JP2020194150A - 波長選択フィルタ - Google Patents
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Abstract
【課題】光通信網内に設置するのに適した波長選択フィルタをより安価に提供する。【解決手段】前後方向をｚ軸とした３次元直交座標系において、前方から後方に向かうｚ軸上に光ファイバコリメータ３、干渉フィルタ４、反射板５がこの順に配置され、光ファイバコリメータは後方に開口する光ファイバ３１の前方にコリメートレンズ３４が配置されてなり、干渉フィルタは互いに対面しつつｘｙ面をｙ軸周りに回転角度θで回転させた二面（４１、４２）を光の入出射面とし、反射板はｚ軸方向を法線方向とした前面を反射面５１として、干渉フィルタを介した前方からの入射光Ｌ３を前方へ反射して干渉フィルタに入射させ、光ファイバコリメータは、前方から光ファイバを伝播してきた入力光Ｌｉｎを干渉フィルタに入射させるとともに、干渉フィルタを透過してきた反射光を光ファイバに結合させて出力する波長選択フィルタ１ａとしている。【選択図】図２
Description
この発明は所定の波長帯域の光を選択的に透過あるいは反射する波長選択フィルタに関する。
本発明が対象とする波長選択フィルタは、所定の波長帯域の光を選択的に透過あるいは反射させる光学素子（以下、波長選択素子とも言う）を備えた光学部品であり、電気などの動力を必要とせずに動作する受動部品である。波長選択フィルタは、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。例えば、光信号の受信側に設置される「波長選択リフレクタ」などと呼ばれる波長選択フィルタは、光信号伝送路の両端にある送信装置と受信装置のうち、受信装置側に設置され、送信装置が送出した光信号を整形した上で送信装置側に送り返す。送信装置側では受信装置側からの光信号の有無によって光伝送路の切断などを検出することができる。また受信装置側から帰還してきた光信号に対し、データの欠落、信号強度などを調べることで、送信装置から受信装置に至る光伝送路の途上における異常を検出することができる。そして光通信の分野では、波長選択リフレクタを含めた波長選択フィルタに使用される波長選択素子として、ファイバブラッググレーディング素子（あるいは光ファイバグレーディング素子：以下、ＦＢＧ素子）がよく知られている。周知のごとく、ＦＢＧ素子は光ファイバにおけるコアの延長方向に屈折率を周期的に変化させたものである。なおＦＢＧについては以下の非特許文献１にその動作原理や構造などが記載されている。
伸興電線株式会社、"FBGについて"、[online]、[令和１年５月３０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.shinko-ew.co.jp/products/FBG/＞
光通信分野において波長選択フィルタに広く利用されていたＦＢＧ素子は、ホログラフィック干渉や位相マスクを用い、感光性のある光ファイバに強度が周期的に分布した光を照射することで製造される。このようにＦＢＧ素子はその製造過程で光学的に高い精度が要求される工程が含まれるため、波長選択フィルタを安価に提供することが難しい。
またＦＢＧ素子が選択的に反射する波長（以下、選択波長とも言う）についての特性は極めて鋭敏であり、反射光の波長帯域が極めて狭い。またＦＢＧ素子が歪みセンサとしても広く利用されていることからも分かるように、ＦＢＧ素子は、歪みによって選択波長が変化する。そのためＦＢＧ素子からなる波長選択フィルタに温度変化などに起因する僅かな歪みがあると、選択波長が光信号の波長から外れてしまう可能性がある。そのため光伝送路の途上で異常が無いのにも関わらず、送信側に光が戻らず光伝送路に異常がなくても異常として判断されてしまう。そのため極めて安定した環境下に波長選択フィルタを設置する必要がある。あるいは設置環境を一定に維持するための装置や施設が必要となる。したがって波長選択フィルタに用いる波長選択素子には、選択波長が歪みなどに左右されない特性を有していることが望まれる。もちろん選択波長帯域外の光については精度よく除去できる性能を備えていることも必要となる。
そこで本発明は、光通信網内に設置するのに適した波長選択フィルタ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、入力光に含まれる特定の波長帯域の光を出力する波長選択フィルタであって、
前後方向をｚ軸とした３次元直交座標系において、
前方から後方に向かってｚ軸上に光ファイバコリメータ、干渉フィルタ、反射板がこの順に配置され、
前記光ファイバコリメータは、後方に開口する光ファイバの前方にコリメートレンズが配置されてなり、
前記干渉フィルタは、互いに対面しつつｘｙ面をｙ軸周りに所定の回転角度で回転させた二面を光の入出射面とし、
前記反射板はｚ軸方向を法線方向とした前面を反射面として、前記干渉フィルタを介してｚ軸に沿って前方から入射した光を前方へ反射して、その反射光を前記干渉フィルタに入射させ、
前記光ファイバコリメータは、前方から前記光ファイバを伝播してきた前記入力光を前記干渉フィルタに入射させるとともに、前記干渉フィルタを透過してきた前記反射光を前記光ファイバに結合させて出力する、
ことを特徴とする波長選択フィルタとしている。
前後方向をｚ軸とした３次元直交座標系において、
前方から後方に向かってｚ軸上に光ファイバコリメータ、干渉フィルタ、反射板がこの順に配置され、
前記光ファイバコリメータは、後方に開口する光ファイバの前方にコリメートレンズが配置されてなり、
前記干渉フィルタは、互いに対面しつつｘｙ面をｙ軸周りに所定の回転角度で回転させた二面を光の入出射面とし、
前記反射板はｚ軸方向を法線方向とした前面を反射面として、前記干渉フィルタを介してｚ軸に沿って前方から入射した光を前方へ反射して、その反射光を前記干渉フィルタに入射させ、
前記光ファイバコリメータは、前方から前記光ファイバを伝播してきた前記入力光を前記干渉フィルタに入射させるとともに、前記干渉フィルタを透過してきた前記反射光を前記光ファイバに結合させて出力する、
ことを特徴とする波長選択フィルタとしている。
あるいは入力光に含まれる特定の波長帯域の光を出力する波長選択フィルタであって、
前後方向をｚ軸とした３次元直交座標系において、
前方から後方に向かってｚ軸上に光ファイバコリメータ、干渉フィルタ、反射板がこの順に配置され、
前記光ファイバコリメータは、ｚ軸に対してｘ軸方向に対称となる位置に後方に向かって開口する第１および第２の光ファイバと、ｚ軸上に光軸を有して当該第１および第２の光ファイバの前方に配置されたコリメートレンズとから構成され、
前記干渉フィルタは、互いに対面しつつｘｙ面をｙ軸周りに所定の回転角度で回転させた二面を光の入出射面とし、
前記反射板はｚ軸方向を法線方向とした前面を反射面として、前記干渉フィルタを介してｚ軸に沿って前方から入射した光を前方へ反射して、その反射光を前記干渉フィルタに入射させ、
前記光ファイバコリメータは、前方から前記第１の光ファイバを伝播してきた前記入力光を前記干渉フィルタに入射させるとともに、前記干渉フィルタを透過してきた前記反射光を前記第２の光ファイバに結合させて出力する、
ことを特徴とする波長選択フィルタとすることもできる。
前後方向をｚ軸とした３次元直交座標系において、
前方から後方に向かってｚ軸上に光ファイバコリメータ、干渉フィルタ、反射板がこの順に配置され、
前記光ファイバコリメータは、ｚ軸に対してｘ軸方向に対称となる位置に後方に向かって開口する第１および第２の光ファイバと、ｚ軸上に光軸を有して当該第１および第２の光ファイバの前方に配置されたコリメートレンズとから構成され、
前記干渉フィルタは、互いに対面しつつｘｙ面をｙ軸周りに所定の回転角度で回転させた二面を光の入出射面とし、
前記反射板はｚ軸方向を法線方向とした前面を反射面として、前記干渉フィルタを介してｚ軸に沿って前方から入射した光を前方へ反射して、その反射光を前記干渉フィルタに入射させ、
前記光ファイバコリメータは、前方から前記第１の光ファイバを伝播してきた前記入力光を前記干渉フィルタに入射させるとともに、前記干渉フィルタを透過してきた前記反射光を前記第２の光ファイバに結合させて出力する、
ことを特徴とする波長選択フィルタとすることもできる。
前記反射板が入射した光の強度を減少させて前方に反射させる光減衰手段を備えた波長選択フィルタとすることもできる。前記干渉フィルタが前後方向に光を透過させる過程で、その光の強度を減少させる光減衰手段を備えていてもよい。
上記いずれかに記載の波長選択フィルタにおいて、筐体の前端に前記光ファイバコリメータが接続されているとともに、当該筐体の内部に前記干渉フィルタと前記反射板とが保持され、前記筐体は、前記干渉フィルタを内部に保持した状態で前記回転角度を調整するための手段を備えていてもよい。
本発明によれば、光通信網内に設置するのに適した波長選択フィルタをより安価に提供することができる。その他の効果については以下の記載で明らかにする。
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。
＝＝＝本発明の実施例＝＝＝
本発明の実施例として光信号伝送路の受信側に上記の波長選択リフレクタとして設置される波長選択フィルタを挙げる。図１に波長選択フィルタを含む光伝送路の概略構成を示した。光ファイバからなる光伝送路１００が光信号の送信装置１０１から受信装置１０２まで延長し、受信装置１０２の近傍（受信側）に本発明の実施例に係る波長選択フィルタ１が設置されている。この例では、光伝送路１００において送信側と受信側の双方の近傍に光信号を分岐するための光学素子（以下、カップラー（１０３、１０４）とも言う）が双方に設置されており、波長選択フィルタ１は、送信装置１０１から送信された順方向の光信号１１０から受信側のカップラー１０４によって分岐されてきた光信号１１１を整形したうえで送信装置１０１側に戻す。この戻り光１１２は光伝送路１００を逆方向に辿り送信側のカップラー１０３によりフォトダイオードなどの受光素子や受光素子が出力する信号の解析装置などを含んで構成される検出装置１０５に入力される。検出装置１０５は戻り光１１２の有無、あるいは戻り光１１２の特性を測定し、光伝送路１００の異常の有無を検出する。
＝＝＝本発明の実施例＝＝＝
本発明の実施例として光信号伝送路の受信側に上記の波長選択リフレクタとして設置される波長選択フィルタを挙げる。図１に波長選択フィルタを含む光伝送路の概略構成を示した。光ファイバからなる光伝送路１００が光信号の送信装置１０１から受信装置１０２まで延長し、受信装置１０２の近傍（受信側）に本発明の実施例に係る波長選択フィルタ１が設置されている。この例では、光伝送路１００において送信側と受信側の双方の近傍に光信号を分岐するための光学素子（以下、カップラー（１０３、１０４）とも言う）が双方に設置されており、波長選択フィルタ１は、送信装置１０１から送信された順方向の光信号１１０から受信側のカップラー１０４によって分岐されてきた光信号１１１を整形したうえで送信装置１０１側に戻す。この戻り光１１２は光伝送路１００を逆方向に辿り送信側のカップラー１０３によりフォトダイオードなどの受光素子や受光素子が出力する信号の解析装置などを含んで構成される検出装置１０５に入力される。検出装置１０５は戻り光１１２の有無、あるいは戻り光１１２の特性を測定し、光伝送路１００の異常の有無を検出する。
そして本発明の実施例に係る光選択フィルタは、波長選択素子としてＦＢＧ素子を用いず、干渉フィルタを用いている。周知のごとく、干渉フィルタはガラスなどの基板上に誘電体薄膜を形成したものであり、特定の波長帯域の光を透過し他の帯域の光を反射する光学素子である。そして実施例に係る波長選択フィルタでは、干渉フィルタの特性をうまく利用することで光通信の用途により適したものとなっている。
＝＝＝第１の実施例＝＝＝
図２は本発明の第１の実施例に係る波長選択フィルタ１ａの概略構造を示している。図２（Ａ）はその外観図であり、図２（Ｂ）は（Ａ）におけるａ−ａ矢視断面に対応する縦断面図である。また図２（Ｂ）では当該波長選択フィルタ１ａの動作の概略も併せて示している。図２（Ａ）に示したように、第１の実施例に係る波長選択フィルタ（以下、第１実施例１ａとも言う）は、内部に干渉フィルタが保持された円筒状の筐体２の一端に円筒状の外観形状を有する光ファイバコリメータ３が接続された外部構造を有している。光ファイバコリメータ３の端部からは光ファイバ３１が所謂「ピグテイル」として導出されており、その導出された光ファイバ３１の末端には図１に示したカップラー１０４などが接続されることになる。ここで便宜的に円筒状の筐体２の軸６方向を前後方向とする。また光ファイバコリメータ３が筐体２の前端に接続されていることとして前後の各方向を規定することとする。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したときに、ｘ軸方向を左右方向、ｙ軸方向を上下方向とする。そして図２（Ｂ）に示した断面図はｚｘ面に対応している。
＝＝＝第１の実施例＝＝＝
図２は本発明の第１の実施例に係る波長選択フィルタ１ａの概略構造を示している。図２（Ａ）はその外観図であり、図２（Ｂ）は（Ａ）におけるａ−ａ矢視断面に対応する縦断面図である。また図２（Ｂ）では当該波長選択フィルタ１ａの動作の概略も併せて示している。図２（Ａ）に示したように、第１の実施例に係る波長選択フィルタ（以下、第１実施例１ａとも言う）は、内部に干渉フィルタが保持された円筒状の筐体２の一端に円筒状の外観形状を有する光ファイバコリメータ３が接続された外部構造を有している。光ファイバコリメータ３の端部からは光ファイバ３１が所謂「ピグテイル」として導出されており、その導出された光ファイバ３１の末端には図１に示したカップラー１０４などが接続されることになる。ここで便宜的に円筒状の筐体２の軸６方向を前後方向とする。また光ファイバコリメータ３が筐体２の前端に接続されていることとして前後の各方向を規定することとする。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したときに、ｘ軸方向を左右方向、ｙ軸方向を上下方向とする。そして図２（Ｂ）に示した断面図はｚｘ面に対応している。
光ファイバコリメータ３は、その図２（Ｂ）に示したように、中空円筒状のスリーブ３２内に光ファイバ３１を保持したフェルール３３とコリメートレンズ３４とがスリーブ３２と同軸に保持された構造を有し、光ファイバ３１は後端に開口３５を有している。筐体２内部は前方が開口し後端が閉鎖された円筒状であり、内部には前後方向に延長する中空円筒状の空間２１が形成されている。光ファイバ３１の開口端を通りつつ前後（ｚ軸）方向に延長する直線を光軸６０として、筐体２内には、前方から後方に向かって光軸６０上に干渉フィルタ４と反射板５がこの順に配置されている。なお以下ではｚ軸を光軸６０とするとともに、光軸６０と筐体２の円筒軸６とが一致しているものとして説明を続ける。
干渉フィルタ４は互いに対面する二面（４１、４２）を光の入出射面としている。また上述したように干渉フィルタ４は特定の波長帯域の光を透過させ、それ以外の波長の光を反射することから、ｚ軸上を進行する光が入射した際にその反射光がｚ軸上を逆行しないようにする必要がある。そのため干渉フィルタ４における光の入出射面（４１、４２）の法線４３の方向はｚ軸に対して傾斜している。この例ではｘｙ面をｙ軸周りに所定の回転角度θで回転させた面を入出射面（４１、４２）としている。なお反射板５はｚ軸を法線方向とした前面を反射面５１としている。
つぎに図２（Ｂ）を参照しつつ第１実施例１ａの動作について説明する。まず前方から光ファイバ３１を伝播してきた光信号（以下、入力光Ｌｉｎとも言う）が当該光ファイバ３１の開口より後方に出射すると、その出射光Ｌ１はコリメートレンズ３４によって平行光Ｌ２に整形されて干渉フィルタ４に入射する。干渉フィルタ４は、入射光Ｌ２から特定の波長帯域の光Ｌ３を後方に透過させ、その帯域以外の光Ｒ１を反射する。反射板５は干渉フィルタ４を透過してきた光Ｌ３を前方に向けて反射し、干渉フィルタ４はこの反射光Ｌ４から所定の波長帯域の光Ｌ５を前方に透過させ、それ以外の帯域の光Ｒ２を反射させる。そして後方から干渉フィルタ４を透過してきた光Ｌ５は、コリメートレンズ３４によって光ファイバ３１の開口３５に結合する。光ファイバ３１は後方から入射した光Ｌ６を出力光Ｌｏｕｔとして入力光Ｌｉｎと逆方向に伝搬する。その出力光Ｌｏｕｔは、図１に示したようにカップラー１０４を介して光伝送路１００に合流して送信装置１０１側へ戻される。
このように第１実施例１ａでは、極めて簡素な構成によって、光信号の送信側から伝搬してきた入力光Ｌｉｎから特定の波長の光Ｌｏｕｔのみを選択的に取り出して送信側へ戻すことができる。また第１実施例１ａでは入力光Ｌｉｎは干渉フィルタ４を２回透過する。それによって前方から後方への１回目の光透過機会では反射しきれなかった不要な波長帯域の光Ｌ３を後方から前方への２回目の光透過機会によってほぼ完全に除去できるようになっている。図３に第１実施例における透過光強度の波長依存特性（以下、波長選択特性とも言う）を示した。ここでは干渉フィルタとして石英基板上に３３μｍの厚さのＳｉＯ２と１９μｍの厚さのＴａ２Ｏ５を順次積層したものを用い、上記回転角度θを３．０゜に設定している。そして当該図４に示したように、干渉フィルタはある程度幅のある所定帯域の光を透過させることができるが、１回目の光透過機会ではその帯域外の光も僅かに透過させてしまう。しかし干渉フィルタに光を２回透過させることで、波長選択特性が向上する。ここに示した例では選択波長帯域から０．３ｎｍ程度ずれただけで透過損失が約４０ｄＢ変化した。
このように第１実施例によれば、波長選択素子として高価なＦＢＲ素子を用いず、干渉フィルタを用いている。そして一つの干渉フィルタと反射板を組み合わせることで、実質的に二つの干渉フィルタを光軸上に直列配置した構成の波長選択フィルタと同様の効果を得ることができる。すなわちより安価な部品を用い、さらにその部品点数を削減してコストダウンを達成しながら優れた波長選択特性を有している。また干渉フィルタの選択波長にはある程度の幅があるので、その透過波長帯域中の中に光信号の波長が含まれていればよく、干渉フィルタにおける干渉膜の膜厚を過剰に制御する必要が無い。したがって干渉フィルタに掛かる部品コストも低減させることができる。干渉フィルタや反射板の配置精度についても、これらの光部品における光の入射面領域内にコリメートレンズからの光のビームスポットの領域が包含されればよく、波長選択フィルタの組み立てコストも低減させることができる。ＦＢＧ素子を用いた波長選択フィルタのように、温度変化などによって波長選択特性が大きく変化することがなく、設置環境を厳密に維持するための装置や施設が不要となる。すなわち波長選択フィルタの設置コストも低減させることができる。
＝＝＝第２の実施例＝＝＝
干渉フィルタのように基板上に薄膜を積層させてなる多層膜では、光の入射角度に応じて実質的な干渉膜の厚さが変化するため可変選択波長特性が変化する。そして第１の実施例では図２（Ｂ）に示したように、不要な波長成分の戻り光を防止するために干渉フィルタの膜面法線方向をｚ軸に対して角度θだけ傾け、その角度θを保持した状態で干渉フィルタを筐体内に組み込んでいた。すなわち第１実施例では干渉フィルタに光を斜め方向から入射する構成を基本として、干渉フィルタをｙ軸周りの回転角θを調整した状態で所望の波長選択特性が得られるように作製していた。言い換えれば、第１実施例において、回転角θを積極的に調整できる機構を追加すれば波長選択特性をある程度可変調整することできるようになる。それによって干渉フィルタの膜厚に誤差があるなどして、所望の波長選択特性が得られないような場合においても、干渉フィルタを筐体内に組み込んだ状態でその回転各θを簡単に調整することができれば、許容される干渉フィルタの膜厚精度の誤差を大きくすることができる。したがって波長選択特性に優れた波長選択フィルタをさらに安価に提供することが可能となる。そこで本発明の第２の実施例として、波長選択特性を可変設定できる機構を備えた波長選択フィルタを挙げる。
＝＝＝第２の実施例＝＝＝
干渉フィルタのように基板上に薄膜を積層させてなる多層膜では、光の入射角度に応じて実質的な干渉膜の厚さが変化するため可変選択波長特性が変化する。そして第１の実施例では図２（Ｂ）に示したように、不要な波長成分の戻り光を防止するために干渉フィルタの膜面法線方向をｚ軸に対して角度θだけ傾け、その角度θを保持した状態で干渉フィルタを筐体内に組み込んでいた。すなわち第１実施例では干渉フィルタに光を斜め方向から入射する構成を基本として、干渉フィルタをｙ軸周りの回転角θを調整した状態で所望の波長選択特性が得られるように作製していた。言い換えれば、第１実施例において、回転角θを積極的に調整できる機構を追加すれば波長選択特性をある程度可変調整することできるようになる。それによって干渉フィルタの膜厚に誤差があるなどして、所望の波長選択特性が得られないような場合においても、干渉フィルタを筐体内に組み込んだ状態でその回転各θを簡単に調整することができれば、許容される干渉フィルタの膜厚精度の誤差を大きくすることができる。したがって波長選択特性に優れた波長選択フィルタをさらに安価に提供することが可能となる。そこで本発明の第２の実施例として、波長選択特性を可変設定できる機構を備えた波長選択フィルタを挙げる。
図４は第２の実施例に係る波長選択フィルタ（以下、第２実施例１ｂとも言う）の概略構造を示す図である。図４（Ａ）は第２実施例１ｂの分解斜視図であり、図５（Ｂ）は第２実施例１ｂの外観を示す斜視図である。図４（Ａ）に示したように、円筒状の筐体２ｂは、前端に光ファイバコリメータ３が接続されつつ内部に反射板を保持した本体部７と、干渉フィルタ４を保持するフィルタ保持部８とから構成されている。フィルタ保持部８は干渉フィルタ４をｙ軸回りの回転角度θの調整を可能にしつつ本体部７に固定するための構成であり、円筒状の胴部８１の上下一方の端面に当該胴部８１よりも拡径された円板状の頭部８２が形成された形状となっている。そして円筒状の胴部８１の側面には干渉フィルタ４を収納するために、当該胴部８１の円筒軸８３と直交する方向に貫通する孔（以下、フィルタ収納部８４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４の形状に合わせてフィルタ収納部８４の開口８５は矩形状となっている。そして干渉フィルタ４は、自身の光の入出射面（４１、４２）がこのフィルタ収納部８４における矩形の開口８５から露出するように当該フィルタ収納部８４に挿入される。
本体部７は中空円筒状で、前端面７１側に光ファイバコリメータ３が接続され、中空の内部空間の後端には反射板が保持されている。なおここでも光ファイバコリメータ３における光軸６０がこの円筒状の本体部７の円筒軸６に一致しているものとする。そして本体部７には円形断面を有して前端面７１にて開口する孔（以下、横孔７２とも言う）が円筒軸６に一致する方向に形成されており、光ファイバコリメータ３の光軸６０と本体部７の円筒軸６とを一致させるように当該光ファイバコリメータが前端面７１に溶接などの方法によって接続される。
ここでフィルタ保持部８において頭部８２側を上方とすると、本体部７の上方側面において、干渉フィルタが配置される位置を中心とした前後の領域７３が切りかかれ、この領域７３に上下方向を法線とする平坦面７４が形成されている。そしてこの平坦面７４となっている領域（以下、切欠部７３とも言う）には、上下方向を深さ方向として開口する円形の孔（以下、縦孔７５とも言う）が形成され、先の前後方向の横孔７２がこの縦孔７５の内面に開口している。なおここに示した例では、縦孔７５は有底であるが、貫通孔であってもよい。
この縦孔７５にはフィルタ保持部８の胴部８１が挿入される。なお胴部８１は、縦孔７５に挿入された状態では、その側面が縦孔７５の内面に対して摺動可能な状態で接触する。そして、フィルタ保持部８の胴部８１が縦孔７５に挿入されると、図４（Ｂ）に示したように、フィルタ保持部８の頭部８２の下面が本体部７の平坦面７４に当接し、フィルタ保持部８が本体部７に対して隙間無く装着される。このとき、フィルタ収納部８４における開口８５と縦孔７５内における横孔７２の開口とを対面させることで、光軸６０に沿って進行する光線が干渉フィルタ４を透過する。また、縦孔７５に挿入した胴部８１を円筒軸８３周りに回転させると干渉フィルタ４における光の入出射面（４１、４２）が光軸６０に対して傾斜する。そしてフィルタ保持部８には、胴部８１を回転させるための構造として、頭部８２の上面８６に溝８７が形成されている。そしてフィルタ保持部８が本体部７に装着された状態でマイナスドライバなどの工具を頭部８２のこの溝８７に当て、その頭部８２を胴部８１の円筒軸８３周りに回転させると、胴部８１に装着されている干渉フィルタ４が光軸６０に対して上記の回転角度θで交差させることができる。なお所定の回転角度θに調整した状態で固定する場合は、頭部８２をレーザー溶接などの方法によって本体部７の平坦面７４に固定すればよい。なお第２実施例１ｂにおいて、干渉フィルタ４の回転角度θを可変調整するための機構やフィルタ保持部による干渉フィルタの保持構造は図４に示した構成や構造に限定されない。
この縦孔７５にはフィルタ保持部８の胴部８１が挿入される。なお胴部８１は、縦孔７５に挿入された状態では、その側面が縦孔７５の内面に対して摺動可能な状態で接触する。そして、フィルタ保持部８の胴部８１が縦孔７５に挿入されると、図４（Ｂ）に示したように、フィルタ保持部８の頭部８２の下面が本体部７の平坦面７４に当接し、フィルタ保持部８が本体部７に対して隙間無く装着される。このとき、フィルタ収納部８４における開口８５と縦孔７５内における横孔７２の開口とを対面させることで、光軸６０に沿って進行する光線が干渉フィルタ４を透過する。また、縦孔７５に挿入した胴部８１を円筒軸８３周りに回転させると干渉フィルタ４における光の入出射面（４１、４２）が光軸６０に対して傾斜する。そしてフィルタ保持部８には、胴部８１を回転させるための構造として、頭部８２の上面８６に溝８７が形成されている。そしてフィルタ保持部８が本体部７に装着された状態でマイナスドライバなどの工具を頭部８２のこの溝８７に当て、その頭部８２を胴部８１の円筒軸８３周りに回転させると、胴部８１に装着されている干渉フィルタ４が光軸６０に対して上記の回転角度θで交差させることができる。なお所定の回転角度θに調整した状態で固定する場合は、頭部８２をレーザー溶接などの方法によって本体部７の平坦面７４に固定すればよい。なお第２実施例１ｂにおいて、干渉フィルタ４の回転角度θを可変調整するための機構やフィルタ保持部による干渉フィルタの保持構造は図４に示した構成や構造に限定されない。
つぎに第２実施例１ｂの選択波長特性を調べた。図５に第２実施例１ｂにおける干渉フィルタ４の回転角度θと波長選択特性の関係を示した。この図５に示したように、回転角度θ＝２．７゜における選択波長帯域に対し、θ＝３．０゜では選択波長帯域が短波長側にシフトすることが分かる。ここに示した例では短波長側に０．１６７ｎｍシフトしていた。このように第２実施例１ｂでは、干渉フィルタ４を筐体２内に組み込んだ後でも回転角度θを調整して波長選択特性を可変制御することができ、干渉フィルタ４における干渉膜の膜厚に多少の誤差があっても波長選択特性を精密に調整することができる。
＝＝＝第３の実施例＝＝＝
光ファイバを用いた光通信ではデータ伝送媒体となる光がその伝搬中に減衰する。そのため、一定の間隔で光を増幅させてやる必要がある。そして光の増幅を行う装置が光アンプである。光アンプとしては、例えば、エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）を用いた自己増幅型の光アンプ（ＥＤＦＡ）がよく知られている。そして図１に示した光伝送路１００に光アンプが介在している場合、波長選択フィルタ１はその増幅された光に対して波長選択動作を行うことになる。そのため波長選択フィルタ１から送信装置１０１側に戻ってくる光の強度が過大となる可能性もある。すなわち検出装置１０５の測定限界を超えた強い光が戻ってくる可能性がある。そこで第３の実施例として、選択的に透過させた光を減衰させる機能(光減衰機能）を備えた波長選択フィルタを挙げる。
＝＝＝第３の実施例＝＝＝
光ファイバを用いた光通信ではデータ伝送媒体となる光がその伝搬中に減衰する。そのため、一定の間隔で光を増幅させてやる必要がある。そして光の増幅を行う装置が光アンプである。光アンプとしては、例えば、エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）を用いた自己増幅型の光アンプ（ＥＤＦＡ）がよく知られている。そして図１に示した光伝送路１００に光アンプが介在している場合、波長選択フィルタ１はその増幅された光に対して波長選択動作を行うことになる。そのため波長選択フィルタ１から送信装置１０１側に戻ってくる光の強度が過大となる可能性もある。すなわち検出装置１０５の測定限界を超えた強い光が戻ってくる可能性がある。そこで第３の実施例として、選択的に透過させた光を減衰させる機能(光減衰機能）を備えた波長選択フィルタを挙げる。
なお光減衰機能は反射板にあってもよいし干渉フィルタにあってもよい。反射板に光減衰機能を設けるためには、反射板を所謂「ミラーガラス」で構成すればよい。ミラーガラスは、ガラス基板上にスズ、銀、クロムなどを蒸着してなる半透明の金属薄膜を形成した構造を有し、入射した光の一部を透過させることで反射光の強度を減衰させる。なお透過した光に対しては筐体内面にて吸収させればよい。一方、光減衰機能を干渉フィルタ側に設けるためには干渉フィルタにＮＤフィルタとして機能する薄膜を積層すればよい。もちろん反射板の前面にＮＤフィルタを配置したり、干渉フィルタの前後いずれかの面に上記の金属薄膜を形成したりしてもよい。図６に光減衰機能を備えた波長選択フィルタの特性を示した。ここでは反射板をミラーガラスで構成した波長選択フィルタの特性を示した。光減衰機能がない波長選択フィルタに対し、光減衰機能を備えた波長選択フィルタでは選択波長帯域の損失が大きくなっている。すなわち波長選択フィルタから出力される光の強度が減衰されている。もちろんミラーガラスからなる反射板以外の構成によって波長選択フィルタに光減衰機能を付加しても同様の効果が得られることは明らかである。
＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記各実施例に係る波長選択フィルタでは、１本の光ファイバから光を入力して、同じ光ファイバから所定の波長帯域の光を出力していた。もちろん２本の光ファイバがフェルール内に並んで配置された所謂「パンダファイバ」を用い、一方の光ファイバから光を入力し他方の光ファイバから光を出力することとしてもよい。図７に光ファイバを２本備えた波長選択フィルタ１ｃの構造を示した。当該図ではｚｘ面に対応する縦断面図によって当該波長選択フィルタ１ｃを示した。一つのフェルール３３内にｘ軸（左右）方向に２本の光ファイバ（３１ｉ、３１ｏ）が並んで保持されており、この２本の光ファイバ（３１ｉ、３１ｏ）の開口間（３５ｏ−３５ｉ）の左右中央を通って前後方向に延長する方向がコリメートレンズ３４の光軸１６０と一致している。それによって一方の光ファイバ３１ｉを伝播してきた光Ｌｉｎは、当該光ファイバ３１ｉの開口３５ｉから後方に向けて出射した後、図中に示した順方向の光路（Ｌ１１〜Ｌ１３）を辿って反射板５に至る。反射板５は前方からの入射光Ｌ１３を反射し、その反射光Ｌ１４は順方向の光路（Ｌ１１〜Ｌ１３）に対して上下対称の光路（Ｌ１４〜Ｌ１６）を辿って他方の光ファイバ３１ｏの開口３５ｏに結合する。そしてこの他方の光ファイバ３１ｏに結合して入射した光Ｌ１６が出力光Ｌｏｕｔとして当該光ファイバ３１ｏを伝搬する。
＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記各実施例に係る波長選択フィルタでは、１本の光ファイバから光を入力して、同じ光ファイバから所定の波長帯域の光を出力していた。もちろん２本の光ファイバがフェルール内に並んで配置された所謂「パンダファイバ」を用い、一方の光ファイバから光を入力し他方の光ファイバから光を出力することとしてもよい。図７に光ファイバを２本備えた波長選択フィルタ１ｃの構造を示した。当該図ではｚｘ面に対応する縦断面図によって当該波長選択フィルタ１ｃを示した。一つのフェルール３３内にｘ軸（左右）方向に２本の光ファイバ（３１ｉ、３１ｏ）が並んで保持されており、この２本の光ファイバ（３１ｉ、３１ｏ）の開口間（３５ｏ−３５ｉ）の左右中央を通って前後方向に延長する方向がコリメートレンズ３４の光軸１６０と一致している。それによって一方の光ファイバ３１ｉを伝播してきた光Ｌｉｎは、当該光ファイバ３１ｉの開口３５ｉから後方に向けて出射した後、図中に示した順方向の光路（Ｌ１１〜Ｌ１３）を辿って反射板５に至る。反射板５は前方からの入射光Ｌ１３を反射し、その反射光Ｌ１４は順方向の光路（Ｌ１１〜Ｌ１３）に対して上下対称の光路（Ｌ１４〜Ｌ１６）を辿って他方の光ファイバ３１ｏの開口３５ｏに結合する。そしてこの他方の光ファイバ３１ｏに結合して入射した光Ｌ１６が出力光Ｌｏｕｔとして当該光ファイバ３１ｏを伝搬する。
１，１ａ〜１ｃ 波長選択フィルタ、２、２ｂ 筐体、３ 光ファイバコリメータ、
４ 干渉フィルタ、５ 反射板、７ 本体部、８ フィルタ保持部、
３１，３１ｏ，３１ｉ 光ファイバ、３３ フェルール、３４ コリメートレンズ、
４１，４２ 干渉フィルタの光の入出斜面、５１ 反射面、６０，１６０ 光軸、
７２ 横孔、７５ 縦孔、８１ 胴部、８２ 頭部
４ 干渉フィルタ、５ 反射板、７ 本体部、８ フィルタ保持部、
３１，３１ｏ，３１ｉ 光ファイバ、３３ フェルール、３４ コリメートレンズ、
４１，４２ 干渉フィルタの光の入出斜面、５１ 反射面、６０，１６０ 光軸、
７２ 横孔、７５ 縦孔、８１ 胴部、８２ 頭部
Claims (5)
- 入力光に含まれる特定の波長帯域の光を出力する波長選択フィルタであって、
前後方向をｚ軸とした３次元直交座標系において、
前方から後方に向かってｚ軸上に光ファイバコリメータ、干渉フィルタ、反射板がこの順に配置され、
前記光ファイバコリメータは、後方に開口する光ファイバの前方にコリメートレンズが配置されてなり、
前記干渉フィルタは、互いに対面しつつｘｙ面をｙ軸周りに所定の回転角度で回転させた二面を光の入出射面とし、
前記反射板はｚ軸方向を法線方向とした前面を反射面として、前記干渉フィルタを介してｚ軸に沿って前方から入射した光を前方へ反射して、その反射光を前記干渉フィルタに入射させ、
前記光ファイバコリメータは、前方から前記光ファイバを伝播してきた前記入力光を前記干渉フィルタに入射させるとともに、前記干渉フィルタを透過してきた前記反射光を前記光ファイバに結合させて出力する、
ことを特徴とする波長選択フィルタ。 - 入力光に含まれる特定の波長帯域の光を出力する波長選択フィルタであって、
前後方向をｚ軸とした３次元直交座標系において、
前方から後方に向かってｚ軸上に光ファイバコリメータ、干渉フィルタ、反射板がこの順に配置され、
前記光ファイバコリメータは、ｚ軸に対してｘ軸方向に対称となる位置に後方に向かって開口する第１および第２の光ファイバと、ｚ軸上に光軸を有して当該第１および第２の光ファイバの前方に配置されたコリメートレンズとから構成され、
前記干渉フィルタは、互いに対面しつつｘｙ面をｙ軸周りに所定の回転角度で回転させた二面を光の入出射面とし、
前記反射板はｚ軸方向を法線方向とした前面を反射面として、前記干渉フィルタを介してｚ軸に沿って前方から入射した光を前方へ反射して、その反射光を前記干渉フィルタに入射させ、
前記光ファイバコリメータは、前方から前記第１の光ファイバを伝播してきた前記入力光を前記干渉フィルタに入射させるとともに、前記干渉フィルタを透過してきた前記反射光を前記第２の光ファイバに結合させて出力する、
ことを特徴とする波長選択フィルタ。 - 請求項１または２において、前記反射板は入射した光の強度を減少させて前方に反射させる光減衰手段を備えたことを特徴とする波長選択フィルタ。
- 請求項１または２において、前記干渉フィルタは前後方向に光を透過させる過程で、その光の強度を減少させる光減衰手段を備えたことを特徴とする波長選択フィルタ。
- 請求項１〜４のいずれかにおいて、筐体の前端に前記光ファイバコリメータが接続されているとともに、当該筐体の内部に前記干渉フィルタと前記反射板とが保持され、前記筐体は、前記干渉フィルタを内部に保持した状態で前記回転角度を調整するための手段を備えたことを特徴とする波長選択フィルタ。
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