状の本体部と、それぞれが一つの前記干渉フィルタを保持して前記本体部に装着される２ｎ個のフィルタ保持部とを含んで構成され、
   前記干渉フィルタは基板上に干渉膜が積層されてなり、
   ｋをｎ以下の自然数として、前記筐体の前端から後端に向かってｋ番目に配置された干渉フィルタと前記筐体の後端から前端に向かってｋ番目に配置された干渉フィルタとからなる二つの干渉フィルタを前記２ｎ個の干渉フィルタにおけるｋ番目の組とし、
   前記ｋ番目の組の二つの前記干渉フィルタは、前記筐体の前後両端からｋ番目にある二つのフィルタ保持部に収納され、
   前記筐体の前後両端からｋ番目にある前記二つのフィルタ保持部は、前後方向に直交する方向に回転軸を有して前記筐体に回転可能に保持されているとともに、互いの前記回転軸が直交している、
   ことを特徴とする干渉フィルタモジュール
2. 請求項１において、前記ｋ番目の組の二つの前記干渉フィルタは、それぞれの干渉膜の膜面が互いに対向していることを特徴とする干渉フィルタモジュール。
3. 請求項２において、前記干渉フィルタを二つ備え、当該二つの干渉フィルタのそれぞれの前記膜面が、前後で対向する前記第１と第２の光ファイバコリメータ間に形成される光路上のビームウエスト位置に対して等距離となるように配置されていることを特徴とする干渉フィルタモジュール。
4. 請求項３において、前記二つの干渉フィルタは、互いが接触しないようにそれぞれの膜面が前記ビームウエスト位置に最も近接するように配置されていることを特徴とする干渉フィルタモジュール。
   

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